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特表2024-536365シャロートレンチアイソレーションのための化学機械平坦化研磨

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2024-10-04

(54)【発明の名称】シャロートレンチアイソレーションのための化学機械平坦化研磨

(51)【国際特許分類】

C09K 3/14 20060101AFI20240927BHJP

C09G 1/02 20060101ALI20240927BHJP

H01L 21/304 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

C09K3/14 550Z

C09K3/14 550D

C09G1/02

H01L21/304 622D

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024520719

(86)(22)【出願日】2022-09-27

(85)【翻訳文提出日】2024-05-28

(86)【国際出願番号】 US2022077064

(87)【国際公開番号】W WO2023059999

(87)【国際公開日】2023-04-13

(31)【優先権主張番号】63/252,425

(32)【優先日】2021-10-05

(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】100202441

【弁理士】

【氏名又は名称】岩田純

(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】シアオポーシー

(72)【発明者】

【氏名】ジョセフディー．ローズ

【テーマコード（参考）】

5F057

【Ｆターム（参考）】

5F057AA03

5F057AA28

5F057BA18

5F057BB15

5F057BB19

5F057BB37

5F057DA03

5F057EA01

5F057EA29

(57)【要約】

本発明は、抑制されたポリＳｉ除去速度に加えて、異なるｐＨ条件での高くまた調整可能な酸化物：ＳｉＮ及び酸化物：ポリＳｉ除去選択性、並びに低酸化物トレンチディッシングを提供する、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、方法、及びシステムを開示する。研磨組成物は、焼成セリアなどの研磨粒子と、少なくとも２種、好ましくは少なくとも３種の化学添加剤と、を含む。添加剤は、（１）Ｄ－マンノース、Ｌ－マンノース、リビトール（Ｄ－リビトール）、キシリトール、ｍｅｓｏ－エリスリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、マルチトール、フルクトース、ソルビタン、スクロース、Ｄ－リボース、イノシトール、及びグルコースなどの化学物質；（２）ポリアクリル酸又はポリアクリレート及びそのアンモニウム塩、カリウム塩若しくはナトリウム塩、並びに（３）膜選択性調整及び酸化物トレンチディッシング低減添加剤として異なる分子量分布を有するポリエチレングリコール（ＰＥＧ）である。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

化学機械研磨組成物であって
研磨粒子；
（１）分子構造中に少なくとも２つ以上、４つ以上、又は６つ以上のヒドロキシル官能基を含有する有機ポリマー；（２）カルボン酸基を含有する有機ポリマー又はその塩；及び（３）ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）又はポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を含有するコポリマーからなる群から選択される、少なくとも２種、好ましくは少なくとも３種の異なる化学添加剤；
溶媒；
任意選択で、
殺生物剤；及び
ｐＨ調節剤
を含み、
前記組成物が、２～１２、３～１０、又は４～９のｐＨを有する、化学機械研磨組成物。

【請求項2】

前記研磨粒子が、無機酸化物粒子、金属酸化物被覆無機酸化物粒子、有機ポリマー粒子、金属酸化物被覆有機ポリマー粒子、表面改質無機酸化物粒子、及びそれらの組み合わせ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3】

前記研磨粒子が、焼成セリア、コロイダルシリカ、アルミナ、チタニア、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る無機酸化物粒子である、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。

【請求項4】

前記溶媒が、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール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5】

分子構造中に少なくとも２つ以上、４つ以上、又は６つ以上のヒドロキシル官能基を含有する前記有機ポリマーが、

【化1】

［式中、
ｎは、２～５０００、３～１２、又は４～７から選択され；
Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４は、同じであるか又は異なっていてよく、それらの各々が、独立して、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され；それらのうち少なくとも２つ以上、好ましくは４つが水素原子である］
の一般分子構造を有する、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。

【請求項6】

Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４が全て水素である、請求項５に記載の化学機械研磨組成物。

【請求項7】

分子構造中に少なくとも２つ以上、４つ以上、又は６つ以上のヒドロキシル官能基を含有する前記有機ポリマーが、Ｄ－マンノース、Ｌ－マンノース、リビトール（Ｄ－リビトール）、キシリトール、ｍｅｓｏ－エリスリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、マルチトール、フルクトース、ソルビタン、スクロース、Ｄ－リボース、イノシトール、グルコース、及びそれらの組み合わせ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8】

前記カルボン酸基を含有する有機ポリマー又はその塩が、

【化2】

［式中、
Ｒは、Ｈ、並びにアンモニウムイオン、カリウムイオン、及びナトリウムイオンからなる群から選択されるイオンからなる群から選択され；
ｎは、（１）１４～１３８８９；１４～１３９の範囲、若しくは１４～７０の範囲の；又は、（２）１，０００～１，０００，０００；１，０００～１０，０００；若しくは１，０００～５０００の範囲の分子量を与える、繰り返しモノマー単位の数を表す］
の一般分子構造を有する、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。

【請求項9】

前記カルボン酸基を含有する有機ポリマー又はその塩が、ポリアクリレート、ポリアクリル酸、ポリアクリレートアンモニウム塩、ポリアクリレートカリウム塩、ポリアクリレートナトリウム塩、及びそれらの組み合わせ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】

前記ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）又はポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を含有するコポリマーが、

【化3】

［式中、ｎは、（１）４～２２７２７である；又は（２）２００～１，０００，０００の範囲の分子量を与える］
の一般分子構造を含む、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。

【請求項11】

（１）分子構造中に少なくとも２つ以上、４つ以上、又は６つ以上のヒドロキシル官能基を含有する前記有機ポリマーが、０．００１重量％～２．０重量％、０．０２５重量％～１．０重量％、又は０．０５重量％～０．５重量％の範囲の濃度を有し；
（２）前記カルボン酸基を含有する有機ポリマー又はその塩が、０．００１重量％～２．０重量％、０．００５重量％～１．０重量％、又は０．０１重量％～０．５重量％の範囲の濃度を有し；
（３）前記ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）又はポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を含有するコポリマーが、０．０００１重量％～１．０重量％、０．０００２５重量％～０．５重量％、０．０００５重量％～０．１重量％、又は０．０００７５重量％～０．０５重量％の範囲の濃度を有する、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。

【請求項12】

前記組成物が、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－オンの活性成分を有する、０．０００１重量％～０．０５重量％、０．０００５重量％～０．０２５重量％、又は０．００１重量％～０．０１重量％の前記殺生物剤を更に含む、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。

【請求項13】

前記組成物が、０重量％～１重量％、０．０１重量％～０．５重量％、若しくは０．１重量％～０．２５重量％の前記ｐＨ調節剤を含み、前記ｐＨ調節剤は、酸性ｐＨ条件のためには、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、その他の無機酸、若しくは有機酸、及びそれらの混合物からなる群から選択され、又は、アルカリ性ｐＨ条件のためには、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、有機水酸化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14】

前記組成物が、少なくとも３種の化学添加剤を含み、前記化学添加剤が、（１）Ｄ－マンノース、Ｌ－マンノース、リビトール（Ｄ－リビトール）、キシリトール、ｍｅｓｏ－エリスリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、マルチトール、フルクトース、ソルビタン、スクロース、Ｄ－リボース、イノシトール、グルコース、及びそれらの組み合わせ；（２）ポリアクリレート、ポリアクリル酸、ポリアクリレートアンモニウム塩、ポリアクリレートカリウム塩、ポリアクリレートナトリウム塩、及びそれらの組み合わせ；並びに（３）ポリエチレングリコール；
からなる群から選択され、前記化学機械研磨組成物が、３～１０、又は４～９のｐＨを有する、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。

【請求項15】

前記組成物が、Ｄ－ソルビトール、ポリアクリレートアンモニウム塩、ポリエチレングリコールを含み、前記化学機械研磨組成物が、３～１０、又は４～９のｐＨを有する、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板を化学機械研磨（ＣＭＰ）する方法であって、
前記半導体基板を提供する工程；
研磨パッドを提供する工程；
請求項１～１５のいずれか一項に記載の化学機械的研磨（ＣＭＰ）組成物を提供する工程；
前記半導体基板の酸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機械研磨組成物と接触させる工程；並びに
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工程、
を含む、方法。

【請求項17】

前記酸化ケイ素膜が、化学蒸着（ＣＶＤ）酸化ケイ素膜、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）酸化ケイ素膜、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）酸化ケイ素膜、及びスピンオン酸化ケイ素膜からなる群から選択される、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記半導体基板が、窒化ケイ素、ポリＳｉ、又は窒化ケイ素とポリＳｉとの組み合わせを含む第２の表面を更に含み、前記第２の表面が酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも１つの表面と同時に研磨される場合、ＳｉＯ_２：ポリＳｉの除去選択性は、４０より大きく、好ましくは５０より大きく、より好ましくは１００より大きく、ＳｉＯ_２：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７０より大きい、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

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を化学機械研磨（ＣＭＰ）するためのシステムであって、
ａ．前記半導体基板；
ｂ．請求項１～１５のいずれか一項に記載の化学機械的研磨（ＣＭＰ）組成物；
ｃ．研磨パッド；
を含み、酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも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20】

前記酸化ケイ素膜が、化学蒸着（ＣＶＤ）酸化ケイ素膜、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）酸化ケイ素膜、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）酸化ケイ素膜、及びスピンオン酸化ケイ素膜からなる群から選択される、請求項１９に記載のシステム。

【請求項21】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年１０月５日に提出された米国特許仮出願第６３／２５２，４２５号の優先権を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

本発明は、シャロートレンチアイソレーション（ＳｈａｌｌｏｗＴｒｅｎｃｈＩｓｏｌａｔｉｏｎ、ＳＴＩ）プロセスのための化学機械平坦化（ＣＭＰ）に関する。

【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、研磨工程、とりわけ選択された材料の回収及び／又は構造体の平坦化を目的とした化学機械研磨のための表面の研磨工程である。

【0004】

例えば、ＳｉＮ層は、ＳｉＯ_２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、酸化物研磨速度の、窒化物研磨速度に対する比として特徴的に表現される。１つの例は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）と比較した場合の二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の増加した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、酸化物トレンチディッシングを低減することは、検討されるべき重要な要素である。トレンチ酸化物の損失の低下は、隣接するトランジスタ間の電流の漏洩を防止する。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（アイソレーション）を引き起こす。したがって、ＳＴＩＣＭＰ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は重要である。

【0006】

米国特許第６，４９１，９４３号は、セリア又はチタニア粒子である研磨粒子と、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨用途に使用されるα－アミノ酸と、を含有する研磨組成物を開示している。報告された実施例は、酸化物及びＳｉＮ除去速度並びに酸化物：ＳｉＮ選択性のみを列挙しており、列挙された実施例のいずれにおいてもディッシングデータは全くなかった。

【0007】

米国特許第８，４０９，９９０号は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨用途に使用される、研磨剤としてのセリア粒子と、化学添加剤としてのバニリン酸又はプロリン又はイソプロピルアルコールと、を使用する研磨組成物を開示している。報告された実施例は、酸化物除去速度のみを列挙しており、列挙された実施例のいずれにおいてもＳｉＮ除去速度及びディッシングデータは全くなかった。

【0008】

米国特許出願公開第２０１３０２４８７５６（Ａ１）号は、研磨剤としてのセリア粒子と、両親媒性非イオン性界面活性剤と、から構成される研磨であって、両親媒性非イオン性界面活性剤が、水溶性直鎖状ポリオキシアルキレンブロックポリマー、水溶性分岐状ポリオキシアルキレンブロックコポリマー、水分散性直鎖状ポリオキシアルキレンブロックポリマー、及び水分散性分岐状ポリオキシアルキレンブロックコポリマーからなる群から選択される、研磨を開示している。報告された実施例では、酸化物：ポリ－Ｓｉの高い選択性が列挙されているが、概して、報告されたＳｉＮ除去速度は依然として３００Å／分より高く、列挙された実施例のいずれにおいてもディッシングデータは全くない。

【0009】

米国特許第６，６１６，５１４号は、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１の物質を除去する際に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、研磨剤と、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、上記有機ポリオールは、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、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。

【0010】

米国特許出願公開第２０１６０１６００８３（Ａ１）号は、ＳＴＩＣＭＰ用途のための、研磨剤としてのセリア粒子と、添加剤としてのカルボン酸若しくはリン酸官能基を有するアニオン性ポリマーとを使用する、又は添加剤としてのいくつかのポリヒドロキシ有機化合物を使用する、研磨組成物を教示している。報告された実施例では、酸化物、ＳｉＮ、ポリＳｉの除去速度及びそれらに関連する選択性が報告されているが、列挙された実施例のいずれにおいても、ディッシングデータは全く報告されていない。

【0011】

米国特許出願公開第２０１９００９３０５１（Ａ１）号は、セリアと、カルボキシル基若しくはその塩を有するポリマー添加剤又は多価ヒドロキシ化合物と、を含む研磨用組成物で研磨した後に得られる研磨済研磨対象物を表面処理するための表面処理組成物を教示している。報告された実施例では、酸化物、ＳｉＮ、ポリＳｉの除去速度及びそれらの関連する選択性は報告されておらず、列挙された実施例のいずれにおいても、ディッシングデータは全く報告されていない。

【0012】

しかしながら、それらの以前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の低減の重要性に対処するものではなかった。

【0013】

上述のことから、組成物に関する技術分野において、ＳＴＩ化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにおいて、二酸化ケイ素の高い除去速度並びに二酸化ケイ素対窒化ケイ素での高い選択性に加えて、酸化物トレンチディッシングの低減及びオーバーポリッシングウィンドウの安定性の改善をもたらすことができる、化学機械研磨の組成物、方法及びシステムが依然として必要とされていることはすぐにわかる。

【発明の概要】

【0014】

本発明は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途のための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を提供することによって、その必要性を満たすものである。本組成物は、酸性、中性及びアルカリ性ｐＨ条件において、酸化物トレンチディッシング低減添加剤として３種の化学添加剤を導入することによって、酸化物トレンチディッシングの低減、ひいてはオーバーポリッシングウィンドウの安定性の改善をもたらす。

【0015】

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、無機酸化物粒子と、酸化物トレンチディッシング低減添加剤として好適な化学添加剤と、を使用する固有の組み合わせを有する。

【0016】

より具体的には、本発明は、ポリＳｉ除去速度を抑えながらＳｉＮを抑制し、それによって酸化物トレンチディッシングの低減をもたらしながら、酸化物：ＳｉＮ又は酸化物：ポリＳｉの望ましい高い除去選択性を提供するための３つの異なる化学添加剤の組み合わせを使用する、ＳＴＩＣＭＰ組成物を提供する。

【0017】

一態様では、ＳＴＩＣＭＰ研磨組成物であって：
研磨粒子；
少なくとも２種、好ましくは少なくとも３種の異なる化学添加剤；
溶媒；並びに
任意選択で、
殺生物剤；及び
ｐＨ調節剤
を含み、
組成物が、２～１２、好ましくは３～１０、より好ましくは４～９のｐＨを有する、ＳＴＩＣＭＰ研磨組成物が提供される。

【0018】

研磨粒子としては、無機酸化物粒子、金属酸化物被覆無機酸化物粒子、有機ポリマー粒子、金属酸化物被覆有機ポリマー粒子、表面改質無機酸化物粒子、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。

【0019】

無機酸化物粒子としては、セリア、焼成セリア、コロイダルシリカ、高純度コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、コロイダルセリア、アルミナ、チタニア、及びジルコニア粒子が挙げられるが、これらに限定されない。

【0020】

焼成セリア粒子の例は、粉砕プロセスから製造された焼成セリア粒子である。

【0021】

金属酸化物被覆無機酸化物粒子としては、セリア被覆無機酸化物粒子、例えば、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、及び任意の他のセリア被覆無機酸化物粒子が挙げられるが、これらに限定されない。

【0022】

有機ポリマー粒子としては、ポリスチレン粒子、ポリウレタン粒子、ポリアクリレート粒子、及び任意の他の有機ポリマー粒子が挙げられるが、これらに限定されない。

【0023】

金属酸化物被覆有機ポリマー粒子としては、セリア被覆有機ポリマー粒子、及びジルコニア被覆有機ポリマー粒子が挙げられるが、これらに限定されない。

【0024】

表面改質無機酸化物粒子には、ＳｉＯ_２－Ｒ－ＮＨ_２、及び－ＳｉＯ－Ｒ－ＳＯ_３Ｍ［式中、Ｒは、例えば、（ＣＨ_２）_ｎ基（ｎは、１～１２の範囲を有する）であってもよく、Ｍは、例えば、ナトリウム、カリウム、又はアンモニウムであってもよい］が含まれるが、これらに限定されない。このような表面化学改質シリカ粒子の例としては、扶桑化学工業製のＦｕｓｏＰＬ－２Ｃが挙げられるが、これに限定されない。

【0025】

無機酸化物粒子の粒子径は、１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲であり、好ましい粒子径は２０ｎｍ～３００ｎｍの範囲であり、より好ましい粒子径は５０ｎｍ～２５０ｎｍの範囲である。

【0026】

好ましい研磨粒子は、焼成セリアである。

【0027】

溶媒としては、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール溶媒が挙げられるが、これらに限定されない。

【0028】

組み合わせにおける少なくとも２種、好ましくは少なくとも３種の異なる化学添加剤は、一緒に作用して、酸化物トレンチディッシングを低減し、ポリＳｉ除去速度を抑制し、それによって、酸化物対ポリＳｉの除去選択性を向上させる。

【0029】

第１の種類の化学添加剤としては、分子構造中に少なくとも２つ以上、好ましくは４つ以上、より好ましくは６つ以上のヒドロキシル官能基を含有する有機ポリマーが挙げられる。第１の種類の化学添加剤は、酸化物トレンチディッシング低減剤として機能する。

【0030】

これらの化学添加剤のいくつかは、以下に列挙するような一般分子構造を有する：

【化1】

【0031】

ｎは２～５０００から選択され、好ましいｎは３～１２であり、より好ましいｎは４～７である。

【0032】

Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４は、同じ又は異なる、原子又は官能基であり得る。

【0033】

それらは、独立して、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され得；それらのうち少なくとも２つ以上、好ましくは４つが水素原子である。

【0034】

Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４が全て水素原子である場合、化学添加剤は複数のヒドロキシル官能基を有する。このような化学添加剤のいくつかの例の分子構造を以下に列挙する：

【化2】

【0035】

好ましい第１の種類の化学添加剤としては、Ｄ－マンノース、Ｌ－マンノース、リビトール（Ｄ－リビトール）、キシリトール、ｍｅｓｏ－エリスリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、マルチトール、フルクトース、ソルビタン、スクロース、Ｄ－リボース、及びイノシトールが挙げられるが、これらに限定されない。

【0036】

ＳＴＩＣＭＰスラリーは、０．００１重量％～２．０重量％、０．０２５重量％～１．０重量％、又は０．０５重量％～０．５重量％の範囲の濃度で第１の種類の化学添加剤を含有する。

【0037】

第２の種類の化学添加剤は、カルボン酸基を含有する有機ポリマー又はそれらの塩である。

【0038】

第２の種類の化学添加剤は、酸化物トレンチディッシング低減剤として機能する。

【0039】

カルボン酸基を含有する有機ポリマー又はそれらの塩としては、以下に列挙するような一般分子構造を有するポリアクリレート、ポリアクリル酸、及びそれらの塩が挙げられるが、これらに限定されない：

【化3】

【0040】

Ｒは、Ｈを含むがこれに限定されず、イオンは、アンモニウムイオン、カリウムイオン、及びナトリウムイオンを含むがこれに限定されない。ｎは、モノマー繰り返し単位の数を表し、１４～１３８８９、１４～１３９、又は１４～７０の範囲であり得る。又は、このｎの数は、１，０００～１，０００，０００、１，０００～１０，０００、若しくは１，０００～５０００の範囲の有機ポリマーの分子量を与える。

【0041】

ＳＴＩＣＭＰスラリーは、０．００１重量％～２．０重量％、０．００５重量％～１．０重量％、又は０．０１重量％～０．５重量％の範囲の濃度で第２の種類の化学添加剤を含有する。

【0042】

第３の種類の化学添加剤は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、又はＰＥＧを含有するコポリマーである。ポリＳｉ除去速度抑制剤としては、主にポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が用いられる。

【0043】

ＰＥＧの一般構造を以下に列挙する：

【化4】

モノマー繰り返し単位の数ｎは４～２２７２７の範囲であり、これは２００～１，０００，０００の範囲の分子量を有するＰＥＧ分子に相当する。

【0044】

ＳＴＩＣＭＰスラリーは、０．０００１重量％～１．０重量％、０．０００２５重量％～０．５重量％、０．０００５重量％～０．１重量％、又は０．０００７５重量％～０．０５重量％の範囲の濃度で第３の種類の化学添加剤を含有する。

【0045】

別の態様では、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記の化学機械研磨（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板を化学機械研磨（ＣＭＰ）する方法が提供される。

【0046】

別の態様では、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記の化学機械研磨（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板を化学機械研磨（ＣＭＰ）するシステムが提供される。

【0047】

研磨された酸化物膜は、化学蒸着（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り得る。

【0048】

上記で開示される基板は、ポリＳｉ、窒化ケイ素、又はポリＳｉ及び窒化ケイ素の両方を含有する少なくとも１つの表面を更に含み得る。ＳｉＯ_２：ポリＳｉ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。ＳｉＯ_２：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。

【発明を実施するための形態】

【0049】

本発明は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途のための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物に関する。

【0050】

【0051】

より具体的には、本発明は、少なくとも２種、好ましくは少なくとも３種の異なる種類の化学添加剤を使用して、酸化物除去速度を調整し、ＳｉＮ及びポリＳｉ除去速度を抑制して、高い酸化物：ＳｉＮ及び高い酸化物：ポリＳｉ選択性を提供する一方で、酸化物トレンチディッシングの低減及びオーバーポリッシングウィンドウの安定性の改善をもたらす、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）組成物に関する。

【0052】

【0053】

【0054】

【0055】

焼成セリア粒子の例は、粉砕プロセスから製造された焼成セリア粒子である。

【0056】

【0057】

【0058】

【0059】

【0060】

【0061】

好ましい研磨粒子は、焼成セリアである。

【0062】

これらの研磨粒子の濃度は、０．０１重量％～２０重量％の範囲であり、好ましい濃度は０．０５重量％～１０重量％の範囲であり、より好ましい濃度は０．１重量％～５重量％の範囲である。

【0063】

溶媒としては、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール溶媒が挙げられるが、これらに限定されない。

【0064】

好ましい溶媒はＤＩ水である。

【0065】

ＳＴＩＣＭＰ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％の殺生物剤を含有し得る。

【0066】

殺生物剤としては、Ｄｕｐｏｎｔ／ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．製のＫａｔｈｏｎ（商標）、Ｋａｔｈｏｎ（商標）ＣＧ／ＩＣＰＩＩ、Ｄｕｐｏｎｔ／ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．製のＢｉｏｂａｎ又はＮｅｏｌｏｎｅＭ１０が挙げられるが、これらに限定されない。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／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。

【0067】

ＳＴＩＣＭＰスラリーは、ｐＨ調節剤を含有してもよい。

【0068】

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。

【0069】

酸性ｐＨ調節剤としては、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機酸又は有機酸、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。

【0070】

塩基性ｐＨ調節剤としては、水酸化ナトリウム、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、有機水酸化第四級アンモニウム化合物、有機アミン、及びｐＨをよりアルカリ性の方向に調節するのに使用することができる他の化学試薬などが挙げられる。

【0071】

ＳＴＩＣＭＰ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調節剤を含有する。

【0072】

組み合わせにおける少なくとも２種、好ましくは少なくとも３種の異なる化学添加剤は、一緒に作用して、高い酸化膜除去速度を達成し、ポリＳｉ及びＳｉＮ除去速度を抑制し、高くまた調整可能な酸化物：ＳｉＮ及び酸化物：ポリＳｉ選択性を達成し、より重要なことには、顕著に酸化物トレンチディッシングを低減し、オーバーポリッシングウィンドウの安定性を改善するという利点を提供する。

【0073】

【0074】

第１の種類の化学添加剤のいくつかは、以下に列挙するような一般分子構造を有する：

【化5】

【0075】

ｎは２～５０００から選択され、好ましいｎは３～１２であり、より好ましいｎは４～７である。

【0076】

Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４は、同一又は異なる、原子又は官能基であり得る。

【0077】

【0078】

【化6】

【0079】

【0080】

【0081】

第２の種類の化学添加剤は、カルボン酸基を含有する有機ポリマー又はそれらの塩である。第２の種類の化学添加剤は、酸化物トレンチディッシング低減剤として機能する。

【0082】

カルボン酸基を含有する有機ポリマー又は塩としては、以下に列挙するような一般分子構造を有するポリアクリル酸、ポリアクリレート、及びそれらの塩が挙げられるが、これらに限定されない：

【化7】

【0083】

Ｒは、Ｈを含むがこれに限定されず、イオンは、アンモニウムイオン、カリウムイオン、及びナトリウムイオンを含むがこれらに限定されない。

【0084】

ｎは、モノマー繰り返し単位の数を表し、１４～１３８８９、１４～１３９、又は１４～７０の範囲であり得る。又は、このｎの数は、１，０００～１，０００，０００、１，０００～１０，０００、若しくは１，０００～５０００の範囲の有機ポリマーの分子量を与える。

【0085】

【0086】

第３の種類の化学添加剤は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、又はＰＥＧを含有するコポリマーである。

【0087】

ポリＳｉ除去速度抑制剤としては、主にポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が用いられる。

【0088】

ＰＥＧの一般構造を以下に列挙する：

【化8】

モノマー繰り返し単位の数ｎは４～２２７２７の範囲であり、これは２００～１，０００，０００の範囲の分子量を有するＰＥＧ分子に相当する。

【0089】

【0090】

【0091】

【0092】

【0093】

上記で開示される基板は、ポリＳｉ、窒化ケイ素、又はポリＳｉ及び窒化ケイ素の両方を含有する少なくとも１つの表面を更に含み得る。ＳｉＯ_２：ポリＳｉの除去選択性は、４０より大きく、好ましくは９０より大きく、より好ましくは２００より大きい。ＳｉＯ_２：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５０より大きい。

【0094】

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。

【0095】

ＣＭＰの手法
以下に示す実施例では、以下に示す手順及び実験条件を用いて、ＣＭＰ実験を行った。

【0096】

用語集
構成要素
焼成セリア：約２００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；このような焼成セリア粒子は、約２０ナノメートル（ｎｍ）～５００ナノメートル（ｎｍ）の範囲の粒子径を有することができる。

【0097】

焼成セリア粒子（様々な粒子径を有する）は、日本のＢＪＣＩｎｃ．によって供給された。

【0098】

化学添加剤、例えばマルチトール、Ｄ－フルクトース、ズルシトール、Ｄ－ソルビトール、ポリアクリル酸、又はポリアクリレート若しくはその塩、ポリ（エチレングリコール）、及び他の化学原料は、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）によって供給された。

【0099】

ＴＥＯＳ：テトラエチルオルトシリケート

【0100】

研磨パッド：研磨パッド、ＩＣ１０１０、及びその他のパッドは、ＣＭＰの際に使用し、ＤＯＷ，Ｉｎｃ．によって供給された。
パラメータ
全般
Å又はＡ：オングストローム－長さの単位
ＢＰ：背圧、ｐｓｉ単位
ＣＭＰ：化学機械的平坦化＝化学機械的研磨
ＣＳ：キャリア速度
ＤＦ：ダウンフォース：ＣＭＰ中に加えられる圧力、単位：ｐｓｉ
ｍｉｎ：分
ｍＬ：ミリリットル
ｍＶ：ミリボルト
ｐｓｉ：ポンド／平方インチ
ＰＳ：研磨ツールのプラテン回転速度、単位：ｒｐｍ（毎分回転数）
Ｓｆ：スラリー流量、ｍＬ／分
重量％：（列挙された構成要素の）重量百分率
ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性：（ＴＥＯＳの除去速度）／（ＳｉＮの除去速度）
ＴＥＯＳ：ポリＳｉ選択性：（ＴＥＯＳの除去速度）／（ポリＳｉ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：所与のダウン圧力で測定されたＴＥＯＳ又はＨＤＰ除去速度。ＣＭＰツールのダウン圧力は、以下に列挙する実施例において３．１ｐｓｉであった。
ＳｉＮ除去速度：所与のダウン圧力で測定されたＳｉＮ除去速度。ＣＭＰツールのダウン圧力は、列挙する実施例において３．１ｐｓｉであった。
ポリＳｉ除去速度：所与のダウン圧力で測定されたＳｉＮ除去速度。ＣＭＰツールのダウン圧力は、列挙する実施例において３．１ｐｓｉであった。

【0101】

測定
膜は、ＣｒｅａｔｉｖｅＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ（２０５６５ＡｌｖｅｓＤｒ．，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，ＣＡ，９５０１４）製のＲｅｓＭａｐＣＤＥ，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。膜について、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。

【0102】

ＣＭＰツール
使用したＣＭＰツールは、ＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ（３０５０ＢｏｗｅｒｅｓＡｖｅｎｕｅ，ＳａｎｔａＣｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，９５０５４）製の２００ｍｍＭｉｒｒａ又は３００ｍｍＲｅｆｌｅｘｉｏｎである。ＤＯＷ，Ｉｎｃ（４５１ＢｅｌｌｅｖｕｅＲｄ．，Ｎｅｗａｒｋ，ＤＥ１９７１３）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エハの検討のために、プラテン１上で使用された。

【0103】

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ポンドであった。ツールの設定及び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及び２つのＴＥＯＳモニタを、基準（ベースライン）条件で、ＶｅｒｓｕｍＭａｔｅｒｉａｌｓＩｎｃ．によって供給されたＶｅｒｓｕｍ（登録商標）ＳＴＩ２３０５スラリーで研磨した。

【0104】

ウエハ
研磨実験は、ＰＥＣＶＤＳｉＮ（又はＳｉＮ）、ＬＰＣＶＤＳｉＮ；ＰＥＣＶＤＴＥＯＳ（又はＴＥＯＳ）、及びＨＤＰＴＥＯＳ（又はＨＤＰ）ウエハを用いて行った。これらのブランケットウエハは、ＳｉｌｉｃｏｎＶａｌｌｅｙＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（２９８５ＫｉｆｅｒＲｄ．，ＳａｎｔａＣｌａｒａ，ＣＡ９５０５１）から購入した。

【0105】

研磨実験
ブランケットウエハの検討では、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基準条件で研磨した。

【0106】

ツール基準条件は、テーブル速度；９３ｒｐｍ、ヘッド速度；８７ｒｐｍ、膜圧力；３．１ｐｓｉ、管内圧力；３．１ｐｓｉ、保持リング圧力；５．１ｐｓｉ、スラリー流量；２００ｍＬ／分であった。

【0107】

スラリーは、ＳＷＫＡｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．（２９２０ＳｃｏｔｔＢｌｖｄ．ＳａｎｔａＣｌａｒａ，ＣＡ９５０５４）により供給された、パターン付きウエハ（ＭＩＴ８６４）上の研磨実験に使用された。これらのウエハは、ＶｅｅｃｏＶＸ３００プロファイラー／ＡＦＭ装置で測定した。酸化膜ディッシングの測定には、３種類の異なる大きさのピッチ構造体を使用した。ウエハは、中心、中間部、及び端のダイ位置で測定された。

【0108】

ＳＴＩＣＭＰ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。

【0109】

ＳＴＩＣＭＰ研磨組成物から得られたＴＥＯＳ：ポリＳｉ選択性：（ＴＥＯＳの除去速度）／（ポリＳｉの除去速度）は、調整可能であった。

【0110】

焼成セリアは、粉砕プロセスから調製されており、ＢＡＩＫＯＷＳＫＩＪＡＰＡＮＣＯ．，ＬＴＤから購入した。焼成セリア粒子は、動的光散乱（ＤＬＳ）によって測定された約１００ｎｍのＭＰＳを有する。

【0111】

３０００～１８０００の範囲の分子量を有するポリアクリレートアンモニウム塩は、日本の花王ケミカルから購入した。

【0112】

１，０００～８０００の分子量を有するポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は、ＳｉｇｍａＡｌｄｒｉｃｈｏｆＭｅｒｃｋＫＧａＡから購入した。

【0113】

他の全ての試薬及び溶媒は、最高の商用グレードのものをＳｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ（ＭｅｒｃｋＫＧａＡ）から購入し、特に明記しない限り、受領したままの状態で使用した。

【0114】

実施例１
以下の実施例において、０．５重量％の焼成セリア、０．０００１重量％～０．０５重量％の範囲の殺生物剤、及び脱イオン水を含む研磨組成物を、ｐＨ５．３５で標準（ｒｅｆ．）として調製した。

【0115】

表１に示すように、異なる量の異なる添加剤をＲｅｆ．に添加することによって、実施研磨組成物を調製した。３０００～１８０００の範囲の分子量を有するポリアクリレートアンモニウム塩（ＰＡＡ塩）を、第２の種類の化学添加剤として使用した。

【0116】

酸性ｐＨ条件及びアルカリ性ｐＨ条件に使用したｐＨ調節剤は、それぞれ硝酸及び水酸化アンモニウムであった。全ての実施例のｐＨは５．３５であった。

【0117】

研磨組成物は、ＴＥＯＳ、ＨＤＰ、ＳｉＮ、及びポリＳｉバンケット（ｂａｎｋｅｔ）ウエハを研磨するために使用された。膜除去速度（ＲＲ）並びにＴＥＯＳ：ＳｉＮ及びＴＥＯＳ：ポリＳｉの除去速度（ＲＲ）選択性を表１に列挙した。

【表1】

【0118】

表１に示される結果のように、３種の異なる種類の化学添加剤（ＰＡＡ、Ｄ－ソルビトール、及びＰＥＧ）の全て及び研磨剤として焼成セリアを含有する実施例研磨組成物は、化学添加剤を含有しない組成物、１種の種類の化学添加剤を含有する組成物、又は更には２種の種類の化学添加剤を含有する組成物と比較して、ポリＳｉ除去速度が有意に抑制され、ＴＥＯＳ：ポリＳｉＲＲ選択性が有意に向上した。

【0119】

ディッシング試験は、異なるサイズの酸化物トレンチに対して同じ組成物を用いて行った。結果を表２に列挙した。

【0120】

表２に示される酸化物トレンチディッシングの結果のように、実施例研磨組成物は、２００×２００μｍのフィーチャでは低い酸化物トレンチディッシングを提供しながら、１００×１００μｍのフィーチャでは最も低い酸化物トレンチディッシングを提供した。

【0121】

異なるサイズの酸化物トレンチに対するディッシング速度を表３に列挙した。

【0122】

表３に示される酸化物トレンチディッシング速度の結果のように、研磨剤としての焼成セリア及び３種の異なる種類の化学添加剤を使用する研磨組成物は、１００×１００μｍフィーチャでは低い酸化物トレンチディッシングを提供しながら、２００×２００μｍのフィーチャでは最も低い酸化物トレンチディッシング速度を提供した。

【表2】

【表3】

【0123】

ｐＨ５．３５でのＰ２００トレンチ、Ｐ２００ＳｉＮ損失速度（Å／秒）、及びＰ２００トレンチ／ブランケット比に対する、研磨剤として焼成セリアを有する研磨組成物中に３種の異なる種類の化学添加剤を使用する効果を試験した（表４）。

【表4】

【0124】

表４に示される結果のように、実施例研磨組成物は、低いトレンチ損失速度及び窒化物損失速度を提供しながら、最も低いＰ２００トレンチ／ブランケット比を提供した。低いトレンチ損失速度及び窒化物損失速度は、典型的には、低酸化物トレンチディッシングを示す。低いトレンチ対ブランケット比はまた、低酸化物トレンチディッシングを示す。これらは、表２及び表３に示される結果と一致する。

【0125】

実施例２
以下の実施例において、０．５重量％の焼成セリア、０．０００１重量％～０．０５重量％の範囲の殺生物剤、及び脱イオン水を含む研磨組成物を、ｐＨ６．７４で標準１（Ｒｅｆ．１）として調製した。

【0126】

研磨組成物は、ＴＥＯＳ、ＨＤＰ、ＳｉＮ、及びポリＳｉブランケットウエハを研磨するために使用された。膜除去速度並びにＴＥＯＳ：ＳｉＮ及びＴＥＯＳ：ポリＳｉに対する選択性を測定した。結果を表５に列挙した。

【表5】

【0127】

表５に示される結果のように、実施例研磨組成物は、ｐＨ６．７４における化学添加剤を含有しない組成物、１種又は２種の化学添加剤を含有する組成物と比較して、ＴＥＯＳ：ＳｉＮ及びＴＥＯＳ：ポリＳｉの両方について最も高い選択性を提供した。

【0128】

ディッシング試験は、異なるサイズの酸化物トレンチに対して行った。結果を表６に列挙した。

【表6】

【0129】

表６に示されるように、実施例研磨組成物は、ｐＨ６．７４において、化学添加剤を含有しない組成物、１種又は２種の化学添加剤を含有する組成物と比較して、最も低いトレンチディッシングを提供した。

【0130】

異なるサイズの酸化物トレンチディッシング速度に対する、ｐＨ６．７４で研磨剤として焼成セリアを有する研磨組成物中に３種の異なる種類の化学添加剤を使用する効果を試験した。結果を表７に列挙した。

【表7】

【0131】

表７に示される酸化物トレンチディッシングの結果のように、実施例研磨組成物は、ｐＨ６．７４において、１００×１００μｍ及び２００×２００μｍの両方のフィーチャ上で最も低い酸化物トレンチディッシング速度を提供した。

【0132】

ｐＨ６．７４でのＰ２００トレンチ、Ｐ２００ＳｉＮ損失速度（Å／秒）、及びＰ２００トレンチ／ブランケット比に対する、研磨剤として焼成セリアを有する研磨組成物中に３種の異なる種類の化学添加剤を使用する効果を試験した。結果を表８に列挙した。

【表8】

【0133】

表８に示される結果のように、最も低いＰ２００トレンチ／ブランケット比及びＰ２００トレンチ損失速度は、ｐＨ６．７４で、研磨剤としての焼成セリア及び３種の異なる種類の化学添加剤を使用した実施例研磨組成物で得られた。

【0134】

実施例１及び２に示される試験結果のように、焼成セリア及び少なくとも２種、好ましくは少なくとも３種の異なる種類の化学添加剤を含有するＳＴＩＣＭＰ研磨組成物（実施例研磨組成物）は、抑制されたＳｉＮ及びポリＳｉ及びＳｉＮ除去速度、向上したＴＥＯＳ：ＳｉＮ及びＴＥＯＳ：ポリＳｉ選択性を提供する一方で、低酸化物トレンチディッシングを提供した。

【0135】

実施例３
実施例３では、０．５重量％の焼成セリア、０．０００１重量％～０．０５重量％の範囲の殺生物剤、０．０２５重量％の第１の種類の化学添加剤ＰＡＡ塩、０．１５重量％の第２の種類の化学添加剤Ｄ－ソルビトール、０．００１２５重量％の第３の種類の化学添加剤ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、及び脱イオン水を含む実施研磨組成物を調製し、異なるｐＨ条件で試験した。

【0136】

膜除去速度（ＲＲ）並びにＴＥＯＳ：ＰＥＣＶＤＳｉＮ及びＴＥＯＳ：ＬＰＣＶＤＳｉＮの除去速度（ＲＲ）選択性に対するｐＨ条件の効果を表９に列挙した。

【表9】

【0137】

表９に示される結果のように、５．３５のｐＨから開始して、実施例研磨組成物は、２１及び３２という高ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性を提供し、９９（ｐＨ７．５）及び１３９（ｐＨ９）付近でピークに達した。したがって、高ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性は、試験したｐＨ範囲に及んだ。

【0138】

ディッシング試験は、異なるサイズの酸化物トレンチに対して異なるｐＨ条件で行われた。結果を表１０に列挙した。

【0139】

表１０に示されるように、実施例研磨組成物は、５．３５～８．５のｐＨ範囲で１００μｍ及び２００μｍのフィーチャでの低酸化物トレンチディッシングを提供した。

【0140】

ｐＨ条件が９．０である場合、１００μｍ及び２００μｍの両方のフィーチャは、はるかに悪い酸化物トレンチディッシングを有するが、表２に示されるように、ｐＨ５．３５でのＲｅｆ．研磨組成物からの酸化物トレンチディッシングよりも依然として低い。

【表10】

【0141】

異なるサイズの酸化物トレンチフィーチャでのディッシング速度に対するｐＨ条件の効果を表１１に列挙した。

【表11】

【0142】

表１１に示されるように、実施例研磨組成物は、５．３５～８．５のｐＨ範囲で１００μｍ及び２００μｍのフィーチャでの低酸化物トレンチディッシング速度を維持した。ｐＨ条件が９．０である場合、１００μｍ及び２００μｍフィーチャの両方が、はるかに高い酸化物トレンチディッシング速度を有するが、表３に示されるように、ｐＨ５．３５でのＲｅｆ．研磨組成物からの結果よりもはるかに低い。

【0143】

Ｐ２００トレンチ、Ｐ２００ＳｉＮ損失速度（Å／秒）、及びＰ２００トレンチ／ブランケット比に対するｐＨ条件の効果を試験した。結果を表１２に列挙した。

【表12】

【0144】

表１２に示される結果のように、実施例研磨組成物は、５．３５～８．５のｐＨ範囲において、低いＰ２００トレンチ損失速度、低いＰ２００ＳｉＮ損失速度及び低いＰ２００トレンチ／ブランケット比を維持した。ｐＨ条件が９．０である場合、はるかに高いＰ２００トレンチ損失速度、Ｐ２００ＳｉＮ損失速度及びＰ２００トレンチ／ブランケット比が得られたが、表４に示されるように、ｐＨ５．３５でのＲｅｆ．研磨組成物からの結果よりも依然として低かった。

【0145】

ｐＨ試験結果は、実施例研磨組成物を使用することが、５．３５～８．５の広いｐＨ範囲で、望ましい酸化物膜除去速度、低酸化物トレンチディッシング、低トレンチディッシング速度、及び低ＳｉＮ損失速度を提供することを示した。

【0146】

実施例４
本実施例において、研磨組成物Ｒｅｆ．３は、０．５重量％の焼成セリア、０．０００１重量％～０．０５重量％の範囲の殺生物剤、０．０２５重量％の第１の種類の化学添加剤ＰＡＡ塩、０．１５重量％の第２の種類の化学添加剤Ｄ－ソルビトール、０．００１２５重量％の第３の種類の化学添加剤ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、脱イオン水、及び６．７４のｐＨを用いて調製された。

【0147】

ＰＡＡ塩及びポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の濃度を、Ｒｅｆ．３から変更した。

【0148】

表１３に示すように、Ｒｅｆ．４は、Ｒｅｆ．３に基づいてＰＡＡ塩を０．０２５重量％から０．０７５重量％に増加させることによって得られ；Ｒｅｆ．５は、Ｒｅｆ．４に基づいて更にＰＥＧを０．００１２５重量％から０．００２５重量％に増加させることによって得られ；Ｒｅｆ．６は、Ｒｅｆ．５に基づいてＰＥＧを０．００２５重量％から０．００５重量％に更に増加させることによって得られ、Ｒｅｆ．７は、Ｒｅｆ．６に基づいてＰＡＡ塩を０．０７５重量％から０．１重量％に更に増加させることによって得られた。

【0149】

膜除去速度（ＲＲ）並びにＴＥＯＳ：ＳｉＮ及びＴＥＯＳ：ポリＳｉの除去速度（ＲＲ）選択性に対する第１及び第３の種類の化学添加剤の濃度効果を表１３に列挙した。

【表13】