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特許7667785低酸化物トレンチディッシングシャロートレンチアイソレーション化学的機械平坦化研磨
(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】2025-04-15
(45)【発行日】2025-04-23
(54)【発明の名称】低酸化物トレンチディッシングシャロートレンチアイソレーション化学的機械平坦化研磨
(51)【国際特許分類】
C09K 3/14 20060101AFI20250416BHJP
C09G 1/02 20060101ALI20250416BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20250416BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20250416BHJP
【ＦＩ】
C09K3/14 550D
C09K3/14 550Z
C09G1/02
B24B37/00 H
H01L21/304 622D
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2022535706
(86)(22)【出願日】2020-10-21
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-16
(86)【国際出願番号】 US2020056673
(87)【国際公開番号】W WO2021118694
(87)【国際公開日】2021-06-17
【審査請求日】2023-07-27
(31)【優先権主張番号】16/711,818
(32)【優先日】2019-12-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】109135359
(32)【優先日】2020-10-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(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】
【氏名又は名称】胡田 尚則
(74)【代理人】
【識別番号】100202441
【弁理士】
【氏名又は名称】岩田 純
(72)【発明者】
【氏名】シアオポー シー
(72)【発明者】
【氏名】ジョーセフ ディー．ローズ
(72)【発明者】
【氏名】ホンチュン チョウ
(72)【発明者】
【氏名】クリシュナ ピー．ムレラ
(72)【発明者】
【氏名】マーク レナード オニール
【審査官】井上 恵理
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０７１７５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第９９／０４３７６１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１３－５０７７８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１１０１７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３１３５４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１８３２９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１０４６１１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１８－５０６６１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１０６５３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１４６９７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１１０１４６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０９Ｋ ３／１４
Ｈ０１Ｌ２１／３０４
Ｂ２４Ｂ ３／００ －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；有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤；
水系溶媒；及び
任意に
殺生物剤；及び
ｐＨ調整剤；
を含む化学的機械研磨組成物であって、
前記組成物は３～１０のｐＨを有し；
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ粒子、セリア被覆高純度コロイダルシリカ粒子、セリア被覆アルミナ粒子、セリア被覆チタニア粒子、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から選択され；
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカを含み；
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、以下に示す一般的な分子構造を有し、
【化1】
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、
（ａ）Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４が水素であり、Ｒ３がメチルである場合のポリ（メタクリル酸）；
【化2】
【化3】
【化4】
【化5】
【化6】
前記水系溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒からなる群から選択される、化学的機械研磨組成物。
【請求項2】
前記化学的機械研磨組成物は、５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；及び
酸性のｐＨ条件では硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；又はアルカリ性のｐＨ条件で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、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、有機第四級アンモニウムヒドロキシド化合物、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記ｐＨ調整剤
のうち少なくとも１つを更に含む、請求項１に記載の化学的機械研磨組成物。
【請求項3】
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなり；前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、１，２００～１００，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；
前記水系溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水であり；及び
前記化学的機械研磨組成物は３．５～９のｐＨを有する、請求項１に記載の化学的機械研磨組成物。
【請求項4】
前記化学的機械研磨組成物は、セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，５００～１５，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記酸化物トレンチディッシング低減剤；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、請求項１に記載の化学的機械研磨組成物。
【請求項5】
セリア被覆コロイダルシリカ、１，２００～１００，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）、脱イオン（ＤＩ）水を含み、前記化学的機械研磨組成物は３．５～９のｐＨを有する、請求項１に記載の化学的機械研磨組成物。
【請求項6】
前記化学的機械研磨組成物は、セリア被覆コロイダルシリカ；
１，２００～１００，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、請求項１に記載の化学的機械研磨組成物。
【請求項7】
酸化ケイ素膜を含む少なくとも１つの表面を有する半導体基板の化学的機械研磨（ＣＭＰ）方法であって、前記半導体基板を提供すること；
研磨パッドを提供すること；
化学的機械研磨（ＣＭＰ）組成物を提供することであって、前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆無機酸化物粒子；
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤；
水系溶媒；及び
任意に
殺生物剤；及び
ｐＨ調整剤；
を含み、
前記組成物は３～９のｐＨを有し；
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ粒子、セリア被覆高純度コロイダルシリカ粒子、セリア被覆アルミナ粒子、セリア被覆チタニア粒子、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から選択され；
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカを含み；
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、以下に示す一般的な分子構造を有し、
【化7】
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、
（ａ）Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４が水素であり、Ｒ３がメチルである場合のポリ（メタクリル酸）；
【化8】
【化9】
【化10】
【化11】
【化12】
前記水系溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒からなる群から選択される、化学的機械研磨組成物を提供すること；
前記半導体基板の前記少なくとも１つの表面に、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物を接触させること；及び
前記酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面を研磨すること；
を含み、
前記酸化ケイ素膜は、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度蒸着ＣＶＤ（ＨＤＰ）、又はスピンオン酸化膜からなる群から選択される、半導体基板の化学的機械研磨方法。
【請求項8】
前記化学的機械研磨組成物は、５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；及び
酸性のｐＨ条件では硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；又はアルカリ性のｐＨ条件で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、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、有機第四級アンモニウムヒドロキシド化合物、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記ｐＨ調整剤
のうち少なくとも１つを更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記化学的機械研磨組成物は、セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，２００～１００，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記酸化物トレンチディッシング低減剤；及び
脱イオン（ＤＩ）水
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項10】
前記化学的機械研磨組成物は、セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，５００～１５，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記酸化物トレンチディッシング低減剤；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、請求項７に記載の方法。
【請求項11】
前記化学的機械研磨組成物が、セリア被覆コロイダルシリカ、１，２００～１００，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）、及び脱イオン（ＤＩ）水を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項12】
前記化学的機械研磨組成物が、セリア被覆コロイダルシリカ；
１，５００～１５，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、請求項７に記載の方法。
【請求項13】
前記酸化ケイ素膜は、ＳｉＯ２膜であり；少なくとも１つの表面を更に有する前記半導体基板は、窒化ケイ素膜を含み；及び
酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択性は、１０よりも大きい、請求項７に記載の方法。
【請求項14】
酸化ケイ素膜を含む少なくとも１つの表面を有する半導体基板の化学的機械研磨（ＣＭＰ）システムであって、ａ．前記半導体基板；
ｂ．セリア被覆無機酸化物粒子；
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤；
水系溶媒；及び
任意に
殺生物剤；及び
ｐＨ調整剤；
を含む化学的機械研磨組成物（ＣＭＰ）であって、
前記組成物は３．５～９のｐＨを有し；
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ粒子、セリア被覆高純度コロイダルシリカ粒子、セリア被覆アルミナ粒子、セリア被覆チタニア粒子、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から選択され；
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカを含み；
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、以下に示す一般的な分子構造を有し、
【化13】
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、
（ａ）Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４が水素であり、Ｒ３がメチルである場合のポリ（メタクリル酸）；
【化14】
【化15】
【化16】
【化17】
【化18】
前記水系溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒からなる群から選択される、化学的機械研磨組成物；
ｃ．研磨パッド；
を含み、
前記酸化ケイ素膜は、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度蒸着ＣＶＤ（ＨＤＰ）、又はスピンオン酸化膜からなる群から選択され、前記酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面に、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物を接触させる、半導体基板の化学的機械研磨システム。
【請求項15】
前記化学的機械研磨組成物は、５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；及び
酸性のｐＨ条件では硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；又はアルカリ性のｐＨ条件で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、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、有機第四級アンモニウムヒドロキシド化合物、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記ｐＨ調整剤
のうち少なくとも１つを更に含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項16】
前記化学的機械研磨組成物は、セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，２００～１００，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記酸化物トレンチディッシング低減剤；及び
脱イオン（ＤＩ）水
を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項17】
前記化学的機械研磨組成物は、セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，５００～１５，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記酸化物トレンチディッシング低減剤；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウム
を含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項18】
前記化学的機械研磨組成物は、セリア被覆コロイダルシリカ；１，５００～１５，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）；５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する殺生物剤；硝酸又は水酸化アンモニウム；脱イオン（ＤＩ）水を含み；前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項19】
前記酸化ケイ素膜は、ＳｉＯ２膜であり；少なくとも１つの表面を更に有する前記半導体基板は、窒化ケイ素膜を含み、窒化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面に、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物を接触させ；及び
酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面及び窒化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面を、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物で研磨する場合、酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択性は、１０よりも大きい、請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０１９年１２月１２日に出願された米国特許出願番号１６／７１１，８１８に対する優先権の利益を主張し、その内容は、参照により本明細書に全体的に組み込まれる。
【0002】
本発明は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）化学的機械平坦化（ＣＭＰ）研磨組成物に関する。
【背景技術】
【0003】
より具体的には、ＳＴＩ化学的機械平坦化（ＣＭＰ）研磨組成物は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）工程に対する低酸化物トレンチディッシングを達成するために、研磨剤として、セリア被覆シリカ粒子などのセリア被覆複合粒子と、化学添加剤として、分子量が１，０００～１，０００，０００の範囲のポリ（メタクリル酸）（ＰＭＡＡ）、その誘導体、若しくはその塩、又はそれらの組み合わせとを使用する。
【0004】
マイクロエレクトロニクス装置の製造において、関係する重要な工程は研磨であり、特に表面に対して選択された材料の回復及び／又は構造の平坦化のために化学的機械研磨を行う。
【0005】
例えば、ＳｉＮ層はＳｉＯ２層の下に堆積し、研磨停止としての役目をする。このような研磨停止の役割は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）構造に特に重要である。選択性は、窒化物研磨速度に対する酸化物研磨速度の比として特徴的に表される。例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）は窒化ケイ素（ＳｉＮ）と比較して研磨選択速度が増加する。
【0006】
パターン化されたＳＴＩ構造のグローバルプラナリゼーションにおいて、酸化物トレンチディッシングを低減することは、考慮される主要因である。トレンチ酸化物の損失が低いほど、隣接するトランジスタ間の電流リークが防止される。ダイ間（ダイ内）での不均一なトレンチ酸化物の損失は、トランジスタの性能と装置の生産収率に影響を及ぼす。トレンチ酸化物の損失が激しい（酸化物トレンチディッシングが大きい）と、トランジスタの絶縁不良を引き起こし、装置の故障をもたらす。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、トレンチ酸化物の損失を低減させることは重要である。
【0007】
米国特許第５８７６４９０号は、研磨粒子を含み、正常な応力効果を示す研磨組成物を開示する。スラリーは、凹部における研磨速度の低減をもたらす非研磨粒子を更に含み、一方で研磨粒子は高所で高い研磨速度を維持する。このことは、平坦化を向上させる。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、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨用途に使用することができる。
【0008】
米国特許第６９６４９２３号は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨用途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する。使用される高分子電解質は、米国特許第５８７６４９０号のものと同様な、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。このような列挙された高分子電解質の分子量は、３００から２０，０００であるが、全体としては１００，０００未満である。
【0009】
米国特許第６６１６５１４号は、化学的機械研磨によって窒化ケイ素に優先して物品の表面から第一物質を除去する際に使用するための化学的機械研磨スラリーを開示する。当該発明による化学的機械研磨は、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つのヒドロキシ基を有する化合物、又は水性媒体中で解離しない少なくとも３つのヒドロキシ基を有する少なくとも１つのモノマーから形成されるポリマーを含む。
【0010】
しかし、これらの先に開示されたシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨組成物は、酸化物トレンチディッシング低減の重要性に対処していなかった。
【0011】
二酸化ケイ素の除去速度が高く、かつ窒化ケイ素に対して二酸化ケイ素の選択性が高いことに加えて、ＳＴＩ化学的機械研磨（ＣＭＰ）工程において、低減された酸化物トレンチディッシング及び改善された研磨ウインドウ安定性を与えることができる、化学的機械研磨の組成物、方法及びシステムに対する必要性が当該技術分野に残っていることは、上記から容易に明らかである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、酸性、中性及びアルカリ性を含む広いｐＨ範囲において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途に対する低減された酸化物トレンチディッシング及び改善された研磨ウインドウ安定性を提供する、化学的機械研磨（ＣＭＰ）組成物を開示する。
【0013】
ＣＭＰ組成物はまた、良好な酸化膜除去速度、抑制されたＳｉＮ膜除去速度及び可変かつより高いＳｉＯ２：ＳｉＮ選択性を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0014】
開示されたシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途の化学的機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、セリア被覆無機酸化物研磨粒子と、分子量が１，０００～１，０００，０００の範囲のポリ（メタクリル酸）（ＰＭＡＡ）、その誘導体、その塩、又はそれらの組み合わせを含む酸化物トレンチディッシング低減剤とを使用する独自の組み合わせを有する。
【0015】
ある側面において、
セリア被覆無機酸化物粒子；
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤；
水系溶媒；及び
任意に
殺生物剤；及び
ｐＨ調整剤；
を含むＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物が提供され、
前記組成物は、２～１２、３～１０、３．５～９、又は４～７のｐＨを有し；
酸化物トレンチディッシング低減剤の分子量は、１，０００～１，０００，０００、好ましくは１，２００～１００，０００、より好ましくは１，５００～１５，０００である。
セリア被覆無機酸化物粒子；
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤；
水系溶媒；及び
任意に
殺生物剤；及び
ｐＨ調整剤；
を含むＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物が提供され、
前記組成物は、２～１２、３～１０、３．５～９、又は４～７のｐＨを有し；
酸化物トレンチディッシング低減剤の分子量は、１，０００～１，０００，０００、好ましくは１，２００～１００，０００、より好ましくは１，５００～１５，０００である。
【0016】
セリア被覆無機酸化物粒子としては、セリア被覆コロイダルシリカ粒子、セリア被覆高純度コロイダルシリカ粒子、セリア被覆アルミナ粒子、セリア被覆チタニア粒子、セリア被覆ジルコニア粒子、又はその他のセリア被覆無機金属酸化物粒子が挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましいセリア被覆無機金属酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカである。
【0017】
水系溶媒としては、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0018】
酸化物トレンチディッシング低減剤として使用される有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、又はその塩は、以下の一般的な分子構造を示す。
【化1】
【0019】
ここで、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４は、それぞれ水素、アルキル基からなる群から独立して選択することができ、Ｒ４はまた、Ｎａ＋、Ｋ＋又はＮＨ４＋などの金属イオン又はアンモニウムイオンとすることができ、Ｒ３はアルキル基から選択される。ここで、メチル基やエチル基などのアルキル基ＣｍＨ２ｍ＋１は、ｍが１～１０、１～６、１～４、又は１～２である。
【0020】
ｎは、酸化物トレンチディッシング低減剤の分子量が１，０００～１，０００，０００、好ましくは１，２００～１００，０００、より好ましくは１，５００～１５，０００の範囲になるように選択される。
【0021】
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４が水素原子であり、Ｒ３がメチル基である場合、ポリ（メタクリル酸）は、以下の分子構造を示す。
【化2】
【0022】
Ｒ１及びＲ２が水素原子であり、Ｒ３がメチル基であり、及びＲ４がアンモニウムイオン又はナトリウムイオンやカリウムイオンなどの金属イオンである場合、ポリ（メタクリル酸）塩は、以下の分子構造を示す。
【化3】
【0023】
ポリ（メタクリル酸）塩としては、ポリ（メタクリル酸）アンモニウム塩、ポリ（メタクリル酸）ナトリウム塩、ポリ（メタクリル酸）カリウム塩、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましいポリ（メタクリル酸）塩は、ポリ（メタクリル酸）アンモニウム塩である。
【0024】
Ｒ１及びＲ２が水素原子であり、Ｒ３及びＲ４がメチル基である場合、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）は、以下の分子構造を示す。
【化4】
【0025】
Ｒ１及びＲ２が水素原子であり、Ｒ３がメチル基であり、及びＲ４がエチル基である場合、ポリ（エチルメタクリレート）（ＰＥＭＡ）は、以下の分子構造を示す。
【化5】
【0026】
Ｒ１及びＲ４が水素原子であり、Ｒ２及びＲ３がメチル基である場合、２－メチル－ポリ（メタクリル酸）は、以下の分子構造を示す。
【化6】
【0027】
別の側面において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）工程において上記で説明された化学的機械研磨（ＣＭＰ）組成物を用いて、二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を有する基板を化学的機械研磨（ＣＭＰ）する方法が提供される。
【0028】
別の側面において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）工程において上記で説明された化学的機械研磨（ＣＭＰ）組成物を用いて、二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を有する基板を化学的機械研磨（ＣＭＰ）するシステムが提供される。
【0029】
研磨された酸化ケイ素膜は、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度蒸着ＣＶＤ（ＨＤＰ）、又はスピンオン酸化膜とすることができる。
【0030】
上記で開示された基板は、窒化ケイ素表面を更に含むことができる。ＳｉＯ２：ＳｉＮの除去選択性は、１０より大きく、好ましくは１５より大きい。
【発明を実施するための形態】
【0031】
本発明は、研磨剤として、セリア被覆無機酸化物研磨粒子と、高い酸化膜除去速度、低いＳｉＮ膜除去速度、高いかつ可変の酸化物：ＳｉＮ選択性を達成し、更に重要なことに、酸化物トレンチディッシングを著しく低減し、研磨ウインドウ安定性を改善する恩恵をもたらす適切な化学添加剤として、ポリ（メタクリル酸）（ＰＭＡＡ）、その誘導体、その塩、又はそれらの組み合わせとを一般的に使用する、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途の化学的機械研磨（ＣＭＰ）組成物に関する。
【0032】
パターン化されたＳＴＩ構造のグローバルプラナリゼーションにおいて、酸化物トレンチディッシングを低減することは、考慮される主要因である。トレンチ酸化物の損失が低いほど、隣接するトランジスタ間の電流リークが防止される。ダイ間（ダイ内）での不均一なトレンチ酸化物の損失は、トランジスタの性能と装置の生産収率に影響を及ぼす。トレンチ酸化物の損失が激しい（酸化物トレンチディッシングが大きい）と、トランジスタの絶縁不良を引き起こし、装置の故障をもたらす。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、トレンチ酸化物の損失を低減させることは重要である。
【0033】
ある側面において、
セリア被覆無機酸化物粒子；
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせから選択される酸化物トレンチディッシング低減剤；
水系溶媒；及び
任意に
殺生物剤；及び
ｐＨ調整剤；
を含むＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物が提供され、
前記組成物は、２～１２、３～１０、３．５～９、又は４～８のｐＨを有し；
酸化物トレンチディッシング低減剤の分子量は、１，０００～１，０００，０００、好ましくは１，２００～１００，０００、より好ましくは１，５００～１５，０００である。
セリア被覆無機酸化物粒子；
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせから選択される酸化物トレンチディッシング低減剤；
水系溶媒；及び
任意に
殺生物剤；及び
ｐＨ調整剤；
を含むＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物が提供され、
前記組成物は、２～１２、３～１０、３．５～９、又は４～８のｐＨを有し；
酸化物トレンチディッシング低減剤の分子量は、１，０００～１，０００，０００、好ましくは１，２００～１００，０００、より好ましくは１，５００～１５，０００である。
【0034】
酸化物トレンチディッシング低減剤としては、２－アルキル基が置換した有機酸ポリマーの誘導体もまた挙げられ、ここで２－アルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基又はヘキシル基を含む。
【0035】
セリア被覆無機酸化物粒子としては、セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、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、又はその他のセリア被覆無機金属酸化物粒子が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0036】
好ましいセリア被覆無機金属酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ粒子である。
【0037】
本明細書で開示された発明における、動的光散乱法などの既知の方法で測定された、これらセリア被覆無機酸化物粒子の粒子径は、１０ｎｍ～１０００ｎｍの範囲にあり、好ましい平均粒子径は、２０ｎｍ～５００ｎｍの範囲にあり、より好ましい平均粒子径は、５０ｎｍ～２５０ｎｍの範囲にある。
【0038】
これらセリア被覆無機酸化物粒子の濃度は、０．０１重量％～２０重量％の範囲にあり、好ましい濃度は０．０５重量％～１０重量％の範囲にあり、より好ましい濃度は０．１重量％～５重量％の範囲にある。
【0039】
水系溶媒としては、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0040】
好ましい水系溶媒は、ＤＩ水である。
【0041】
ＳＴＩ ＣＭＰスラリーは、０．０００１重量％～０．０５重量％、好ましくは０．０００５重量％～０．０２５重量％、より好ましくは０．００１重量％～０．０１重量％の範囲にある殺生物剤を含んでもよい。
【0042】
殺生物剤としては、Ｄｕｐｏｎｔ／Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．のＤｕｐｏｎｔ／Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．ＢｉｏｂａｎのＫａｔｈｏｎＴＭ、ＫａｔｈｏｎＴＭ ＣＧ／ＩＣＰ ＩＩが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、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－オンを有効成分として有する。
【0043】
ＳＴＩ ＣＭＰスラリーは、ｐＨ調整剤を含んでもよい。
【0044】
酸性又は塩基性のｐＨ調整剤を使用して、ＳＴＩ ＣＭＰ組成物を最適なｐＨ値に調整することができる。
【0045】
酸性のｐＨ調整剤としては、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、その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が、これらに限定されるものではない。
【0046】
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、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、有機第四級アンモニウムヒドロキシド化合物、有機アミン、及びｐＨをよりアルカリ性側に調整するために使用できるその他の化学試薬のような、塩基性のｐＨ調整剤もまた挙げられる。
【0047】
ＳＴＩ ＣＭＰスラリーは、０重量％～１重量％、好ましくは０．０１重量％～０．５重量％、より好ましくは０．１重量％～０．２５重量％のｐＨ調整剤を含む。
【0048】
酸化物トレンチディッシング低減剤として使用される、有機酸ポリマー、２－アルキル基が置換した誘導体（２－アルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基又はヘキシル基から選択される）、又はその塩は、以下の一般的な分子構造を示す。
【化7】
【0049】
ここで、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４は、それぞれ水素、アルキル基からなる群から独立して選択することができ、Ｒ４はまた、Ｎａ＋、Ｋ＋又はＮＨ４＋などの金属イオン又はアンモニウムイオンとすることができ、Ｒ３はアルキル基から選択される。ここで、メチル基やエチル基などのアルキル基ＣｍＨ２ｍ＋１は、ｍが１～１０、１～６、１～４、又は１～２である。
【0050】
ｎは、分子量が１，０００～１，０００，０００、好ましくは１，２００～１００，０００、より好ましくは１，５００～１５，０００の範囲になるように選択される。
【0051】
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４が水素原子であり、Ｒ３がメチル基である場合、ポリ（メタクリル酸）は、以下の分子構造（ａ）を示す。
【化8】
【0052】
Ｒ１及びＲ２が水素原子であり、Ｒ３がメチル基であり、及びＲ４が金属イオンである場合、ポリ（メタクリル酸）塩は、以下の分子構造（ｂ）を示す。
【化9】
【0053】
ポリ（メタクリル酸）塩としては、ポリ（メタクリル酸）アンモニウム塩、ポリ（メタクリル酸）ナトリウム塩、ポリ（メタクリル酸）カリウム塩、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましいポリ（メタクリル酸）塩は、ポリ（メタクリル酸）アンモニウム塩である。
【0054】
Ｒ１及びＲ２が水素原子であり、Ｒ３及びＲ４がメチル基である場合、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）は、以下の分子構造を示す。
【化10】
【0055】
Ｒ１及びＲ２が水素原子であり、Ｒ３がメチル基であり、及びＲ４がエチル基である場合、ポリ（エチルメタクリレート）（ＰＥＭＡ）は、以下の分子構造を示す。
【化11】
【0056】
Ｒ１及びＲ４が水素原子であり、Ｒ２及びＲ３がメチル基である場合、２－メチル－ポリ（メタクリル酸）は、以下の分子構造を示す。
【化12】
【0057】
ＳＴＩ ＣＭＰスラリーは、０．００１重量％～２．０重量％、好ましくは０．００５重量％～０．７５重量％、より好ましくは０．０１重量％～０．５重量％の酸化物トレンチディッシング低減剤を含む。
【0058】
別の側面において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）工程において上記で説明された化学的機械研磨（ＣＭＰ）組成物を用いて、二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を有する基板を化学的機械研磨（ＣＭＰ）する方法が提供される。
【0059】
別の側面において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）工程において上記で説明された化学的機械研磨（ＣＭＰ）組成物を用いて、二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を有する基板を化学的機械研磨（ＣＭＰ）するシステムが提供される。
【0060】
研磨された酸化膜は、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度蒸着ＣＶＤ（ＨＤＰ）、又はスピンオン酸化膜とすることができる。
【0061】
上記で開示された基板は、窒化ケイ素表面を更に含むことができる。ＳｉＯ２：ＳｉＮの除去選択性は、１０より大きく、好ましくは２０より大きく、より好ましくは３０より大きい。
【0062】
別の側面において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）工程における上記で説明された化学的機械研磨（ＣＭＰ）組成物を用いて、二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を有する基板を化学的機械研磨（ＣＭＰ）する方法が提供される。研磨された酸化膜は、ＣＶＤ酸化物、ＰＥＣＶＤ酸化物、高密度酸化物、又はスピンオン酸化膜とすることができる。
【0063】
本発明を更に説明するために、以下の非限定的な実施例を示す。
【0064】
ＣＭＰの手法
以下に示す例において、以下に示す手順及び実験条件でＣＭＰ実験を行った。
以下に示す例において、以下に示す手順及び実験条件でＣＭＰ実験を行った。
【0065】
用語集、構成要素
セリア被覆シリカ：約１００ナノメートル（ｎｍ）の粒子径を有する研磨剤として使用され、このようなセリア被覆シリカ粒子は、約２０ナノメートル（ｎｍ）～約５００ナノメートル（ｎｍ）の範囲の粒子径を有することができる。
セリア被覆シリカ：約１００ナノメートル（ｎｍ）の粒子径を有する研磨剤として使用され、このようなセリア被覆シリカ粒子は、約２０ナノメートル（ｎｍ）～約５００ナノメートル（ｎｍ）の範囲の粒子径を有することができる。
【0066】
セリア被覆シリカ粒子（様々な粒子径）は、日本の日揮触媒化成株式会社によって供給された。
【0067】
化学添加剤であるポリ（メタクリル酸）又はその塩は、ミズーリ州セントルイスのＳｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社によって供給された。
【0068】
化学添加剤であるポリアクリル酸アンモニウム塩（ＰＡＡＡＳ）は、日本の花王株式会社によって供給された。
【0069】
ＴＥＯＳ：オルトケイ酸テトラエチル
【0070】
研磨パッド：研磨パッド、ＩＣ１０００、ＩＣ１０１０、及びその他のパッドは、ＣＭＰの際に使用し、ＤＯＷ社によって供給された。
【0071】
パラメータ 一般
Å又はＡ：オングストローム（ｓ）－長さの単位
Å又はＡ：オングストローム（ｓ）－長さの単位
【0072】
ＢＰ：背圧、単位はｐｓｉ
【0073】
ＣＭＰ：化学的機械平坦化＝化学的機械研磨
【0074】
ＣＳ：搬送速度
【0075】
ＤＦ：ダウンフォース：ＣＭＰの際にかかる圧力、単位はｐｓｉ
【0076】
ｍｉｎ：分
【0077】
ｍｌ：ミリリットル
【0078】
ｍＶ：ミリボルト
【0079】
ｐｓｉ：重量ポンド毎平方インチ
【0080】
ＰＳ：研磨工具のプラテン回転速度、単位はｒｐｍ（１分間あたりの回転数）
【0081】
ＳＦ：スラリー流量、ｍｌ／ｍｉｎ
【0082】
Ｗｔ．％：（記載された成分の）重量パーセント
【0083】
ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性：（ＴＥＯＳの除去速度）／（ＳｉＮの除去速度）
【0084】
ＨＤＰ：高密度プラズマ蒸着ＴＥＯＳ
【0085】
ＴＥＯＳ又はＨＤＰの除去速度：所定のダウン圧で測定されたＴＥＯＳ又はＨＤＰの除去速度。ＣＭＰツールのダウン圧は、上記の例では２．０ｐｓｉ、３．０ｐｓｉ、又は４．０ｐｓｉであった。
【0086】
ＳｉＮの除去速度：所定のダウン圧で測定されたＳｉＮの除去速度。ＣＭＰツールのダウン圧は、上記の例では３．０ｐｓｉであった。
【0087】
計測学
膜は、Ｃｒｅａｔｉｖｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｅｅｒｉｎｇ社（２０５６５ Ａｌｖｅｓ Ｄｒ．，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，ＣＡ，９５０１４）製のＲｅｓＭａｐ ＣＤＥ，モデル１６８を使用して測定した。ＲｅｓＭａｐツールは、４点プローブのシート抵抗ツールである。膜の５ｍｍエッジエクスクルージョンで４９点の直径スキャンを行った。
膜は、Ｃｒｅａｔｉｖｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｅｅｒｉｎｇ社（２０５６５ Ａｌｖｅｓ Ｄｒ．，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，ＣＡ，９５０１４）製のＲｅｓＭａｐ ＣＤＥ，モデル１６８を使用して測定した。ＲｅｓＭａｐツールは、４点プローブのシート抵抗ツールである。膜の５ｍｍエッジエクスクルージョンで４９点の直径スキャンを行った。
【0088】
ＣＭＰツール
ＣＭＰツールは、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社（３０５０ Ｂｏｗｅｒｅｓ Ａｖｅｎｕｅ，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，９５０５４）製の２００ｍｍ Ｍｉｒｒａ、又は３００ｍｍ Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎを使用した。ＤＯＷ社（４５１ Ｂｅｌｌｅｖｕｅ Ｒｄ．，Ｎｅｗａｒｋ，ＤＥ １９７１３）によって供給されたＩＣ１０００パッドは、ブランケット及びパターン付きウェーハの検討のために、プラテン１上で使用された。
ＣＭＰツールは、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社（３０５０ Ｂｏｗｅｒｅｓ Ａｖｅｎｕｅ，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，９５０５４）製の２００ｍｍ Ｍｉｒｒａ、又は３００ｍｍ Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎを使用した。ＤＯＷ社（４５１ Ｂｅｌｌｅｖｕｅ Ｒｄ．，Ｎｅｗａｒｋ，ＤＥ １９７１３）によって供給されたＩＣ１０００パッドは、ブランケット及びパターン付きウェーハの検討のために、プラテン１上で使用された。
【0089】
ＩＣ１０１０パッド又は他のパッドは、１８分間パッドを調整することによって慣らした。コンディショナーのダウンフォースは７ポンドである。工具の設定とパッドの慣らしを確認するために、２つのタングステンモニター及び２つのＴＥＯＳモニターは、基準条件でＶｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社によって供給された、Ｖｅｒｓｕｍ（登録商標）ＳＴＩ２３０５スラリーで研磨された。
【0090】
ウェーハ
研磨実験は、ＰＥＣＶＤ又はＬＥＣＶＤ又はＨＤ ＴＥＯＳウェーハを用いて行った。これらのブランケットウェーハは、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社（２９８５ Ｋｉｆｅｒ Ｒｄ．，Ｓａｎｔａ，ＣＡ ９５０５１）から購入した。
研磨実験は、ＰＥＣＶＤ又はＬＥＣＶＤ又はＨＤ ＴＥＯＳウェーハを用いて行った。これらのブランケットウェーハは、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社（２９８５ Ｋｉｆｅｒ Ｒｄ．，Ｓａｎｔａ，ＣＡ ９５０５１）から購入した。
【0091】
研磨実験
ブランケットウェーハの検討では、酸化物ブランケットウェーハ、及びＳｉＮブランケットウェーハを基準条件で研磨した。工具基準条件は、テーブル速度が８７ｒｐｍ、ヘッド速度が９３ｒｐｍ、膜圧力が３．０ｐｓｉ、スラリー流量が２００ｍｌ／ｍｉｎであった。
ブランケットウェーハの検討では、酸化物ブランケットウェーハ、及びＳｉＮブランケットウェーハを基準条件で研磨した。工具基準条件は、テーブル速度が８７ｒｐｍ、ヘッド速度が９３ｒｐｍ、膜圧力が３．０ｐｓｉ、スラリー流量が２００ｍｌ／ｍｉｎであった。
【0092】
スラリーは、ＳＷＫ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社（２９２０ Ｓｃｏｔｔ Ｂｌｖｄ．Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，ＣＡ ９５０５４）から供給された、パターン付きウェーハ（ＭＩＴ８６０）上の研磨実験に使用された。これらのウェーハは、ＶｅｅｃｏＶＸ３００型彫機／ＡＦＭ装置で測定した。酸化膜ディッシングの測定には、２種類又は３種類の異なる大きさのピッチ構造を使用した。ウェーハは、中心、中間部、端のダイ位置で測定された。
【0093】
ＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物から得られたＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性：（ＴＥＯＳの除去速度）／（ＳｉＮの除去速度）は、調整可能であった。
【実施例】
【0094】
以下の実施例において、０．２重量％のセリウム被覆シリカ、０．０００１重量％～０．０５重量％の範囲にある殺生物剤、及び脱イオン水を含むＳＴＩ研磨組成物は、基準組成物又は標準組成物として調製された。
【0095】
ＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物は、異なる分子量を有する構造（ａ）のポリ（メタクリル酸）（ＰＭＡＡ）及び／又は約３０００の分子量を有するポリアクリル酸アンモニウム塩（ＰＡＡＡＳ）のような、追加の化学添加剤を含んだ。
【0096】
組成物のｐＨは、硝酸又は水酸化アンモニウムを使用して調整された。
【0097】
実施例１
実施例１において、研磨組成物は表１に示すように調製された。ｐＨは、組成物に対して約５．３５であった。
実施例１において、研磨組成物は表１に示すように調製された。ｐＨは、組成物に対して約５．３５であった。
【0098】
約５０００の分子量を有する化学添加剤であるポリ（メタクリル酸）（ＰＭＡＡ）又はポリ（メタクリル酸）脱イオン体（脱イオンＰＭＡＡ）は、表１に示すようにそれぞれ、０．１０重量％で使用された。
【0099】
種々の膜の除去速度（Å／ｍｉｎでのＲＲ）を試験した。その結果を表１に示した。
【0100】
膜除去速度及び選択性に対する５，０００の分子量を有するＰＭＡＡ又はその脱イオン体の効果を観察した。
【表1】
【0101】
表１に示すように、ポリ（メタクリル酸）（ＰＭＡＡ）又はポリ（メタクリル酸）脱イオン体の化学添加剤の添加により、全ての試験膜で除去速度が低下した。同様のＴＥＯＳ：ＳｉＮ膜研磨選択性が得られた。
【0102】
実施例２
実施例２において、研磨組成物は表２に示すように調製された。ＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物のｐＨ値は、５．３５である。
実施例２において、研磨組成物は表２に示すように調製された。ＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物のｐＨ値は、５．３５である。
【0103】
約５，０００の分子量を有する化学添加剤であるポリ（メタクリル酸）は、０．１０重量％で使用された。
【0104】
酸化物トレンチ１００μｍ及び２００μｍディッシング対オーバーポリッシング量を試験し、その結果を表２に示した。
【表2】
【0105】
表２に示す結果のように、０．２重量％のセリア被覆シリカ研磨剤を有する標準のＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物の中に５，０００の分子量を有する０．１重量％のＰＭＡＡの添加により、酸化物トレンチディッシングが著しく低下し、酸化物トレンチディッシングの低下は、両方の異なる大きさの酸化物トレンチ特徴に対して１００％超であった。
【0106】
ディッシングは、酸化膜の酸化物トレンチディッシング低減剤対オーバーポリッシング厚さとして分子量５，０００のＰＭＡＡの使用により、著しく低下した。
【0107】
実施例３
実施例３において、研磨組成物は表３に示すように調製された。記載の研磨組成物において、０．２重量％のセリア被覆シリカは、標準試料及び３つの試験試料全てにおいて研磨剤として使用された。ｐＨは、それぞれの組成物に対して約５．３５であった。
実施例３において、研磨組成物は表３に示すように調製された。記載の研磨組成物において、０．２重量％のセリア被覆シリカは、標準試料及び３つの試験試料全てにおいて研磨剤として使用された。ｐＨは、それぞれの組成物に対して約５．３５であった。
【0108】
５，０００の分子量を有する脱イオンＰＭＡＡは、それぞれ０．０５重量％、０．１重量％、及び０．１５重量％で使用された。
【0109】
これら研磨組成物からの除去速度が試験され、その結果を表３に示した。
【表3】
【0110】
表３に示す結果のように、３種類全ての膜除去速度は、異なる濃度のＰＭＡＡが研磨組成物の化学添加剤として使用された場合に、低下したが、試験範囲内での５，０００の分子量を有するＰＭＡＡの濃度変化は、ＴＥＯＳ、ＨＤＰ、ＳｉＮ膜除去速度に重要な影響を与えず、研磨組成物の化学添加剤としてＰＭＡＡの使用により、ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性がわずかに増加した。
【0111】
様々な大きさの酸化物トレンチ損失速度に対するＰＭＡＡ濃度の効果を表４に記載した。
【表4】
【0112】
表４に示すように、酸化物トレンチ損失速度は、０．２重量％のセリア被覆シリカ標準試料のみを使用する研磨組成物と比較して、ＰＭＡＡが１００μｍ及び２００μｍ酸化物トレンチ特徴に対する異なる重量％濃度で使用された場合に、著しく低下した。
【0113】
表４に示す結果はまた、ＰＭＡＡ濃度が０．１重量％又は０．１５重量％で使用された場合に、化学添加剤として０．０５重量％のＰＭＡＡを使用した研磨組成物と比較して、著しい酸化物トレンチ損失速度が得られたことを示している。
【0114】
様々な大きさの酸化物トレンチディッシング速度に対するＰＭＡＡ濃度の効果を表５に記載した。
【表5】
【0115】
表５に示す結果のように、酸化物トレンチディッシング速度は、０．２重量％のセリア被覆シリカ研磨剤系の研磨組成物のみを使用する研磨組成物で得られた１００μｍ及び２００μｍ酸化物トレンチ特徴に対するディッシング速度を比較して、ＰＭＡＡが１００μｍ及び２００μｍ酸化物トレンチ特徴に対して０．０５重量％、０．１重量％又は０．１５重量％で使用された場合に、著しく低下した。
【0116】
実施例４
実施例４において、膜除去速度、酸化物トレンチ損失速度、及び酸化物トレンチディッシング速度に対するｐＨ条件の効果は、５，０００の分子量を有する０．１重量％のＰＭＡＡ及び研磨剤として０．２重量％のセリア被覆シリカを使用する組成物で試験された。
実施例４において、膜除去速度、酸化物トレンチ損失速度、及び酸化物トレンチディッシング速度に対するｐＨ条件の効果は、５，０００の分子量を有する０．１重量％のＰＭＡＡ及び研磨剤として０．２重量％のセリア被覆シリカを使用する組成物で試験された。
【0117】
膜に対するｐＨの効果の結果を表６に記載した。
【表6】
【0118】
表６に示す結果のように、ＴＥＯＳ膜の除去速度は、ｐＨが５．３５から６へ又は５．３５から８へと上がるにつれて向上した。ＨＤＰ膜の除去速度は、ｐＨが５．３５から６へと上がるにつれて向上し、その後、ｐＨが５．３５から８へと上がるにつれてわずかに低下した。ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性は、それぞれｐＨが５．３５から６へ、及び５．３５から８へと上がるにつれて向上した。
【0119】
様々な大きさの酸化物トレンチ損失速度に対する研磨組成物のｐＨ条件の効果を表７に記載した。
【表7】
【0120】
様々な大きさの酸化物トレンチディッシング速度に対するｐＨ条件の効果を表８に記載した。
【表8】
【0121】
表７に示すように、全体として、ｐＨが５．３５の組成物は、試験した全ての酸化物トレンチ特徴において最も低い酸化物トレンチ損失速度を示した。
【0122】
表８に示すように、全体として、ｐＨが５．３５の組成物は、試験した全ての酸化物トレンチ特徴において最も低い酸化物トレンチディッシング速度を示した。
【0123】
実施例５
実施例５において、試験は、５，０００、１５，０００及び１００，０００の異なる分子量を有するＰＭＡＡで行われた。組成物は、０．１重量％のＰＭＡＡ及び研磨剤として０．２重量％のセリア被覆シリカを含んだ。組成物のｐＨは、５．３５であった。
実施例５において、試験は、５，０００、１５，０００及び１００，０００の異なる分子量を有するＰＭＡＡで行われた。組成物は、０．１重量％のＰＭＡＡ及び研磨剤として０．２重量％のセリア被覆シリカを含んだ。組成物のｐＨは、５．３５であった。
【0124】
膜除去速度及びＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性に対する、異なる分子量のＰＭＡＡ又はポリ（メタクリル酸）アンモニウム塩（ＰＭＡＡＡＭ）からの結果を、表９に記載した。
【表9】
【0125】
表９に示す結果のように、酸化物トレンチディッシング低減剤としてＰＭＡＡ又はＰＭＡＡＡＭの使用により、ＴＥＯＳ、ＨＤＰ及びＳｉＮ除去速度が抑制された。ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性は、高く維持され、分子量が１００，０００未満のＰＭＡＡでは、５，０００の分子量から１５，０００の分子量へと増加した。
【0126】
酸化物トレンチディッシングを低下させるための化学添加剤として、異なる分子量のＰＭＡＡ又はポリ（メタクリル酸）アンモニウム塩（ＰＭＡＡＡＭ）を試験した。その結果を表１０に記載した。
【表10】
【0127】
表１０に示す結果のように、酸化物トレンチディッシング低減剤としてＰＭＡＡ又はＰＭＡＡＡＭの使用により、１００μｍ及び２００μｍ酸化物トレンチ特徴に対する酸化物トレンチディッシング性能が低下した。
【0128】
実施例６
実施例６において、２つの化学添加剤である、ポリアクリル酸アンモニウム塩（ＰＡＡＡＳ）対ＰＭＡＡについて、酸化物研磨組成物性能に及ぼす影響を比較した。
実施例６において、２つの化学添加剤である、ポリアクリル酸アンモニウム塩（ＰＡＡＡＳ）対ＰＭＡＡについて、酸化物研磨組成物性能に及ぼす影響を比較した。
【0129】
当該組成物は、研磨剤として０．２重量％のセリア被覆シリカを含んだ。ｐＨが５．３５の組成物は、標準試料として使用された。
【0130】
ＨＤＰ膜及びＳｉＮ膜除去速度に対する研磨組成物の化学添加剤としてＰＡＡＡＳ又はＰＭＡＡの効果を調査し、その結果を表１１に記載した。
【0131】
表１１に示す結果のように、同じｐＨ条件及び同じ研磨剤濃度条件で、０．１重量％のＰＡＡＡＳは、研磨組成物の化学添加剤として０．１重量％のＰＭＡＡを使用して得られたＨＤＰ膜除去速度と比較して、ＨＤＰ酸化膜除去速度が著しく抑制された。当該組成物で使用されるセリア被覆シリカ及び０．１重量％のＰＡＡＡＳの組成物は、ＨＤＰの許容除去速度を提供しない。
【表11】
【0132】
Ｐ２００μｍトレンチ速度及びＰ２００μｍトレンチＲＲ／ブランケットＨＤＰ膜ＲＲ比に対する、研磨剤としてセリア被覆シリカ粒子を使用した研磨組成物の化学添加剤としてＰＡＡＡＳ又はＰＭＡＡの効果を調査し、その結果を表１２に記載した。
【表12】
【0133】
表１２に示す結果のように、同じｐＨ条件及び同じ研磨剤濃度条件で、化学添加剤塩として０．０５重量％又は０．１重量％のＰＭＡＡを使用する研磨組成物は、化学添加剤を使用しない標準試料又は化学添加剤として０．０１重量％又は０．１重量％のＰＡＡＡＳを使用する研磨組成物から得られた比よりも、Ｐ２００ｍｍトレンチＲＲ／ブランケットＨＤＰ ＲＲ比を著しく低下させた。
【0134】
異なる大きさの酸化物トレンチＲＲ／ブランケット酸化膜ＲＲ比は、酸化物研磨組成物が酸化物研磨ＣＭＰ用途として使用される間、より低い酸化物ディッシングを与えることができるかどうかを判断する重要なパラメータである。一般的に、このような比が小さいほど、酸化物トレンチディッシングは小さくなる。
【0135】
Ｐ２００μｍトレンチディッシング対オーバーポリッシング除去量に対する、研磨剤としてセリア被覆シリカ粒子を使用した研磨組成物の化学添加剤としてＰＡＡＡＳ又はＰＭＡＡの効果を調査し、その結果を表１３に記載した。
【表13】
【0136】
表１３に示す結果のように、同じｐＨ条件及び同じ研磨剤濃度条件で、ＨＤＰ膜除去速度は、トレンチディッシングデータ対オーバーポリッシング量除去量がより相対的に比較できるようにするために、同様の除去速度に調整した。
【0137】
Ｐ２００μｍディッシング対２つの異なるオーバーポリッシング除去量は、研磨組成物の化学添加剤としてＰＡＡＡＳを使用する場合のトレンチディッシング対オーバーポリッシング量よりも、化学添加剤としてＰＭＡＡを使用する場合の酸化物トレンチディッシング対オーバーポリッシング量が著しく低いことを証明した。
【0138】
実施例６は、化学添加剤としてＰＭＡＡを使用した研磨組成物により、同じｐＨ条件及び同じ研磨剤濃度条件で、化学添加剤としてＰＡＡＡＳを使用した研磨組成物よりも酸化物トレンチディッシングが著しく低下したことを示した。
【0139】
実施例を含む、上記に記載の本発明の実施形態は、本発明を行うことができる多数の実施形態の例示である。当該工程の多数の他の構成が使用されてもよく、当該工程で使用される材料は具体的に開示されたもの以外多数の材料から選出されてもよいことが考えられる。
以下の項目［態様１］～［態様２２］に本発明の実施形態の例を列記する。
［態様１］
セリア被覆無機酸化物粒子；
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤；
水系溶媒；及び
任意に
殺生物剤；及び
ｐＨ調整剤；
を含む化学的機械研磨組成物であって、
前記組成物は３～１０のｐＨを有し；及び
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、以下に示す一般的な分子構造を有し、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ水素及びｍが１～４であるアルキル基Ｃ
ｍ
Ｈ
２ｍ＋１
からなる群から独立して選択され；Ｒ３は、ｍが１～４であるアルキル基Ｃ
ｍ
Ｈ
２ｍ＋１
であり；Ｒ４は、水素、ｍが１～４であるアルキル基Ｃ
ｍ
Ｈ
２ｍ＋１
、金属イオン、及びアンモニウムイオンからなる群から選択され；ｎは、１，０００～１，０００，０００の分子量になるように選択される、化学的機械研磨組成物。
［態様２］
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ粒子、セリア被覆高純度コロイダルシリカ粒子、セリア被覆アルミナ粒子、セリア被覆チタニア粒子、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から選択され；
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、
（ａ）Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４が水素であり、Ｒ３がメチルである場合のポリ（メタクリル酸）；
（ｂ）Ｒ１及びＲ２が水素であり、Ｒ３がメチルであり、Ｒ４が金属イオン又はアンモニウムＭ
＋
である場合のポリ（メタクリル酸）の塩；
（ｃ）Ｒ１及びＲ２が水素であり、Ｒ３及びＲ４がメチルである場合のポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）；
（ｄ）Ｒ１及びＲ２が水素であり、Ｒ３がメチルであり、Ｒ４がエチルである場合のポリ（エチルメタクリレート）（ＰＥＭＡ）；
（ｅ）Ｒ１及びＲ４が水素であり、Ｒ２及びＲ３がメチルである場合の２－メチル－ポリ（メタクリル酸）；
及びそれらの組み合わせからなる群から選択される一般的な分子構造を有し；
前記水系溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒からなる群から選択される、態様１に記載の化学的機械研磨組成物。
［態様３］
前記化学的機械研磨組成物は、
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；及び
酸性のｐＨ条件では硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；又はアルカリ性のｐＨ条件で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、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、有機第四級アンモニウムヒドロキシド化合物、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記ｐＨ調整剤
のうち少なくとも１つを更に含む、態様１に記載の化学的機械研磨組成物。
［態様４］
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなり；
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、１，２００～１００，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；
前記水系溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水であり；及び
前記化学的機械研磨組成物は３．５～９のｐＨを有する、態様１に記載の化学的機械研磨組成物。
［態様５］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，５００～１５，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記酸化物トレンチディッシング低減剤；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、態様１に記載の化学的機械研磨組成物。
［態様６］
セリア被覆コロイダルシリカ、１，２００～１００，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）、脱イオン（ＤＩ）水を含み、前記化学的機械研磨組成物は３．５～９のｐＨを有する、態様１に記載の化学的機械研磨組成物。
［態様７］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ；
１，２００～１００，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、態様１に記載の化学的機械研磨組成物。
［態様８］
酸化ケイ素膜を含む少なくとも１つの表面を有する半導体基板の化学的機械研磨（ＣＭＰ）方法であって、
前記半導体基板を提供すること；
研磨パッドを提供すること；
前記化学的機械研磨（ＣＭＰ）組成物を提供することであって、前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆無機酸化物粒子；
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤；
水系溶媒；及び
任意に
殺生物剤；及び
ｐＨ調整剤；
を含み、
前記組成物は３～９のｐＨを有し；及び
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、以下に示す一般的な分子構造を有し、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ水素及びｍが１～４であるアルキル基Ｃ
ｍ
Ｈ
２ｍ＋１
からなる群から独立して選択され；Ｒ３は、ｍが１～４であるアルキル基Ｃ
ｍ
Ｈ
２ｍ＋１
であり；Ｒ４は、水素、ｍが１～４であるアルキル基Ｃ
ｍ
Ｈ
２ｍ＋１
、金属イオン、及びアンモニウムイオンからなる群から選択され；ｎは、１，０００～１，０００，０００の分子量になるように選択される、化学的機械研磨組成物を提供すること；
前記半導体基板の前記少なくとも１つの表面に、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物を接触させること；及び
前記酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面を研磨すること；
を含み、
前記酸化ケイ素膜は、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度蒸着ＣＶＤ（ＨＤＰ）、又はスピンオン酸化膜からなる群から選択される、半導体基板の化学的機械研磨方法。
［態様９］
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ粒子、セリア被覆高純度コロイダルシリカ粒子、セリア被覆アルミナ粒子、セリア被覆チタニア粒子、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から選択され；
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、
（ａ）Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４が水素であり、Ｒ３がメチルである場合のポリ（メタクリル酸）；
（ｂ）Ｒ１及びＲ２が水素であり、Ｒ３がメチルであり、Ｒ４が金属イオン又はアンモニウムＭ
＋
である場合のポリ（メタクリル酸）の塩；
（ｃ）Ｒ１及びＲ２が水素であり、Ｒ３及びＲ４がメチルである場合のポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）；
（ｄ）Ｒ１及びＲ２が水素であり、Ｒ３がメチルであり、Ｒ４がエチルである場合のポリ（エチルメタクリレート）（ＰＥＭＡ）；
（ｅ）Ｒ１及びＲ４が水素であり、Ｒ２及びＲ３がメチルである場合の２－メチル－ポリ（メタクリル酸）；
及びそれらの組み合わせからなる群から選択される一般的な分子構造を有し；
前記水系溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒からなる群から選択される、態様８に記載の方法。
［態様１０］
前記化学的機械研磨組成物は、
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；及び
酸性のｐＨ条件では硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；又はアルカリ性のｐＨ条件で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、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、有機第四級アンモニウムヒドロキシド化合物、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記ｐＨ調整剤
のうち少なくとも１つを更に含む、態様８に記載の方法。
［態様１１］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，２００～１００，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記酸化物トレンチディッシング低減剤；及び
脱イオン（ＤＩ）水
を含む、態様８に記載の方法。
［態様１２］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，５００～１５，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記酸化物トレンチディッシング低減剤；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、態様８に記載の方法。
［態様１３］
前記化学的機械研磨組成物が、セリア被覆コロイダルシリカ、１，２００～１００，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）、及び脱イオン（ＤＩ）水を含む、態様８に記載の方法。
［態様１４］
前記化学的機械研磨組成物が、
セリア被覆コロイダルシリカ；
１，５００～１５，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、態様８に記載の方法。
［態様１５］
前記酸化ケイ素膜は、ＳｉＯ ２ 膜であり；
少なくとも１つの表面を更に有する前記半導体基板は、窒化ケイ素膜を含み；及び
酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択性は、１０よりも大きい、態様８に記載の方法。
［態様１６］
酸化ケイ素膜を含む少なくとも１つの表面を有する半導体基板の化学的機械研磨（ＣＭＰ）システムであって、
ａ．前記半導体基板；
ｂ．セリア被覆無機酸化物粒子；
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤；
水系溶媒；及び
任意に
殺生物剤；及び
ｐＨ調整剤；
を含む前記化学的機械研磨組成物（ＣＭＰ）であって、
前記組成物は３．５～９のｐＨを有し；
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、以下に示す一般的な分子構造を有し、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ水素及びｍが１～４であるアルキル基Ｃ
ｍ
Ｈ
２ｍ＋１
からなる群から独立して選択され；Ｒ３は、ｍが１～４であるアルキル基Ｃ
ｍ
Ｈ
２ｍ＋１
であり；Ｒ４は、水素、ｍが１～４であるアルキル基Ｃ
ｍ
Ｈ
２ｍ＋１
、金属イオン、及びアンモニウムイオンからなる群から選択され；ｎは、１，０００～１，０００，０００の分子量になるように選択される、化学的機械研磨組成物；
ｃ．研磨パッド；
を含み、
前記酸化ケイ素膜は、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度蒸着ＣＶＤ（ＨＤＰ）、又はスピンオン酸化膜からなる群から選択され、前記酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面に、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物を接触させる、半導体基板の化学的機械研磨システム。
［態様１７］
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ粒子、セリア被覆高純度コロイダルシリカ粒子、セリア被覆アルミナ粒子、セリア被覆チタニア粒子、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から選択され；
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、
（ａ）Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４が水素であり、Ｒ３がメチルである場合のポリ（メタクリル酸）；
（ｂ）Ｒ１及びＲ２が水素であり、Ｒ３がメチルであり、Ｒ４が金属イオン又はアンモニウムＭ
＋
である場合のポリ（メタクリル酸）の塩；
（ｃ）Ｒ１及びＲ２が水素であり、Ｒ３及びＲ４がメチルである場合のポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）；
（ｄ）Ｒ１及びＲ２が水素であり、Ｒ３がメチルであり、Ｒ４がエチルである場合のポリ（エチルメタクリレート）（ＰＥＭＡ）；
（ｅ）Ｒ１及びＲ４が水素であり、Ｒ２及びＲ３がメチルである場合の２－メチル－ポリ（メタクリル酸）；
及びそれらの組み合わせからなる群から選択される一般的な分子構造を有し；
前記水系溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒からなる群から選択される、態様１６に記載のシステム。
［態様１８］
前記化学的機械研磨組成物は、
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；及び
酸性のｐＨ条件では硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；又はアルカリ性のｐＨ条件で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、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、有機第四級アンモニウムヒドロキシド化合物、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記ｐＨ調整剤
のうち少なくとも１つを更に含む、態様１６に記載のシステム。
［態様１９］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，２００～１００，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記酸化物トレンチディッシング低減剤；及び
脱イオン（ＤＩ）水
を含む、態様１６に記載のシステム。
［態様２０］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，５００～１５，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記酸化物トレンチディッシング低減剤；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウム
を含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、態様１６に記載のシステム。
［態様２１］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ；１，５００～１５，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）；５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する殺生物剤；硝酸又は水酸化アンモニウム；脱イオン（ＤＩ）水を含み；前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、態様１６に記載のシステム。
［態様２２］
前記酸化ケイ素膜は、ＳｉＯ ２ 膜であり；
少なくとも１つの表面を更に有する前記半導体基板は、窒化ケイ素膜を含み、窒化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面に、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物を接触させ；及び
酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面及び窒化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面を、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物で研磨する場合、酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択性は、１０よりも大きい、態様１６に記載のシステム。
以下の項目［態様１］～［態様２２］に本発明の実施形態の例を列記する。
［態様１］
セリア被覆無機酸化物粒子；
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤；
水系溶媒；及び
任意に
殺生物剤；及び
ｐＨ調整剤；
を含む化学的機械研磨組成物であって、
前記組成物は３～１０のｐＨを有し；及び
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、以下に示す一般的な分子構造を有し、
【化13】
［態様２］
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ粒子、セリア被覆高純度コロイダルシリカ粒子、セリア被覆アルミナ粒子、セリア被覆チタニア粒子、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から選択され；
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、
（ａ）Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４が水素であり、Ｒ３がメチルである場合のポリ（メタクリル酸）；
【化14】
【化15】
【化16】
【化17】
【化18】
前記水系溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒からなる群から選択される、態様１に記載の化学的機械研磨組成物。
［態様３］
前記化学的機械研磨組成物は、
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；及び
酸性のｐＨ条件では硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；又はアルカリ性のｐＨ条件で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、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、有機第四級アンモニウムヒドロキシド化合物、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記ｐＨ調整剤
のうち少なくとも１つを更に含む、態様１に記載の化学的機械研磨組成物。
［態様４］
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなり；
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、１，２００～１００，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；
前記水系溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水であり；及び
前記化学的機械研磨組成物は３．５～９のｐＨを有する、態様１に記載の化学的機械研磨組成物。
［態様５］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，５００～１５，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記酸化物トレンチディッシング低減剤；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、態様１に記載の化学的機械研磨組成物。
［態様６］
セリア被覆コロイダルシリカ、１，２００～１００，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）、脱イオン（ＤＩ）水を含み、前記化学的機械研磨組成物は３．５～９のｐＨを有する、態様１に記載の化学的機械研磨組成物。
［態様７］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ；
１，２００～１００，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、態様１に記載の化学的機械研磨組成物。
［態様８］
酸化ケイ素膜を含む少なくとも１つの表面を有する半導体基板の化学的機械研磨（ＣＭＰ）方法であって、
前記半導体基板を提供すること；
研磨パッドを提供すること；
前記化学的機械研磨（ＣＭＰ）組成物を提供することであって、前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆無機酸化物粒子；
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤；
水系溶媒；及び
任意に
殺生物剤；及び
ｐＨ調整剤；
を含み、
前記組成物は３～９のｐＨを有し；及び
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、以下に示す一般的な分子構造を有し、
【化19】
前記半導体基板の前記少なくとも１つの表面に、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物を接触させること；及び
前記酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面を研磨すること；
を含み、
前記酸化ケイ素膜は、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度蒸着ＣＶＤ（ＨＤＰ）、又はスピンオン酸化膜からなる群から選択される、半導体基板の化学的機械研磨方法。
［態様９］
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ粒子、セリア被覆高純度コロイダルシリカ粒子、セリア被覆アルミナ粒子、セリア被覆チタニア粒子、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から選択され；
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、
（ａ）Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４が水素であり、Ｒ３がメチルである場合のポリ（メタクリル酸）；
【化20】
【化21】
【化22】
【化23】
【化24】
前記水系溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒からなる群から選択される、態様８に記載の方法。
［態様１０］
前記化学的機械研磨組成物は、
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；及び
酸性のｐＨ条件では硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；又はアルカリ性のｐＨ条件で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、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、有機第四級アンモニウムヒドロキシド化合物、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記ｐＨ調整剤
のうち少なくとも１つを更に含む、態様８に記載の方法。
［態様１１］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，２００～１００，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記酸化物トレンチディッシング低減剤；及び
脱イオン（ＤＩ）水
を含む、態様８に記載の方法。
［態様１２］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，５００～１５，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記酸化物トレンチディッシング低減剤；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、態様８に記載の方法。
［態様１３］
前記化学的機械研磨組成物が、セリア被覆コロイダルシリカ、１，２００～１００，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）、及び脱イオン（ＤＩ）水を含む、態様８に記載の方法。
［態様１４］
前記化学的機械研磨組成物が、
セリア被覆コロイダルシリカ；
１，５００～１５，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、態様８に記載の方法。
［態様１５］
前記酸化ケイ素膜は、ＳｉＯ ２ 膜であり；
少なくとも１つの表面を更に有する前記半導体基板は、窒化ケイ素膜を含み；及び
酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択性は、１０よりも大きい、態様８に記載の方法。
［態様１６］
酸化ケイ素膜を含む少なくとも１つの表面を有する半導体基板の化学的機械研磨（ＣＭＰ）システムであって、
ａ．前記半導体基板；
ｂ．セリア被覆無機酸化物粒子；
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤；
水系溶媒；及び
任意に
殺生物剤；及び
ｐＨ調整剤；
を含む前記化学的機械研磨組成物（ＣＭＰ）であって、
前記組成物は３．５～９のｐＨを有し；
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、以下に示す一般的な分子構造を有し、
【化25】
ｃ．研磨パッド；
を含み、
前記酸化ケイ素膜は、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度蒸着ＣＶＤ（ＨＤＰ）、又はスピンオン酸化膜からなる群から選択され、前記酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面に、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物を接触させる、半導体基板の化学的機械研磨システム。
［態様１７］
前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ粒子、セリア被覆高純度コロイダルシリカ粒子、セリア被覆アルミナ粒子、セリア被覆チタニア粒子、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から選択され；
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、
（ａ）Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４が水素であり、Ｒ３がメチルである場合のポリ（メタクリル酸）；
【化26】
【化27】
【化28】
【化29】
【化30】
前記水系溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒からなる群から選択される、態様１６に記載のシステム。
［態様１８］
前記化学的機械研磨組成物は、
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；及び
酸性のｐＨ条件では硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；又はアルカリ性のｐＨ条件で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、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、有機第四級アンモニウムヒドロキシド化合物、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記ｐＨ調整剤
のうち少なくとも１つを更に含む、態様１６に記載のシステム。
［態様１９］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，２００～１００，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記酸化物トレンチディッシング低減剤；及び
脱イオン（ＤＩ）水
を含む、態様１６に記載のシステム。
［態様２０］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子；
１，５００～１５，０００の分子量を有し、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記酸化物トレンチディッシング低減剤；
脱イオン（ＤＩ）水；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する前記殺生物剤；
硝酸又は水酸化アンモニウム
を含み；
前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、態様１６に記載のシステム。
［態様２１］
前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ；１，５００～１５，０００の分子量を有するポリ（メタクリル酸）；５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－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から選択される有効成分を有する殺生物剤；硝酸又は水酸化アンモニウム；脱イオン（ＤＩ）水を含み；前記化学的機械研磨組成物は４～７のｐＨを有する、態様１６に記載のシステム。
［態様２２］
前記酸化ケイ素膜は、ＳｉＯ ２ 膜であり；
少なくとも１つの表面を更に有する前記半導体基板は、窒化ケイ素膜を含み、窒化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面に、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物を接触させ；及び
酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面及び窒化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面を、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物で研磨する場合、酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択性は、１０よりも大きい、態様１６に記載のシステム。