(57)【要約】【課題】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）組成物、組成物の使用方法、及び組成物を用いるための装置の提供。【解決手段】組成物は研磨材粒子と、化学添加剤の２つの異なる群；ソルビタンのエトキシル化によって形成されたポリソルベート型界面活性剤を含む非イオン性有機界面活性剤分子及び同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する非イオン性有機分子とを含む。組成物は高い酸化ケイ素除去速度（ＲＲ）及び抑制されたＳｉＮ除去速度（ＲＲ）を提供する。良好なパターン性能は、合理的なＤＦで所望の酸化ケイ素ＲＲを与える組成物によって提供され、ブランケットウェハデータからのさらに高いＤＦにおいてさえ、高いＳｉＮ  ＲＲ抑制を示す。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セリアコート無機酸化物粒子；
ポリソルベート型界面活性剤の少なくとも１種；
同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する非イオン性有機分子の少なくとも１種；
水溶性溶媒；及び
任意選択的に、
バイオサイド；及び
ｐＨ調節剤を含み；
３〜１０、４〜９、及び４．５〜７．５からなる群から選択されるｐＨを有する、化学機械研磨組成物。
【請求項２】
前記セリアコート無機酸化物粒子が、セリアコートコロイダルシリカ、セリアコートアルミナ、セリアコートチタニア、セリアコートジルコニア粒子及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
前記粒子が、０．０１質量％〜２０質量％；０．０５質量％〜１０質量％、及び０．１質量％〜５質量％からなる群からの範囲であり；
前記水溶性溶媒が、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール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３】
前記ポリソルベート型界面活性剤の少なくとも１種が、０．０００１質量％〜２．０質量％、０．００１質量％〜１．０質量％、及び０．００２質量％〜０．２５質量％からなる群から選択される濃度を有し；
前記同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する非イオン性有機分子の少なくとも１種が、０．００１質量％〜２．０質量％、０．００２５質量％〜１．０質量％、及び０．０５質量％〜０．５質量％からなる群から選択される濃度を有する、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項４】
前記ポリソルベート型界面活性剤の少なくとも１種が、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート及びこ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５】
前記同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する非イオン性有機分子が、
【化１】
2020139144.tif 000018
（式中、ｎは、２〜５，０００、３〜１２、及び４〜６からなる群から選択され；Ｒ１、Ｒ２及びＲ３基は、同じか異なる原子又は官能基であることができ、水素；アルキル基ＣｍＨ２ｍ＋１（ｍは、１〜１２、１〜６、及び１〜３からなる群から選択される。）；アルコキシ；１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基；置換有機スルホン酸；置換有機スルホン酸塩；置換有機カルボン酸；置換有機カルボン酸塩；有機カルボン酸エステル；有機アミン基；及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択され；Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）；
【化２】
2020139144.tif 000019
（式中、ｎは、２〜５，０００、３〜１２、及び４〜７からなる群から選択され；Ｒ１及びＲ２の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択することができる。）；
【化３】
2020139144.tif 000020
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５基は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から各々独立して選択され；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）；
【化４】
2020139144.tif 000021
（式中、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８基は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基及びこれらの組み合わせからなる群から各々独立して選択され；Ｒ６、Ｒ７、及びＲ８のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）；
【化５】
2020139144.tif 000022
（式中、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４基は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から各々独立して選択され；Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）；
【化６】
2020139144.tif 000023
（式中、Ｒ１〜Ｒ５のうちの少なくとも２つの基は水素原子であり；
Ｒ１〜Ｒ５のうちの少なくとも１つのＲは、（ｉ）：
【化７】
2020139144.tif 000024
（式中、ｍ又はｎは、１〜５、１〜４、１〜３、及び１〜２からなる群から独立して選択され；
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、少なくとも１つのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択され；Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）に示される構造を有するポリオール分子単位であり；
（ｆ）においてＲ１〜Ｒ５の各基の残りは、水素、アルキル、アルコキシ、少なくとも１つのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及び（ｉｉ）：
【化８】
2020139144.tif 000025
（式中、構造（ｉｉ）は、（ｉｉ）におけるＲ１１〜Ｒ１４から１つのＲを除去することにより、酸素炭素結合を介して構造（ｆ）に結合し；
Ｒ１０〜Ｒ１４の各基の残りは、水素、アルキル、アルコキシ、少なくとも１つのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択される。）に示される構造を有する六員環ポリオールからなる群から独立して選択される。）；
及びこれらの組み合わせ
からなる群から選択される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】
前記同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する有機分子が、マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、リビトール、Ｄ−ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ソルビタン、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ−アラビノース、Ｌ−アラビノース、Ｄ−マンノース、Ｌ−マンノース、ｍｅｓｏ−エリトリトール、β−ラクトース、アラビノース、及びこ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７】
前記同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する有機分子が、マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、Ｄ−ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、Ｄ−（−）−フルクトース、β−ラクトース、及びこ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】
セリアコートコロイダルシリカ粒子；ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリソルベート型界面活性剤；Ｄ−ソルビトール、ズルシトール、マルチトール、ラクチトール、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する有機分子、並びに水を含む、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項９】
５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン及び２−メチル−−イソチアゾリン−３−オンの活性成分を有するバイオサイド；及び
酸性のｐＨ条件について、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機又は有機酸及びこれらの混合物からなる群から選択されるｐＨ調節剤；又はアルカリ性ｐＨ条件について、水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラアルキル水酸化アンモニウム、有機水酸化第４級アンモニウム化合物、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるｐＨ調節剤
の少なくとも１種を含む、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項１０】
（１）半導体基材を与えること；
（２）研磨パッドを与えること；
（３）：
セリアコート無機酸化物粒子；
ポリソルベート型界面活性剤の少なくとも１種；
同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する非イオン性有機分子の少なくとも１種；
水溶性溶媒；及び
任意選択的に、
バイオサイド；及び
ｐＨ調節剤を含む化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって；
前記組成物が２〜１２、３〜１０、４〜９及び４．５〜７．５からなる群から選択されるｐＨを有し、；
前記同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する非イオン性有機分子が、
【化９】
2020139144.tif 000026
（式中、ｎは、２〜５，０００、３〜１２、及び４〜６からなる群から選択され；Ｒ１、Ｒ２及びＲ３基は、同じか異なる原子又は官能基であることができ、水素；アルキル基ＣｍＨ２ｍ＋１（ｍは、１〜１２、１〜６、及び１〜３からなる群から選択される。）；アルコキシ；１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基；置換有機スルホン酸；置換有機スルホン酸塩；置換有機カルボン酸；置換有機カルボン酸塩；有機カルボン酸エステル；有機アミン基；及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択され；Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）；
【化１０】
2020139144.tif 000027
（式中、ｎは、２〜５，０００、３〜１２、及び４〜７からなる群から選択され；Ｒ１及びＲ２の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択することができる。）；
【化１１】
2020139144.tif 000028
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５基は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から各々独立して選択され；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）；
【化１２】
2020139144.tif 000029
（式中、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８基は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基及びこれらの組み合わせからなる群から各々独立して選択され；Ｒ６、Ｒ７、及びＲ８のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）；
【化１３】
2020139144.tif 000030
（式中、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４基は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から各々独立して選択され；Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）；
【化１４】
2020139144.tif 000031
（式中、Ｒ１〜Ｒ５のうちの少なくとも２つの基は水素原子であり；
Ｒ１〜Ｒ５のうちの少なくとも１つのＲは、（ｉ）：
【化１５】
2020139144.tif 000032
（式中、ｍ又はｎは、１〜５、１〜４、１〜３、及び１〜２からなる群から独立して選択され；
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、少なくとも１つのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択され；Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）に示される構造を有するポリオール分子単位であり；
（ｆ）においてＲ１〜Ｒ５の各基の残りは、水素、アルキル、アルコキシ、少なくとも１つのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及び（ｉｉ）：
【化１６】
2020139144.tif 000033
（式中、構造（ｉｉ）は、（ｉｉ）におけるＲ１１〜Ｒ１４から１つのＲを除去することにより、酸素炭素結合を介して構造（ｆ）に結合し；
Ｒ１０〜Ｒ１４の各基の残りは、水素、アルキル、アルコキシ、少なくとも１つのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択される。）に示される構造を有する六員環ポリオールからなる群から独立して選択される。）；
及びこれらの組み合わせ
からなる群から選択される一般分子構造を有する、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を与えること；
（４）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こと；及び
（５）二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を研磨することを含み；
酸化ケイ素膜が、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）、又はスピンオン酸化ケイ素膜からなる群から選択される、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の化学機械研磨（ＣＭＰ）の方法。
【請求項１１】
前記セリアコート無機酸化物粒子が、セリアコートコロイダルシリカ、セリアコートアルミナ、セリアコートチタニア、セリアコートジルコニア粒子及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
前記水溶性溶媒が、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水及びアルコール有機溶媒からなる群から選択され；
前記ポリソルベート型界面活性剤の少なくとも１種が、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
前記同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する有機分子が、マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、リビトール、Ｄ−ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ソルビタン、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ−アラビノース、Ｌ−アラビノース、Ｄ−マンノース、Ｌ−マンノース、ｍｅｓｏ−エリトリトール、β−ラクトース、アラビノース、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、
セリアコートコロイダルシリカ粒子；
ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリソルベート型界面活性剤；
Ｄ−ソルビトール、ズルシトール、マルチトール、ラクチトール及びこれらの組み合わせからなる群から選択される同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する有機分子；及び
水
を含み；
前記酸化ケイ素膜がＳｉＯ２膜である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン及び２−メチル−−イソチアゾリン−３−オンの活性成分を有するバイオサイド；及び
酸性のｐＨ条件について、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機又は有機酸及びこれらの混合物からなる群から選択されるｐＨ調節剤；又はアルカリ性ｐＨ条件について、水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラアルキル水酸化アンモニウム、有機水酸化第４級アンモニウム化合物、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるｐＨ調節剤
の少なくとも１種を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記半導体基材がさらに窒化ケイ素表面を含み；酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択性が、３０、４０及び５０からなる群から選択される１つより大きい、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
ａ．半導体基材；
ｂ．
セリアコート無機酸化物粒子；
ポリソルベート型界面活性剤の少なくとも１種；
同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する非イオン性有機分子の少なくとも１種；
水溶性溶媒；及び
任意選択的に、
バイオサイド；及び
ｐＨ調節剤を含む化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって；
前記組成物が、２〜１２、３〜１０、４〜９及び４．５〜７．５からなる群から選択されるｐＨを有し；
前記同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する非イオン性有機分子が、
【化１７】
2020139144.tif 000034
（式中、ｎは、２〜５，０００、３〜１２、及び４〜６からなる群から選択され；Ｒ１、Ｒ２及びＲ３基は、同じか異なる原子又は官能基であることができ、水素；アルキル基ＣｍＨ２ｍ＋１（ｍは、１〜１２、１〜６、及び１〜３からなる群から選択される。）；アルコキシ；１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基；置換有機スルホン酸；置換有機スルホン酸塩；置換有機カルボン酸；置換有機カルボン酸塩；有機カルボン酸エステル；有機アミン基；及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択され；Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）；
【化１８】
2020139144.tif 000035
（式中、ｎは、２〜５，０００、３〜１２、及び４〜７からなる群から選択され；Ｒ１及びＲ２の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択することができる。）；
【化１９】
2020139144.tif 000036
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５基は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から各々独立して選択され；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）；
【化２０】
2020139144.tif 000037
（式中、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８基は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基及びこれらの組み合わせからなる群から各々独立して選択され；Ｒ６、Ｒ７、及びＲ８のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）；
【化２１】
2020139144.tif 000038
（式中、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４基は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から各々独立して選択され；Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）；
【化２２】
2020139144.tif 000039
（式中、Ｒ１〜Ｒ５のうちの少なくとも２つの基は水素原子であり；
Ｒ１〜Ｒ５のうちの少なくとも１つのＲは、（ｉ）：
【化２３】
2020139144.tif 000040
（式中、ｍ又はｎは、１〜５、１〜４、１〜３、及び１〜２からなる群から独立して選択され；
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、少なくとも１つのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択され；Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９のうちの少なくとも２つの基は水素原子である。）に示される構造を有するポリオール分子単位であり；
（ｆ）においてＲ１〜Ｒ５の各基の残りは、水素、アルキル、アルコキシ、少なくとも１つのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及び（ｉｉ）：
【化２４】
2020139144.tif 000041
（式中、構造（ｉｉ）は、（ｉｉ）におけるＲ１１〜Ｒ１４から１つのＲを除去することにより、酸素炭素結合を介して構造（ｆ）に結合し；
Ｒ１０〜Ｒ１４の各基の残りは、水素、アルキル、アルコキシ、少なくとも１つのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択される。）に示される構造を有する六員環ポリオールからなる群から独立して選択される。）；
及びこれらの組み合わせ
からなる群から選択される一般分子構造を有する、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物；
ｃ．研磨パッドを含み；
酸化ケイ素膜が、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）又はスピンオン酸化ケイ素膜からなる群から選択され；
酸化ケイ素膜を含む少なくとも１つの表面は研磨パッド及び化学機械研磨組成物に接している、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の化学機械研磨（ＣＭＰ）の装置。
【請求項１６】
前記セリアコート無機酸化物粒子が、セリアコートコロイダルシリカ、セリアコートアルミナ、セリアコートチタニア、セリアコートジルコニア粒子及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
前記水溶性溶媒が、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水及びアルコール有機溶媒からなる群から選択され；
前記ポリソルベート型界面活性剤の少なくとも１種が、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
前記同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する有機分子が、マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、リビトール、Ｄ−ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ソルビタン、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ−アラビノース、Ｌ−アラビノース、Ｄ−マンノース、Ｌ−マンノース、ｍｅｓｏ−エリトリトール、β−ラクトース、アラビノース、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、
セリアコートコロイダルシリカ粒子；
ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリソルベート型界面活性剤；
Ｄ−ソルビトール、ズルシトール、マルチトール、ラクチトール及びこれらの組み合わせからなる群から選択される同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する有機分子；及び
水
を含み；
前記酸化ケイ素膜がＳｉＯ２膜である、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン及び２−メチル−−イソチアゾリン−３−オンの活性成分を有するバイオサイド；及び
酸性のｐＨ条件について、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機又は有機酸及びこれらの混合物からなる群から選択されるｐＨ調節剤；又はアルカリ性ｐＨ条件について、水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラアルキル水酸化アンモニウム、有機水酸化第４級アンモニウム化合物、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるｐＨ調節剤
の少なくとも１種を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記半導体基材がさらに窒化ケイ素表面を含み；
酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択性が、３０、４０及び５０からなる群から選択される１つより大きい、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
研磨組成物を用いて２０００Å／ｍｉｎの酸化ケイ素ブランケットウェハ除去速度を得るための下向き力ＤＦ１（ｐｓｉ）を決定すること；
研磨組成物を用いてＤＦ１＋３．０ｐｓｉの下向き力における窒化ケイ素ブランケットウェハ除去速度を決定すること；
酸化物：窒化物膜のＤＦオフセット選択性を計算すること；
≧２５、又は≧３５のＤＦオフセット選択性を有する化学添加剤を選択することを含み；
ＤＦオフセット選択性＝２０００Å／ｍｉｎ／ＤＦ１＋３ｐｓｉにおけるＳｉＮ  ＲＲ（Å／ｍｉｎ）である、酸化物及び窒化物膜を含有するパターン化ウェハの研磨に関し、化学機械研磨組成物のパターン化ウェハ研磨性能を予測する方法。
【請求項２１】
前記酸化物膜が酸化ケイ素膜であり、窒化物膜が窒化ケイ素膜である、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本件は、２０１９年２月２６日に出願された米国仮出願第６２／８１０，７２２号の利益を主張する。出願第６２／７９８，６３８号の開示は、参照によって本開示に組み込まれる。
【発明の概要】
【０００２】
本発明の背景
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）組成物及び化学機械平坦化方法（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、含まれる重要な工程は、研磨、特に選択された材料を回収し、及び／又は構造を平坦化するための化学機械研磨に関する表面の研磨である。
【０００４】
例えば、ＳｉＮ層は、研磨停止層として働くように、ＳｉＯ２層の下に堆積する。係る研磨停止の働きは、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）構造において特に重要である。選択性は、二酸化ケイ素（略して酸化ケイ素）研磨速度と窒化物研磨速度の比として特徴的に表現される。例は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）と比較した二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の増加した研磨選択率である。
【０００５】
パターン化ＳＴＩ構造の全体的な平坦化において、ＳｉＮ膜除去速度の低減及び酸化物トレンチディッシングの低減は、考慮される２つの重要な要素である。より低いトレンチ酸化物損失は、隣接したトランジスタ間に漏れる電流を防止する。ダイにわたる（ダイ内の）不均一なトレンチ酸化物損失はトランジスタ性能及びデバイス歩留まりに影響する。深刻なトレンチ酸化物損失（高い酸化物トレンチディッシング）は、トランジスタの絶縁を悪くし、デバイス障害をもたらす。したがって、ＳＴＩ  ＣＭＰ研磨組成物において酸化物トレンチディッシングの低減により、トレンチ酸化物損失を低減することは重要である。
【０００６】
米国特許第５，８７６，４９０号は、研磨材粒子を含有し、法線応力効果を示す研磨組成物を開示する。スラリーはさらに非研磨粒子を含有し、研磨材粒子が高台で高い研磨速度を維持する一方で、凹部（リセス）で低減された研磨速度をもたらす。これ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高分子電解質を含み、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨応用に用いることができる。
【０００７】
米国特許第６，９６４，９２３号は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨応用のための酸化セリウム粒子及び高分子電解質を含有する研磨組成物を教示する。用いられる高分子電解質は、米国特許第５，８７６，４９０号におけるものと類似したポリアクリル酸の塩を含む。セリア、アルミナ、シリカ及びジルコニアは研磨材として用いられる。係る示された高分子電解質の分子量は３００〜２０，０００であり、ただし全体で＜１００，０００である。
【０００８】
米国特許第６，６１６，５１４号は、化学機械研磨により、窒化ケイ素に優先して物品の表面から第１の物質を除去するのに使用される化学機械研磨スラリーを開示する。この発明による化学機械研磨スラリーは、研磨材と、水性媒体と、プロトンが解離しない有機ポリオールとを含み、前記有機ポリオールは、水性媒体中で解離性でない少なくとも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性でない少なくとも３つのヒドロキシル基を有する少なくとも１種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６，９８４，５８８号は、３超のｐＨにおいて溶解性セリウム化合物を含む化学機械研磨組成物、並びに集積回路及び半導体の製造中にシングルステップにおいて窒化ケイ素膜層に優先して選択的に酸化ケイ素過充填を研磨する方法を開示する。
【００１０】
米国特許第６，５４４，８９２号は、研磨パッドと、水と、研磨材粒子と、カルボン酸官能基とアミン及びハロゲン化物から選択された第２の官能基の両方を有する有機化合物とを用いて表面を研磨することを含む化学機械研磨により、物品の表面から窒化ケイ素に優先して二酸化ケイ素を除去する方法を開示する。
【００１１】
米国特許第７，２４７，０８２号は、研磨材、ｐＨ調節剤、選択比の向上剤、及び水を含む研磨組成物であって、研磨組成物の質量に基づいて、研磨材が０．５〜３０質量％の量で含有され、ｐＨ調節剤が０．０１〜３質量％の量で含有され、選択比の向上剤が０．３〜３０質量％の量で含有され、水が４５〜９９．４９質量％の量で含有され、向上剤がメチルアミン、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種又はそれより多くの化合物である研磨組成物を開示する。
【００１２】
米国特許第８，７７８，２０３号は、基材の表面上の標的材料を選択的に除去する方法であって、標的材料及び非標的材料を含む基材を与える工程；所定の溶存酸素濃度を達成するように研磨溶液に酸素を溶解させる工程であって、研磨溶液は約５〜約１１のｐＨを有し、研磨溶液は複数の研磨材シリカ粒子を含み、前記複数の研磨材シリカ粒子の少なくとも幾らかは、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で官能化されている工程；前記研磨溶液に連続的に実質的に純粋な酸素を適用することにより、約８．６ｍｇ／Ｌ〜約１６．６ｍｇ／Ｌにて、又は約８．６ｍｇ／Ｌ〜約１６．６ｍｇ／Ｌで前記研磨溶液の所定の溶存酸素濃度を維持する工程；研磨パッド及び表面の間に研磨溶液を配置する工程；表面に研磨パッドを適用する工程；及び選択的に、標的材料の所定厚さを除去する工程を含み；研磨溶液の溶存酸素含有量を変えることにより、除去工程中の標的材料対非標的材料の除去比を変える方法を開示する。
【００１３】
米国特許第６，９１４，００１号は以下を含む化学的機械研磨方法を開示する：半導体ウェハの表面と研磨パッドの表面とを接触させること；研磨パッドの表面及び半導体ウェハの表面間のインターフェイスに、研磨材粒子と、除去速度促進剤と、異なる第１及び第２のパッシベーション剤とを含有する水溶液を供給すること、ただし第１のパッシベーション剤はアニオン性、カチオン性又は非イオン性界面活性剤である；及び研磨パッドの表面に対して半導体ウェハの表面を回転させて、半導体ウェハ上の酸化物材料を除去すること。
【００１４】
しかしながら、これらの先に開示されたシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨組成物は、高い酸化物対窒化物選択性とともに、ＳｉＮ膜除去速度抑制及び酸化物トレンチディッシングの低減、及び研磨されたパターン化ウェハ上のより均一な酸化物トレンチディッシングの重要性に対処しなかった。また、これらの先の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、ブランケットウェハ研磨結果を用いてパターン化ウェハ研磨性能を予測する方法についての適切な方法を提供しなかった。
【００１５】
したがって二酸化ケイ素の高い除去速度及び窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素の高選択率に加えて、ＳＴＩ化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにおいて、低減されたＳｉＮ膜除去速度及び低減された酸化物トレンチディッシング及びパターン化ウェハの研磨時の種々のサイズの酸化物トレンチ特徴にわたるより均一な酸化物トレンチディッシングを与えることができ、かつ、ブランケットウェハ研磨結果を用いてパターン化ウェハ研磨性能を予測する方法を与えることができるＳＴＩ化学機械研磨の組成物、方法及び装置に対する分野内の必要が依然としてあることは、上記から容易に明らかになるはずである。
【００１６】
発明の概要
本発明は抑制されたＳｉＮ膜除去速度及び高いＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性及び研磨されたパターン化ウェハ上の低減された酸化物トレンチディッシングのためのＳＴＩ  ＣＭＰ研磨スラリー又は組成物を提供する。加えて、組成物は、ブランケット結果からのパターン化性能のより良好な予測のための計量によって酸化物対窒化物選択性を改善する。
【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範囲でのシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ応用のための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物において、ＳｉＮ膜除去速度抑制剤及び酸化物トレンチディッシング低減剤として化学添加剤を導入することにより、高い酸化物対窒化物選択性を提供する。
【００１８】
シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ応用のための開示した化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、セリアコート無機酸化物研磨材粒子と、酸化物トレンチディッシング低減剤及び窒化物抑制剤として適切な化学添加剤とを用いる独特の組み合わせを有する。
【００１９】
本発明は、高い下向き力でＳｉＮ膜を研磨し、相対的に低い下向き力で酸化ケイ素膜を研磨するのに用いられる方法及び装置をさらに提供し、それは、実際のＳＴＩ  ＣＭＰプロセス応用のための望ましい酸化ケイ素膜除去速度を依然として与える。方法及び装置は、適切な化学添加剤がＳｉＮ除去速度抑制剤として用いられた一方で、ブランケットウェハ研磨結果を用いてパターン化ウェハ研磨性能を予測する有効な方法であると分かった。
【００２０】
１つの側面において、：
セリアコート無機酸化物粒子；
２つの異なる群：ソルビタンのエトキシル化によって形成されたポリソルベート型界面活性剤を含む非イオン性有機界面活性剤分子、及び同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する非イオン性有機分子から独立して選択される２種の化学添加剤；
水溶性溶媒；及び
任意選択的に、
バイオサイド；及び
ｐＨ調節剤を含み；
２〜１２、好ましくは３〜１０、より好ましくは４〜９、最も好ましくは４．５〜７．５のｐＨを有するＳＴＩ  ＣＭＰ研磨組成物が提供される。
【００２１】
セリアコート無機酸化物粒子としては、以下に制限されるものではないが、セリアコートコロイダルシリカ、セリアコートアルミナ、セリアコートチタニア、セリアコートジルコニア、又は任意の他のセリアコート無機酸化物粒子が挙げられる。
【００２２】
水溶性溶媒としては、以下に制限されるものではないが、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール有機溶媒が挙げられる。
【００２３】
化学添加剤は、ＳｉＮ膜除去速度抑制剤及び酸化物トレンチディッシング低減剤として機能する。
【００２４】
化学添加剤の第１の群は、ソルビタンのエトキシル化によって形成されたポリソルベート型界面活性剤を含む非イオン性有機界面活性剤分子である。
【００２５】
第１の群の化学添加剤の幾つかの例としては、以下に制限されるものではないが、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエートなどが挙げられる。
【００２６】
化学添加剤の第２の群は、同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する非イオン性有機分子である。
【００２７】
化学添加剤の第２の群としては、制限されるものではないが、以下の構造を有する非イオン性有機分子が挙げられる。
【００２８】
１つの実施態様において、化学添加剤の第２の群は、以下に示される一般構造（ａ）を有する：
【化１】
2020139144.tif 000002
【００２９】
ｎは、２〜５，０００、好ましくは３〜１２、より好ましくは４〜６から選択される。
【００３０】
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３基は、同じか異なる原子又は官能基であることができる。
【００３１】
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、水素、アルキル基ＣｍＨ２ｍ＋１（ｍ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つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基；置換有機スルホン酸；置換有機スルホン酸塩；置換有機カルボン酸；置換有機カルボン酸塩；有機カルボン酸エステル；有機アミン基；及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択することができ；Ｒ基のうちの少なくとも２つ又はそれより多くは水素原子である。
【００３２】
別の実施態様において、化学添加剤の第２の群は以下に示される一般構造を有する：
【化２】
2020139144.tif 000003
【００３３】
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つの端部に位置する；ｎは、２〜５，０００、３〜１２、好ましくは４〜７から選択される。
【００３４】
Ｒ１及びＲ２の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択することができる。
【００３５】
さらに別の実施態様において、第２の群の化学添加剤は、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及びこれらの組み合わせを含む群から選択される分子構造を有する：
【化３】
2020139144.tif 000004
【００３６】
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は同じか異なる原子又は官能基であることができる。
【００３７】
Ｒ基の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択することができ；Ｒ基のうちの少なくとも２つ又はそれより多くは水素原子である。
【００３８】
構造（ｃ）及び（ｅ）については、好ましくは、Ｒ基のうちの４つ又はそれより多くは水素原子である。
【００３９】
さらに別の実施態様において、第２の群の化学添加剤は、一般分子構造（ｆ）を有する。
【化４】
2020139144.tif 000005
【００４０】
一般分子構造（ｆ）では、Ｒ１〜Ｒ５の基における少なくとも２つ、又は少なくとも４つのＲが水素原子である。したがって、化学添加剤（ｆ）は、分子構造中に少なくとも２つ、又は少なくとも４つのヒドロキシル官能基を含有する。
【００４１】
構造（ｆ）において、一般分子構造（ｆ）におけるＲ１〜Ｒ５の基における少なくとも１つのＲは、（ｉ）示される構造を有するポリオール分子単位である：
【化５】
2020139144.tif 000006
【００４２】
ｎ及びｍは同じでも異なってもよい。ｍ又はｎは、１〜５、好ましくは１〜４、より好ましくは１〜３、最も好ましくは１〜２から独立して選択される。
【００４３】
Ｒ６〜Ｒ９同じか異なる原子又は官能基であることができ；Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択され、Ｒ基のうちの少なくとも２つは水素原子である。
【００４４】
（ｆ）におけるＲ１〜Ｒ５の基におけるＲの残りの各々は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、（ｉｉ）：
【化６】
2020139144.tif 000007
（式中、構造（ｉｉ）は、（ｉｉ）におけるＲ１１〜Ｒ１４から１つのＲを除去することにより、酸素炭素結合を介して構造（ｆ）に結合し、残りのＲ１０〜Ｒ１４の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択される。）に示される構造を有する六員環ポリオールからなる群から独立して選択することができる。
【００４５】
化学添加剤の第２の群の例は、マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、リビトール、Ｄ−ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ソルビタン、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ−アラビノース、Ｌ−アラビノース、Ｄ−マンノース、Ｌ−マンノース、ｍｅｓｏ−エリトリトール、β−ラクトース、アラビノース、及びこ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、マルトトリイトール、Ｄ−ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ−（−）−フルクトース、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ−（＋）−マンノース、β−ラクトース、及びこ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、マルトトリイトール、Ｄ−ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、Ｄ−（−）−フルクトース、β−ラクトース及びこれらの組み合わせである。
【００４６】
化学添加剤の第２の群の幾つかの例の分子構造は、以下に示される：
【化７】
2020139144.tif 000008
【００４７】
別の側面において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）プロセスにおいて、上記の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を用いる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の化学機械研磨（ＣＭＰ）の方法が提供される。
【００４８】
別の側面において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）プロセスにおいて、上記の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を用いる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の化学機械研磨（ＣＭＰ）の装置が提供される。
【００４９】
研磨される酸化ケイ素膜は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）、又はスピンオン酸化ケイ素膜であることができる。
【００５０】
上に開示された基材は、窒化ケイ素表面をさらに含むことができる。ＳｉＯ２：ＳｉＮの除去選択性は、窒化ケイ素より３０より大きく、好ましくは５０より大きく、より好ましくは７０より大きい。
【００５１】
さらに別の側面において、
ＣＭＰ組成物を用いて２０００Å／分の酸化物ブランケットウェハ除去速度を得るための下向き力、Ｄｏｗｎ  Ｆｏｒｃｅ１（ＤＦ１）（ｐｓｉ）を決定すること；
ＣＭＰ組成物を用いてＤＦ１＋３．０ｐｓｉの下向き力における窒化ケイ素ブランケットウェハ除去速度を決定すること；
酸化物：窒化ケイ素膜のＤＦオフセット選択性を計算すること；
≧２５、好ましくは≧３５、又はより好ましくは≧４５のＤＦオフセット選択性を有する化学添加剤を選択することを含み；
ＤＦオフセット選択性＝２０００Å／ｍｉｎ／ＤＦ１＋３ｐｓｉにおけるＳｉＮ除去速度（ＲＲ）（Å／ｍｉｎ）である、化学機械研磨組成物のパターン化ウェハ研磨性能を予測する方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
発明の詳細な説明
パターン化ＳＴＩ構造の全体的な平坦化において、ＳｉＮ除去速度の抑制、及び種々のサイズの酸化物トレンチ特徴にわたる酸化物トレンチディッシングの低減は、考慮される重要な因子である。
【００５３】
より低いトレンチ酸化物損失は、隣接したトランジスタ間に漏れる電流を防止する。ダイにわたる（ダイ内の）不均一トレンチ酸化物損失はトランジスタ性能及びデバイス歩留まりに影響する。深刻なトレンチ酸化物損失（高い酸化物トレンチディッシング）は、トランジスタの絶縁を悪くし、デバイス障害をもたらす。したがって、ＳＴＩ  ＣＭＰ研磨組成物において、酸化物トレンチディッシングを低減することによってトレンチ酸化物損失を低減することは重要である。
【００５４】
本発明は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ応用のための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物に関する。
【００５５】
より具体的には、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ応用のための開示した化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、セリアコート無機酸化物研磨材粒子と、酸化物トレンチディッシング低減剤及び窒化物除去速度抑制剤として化学添加剤の適切な２つの群とを用いる独特の組み合わせを有する。
【００５６】
化学添加剤の第１の群は、ソルビタン等のエトキシル化によって形成されたポリソルベート型界面活性剤を含む非イオン性有機界面活性剤分子である。
【００５７】
第１の群の添加剤におけるエトキシレート単位繰り返し数は変えることができ、これにより、脱イオン水における異なるＨＬＢ値及び異なる溶解度が提供される。
【００５８】
繰り返しエトキシレート単位の長さに応じて、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｓｉｇｍａによって提供される有機界面活性剤のＴｗｅｅｎ（登録商標）型は、学添加剤の第１の群と考えられ、用いられる。
【００５９】
化学添加剤の第２の群としては、以下に制限されるものではないが、同じ分子上に複数のヒドロキシル官能基を有する有機分子が挙げられる。
【００６０】
化学添加剤の第２の群は、同じ分子中に２つ又はそれより多くのヒドロキシル官能基を有する非イオン性分子である。
【００６１】
ＳＴＩ  ＣＭＰ研磨組成物における両方の化学添加剤の使用は、高い酸化ケイ素膜除去速度、低いＳｉＮ膜除去速度、高く、調節可能な酸化ケイ素：ＳｉＮ選択性、並びにパターン化ウェハ研磨時の低減された酸化物トレンチディッシング及び改善された過研磨ウィンドウ安定性の利点を提供する。
【００６２】
１つの側面において、
セリアコート無機酸化物粒子；
２つの異なる群：ソルビタンのエトキシル化によって形成されたポリソルベート型界面活性剤を含む非イオン性有機界面活性剤分子；及び同じ分子中に複数のヒドロキシル官能基を有する非イオン性有機分子から独立して選択される２種の化学添加剤；
水溶性溶媒；及び
任意選択的に、
バイオサイド；及び
ｐＨ調節剤を含み；
２〜１２、好ましくは３〜１０、より好ましくは４〜９、最も好ましくは４．５〜７．５のｐＨを有するＳＴＩ  ＣＭＰ研磨組成物が提供される。
【００６３】
セリアコート無機酸化物粒子としては、以下に制限されるものではないが、セリアコートコロイダルシリカ、セリアコートアルミナ、セリアコートチタニア、セリアコートジルコニア、又は任意の他のセリアコート無機酸化物粒子が挙げられる。
【００６４】
本開示に開示した発明におけるこれらのセリアコート無機酸化物粒子の粒子サイズは、１０ｎｍ〜１，０００ｎｍの範囲であり、好ましい平均粒子がサイズは２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であり、より好ましい平均粒子サイズは５０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲である。
【００６５】
これらのセリアコート無機酸化物粒子の濃度は０．０１質量％〜２０質量％の範囲であり、好ましい濃度は０．０５質量％〜１０質量％の範囲であり、より好ましい濃度は０．１質量％〜５質量％の範囲である。
【００６６】
好ましいセリアコート無機酸化物粒子はセリアコートコロイダルシリカ粒子である。
【００６７】
水溶性溶媒としては、以下に制限されるものではないが、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、及びアルコール有機溶媒が挙げられる。
【００６８】
好ましい水溶性溶媒はＤＩ水である。
【００６９】
ＳＴＩ  ＣＭＰ組成物は、０．０００１質量％〜０．０５質量％；好ましくは０．０００５質量％〜０．０２５質量％、より好ましくは０．００１質量％〜０．０１質量％の範囲のバイオサイドを含有することができる。
【００７０】
バイオサイドとしては、以下に制限されるものではないが、Ｄｕｐｏｎｔ／Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．からのＫａｔｈｏｎＴＭ、ＫａｔｈｏｎＴＭＣＧ／ＩＣＰ  ＩＩ、Ｄｕｐｏｎｔ／Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．からのＢｉｏｂａｎが挙げられる。それらは、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン及び２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンの活性成分を有する。
【００７１】
ＳＴＩ  ＣＭＰ組成物は、０質量％〜１質量％；好ましくは０．０１質量％〜０．５質量％；より好ましくは０．１質量％〜０．２５質量％のｐＨ調節剤を含有する。
【００７２】
酸性又は塩基性のｐＨ調節剤を用いて、最適化されたｐＨ値にＳＴＩ研磨組成物を調節することができる。
【００７３】
ｐＨ調節剤としては、以下に制限されるものではないが、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機又は有機酸、及びこれらの混合物が挙げられる。
【００７４】
ｐＨ調節剤としては、水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラアルキル水酸化アンモニウム、有機水酸化第４級アンモニウム化合物、有機アミン、及びよりアルカリ性の方向に向けてｐＨを調節するのに用いることができる他の化学試薬等の塩基性のｐＨ調節剤も挙げられる。
【００７５】
繰り返しエトキシレート単位の長さに応じて、化学添加剤の第１の群はとしては、以下に制限されるものではないが、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエートなどが挙げられる。
【００７６】
第１の群の添加剤におけるエトキシレート単位繰り返し数は変えることができ、これにより、脱イオン水における異なるＨＬＢ値及び異なる溶解度が提供される。
【００７７】
Ｔｗｅｅｎ（登録商標）２０（ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート）、Ｔｗｅｅｎ（登録商標）４０（ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート）、Ｔｗｅｅｎ（登録商標）６０（ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート）、Ｔｗｅｅｎ（登録商標）６５（ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート）、Ｔｗｅｅｎ（登録商標）８０（ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート）、及びＴｗｅｅｎ（登録商標）８５（ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート）等のＭｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｓｉｇｍａによって提供される有機界面活性剤のＴｗｅｅｎ（登録商標）型は、ＳＴＩ  ＣＭＰ研磨組成物において化学添加剤の第１の群と考えられ、用いられる。
【００７８】
化学添加剤の第２の群としては、制限されるものではないが、以下の構造及び組み合わせが挙げられる。
【００７９】
１つの実施態様において、化学添加剤の第２の群は以下に示される一般構造（ａ）を有する：
【化８】
2020139144.tif 000009
【００８０】
ｎは、２〜５，０００、好ましくは３〜１２、より好ましくは４〜６から選択される。
【００８１】
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３基は、同じか異なる原子又は官能基であることができる。Ｒ基のうちの少なくとも２つは水素原子である。
【００８２】
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、水素、アルキル基ＣｍＨ２ｍ＋１（ｍは１から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つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基；置換有機スルホン酸；置換有機スルホン酸塩；置換有機カルボン酸；置換有機カルボン酸塩；有機カルボン酸エステル；有機アミン基；及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択することができる。
【００８３】
別の実施態様において、化学添加剤の第２の群は以下に示される一般構造を有する：
【化９】
2020139144.tif 000010
【００８４】
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つの端部に位置し；ｎは、２〜５，０００、３〜１２、好ましくは４〜７から選択される。
【００８５】
Ｒ１及びＲ２の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択することができる。
【００８６】
さらに別の実施態様において、第２の群の化学添加剤は、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及びこれらの組み合わせを含む群から選択される分子構造を有する：
【００８７】
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は同じか異なる原子又は官能基であることができる。
【００８８】
Ｒ基の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択することができ；Ｒ基のうちの少なくとも２つ又はそれより多くは水素原子である。
【化１０】
2020139144.tif 000011
【００８９】
構造（ｃ）及び（ｅ）については、好ましくは、Ｒ基のうちの４つ又はそれより多くは水素原子である。
【００９０】
さらに別の実施態様において、第２の群の化学添加剤は、一般分子構造（ｆ）を有する。
【化１１】
2020139144.tif 000012
【００９１】
一般分子構造（ｆ）では、Ｒ１〜Ｒ５の基における少なくとも２つ、又は少なくとも４つのＲが水素原子である。したがって、化学添加剤（ｆ）は、分子構造中に少なくとも２つ、又は少なくとも４つのヒドロキシル官能基を含有する。
【００９２】
構造（ｆ）において、一般分子構造（ｆ）中のＲ１〜Ｒ５の基における少なくとも１つのＲは、（ｉ）に示される構造を有するポリオール分子単位である：
【化１２】
2020139144.tif 000013
【００９３】
ｎ及びｍは同じでも異なってもよい。ｍ又はｎは、１〜５、好ましくは１〜４、より好ましくは１〜３、最も好ましくは１〜２から独立して選択される。
【００９４】
Ｒ６〜Ｒ９は、同じか異なる原子又は官能基であることができ；Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択され、Ｒ基のうちの少なくとも２つは水素原子である。
【００９５】
（ｆ）におけるＲ１〜Ｒ５の基におけるＲの残りの各々は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、（ｉｉ）：
【化１３】
2020139144.tif 000014
（式中、構造（ｉｉ）は、（ｉｉ）におけるＲ１１〜Ｒ１４から１つのＲを除去することにより、酸素炭素結合を介して構造（ｆ）に結合し、残りのＲ１０〜Ｒ１４の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、１つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立して選択される。）に示される構造を有する六員環ポリオールからなる群から独立して選択することができる。
【００９６】
好ましい化学添加剤の第２の群は、同じ非イオン性有機分子中に少なくとも２つ又はそれより多くのヒドロキシル基を含有する。
【００９７】
化学添加剤の第２の群の例は、マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、リビトール、Ｄ−ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ソルビタン、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ−アラビノース、Ｌ−アラビノース、Ｄ−マンノース、Ｌ−マンノース、ｍｅｓｏ−エリトリトール、β−ラクトース、アラビノース、及びこ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、マルトトリイトール、Ｄ−ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ−（−）−フルクトース、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ−（＋）−マンノース、β−ラクトース、及びこ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、マルトトリイトール、Ｄ−ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、Ｄ−（−）−フルクトース、β−ラクトース及びこれらの組み合わせである。
【００９８】
化学添加剤の第２の群の幾つかの例の分子構造は、以下に示される：
【化１４】
2020139144.tif 000015
【００９９】
ＳＴＩ  ＣＭＰ組成物は、０．００１質量％〜２．０質量％、好ましくは０．００２５質量％〜１．０質量％、より好ましくは０．０５質量％〜０．５質量％の化学添加剤の第２の群を含有する。
【０１００】
別の側面において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）プロセスにおいて、上記の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を用いる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の化学機械研磨（ＣＭＰ）の方法が提供される。
【０１０１】
別の側面において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）プロセスにおいて、上記の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を用いる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の化学機械研磨（ＣＭＰ）の装置が提供される。
【０１０２】
研磨される酸化物膜は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）、又はスピンオン酸化物膜であることができる。
【０１０３】
上に開示された基材は、窒化ケイ素表面をさらに含むことができる。ＳｉＯ２：ＳｉＮの除去選択性は、３０より大きく、好ましくは５０より大きく、より好ましくは７０より大きい。
【０１０４】
別の側面において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）プロセスにおいて、上記の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を用いる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の化学機械研磨（ＣＭＰ）の方法が提供される。研磨される酸化物膜は、ＣＶＤ酸化物、ＰＥＣＶＤ酸化物、高密度酸化物、又はスピンオン酸化物膜であることができる。
【０１０５】
酸化ケイ素対窒化ケイ素ブランケットウェハ除去速度選択性は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）応用のための化学機械研磨（ＣＭＰ）スラリーを選択するための重要な審査基準である。ブランケットウェハ選択性は、同じ下向き力（ＤＦ）での酸化ケイ素ＲＲ／窒化ケイ素（ＳｉＮ）ＲＲとして典型的に規定される。
【０１０６】
しかしながら、良好なブランケットウェハ選択性が望ましいパターンウェハ性能を必ずしも保証するとは限らない。例えば、パターンウェハ研磨中、ディッシングのために過研磨中にトポグラフィーが変化するため、露出したＳｉＮ領域は、局所的な圧力変化による研磨圧力より高いＤＦを経験する場合がある。
【０１０７】
したがって、ＣＭＰ研磨組成物が、パターン化ウェハの研磨のために適用される研磨圧力より高いＤＦにおいてＳｉＮブランケットウェハＲＲを抑制する化学添加剤を有する場合、良好な研磨パターン性能を達成することができる。それと同時に、さらにＣＭＰ研磨組成物は、ＳｉＮ  ＲＲの抑制に加えて高い酸化ケイ素ＲＲを維持しなければならない。
【０１０８】
下向き力（ＤＦ）オフセットブランケットウェハ選択性方法は、パターン化ウェハ研磨時の研磨性能を予測するために開発され、適用された。
【０１０９】
本発明において、化学添加剤は、実際のＳＴＩ  ＣＭＰプロセス、すなわち、パターンウェハ研磨において用いられるより高いＤＦにおいて窒化ケイ素（ＳｉＮ）ブランケットウェハＲＲを抑制する能力について選別される。
【０１１０】
一般に、研磨パッド及びコンディショニングディスク等の特定の選択され使用される消耗部品を用いる、適用される下向き力、テーブル／ヘッド回転速度、スラリー流速（ｍＬ／分））等の選択される研磨レシピ設定下では、所与の酸化ケイ素膜除去速度目標が常にある。
【０１１１】
目下の応用において、２，０００Å／ｍｉｎの酸化ケイ素ＲＲを達成するＤＦ１と呼ばれるＤＦが、試験手順から最初に決定される。この２，０００Å／ｍｉｎの除去速度は、多くのＳＴＩ応用に要求される典型的なＲＲである。
【０１１２】
次に、ＤＦ１より３．０ｐｓｉ高い場合のＳｉＮ  ＲＲが測定される。
【０１１３】
「ＤＦオフセット選択性」は、ＤＦオフセット選択性＝２０００Å／ｍｉｎ／ＤＦ１＋３ｐｓｉにおけるＳｉＮ  ＲＲ（Å／ｍｉｎ）として規定される。
【０１１４】
この計量により、Ｔｗｅｅｎ（登録商標）化学添加剤は、合理的なＤＦにて所望の酸化ケイ素ＲＲを維持し、より高いＤＦにおいてさえ、すべての試験されたスラリーの素晴らしいＳｉＮ  ＲＲ抑制を示すことにより、最も良好な選択性を示した。
【０１１５】
さらに別の側面において、
ＣＭＰ組成物を用いて２０００Å／ｍｉｎの酸化ケイ素ブランケットウェハ除去速度を得るための下向き力ＤＦ１（ｐｓｉ）を決定すること；
ＣＭＰ組成物を用いてＤＦ１＋３．０ｐｓｉの下向き力における窒化ケイ素ブランケットウェハ除去速度を決定すること；
酸化ケイ素：窒化ケイ素膜のＤＦオフセット選択性を計算すること；
≧２５、好ましくは≧３５、又はより好ましくは≧４５のＤＦオフセット選択性を有する化学添加剤を選択することを含み；
ＤＦオフセット選択性＝２０００Å／ｍｉｎ／ＤＦ１＋３ｐｓｉにおけるＳｉＮ  ＲＲ（Å／ｍｉｎ）である、化学機械研磨組成物のパターン化ウェハ研磨性能を予測する方法が提供される。
【０１１６】
以下の非限定的な例はさらに本発明を説明するために示される。
【０１１７】
ＣＭＰ方法論
以下に示される例において、ＣＭＰ実験は、以下に与えられる手順及び実験条件を用いて実施された。
【０１１８】
用語
成分
セリアコートシリカ：約１００ナノメートル（ｎｍ）の粒子サイズを有する研磨材として用いられる；係るセリアコートシリカ粒子は、約２０ナノメートル（ｎｍ）〜５００ナノメートル（ｎｍ）の範囲の粒子サイズを有することができる；
【０１１９】
（種々のサイズを有する）セリアコートシリカ粒子は、日本のＪＧＣＣ  Ｉｎｃ．によって供給された。
【０１２０】
種々のＴｗｅｅｎ（登録商標）型有機界面活性剤等の化学添加剤が、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｓｉｇｍａ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯによって供給された一方；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、及び他の化学原料物質もＭｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯによって供給された。
【０１２１】
ＴＥＯＳ：テトラエチルオルトシリケート
【０１２２】
研磨パッド：研磨パッド、すなわちＩＫ４２５０ＵＨ、ＩＣ１０１０−３２及び他のパッドは、ＣＭＰ中に用いられ、Ｄｏｗ  Ｉｎｃ．により供給された。
【０１２３】
コンディショニングディスク：３Ｍ社によって提供された３Ｍ  Ａ１２２ディスクが用いられた。
【０１２４】
パラメータ
一般
Å又はＡ：オングストローム−長さの単位
【０１２５】
ＢＰ：背圧、ｐｓｉ単位
【０１２６】
ＣＭＰ：化学機械平坦化＝化学機械研磨
【０１２７】
ＣＳ：キャリア速度
【０１２８】
ＤＦ：下向き力：ＣＭＰ中に適用される圧力、ｐｓｉ単位
【０１２９】
ｍｉｎ：分
【０１３０】
ｍｌ：ミリリットル
【０１３１】
ｍＶ：ミリボルト（ｓ）
【０１３２】
ｐｓｉ：ポンド毎平方インチ
【０１３３】
ＰＳ：研磨ツールのプラテン回転速度、ｒｐｍ（回転数毎分）
【０１３４】
ＳＦ：組成物流量、ｍｌ／ｍｉｎ
【０１３５】
質量％：（示された成分の）質量パーセント
【０１３６】
ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性：（ＴＥＯＳの除去速度）／（ＳｉＮの除去速度）
【０１３７】
ＨＤＰ：高密度プラズマ堆積ＴＥＯＳ
【０１３８】
ＴＥＯＳ又はＨＤＰの除去速度：所与の下向き圧力にて測定されたＴＥＯＳ又はＨＤＰ除去速度。ＣＭＰツールの下向き圧力は示された例において１．０、２．０又は３．０ｐｓｉだった。
【０１３９】
ＳｉＮ除去速度：所与の下向き圧力にて測定されたＳｉＮ除去速度。ＣＭＰツールの下向き圧力は示された例において３．０、４．０又は５．０ｐｓｉだった。
【０１４０】
計測
膜は、Ｃｒｅａｔｉｖｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ，２０５６５Ａｌｖｅｓ  Ｄｒ．，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，ＣＡ，９５０１４よって製造されたＲｅｓＭａｐ  ＣＤＥ、モデル１６８を用いて測定された。ＲｅｓＭａｐツールは四探針シート抵抗ツールである。膜について、５ｍｍの端部除外にて４９点の直径走査を行った。
【０１４１】
ＣＭＰツール
用いられたＣＭＰツールは、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，３０５０Ｂｏｗｅｒｅｓ  Ａｖｅｎｕｅ，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，９５０５４によって製造された２００ｍｍのＭｉｒｒａ、又は３００ｍｍのＲｅｆｌｅｘｉｏｎ  である。ＤＯＷ，Ｉｎｃ，４５１Ｂｅｌｌｅｖｕｅ  Ｒｄ．，Ｎｅｗａｒｋ，ＤＥ１９７１３によって供給されたＩＣ１０００パッドを、ブランケット及びパターンウェハ研究に関してプラテン１上で用いた。
【０１４２】
ＩＫ４２５０ＵＨ又は他のパッドは、コンディショナー上で７ｌｂｓの下向き力にて１８分間パッドをコンディショニングすることにより調整された。ツールの設定及びパッド調整を適格とするために、２つのタングステンモニター及び２つのＴＥＯＳモニターが、Ｖｅｒｓｕｍ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．によって供給されたＶｅｒｓｕｍ（登録商標）ＳＴＩ２３０５組成物により、ベースライン条件で研磨された。
【０１４３】
ウェハ
研磨実験は、ＰＥＣＶＤ又はＬＰＣＶＤ又はＨＤ  ＴＥＯＳウェハを用いて行なわれた。これらのブランケットウェハは、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖａｌｌｅｙ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２９８５Ｋｉｆｅｒ  Ｒｄ．，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡ９５０５１から購入された。
【０１４４】
研磨実験
ブランケットウェハ研究において、酸化ケイ素ブランケットウェハ及びＳｉＮブランケットウェハは、ベースライン条件で研磨された。ツールベースライン条件は次のとおりだった：テーブル速度；８７ｒｐｍ、ヘッド速度：９３ｒｐｍ、メンブレン圧力；１．０ｐｓｉ、２．０ｐｓｉ、３．０ｐｓｉ、４．０ｐｓｉ又は５．０ｐｓｉ  ＤＦ、組成物流量；２００ｍｌ／分。試験に用いられた研磨パッドは、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓによって供給されたＩＫ４２５０ＵＨ又はＩＣ１０１０−Ｒ３２パッドだった。
【０１４５】
脱イオン水が実施例における組成物中で溶媒として用いられた。
【０１４６】
パターン化ウェハ（ＭＩＴ８６０）は、ＳＷＫ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．２９２０Ｓｃｏｔｔ  Ｂｌｖｄ．Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ  ＣＡ９５０５４によって供給された。これらのウェハはＶｅｅｃｏ  ＶＸ３００  ｐｒｏｆｉｌｅｒ／ＡＦＭ装置で測定された。３つの異なるサイズのピッチ構造が、酸化ケイ素ディッシング測定に用いられた。ウェハは中心、中間、及び端部のダイ位置で測定された。
【０１４７】
ＳＴＩ  ＣＭＰ研磨組成物から得られたＴＥＯＳ：ＳｉＮ又はＨＤＰ：ＳｉＮ選択性：（ＴＥＯＳの除去速度）又はＨＤＰ／（ＳｉＮの除去速度）は調整可能だった。
【０１４８】
実施例
以下の実施例において、０．２質量％のセリウムコートシリカ粒子、０．２８質量％のマルチトール、０．０００１質量％〜０．０５質量％の範囲のバイオサイド及び脱イオン水を含むＳＴＩ研磨組成物が、ｐＨ５．３５において参照（ｒｅｆ．）１として調製された。Ｒｅｆ．１において用いられる添加剤の第１の群はなかった。
【０１４９】
０．２質量％のセリウムコートシリカ粒子、０．０２５質量％Ｔｗｅｅｎ（登録商標）２０、０．００１質量％〜０．０１質量％の範囲のバイオサイド及び脱イオン水を含むＳＴＩ研磨組成物が、ｐＨ５．３５において参照（ｒｅｆ．）２として調製された。Ｒｅｆ．２において用いられる添加剤の第２の群はなかった。
【０１５０】
実施例研磨組成物（又は実施例試料）は参照１（０．２質量％のセリウムコートシリカ、０．２８質量％のマルチトール、０．０００１質量％〜０．０５質量％の範囲のバイオサイド及び脱イオン水）に０．０１質量％〜０．０２５質量％の濃度範囲においてＴｗｅｅｎ（登録商標）型界面活性剤等の添加剤の第１の群又は他の参照非イオン性若しくはアニオン性有機界面活性剤又は分子を添加して調製された。実施例研磨組成物はすべてｐＨ５．３５で製造された。
【０１５１】
試験された他の化学添加剤としては：ポリエーテルポリオール（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ．から購入されたＴｅｒｇｉｔｏｌＴＭＬ−６４）シリコーングリコールコポリマー界面活性剤（Ｅｖｏｎｉｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ．から購入されたＤＡＢＣＯ（登録商標）ＤＣ５６０４）、オクチルフェノキシポリエトキシエタノール（ＭｉｌｌｉｐｏｒｅＳｉｇｍａから購入されたＮｏｎｉｄｅｔＴＭＰ４０Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ）、及びＭｉｌｌｉｐｏｒｅＳｉｇｍａから購入された異なる分子量を有するポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が挙げられる。
【０１５２】
例１
例１において、酸化ケイ素研磨に用いられた研磨組成物は、表１に示された。
【０１５３】
用いられた研磨工程条件は次のとおりだった：８７／９３ｒｐｍにおけるテーブル／ヘッド速度での５つの異なるｐｓｉ  ＤＦ及びエクスサイチューコンディショニングにおけるダウのＩＫ４２５０ＵＨパッド。Ｒｅｆ．２における唯一の添加剤として、０．０２５質量％のＴｗｅｅｎ（登録商標）２０が用いられた。
【０１５４】
すべての他の非イオン性若しくはアニオン性界面活性剤又は有機分子添加剤は、０．０１質量％〜０．０２５質量％の濃度範囲において用いられた。
【０１５５】
すべての参照試料及び実施例試料は約５．３５で同じｐＨ値を有していた。
【０１５６】
異なる膜についての除去速度（ＲＲ、Å／ｍｉｎ）は、異なる下向き力で試験された。
【０１５７】
膜除去速度及びＨＤＰ：ＳｉＮ膜選択性に対する異なる化学添加剤の効果が観察され、表１に示された。
【０１５８】
表１に示される結果のように、参照１の研磨組成物中への化学添加剤（それらのうちの１つは添加剤Ｔｗｅｅｎ（登録商標）２０の第１の群だった）の添加は、一般に、ＭＷ４００のＰＥＧを用いた場合を除いて酸化ケイ素膜除去速度を低減した。
【０１５９】
Ｒｅｆ．２（Ｒｅｆ．２において用いられる添加剤の第２の群はなかった）により、すべての試験された参照及び実施例試料の中で最も低いＨＤＰ膜除去速度及びＨＤＰ：ＳｉＮ選択性が得られた。
【０１６０】
ＤＡＢＣＯ  ＤＣ５６０４  Ｔｗｅｅｎ（登録商標）２０、Ｎｏｎｉｄｅｔ  Ｐ４０Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ及び８，０００の分子量を有するＰＥＧを含む添加剤を有する幾つかの化学組成物は、３つの適用された下向き力にて抑制されたＳｉＮ膜除去速度を与え、一方で良好な酸化ケイ素膜除去速度を与えた。
【表１】
2020139144.tif 000016
【０１６１】
しかしながら、第１及び第２の添加剤マルチトール及びＴｗｅｅｎ（登録商標）２０の両方を有する研磨組成物（Ｒｅｆ．１＋０．０２５％のＴｗｅｅｎ２０）は、最高の性能を提供した。
【０１６２】
３ｐｓｉ、４ｐｓｉから５ｐｓｉ  ＤＦの適用された下向き力に対する酸化物膜及びＳｉＮの除去速度変化を見ると、第１及び第２の添加剤マルチトール及びＴｗｅｅｎ（登録商標）２０の両方を有する研磨組成物は、３．０ｐｓｉ  ＤＦにて高い酸化物除去速度を与えただけでなく、すべての適用されたより高いＤＦにて非常に効果的なＳｉＮ除去速度抑制も示した。
【０１６３】
加えて、約５５：１の３．０ｐｓｉ  ＤＦ対５．０ｐｓｉ  ＤＦにおける最も高い酸化物：ＳｉＮ選択性が達成された。
【０１６４】
例２
例２において、酸化ケイ素：ＳｉＮ選択性の判断について下向き力（ＤＦ）オフセット選択性を用いてパターン化ウェハ研磨性能を予測する方法が試験された。
【０１６５】
２，０００Å／分の目標とされたＨＤＰ膜除去速度に到達した際の表２に示される各研磨組成物のＤＦ１が測定された。
【０１６６】
表２に示される異なる研磨組成物を用いる対応する適用された下向き力ＤＦ１による目標除去速度として設定された。
【０１６７】
次いで、各研磨組成物のＳｉＮ除去速度がＤＦ１＋３．０ｐｓｉの適用された下向き力を用いて測定された。
【０１６８】
酸化ケイ素：ＳｉＮのＤＦオフセット選択性が次いで計算され、表２に示された；ＤＦオフセット選択性＝ＤＦ１＋３ｐｓｉにおける２０００Å／ｍｉｎ／ＳｉＮ  ＲＲ（Å／ｍｉｎ）
【表２】
2020139144.tif 000017
【０１６９】
表２に示される結果のように、すべての試験された研磨組成物の中で、第１及び第２の添加剤マルチトール及びＴｗｅｅｎ（登録商標）２０の両方を有する研磨組成物は、最も高い「酸化ケイ素：ＳｉＮ膜のＤＦオフセット選択性」を提供し、Ｔｗｅｅｎ（登録商標）化学添加剤との組み合わせにおいて添加剤の第２の群からの良好なパターン化ウェハ性能が予測される。
【０１７０】
実施例を含む上に示された本発明の実施形態は、本発明から作ることのできる例示的な多数の実施形態である。プロセスの多くの他の構成を用いることができ、プロセスにおいて用いられる材料は、具体的に開示されたもの以外の多くの材料から選択することができることが企図される。
【外国語明細書】
2020139144000001.pdf