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特表2023-527423シャロートレンチアイソレーション用途のための低ディッシング酸化物ＣＭＰ研磨組成物、及びその製造の方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-06-28
(54)【発明の名称】シャロートレンチアイソレーション用途のための低ディッシング酸化物ＣＭＰ研磨組成物、及びその製造の方法
(51)【国際特許分類】
C09K 3/14 20060101AFI20230621BHJP
C09G 1/02 20060101ALI20230621BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20230621BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20230621BHJP
【ＦＩ】
C09K3/14 550D
C09K3/14 550Z
C09G1/02
H01L21/304 622B
H01L21/304 622D
H01L21/304 622X
B24B37/00 H
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022573300
(86)(22)【出願日】2021-05-25
(85)【翻訳文提出日】2023-01-27
(86)【国際出願番号】 US2021034054
(87)【国際公開番号】W WO2021242755
(87)【国際公開日】2021-12-02
(31)【優先権主張番号】63/045,796
(32)【優先日】2020-06-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/032,233
(32)【優先日】2020-05-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】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】クリシュナ ピー．ムレラ
(72)【発明者】
【氏名】ホンチュン チョウ
(72)【発明者】
【氏名】マーク レナード オニール
【テーマコード（参考）】
3C158
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C158AA07
3C158AC04
3C158BA02
3C158BA04
3C158BA05
3C158CB01
3C158CB10
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3C158DA12
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3C158EA11
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3C158ED11
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3C158ED28
5F057AA04
5F057AA09
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5F057BA15
5F057BA24
5F057BB16
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5F057EA11
5F057EA21
5F057EA26
5F057EA29
5F057EA30
5F057EA31
5F057EA32
5F057EB27
5F057FA39
(57)【要約】
シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）化学機械平坦化（ＣＭＰ）研磨組成物、その使用の方法及びシステムが提供される。ＣＭＰ研磨組成物は、セリアコーティングされた無機酸化物粒子、例えばセリアコーティングされたシリカ、の研削材；調整可能な酸化物膜の除去速度及び調整可能なＳｉＮ膜の除去速度を提供するための２種類の化学添加剤；低い酸化物トレンチディッシング、及び高い酸化物：ＳｉＮ選択性、を含む。２種類の化学添加剤は、（１）同じ分子上に、エチレンオキシド及びプロピレンオキシド（ＥＯ－ＰＯ）基と、置換されたエチレンジアミン基のうち少なくとも１つとのうち少なくとも１つを含む、少なくとも１つのシリコーン含有化合物；並びに（２）少なくとも２つ、好ましくは少なくとも４つのヒドロキシル官能基を有する少なくとも１つの非イオン性の有機分子、を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学機械研磨組成物であって、少なくとも１つのセリアコーティングされた無機酸化物粒子；
少なくとも１つのエチレンオキシド及びプロピレンオキシド（ＥＯ－ＰＯ）基と、少なくとも１つの置換されたエチレンジアミン基とからなる群から選択される少なくとも１つを含む、少なくとも１つのシリコーン含有化合物；
少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する少なくとも１つの非イオン性有機分子；
溶媒；
任意選択で、
殺生物剤；並びに
ｐＨ調節剤
を含み、前記組成物が２～１２、３～１０、４～９及び５～７からなる群から選択されるｐＨを有し；
前記少なくとも１つのシリコーン含有化合物が、
【化1】
ａ及びａ’のそれぞれが、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５であり；ａ及びａ’のうち少なくとも１つは０ではなく；
ｂ及びｃのそれぞれが、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５であり；ｂ及びｃのうち少なくとも１つは０ではなく；
ｎ及びｍが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２、１～８、１～５又は２～４であり；
Ｒ及びＲ’が同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、水素；－（ＣＨ２）ｐＣＨ３（式中、ｐが１～１２又は２～５である）；－ＮＨ２；－ＮＨ（ＣＨ２）ｑ－ＮＨ２（式中、ｑが１～１２又は２～５である）；エチレンオキシド（ＥＯ）及びプロピレンオキシド（ＰＯ）を繰り返す基－（ＥＯ）ｅ－（ＰＯ）ｄ－ＯＨ（式中、ｄ及びｅのそれぞれが、独立に、１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０及び１～５からなる群から選択される）；－ＣＯＯＨ；－ＣＯＯＭ；－ＣＯＯＲ１；－Ｒ１ＣＯＯＨ；－Ｒ１ＣＯＯＭ；－Ｒ１ＣＯＯＲ２；－ＳＯ３Ｈ；－ＳＯ３Ｍ；－Ｒ１ＳＯ３Ｈ；ホスホン酸；ナトリウム、カリウム又はアンモニウム塩から選択されるリン酸塩；ベンジル；ジ－ベンジルからなる群から選択され、式中、Ｒ１及びＲ２のそれぞれが、独立に、－（ＣＨ２）ｍ（式中、ｍが１～１２である）及び－（Ｃ６Ｈ４）ｎ（式中、ｎが１～４である）からなる群から選択され；Ｍがナトリウム、カリウム及びアンモニウムからなる群から選択される）；
【化2】
ａが０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）；
【化3】
Ｒ’及びＲ’’が同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、水素；－（ＣＨ２）ｐＣＨ３（式中、ｐが１～１２又は２～５である）；－ＮＨ２；－ＮＨ（ＣＨ２）ｑ－ＮＨ２（式中、ｑが１～１２又は２～５である）；エチレンオキシド（ＥＯ）及びプロピレンオキシド（ＰＯ）を繰り返す基－（ＥＯ）ｅ－（ＰＯ）ｄ－ＯＨ（式中ｄ及びｅのそれぞれが、独立に、１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０及び１～５からなる群から選択される）；－ＣＯＯＨ；－ＣＯＯＭ；－ＣＯＯＲ１；－Ｒ１ＣＯＯＨ；－Ｒ１ＣＯＯＭ；－Ｒ１ＣＯＯＲ２；－ＳＯ３Ｈ；－ＳＯ３Ｍ；－Ｒ１ＳＯ３Ｈ；ホスホン酸；ナトリウム、カリウム又はアンモニウム塩から選択されるリン酸塩；ベンジル；ジ－ベンジルからなる群から選択され；式中、Ｒ１及びＲ２のそれぞれが、独立に、－（ＣＨ２）ｍ（式中、ｍが１～１２である）及び－（Ｃ６Ｈ４）ｎ（式中、ｎが１～４である）からなる群から選択され；Ｍがナトリウム、カリウム及びアンモニウムからなる群から選択され；
ｘ、ｙ及びｚが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２から選択され；ｎ－１が２～１３である）；並びに
（４）（１）～（３）の組み合わせ
を含む群から選択される一般分子構造を有する、化学機械研磨組成物。
【請求項2】
前記セリアコーティングされた無機金属酸化物粒子が、セリアコーティングされたコロイダルシリカ、セリアコーティングされたアルミナ、セリアコーティングされたチタニア、セリアコーティングされたジルコニアの粒子、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、前記粒子が、０．０１ｗｔ％～２０ｗｔ％、０．０２５ｗｔ％～１０ｗｔ％又は０．０５ｗｔ％～５ｗｔ％から選択される範囲で前記組成物中に存在する、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項3】
前記一般分子構造（１）を有する少なくとも１つのシリコーン含有化合物が、【化4】
ａが０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂ及びｃが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；ｂ及びｃのうち少なくとも１つが０ではなく；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）；
【化5】
ａが０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０及び０～５から選択され；
ｂが１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択され；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）；
【化6】
ａが０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂが１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択される）；並びに
（ｄ）それらの組み合わせ
を含む群から選択される、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項4】
前記少なくとも１つのシリコーン含有化合物が、０．０００１ｗｔ％～２．０ｗｔ％、０．００１ｗｔ％～１．０ｗｔ％又は０．００２５ｗｔ％～０．２５ｗｔ％から選択される濃度で前記組成物中に存在する、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項5】
前記少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する少なくとも１つの非イオン性有機分子が、【化7】
【化8】
【化9】
【化10】
【化11】
【化12】
【化13】
Ｒ１～Ｒ５の基中のそれぞれのＲの残りが、独立に、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又は複数のヒドロキシル基を有する有機基、置換された有機スルホン酸、置換された有機スルホン酸塩、置換された有機カルボン酸、置換された有機カルボン酸塩、有機カルボキシルエステル、有機アミン、（ｉｉ）：
【化14】
（ｇ）それらの組み合わせ
を含む群から選択される一般分子構造を有し、前記非イオン性有機分子が、０．００１ｗｔ％～２．０ｗｔ％、０．００２５ｗｔ％～１．０ｗｔ％又は０．０５ｗｔ％～０．５ｗｔ％の濃度を有する、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項6】
前記少なくとも１つの非イオン性有機分子が、少なくとも４つのヒドロキシル官能基を有する、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項7】
前記少なくとも１つの非イオン性有機分子が、【化15】
【化16】
【請求項8】
前記非イオン性有機分子が、【化17】
【化18】
【請求項9】
前記溶媒が、脱イオン水、蒸留水及びアルコール含有有機溶媒からなる群から選択される、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項10】
前記組成物が０．０００１ｗｔ％～０．０５ｗｔ％の殺生物剤を含み、前記殺生物剤が、５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン又は２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オンを含む、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項11】
前記組成物が、硝酸、硫酸、酒石酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、マロン酸、種々の脂肪酸、塩酸、リン酸、種々のポリカルボン酸及びそれらの混合物からなる群から選択される、酸性ｐＨ条件のための０ｗｔ％～１ｗｔ％のｐＨ調節剤；又は水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニア、水酸化テトラエチルアンモニウム、有機水酸化第四級アンモニウム化合物、エチレンジアミン、ピペラジン、ポリエチレンイミン、改質されたポリエチレンイ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、アルカリ性ｐＨ条件のための０ｗｔ％～１ｗｔ％のｐＨ調節剤を含む、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項12】
セリアコーティングされたコロイダルシリカ；【化19】
ａが０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂ及びｃが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；ｂ及びｃのうち少なくとも１つが０ではなく；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）、
【化20】
ａが０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０及び０～５から選択され；
ｂが１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択され；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）、
【化21】
ａが０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂが１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択される）、
【化22】
ａが０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）、並びに
（ｅ）それらの組み合わせ
を含む群から選択される少なくとも１つ；
ズルシトール、Ｄ－ソルビトール、マルチトール、ラクチトール及びそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つ；
脱イオン水
を含み、ｐＨが４＝９である、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項13】
セリアコーティングされたコロイダルシリカ；【化23】
ａが０～１０又は０～５から選択され；
ｂ及びｃが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、０～１０又は０～５から選択され；ｂ及びｃのうち少なくとも１つが０ではなく；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）、
【化24】
ａが０～１０及び０～５から選択され；
ｂが１～１０又は１～５から選択され；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）、
【化25】
ａが０～１０又は０～５から選択され；
ｂが１～１０又は１～５から選択される）、
【化26】
ａが０～１０又は０～５から選択され；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）、並びに
（ｅ）それらの組み合わせ
を含む群から選択される少なくとも１つ；
ズルシトール、Ｄ－ソルビトール、マルチトール、ラクチトール及びそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つ；
脱イオン水
を含み、ｐＨが４～９である、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項14】
セリアコーティングされたコロイダルシリカ；【化27】
ａが０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂ及びｃが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；ｂ及びｃのうち少なくとも１つが０ではなく；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）、
【化28】
ａが０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０及び０～５から選択され；
ｂが１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択され；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）、
【化29】
ａが０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂが１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択される）、
【化30】
ａが０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）、並びに
（ｅ）それらの組み合わせ
を含む群から選択される少なくとも１つ；
ズルシトール、Ｄ－ソルビトール、マルチトール、ラクチトール及びそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つ；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン又は２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オンを含む殺生物剤；
脱イオン水
を含み、ｐＨが５～７である、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項15】
セリアコーティングされたコロイダルシリカ；【化31】
ａが０～１０又は０～５から選択され；
ｂ及びｃが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、０～１０又は０～５から選択され；ｂ及びｃのうち少なくとも１つが０ではなく；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）、
【化32】
ａが０～１０及び０～５から選択され；
ｂが１～１０又は１～５から選択され；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）、
【化33】
ａが０～１０又は０～５から選択され；
ｂが１～１０又は１～５から選択される）、
【化34】
ａが０～１０又は０～５から選択され；
ｅ及びｄが同じであるか又は異なっていてよく、それぞれが、独立に、１～１２である）、並びに
（ｅ）それらの組み合わせ
を含む群から選択される少なくとも１つ；
ズルシトール、Ｄ－ソルビトール、マルチトール、ラクチトール及びそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つ；
５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン又は２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オンを含む殺生物剤；
脱イオン水
を含み、ｐＨが５～７である、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項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工程；
研磨パッドを提供する工程；
請求項１～１５のいずれか１項に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を提供する工程；
前記半導体基材の表面を、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工程；並びに
前記二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を研磨する工程
を含む、方法。
【請求項17】
前記酸化ケイ素膜が、高密度プラズマ堆積されたテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）（ＨＤＰ）膜である、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記半導体基材が、窒化ケイ素（ＳｉＮ）表面をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項19】
前記酸化ケイ素膜が、高密度プラズマ堆積されたテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）（ＨＤＰ）膜であり；前記半導体基材が、窒化ケイ素表面をさらに含み；ＨＤＰの除去速度／ＳｉＮの除去速度が、７０、８０、９０、１００、１１０又は１２０以上である、請求項１６に記載の方法。
【請求項20】
酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を有する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．請求項１～１５のいずれか１項に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物；
ｃ．研磨パッド
を含み、前記酸化ケイ素膜を含む少なくとも１つの表面が、前記研磨パッド及び前記化学機械研磨組成物と接触している、システム。
【請求項21】
前記酸化ケイ素膜が、高密度プラズマ堆積されたテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）（ＨＤＰ）膜である、請求項２０に記載のシステム。
【請求項22】
前記半導体基材が、窒化ケイ素表面をさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項23】
前記酸化ケイ素膜が、高密度プラズマ堆積されたテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）（ＨＤＰ）膜であり；前記半導体基材が、窒化ケイ素表面をさらに含み；ＨＤＰの除去速度／ＳｉＮの除去速度が、７０、８０、９０、１００、１１０又は１２０以上である、請求項２０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連特許出願の相互参照
本出願は、２０２０年５月２９日に提出された米国出願第６３／０３２２３３号明細書、及び２０２０年６月２９日に提出された米国出願第６３／０４５７９６号明細書の利益を主張する。これらの出願の開示は、参照によって本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２０年５月２９日に提出された米国出願第６３／０３２２３３号明細書、及び２０２０年６月２９日に提出された米国出願第６３／０４５７９６号明細書の利益を主張する。これらの出願の開示は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）プロセスのためのＣＭＰ化学研磨組成物及び化学機械平坦化（ＣＭＰ）に関する。
【背景技術】
【0003】
マイクロエレクトロニクス装置の製造に含まれる重要な工程は、研磨工程、とりわけ選択された材料を回収するための化学機械研磨のための表面の研磨工程、及び／又は基材構造体の平坦化である。
【0004】
例えば、ＳｉＮ層は、ＳｉＯ２層の下に堆積されて、研磨停止層として働く。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）構造体において特に重要である。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現される。１つの例は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）と比較したときの二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）又はＨＤＰ膜の速度の調整可能な研磨選択性の比である。
【0005】
パターニングされたＳＴＩ構造体の全体的な平坦化において、ＳｉＮ膜の除去速度を調整すること及び酸化物トレンチディッシングを調整することは、検討されるべき２つの鍵となる要素である。より少ないトレンチ酸化物の損失は、隣接するトランジスタ間の電流の漏洩を妨げる。ダイにわたっての（ダイにおける）不均一なトレンチ酸化物の損失は、トランジスタ性能及びデバイス製造の製造量に影響を与える。重大なトレンチ酸化物の損失（高い酸化物トレンチディッシング）は、デバイスの欠陥を引き起こす、トランジスタの不健全な分離を引き起こす。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させることによって、トレンチ酸化物の損失を低減することも重要である。
【0006】
米国特許第５８７６４９０号明細書は、研削材粒子を含有し、かつ垂直応力効果を示す研磨組成物を開示している。スラリーは、凹部における研磨速度の減少を引き起こす非研磨粒子をさらに含有し、一方で研削粒子は高い位置での高い研磨速度を維持する。このことは、改善された平坦化をもたらす。より具体的には、スラリーは、酸化セリウム粒子及びポリマー性電解質を含み、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨用途のために使用することができる。
【0007】
米国特許第６９６４９２３号明細書は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨用途のための、酸化セリウム粒子及びポリマー性電解質を含有する研磨組成物を教示している。使用されるポリマー性電解質は、米国特許第５８７６４９０号明細書におけるものと類似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削材として使用される。このような列挙されたポリ電解質の分子量は３００～２００００であるが、全体として１０００００未満である。
【0008】
米国特許第６６１６５１４号明細書は、化学機械研磨によって、物品の表面から、窒化ケイ素に対して優先的に、第一の物質を除去する使用のための化学機械研磨スラリーを開示している。その発明による化学機械研磨スラリーは、研削材と、水性媒体と、プロトンを解離しない有機ポリオールとを含み、有機ポリオールは、水性媒体中で解離可能ではない少なくとも３つのヒドロキシル基を有する化合物か、又は水性媒体中で解離可能ではない少なくとも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】
米国特許第６９８４５８８号明細書は、３超のｐＨで可溶性のセリウム化合物を含む化学機械研磨組成物と、集積回路及び半導体の製造の間に、単一の工程で、窒化ケイ素膜の層に対して優先的に、酸化ケイ素過剰充填を選択的に研磨する方法とを開示している。
【0010】
米国特許第６５４４８９２号明細書は、化学機械研磨によって、物品の表面から、窒化ケイ素に対して優先的に二酸化ケイ素を除去する方法であって、研磨パッドと、水と、研削粒子と、カルボン酸官能基並びにアミン及びハライドから選択される第二の官能基の両方を有する有機化合物とを使用して表面を研磨する工程を含む方法を開示している。
【0011】
米国特許第７２４７０８２号明細書は、研削材と、ｐＨ調節剤と、選択比の改善剤と、水とを含む研磨組成物であって、研削材が０．５～３０ｗｔ％の量で含有され、ｐＨ調節剤が０．０１～３ｗｔ％の量で含有され、選択比の改善剤が０．３～３０ｗｔ％の量で含有され、水が４５～９９．４９ｗｔ％の量で含有され、ｗｔ％が研磨組成物の重量に基づくものであり、改善剤が、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、エチレンジアミン、１，２－ジアミノプロパン、１，３－プロパンジアミン、１，４－ブタンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチル－１，６－ジアミノヘキサン、６－（ジメチルアミノ）－１－ヘキサノール、ビス（３－アミノプロピル）アミン、トリエチレンテトラアミン、ジエチレングリコールビス（３－アミノプロピル）エーテル、ピペラジン及びピペリジンからなる群から選択される１つ又は複数の化合物である、研磨組成物を開示している。
【0012】
米国特許第８７７８２０３号明細書は、基材の表面上の目標材料を選択的に除去するための方法であって、目標材料及び非目標材料を含む基材を提供する工程と；研磨溶液中に酸素を溶解して、所定の溶解酸素濃度を達成する工程であって、研磨溶液が約５～約１１のｐＨを有し、研磨溶液が複数の研削シリカ粒子を含み、複数の研削シリカ粒子のうち少なくとも幾らかがｎ－（トリメトキシシリルプロピル）イソチオロニウムクロリドによって官能化される工程と；実質的に純粋な酸素を研磨溶液に連続的に適用することによって、おおよそ８．６ｍｇ／Ｌ～おおよそ１６．６ｍｇ／Ｌで研磨溶液の所定の溶解酸素濃度を維持する工程と；研磨パッドと表面との間に研磨溶液を配置する工程と；研磨パッドを表面に適用する工程と；所定の厚さの目標材料を選択的に除去する工程とを含み、除去する工程の間に、研磨溶液の溶解酸素含有量を変えることが、非目標材料に対する目標材料の除去の比を変える、方法を開示している。
【0013】
米国特許第６９１４００１号明細書は、化学機械研磨方法であって、半導体ウエハの表面を研磨パッドの表面と接触させる工程；研削粒子と、除去速度加速剤と、異なる第一及び第二の不動態化剤とを含有する水性溶液を、研磨パッドの表面と半導体ウエハの表面との間の界面に供給する工程であって、第一の不動態化剤が、アニオン性、カチオン性又は非イオン性の界面活性剤である工程；並びに研磨パッドの表面に対して半導体ウエハの表面を回転させて、半導体ウエハ上の酸化物材料を除去する工程、を含む化学機械研磨方法を開示している。
【0014】
しかしながら、これらの従来開示されているシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨組成物は、調整可能な酸化物対窒化物の選択性を有したままで、研磨されパターニングされたウエハにおける、酸化物膜の除去速度調整と、ＳｉＮ膜の除去速度調整と、酸化物トレンチディッシングの低減と、より均一な酸化物トレンチディッシングとの重要性に対処するものではなかった。
【0015】
したがって、上述のことから、当分野において、ＳＴＩ化学及び機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにおいて、パターニングされたウエハを研磨するに際して、種々のサイズの酸化物トレンチ特徴にわたって、調整可能な酸化物膜及びＨＤＰ膜の除去速度と、調整可能なＳｉＮ膜の除去速度と、低減した酸化物トレンチディッシングと、より均一にされた酸化物トレンチディッシングとをもたらすことができる、ＳＴＩ化学機械研磨の組成物、方法及びシステムについての要求が残っていることは直ちに明らかである。
【発明の概要】
【0016】
本発明は、比較的低い濃度のセリアコーティングされた無機酸化物研削材の使用での調整可能な酸化物膜及びＨＤＰ膜の除去速度、調整可能なＳｉＮ膜の除去速度、調整可能なＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性、並びに研磨されパターニングされたウエハにおける低減した酸化物トレンチディッシング、のためのＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物を提供する。
【0017】
本発明のＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物は、酸性、中性及びアルカリ性のｐＨ条件を含む広いｐＨ範囲における、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途のための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物における、酸化物及びＳｉＮ膜の除去速度の調整と、酸化物トレンチディッシングの低減とのための２種類の化学添加剤を導入することによって、窒化物膜に対する酸化物又はＨＤＰ膜の調整可能な選択性を提供する。
【0018】
本開示のシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途のための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、セリアコーティングされた無機酸化物研削粒子と、酸化物膜及び窒化物膜の除去速度調整剤並びに酸化物トレンチディッシングの低減剤としての適した２種類の化学添加剤とを使用するユニークな組み合わせを有する。
【0019】
添加剤のうち一方は、同じ分子上に、（１）エチレンオキシド及びプロピレンオキシド（ＥＯ－ＰＯ）基と、置換されたエチレンジアミン基のうち少なくとも１つとのうち少なくとも１つを含むシリコーン含有化合物である。
【0020】
他方の添加剤は、少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する非イオン性の有機分子である。
【0021】
１つの態様において、化学機械研磨組成物であって、
少なくとも１つのセリアコーティングされた無機酸化物粒子；
少なくとも１つのエチレンオキシド及びプロピレンオキシド（ＥＯ－ＰＯ）基と、少なくとも１つの置換されたエチレンジアミン基とからなる群から選択される少なくとも１つを含む、少なくとも１つのシリコーン含有化合物；
少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する少なくとも１つの非イオン性有機分子；
溶媒；任意選択で
殺生物剤；並びに
ｐＨ調節剤
を含み、２～１２、３～１０、４～９又は５～７のｐＨを有する、化学機械研磨組成物が提供される。
少なくとも１つのセリアコーティングされた無機酸化物粒子；
少なくとも１つのエチレンオキシド及びプロピレンオキシド（ＥＯ－ＰＯ）基と、少なくとも１つの置換されたエチレンジアミン基とからなる群から選択される少なくとも１つを含む、少なくとも１つのシリコーン含有化合物；
少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する少なくとも１つの非イオン性有機分子；
溶媒；任意選択で
殺生物剤；並びに
ｐＨ調節剤
を含み、２～１２、３～１０、４～９又は５～７のｐＨを有する、化学機械研磨組成物が提供される。
【0022】
別の態様において、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工程と；
研磨パッドを提供する工程と；
化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって、
少なくとも１つのセリアコーティングされた無機酸化物粒子；
少なくとも１つのエチレンオキシド及びプロピレンオキシド（ＥＯ－ＰＯ）基と、少なくとも１つの置換されたエチレンジアミン基とからなる群から選択される少なくとも１つを含む、少なくとも１つのシリコーン含有化合物；
少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する少なくとも１つの非イオン性有機分子；
溶媒；任意選択で
殺生物剤；並びに
ｐＨ調節剤
を含み、２～１２、３～１０、４～９又は５～７のｐＨを有する、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を提供する工程と；
半導体基材の表面を研磨パッド及び化学機械研磨組成物と接触させる工程と；
二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を研磨する工程と
を含む方法が提供される。
半導体基材を提供する工程と；
研磨パッドを提供する工程と；
化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって、
少なくとも１つのセリアコーティングされた無機酸化物粒子；
少なくとも１つのエチレンオキシド及びプロピレンオキシド（ＥＯ－ＰＯ）基と、少なくとも１つの置換されたエチレンジアミン基とからなる群から選択される少なくとも１つを含む、少なくとも１つのシリコーン含有化合物；
少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する少なくとも１つの非イオン性有機分子；
溶媒；任意選択で
殺生物剤；並びに
ｐＨ調節剤
を含み、２～１２、３～１０、４～９又は５～７のｐＨを有する、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を提供する工程と；
半導体基材の表面を研磨パッド及び化学機械研磨組成物と接触させる工程と；
二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を研磨する工程と
を含む方法が提供される。
【0023】
さらに別の態様において、酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を有する半導体基材を化学機械研磨（ＣＭＰ）するシステムであって、
半導体基材と；
化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって、
少なくとも１つのセリアコーティングされた無機酸化物粒子；
少なくとも１つのエチレンオキシド及びプロピレンオキシド（ＥＯ－ＰＯ）基と、少なくとも１つの置換されたエチレンジアミン基とからなる群から選択される少なくとも１つを含む、少なくとも１つのシリコーン含有化合物；
少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する少なくとも１つの非イオン性有機分子；
溶媒；任意選択で
殺生物剤；並びに
ｐＨ調節剤
を含み、２～１２、３～１０、４～９又は５～７のｐＨを有する、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物と；
研磨パッドと
を含み、酸化ケイ素膜を含む少なくとも１つの表面が、研磨パッド及び化学機械研磨組成物と接触している、システムが提供される。
半導体基材と；
化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって、
少なくとも１つのセリアコーティングされた無機酸化物粒子；
少なくとも１つのエチレンオキシド及びプロピレンオキシド（ＥＯ－ＰＯ）基と、少なくとも１つの置換されたエチレンジアミン基とからなる群から選択される少なくとも１つを含む、少なくとも１つのシリコーン含有化合物；
少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する少なくとも１つの非イオン性有機分子；
溶媒；任意選択で
殺生物剤；並びに
ｐＨ調節剤
を含み、２～１２、３～１０、４～９又は５～７のｐＨを有する、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物と；
研磨パッドと
を含み、酸化ケイ素膜を含む少なくとも１つの表面が、研磨パッド及び化学機械研磨組成物と接触している、システムが提供される。
【0024】
１つの実施態様において、少なくとも１つのシリコーン含有化合物は、一般分子構造（１）：
を有し、式中、
ａ及びａ’のそれぞれは、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５であり；ａ及びａ’のうち少なくとも１つは０ではなく；
ｂ及びｃのそれぞれは、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５であり；ｂ及びｃのうち少なくとも１つは０ではなく；
ｎ及びｍは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２、１～８、１～５又は２～４であり；
分子の側鎖上のＲ’及びＲ’’基は同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、水素；－（ＣＨ２）ｐＣＨ３アルキル基（式中、ｐが１～１２又は２～５である）；－ＮＨ２；－ＮＨ（ＣＨ２）ｑ－ＮＨ２基（式中、ｑが１～１２又は２～５である）；エチレンオキシド（ＥＯ）及びプロピレンオキシド（ＰＯ）を繰り返す基－（ＥＯ）ｅ－（ＰＯ）ｄ－ＯＨ（式中ｄ及びｅが、それぞれ、独立に、１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５である）；－ＣＯＯＨ、－ＣＯＯＭ、－ＣＯＯＲ１、－Ｒ１ＣＯＯＨ、－Ｒ１ＣＯＯＭ、－Ｒ１ＣＯＯＲ２、－ＳＯ３Ｈ；－Ｒ１ＳＯ３Ｈ；－ＳＯ３Ｍ；ホスホン酸；ナトリウム、カリウム又はアンモニウム塩から選択されるリン酸塩；ベンジル、ジ－ベンジル又は他の芳香族部分から選択される芳香族基；フッ素含有有機基－（ＣＦ２）ｓＣＦ３（式中、ｓが１～１２又は２～５である）を含む群から選択され、式中、Ｒ１及びＲ２のそれぞれが、独立に、－（ＣＨ２）ｍ（ｍが１～１２である）、又は－（Ｃ６Ｈ４）ｎ－（ｎが１～４である）であり；Ｍがナトリウム、カリウム又はアンモニウムから選択される。
【化1】
ａ及びａ’のそれぞれは、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５であり；ａ及びａ’のうち少なくとも１つは０ではなく；
ｂ及びｃのそれぞれは、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５であり；ｂ及びｃのうち少なくとも１つは０ではなく；
ｎ及びｍは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２、１～８、１～５又は２～４であり；
分子の側鎖上のＲ’及びＲ’’基は同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、水素；－（ＣＨ２）ｐＣＨ３アルキル基（式中、ｐが１～１２又は２～５である）；－ＮＨ２；－ＮＨ（ＣＨ２）ｑ－ＮＨ２基（式中、ｑが１～１２又は２～５である）；エチレンオキシド（ＥＯ）及びプロピレンオキシド（ＰＯ）を繰り返す基－（ＥＯ）ｅ－（ＰＯ）ｄ－ＯＨ（式中ｄ及びｅが、それぞれ、独立に、１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５である）；－ＣＯＯＨ、－ＣＯＯＭ、－ＣＯＯＲ１、－Ｒ１ＣＯＯＨ、－Ｒ１ＣＯＯＭ、－Ｒ１ＣＯＯＲ２、－ＳＯ３Ｈ；－Ｒ１ＳＯ３Ｈ；－ＳＯ３Ｍ；ホスホン酸；ナトリウム、カリウム又はアンモニウム塩から選択されるリン酸塩；ベンジル、ジ－ベンジル又は他の芳香族部分から選択される芳香族基；フッ素含有有機基－（ＣＦ２）ｓＣＦ３（式中、ｓが１～１２又は２～５である）を含む群から選択され、式中、Ｒ１及びＲ２のそれぞれが、独立に、－（ＣＨ２）ｍ（ｍが１～１２である）、又は－（Ｃ６Ｈ４）ｎ－（ｎが１～４である）であり；Ｍがナトリウム、カリウム又はアンモニウムから選択される。
【0025】
一般分子構造（１）を有する少なくとも１つのシリコーン含有化合物の例は、以下に限定するものではないが、
（式中、
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂ及びｃは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；ｂ及びｃのうち少なくとも１つは０ではなく；
ｅ及びｄは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２である）；
（式中、
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０及び０～５から選択され；
ｂは１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択され；
ｅ及びｄは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２である）；並びに
（式中、
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂは１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択される）
を含む。
【化2】
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂ及びｃは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；ｂ及びｃのうち少なくとも１つは０ではなく；
ｅ及びｄは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２である）；
【化3】
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０及び０～５から選択され；
ｂは１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択され；
ｅ及びｄは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２である）；並びに
【化4】
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂは１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択される）
を含む。
【0026】
別の実施態様において、少なくとも１つのシリコーン含有化合物は、一般分子構造（２）：
を有し、式中、
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｅ及びｄは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２である。
【化5】
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｅ及びｄは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２である。
【0027】
別の実施態様において、少なくとも１つのシリコーン含有化合物は、一般分子構造（３）：
を有し、式中、
Ｒ’及びＲ’’は同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、水素；－（ＣＨ２）ｐＣＨ３（式中、ｐが１～１２又は２～５である）；－ＮＨ２；－ＮＨ（ＣＨ２）ｑ－ＮＨ２（式中、ｑが１～１２又は２～５である）；エチレンオキシド（ＥＯ）及びプロピレンオキシド（ＰＯ）を繰り返す基－（ＥＯ）ｅ－（ＰＯ）ｄ－ＯＨ（式中ｄ及びｅが、それぞれ、独立に、１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０及び１～５からなる群から選択される）；－ＣＯＯＨ；－ＣＯＯＭ；－ＣＯＯＲ１；－Ｒ１ＣＯＯＨ；－Ｒ１ＣＯＯＭ；－Ｒ１ＣＯＯＲ２；－ＳＯ３Ｈ；－ＳＯ３Ｍ；－Ｒ１ＳＯ３Ｈ；ホスホン酸；ナトリウム、カリウム又はアンモニウム塩から選択されるリン酸塩；ベンジル；ジ－ベンジルからなる群から選択され；式中、Ｒ１及びＲ２のそれぞれが、独立に、－（ＣＨ２）ｍ（ｍが１～１２である）及び－（Ｃ６Ｈ４）ｎ－（ｎが１～４である）からなる群から選択され；Ｍがナトリウム、カリウム及びアンモニウムからなる群から選択され；
ｘ、ｙ及びｚは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２から選択され；
ｎ－１は２～１３である。
【化6】
Ｒ’及びＲ’’は同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、水素；－（ＣＨ２）ｐＣＨ３（式中、ｐが１～１２又は２～５である）；－ＮＨ２；－ＮＨ（ＣＨ２）ｑ－ＮＨ２（式中、ｑが１～１２又は２～５である）；エチレンオキシド（ＥＯ）及びプロピレンオキシド（ＰＯ）を繰り返す基－（ＥＯ）ｅ－（ＰＯ）ｄ－ＯＨ（式中ｄ及びｅが、それぞれ、独立に、１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０及び１～５からなる群から選択される）；－ＣＯＯＨ；－ＣＯＯＭ；－ＣＯＯＲ１；－Ｒ１ＣＯＯＨ；－Ｒ１ＣＯＯＭ；－Ｒ１ＣＯＯＲ２；－ＳＯ３Ｈ；－ＳＯ３Ｍ；－Ｒ１ＳＯ３Ｈ；ホスホン酸；ナトリウム、カリウム又はアンモニウム塩から選択されるリン酸塩；ベンジル；ジ－ベンジルからなる群から選択され；式中、Ｒ１及びＲ２のそれぞれが、独立に、－（ＣＨ２）ｍ（ｍが１～１２である）及び－（Ｃ６Ｈ４）ｎ－（ｎが１～４である）からなる群から選択され；Ｍがナトリウム、カリウム及びアンモニウムからなる群から選択され；
ｘ、ｙ及びｚは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２から選択され；
ｎ－１は２～１３である。
【0028】
溶媒は、以下に限定するものではないが、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水及びアルコール性有機溶媒を含む。
【0029】
殺生物剤は、以下に限定するものではないが、Ｄｕｐｏｎｔ／Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．のＫａｔｈｏｎＴＭ、ＫａｔｈｏｎＴＭ ＣＧ／ＩＣＰ ＩＩ、Ｄｕｐｏｎｔ／Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．のＢｉｏｂａｎを含む。それらは、５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン又は２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オンの活性成分を有する。
【0030】
研磨組成物のｐＨを低下させるために適したｐＨ調節剤は、以下に限定するものではないが、硝酸、硫酸、酒石酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、マロン酸、種々の脂肪酸、塩酸、リン酸、種々のポリカルボン酸及びそれらの混合物を含む。研磨組成物のｐＨを上昇させるために適したｐＨ調節剤は、以下に限定するものではないが、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニア、水酸化テトラエチルアンモニウム、有機水酸化第四級アンモニウム化合物、エチレンジアミン、ピペラジン、ポリエチレンイミン、改質されたポリエチレンイミン、及びよりアルカリ性の方向にｐＨを調節するのに使用することができる他の化学試剤、を含む。
【0031】
研磨された酸化ケイ素膜（要するに酸化物膜）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ってよい。
【0032】
上で開示される基材は、窒化ケイ素表面をさらに含んでよい。ＳｉＯ２：ＳｉＮの除去選択性は、関連するＳＴＩ ＣＭＰ用途の要件に応じて調整可能である。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】Ｒｅｆ．１、Ｃｏｍｐ．１及びＣｏｍｐ．２を使用した場合の、ＨＤＰ及びＳｉＮ膜並びにＨＤＰ：ＳｉＮについての除去速度（Å／ｍｉｎ）及び除去速度選択性を示す。
【図2】Ｒｅｆ．１、Ｃｏｍｐ．１及びＣｏｍｐ．２を使用した場合の、ＯＰ（オーバートレンチディッシング）時間（ｓｅｃ）に対する、１００μｍの酸化物トレンチディッシング（Å）を示す。
【図3】Ｒｅｆ．１、Ｃｏｍｐ．１及びＣｏｍｐ．２を使用した場合の、ＯＰ時間（ｓｅｃ）に対する、２００μｍの酸化物トレンチディッシング（Å）を示す。
【図4】Ｒｅｆ．１、Ｒｅｆ．２及びＣｏｍｐ．３を使用した場合の、ＯＰ時間（ｓｅｃ）に対する、酸化物トレンチディッシング（Å）を示す。
【図5】Ｒｅｆ．４、Ｃｏｍｐ．４及びＣｏｍｐ．５を使用した場合の、ＨＤＰ：ＳｉＮ膜及びＴＥＯＳ：ＳｉＮについての除去速度（Å／ｍｉｎ）及び除去速度選択性を示す。
【図6】Ｒｅｆ．５、Ｃｏｍｐ．６及びＣｏｍｐ．７を使用した場合の、ＨＤＰ：ＳｉＮ膜及びＴＥＯＳ：ＳＩＮについての除去速度（Å／ｍｉｎ）及び除去速度選択性を示す。
【図7】Ｒｅｆ．５、Ｃｏｍｐ．６及びＣｏｍｐ．７を使用した場合の、１００μｍ及び２００μｍについての、ＯＰ時間（ｓｅｃ）に対する、酸化物トレンチディッシング（Å）を示す。
【図8】Ｒｅｆ．６、Ｃｏｍｐ．８、Ｃｏｍｐ．９、Ｃｏｍｐ．１０及びＣｏｍｐ．１１を使用した場合の、２．０ｐｓｉにおけるＨＤＰ：５．０ｐｓｉにおけるＳｉＮについての除去速度（Å／ｍｉｎ）及び除去速度選択性を示す。
【発明を実施するための形態】
【0034】
パターニングされたＳＴＩ構造体の全体的な平坦化において、ＳｉＮ除去速度を調整すること、種々のサイズの酸化物トレンチ特徴にわたって酸化物トレンチディッシングを低減すること、酸化物膜の除去速度を調整すること、及び研削材として比較的低い濃度のセリアコーティングされた無機酸化物粒子を使用することは、検討されるべき鍵となる要素である。
【0035】
より少ないトレンチ酸化物の損失は、隣接するトランジスタ間の電流の漏洩を妨げる。ダイにわたっての（ダイにおける）不均一なトレンチ酸化物の損失は、トランジスタ性能及びデバイス製造の製造量に影響を与える。重大なトレンチ酸化物の損失（高い酸化物トレンチディッシング）は、デバイスの欠陥を引き起こす、トランジスタの不健全な分離を引き起こす。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って、トレンチ酸化物の損失を低減することは重要である。
【0036】
本明細書において引用される、公報、特許出願及び特許を含む全ての参考文献は、参照によって、それぞれの参考文献が個別かつ具体的に参照によって組み込まれるように示されたのと同様に、及びその全体が本明細書において規定されたのと同様に、本明細書に組み込まれる。
【0037】
本発明を説明する文脈における（とりわけ以下の特許請求の範囲の文脈における）用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」及び類似の指示語の使用は、本明細書において他に指示されない限り、又は文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数及び複数の両方をカバーすると解釈される。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」は、他に記載のない限り、オープンエンドの用語として解釈される（すなわち「含むが、それらに限定されない」を意味する）。本明細書における値の範囲の記載は、単に、その範囲内にあるそれぞれの個別の値を個別に参照する略記法として機能することが意図され、本明細書において他に指示されない限り、それぞれの個別の値は、その値が本明細書において個別に記載されたのと同様に、本明細書に組み込まれる。本明細書において説明される全ての方法は、本明細書において他に指示されない限り、又は他に文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適した順序で行うことができる。本明細書において提供される任意の及び全ての例又は例示的な語（例えば、「例えば（ｓｕｃｈ ａｓ）」）は、単に本発明をより良く示すことを意図するものであり、他に特許請求の範囲に記載されない限り、本発明の範囲についての限定をするものではない。本明細書中のいかなる語も、特許請求の範囲に記載されていない要素を本発明の実施に不可欠であることを示すものとして解釈されるべきではない。本明細書及び特許請求の範囲における「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」）の使用は、より狭い語である「から本質的になる」及び「からなる」を含む。
【0038】
発明者らが知る、本発明を行うための最良の形態を含む実施態様が、本明細書において説明される。それらの実施態様の変形は、先の説明を読むことによって、当業者にとって明らかとなることができる。発明者らは、当業者がこのような変形を必要に応じて用いることを期待していて、発明者らは、本明細書において具体的に説明されるのとは違った方法で本発明が実施されることを意図している。したがって、適用可能な法によって許される場合には、本発明は、本明細書に添付される特許請求の範囲に記載される対象の全ての変更及び均等物を含む。さらに、本明細書において他に指示されない限り、又は他に明らかに文脈によって矛盾しない限り、上記の要素の全ての可能な組み合わせでの、上記の要素の任意の組み合わせが、本発明によって包含される。
【0039】
組成物の具体的な構成成分が０の下限を含む重量パーセントの範囲に関して議論される全てのこのような組成物において、このような構成成分は、組成物の種々の具体的な実施態様において存在するか又は存在しなくてよく、例えばこのような構成成分が存在する場合、それらはこのような構成成分が用いられる組成物の合計の重量に対して０．００００１重量パーセント程度に低い濃度で存在していてよいと理解される。
【0040】
本開発は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途のための、化学添加剤と、研削材としてのセリアコーティングされた複合粒子とを使用する化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物に関する。
【0041】
より具体的には、本開示のシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途のための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、セリアコーティングされた無機酸化物研削粒子と、酸化物膜の除去速度の調整、酸化物トレンチディッシングの低減及び窒化物の除去速度の調整のための２種類の化学添加剤としての２種の化学添加剤とを使用するユニークな組み合わせを有する。
【0042】
同じＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物において使用される二種類の化学添加剤は、所望の酸化物膜の除去速度、調整可能なＳｉＮ膜の除去速度、及び高い調整可能な酸化物：ＳｉＮの選択性、減少した腐食、ＳｉＮ損失、減少した合計の欠陥量を達成する利点をもたらし、より重要なことには、有意に低減された酸化物トレンチディッシングをもたらし、パターニングされたウエハの研磨におけるオーバーポリッシングウィンドウの安定性を改善する。
【0043】
１つの態様において、化学機械研磨組成物であって、
少なくとも１つのセリアコーティングされた無機酸化物粒子；
少なくとも１つのエチレンオキシド及びプロピレンオキシド（ＥＯ－ＰＯ）基と、少なくとも１つの置換されたエチレンジアミン基とからなる群から選択される少なくとも１つを含む、少なくとも１つのシリコーン含有化合物；
少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する少なくとも１つの非イオン性有機分子；
溶媒；任意選択で
殺生物剤；並びに
ｐＨ調節剤
を含み、２～１２、３～１０、４～９又は５～７のｐＨを有する、化学機械研磨組成物が提供される。
少なくとも１つのセリアコーティングされた無機酸化物粒子；
少なくとも１つのエチレンオキシド及びプロピレンオキシド（ＥＯ－ＰＯ）基と、少なくとも１つの置換されたエチレンジアミン基とからなる群から選択される少なくとも１つを含む、少なくとも１つのシリコーン含有化合物；
少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する少なくとも１つの非イオン性有機分子；
溶媒；任意選択で
殺生物剤；並びに
ｐＨ調節剤
を含み、２～１２、３～１０、４～９又は５～７のｐＨを有する、化学機械研磨組成物が提供される。
【0044】
セリアコーティングされた無機酸化物粒子は、コア粒子であって、それらの表面がセリア粒子によってコーティングされているコア粒子としての無機酸化物粒子を有する複合粒子である。
【0045】
セリアコーティングされた無機金属酸化物粒子の平均粒子サイズ（光散乱法によって測定されたＭＰＳ）は１０ｎｍ～１０００ｎｍ、１５ｎｍ～８００ｎｍであり、好ましい平均粒子サイズは２０ｎｍ～５００ｎｍであり、より好ましい平均粒子サイズは５０ｎｍ～２５０ｎｍである。セリア粒子はコア粒子よりも小さい。セリア粒子は５～４０ｎｍである。
【0046】
セリアコーティングされた無機酸化物粒子は、以下に限定するものではないが、セリアコーティングされたコロイダルシリカ、セリアコーティングされたアルミナ、セリアコーティングされたチタニア、セリアコーティングされたジルコニア、又は任意の他のセリアコーティングされた無機金属酸化物粒子を含む。
【0047】
好ましいセリアコーティングされた無機酸化物粒子は、セリアコーティングされたコロイダルシリカ粒子である。セリアコーティングされたコロイダルシリカ粒子は、コア粒子であって、それらの表面がセリア粒子によってコーティングされているコア粒子としてのシリカ粒子を有する。
【0048】
幾つかの実施態様において、これらのセリアコーティングされた無機酸化物粒子の濃度は、０．０１ｗｔ％～２０ｗｔ％、０．０５ｗｔ％～１０ｗｔ％又は０．１ｗｔ％～５ｗｔ％である。
【0049】
幾つかの他の実施態様において、これらのセリアコーティングされた無機酸化物粒子の濃度は、０．０１ｗｔ％～２ｗｔ％、０．０２５ｗｔ％～１．０ｗｔ％又は０．０５ｗｔ％～０．５ｗｔ％である。
【0050】
第一の化学添加剤はシリコーン含有化合物を含む。
【0051】
１つの実施態様において、少なくとも１つのシリコーン含有化合物は、一般分子構造（１）：
を有し、式中、
ａ及びａ’のそれぞれは、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５であり；ａ及びａ’のうち少なくとも１つは０ではなく；
ｂ及びｃのそれぞれは、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５であり；ｂ及びｃのうち少なくとも１つは０ではなく；
ｎ及びｍは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２、１～８、１～５又は２～４であり；
Ｒ及びＲ’は同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、水素；－（ＣＨ２）ｐＣＨ３（式中、ｐが１～１２又は２～５である）；－ＮＨ２；－ＮＨ（ＣＨ２）ｑ－ＮＨ２（式中、ｑが１～１２又は２～５である）；エチレンオキシド（ＥＯ）及びプロピレンオキシド（ＰＯ）を繰り返す基－（ＥＯ）ｅ－（ＰＯ）ｄ－ＯＨ（式中、ｄ及びｅが、それぞれ、独立に、１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０及び１～５からなる群から選択される）；－ＣＯＯＨ；－ＣＯＯＭ；－ＣＯＯＲ１；－Ｒ１ＣＯＯＨ；－Ｒ１ＣＯＯＭ；－Ｒ１ＣＯＯＲ２；－ＳＯ３Ｈ；－ＳＯ３Ｍ；－Ｒ１ＳＯ３Ｈ；ホスホン酸；ナトリウム、カリウム又はアンモニウム塩から選択されるリン酸塩；ベンジル；ジ－ベンジルからなる群から選択され；式中、Ｒ１及びＲ２のそれぞれが、独立に、－（ＣＨ２）ｍ（ｍが１～１２である）及び－（Ｃ６Ｈ４）ｎ（ｎが１～４である）からなる群から選択され；Ｍがナトリウム、カリウム及びアンモニウムからなる群から選択される。
【化7】
ａ及びａ’のそれぞれは、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５であり；ａ及びａ’のうち少なくとも１つは０ではなく；
ｂ及びｃのそれぞれは、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５であり；ｂ及びｃのうち少なくとも１つは０ではなく；
ｎ及びｍは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２、１～８、１～５又は２～４であり；
Ｒ及びＲ’は同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、水素；－（ＣＨ２）ｐＣＨ３（式中、ｐが１～１２又は２～５である）；－ＮＨ２；－ＮＨ（ＣＨ２）ｑ－ＮＨ２（式中、ｑが１～１２又は２～５である）；エチレンオキシド（ＥＯ）及びプロピレンオキシド（ＰＯ）を繰り返す基－（ＥＯ）ｅ－（ＰＯ）ｄ－ＯＨ（式中、ｄ及びｅが、それぞれ、独立に、１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０及び１～５からなる群から選択される）；－ＣＯＯＨ；－ＣＯＯＭ；－ＣＯＯＲ１；－Ｒ１ＣＯＯＨ；－Ｒ１ＣＯＯＭ；－Ｒ１ＣＯＯＲ２；－ＳＯ３Ｈ；－ＳＯ３Ｍ；－Ｒ１ＳＯ３Ｈ；ホスホン酸；ナトリウム、カリウム又はアンモニウム塩から選択されるリン酸塩；ベンジル；ジ－ベンジルからなる群から選択され；式中、Ｒ１及びＲ２のそれぞれが、独立に、－（ＣＨ２）ｍ（ｍが１～１２である）及び－（Ｃ６Ｈ４）ｎ（ｎが１～４である）からなる群から選択され；Ｍがナトリウム、カリウム及びアンモニウムからなる群から選択される。
【0052】
一般分子構造（１）を有する少なくとも１つのシリコーン含有化合物の例は、以下に限定するものではないが、
（式中、
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂ及びｃは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；ｂ及びｃのうち少なくとも１つは０ではなく；
ｅ及びｄは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２である）；
（式中、
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０及び０～５から選択され；
ｂは１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択され；
ｅ及びｄは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２である）；並びに
式中、
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂは１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択される）
を含む。
【化8】
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂ及びｃは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；ｂ及びｃのうち少なくとも１つは０ではなく；
ｅ及びｄは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２である）；
【化9】
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０及び０～５から選択され；
ｂは１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択され；
ｅ及びｄは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２である）；並びに
【化10】
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｂは１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０又は１～５から選択される）
を含む。
【0053】
別の実施態様において、少なくとも１つのシリコーン含有化合物は、一般分子構造（２）：
を有し、式中、
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｅ及びｄは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２である。
【化11】
ａは０～５０、０～４０、０～３０、０～２０、０～１０又は０～５から選択され；
ｅ及びｄは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２である。
【0054】
さらに、別の実施態様において、少なくとも１つのシリコーン含有化合物は、一般分子構造（３）：
を有し、式中、
Ｒ’及びＲ’’は同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、水素；－（ＣＨ２）ｐＣＨ３（式中、ｐが１～１２又は２～５である）；－ＮＨ２；－ＮＨ（ＣＨ２）ｑ－ＮＨ２（式中、ｑが１～１２又は２～５である）；エチレンオキシド（ＥＯ）及びプロピレンオキシド（ＰＯ）を繰り返す基－（ＥＯ）ｅ－（ＰＯ）ｄ－ＯＨ（式中ｄ及びｅが、それぞれ、独立に、１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０及び１～５からなる群から選択される）；－ＣＯＯＨ；－ＣＯＯＭ；－ＣＯＯＲ１；－Ｒ１ＣＯＯＨ；－Ｒ１ＣＯＯＭ；－Ｒ１ＣＯＯＲ２；－ＳＯ３Ｈ；－ＳＯ３Ｍ；－Ｒ１ＳＯ３Ｈ；ホスホン酸；ナトリウム、カリウム又はアンモニウム塩から選択されるリン酸塩；ベンジル；ジ－ベンジルからなる群から選択され；式中、Ｒ１及びＲ２のそれぞれが、独立に、－（ＣＨ２）ｍ（ｍが１～１２である）及び－（Ｃ６Ｈ４）ｎ（ｎが１～４である）からなる群から選択され；Ｍがナトリウム、カリウム及びアンモニウムからなる群から選択され；
ｘ、ｙ及びｚは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２から選択され；
ｎ－１は２～１３である。
【化12】
Ｒ’及びＲ’’は同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、水素；－（ＣＨ２）ｐＣＨ３（式中、ｐが１～１２又は２～５である）；－ＮＨ２；－ＮＨ（ＣＨ２）ｑ－ＮＨ２（式中、ｑが１～１２又は２～５である）；エチレンオキシド（ＥＯ）及びプロピレンオキシド（ＰＯ）を繰り返す基－（ＥＯ）ｅ－（ＰＯ）ｄ－ＯＨ（式中ｄ及びｅが、それぞれ、独立に、１～５０、１～４０、１～３０、１～２０、１～１０及び１～５からなる群から選択される）；－ＣＯＯＨ；－ＣＯＯＭ；－ＣＯＯＲ１；－Ｒ１ＣＯＯＨ；－Ｒ１ＣＯＯＭ；－Ｒ１ＣＯＯＲ２；－ＳＯ３Ｈ；－ＳＯ３Ｍ；－Ｒ１ＳＯ３Ｈ；ホスホン酸；ナトリウム、カリウム又はアンモニウム塩から選択されるリン酸塩；ベンジル；ジ－ベンジルからなる群から選択され；式中、Ｒ１及びＲ２のそれぞれが、独立に、－（ＣＨ２）ｍ（ｍが１～１２である）及び－（Ｃ６Ｈ４）ｎ（ｎが１～４である）からなる群から選択され；Ｍがナトリウム、カリウム及びアンモニウムからなる群から選択され；
ｘ、ｙ及びｚは同じであるか又は異なっていてよく、それぞれは、独立に、１～１２から選択され；
ｎ－１は２～１３である。
【0055】
ＳＴＩ ＣＭＰ組成物は、０．０００１ｗｔ％～２．０ｗｔ％、０．００１ｗｔ％～１．０ｗｔ％又は０．００２５ｗｔ％～０．２５ｗｔ％の、同じ分子上に、少なくとも１つのエチレンオキシド及びプロピレンオキシド（ＥＯ－ＰＯ）基と、少なくとも１つの置換されたエチレンジアミン基とからなる群から選択される少なくとも１つを含む、主に酸化物膜の除去速度及びＳｉＮ膜の除去速度を調整するように、及び酸化物トレンチディッシングを低減するように機能する化学添加剤としての、少なくとも１つのシリコーン含有表面湿式化合物を含有する。
【0056】
第二の化学添加剤は、少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する少なくとも１つの非イオン性有機分子を含む。
【0057】
１つの実施態様において、第二の化学添加剤は、以下に示される一般構造：
を有する。
【化13】
【0058】
一般分子構造（ａ）において、ｎは２～５０００、３～１２又は４～６から選択される。
【0059】
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ってよい。
【0060】
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、独立に、水素、アルキル基ＣｎＨ２ｎ＋１（式中、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つ又は複数のヒドロキシル基を有する有機基、置換された有機スルホン酸、置換された有機スルホン酸塩、置換された有機カルボン酸、置換された有機カルボン酸塩、有機カルボキシルエステル、有機アミン基、及びそれらの組み合わせからなる群から選択することができ；式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうち少なくとも２つは水素原子である。
【0061】
別の実施態様において、化学添加剤は、以下に示す一般構造：
を有する。
【化14】
【0062】
この構造において、１つの－ＣＨＯ官能基は、末端官能基として、分子の１つの末端に位置し；ｎは２～５０００、３～１２又は４～７から選択される。
【0063】
Ｒ１及びＲ２のそれぞれは、独立に、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又は複数のヒドロキシル基を有する有機基、置換された有機スルホン酸、置換された有機スルホン酸塩、置換された有機カルボン酸、置換された有機カルボン酸塩、有機カルボキシルエステル、有機アミン基、及びそれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【0064】
さらに別の実施態様において、第二の化学添加剤は（ｃ）、（ｄ）又は（ｅ）：
を含む群から選択される分子構造を有する。
【化15】
【0065】
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ってよい。
【0066】
それらは、独立に、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又は複数のヒドロキシル基を有する有機基、置換された有機スルホン酸、置換された有機スルホン酸塩、置換された有機カルボン酸、置換された有機カルボン酸塩、有機カルボキシルエステル、有機アミン基、及びそれらの組み合わせからなる群から選択することができ；それらのうち少なくとも２つ又はそれより多く、好ましくは４つ又はそれより多くは水素原子である。
【0067】
さらに、別の実施態様において、化学添加剤は、分子単位構造中に複数のヒドロキシル官能基を含有する少なくとも１つのポリオール分子単位又は分子単位構造中に複数のヒドロキシル官能基を含有する少なくとも１つのポリオール分子単位によって結合された少なくとも１つの六員環構造モチーフ（ｍｏｔｉｆ）エーテルと、少なくとも１つの六員環のポリオールとを含有する。ポリオールは、ヒドロキシル基を含有する有機化合物である。
【0068】
化学添加剤についての一般分子構造を（ｆ）：
に示す。
【化16】
【0069】
構造（ｆ）において、一般分子構造（ｆ）中のＲ１～Ｒ５の基中の少なくとも１つのＲは、（ｉ）：
に示す構造を有するポリオール分子単位であり、式中、ｎ及びｍは同じであるか又は異なっていてよく、ｎ及びｍのそれぞれは、独立に、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から選択され；Ｒ６～Ｒ９は同じ又は異なる原子又は官能基であってよく；Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９のそれぞれは、独立に、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又は複数のヒドロキシル基を有する有機基、置換された有機スルホン酸、置換された有機スルホン酸塩、置換された有機カルボン酸、置換された有機カルボン酸塩、有機カルボキシルエステル、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；それらのうち少なくとも２つは水素原子であり；
Ｒ１～Ｒ５の基中のそれぞれのＲの残りは、独立に、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又は複数のヒドロキシル基を有する有機基、置換された有機スルホン酸又は置換された有機スルホン酸塩、置換された有機カルボン酸又は置換された有機カルボン酸塩、有機カルボキシルエステル、有機アミン、（ｉｉ）：
に示す構造を有する六員環のポリオール（ここで、構造（ｉｉ）は、（ｉｉ）中のＲ１１～Ｒ１４から１つのＲを取り除くことによって構造（ｆ）に酸素炭素結合を介して接続され、残りのＲ１０～Ｒ１４のそれぞれが、独立に、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又は複数のヒドロキシル基を有する有機基、置換された有機スルホン酸又は置換された有機スルホン酸塩、置換された有機カルボン酸又は置換された有機カルボン酸塩、有機カルボキシルエステル、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される）；並びにそれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【化17】
Ｒ１～Ｒ５の基中のそれぞれのＲの残りは、独立に、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又は複数のヒドロキシル基を有する有機基、置換された有機スルホン酸又は置換された有機スルホン酸塩、置換された有機カルボン酸又は置換された有機カルボン酸塩、有機カルボキシルエステル、有機アミン、（ｉｉ）：
【化18】
【0070】
幾つかの実施態様において、一般分子構造（ｆ）は、少なくとも２つ、少なくとも４つ又は少なくとも６つの、Ｒ１～Ｒ９の基中の水素原子であるＲｓを有する。したがって、化学添加剤はそれらの分子構造中に、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有する。
【0071】
第二の化学添加剤は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、及びそれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【0072】
第二の化学添加剤の例は、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、グルコール、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－エリトリトール、ベータ－ラクトース、アラビノース、及びそれらの組み合わせを含む。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、グリコース、Ｄ－（＋）－マンノース、ベータ－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、ベータ－ラクトース、及びそれらの組み合わせである。
【0073】
第二の化学添加剤の幾つかの例を以下に記載する。
Ｄ－ソルビトール；及び
ズルシトール。
マルチトール；及び
ラクチトール。
【化19】
【化20】
【化21】
【化22】
【0074】
好ましい第二の種類の化学添加剤は、Ｄ－ソルビトール、ズルシトール、マルチトール及びラクチトールである。
【0075】
ＳＴＩ ＣＭＰ組成物は、ＳｉＮ膜の除去速度及び酸化物膜の除去速度の調整剤として、並びに酸化物トレンチディッシングの低減剤として主に機能する、少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する、０．００１ｗｔ％～２．０ｗｔ％、０．００２５ｗｔ％～１．０ｗｔ％又は０．０５ｗｔ％～０．５ｗｔ％の少なくとも１つの非イオン性有機分子をさらに含有する。
【0076】
溶媒は、以下に限定するものではないが、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水及びアルコール性有機溶媒を含む。
【0077】
好ましい溶媒はＤＩ水である。
【0078】
４
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％の殺生物剤を含有してよい。
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％の殺生物剤を含有してよい。
【0079】
殺生物剤は、以下に限定するものではないが、Ｄｕｐｏｎｔ／Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．のＫａｔｈｏｎＴＭ、ＫａｔｈｏｎＴＭ ＣＧ／ＩＣＰ ＩＩ、Ｄｕｐｏｎｔ／Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．のＢｉｏｂａｎを含む。それらは、５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン又は２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オンの活性成分を有する。
【0080】
ＳＴＩ ＣＭＰ組成物はｐＨ調節剤を含有してよい。
【0081】
酸性又は塩基性ｐＨ調節剤を使用して、ＳＴＩ研磨組成物を、最適化されたｐＨ値に調節することができる。
【0082】
研磨組成物のｐＨを低下させるために適したｐＨ調節剤は、以下に限定するものではないが、硝酸、硫酸、酒石酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、マロン酸、種々の脂肪酸、塩酸、リン酸、種々のポリカルボン酸及びそれらの混合物を含む。研磨組成物のｐＨを上昇させるために適したｐＨ調節剤は、以下に限定するものではないが、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニア、水酸化テトラエチルアンモニウム、有機水酸化第四級アンモニウム化合物、エチレンジアミン、ピペラジン、ポリエチレンイミン、改質されたポリエチレンイミン、及びよりアルカリ性の方向にｐＨを調節するのに使用することができる他の化学試剤、を含む。
【0083】
組成物のｐＨは２～１２、３～１０、４～９又は５～７である。
【0084】
ＳＴＩ ＣＭＰ組成物は０ｗｔ％～１ｗｔ％、０．０１ｗｔ％～０．５ｗｔ％又は０．１ｗｔ％～０．２５ｗｔ％のｐＨ調節剤を含有する。
【0085】
別の態様において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）プロセスにおいて上で説明される化学機械研磨（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。
【0086】
さらに別の態様において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）プロセスにおいて上で説明される化学機械研磨（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。
【0087】
研磨された酸化物膜は、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ってよい。
【0088】
上で開示される基材は、窒化ケイ素表面をさらに含んでよい。ＳｉＯ２：ＳｉＮの除去選択性は、ＳＴＩ ＣＭＰ用途の要件に応じて調整可能である。
【0089】
以下の非限定的な例を提供して、本発明をさらに例示する。
【実施例】
【0090】
ＣＭＰ方法
以下に提供する例において、以下に与える手順及び実験条件を使用して、ＣＭＰ実験を行った。
以下に提供する例において、以下に与える手順及び実験条件を使用して、ＣＭＰ実験を行った。
【0091】
用語／構成成分
（種々のサイズを有する）セリアコーティングされたシリカ粒子は、日本のＪＧＣＣ Ｉｎｃ．によって供給された。セリアコーティングされたシリカ粒子は、おおよそ２０ナノメートル（ｎｍ）～５００ナノメートル（ｎｍ）の平均粒子サイズ（ＭＰＳ）を有する。光散乱法によってＭＰＳを測定する。コアシリカ粒子の表面にコーティングされたセリア粒子は、より小さいサイズを有する。例えば、おおよそ１２０ナノメートル（ｎｍ）の平均粒子サイズを有するセリアコーティングされたシリカ粒子について、セリア粒子のサイズは１３ｎｍ超である。
（種々のサイズを有する）セリアコーティングされたシリカ粒子は、日本のＪＧＣＣ Ｉｎｃ．によって供給された。セリアコーティングされたシリカ粒子は、おおよそ２０ナノメートル（ｎｍ）～５００ナノメートル（ｎｍ）の平均粒子サイズ（ＭＰＳ）を有する。光散乱法によってＭＰＳを測定する。コアシリカ粒子の表面にコーティングされたセリア粒子は、より小さいサイズを有する。例えば、おおよそ１２０ナノメートル（ｎｍ）の平均粒子サイズを有するセリアコーティングされたシリカ粒子について、セリア粒子のサイズは１３ｎｍ超である。
【0092】
使用したシリコーン含有化合物は、Ｓｉｌｔｅｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，２２５ Ｗｉｃｋｓｔｅｅｄ Ａｖｅｎｕｅ，Ｔｒｏｎｔｏ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ．Ｍ４Ｈ １Ｇ５のシリコーンアミンＳｉｌａｍｉｎｅ（登録商標）シリーズ及びシリコーンポリエーテルＳｉｌｓｕｒｆ（登録商標）シリーズであった。
【0093】
Ｓｉｌａｍｉｎｅシリーズ（シリコーンアミン）は、Ｓｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００及びその誘導体、Ｓｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－５０、Ｓｉｌａｍｉｎｅ ＡＳ、Ｓｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－３００を含み、Ｓｉｌｓｕｒｆシリーズ（シリコーンポリエーテル）は、Ｓｉｌｓｕｒｆ Ａ００８－ＡＣ－ＵＰ、Ｓｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８、Ｓｉｌｓｕｒｆ ＣＲ １１１５、Ｓｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８、Ｓｉｌｓｕｒｆ Ｊ２０８－６を含む。
【0094】
使用した、少なくとも２つ、好ましくは少なくとも４つのヒドロキシル官能基を有する非イオン性有機分子は、マルチトール、Ｄ－フルクトース、ズルシトール、Ｄ－ソルビトール及び他の化学原材料であり、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯによって供給されたか、又はＡｌｌｅｎｔｏｗｎ，ＰＡのＥｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓによって供給された。
【0095】
ＴＥＯＳ：テトラエチルオルトシリケート
研磨パッド：ＤＯＷ，Ｉｎｃ．によって供給された研磨パッド，ＩＣ１０１０及び他のパッドを、ＣＭＰの間に使用した。
研磨パッド：ＤＯＷ，Ｉｎｃ．によって供給された研磨パッド，ＩＣ１０１０及び他のパッドを、ＣＭＰの間に使用した。
【0096】
パラメータ
一般
Å又はＡ：オングストローム－長さの単位
ＢＰ：バック圧力、ｐｓｉ単位
ＣＭＰ：化学機械平坦化＝化学機械研磨
ＣＳ：キャリア速度
ＤＦ：ダウンフォース：ＣＭＰの間に適用される圧力、単位はｐｓｉ
ｍｉｎ：分
ｍｌ：ミリリットル
ｍＶ：ミリボルト
ｐｓｉ：ポンド毎平方インチ
ＰＳ：研磨ツールのプラテン回転速度、ｒｐｍ（回転／分）
ＳＦ：組成物の流量、ｍｌ／ｍｉｎ
ｗｔ％：（記載される構成成分の）重量パーセント
ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性：（ＴＥＯＳの除去速度）／（ＳｉＮの除去速度）
ＨＤＰ：高密度プラズマで堆積したＴＥＯＳ
ＴＥＯＳ又はＨＤＰ除去速度：所与の下向き圧力で測定したＴＥＯＳ又はＨＤＰの除去速度。ＣＭＰツールの下向き圧力は、以下に記載される例において３．１ｐｓｉであった。
ＳｉＮ除去速度：所与の下向き圧力で測定したＳｉＮの除去速度。ＣＭＰツールの下向き圧力は、以下に記載される例において３．１ｐｓｉであった。
一般
Å又はＡ：オングストローム－長さの単位
ＢＰ：バック圧力、ｐｓｉ単位
ＣＭＰ：化学機械平坦化＝化学機械研磨
ＣＳ：キャリア速度
ＤＦ：ダウンフォース：ＣＭＰの間に適用される圧力、単位はｐｓｉ
ｍｉｎ：分
ｍｌ：ミリリットル
ｍＶ：ミリボルト
ｐｓｉ：ポンド毎平方インチ
ＰＳ：研磨ツールのプラテン回転速度、ｒｐｍ（回転／分）
ＳＦ：組成物の流量、ｍｌ／ｍｉｎ
ｗｔ％：（記載される構成成分の）重量パーセント
ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性：（ＴＥＯＳの除去速度）／（ＳｉＮの除去速度）
ＨＤＰ：高密度プラズマで堆積したＴＥＯＳ
ＴＥＯＳ又はＨＤＰ除去速度：所与の下向き圧力で測定したＴＥＯＳ又はＨＤＰの除去速度。ＣＭＰツールの下向き圧力は、以下に記載される例において３．１ｐｓｉであった。
ＳｉＮ除去速度：所与の下向き圧力で測定したＳｉＮの除去速度。ＣＭＰツールの下向き圧力は、以下に記載される例において３．１ｐｓｉであった。
【0097】
測定
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によって膜を測定した。ＲｅｓＭａｐツールは、４点プローブシート抵抗ツールである。膜について、５ｍｍのエッジイクスクルージョンで４９点直径スキャンを取った。
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によって膜を測定した。ＲｅｓＭａｐツールは、４点プローブシート抵抗ツールである。膜について、５ｍｍのエッジイクスクルージョンで４９点直径スキャンを取った。
【0098】
ＣＭＰツール
使用したＣＭＰツールは、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，３０５０ Ｂｏｗｅｒｅｓ Ａｖｅｎｕｅ，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，９５０５４によって製造された２００ｍｍ Ｍｉｒｒａ又は３００ｍｍ Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎである。プラテン１に対して、ブランケット及びパターンウエハ調査のために、ＤＯＷ，Ｉｎｃ，４５１ Ｂｅｌｌｅｖｕｅ Ｒｄ．，Ｎｅｗａｒｋ，ＤＥ １９７１３によって供給されたＩＣ１０００パッドを使用した。
使用したＣＭＰツールは、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，３０５０ Ｂｏｗｅｒｅｓ Ａｖｅｎｕｅ，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，９５０５４によって製造された２００ｍｍ Ｍｉｒｒａ又は３００ｍｍ Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎである。プラテン１に対して、ブランケット及びパターンウエハ調査のために、ＤＯＷ，Ｉｎｃ，４５１ Ｂｅｌｌｅｖｕｅ Ｒｄ．，Ｎｅｗａｒｋ，ＤＥ １９７１３によって供給されたＩＣ１０００パッドを使用した。
【0099】
コンディショナーの上で、７ｌｂｓのダウンフォースで、１８ｍｉｎの間、パッドをコンディショニングすることによって、ＩＣ１０１０パッドを調整した。ツール設定及びパッド調整を適したものとするために、２つのタングステンモニター及び２つのＴＥＯＳモニターを、ベースライン条件において、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．によって供給されたＶｅｒｓｕｍ（登録商標）ＳＴＩ２３０５組成物によって研磨した。
【0100】
ウエハ
ＰＥＣＶＤ又はＬＥＣＶＤ又はＨＤ ＴＥＯＳウエハを使用して、研磨実験を行った。これらのブランケットウエハを、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２９８５ Ｋｉｆｅｒ Ｒｄ．，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，ＣＡ ９５０５１から購入した。
ＰＥＣＶＤ又はＬＥＣＶＤ又はＨＤ ＴＥＯＳウエハを使用して、研磨実験を行った。これらのブランケットウエハを、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２９８５ Ｋｉｆｅｒ Ｒｄ．，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，ＣＡ ９５０５１から購入した。
【0101】
研磨実験
ブランケットウエハの調査において、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ベースライン条件で研磨した。ツールのベースライン条件は、テーブル速度：９３ｒｐｍ、ヘッド速度：８７ｒｐｍ、膜圧力：３．１ｐｓｉ ＤＦ、スラリー流速：２００ｍｌ／ｍｉｎであった。
ブランケットウエハの調査において、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ベースライン条件で研磨した。ツールのベースライン条件は、テーブル速度：９３ｒｐｍ、ヘッド速度：８７ｒｐｍ、膜圧力：３．１ｐｓｉ ＤＦ、スラリー流速：２００ｍｌ／ｍｉｎであった。
【0102】
ＳＷＫ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．２９２０ Ｓｃｏｔｔ Ｂｌｖｄ．Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，ＣＡ ９５０５４によって供給されたパターニングしたウエハ（ＭＩＴ８６０）に対して、研磨実験において組成物を使用した。Ｖｅｅｃｏ ＶＸ３００プロファイラー／ＡＦＭ装置において、これらのウエハを測定した。酸化物ディッシング測定のために、３つの異なるサイズのピッチ構造を使用した。中央、中間及びエッジのダイ位置でウエハを測定した。
【0103】
ＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物から得られる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。
【0104】
以下の実施例において、０．２ｗｔ％のセリアコーティングされたシリカ、０．０００１ｗｔ％～０．０５ｗｔ％の殺生物剤、０．１５ｗｔ％のＤ－ソルビトール、及び脱イオン水を含ＳＴＩ研磨組成物を、参照として、ｐＨ ５．３５で調製した。
【0105】
０．２ｗｔ％のセリアコーティングされたシリカ、０．１５ｗｔ％のＤ－ソルビトール、別の種類の化学添加剤としての種々のｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ化合物、０．０００１ｗｔ％～０．０５ｗｔ％の殺生物剤及び脱イオン水を使用して、同じｐＨ条件で、研磨実施組成物を調製した。
【0106】
例１
例１において、酸化物研磨のために使用した研磨組成物を表１に示した。
例１において、酸化物研磨のために使用した研磨組成物を表１に示した。
【0107】
０．２ｗｔ％のセリアコーティングされたシリカ、０．０００１ｗｔ％～０．０５ｗｔ％の殺生物剤、０．１５ｗｔ％のＤ－ソルビトール及び脱イオン水を使用して、参照１（Ｒｅｆ．１）を作製した。参照サンプルに種々のｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ化合物を添加することによって、実施組成物を作製した。サンプルはｐＨ ５．３５であった。
表１．膜の除去速度（ＲＲ）（Å／ｍｉｎ）及びＨＤＰ：ＳｉＮ選択性に対する２種類の化学添加剤の効果
表１．膜の除去速度（ＲＲ）（Å／ｍｉｎ）及びＨＤＰ：ＳｉＮ選択性に対する２種類の化学添加剤の効果
【表1】
【0108】
異なる膜について除去速度（ＲＲ、Å／ｍｉｎ）を試験した。結果を表１に記載し、図１に示す。表１及び図１に示す結果のとおり、研磨組成物へのＳｉｌａｍｉｎｅの添加は、効果的に、ＬＰＣＶＤ ＳｉＮ膜の除去速度を抑制し、ＨＤＰ：ＳｉＮ研磨選択性を増加させた。
【0109】
０．０１ｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ ＡＳの添加に伴って、ＨＤＰ：ＳｉＮ研磨選択性は、１０２：１から１１８：１へと増加した。
【0110】
０．００７５ｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００の添加に伴って、ＨＤＰ：ＳｉＮの研磨選択性は、１０２：１から１１２：１へと増加した。
【0111】
例２
例２において、パターニングした酸化物ウエハの研磨、並びにオーバーポリッシング時間に対する、１００μｍ及び２００μｍの酸化物トレンチディッシングのために、例１において使用したのと同じ研磨組成物を使用した。結果を、表２に示し、図２及び３に示す。
例２において、パターニングした酸化物ウエハの研磨、並びにオーバーポリッシング時間に対する、１００μｍ及び２００μｍの酸化物トレンチディッシングのために、例１において使用したのと同じ研磨組成物を使用した。結果を、表２に示し、図２及び３に示す。
【0112】
表２、図２及び図３に示す結果のとおり、２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように０．０１ｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ ＡＳを添加することは、セリアコーティングされたシリカ研削材及び０．１５ｗｔ％のＤ－ソルビトールのみを使用した参照サンプルと比較して、１００μｍ及び２００μｍのピッチ特徴の両方における、異なるオーバーポリッシング時間に対する酸化物トレンチディッシングを減少させた。
表２．酸化物トレンチディッシング（Å）対オーバーポリッシング（ＯＰ）時間（ｓｅｃ）に対する、２種類の添加剤の研磨組成物の効果
表２．酸化物トレンチディッシング（Å）対オーバーポリッシング（ＯＰ）時間（ｓｅｃ）に対する、２種類の添加剤の研磨組成物の効果
【表2】
【0113】
２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように０．００７５ｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００を添加することは、セリアコーティングされたシリカ研削材及び０．１５ｗｔ％のＤ－ソルビトールのみを使用した参照サンプルと比較して、１００μｍ及び２００μｍのピッチ特徴の両方において、異なるオーバーポリッシング時間に対する酸化物トレンチディッシングを有意に減少させた。
【0114】
２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように、それぞれ０．０１ｗｔ％でＳｉｌａｍｉｎｅ ＡＳを、又は０．００７５ｗｔ％でＳｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００を添加することの、酸化物トレンチディッシング速度に対する効果を試験し、結果を表３に記載した。
表３．酸化物ディッシング速度に対する、ｐＨ ５．３５の２種類の添加剤の効果
表３．酸化物ディッシング速度に対する、ｐＨ ５．３５の２種類の添加剤の効果
【表3】
【0115】
表３に示す結果のとおり、２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように、それぞれ０．０１ｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００又は０．００７５ｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００を添加することは、酸化物ディッシング速度を有意に減少させた。
【0116】
２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように、それぞれ０．０１ｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００又は０．００７５ｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００を添加することの、酸化物トレンチディッシング対研磨量の傾きに対する効果を試験し、結果を表４に記載した。
表４．トレンチディッシング対オーバーポリッシング量の傾きに対する二種類の添加剤の効果
表４．トレンチディッシング対オーバーポリッシング量の傾きに対する二種類の添加剤の効果
【表4】
【0117】
表４に示す結果のとおり、２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように、それぞれ０．０１ｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００又は０．００７５ｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００を添加することは、酸化物ディッシング対オーバーポリッシング量の傾きを減少させた。
【0118】
例３
例３において、研磨したＴＥＯＳ及びＳｉＮウエハにおいて、合計の欠陥量を試験するために、例１において使用したのと同じ研磨組成物を使用した。
例３において、研磨したＴＥＯＳ及びＳｉＮウエハにおいて、合計の欠陥量を試験するために、例１において使用したのと同じ研磨組成物を使用した。
【0119】
結果を表５に示した。
表５．合計の欠陥量に対する２種類の添加剤対１種類の添加剤の効果
表５．合計の欠陥量に対する２種類の添加剤対１種類の添加剤の効果
【表5】
【0120】
表５に示す結果のとおり、研磨したＴＥＯＳ及びＬＰＣＶＤウエハにおける合計の欠陥量は、Ｓｉｌａｍｉｎｅの添加に伴って有意に減少した。
【0121】
例４
例４において、酸化物研磨のために使用した研磨組成物を表６に示した。
例４において、酸化物研磨のために使用した研磨組成物を表６に示した。
【0122】
０．２ｗｔ％のセリアコーティングされたシリカ、０．０００１ｗｔ％～０．０５ｗｔ％の殺生物剤、０．０２５ｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００及び脱イオン水を使用して、ｐＨ ５．３５で、参照２（Ｒｅｆ．２）を作製した。
【0123】
０．２ｗｔ％のセリアコーティングされたシリカ、０．０００１ｗｔ％～０．０５ｗｔ％の殺生物剤、０．１５ｗｔ％のＤ－ソルビトール、０．０２５ｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００及び脱イオン水を使用して、ｐＨ ５．３５で、実施組成物（Ｃｏｍｐ．３）を作製した。
【0124】
異なる膜についての除去速度（ＲＲ、Å／ｍｉｎ）を試験した。膜除去速度及びＨＤＰ：ＳｉＮの選択性に対する、２種類の化学添加剤、Ｓｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００及びＤ－ソルビトールベースの研磨組成物対参照サンプルの効果を試験し、表６に記載した。
表６．膜のＲＲ（Å／ｍｉｎ）及びＨＤＰ：ＳｉＮの選択性に対する、２種類の化学添加剤の効果
表６．膜のＲＲ（Å／ｍｉｎ）及びＨＤＰ：ＳｉＮの選択性に対する、２種類の化学添加剤の効果
【表6】
【0125】
表６に示す結果のとおり、唯一の化学添加剤として０．０２５ｗｔ％のＳｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００を使用するＲｅｆ．２は、最も大きいＬＰＣＶＤ ＳｉＮ膜除去速度を有していて、それは、唯一の化学添加剤としてＤ－ソルビトールを使用したＲｅｆ．１並びに２種類の化学添加剤、Ｄ－ソルビトール及びＳｉｌａｍｉｎｅ Ｃ－１００を使用した実施サンプルから得られたＳｉＮ除去速度と比較して、かなり大きかった。
表７．酸化物トレンチディッシング（Å）対ＯＰ時間（ｓｅｃ）に対する、２種類の添加剤の化学組成物の効果
表７．酸化物トレンチディッシング（Å）対ＯＰ時間（ｓｅｃ）に対する、２種類の添加剤の化学組成物の効果
【表7】
【0126】
２種類の化学添加剤ベースの研磨組成物Ｃｏｍｐ．３は、効果的に、ＬＰＣＶＤ ＳｉＮ膜の除去速度を抑制し、ＨＤＰ：ＳｉＮの研磨選択性を、Ｒｅｆ．２についての７：１及びＲｅｆ．２についての６８：１から８３：１へと増加させた。
【0127】
例４において、同じ研磨組成物を、パターニングした酸化物ウエハの研磨、並びにオーバーポリッシング時間に対する、１００μｍ、２００μｍ及び１０００μｍの酸化物トレンチディッシングのために使用して、結果を表７に示し、図４に記載した。
【0128】
表７及び図４に示す結果のとおり、２種類の化学添加剤ベースの実施サンプルは、１種類の化学添加剤ベースのＲｅｆ．１及びＲｅｆ．２と比較して、異なるオーバーポリッシング時間に対する、異なるサイズのピッチにおける酸化物トレンチディッシングを有意に減少させた。
【0129】
全てのサンプルを使用して酸化物トレンチディッシング速度を試験し、結果を表８に記載した。
【0130】
２種類の化学添加剤ベースの研磨組成物Ｃｏｍｐ．３は、参照サンプルについて得られた酸化物トレンチディッシング速度と比較して、異なるサイズのピッチにおける酸化物トレンチディッシング速度を有意に減少させた。
【0131】
全てのサンプルから、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の傾きを試験し、結果を表９に記載した。
表８．ｐＨ ５．３５における、酸化物ディッシング速度に対する２種類の添加剤の効果
表８．ｐＨ ５．３５における、酸化物ディッシング速度に対する２種類の添加剤の効果
【表8】
【0132】
全てのサンプルから、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の傾きを試験し、結果を表９に記載した。
【0133】
表９に示す結果のとおり、２種類の化学添加剤ベースの研磨組成物（Ｃｏｍｐ．３）は、参照サンプルについて得られた酸化物ディッシング対オーバーポリッシング量の傾きと比較して、酸化物ディッシング対オーバーポリッシング量の傾きを減少させた。
表９．トレンチディッシング対オーバーポリッシング量の傾きに対する、２種類の添加剤の効果
表９．トレンチディッシング対オーバーポリッシング量の傾きに対する、２種類の添加剤の効果
【表9】
【0134】
例５
例５において、酸化物研磨のために使用した研磨組成物を表１０に示した。
例５において、酸化物研磨のために使用した研磨組成物を表１０に示した。
【0135】
０．４ｗｔ％のセリアコーティングされたシリカ、０．２７５ｗｔ％のＤ－ソルビトール、０．０００１ｗｔ％～０．０５ｗｔ％の殺生物剤及び脱イオン水を使用して、参照４（Ｒｅｆ．４）を作製した。それぞれ０．０１２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８又はＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８を参照４に添加することによって、実施組成物Ｃｏｍｐ．４及びＣｏｍｐ．５を作製した。全てのサンプルは５．３５のｐＨを有する。
表１０．除去速度（ＲＲ）（Å／ｍｉｎ）；ＨＤＰ：ＳｉＮの除去速度（ＲＲ）選択性及びＴＥＯＳ：ＳｉＮの選択性
表１０．除去速度（ＲＲ）（Å／ｍｉｎ）；ＨＤＰ：ＳｉＮの除去速度（ＲＲ）選択性及びＴＥＯＳ：ＳｉＮの選択性
【表10】
【0136】
異なる膜についての除去速度（ＲＲ、Å／ｍｉｎ）を試験した。結果を表１０に記載し、図５に記載した。
【0137】
表１０及び図５に示す結果のとおり、研磨組成物に０．０１２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８又はＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８を添加することは、効果的に、ＰＥＣＶＤ ＳｉＮ膜の除去速度を抑制し、ＨＤＰ：ＳｉＮ及びＴＥＯＳ：ＳｉＮの研磨選択性を増加させた。
【0138】
０．０１２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８の添加に伴って、ＨＤＰ：ＳｉＮの研磨選択性は４５：１から６７：１へと増加し；ＴＥＯＳ：ＳｉＮの研磨選択性は４５：１から６４：１へと増加した。
【0139】
０．０１２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８の添加に伴って、ＨＤＰ：ＳｉＮ研磨選択性は４５：１から７４：１へと増加し；ＴＥＯＳ：ＳｉＮ研磨選択性は４５：１から７１：１へと増加した。
【0140】
例６
例６において、酸化物研磨のために使用した研磨組成物を表１１に示した。
例６において、酸化物研磨のために使用した研磨組成物を表１１に示した。
【0141】
０．２ｗｔ％のセリアコーティングされたシリカ、０．２８ｗｔ％のラクチトール、０．０００１ｗｔ％～０．０５ｗｔ％の殺生物剤及び脱イオン水を使用して、参照サンプルを作製した。それぞれ０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８又は０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８を参照サンプルに添加することによって、実施サンプルを作製した。全てのサンプルはｐＨ ５．３５であった。
表１１．除去速度（ＲＲ）（Å／ｍｉｎ）；ＨＤＰ：ＳｉＮの除去速度（ＲＲ）選択性及びＴＥＯＳ：ＳｉＮの選択性
表１１．除去速度（ＲＲ）（Å／ｍｉｎ）；ＨＤＰ：ＳｉＮの除去速度（ＲＲ）選択性及びＴＥＯＳ：ＳｉＮの選択性
【表11】
【0142】
異なる膜についての除去速度（ＲＲ、Å／ｍｉｎ）を試験した。結果を表１１に記載し、図６に記載した。
【0143】
表１１及び図６に示す結果のとおり、研磨組成物にＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８又はＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８を添加することは、効果的に、ＰＥＣＶＤ ＳｉＮ膜の除去速度を抑制し、ＨＤＰ：ＳｉＮ又はＴＥＯＳ：ＳｉＮの研磨選択性を増加させた。
【0144】
０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８の添加に伴って、ＨＤＰ：ＳｉＮの研磨選択性は３９：１から５９：１へと増加し；ＴＥＯＳ：ＳｉＮの研磨選択性は４１：１から６０：１へと増加した。
【0145】
０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８の添加に伴って、ＨＤＰ：ＳｉＮの研磨選択性は３９：１から７３：１へと増加し；ＴＥＯＳ：ＳｉＮの研磨選択性は４１：１から７７：１へと増加した。
【0146】
例７
例７において、パターニングした酸化物ウエハを研磨するために、例６で使用したのと同じ研磨組成物を使用した。オーバーポリッシング時間に対する、１００μｍ及び２００μｍの酸化物トレンチディッシングを、表１２に示し、図７に記載した。
例７において、パターニングした酸化物ウエハを研磨するために、例６で使用したのと同じ研磨組成物を使用した。オーバーポリッシング時間に対する、１００μｍ及び２００μｍの酸化物トレンチディッシングを、表１２に示し、図７に記載した。
【0147】
表１２及び図７に示す結果のとおり、２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように、ラクチトールとともに０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８を添加することは、セリアコーティングされたシリカ研削材及び０．２８ｗｔ％のラクチトールのみを使用した参照サンプルと比較して、１００μｍ及び２００μｍピッチの特徴の両方において、異なるオーバーポリッシング時間に対する酸化物トレンチディッシングを減少させた。
表１２．酸化物トレンチディッシング（Å）対ＯＰ時間（ｓｅｃ）
表１２．酸化物トレンチディッシング（Å）対ＯＰ時間（ｓｅｃ）
【表12】
【0148】
表１２及び図７に示す結果のとおり、２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように、ラクチトールとともに０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８を添加することは、セリアコーティングされたシリカ研削材及び０．２８ｗｔ％のラクチトールのみを使用した参照サンプルと比較して、１００μｍ及び２００μｍピッチの特徴の両方において、異なるオーバーポリッシング時間に対する酸化物トレンチディッシングを減少させた。
【0149】
２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように、ラクチトールとともに、それぞれ０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８又は０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８を添加することの、酸化物トレンチディッシング速度に対する効果を試験し、結果を表１３に記載した。
【0150】
表１３に示す結果のとおり、２種類の研磨組成物を形成するように、０．２８ｗｔ％のラクチトールとともに、それぞれＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８又は０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８を添加することは、酸化物ディッシング速度を減少させた。
表１３．ｐＨ ５．３５における酸化物トレンチディッシング速度
表１３．ｐＨ ５．３５における酸化物トレンチディッシング速度
【表13】
【0151】
２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように、０．２８ｗｔ％のラクチトールとともに、それぞれ０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８又は０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８を添加することの、酸化物トレンチ損失速度に対する効果を試験し、結果を表１４に記載した。
【0152】
表１４に示す結果のように、２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように、０．２８ｗｔ％のラクチトールとともに、それぞれ０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８又は０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８を添加することは、酸化物トレンチ損失速度を減少させた。
【0153】
２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように、０．２８ｗｔ％のラクチトールとともに、それぞれ０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８又は０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８を添加することの、ＳｉＮ損失速度に対する効果を試験し、結果を表１５に記載した。
表１４．ｐＨ ５．３５における酸化物トレンチ損失速度
表１４．ｐＨ ５．３５における酸化物トレンチ損失速度
【表14】
【0154】
表１５に示す結果のとおり、２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように、０．２８ｗｔ％のラクチトールとともに、それぞれ０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８又は０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８を添加することは、ＳｉＮ損失速度を減少させた。
表１５．ｐＨ ５．３５におけるＳｉＮ損失速度
表１５．ｐＨ ５．３５におけるＳｉＮ損失速度
【表15】
【0155】
２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように、０．２８ｗｔ％のラクチトールとともに、それぞれ０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８又は０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８を添加することの、酸化物トレンチ対ブランケットの比に対する効果を試験し、結果を表１６に記載した。
【0156】
表１６に示す結果のとおり、２種類の添加剤ベースの研磨組成物を形成するように、０．２８ｗｔ％のラクチトールとともに、それぞれ０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８又は０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８を添加することは、酸化物トレンチ対ブランケットの比を減少させた。
【0157】
一般に、酸化物トレンチ対ブランケットの比が低いほど、酸化物トレンチディッシングは小さい。
表１６．ｐＨ ５．３５における、酸化物トレンチ対ブランケットの比
表１６．ｐＨ ５．３５における、酸化物トレンチ対ブランケットの比
【表16】
【0158】
例８
一般に、ＳｉＮ膜の除去速度を抑制すること、及びＨＤＰ：ＳｉＮ又はＴＥＯＳ：ＳｉＮの除去速度選択性を増加させることは、腐食及びトレンチディッシングを減少させることにおけるＳＴＩ研磨性能を改善する。
一般に、ＳｉＮ膜の除去速度を抑制すること、及びＨＤＰ：ＳｉＮ又はＴＥＯＳ：ＳｉＮの除去速度選択性を増加させることは、腐食及びトレンチディッシングを減少させることにおけるＳＴＩ研磨性能を改善する。
【0159】
ＳＴＩ研磨における幾らかの化学添加剤は、増加したダウンフォースの場合と比較して、比較的低いダウンフォースにおいて、ＳｉＮ除去速度をより抑制する。減少した腐食及び酸化物トレンチディッシングのために、低い及び高い適用ダウンフォースの両方において、抑制されたＳｉＮ除去速度、及びＨＤＰ：ＳｉＮ又はＴＥＯＳ：ＳｉＮの高い除去速度選択性を提供することができる化学添加剤を選択することが重要である。
【0160】
例８において、０．２ｗｔ％のセリアコーティングされたシリカ、０．２８ｗｔ％のマルチトール及び脱イオン水を使用して、参照６（Ｒｅｆ．６）を作製した。参照６に、それぞれ０．０２５ｗｔ％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８、Ｓｉｌｓｕｒｆ Ａ２０８、Ｓｉｌｓｕｒｆ Ｊ２０８－６又はＳｉｌｓｕｒｆ ＣＲ１１１５を添加することによって、実施組成物Ｃｏｍｐ．８、Ｃｏｍｐ．９、Ｃｏｍｐ．１０及びＣｏｍｐ．１１を作製した。全てのサンプルはｐＨ ５．３５であった。
【0161】
例８において、２．０ｐｓｉのダウンフォースを適用して、ＨＤＰ膜を研磨した。２．０ｐｓｉ及び５．０ｐｓｉの両方のダウンフォースを適用して、ＰＥＣＶＤ ＳｉＮ膜を研磨した。
【0162】
異なる膜についての除去速度（ＲＲ）、及び異なるダウンフォースにおけるＲＲ選択性を示す研磨結果を、表１７及び図８に示した。
【0163】
表１７及び図８に示す結果のとおり、全４種のＳｉｌｓｕｒｆ化学添加剤は、とりわけＰＥＣＶＤ ＳｉＮ膜の研磨について５．０ｐｓｉの高いダウンフォースが適用されたとき、参照サンプルに対して、ＰＥＣＶＤ ＳｉＮ除去速度を効果的に抑制した。
表１７．膜のＲＲ；ＨＤＰ：ＰＥＣＶＤ ＳｉＮのＲＲ選択性
表１７．膜のＲＲ；ＨＤＰ：ＰＥＣＶＤ ＳｉＮのＲＲ選択性
【表17】
【0164】
これらのＳｉｌｓｕｒｆの種類の化学添加剤は、２．０ｐｓｉにおけるＨＤＰ：５．０ｐｓｉにおけるＳｉＮを、Ｓｉｌｓｕｒｆの種類の化学添加剤を使用しない参照サンプルについての１０：１から、それぞれこれらのＳｉｌｓｕｒｆの種類の化学添加剤を使用した研磨組成物についての２３：１～３０：１の範囲へと増加させた。
【0165】
実施例を含む、上記の本発明の実施態様は、本発明から作ることができる多くの実施態様の例示である。プロセスの多くの他の構成を使用することができ、プロセスにおいて使用される材料は具体的に開示されるもの以外の多くの材料から選択することができると考えられる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】