特表 2024-542651 研磨スラリー組成物

(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】2024-11-15

(54)【発明の名称】研磨スラリー組成物

(51)【国際特許分類】

   C09K 3/14 20060101AFI20241108BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20241108BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

C09K3/14 550Z

C09K3/14 550D

H01L21/304 622D

B24B37/00 H

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024532279

(86)(22)【出願日】2022-12-01

(85)【翻訳文提出日】2024-05-29

(86)【国際出願番号】 KR2022019314

(87)【国際公開番号】W WO2023121037

(87)【国際公開日】2023-06-29

(31)【優先権主張番号】10-2021-0186546

(32)【優先日】2021-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】318007591

【氏名又は名称】ケーシーテック カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】チェ， ボ ヒョク

(72)【発明者】

【氏名】コン， ヒョン グ

(72)【発明者】

【氏名】キム， ジ ヒェ

【テーマコード（参考）】

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C158AA07

3C158CA04

3C158CB03

3C158CB10

3C158DA02

3C158DA12

3C158DA17

3C158EA11

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3C158ED03

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3C158ED26

5F057BA11

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5F057EA07

5F057EA16

5F057EA17

5F057EA21

5F057EA22

(57)【要約】

本発明は研磨スラリー組成物に関し、より具体的に、コロイダルシリカ研磨粒子と、４級アンモニウム陽イオン性モノマーと、酸性物質を含む、多結晶シリコン研磨のための研磨スラリー組成物に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コロイダルシリカ研磨粒子と、
４級アンモニウム陽イオン性モノマーと、
酸性物質と、
を含む、多結晶シリコン研磨のための研磨スラリー組成物。

【請求項2】

前記コロイダルシリカ研磨粒子は陽イオン性の表面電荷を有し、
前記コロイダルシリカ研磨粒子は、１０ｎｍ～２００ｎｍである単一サイズ粒子であるか、１０ｎｍ～２００ｎｍの２種以上の異なるサイズを有する混合粒子を含む、請求項１に記載の研磨スラリー組成物。

【請求項3】

前記研磨粒子は、前記スラリー組成物のうち０．０００１重量％～１０重量％である、請求項１に記載の研磨スラリー組成物。

【請求項4】

前記４級アンモニウム陽イオン性モノマーは、下記の化学式１～化学式３に表示される化合物のうち少なくとも１つ以上を含む、請求項１に記載の研磨スラリー組成物。

【化1】

【化2】

（前記化学式１において、Ｒ¹～Ｒ⁴は、それぞれ直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルコキシル基から選択され、
前記化学式２において、Ｒ¹～Ｒ⁴は、それぞれ水素、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルコキシル基及び炭素数６～３０の芳香環から選択され、
前記化学式１及び前記化学式２において、Ｘは反対イオンであり、ヒドロキシド（ＯＨ^-）、ハロゲン、硫酸塩（ＳＯ₄ ^2-）、リン酸塩（ＰＯ₄ ^3-）、硝酸塩（ＮＯ₃ ^-）、硫酸水素塩（ＨＳＯ₄ ^-）、メタンスルホン酸メチル（ＣＨ₃ＳＯ₃ ^-）、過塩素酸塩（ＣｌＯ₄ ^-）、及びヘキサフルオロリン酸塩（ＰＦ₆ ^-）から選択される）

【化3】

（前記化学式３において、Ｒ、Ｒ⁸及びＲ⁹は、水素、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルコキシル基及び炭素数６～３０の芳香環から選択され、
Ｒ¹は、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキレン基及び

【化4】

（Ｒ⁵及びＲ⁷は、それぞれ直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキレン基であり、Ｒ⁶は、水素、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、又は直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基であり、ｎは０又は１である）から選択され、
Ｒ²～Ｒ⁴は、それぞれ水素、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び炭素数６～３０の芳香環から選択され、
Ｘは反対イオンであり、ヒドロキシド（ＯＨ^-）、ハロゲン、硫酸塩（ＳＯ₄ ^2-）、リン酸塩（ＰＯ₄ ^3-）、硝酸塩（ＮＯ₃ ^-）、硫酸水素塩（ＨＳＯ₄ ^-）又はメタンスルホン酸メチル（ＣＨ₃ＳＯ₃ ^-）、過塩素酸塩（ＣｌＯ₄ ^-）及びヘキサフルオロリン酸塩（ＰＦ₆ ^-）から選択される）

【請求項5】

前記化学式１において、Ｒ¹～Ｒ⁴は、それぞれ直鎖又は分枝型炭素数１～１０のアルキル基から選択される、請求項１に記載の研磨スラリー組成物。

【請求項6】

前記化学式２において、Ｒ²～Ｒ⁴は、それぞれ直鎖又は分枝型炭素数１～１０のアルキル基から選択され、
前記化学式２において、Ｒ⁸～Ｒ⁹のうち少なくとも１つは水素である、請求項１に記載の研磨スラリー組成物。

【請求項7】

前記４級アンモニウム陽イオン性モノマーは、前記組成物のうち０．０００１重量％～０．５重量％である、請求項１に記載の研磨スラリー組成物。

【請求項8】

前記酸性物質は、無機酸、有機酸、又はその２つを含み、
前記酸性物質は、前記研磨スラリー組成物のうち０．０００１重量％～１重量％である、請求項１に記載の研磨スラリー組成物。

【請求項9】

前記無機酸は、硫酸、硝酸、リン酸、ケイ酸、フッ酸、ホウ酸、臭素酸、ヨウ素酸、塩酸、及び過塩素酸からなる群より選択された少なくとも１つ以上を含む、請求項８に記載の研磨スラリー組成物。

【請求項10】

前記有機酸は、モノカルボン酸、ジカルボン酸、又はその２つを含み、
前記有機酸は、クエン酸（ｃｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）、シュウ酸（ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ）、プロピオン酸（ｐｒｏｐｉｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、ステアリン酸（ｓｔｅａｒｉｃ ａｃｉｄ）、ピルビン酸（ｐｙｒｕｖｉｃ ａｃｉｄ）、酢酸（ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、アセト酢酸（ａｃｅｔｏａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、グリオキシル酸（ｇｌｙｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、リンゴ酸（ｍａｌｉｃ ａｃｉｄ）、マロン酸（ｍａｌｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、ジメチルマロン酸、マレイン酸（ｍａｌｅｉｃ ａｃｉｄ）、グルタル酸（ｇｌｕｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、アジピン酸（ａｄｉｐｉｃ ａｃｉｄ）、２－メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸（ｐｉｍｅｌｉｃ ａｃｉｄ）、フタル酸（ｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、トリメリット酸（ｔｒｉｍｅｌｌｉｔｉｃ ａｃｉｄ）、酒石酸（ｔａｒｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、グリコール酸（ｇｌｙｃｏｌｌｉｃ ａｃｉｄ）、２、２－ジメチルグルタル酸、乳酸（ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ）、イソロイシン（ｉｓｏｌｅｕｃｉｎｅ）、酪酸（ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ）、コハク酸（ｓｕｃｃｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、３、３－ジエチルコハク酸、及びアスコルビン酸（ａｓｃｏｒｂｉｃ ａｃｉｄ）からなる群より選択された少なくとも１つ以上を含む、請求項８に記載の研磨スラリー組成物。

【請求項11】

前記酸性物質は、２種以上の酸性物質を適用するとき、第１酸性物質対残りの酸性物質の質量比は９：１～１：９である、請求項８に記載の研磨スラリー組成物。

【請求項12】

前記研磨スラリー組成物は塩基性化合物をさらに含み、
前記塩基性化合物は、アンモニア、アンモニウムメチルプロパノール（Ａｍｍｏｎｉｕｍ ｍｅｔｈｙｌ ｐｒｏｐａｎｏｌ；ＡＭＰ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（Ｔｅｔｒａ ｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ；ＴＭＡＨ）、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、イミダゾール、モノエタノールアミン（Ｍｏｎｏｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ、ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（Ｄｉｅｔｈａｎｏｌ ａｍｉｎｅ、ＤＥＡ）、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、１、５－ジアミノ－３－ペンタノール、２－ジメチルアミノ－２－メチル－１－プロパノール、１－アミノ－２－プロパノール、１－ジメチルアミノ－２－プロパノール、１、３－ジアミノ－２－プロパノール、３－ジメチルアミノ－１－プロパノール、２－アミノ－１－プロパノール、２－ジメチルアミノ－１－プロパノール、２－ジエチルアミノ－１－プロパノール、２－（２－アミノエチルアミノ）エタノール、２－ジエチルアミノ－１－エタノール、２－エチルアミノ－１－エタノール、１－（ジメチルアミノ）２－プロパノール、Ｎ－メチルジエタノールアミン、Ｎ－プロピルジエタノールアミン、Ｎ－イソプロピルジエタノールアミン、Ｎ－（２－メチルプロピル）ジエタノールアミン、Ｎ－ｎ－ブチルジエタノールアミン、Ｎ－ｔ－ブチルエタノールアミン、Ｎ－シクロヘキシルジエタノールアミン、２－（ジメチルアミノ）エタノール、２－ジエチルアミノエタノール、２－ジプロピルアミノエタノール、２－ブチルアミノエタノール、２－ｔ－ブチルアミノエタノール、２－シクロアミノエタノール、２－アミノ－２－ペンタノール、２－［ビス（２－ヒドロキシエチル）アミノ］－２－メチル－１－プロパノール、２－［ビス（２－ヒドロキシエチル）アミノ］－２－プロパノール、Ｎ、Ｎ－ビス（２－ヒドロキシプロピル）エタノールアミン、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノール、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン、トリイソプロパノールアミン、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、ＴＥＡＨ）、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド（Ｔｅｔｒａｐｒｏｐｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、ＴＰＡＨ）、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド（Ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、テトラペンチルアンモニウム（Ｔｅｔｒａｐｅｎｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、ＴＢＡＨ）、メチル（トリヒドロキシエチル）アンモニウムヒドロキシド（Ｍｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｓｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、トリブチルエチルアンモニウムヒドロキシド（Ｔｒｉｂｕｔｙｌｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、（２－ヒドロキシエチル）トリエチルアンモニウムヒドロキシド（（２－ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）、ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、（２－ヒドロキシエチル）トリプロピルアンモニウムヒドロキシド（（２－ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｔｒｉｐｒｏｐｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）及び（１－ヒドロキシプロピル）トリエチルアンモニウムヒドロキシド（（１－ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）からなる群より選択された少なくとも１つ以上を含む、請求項１に記載の研磨スラリー組成物。

【請求項13】

前記スラリー組成物のｐＨは２～１１である、請求項１に記載の研磨スラリー組成物。

【請求項14】

前記研磨スラリー組成物の多結晶シリコン膜に対する研磨速度は２０００Å／ｍｉｎ以上である、請求項１に記載の研磨スラリー組成物。

【請求項15】

前記研磨スラリー組成物のｐＨ３～５又はｐＨ９～１１であり、多結晶シリコン膜対シリコン窒化膜、シリコン酸化膜又はその２つを含む膜の選択比は１０：１～１０００：１である、請求項１に記載の研磨スラリー組成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多結晶シリコン膜のＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程のための研磨スラリー組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

化学機械的研磨（ＣＭＰ）工程は、半導体ウェハーの表面を研磨パッドに接触して回転運動しながら研磨剤と各種の化合物が含まれているスラリーを用いて平坦に研磨する工程をいう。一般に、金属の研磨工程は、酸化剤によって金属酸化物（ＭＯ_x）が形成される過程と、形成された金属酸化物を研磨粒子が除去する過程を繰り返して生じるものと知られている。

【0003】

半導体素子が多様化して高集積化されることで、微細なパターン形成技術が使用されており、それによって、半導体素子の表面構造がさらに複雑になって表面膜の段差もより大きくなっている。半導体素子の製造において、ウェハー上に形成されている特定の膜における段差を除去するための平坦化技術として、ＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程が使用される。ＣＭＰ組成物は、いずれかの類型の集積回路成分を更なる成分に対して除去することに選択的である。ウェハーの表面のＣＭＰのための組成物及び方法は、関連する技術分野に幅広く公知されている。半導体ウェハーの表面の研磨のためのＣＭＰスラリー組成物は、典型的に研磨粒子、様々な添加化合物などを含む。３次元トランジスタ積層を有するフラッシュメモリ装置（３Ｄフラッシュメモリ）が次第に人気を持っている。３Ｄフラッシュ応用のための研磨スラリーは、一般に多結晶シリコンの高い研磨率、酸化シリコンの研磨選択比だけでなく、良好な表面フォトグラフィー及び低い欠陥レベルなどを提供しなければならない。また、アルカリ領域だけで可能な多結晶シリコン膜質の高い研磨率が確保される研磨スラリー組成物の限界を克服しなければならない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は前記言及した問題を解決するために、多結晶シリコンの高い研磨性能、例えば、酸性領域で高い研磨性能を実現することのできる多結晶シリコン膜を研磨するための研磨スラリー組成物に関する。

【0005】

しかし、本発明が解決しようとする課題は、以上で言及したものなどに制限されず、言及されない更なる課題は、下記の記載によって当該の分野当業者にとって明確に理解できるものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態により、コロイダルシリカ研磨粒子と、４級アンモニウム陽イオン性モノマーと、酸性物質とを含む多結晶シリコン研磨のための研磨スラリー組成物に関する。

【0007】

本発明の一実施形態により、前記コロイダルシリカ研磨粒子は陽イオン性の表面電荷を有し、前記コロイダルシリカ研磨粒子は、１０ｎｍ～２００ｎｍである単一サイズ粒子であるか、１０ｎｍ～２００ｎｍの２種以上の異なるサイズを有する混合粒子を含むことができる。

【0008】

本発明の一実施形態により、前記研磨粒子は、前記スラリー組成物のうち０．０００１重量％～１０重量％であってもよい。

【0009】

本発明の一実施形態により、前記４級アンモニウム陽イオン性モノマーは、下記の化学式１～化学式３に表示される化合物のうち少なくとも１つ以上を含むことができる。

【0010】

【化1】

【0011】

【化2】

【0012】

（前記化学式１において、Ｒ¹～Ｒ⁴は、それぞれ直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルコキシル基から選択され、

【0013】

前記化学式２において、Ｒ¹～Ｒ⁴は、それぞれ水素、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルコキシル基及び炭素数６～３０の芳香環から選択され、

【0014】

前記化学式１及び前記化学式２において、Ｘは反対イオンであり、ヒドロキシド（ＯＨ^-）、ハロゲン、硫酸塩（ＳＯ₄ ^2-）、リン酸塩（ＰＯ₄ ^3-）、硝酸塩（ＮＯ₃ ^-）、硫酸水素塩（ＨＳＯ₄ ^-）、メタンスルホン酸メチル（ＣＨ₃ＳＯ₃ ^-）、過塩素酸塩（ＣｌＯ₄ ^-）、及びヘキサフルオロリン酸塩（ＰＦ₆ ^-）から選択される）

【0015】

【化3】

【0016】

（前記化学式３において、Ｒ、Ｒ⁸及びＲ⁹は、水素、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルコキシル基及び炭素数６～３０の芳香環から選択され、

【0017】

Ｒ¹は、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキレン基及び

【化4】

（Ｒ⁵及びＲ⁷は、それぞれ直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキレン基であり、Ｒ⁶は、水素、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、又は直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基であり、ｎは０又は１である）から選択され、

【0018】

Ｒ²～Ｒ⁴は、それぞれ水素、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び炭素数６～３０の芳香環から選択され、

【0019】

Ｘは反対イオンであり、ヒドロキシド（ＯＨ^-）、ハロゲン、硫酸塩（ＳＯ₄ ^2-）、リン酸塩（ＰＯ₄ ^3-）、硝酸塩（ＮＯ₃ ^-）、硫酸水素塩（ＨＳＯ₄ ^-）又はメタンスルホン酸メチル（ＣＨ₃ＳＯ₃ ^-）、過塩素酸塩（ＣｌＯ₄ ^-）及びヘキサフルオロリン酸塩（ＰＦ₆ ^-）から選択される）

【0020】

本発明の一実施形態により、前記化学式１において、Ｒ¹～Ｒ⁴は、それぞれ直鎖又は分枝型炭素数１～１０のアルキル基から選択されることができる。

【0021】

本発明の一実施形態により、前記化学式２において、Ｒ²～Ｒ⁴は、それぞれ直鎖又は分枝型炭素数１～１０のアルキル基から選択され、前記化学式２において、Ｒ⁸～Ｒ⁹のうち少なくとも１つは水素であってもよい。

【0022】

本発明の一実施形態により、前記４級アンモニウム陽イオン性モノマーは、前記組成物のうち０．０００１重量％～０．５重量％であってもよい。

【0023】

本発明の一実施形態により、前記酸性物質は、無機酸、有機酸、又はその２つを含み、前記酸性物質は、前記研磨スラリー組成物のうち０．０００１重量％～１重量％であってもよい。

【0024】

本発明の一実施形態により、前記無機酸は、硫酸、硝酸、リン酸、ケイ酸、フッ酸、ホウ酸、臭素酸、ヨウ素酸、塩酸、及び過塩素酸からなる群より選択された少なくとも１つ以上を含むことができる。

【0025】

本発明の一実施形態により、前記有機酸は、モノカルボン酸、ジカルボン酸、又はその２つを含み、前記有機酸は、クエン酸（ｃｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）、シュウ酸（ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ）、プロピオン酸（ｐｒｏｐｉｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、ステアリン酸（ｓｔｅａｒｉｃ ａｃｉｄ）、ピルビン酸（ｐｙｒｕｖｉｃ ａｃｉｄ）、酢酸（ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、アセト酢酸（ａｃｅｔｏａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、グリオキシル酸（ｇｌｙｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、リンゴ酸（ｍａｌｉｃ ａｃｉｄ）、マロン酸（ｍａｌｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、ジメチルマロン酸、マレイン酸（ｍａｌｅｉｃ ａｃｉｄ）、グルタル酸（ｇｌｕｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、アジピン酸（ａｄｉｐｉｃ ａｃｉｄ）、２－メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸（ｐｉｍｅｌｉｃ ａｃｉｄ）、フタル酸（ｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、トリメリット酸（ｔｒｉｍｅｌｌｉｔｉｃ ａｃｉｄ）、酒石酸（ｔａｒｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、グリコール酸（ｇｌｙｃｏｌｌｉｃ ａｃｉｄ）、２、２－ジメチルグルタル酸、乳酸（ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ）、イソロイシン（ｉｓｏｌｅｕｃｉｎｅ）、酪酸（ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ）、コハク酸（ｓｕｃｃｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、３、３－ジエチルコハク酸、及びアスコルビン酸（ａｓｃｏｒｂｉｃ ａｃｉｄ）からなる群より選択された少なくとも１つ以上を含むことができる。

【0026】

本発明の一実施形態により、前記酸性物質は、２種以上の酸性物質を適用するとき、第１酸性物質対残りの酸性物質の質量比は９：１～１：９であってもよい。

【0027】

本発明の一実施形態により、前記研磨スラリー組成物は塩基性化合物をさらに含み、前記塩基性化合物は、アンモニア、アンモニウムメチルプロパノール（Ａｍｍｏｎｉｕｍ ｍｅｔｈｙｌ ｐｒｏｐａｎｏｌ；ＡＭＰ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（Ｔｅｔｒａ ｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ；ＴＭＡＨ）、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、イミダゾール、モノエタノールアミン（Ｍｏｎｏｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ、ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（Ｄｉｅｔｈａｎｏｌ ａｍｉｎｅ、ＤＥＡ）、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、１、５－ジアミノ－３－ペンタノール、２－ジメチルアミノ－２－メチル－１－プロパノール、１－アミノ－２－プロパノール、１－ジメチルアミノ－２－プロパノール、１、３－ジアミノ－２－プロパノール、３－ジメチルアミノ－１－プロパノール、２－アミノ－１－プロパノール、２－ジメチルアミノ－１－プロパノール、２－ジエチルアミノ－１－プロパノール、２－（２－アミノエチルアミノ）エタノール、２－ジエチルアミノ－１－エタノール、２－エチルアミノ－１－エタノール、１－（ジメチルアミノ）２－プロパノール、Ｎ－メチルジエタノールアミン、Ｎ－プロピルジエタノールアミン、Ｎ－イソプロピルジエタノールアミン、Ｎ－（２－メチルプロピル）ジエタノールアミン、Ｎ－ｎ－ブチルジエタノールアミン、Ｎ－ｔ－ブチルエタノールアミン、Ｎ－シクロヘキシルジエタノールアミン、２－（ジメチルアミノ）エタノール、２－ジエチルアミノエタノール、２－ジプロピルアミノエタノール、２－ブチルアミノエタノール、２－ｔ－ブチルアミノエタノール、２－シクロアミノエタノール、２－アミノ－２－ペンタノール、２－［ビス（２－ヒドロキシエチル）アミノ］－２－メチル－１－プロパノール、２－［ビス（２－ヒドロキシエチル）アミノ］－２－プロパノール、Ｎ、Ｎ－ビス（２－ヒドロキシプロピル）エタノールアミン、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノール、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン、トリイソプロパノールアミン、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、ＴＥＡＨ）、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド（Ｔｅｔｒａｐｒｏｐｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、ＴＰＡＨ）、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド（Ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、テトラペンチルアンモニウム（Ｔｅｔｒａｐｅｎｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、ＴＢＡＨ）、メチル（トリヒドロキシエチル）アンモニウムヒドロキシド（Ｍｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｓｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、トリブチルエチルアンモニウムヒドロキシド（Ｔｒｉｂｕｔｙｌｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、（２－ヒドロキシエチル）トリエチルアンモニウムヒドロキシド（（２－ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）、ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、（２－ヒドロキシエチル）トリプロピルアンモニウムヒドロキシド（（２－ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｔｒｉｐｒｏｐｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）及び（１－ヒドロキシプロピル）トリエチルアンモニウムヒドロキシド（（１－ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）からなる群より選択された少なくとも１つ以上を含むことができる。

【0028】

本発明の一実施形態により、前記スラリー組成物のｐＨは２～１１であってもよい。

【0029】

本発明の一実施形態により、前記研磨スラリー組成物の多結晶シリコン膜に対する研磨速度は２０００Å／ｍｉｎ以上であってもよい。

【0030】

本発明の一実施形態により、前記研磨スラリー組成物のｐＨ３～５又はｐＨ９～１１であり、多結晶シリコン膜対シリコン窒化膜、シリコン酸化膜又はその２つを含む膜の選択比は１０：１～１０００：１であってもよい。

【発明の効果】

【0031】

本発明は、多結晶シリコン膜に対する高い研磨率の確保及び研磨性能を改善させ得る研磨スラリー組成物を提供し、例えば、塩基性領域だけでなく酸性領域においても多結晶性シリコン膜の高い研磨率を確保することができ、窒化膜、酸化膜などの他の膜に対する良好な研磨選択比を実現させることができる。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、本発明の実施形態を参照して具体的に説明する。しかし、実施形態には様々な変更が加えられてもよく、特許出願の権利範囲がこのような実施形態によって制限されたり限定されることはない。実施形態に対する全ての変更、均等物ないし代替物が権利範囲に含まれるものとして理解されなければならない。

【0033】

実施形態で用いられる用語は単に説明を目的として使用されたもので、限定しようとする意図として解釈されることはない。単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味をもたない限り複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。

【0034】

異なるように定義さがれない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含むここで用いる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。

【0035】

本実施形態の説明において、関連する公知技術に対する具体的な説明が実施形態の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。

【0036】

また、実施形態の構成要素を説明することにおいて、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。これらの用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語によって当該の構成要素の本質や順番、又は順序などが限定されない。いずれかの成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されると記載されている場合、その構成要素は、その他の構成要素に直接的に連結されたり接続され得るが、各構成要素の間に更なる構成要素が「連結」、「結合」又は「接続」されるものと理解されなければならない。

【0037】

いずれかの実施形態に含まれる構成要素と共通の機能を含む構成要素は、他の実施形態で同じ名称を用いて説明することにする。逆の記載がない以上、いずれかの実施形態に記載した説明は他の実施形態にも適用され、重複する範囲で具体的な説明は省略することにする。

【0038】

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の説明において、関連する公知機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。また、本明細書で使用される用語は、本発明の好適な実施形態を適切に表現するために使用された用語であって、これは、ユーザ、運用者の意図又は本発明が属する分野の慣例などによって変わり得る。従って、本用語に対する定義は、本明細書の全般にわたった内容に基づいて下されなければならないだろう。

【0039】

明細書の全体において、いずれかの部材が他の部材「上に」位置していると、これは、いずれかの部材が他の部材に接している場合だけでなく、２つの部材の間に更なる部材が存在する場合も含む。

【0040】

明細書の全体において、いずれかの部分がいずれかの構成要素を「含む」とするとき、これは、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

【0041】

以下、本発明は、研磨スラリー組成物について実施例を参照して具体的に説明する。しかし、本発明がこのような実施例に制限されることはない。

【0042】

本発明は研磨スラリー組成物に関し、本発明の一実施例により、前記研磨スラリー組成物は、コロイダルシリカ研磨粒子；４級アンモニウム陽イオン性モノマー；及び酸性物質；を含む。

【0043】

本発明の一実施例により、前記コロイダルシリカ研磨粒子は、１０ｎｍ～２００ｎｍ；又は２０ｎｍ～２００ｎｍのサイズ粒子を含む。前記研磨粒子のサイズ範囲内に含まれれば、目的とする研磨率の確保とサイズ増加による過研磨を防止することができる。例えば、前記研磨粒子は、１０ｎｍ～２００ｎｍである単一サイズ粒子であるか、１０ｎｍ～２００ｎｍの２種以上の異なるサイズを有する混合粒子を含んでもよい。例えば、前記研磨粒子は、１０ｎｍ～５０ｎｍの大きさの第１粒子及び５０ｎｍ超過～１００ｎｍの第２粒子を含み、第１粒子対第２粒子の混合比（質量比）は１：０．１～１０であってもよい。前記サイズは、粒子の形態に応じて直径、長さ、厚さなどを意味する。例えば、前記研磨粒子サイズは、粒子の形態に応じて直径、半径、最大の長さなどであってもよい。前記研磨粒子の平均粒径は、ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＢＥＴ、又は動的光散乱で測定されることができる視野範囲内にある複数の粒子粒径の平均値を意味する。例えば、前記第１粒子は合成反応で初期形成された粒子として、非凝集された粒子を意味し、前記複数の第１粒子が互いに凝集（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）されて第２粒子を形成することができる。前記第１粒子サイズが前記範囲未満である場合に研磨率が低下し、前記範囲を超過する場合には均一性が低下する。また、前記第２粒子サイズが前記範囲未満である場合に研磨率が低下したりミリングによって小さい粒子が発生して洗浄性が低下し、ウェハーの表面に過量の欠陥が生じる可能性があり、前記範囲を超過する場合は、過剰な研磨が行われてディッシング、侵食、及び表面欠陥が発生する可能性がある。

【0044】

本発明の一例として、前記コロイダルシリカ研磨粒子は、３０（ｍ²／ｇ）～１５０（ｍ²／ｇ）の単一比表面積の粒子であるか、又は、３０（ｍ²／ｇ）～１５０（ｍ²／ｇ）の２種以上の異なる比表面積を有する混合粒子を含んでもよい。例えば、前記研磨粒子は、３０（ｍ²／ｇ）～８０（ｍ²／ｇ）比表面積の第１粒子及び８０（ｍ²／ｇ）超過～１５０（ｍ²／ｇ）比表面積の第２粒子を含み、第１粒子対第２粒子の混合比（質量比）は１：０．１～１０であってもよい。前記比表面積の範囲内に含まれれば、研磨対象膜と接触部分の面積を十分に確保して高レベルの研磨速度を提供し、研磨対象膜の表面にスクラッチ及びディッシング発生を低くすることができる。前記比表面積は、ＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ；ＢＥＴ）法で測定することができる。例えば、気孔分布測定機（Ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ ａｎａｌｙｚｅｒ；Ｂｅｌｌ Ｊａｐａｎ Ｉｎｃ、Ｂｅｌｓｏｒｐ－ＩＩ ｍｉｎｉ）を用いて窒素ガスの吸着流通法によってＢＥＴ６点法で測定してもよい。

【0045】

本発明の一例として、前記コロイダルシリカ研磨粒子は、球状、角形、針状、及び板状からなる群より選択された少なくとも１つ以上を含んでもよい。

【0046】

本発明の一例として、前記コロイダルシリカ研磨粒子は、有機物及び／又は無機物でコーティング、表面置換、又はその２つによって陽イオン性の表面電荷を示すことができる。また、前記コロイダルシリカ研磨粒子は、シリカ粒子表面の置換基の種類、例えば、ＮＨ₃ ⁺などの陽イオンなどの置換、置換基の密度（又は、個数）の制御などを介してシリカ表面電荷を制御することができる。例えば、前記コロイダルシリカ研磨粒子の陽イオン性の表面電荷は、液体キャリア内でｐＨ１～６で８ｍＶ以上；１０ｍＶ以上；１５ｍＶ以上；又は４０ｍＶ以上の陽電荷ゼータ電位を示す。

【0047】

本発明の一例として、前記コロイダルシリカ研磨粒子は、前記スラリー組成物のうち、０．０００１重量％～１０重量％％；０．００１重量％～１０重量％；又は０．１重量％～１０重量％として含まれてもよい。前記範囲内に含まれれば、研磨対象膜（例えば、多結晶シリコン膜）により目的とする研磨率の実現及び／又は研磨率を調節し、目的とする選択比を実現することができ、研磨粒子の含量増加による研磨対象膜（例えば、多結晶シリコン膜）の表面に残留する研磨粒子数を減らし、低い含量による研磨速度の減少及び研磨によるパターンにおけるディッシング又はイロジョンのような２次欠陥の招来を防止することができる。

【0048】

本発明の一実施例により、前記４級アンモニウム陽イオン性モノマーは、下記の化学式１、化学式２、及び化学式３に表示される化合物のうち少なくとも１つ以上を含むことができる。例えば、前記４級アンモニウム陽イオン性モノマーは、脂肪族炭化水素鎖（Ｃ－Ｃｈａｉｎ）による疎水性基と親水性基の構成として、多結晶シリコンの研磨時に高い研磨率を実現することができる。

【0049】

【化1】

【0050】

本発明の一例として、前記化学式１において、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴は、それぞれ直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルコキシル基から選択されてもよい。

【0051】

本発明の一例として、前記化学式１において、前記Ｘは反対イオンであり、ヒドロキシド（ＯＨ^-）、ハロゲン、硫酸塩（ＳＯ₄ ^2-）、リン酸塩（ＰＯ₄ ^3-）、硝酸塩（ＮＯ₃ ^-）、硫酸水素塩（ＨＳＯ₄ ^-）、メタンスルホン酸メチル（ＣＨ₃ＳＯ₃ ^-）、過塩素酸塩（ＣｌＯ₄ ^-）、及びヘキサフルオロリン酸塩（ＰＦ₆ ^-）から選択されてもよい。前記アルコキシル基は－Ｏ－Ｒ’に表示され、Ｒ’はそれぞれ直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基及び直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基から選択されてもよい。

【0052】

本発明の一例として、前記化学式１において、アルキルの「炭素数」それぞれ１～５０；１～３０；１～２０；１～１０；又は１～３から選択されてもよい。

【0053】

本発明の一例として、前記化学式２において、アルケニルの「炭素数」それぞれ２～５０；２～３０；２～２０；２～１０；又は２～３から選択されてもよい。

【0054】

【化2】

【0055】

本発明の一例として、前記化学式２においてＲ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴は、それぞれ水素、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルコキシル基及び炭素数６～３０の芳香環から選択され、前記アルコキシル基は、－Ｏ－Ｒ’に表示され、Ｒ’は、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基及び直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基から選択されてもよい。

【0056】

好ましくは、前記化学式２において、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴は、それぞれ水素、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び炭素数６～３０の芳香環から選択され、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴のすべてが水素ではない。

【0057】

本発明の一例として、前記化学式２において、前記Ｘは反対イオンであり、ヒドロキシド（ＯＨ^-）、ハロゲン、硫酸塩（ＳＯ₄ ^2-）、リン酸塩（ＰＯ₄ ^3-）、硝酸塩（ＮＯ₃ ^-）、硫酸水素塩（ＨＳＯ₄ ^-）又はメタンスルホン酸メチル（ＣＨ₃ＳＯ₃ ^-）、過塩素酸塩（ＣｌＯ₄ ^-）、及びヘキサフルオロリン酸塩（ＰＦ₆ ^-）から選択されてもよい。

【0058】

本発明の一例として、前記化学式２において、アルキルの「炭素数」それぞれ１～５０；１～３０；１～２０；１～１０；又は１～３から選択されてもよい。

【0059】

本発明の一例として、前記化学式２において、アルケニルの「炭素数」それぞれ２～５０；２～３０；２～２０；２～１０；又は２～３から選択されてもよい。

【0060】

【化3】

【0061】

本発明の一例として、前記化学式３において、Ｒ、Ｒ⁸及びＲ⁹は、それぞれ水素、直鎖、又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルコキシル基及び炭素数６～３０の芳香環から選択され、前記アルコキシル基は－Ｏ－Ｒ’に表示され、Ｒ’は、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基及び直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基から選択されてもよい。好ましくは、前記化学式２において、Ｒ、Ｒ⁸及びＲ⁹は、それぞれ直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルコキシル基から選択されてもよい。

【0062】

本発明の一例として、前記化学式３において、Ｒ¹は、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキレン基及び

【化4】

（Ｒ⁵及びＲ⁷は、それぞれ直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキレン基であり、Ｒ⁶は、水素、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基；又は直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基；であり、ｎは０又は１である）から選択されてもよい。

【0063】

本発明の一例として、前記化学式３において、Ｒ²～Ｒ⁴は、それぞれ水素、直鎖又は分枝型炭素数１～５０のアルキル基、直鎖又は分枝型炭素数２～５０のアルケニル基及び炭素数６～３０の芳香環から選択されてもよい。

【0064】

本発明の一例として、前記化学式３において、前記Ｘは反対イオンであり、ヒドロキシド（ＯＨ^-）、ハロゲン、硫酸塩（ＳＯ₄ ^2-）、リン酸塩（ＰＯ₄ ^3-）、硝酸塩（ＮＯ₃ ^-）、硫酸水素塩（ＨＳＯ₄ ^-）、又はメタンスルホン酸メチル（ＣＨ₃ＳＯ₃ ^-）、過塩素酸塩（ＣｌＯ₄ ^-）、及びヘキサフルオロリン酸塩（ＰＦ₆ ^-）から選択されてもよい。

【0065】

本発明の一例として、前記化学式３において、アルキルの「炭素数」それぞれ１～５０；１～３０；１～２０；１～１０；又は１～３から選択されてもよい。好ましくは、前記化学式２において、Ｒ⁸及びＲ⁹のうち少なくとも１つは水素であってもよい。

【0066】

本発明の一例として、前記化学式３において、アルケニルの「炭素数」それぞれ２～５０；２～３０；２～２０；２～１０；又は２～３から選択されてもよい。

【0067】

本発明の一例として、前記４級アンモニウム陽イオン性モノマーは、ジメチルジメチルアンモニウムクロリド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ジメチルジエチルアンモニウムクロリド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｄｉｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ジメチルジプロピルアンモニウムクロリド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｄｉｐｒｏｐｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ジメチルジオクチルアンモニウムクロリド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｄｉｏｃｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ジメチルジアルキルアンモニウムクロリド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｄｉａｌｋｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ジエチルジアルキルアンモニウムクロリド（Ｄｉｅｔｈｙｌｄｉａｌｋｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ジステアリルジメチルアンモニウムクロリド（Ｄｉｓｔｅａｒｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（Ｄｉａｌｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＤＡＤＭＡＣ）、ジアリルジエチルアンモニウムクロリド（Ｄｉａｌｌｙｌｄｉｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、トリメチルオクチルアンモニウムクロリド（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｃｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、２－トリアルキルアンモニオエチルメタクリレート（例：２－トリメチルアンモニオエチルメタクリレートクロリド（２－Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｏｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、及び２－（トリアルキルアミノ）エチルアクリレート（例：２－（トリメチルアミノ）エチルアクリレート、メチルクロライド４級塩（２－（Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ、ｍｅｔｈｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ｓａｌｔ）からなる群より選択された少なくとも１つ以上を含んでもよい。

【0068】

本発明の一例として、前記４級アンモニウム陽イオン性モノマーは、前記研磨スラリー組成物のうち０．０００１重量％～０．５重量％であり、前記範囲内に含まれれば、多結晶性シリコン膜の研磨時に高い研磨率の実現、例えば、酸性領域で多結晶性シリコン膜に対する高い研磨率の実現効果を取得することができる。

【0069】

本発明の一実施例により、前記酸性物質は、前記研磨スラリー組成物のｐＨ調整剤の機能とコロイダルシリカ粒子の分散安定性及び多結晶シリコンの研磨性能が改善され、例えば、無機酸、有機酸、又はその２つを含んでもよい。

【0070】

本発明の一例として、前記無機酸は、硫酸、硝酸、リン酸、ケイ酸、フッ酸、ホウ酸、臭素酸、ヨウ素酸、塩酸、及び過塩素酸からなる群より選択された少なくとも１つ以上を含んでもよい。

【0071】

本発明の一例として、前記有機酸は、モノカルボン酸、ジカルボン酸、又はその２つを含み、前記有機酸は、クエン酸（ｃｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）、シュウ酸（ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ）、プロピオン酸（ｐｒｏｐｉｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、ステアリン酸（ｓｔｅａｒｉｃ ａｃｉｄ）、ピルビン酸（ｐｙｒｕｖｉｃ ａｃｉｄ）、酢酸（ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、アセト酢酸（ａｃｅｔｏａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、グリオキシル酸（ｇｌｙｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、リンゴ酸（ｍａｌｉｃ ａｃｉｄ）、マロン酸（ｍａｌｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、ジメチルマロン酸、マレイン酸（ｍａｌｅｉｃ ａｃｉｄ）、グルタル酸（ｇｌｕｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、アジピン酸（ａｄｉｐｉｃ ａｃｉｄ）、２－メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸（ｐｉｍｅｌｉｃ ａｃｉｄ）、フタル酸（ｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、トリメリット酸（ｔｒｉｍｅｌｌｉｔｉｃ ａｃｉｄ）、酒石酸（ｔａｒｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、グリコール酸（ｇｌｙｃｏｌｌｉｃ ａｃｉｄ）、２、２－ジメチルグルタル酸（２、２－ｄｉｍｅｔｈｙｌｇｌｕｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、乳酸（ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ）、イソロイシン（ｉｓｏｌｅｕｃｉｎｅ）、酪酸（ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ）、コハク酸（ｓｕｃｃｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、３、３－ジエチルコハク酸及びアスコルビン酸（ａｓｃｏｒｂｉｃ ａｃｉｄ）からなる群より選択された少なくとも１つ以上を含んでもよい。

【0072】

本発明の一例として、前記酸性物質は、前記研磨スラリー組成物のうち、０．０００１重量％～３重量％；０．００１重量％～１重量％；又は０．０１重量％～１重量％であり、前記範囲内に含まれれば、酸性物質の含量の増加による多結晶シリコンのＣＭＰ研磨量の上昇効果を取得することが有利で、前記酸性物質は、２種以上の酸性物質を適用するとき、第１酸性物質対残りの酸性物質の質量比は９：１～１：９として含まれ、多結晶シリコンの研磨選択比を改善することができる。

【0073】

本発明の一実施例により、前記研磨スラリー組成物は、塩基性化合物をさらに含むことができる。本発明の一例として、前記塩基性化合物は、ｐＨ調整剤の機能とコロイダルシリカ粒子の分散安定性及び多結晶シリコンの研磨性能を改善することができ、前記塩基性化合物は、アンモニア、アンモニウムメチルプロパノール（Ａｍｍｏｎｉｕｍ ｍｅｔｈｙｌ ｐｒｏｐａｎｏｌ；ＡＭＰ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（Ｔｅｔｒａ ｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ；ＴＭＡＨ）、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、イミダゾール、モノエタノールアミン（Ｍｏｎｏｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ、ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（Ｄｉｅｔｈａｎｏｌ ａｍｉｎｅ、ＤＥＡ）、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、１、５－ジアミノ－３－ペンタノール、２－ジメチルアミノ－２－メチル－１－プロパノール、１－アミノ－２－プロパノール、１－ジメチルアミノ－２－プロパノール、１、３－ジアミノ－２－プロパノール、３－ジメチルアミノ－１－プロパノール、２－アミノ－１－プロパノール、２－ジメチルアミノ－１－プロパノール、２－ジエチルアミノ－１－プロパノール、２－（２－アミノエチルアミノ）エタノール、２－ジエチルアミノ－１－エタノール、２－エチルアミノ－１－エタノール、１－（ジメチルアミノ）２－プロパノール、Ｎ－メチルジエタノールアミン、Ｎ－プロピルジエタノールアミン、Ｎ－イソプロピルジエタノールアミン、Ｎ－（２－メチルプロピル）ジエタノールアミン、Ｎ－ｎ－ブチルジエタノールアミン、Ｎ－ｔ－ブチルエタノールアミン、Ｎ－シクロヘキシルジエタノールアミン、２－（ジメチルアミノ）エタノール、２－ジエチルアミノエタノール、２－ジプロピルアミノエタノール、２－ブチルアミノエタノール、２－ｔ－ブチルアミノエタノール、２－シクロアミノエタノール、２－アミノ－２－ペンタノール、２－［ビス（２－ヒドロキシエチル）アミノ］－２－メチル－１－プロパノール、２－［ビス（２－ヒドロキシエチル）アミノ］－２－プロパノール、Ｎ、Ｎ－ビス（２－ヒドロキシプロピル）エタノールアミン、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノール、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン、トリイソプロパノールアミン、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、ＴＥＡＨ）、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド（Ｔｅｔｒａｐｒｏｐｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、ＴＰＡＨ）、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド（Ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、テトラペンチルアンモニウム（Ｔｅｔｒａｐｅｎｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、ＴＢＡＨ）、メチル（トリヒドロキシエチル）アンモニウムヒドロキシド（Ｍｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｓｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、トリブチルエチルアンモニウムヒドロキシド（Ｔｒｉｂｕｔｙｌｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、（２－ヒドロキシエチル）トリエチルアンモニウムヒドロキシド（（２－ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）、ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、（２－ヒドロキシエチル）トリプロピルアンモニウムヒドロキシド（（２－ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｔｒｉｐｒｏｐｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）及び（１－ヒドロキシプロピル）トリエチルアンモニウムヒドロキシド（（１－ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）からなる群より選択された少なくとも１つ以上を含んでもよい。

【0074】

本発明の一例として、前記塩基性化合物は、前記研磨スラリー組成物のうち０．０００１重量％～３重量％；０．００１重量％～１重量％又は０．０１重量％～１．０重量％であり、前記範囲内に含まれれば、多結晶シリコンのＣＭＰ研磨量の上昇効果の取得に有利である。

【0075】

本発議一実施例により、前記研磨スラリー組成物のｐＨは２～１１であり、例えば、ｐＨ３～５又はｐＨ９～１１であってもよい。前記研磨スラリー組成物は、ｐＨ３～５の酸性領域で分散安定性と多結晶シリコン膜の高い研磨性能を実現するこができる。また、前記ｐＨ範囲から離脱して高い塩基性領域を形成する場合、研磨後に半導体材料の脱落が大きく発生することがあり、研磨対象基材、例えば、ウェハーの表面の粗さ（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）が一定でなく、ディッシング、侵食、侵食、腐食、及び表面不均衡のような欠陥が発生し得る。

【0076】

本発明の一実施例により、前記研磨スラリー組成物は、多結晶シリコン膜を含む基材の研磨に適用され、例えば、多結晶シリコン膜を含む基材の化学的－機械的な研磨工程（ＣＭＰ）に適用されることができる。

【0077】

本発明の一実施例により、前記研磨スラリー組成物は、正のゼータ電位を有し、例えば、１ｍＶ～１００ｍＶ；１０ｍＶ～８０ｍＶ；又は２０ｍＶ～６０ｍＶのゼータ電位を有してもよい。前記ゼータ電位の範囲内に含まれれば、疎水性の多結晶シリコン膜の研磨速度を向上させることができる。

【0078】

本発明の一実施例により、前記研磨スラリー組成物は、アルカリ領域で負のゼータ電位を示し、－１ｍＶ以下；－１０ｍＶ以下；－３０ｍＶ以下；又は－３０ｍＶ～－１００ｍＶであってもよい。

【0079】

本発明の一実施例により、前記多結晶シリコン膜を含む基材に前記研磨スラリー組成物で研磨工程を行う場合、前記多結晶シリコン膜に対する研磨速度は２０００Å／ｍｉｎ以上；３０００Å／ｍｉｎ以上であり、例えば、２０００Å／ｍｉｎ～５０００Å／ｍｉｎであってもよい。

【0080】

本発明の一実施例により、前記多結晶シリコン膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、又はその２つを含む膜を含む基材に前記研磨スラリー組成物で研磨工程を行う場合、前記多結晶性シリコン膜の高い研磨選択比を実現することができ、例えば、前記研磨スラリー組成物のｐＨ３～５又はｐＨ９～１１で多結晶シリコン膜対シリコン窒化膜、シリコン酸化膜又はその２つを含む膜の選択比は、１０：１～３０００：１であってもよい。

【0081】

以下、実施例によって本発明をより詳しく説明するが、下記の実施例は単に説明の目的のためのものであり、本発明の範囲を限定しようとするものではない。

【0082】

実施例１

【0083】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（６０ｎｍ～８０ｎｍのサイズ）、４級アンモニウム陽イオン性モノマー（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0084】

実施例２

【0085】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（６０ｎｍ～８０ｎｍのサイズ）、４級アンモニウム陽イオン性モノマー（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0086】

実施例３

【0087】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（６０ｎｍ～８０ｎｍのサイズ）、４級アンモニウム陽イオン性モノマー（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0088】

実施例４

【0089】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（６０ｎｍ～８０ｎｍのサイズ）、４級アンモニウム陽イオン性モノマー（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0090】

実施例５

【0091】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（６０ｎｍ～８０ｎｍのサイズ）、４級アンモニウム陽イオン性モノマー（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0092】

実施例６

【0093】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（６０ｎｍ～８０ｎｍのサイズ）、４級アンモニウム陽イオン性モノマー（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0094】

実施例７

【0095】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（３０ｎｍ～４０ｎｍのサイズ）、４級アンモニウム陽イオン性モノマー（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0096】

実施例８

【0097】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（１０ｎｍ～２０ｎｍのサイズ）、４級アンモニウム陽イオン性モノマー（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0098】

実施例９

【0099】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（１０ｎｍ～２０ｎｍのサイズ）、４級アンモニウム陽イオン性モノマー（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、及びｐＨ調整剤として水酸化カリウム（ＫＯＨ）をｐＨ１１になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0100】

実施例１０

【0101】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（６０ｎｍ～８０ｎｍのサイズ）、４級アンモニウム陽イオン性モノマー（トリメチルオクチルアンモニウムクロリド）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0102】

実施例１１

【0103】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（６０ｎｍ～８０ｎｍのサイズ、Ｆ－２又はＧ－１）、４級アンモニウム陽イオン性モノマー（トリメチルオクチルアンモニウムクロリド）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0104】

比較例１

【0105】

表１により、窒素系非イオン性化合物（アクリルアミド）を添加した以外は、実施例１と同一に研磨スラリー組成物を製造した。

【0106】

比較例２

【0107】

表１により、４級アンモニウム陽イオン性モノマーを添加しない以外は、実施例１と同一に研磨スラリー組成物を製造した。

【0108】

比較例３

【0109】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（６０ｎｍ～８０ｎｍのサイズ）、陽イオン性重合体（Ｐ２ＶＰ、Ｐｏｌｙ（２－ｖｉｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0110】

比較例４

【0111】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（６０ｎｍ～８０ｎｍのサイズ）、陽イオン性重合体（ＰＥＩ、Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0112】

比較例５

【0113】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（６０ｎｍ～８０ｎｍのサイズ）、陰イオン性重合体（ＰＡＡ、Ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0114】

比較例６

【0115】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（６０ｎｍ～８０ｎｍのサイズ）、非イオン性重合体（ＰＥＧ、Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0116】

比較例７

【0117】

下記の表１により、陽イオン性の表面電荷を有するコロイダルシリカ（３０ｎｍ～４０ｎｍのサイズ）、非イオン性重合体（ＰＥＧ、Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、及びｐＨ調整剤として硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）をｐＨ４になるまで混合し、研磨スラリー組成物を製造した。

【0118】

研磨特性の評価

【0119】

実施例及び比較例の研磨スラリー組成物を用いて、下記のような研磨条件でポリシリコン膜の含有基板を研磨した。

【0120】

［研磨条件］

【0121】

（１）研磨装備：ＳＴ＃０１（ＫＣＴ）

【0122】

（２）Ｃａｒｒｉｅｒ ｒｐｍ／Ｐｌａｔｅｎ ｒｐｍ：８７／９３

【0123】

（３）Ｗａｆｅｒ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ：３ｐｓｉ

【0124】

（４）Ｓｕｒｒｙ Ｆｌｏｗ ｒａｔｅ（ｍｌ／ｍｉｎ）：２５０ｍｌ／ｍｉｎ

【0125】

（５）パッド：ＩＣ１０００

【0126】

（６）時間：６０ｓ

【0127】

（７）Ｒ－ｒｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ：６ｐｓｉ

【0128】

研磨特性を評価するために、実施例及び比較例による研磨スラリー組成物を用いてポリシリコンウェハー基板を研磨した後の研磨速度及び研磨以後にパターン表面のリーセス（ｒｅｃｅｓｓ）を測定し、その結果を表１に示した。

【0129】

【表1】

【0130】

（１）研磨粒子表面処理剤

【0131】

Ｆ－１：ＰＬ－３Ｃ（ＦＵＳＯ、ｃａｔｉｏｎ ｔｙｐｅ）

【0132】

Ｆ－２：ＰＬ－１Ｃ（ＦＵＳＯ、ｃａｔｉｏｎ ｔｙｐｅ）

【0133】

Ｇ－１：ＢＳ－１ ＬＣ（ＦＵＳＯ）

【0134】

ｐＨ調整剤：硝酸、ＫＯＨ、及びＴＥＡ（Ｔｒｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）から選択し、それぞれ０．０３重量％～０．１重量％で投入する。

【0135】

表１を参考すると、本発明に係る研磨スラリー組成物は、化学式１及び化学式２に表示される４級アンモニウム陽イオン性モノマーを添加するとき、酸性領域で多結晶シリコン膜に対する高い研磨率の研磨性能を確保することができる。即ち、本発明に係る研磨スラリー組成物は、比較例の非イオン性重合体、陰イオン性重合体、及び陽イオン性重合体の適用に比べて、多結晶シリコン膜に対する高い研磨率と、シリコンオキサイド及びシリコン窒化膜に対する高い研磨選択比を実現できることが確認される。

【0136】

上述したように実施例がたとえ限定された実施例及び図面によって説明されたが、当技術分野で通常の知識を有する者であれば、前記の記載から様々な修正及び変形が可能である。例えば、説明された技術が説明された方法とは異なる順に実行されたり、及び／又は説明された構成要素が説明された方法とは異なる形態に結合又は組み合せられたり、他の構成要素又は均等物によって代替、置換されても適切な結果を達成することができる。従って、本発明の範囲は、開示された実施例に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

【国際調査報告】