(57)【要約】【課題】酸化物トレンチディッシングを低減し、過研磨ウィンドウ安定性を改善する化学機械平坦化（ＣＭＰ）研磨組成物、方法及び装置の提供。高く調節可能な酸化ケイ素除去速度、低い窒化ケイ素除去速度、及び調節可能なＳｉＯ2：ＳｉＮ選択性の提供。【解決手段】酸化物トレンチディッシング低減剤として、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、ダルシトール、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、メソ−エリスリトール、ベータ−ラクトース、アラビノース、又はこれらの組み合わせ等の独特の化学添加剤を用いる組成物。【選択図】図１
2020002359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機酸化物粒子、金属コート無機酸化物粒子、有機ポリマー粒子、金属酸化物コート有機ポリマー粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される研磨材粒子；
化学添加剤；
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のｐＨを有する化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって、
前記無機酸化物粒子が、セリア、コロイダルシリカ、高純度コロイダルシリカ、コロイダルセリア、アルミナ、チタニア、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、
前記金属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、セリアコート高純度コロイダルシリカ、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るセリアコート無機酸化物粒子からなる群から選択され、
前記有機ポリマー粒子が、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、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記金属コート有機ポリマー粒子が、セリアコート有機ポリマー粒子、ジルコニアコート有機ポリマー粒子、シリカコート有機ポリマー粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記化学添加剤が、
（Ａ）分子構造（ａ）：
【化１】
2020002359.tif 000077
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５（Ｒ１〜Ｒ５の群におけるＲ）は、
（１）
（ｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｂ）：
【化２】
2020002359.tif 000078
（式中、ｍ又はｎは、１〜５から独立に選択され、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、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に選択される。）
に示される構造を有するポリオール分子単位であり、かつ、
（ｉｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における他のＲ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に選択される；及び
（２）
（ｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｂ）：
【化３】
2020002359.tif 000079
（式中、ｍ又はｎは１〜５から独立に選択され、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、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に選択される。）
に示される構造を有するポリオール分子単位であり、
（ｉｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｃ）：
【化４】
2020002359.tif 000080
（式中、ＯＲ１１、ＯＲ１２、ＯＲ１３、及びＯＲ１４の群におけるＯＲの１つは、構造（ａ）中のＯに置き換わり、
Ｒ１０、並びにＲ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、及びＲ１４の群における他のＲ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に選択される。）
に示される六員環ポリオールであり、かつ、
（ｉｉｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における他のＲ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に選択される；
からなる群から選択される。）；
（Ｂ）少なくとも１つの（ｄ）、少なくとも１つの（ｅ）、少なくとも１つの（ｆ）、少なくとも１つの（ｇ）、少なくとも１つの（ｈ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される分子構造：
【化５】
2020002359.tif 000081
（式中、ｎは３〜１２から選択され、
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、各Ｒは、水素、酸素、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に選択され、その少なくとも４つは水素原子である。）
からなる群から選択される、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
【請求項２】
前記研磨材粒子が、０．０５質量％〜１０質量％の範囲であり、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有し、
前記化学添加剤が、０．０１質量％〜２０．０質量％の範囲であり、その分子構造中に少なくとも４つのヒドロキシル官能基を有し、
前記組成物が３〜１０のｐＨを有する、請求項１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
【請求項３】
前記研磨材粒子が、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦５．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズである、請求項２に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
【請求項４】
前記研磨材粒子が、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有し、０．０５質量％〜１０質量％の濃度を有し、
化学添加剤（ａ）が、その分子構造中の少なくとも６つのヒドロキシル官能基、及び（１）から選択されるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５（群Ｒ１〜Ｒ５におけるＲ）を有し、０．０５質量％〜５質量％の範囲であり、
前記組成物が３〜１０のｐＨを有し、
前記研磨材粒子が、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦３．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズである、請求項１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
【請求項５】
ポリオール分子単位（ｂ）が、以下：
【化６】
2020002359.tif 000082
に示されるように、ｎ＝２、かつ、ｍ＝１であり、Ｒ１〜Ｒ９の群におけるＲの残りが全て水素原子であり、
前記溶媒が脱イオン（ＤＩ）水であり、
前記研磨材粒子が、≦２．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有する、請求項４に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
【請求項６】
前記研磨材粒子が、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有し、０．０５質量％〜１０質量％の濃度を有し、
化学添加剤（ａ）が、その分子構造中の少なくとも６つのヒドロキシル官能基、及び（２）から選択されるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５（群Ｒ１〜Ｒ５におけるＲ）を有し、０．０５質量％〜５質量％の範囲であり、
前記組成物が３〜１０のｐＨを有し、
前記研磨材粒子が、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦３．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズである、請求項１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
【請求項７】
ポリオール分子単位（ｂ）が、以下：
【化７】
2020002359.tif 000083
に示されるように、ｎ＝２、かつ、ｍ＝１であり、Ｒ１〜Ｒ１４の群におけるＲの残りが全て水素原子であり、
前記溶媒が脱イオン（ＤＩ）水であり、
前記研磨材粒子が、≦２．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有する、請求項６に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
【請求項８】
前記研磨材粒子が、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有し、０．０５質量％〜１０質量％の範囲であり、
前記化学添加剤が、０．０１質量％〜２０．０質量％の範囲であり、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、ダルシトール、イジトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ソルビタン、スクロース、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、Ｌ−マンノース、Ｄ−マンノース、Ｌ−マンノース、メソ−エリスリトール、リボース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせを含む群から選択され、
前記組成物が３〜１０のｐＨを有する、請求項１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
【請求項９】
前記研磨材粒子が、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有するセリアコートコロイダルシリカ粒子又はセリア粒子であり、０．０５質量％〜１０質量％の範囲であり、
前記化学添加剤が、０．０５質量％〜５質量％の範囲であり、その分子構造中に少なくとも５つのヒドロキシル官能基を有し、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、ダルシトール、イジトール、Ｄ−（−）−フルクトース、スクロース、イノシトール、グルコース、Ｌ−マンノース、Ｄ−マンノース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせを含む群から選択され、
前記組成物が３〜１０のｐＨを有し、
前記セリアコートコロイダルシリカ粒子又はセリア粒子が、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦３．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズである、請求項１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
【請求項１０】
前記組成物が、
セリアコートコロイダルシリカ粒子又はセリア粒子；
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、ダルシトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ベータ−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化学添加剤；及び
水
を含み、
前記セリアコートコロイダルシリカ粒子又はセリア粒子が、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦２．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズである、請求項１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
【請求項１１】
５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、２−メチル−イソチアゾリン−３−オン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される活性成分を有する０．０００１質量％〜０．０５質量％のバイオサイド；
酸性ｐＨ条件に関して硝酸、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か、アルカリ性ｐＨ条件に関し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、テトラアルキルアンモニウム水酸化物、有機四級アンモニウム水酸化物化合物、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０質量％〜１質量％のｐＨ調節剤；及び
これらの組み合わせ
からなる群から選択される１つを含む、請求項１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
【請求項１２】
（ａ）半導体基材を与えることと；
（ｂ）研磨パッドを与えることと；
（ｃ）
無機酸化物粒子、金属コート無機酸化物粒子、有機ポリマー粒子、金属酸化物コート有機ポリマー粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される０．０５質量％〜１０質量％の研磨材粒子；
０．０１質量％〜２０．０質量％の化学添加剤；
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のｐＨを有する化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって、
前記無機酸化物粒子が、セリア、コロイダルシリカ、高純度コロイダルシリカ、コロイダルセリア、アルミナ、チタニア、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、
前記金属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、セリアコート高純度コロイダルシリカ、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るセリアコート無機酸化物粒子からなる群から選択され、
前記有機ポリマー粒子が、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、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記金属コート有機ポリマー粒子が、セリアコート有機ポリマー粒子、ジルコニアコート有機ポリマー粒子、シリカコート有機ポリマー粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記化学添加剤が、
（Ａ）分子構造（ａ）：
【化８】
2020002359.tif 000084
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５（Ｒ１〜Ｒ５の群におけるＲ）は、
（１）
（ｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｂ）：
【化９】
2020002359.tif 000085
（式中、ｍ又はｎは、１〜５から独立に選択され、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、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に選択される。）
に示される構造を有するポリオール分子単位であり、かつ、
（ｉｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における他のＲ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に選択される；及び
（２）
（ｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｂ）：
【化１０】
2020002359.tif 000086
（式中、ｍ又はｎは１〜５から独立に選択され、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、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に選択される。）
に示される構造を有するポリオール分子単位であり、
（ｉｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｃ）：
【化１１】
2020002359.tif 000087
（式中、ＯＲ１１、ＯＲ１２、ＯＲ１３、及びＯＲ１４の群におけるＯＲの１つは、構造（ａ）中のＯに置き換わり、
Ｒ１０、並びにＲ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、及びＲ１４の群における他のＲ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に選択される。）
に示される六員環ポリオールであり、かつ、
（ｉｉｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における他のＲ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に選択される；
からなる群から選択される。）；
（Ｂ）少なくとも１つの（ｄ）、少なくとも１つの（ｅ）、少なくとも１つの（ｆ）、少なくとも１つの（ｇ）、少なくとも１つの（ｈ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される分子構造：
【化１２】
2020002359.tif 000088
（式中、ｎは３〜１２から選択され、
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、各Ｒは、水素、酸素、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に選択され、その少なくとも４つは水素原子である。）
からなる群から選択される、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を与えることと；
（ｄ）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ことと；
（ｅ）二酸化ケイ素膜を含む少なくとも１つの表面を研磨することと
を含む、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）方法であって、
前記酸化ケイ素膜が、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）、スピンオン酸化ケイ素膜、流動性ＣＶＤ酸化物膜、炭素ドープ酸化物膜、窒素ドープ酸化物膜、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される方法。
【請求項１３】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、
５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有し、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦５．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズである研磨材粒子；
分子構造中に少なくとも４つのヒドロキシル官能基を有する化学添加剤
を含み、
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が３〜１０のｐＨを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、
５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有し、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦５．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズである研磨材粒子を含み、
化学添加剤（ａ）が、その分子構造中の少なくとも６つのヒドロキシル官能基、及び（１）から選択されるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５（群Ｒ１〜Ｒ５におけるＲ）を有し、０．０５質量％〜５質量％の範囲であり
前記組成物が３〜１０のｐＨを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記化学添加剤中のポリオール分子単位（ｂ）が、以下：
【化１３】
2020002359.tif 000089
に示されるように、ｎ＝２、かつ、ｍ＝１であり、Ｒ１〜Ｒ９の群におけるＲの残りが全て水素原子であり、
前記溶媒が脱イオン（ＤＩ）水であり、
前記研磨材粒子が、≦２．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、
酸化物トレンチディッシング速度（Å／ｍｉｎ）対ブランケットＨＤＰ膜除去速度（Å／ｍｉｎ）の比が≦０．１である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、
５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有する研磨材粒子を含み、
前記化学添加剤が、その分子構造中の少なくとも６つのヒドロキシル官能基、及び（２）から選択されるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５（群Ｒ１〜Ｒ５におけるＲ）を有し、
前記研磨材粒子が、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦３．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズであり、
前記組成物が３〜１０のｐＨを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記化学添加剤中のポリオール分子単位（ｂ）が、以下：
【化１４】
2020002359.tif 000090
に示されるように、ｎ＝２、かつ、ｍ＝１であり、Ｒ１〜Ｒ１４の群におけるＲの残りが全て水素原子であり、
前記溶媒が脱イオン（ＤＩ）水であり、
前記研磨材粒子が、≦２．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、
酸化物トレンチディッシング速度（Å／ｍｉｎ）対ブランケットＨＤＰ膜除去速度（Å／ｍｉｎ）の比が≦０．１である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、
５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有する研磨材粒子を含み、
前記研磨材粒子が、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦３．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズであり、
前記化学添加剤が、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、ダルシトール、イジトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ソルビタン、スクロース、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、メソ−エリスリトール、リボース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせを含む群から選択され、
前記組成物が３〜１のｐＨを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有するセリアコートコロイダルシリカ粒子又はセリア粒子；
水を含み、
前記セリアコートコロイダルシリカ粒子又はセリア粒子が、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦３．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズであり、
前記化学添加剤が、その分子構造中に少なくとも５つのヒドロキシル官能基を有し、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、ダルシトール、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、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせを含む群から選択され、
前記組成物が３〜１０のｐＨを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有するセリアコートコロイダルシリカ粒子又はセリア粒子を含み、
前記セリアコートコロイダルシリカ粒子又はセリア粒子が、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦２．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズであり、
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、ダルシトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ベータ−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化学添加剤；及び
水
をさらに含み、
前記組成物が３〜１０のｐＨを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
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、２−メチル−イソチアゾリン−３−オン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される活性成分を有する０．０００１質量％〜０．０５質量％のバイオサイド；
酸性ｐＨ条件に関して硝酸、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か、アルカリ性ｐＨ条件に関し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、テトラアルキルアンモニウム水酸化物、有機四級アンモニウム水酸化物化合物、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０質量％〜１質量％のｐＨ調節剤；及び
これらの組み合わせ
からなる群から選択される１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
前記半導体基材が、窒化ケイ素表面をさらに含み、酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択性が≧２０である、請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
ａ．半導体基材；
ｂ．研磨パッド；並びに
ｃ．無機酸化物粒子、金属コート無機酸化物粒子、有機ポリマー粒子、金属酸化物コート有機ポリマー粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される０．０５質量％〜１０質量％の研磨材粒子；
０．０１質量％〜２０．０質量％の化学添加剤；
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のｐＨを有する化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって、
前記無機酸化物粒子が、セリア、コロイダルシリカ、高純度コロイダルシリカ、コロイダルセリア、アルミナ、チタニア、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、
前記金属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、セリアコート高純度コロイダルシリカ、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るセリアコート無機酸化物粒子からなる群から選択され、
前記有機ポリマー粒子が、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、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記金属コート有機ポリマー粒子が、セリアコート有機ポリマー粒子、ジルコニアコート有機ポリマー粒子、シリカコート有機ポリマー粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記化学添加剤が、少なくとも４つのヒドロキシル官能基を有し、
（Ａ）分子構造（ａ）：
【化１５】
2020002359.tif 000091
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５（Ｒ１〜Ｒ５の群におけるＲ）は、
（１）
（ｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｂ）：
【化１６】
2020002359.tif 000092
（式中、ｍ又はｎは、１〜５から独立に選択され、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、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に選択される。）
に示される構造を有するポリオール分子単位であり、かつ、
（ｉｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における他のＲ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に選択される；及び
（２）
（ｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｂ）：
【化１７】
2020002359.tif 000093
（式中、ｍ又はｎは１〜５から独立に選択され、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９の各々は、水素、アルキル、アルコキシ、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に選択される。）
に示される構造を有するポリオール分子単位であり、
（ｉｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｃ）：
【化１８】
2020002359.tif 000094
（式中、ＯＲ１１、ＯＲ１２、ＯＲ１３、及びＯＲ１４の群におけるＯＲの１つは、構造（ａ）中のＯに置き換わり、
Ｒ１０、並びにＲ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、及びＲ１４の群における他のＲ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に選択される。）
に示される六員環ポリオールであり、かつ、
（ｉｉｉ）Ｒ１〜Ｒ５の群における他のＲ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に選択される；
からなる群から選択される。）；
（Ｂ）少なくとも１つの（ｄ）、少なくとも１つの（ｅ）、少なくとも１つの（ｆ）、少なくとも１つの（ｇ）、少なくとも１つの（ｈ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される分子構造：
【化１９】
2020002359.tif 000095
（式中、ｎは３〜１２から選択され、
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、各Ｒは、水素、酸素、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に選択され、その少なくとも４つは水素原子である。）
からなる群から選択される化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物；
を含む、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）装置であって、
前記酸化ケイ素膜が、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）、スピンオン酸化ケイ素膜、流動性ＣＶＤ酸化物膜、炭素ドープ酸化物膜、窒素ドープ酸化物膜、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、
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、装置。
【請求項２４】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、
５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有し、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦５．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズである研磨材粒子；
分子構造中に少なくとも４つのヒドロキシル官能基を有する化学添加剤
を含み、
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が３〜１０のｐＨを有する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、
５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有し、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦５．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズである研磨材粒子を含み、
化学添加剤（ａ）が、その分子構造中の少なくとも６つのヒドロキシル官能基、及び（１）から選択されたＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５（群Ｒ１〜Ｒ５におけるＲ）を有し、０．０５質量％〜５質量％の範囲であり、
前記組成物が３〜１０のｐＨを有する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記化学添加剤中のポリオール分子単位（ｂ）が、以下：
【化２０】
2020002359.tif 000096
に示されるように、ｎ＝２、かつ、ｍ＝１であり、Ｒ１〜Ｒ９の群におけるＲの残りが全て水素原子であり、
前記溶媒が脱イオン（ＤＩ）水であり、
前記研磨材粒子が、≦２．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有する、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、
５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有する研磨材粒子を含み、
前記研磨材粒子が、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦５．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズであり、
化学添加剤（ａ）が、その分子構造中に少なくとも６つのヒドロキシル官能基、及び（２）から選択されるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５（群Ｒ１〜Ｒ５におけるＲ）を有し、０．０５質量％〜５質量％の範囲であり、
前記組成物が３〜１０のｐＨを有する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２８】
前記化学添加剤中のポリオール分子単位（ｂ）が、以下：
【化２１】
2020002359.tif 000097
に示されるように、ｎ＝２、かつ、ｍ＝１であり、Ｒ１〜Ｒ１４の群におけるＲの残りが全て水素原子であり、
前記溶媒が脱イオン（ＤＩ）水であり、
前記研磨材粒子が、≦２．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、
酸化物トレンチディッシング速度（Å／ｍｉｎ）対ブランケットＨＤＰ膜除去速度（Å／ｍｉｎ）の比が≦０．１である、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、
５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有する研磨材粒子を含み、
前記研磨材粒子が、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦３．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズであり、
前記化学添加剤が、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、ダルシトール、イジトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ソルビタン、スクロース、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、メソ−エリスリトール、リボース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせを含む群から選択され、
前記組成物が３〜１０のｐＨを有する、請求項２３に記載の装置。
【請求項３０】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、
５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有するセリアコートコロイダルシリカ粒子又はセリア粒子；
水を含み、
前記セリアコートコロイダルシリカ粒子又はセリア粒子が、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦３．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズであり、
前記化学添加剤は、その分子構造中に少なくとも５つのヒドロキシル官能基を有し、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、ダルシトール、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、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせを含む群から選択され、
前記組成物が３〜１０のｐＨを有する、請求項２３に記載の装置。
【請求項３１】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が、
５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有し、２０〜６０℃の範囲の温度における≧３０日の保存期間に亘って≦２．０％の平均粒子サイズＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の変化を有し、Ｄ９９（ｎｍ）は、９９質量％の粒子が入る粒子サイズであるセリアコートコロイダルシリカ粒子又はセリア粒子；
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、ダルシトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ベータ−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化学添加剤；
水
を含み、
前記組成物が３〜１０のｐＨを有する、請求項２３に記載の装置。
【請求項３２】
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、２−メチル−イソチアゾリン−３−オン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される活性成分を有する０．０００１質量％〜０．０５質量％のバイオサイド；
酸性ｐＨ条件に関して硝酸、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か、アルカリ性ｐＨ条件に関し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、テトラアルキルアンモニウム水酸化物、有機四級アンモニウム水酸化物化合物、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０質量％〜１質量％のｐＨ調節剤；及び
これらの組み合わせ
からなる群から選択される１つを含む、請求項２３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、参照により本開示に全体的に組み込まれる２０１８年６月２９日に出願された米国仮出願第６２／６９２６３３号及び第６２／６９２６３９号の優先権の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景
本発明は、酸化物及びドープ酸化物膜の化学機械平坦化（ＣＭＰ）に関する。
【０００３】
マイクロエレクトロニクスデバイスの作製において、関与する重要な工程は、特に、選択された材料を回収し、かつ／または構造を平坦化する目的に関する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、ＳｉＯ2層の下に堆積されて、研磨ストップとして働く。係る研磨ストップの役割は、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、酸化物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）と比較される二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）の増大した研磨選択性速度である。
【０００５】
パターン化構造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の低減は、考慮すべき重要な因子である。より低いトレンチ酸化物損失は、隣接するトランジスタ間の電流漏れを防止する。ダイに亘る（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、ＣＭＰ研磨組成物において、酸化物トレンチディッシングを低減することにより、トレンチ酸化物損失を低減することが重要である。
【０００６】
米国特許第５８７６４９０号は、研磨材粒子を含有し、通常の応力効果を示す研磨組成物を開示する。スラリーは、凹み（リセス）における研磨速度の低下をもたらす非研磨粒子をさらに含有し、一方で、研磨材粒子は高台での高い研磨速度を維持する。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、酸化セリウム粒子とポリマー電解質とを含み、これをシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨応用のために用いることができる。
【０００７】
米国特許第６９６４９２３号は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨応用のための酸化セリウム粒子及びポリマー電解質を含有する研磨組成物を教示する。用いられるポリマー電解質としては、米国特許第５８７６４９０号と同様に、ポリアクリル酸の塩が挙げられる。セリア、アルミナ、シリカ及びジルコニアが研磨材として用いられる。係る列記されたポリ電解質の分子量は、３００〜２００００であるが、全体で＜１０００００である。
【０００８】
米国特許第６６１６５１４号は、化学機械研磨により、窒化ケイ素に優先して、物品の表面から第一の物質を除去するのに用いら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６５４４８９２号は、使用研磨材、並びにカルボン酸官能基と、アミン及びハライドから選択される第二の官能基とを有する有機化合物を含有する研磨組成物を教示する。セリア粒子は、研磨材として用いられた。
【００１０】
しかし、これらの先に開示されたシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）研磨組成物は、酸化物トレンチディッシングの低減の重要性に言及していない。
【００１１】
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、及び窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素の高い選択性に加えて、低減された酸化物トレンチディッシング、及び改善された過研磨ウィンドウ安定性を提供することができる化学機械研磨組成物、方法及び装置に対するこの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。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の概要
本発明は、酸化物トレンチディッシング低減添加剤組成物として化学添加剤を導入することにより、酸性、中性及びアルカリ性ｐＨ条件を含む広いｐＨ範囲における低減された酸化物トレンチディッシング、ひいては改善された過研磨ウィンドウ安定性のための化学機械研磨（ＣＭＰ）研磨組成物、方法及び装置を提供する。
【００１３】
本発明は、高い酸化物膜除去速度、低いＳｉＮ膜除去速度、高く調節可能な酸化物：ＳｉＮ選択性、研磨後のより低い全欠陥数、及び良好な平均粒子サイズ（ｎｍ）安定性を達成する利益も提供する。
【００１４】
１つの側面において、
無機酸化物粒子、金属コート無機酸化物粒子、有機ポリマー粒子、金属酸化物コート有機ポリマー粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される研磨材粒子；
酸化物トレンチディッシング低減剤としての化学添加剤；
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のｐＨを有する、ＣＭＰ研磨組成物が提供される。
【００１５】
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、コロイダルシリカ、高純度コロイダルシリカ、コロイダルセリア、アルミナ、チタニア、ジルコニア粒子が挙げられる。
【００１６】
セリア粒子の例は、焼成セリア粒子である。焼成セリア粒子の例は、ミリングプロセスにより製造された焼成セリア粒子である。
【００１７】
コロイダルセリア粒子の例は、典型的には化学反応及び結晶化プロセスにより製造される。
【００１８】
金属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、セリアコート高純度コロイダルシリカ、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等のセリアコート無機酸化物粒子が挙げられる。
【００１９】
有機ポリマー粒子としては、以下に制限されるものではないが、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、又は任意の他の有機ポリマー粒子が挙げられる。
【００２０】
金属コート有機ポリマー粒子は、セリアコート有機ポリマー粒子、ジルコニアコート有機ポリマー粒子、シリカコート有機ポリマー粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００２１】
好ましい研磨材粒子は、セリアコート無機酸化物粒子、及びセリア粒子である。より好ましい研磨材粒子は、セリアコートシリカ粒子及び焼成セリア粒子である。
【００２２】
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】
酸化物トレンチディッシング低減剤としての化学添加剤は、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、より好ましくは６つ又はそれより多くのヒドロキシル官能基をその分子構造中に含有する。
【００２４】
１つの実施態様において、化学添加剤は、以下に示される一般分子構造を有する。
【化１】
2020002359.tif 000003
【００２５】
一般分子構造において、ｎは２〜５０００、３〜１２、好ましくは４〜７から選択される。
【００２６】
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、同じか異なる原子又は官能基であることができる。
【００２７】
Ｒ１〜Ｒ３の群におけるＲ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に選択されることができ、その少なくとも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。
【００２８】
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３が同じであり、かつ、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。
【００２９】
係る化学添加剤の幾つかの例の分子構造は、以下に列記される。
【化２−１】
2020002359.tif 000004
【化２−２】
2020002359.tif 000005
【００３０】
別の実施態様において、化学添加剤は、以下に示される構造を有する。
【化３】
2020002359.tif 000006
【００３１】
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２〜５０００、３〜１２、好ましくは４〜７から選択される。
【００３２】
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に選択されることができる。
【００３３】
Ｒ１及びＲ２が全て水素原子であり、かつ、ｎ＝３である場合、化学添加剤は、Ｄ−アラビノース又はＬ−アラビノースである。
【化４】
2020002359.tif 000007
【００３４】
Ｒ１及びＲ２が全て水素原子であり、かつ、ｎ＝４である場合、化学添加剤は、Ｄ−マンノース又はＬ−マンノースである。
【化５】
2020002359.tif 000008
【００３５】
さらに別の実施態様において、化学添加剤は、少なくとも１つの（ｆ）、少なくとも１つの（ｇ）、少なくとも１つの（ｈ）、及びこれらの組み合わせで構成された群から選択される分子構造を有する。
【化６】
2020002359.tif 000009
【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】
これらは、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に選択されることができ、その少なくとも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。
【００３８】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、及びＲ１４が全て水素原子である場合、それは、複数のヒドロキシル官能基を有する化学添加剤を与える。
【００３９】
係る化学添加剤の幾つかの例の分子構造は、以下に列記される。
【化７−１】
2020002359.tif 000010
【化７−２】
2020002359.tif 000011
【００４０】
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と結合した少なくとも１つの六員環構造モチーフエーテルを含有するか、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と、少なくとも１つの六員環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。
【００４１】
酸化物トレンチディッシング低減剤としての化学添加剤は、少なくとも２つ、少なくとも４つ、又は少なくとも６つのヒドロキシル官能基をその分子構造中に含有する。
【００４２】
化学添加剤の一般分子構造は、（ａ）において示される。
【化８】
2020002359.tif 000012
【００４３】
１つの実施態様において、一般分子構造におけるＲ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｂ）に示される構造を有するポリオール分子単位である。
【化９】
2020002359.tif 000013
式中、ｎ及びｍは同じか異なることができ、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から独立に選択され、Ｒ６〜Ｒ９は同じか異なる原子又は官能基であることができ、
Ｒ１〜Ｒ５の群におけるＲの残りは、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に選択されることができる。
【００４４】
別の実施態様において、一般分子構造におけるＲ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｂ）に示される構造を有するポリオール分子単位であり、一般分子構造におけるＲ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｃ）に示される六員環ポリオールである。
【化１０】
2020002359.tif 000014
式中、
ＯＲ１１、ＯＲ１２、ＯＲ１３、及びＯＲ１４の群におけるＯＲの１つは、構造（ａ）中のＯに置き換わり、
Ｒ１０、並びにＲ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、及びＲ１４の群における他のＲ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に選択され、
Ｒ１〜Ｒ５の群におけるＲの残りは、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に選択されることができる。
【００４５】
一般分子構造において、Ｒ１〜Ｒ９の群におけるＲの少なくとも２つ、好ましくは少なくとも４つ、より好ましくは少なくとも６つは水素原子である。
【００４６】
Ｒの１つだけ、たとえば一般分子構造におけるＲ１〜Ｒ５の群におけるＲ５だけがｎ＝２、かつ、ｍ＝１を有するポリオール分子単位（ｂ）であり、Ｒ１〜Ｒ９の群におけるＲの残り全てが水素原子である場合、以下の２種の化学添加剤が得られる。
【化１１】
2020002359.tif 000015
【００４７】
１つのＲ、たとえばＲ５がｎ＝２、かつ、ｍ＝１を有するポリオール分子単位（ｂ）であり、１つのＲ、たとえばＲ２が六員環ポリオールであり、Ｒ１〜Ｒ１４の群におけるＲの残り全てが水素原子である場合、以下の化学添加剤が得られる。
【化１２】
2020002359.tif 000016
【００４８】
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、リビトール、Ｄ−ソルビトール、マンニトール、ダルシトール、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、メソ-エリスリトール、ベータ−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、ダルシトール、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、Ｌ−マンノース、ベータ−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、ダルシトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせである。
【００４９】
幾つかの実施態様において、ＣＭＰ研磨組成物は、２つ又はそれより多くの部分にされ、使用の時点で混合されることができる。
【００５０】
別の側面において、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（たとえばテトラエチルオルトシリケート、すなわちＴＥＯＳ）を有する基材の化学機械研磨（ＣＭＰ）方法が提供される。
【００５１】
さらに別の側面において、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）装置が提供される。
【００５２】
研磨される酸化物膜は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）、スピンオン酸化物膜、流動性ＣＶＤ酸化物膜、炭素ドープ酸化物膜、窒素ドープ酸化物膜、又はこれらの組み合わせであることができる。
【００５３】
上記の基材は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）表面をさらに含むことができる。ＳｉＯ2：ＳｉＮの除去選択性は、１０超、好ましくは２０超、より好ましくは３０超である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、膜ＲＲ（Ａ／分）へのセリアコートシリカ／Ｄ−ソルビトール比の影響を示す。
【図２】図２は、酸化物トレンチディッシングへのセリアコートシリカ／Ｄ−ソルビトール比の影響を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
本発明の詳細な説明
【００５６】
本発明は、酸化物及びドープ酸化物膜の研磨のための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物、方法、及び装置に関する。
【００５７】
パターン化構造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の低減は、考慮すべき重要な因子である。より低いトレンチ酸化物損失は、隣接するトランジスタ間の電流漏れを防止する。ダイに亘る、及び／又は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、ＣＭＰ研磨組成物において、酸化物トレンチディッシングを低減することにより、トレンチ酸化物損失を低減することが重要である。
【００５８】
ＣＭＰ組成物は、研磨材粒子と、マルチトール、ラクチトール、及びマルトトリイトール、又は類似の分子構造及び官能基を有する任意の他の化学分子等の好適な化学添加剤との独特な組み合わせを含む。
【００５９】
本発明は、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物に酸化物トレンチディッシング低減添加剤として化学添加剤を導入することにより、酸性、中性及びアルカリ性ｐＨ条件を含む広いｐＨ範囲における低減された酸化物トレンチディッシング、ひいては改善された過研磨ウィンドウ安定性を提供する。
【００６０】
化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、高い酸化物膜除去速度、低いＳｉＮ膜除去速度、及び高いＳｉＯ2：ＳｉＮ選択性を提供する。
【００６１】
化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、研磨材として焼成セリア粒子を用いるＣＭＰ研磨組成物と比較して、大きな全欠陥数の低減も提供した。
【００６２】
化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、最小化された研磨性能変化量で堅固なＣＭＰ研磨性能を維持することにおいて非常に重要である、研磨材粒子の良好な平均粒子サイズ及びサイズ分布安定性をさらに提供する。
【００６３】
１つの側面において、
無機酸化物粒子、金属コート無機酸化物粒子、有機ポリマー粒子、金属酸化物コート有機ポリマー粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される研磨材粒子；
酸化物トレンチディッシング低減剤としての化学添加剤；
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のｐＨを有する、ＣＭＰ研磨組成物が提供される。
【００６４】
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、コロイダルシリカ、高純度コロイダルシリカ、コロイダルセリア、アルミナ、チタニア、ジルコニア粒子が挙げられる。
【００６５】
セリア粒子の例は、焼成セリア粒子である。焼成セリア粒子の例は、ミリングプロセスにより製造された焼成セリア粒子である。
【００６６】
コロイダルセリア粒子の例は、典型的には化学反応及び結晶化プロセスにより製造される。
【００６７】
金属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、セリアコート高純度コロイダルシリカ、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等のセリアコート無機酸化物粒子が挙げられる。
【００６８】
有機ポリマー粒子としては、以下に制限されるものではないが、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、又は任意の他の有機ポリマー粒子が挙げられる。
【００６９】
金属コート有機ポリマー粒子は、セリアコート有機ポリマー粒子、ジルコニアコート有機ポリマー粒子、シリカコート有機ポリマー粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００７０】
研磨材粒子の平均的な平均粒子サイズ、すなわち平均粒子サイズ（ＭＰＳ）は、２〜１０００ｎｍ、５〜５００ｎｍ、１５〜４００ｎｍ、又は２５〜２５０ｎｍの範囲である。ＭＰＳは、粒子の直径を指し、動的光散乱（ＤＬＳ）法を用いて測定される。
【００７１】
これらの研磨材粒子の濃度は、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。
【００７２】
好ましい研磨材粒子は、セリアコート無機酸化物粒子、及びセリア粒子である。より好ましい研磨材粒子は、セリアコートシリカ粒子及び焼成セリア粒子である。
【００７３】
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。
【００７４】
好ましい溶媒はＤＩ水である。
【００７５】
ＣＭＰスラリーは、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％のバイオサイドを含有することができる。
【００７６】
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、ＫａｔｈｏｎTM  ＣＧ/ＩＣＰ  ＩＩ、Ｄｕｐｏｎｔ/Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．からのＢｉｏｂａｎが挙げられる。これらは、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。
【００７７】
ＣＭＰスラリーは、ｐＨ調節剤を含有することができる。
【００７８】
酸性又は塩基性ｐＨ調節剤を用いて、最適化されたｐＨ値に研磨組成物を調節することができる。
【００７９】
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。
【００８０】
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、テトラアルキルアンモニウム水酸化物、有機四級アンモニウム水酸化物化合物、有機アミン、及びよりアルカリ性方向に向けて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ｐＨ調節剤も挙げられる。
【００８１】
ＣＭＰスラリーは、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。
【００８２】
ＣＭＰスラリーは、０．０１質量％〜２０質量％、０．０２５質量％〜１０質量％、０．０５質量％〜５質量％、又は０．１〜３．０質量％の化学添加剤を酸化物トレンチディッシング及び全欠陥数低減剤として含有する。
【００８３】
酸化物トレンチディッシング低減剤としての化学添加剤は、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、より好ましくは６つ又はそれより多くのヒドロキシル官能基をその分子構造中に含有する。
【００８４】
１つの実施態様において、化学添加剤は、以下に示される一般分子構造を有する。
【化１３】
2020002359.tif 000017
【００８５】
一般分子構造において、ｎは２〜５０００、３〜１２、好ましくは４〜７から選択される。
【００８６】
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、同じか異なる原子又は官能基であることができる。
【００８７】
Ｒ１〜Ｒ３の群におけるＲ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に選択されることができ、その少なくとも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。
【００８８】
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３が同じであり、かつ、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。
【００８９】
係る化学添加剤の幾つかの例の分子構造は、以下に列記される。
【化１４−１】
2020002359.tif 000018
【化１４−２】
2020002359.tif 000019
【００９０】
別の実施態様において、化学添加剤は、以下に示される構造を有する。
【化１５】
2020002359.tif 000020
【００９１】
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２〜５０００、３〜１２、好ましくは４〜７から選択される。
【００９２】
Ｒ１及びＲ２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に選択されることができる。
【００９３】
Ｒ１及びＲ２が全て水素原子であり、かつ、ｎ＝３である場合、化学添加剤は、Ｄ−アラビノース又はＬ−アラビノースである。
【化１６】
2020002359.tif 000021
【００９４】
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３が全て水素原子であり、かつ、ｎ＝４である場合、化学添加剤は、Ｄ−マンノース又はＬ−マンノースである。
【化１７】
2020002359.tif 000022
【００９５】
さらに別の実施態様において、化学添加剤は、少なくとも１つの（ｆ）、少なくとも１つの（ｇ）、少なくとも１つの（ｈ）、及びこれらの組み合わせで構成された群から選択される分子構造を有する。
【化１８】
2020002359.tif 000023
【００９６】
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。
【００９７】
これらは、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に選択されることができ、その少なくとも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。
【００９８】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、及びＲ１４が全て水素原子である場合、それは、複数のヒドロキシル官能基を有する化学添加剤を与える。
【００９９】
係る化学添加剤の幾つかの例の分子構造は、以下に列記される。
【０１００】
【化１９−１】
2020002359.tif 000024
【化１９−２】
2020002359.tif 000025
【０１０１】
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と結合した少なくとも１つの六員環構造モチーフエーテルを含有するか、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と、少なくとも１つの六員環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。
【０１０２】
酸化物トレンチディッシング低減剤としての化学添加剤は、少なくとも２つ、少なくとも４つ、又は少なくとも６つのヒドロキシル官能基をその分子構造中に含有する。
【０１０３】
化学添加剤の一般分子構造は、（ａ）に示される。
【化２０】
2020002359.tif 000026
【０１０４】
１つの実施態様において、一般分子構造におけるＲ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｂ）に示される構造を有するポリオール分子単位である。
【化２１】
2020002359.tif 000027
式中、ｎ及びｍは同じか異なることができ、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から独立に選択され、Ｒ６〜Ｒ９は同じか異なる原子又は官能基であることができ、
Ｒ１〜Ｒ５の群におけるＲの残りは、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に選択されることができる。
【０１０５】
別の実施態様において、一般分子構造におけるＲ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｂ）に示される構造を有するポリオール分子単位であり、一般分子構造におけるＲ１〜Ｒ５の群における少なくとも１つのＲは、（ｃ）に示される六員環ポリオールである。
【化２２】
2020002359.tif 000028
式中、
ＯＲ１１、ＯＲ１２、ＯＲ１３、及びＯＲ１４の群におけるＯＲの１つは、構造（ａ）中のＯに置き換わり、
Ｒ１０、並びにＲ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、及びＲ１４の群における他のＲ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に選択され、
Ｒ１〜Ｒ５の群におけるＲの残りは、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に選択されることができる。
【０１０６】
一般分子構造において、Ｒ１〜Ｒ９の群におけるＲの少なくとも２つ、好ましくは４つ、より好ましくは６つは水素原子である。
【０１０７】
Ｒの１つだけ、たとえば一般分子構造におけるＲ１〜Ｒ５の群におけるＲ５だけがｎ＝２、かつ、ｍ＝１を有するポリオール分子単位（ｂ）であり、Ｒ１〜Ｒ９の群におけるＲの残り全てが水素原子である場合、以下の２種の化学添加剤が得られる。
【化２３】
2020002359.tif 000029
【０１０８】
１つのＲ、たとえばＲ５がｎ＝２、かつ、ｍ＝１を有するポリオール分子単位（ｂ）であり、１つのＲ、たとえばＲ２が六員環ポリオールであり、Ｒ１〜Ｒ１４の群におけるＲの残り全てが水素原子である場合、以下の化学添加剤が得られる。
【化２４】
2020002359.tif 000030
【０１０９】
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、リビトール、Ｄ−ソルビトール、マンニトール、ダルシトール、イジトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ソルビタン、スクロース、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、メソ-エリスリトール、リボース、ベータ−ラクトース、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、ダルシトール、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、ベータ−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、ダルシトール、Ｄ−（−）−フルクトース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせである。
【０１１０】
幾つかの実施態様において、ＣＭＰ研磨組成物は、２つ又はそれより多くの部分にされ、使用の時点で混合されることができる。
【０１１１】
別の側面において、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）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。
【０１１２】
研磨される酸化物膜は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）、スピンオン酸化物膜、流動性ＣＶＤ酸化物膜、炭素ドープ酸化物膜、窒素ドープ酸化物膜、又はこれらの組み合わせであることができる。
【０１１３】
上記の基材は、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、１０超、好ましくは２０超、より好ましくは３０超である。
【０１１４】
ＣＭＰ組成物のディッシング性能は、酸化物トレンチディッシング速度（Å／分）対ブランケットＨＤＰ膜除去速度（Å／分）の比により特徴づけることもできる。
【０１１５】
この比が小さいほど、酸化物トレンチディッシングも低い。
【０１１６】
≦０．１、０．０８、０．０６、０．０５、０．０３又は０．０２の比を有するＣＭＰ組成物は、良好な酸化物ディッシング性能を与える。
【０１１７】
ＣＭＰ研磨組成物において、研磨材粒子安定性を維持して、一貫した所望のＣＭＰ研磨性能を確実にすることは非常に重要である。
【０１１８】
ＣＭＰ研磨組成物中で化学添加剤を用いる場合、これらの化学添加剤は、組成物中の研磨材粒子の安定性に幾らかの影響を及ぼす可能性がある。
【０１１９】
例えば、マルチトール、ラクチトール、又はこれらの誘導体を研磨組成物中の酸化物トレンチ低減剤として用いる場合、これらの化学添加剤は、ＣＭＰ研磨組成物中のセリアコート無機酸化物研磨材の安定性に幾らかの影響を及ぼす可能性がある。
【０１２０】
典型的には、研磨材粒子安定性は、高温にて、時間に対する平均粒子サイズ（ＭＰＳ）（ｎｍ）、及び粒子サイズ分布パラメータＤ９９（ｎｍ）変化を検査することにより試験される。
【０１２１】
特定のサイズよりも小さいサイズを有する粒子の質量パーセントとして粒子サイズ分布を定量化することができる。例えば、パラメータＤ９９（ｎｍ）は、全てのスラリー粒子の９９質量％が、Ｄ９９（ｎｍ）以下の粒子直径を有するような粒子サイズ（直径）を表す。すなわち、Ｄ９９（ｎｍ）は、粒子の９９質量％が当たるか該当する粒子サイズである。
【０１２２】
ＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）変化が小さいほど、研磨材粒子はより安定であり、したがってＣＭＰ研磨組成物もより安定である。
【０１２３】
粒子サイズ分布を、画像化、動的光散乱、流体力学的流体分別、ディスク遠心分離等の任意の適切な方法により測定することができる。
【０１２４】
ＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）は、本件において両方とも動的光散乱により測定される。
【０１２５】
研磨材粒子安定性を与えるＣＭＰ組成物は、２０〜６０℃、２５〜５０℃の範囲の温度における少なくとも３０日、４０日、５０日、６０日、７０日、又は１００日の保存期間に関して≦６．０％、５．０％、３．０％、２．０％、１．０％、０．５％、０．３％、又は０．１％のＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）変化を有する。
【０１２６】
以下の非制限的な例は、本発明をさらに説明するために提示される。
【０１２７】
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。
【０１２８】
用語
成分
焼成セリア粒子：約１５０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５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。
【０１２９】
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５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。
【０１３０】
（種々のサイズの）セリアコートシリカ粒子は、日本のＪＧＣ  Ｉｎｃ．により供給された。
【０１３１】
Ｄ−ソルビトール、ダルシトール、フルクトース、マルチトール、ラクチトール等の化学添加剤、及び他の化学原料は、ミズーリ州、セントルイスのＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈにより供給された。
【０１３２】
ＴＥＯＳ：テトラエチルオルトシリケート
【０１３３】
研磨パッド：研磨パッド、すなわちＩＣ１０１０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。
【０１３４】
パラメータ
一般
Å又はＡ：オングストローム−長さの単位
【０１３５】
ＢＰ：背圧、ｐｓｉ単位
【０１３６】
ＣＭＰ：化学機械平坦化＝化学機械研磨
【０１３７】
ＣＳ：キャリア速度
【０１３８】
ＤＦ：下向き圧力：ＣＭＰ中に適用される圧力、ｐｓｉ単位
【０１３９】
ｍｉｎ：分
【０１４０】
ｍｌ：ミリリットル
【０１４１】
ｍＶ：ミリボルト
【０１４２】
ｐｓｉ：ポンド毎平方インチ
【０１４３】
ＰＳ：研磨ツールのプラテン回転速度、ｒｐｍ（回転数毎分）
【０１４４】
ＳＦ：スラリー流量、ｍｌ／ｍｉｎ
【０１４５】
Ｗｔ％：（列記された成分の）質量パーセント
【０１４６】
ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性：（ＴＥＯＳの除去速度）／（ＳｉＮの除去速度）
【０１４７】
ＨＤＰ：高密度プラズマ堆積ＴＥＯＳ
【０１４８】
ＴＥＯＳ又はＨＤＰ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、例において２．５ｐｓｉ、３．０ｐｓｉ、３．３ｐｓｉ、又は４．３ｐｓｉであった。
【０１４９】
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、列記された例において３．０ｐｓｉであった。
【０１５０】
計測
膜は、Ｃｒｅａｔｉｖｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ，２０５６５Ａｌｖｅｓ  Ｄｒ．，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，ＣＡ，９５０１４により製造されたＲｅｓＭａｐ  ＣＤＥ、モデル１６８を用いて測定された。ＲｅｓＭａｐツールは、４点プローブシート抵抗ツールである。膜について、５ｍｍ端部除外にて４９点の直径走査を行った。
【０１５１】
ＣＭＰツール
用いられたＣＭＰツールは、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，３０５０Ｂｏｗｅｒｅｓ  Ａｖｅｎｕｅ，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，９５０５４により製造された２００ｍｍＭｉｒｒａ又は３００ｍｍＲｅｆｌｅｘｉｏｎである。ＤＯＷ，Ｉｎｃ，４５１Ｂｅｌｌｅｖｕｅ  Ｒｄ．，Ｎｅｗａｒｋ，ＤＥ  １９７１３により供給された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。
【０１５２】
ＩＣ１０１０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と２つのＴＥＯＳモニターが、Ｖｅｒｓｕｍ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．により供給されたＶｅｒｓｕｍ（登録商標）ＳＴＩ２３０５スラリーにより、ベースライン条件で研磨された。
【０１５３】
ウェハ
研磨実験は、ＰＥＣＶＤ又はＬＥＣＶＤ又はＨＤ  ＴＥＯＳウェハを用いて実施された。これらのブランケットウェハは、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖａｌｌｅｙ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２９８５  Ｋｉｆｅｒ  Ｒｄ.,Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ,ＣＡ９５０５１から購入した。
【０１５４】
研磨実験
ブランケットウェハ研究において、酸化物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、テーブル速度；８７ｒｐｍ、ヘッド速度：９３ｒｐｍ、メンブレン圧；２．５ｐｓｉ、３．０ｐｓｉ、３．３ｐｓｉ、又は４．３ｐｓｉ、チューブ間圧力；３．１ｐｓｉ又は他、保持リング圧；５．１ｐｓｉ又は他であった。
【０１５５】
スラリーは、ＳＷＫ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．２９２０Ｓｃｏｔｔ  Ｂｌｖｄ．Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ  ＣＡ９５０５４により供給されたパターン化ウェハ（ＭＩＴ８６０）上での研磨実験において用いられた。これらのウェハは、Ｖｅｅｃｏ  ＶＸ３００プロファイラー／ＡＦＭ装置で測定された。酸化物ディッシング測定に関して、３つの異なるサイズのピッチ構造が用いられた。ウェハは、中心、中央、及び端部のダイ位置で測定された。
【０１５６】
ＣＭＰ研磨組成物から得られたＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性：（ＴＥＯＳの除去速度）／（ＳｉＮの除去速度）は調節可能であった。
【０１５７】
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、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研磨組成物が参照（ｒｅｆ．）として調製された。
【０１５８】
研磨組成物は、参照（０．２質量％のセリウムコートシリカ、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％〜２．０質量％の化学添加剤を加えることにより調製された。
【０１５９】
ｐＨ条件の例を除く全ての例で、組成物のｐＨは５．３５であった。
【０１６０】
酸性ｐＨ条件及びアルカリ性ｐＨ条件のために用いられる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。
【０１６１】
例１
実施例のスラリーは、参照スラリーに加えられた０．１５質量％の化学添加剤を有する。
【０１６２】
膜除去速度及び選択性に対する種々の選択された化学添加剤の影響が観察された。
【０１６３】
異なる膜についての除去速度（ＲＲ、Å／ｍｉｎ）が試験された。試験結果は、表１に示された。
【表１】
2020002359.tif 000031
【０１６４】
表１に示される結果のように、セリアコートシリカに基づくスラリーは、ＴＥＯＳに関してより高い除去速度を提供した。
【０１６５】
表１にさらに示される結果のように、メソ−エリスリトールを除く化学添加剤Ｄ−ソルビトール、Ｄ−マンニトール、Ｄ−マンノース、及びキシリトールは、参照と比較してＳｉＮ除去速度を抑制し、一方で依然として高いＴＥＯＳ及びＨＤＰ膜除去速度を与え、高い酸化物：ＳｉＮ選択性を提供した。
【０１６６】
例２
例２において、化学添加剤を含まない、０．２質量％のセリアコートシリカ研磨材に基づく配合物が、参照として用いられた。
【０１６７】
化学添加剤は、実施例スラリーにおいて、研磨材としての０．２質量％のセリアコートシリカと共に、それぞれ０．１５質量％（０．１５Ｘ）濃度にて用いられた。
【０１６８】
過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングへの種々の選択された化学添加剤の影響が観察された。
【０１６９】
試験結果は、表２に示された。表１のＨＤＰ  ＲＲ（Ａ／ｍｉｎ）も表２に示された。
【表２】
2020002359.tif 000032
【表３】
2020002359.tif 000033
【０１７０】
表３に、酸化物トレンチディッシング速度（Å／ｍｉｎ）対ブランケットＨＤＰ膜除去速度（Å／ｍｉｎ）の比を示した。
【０１７１】
表２及び３において示される結果のように、研磨組成物への酸化物トレンチディッシング低減剤としての種々の化学添加剤の添加は、異なる効果を示した。
【０１７２】
Ｄ−ソルビトール及びＤ−マンニトールを用いる研磨組成物は、参照と比較して、１００μｍピッチ及び２００μｍピッチ両方のそれぞれに、大きな酸化物トレンチディッシングの低減を与えた。
【０１７３】
キシリトールを用いる研磨組成物は、参照と比較して、研磨における酸化物トレンチディッシングに影響がないことを示した。Ｄ−（＋）−マンノース又はメソ−エリスリトールを用いる研磨組成物は、参照より悪い酸化物トレンチディッシングを有していた。
【０１７４】
酸化物トレンチディッシング対過研磨除去量の傾きに対する化学添加剤の影響は、表４に示された。
【表４】
2020002359.tif 000034
【０１７５】
表４に示される結果のように、Ｄ−ソルビトール又はＤ−マンニトールを用いる研磨組成物は、参照と比較して、酸化物トレンチディッシング対１００μｍ及び２００μｍ特徴上の過研磨量のはるかに小さい傾き値を与えた。
【０１７６】
他の添加剤は、参照と比較して、ディッシングの改善を与えなかった。
【０１７７】
例３
膜除去速度（ＲＲ、Å／ｍｉｎ）及び選択性に対する種々の選択された化学添加剤の影響が観察された。これらの化学添加剤は、研磨材としての０．２質量％のセリアコートシリカと共に、それぞれ０．１質量％濃度にて用いられた。
【０１７８】
試験結果は、表５に示された。
【表５】
2020002359.tif 000035
【０１７９】
表５に示される結果のように、これらの化学添加剤Ｄ−ソルビトール、Ｄ−（−）−フルクトース、マルチトール、及びダルシトールは、参照と比較してＳｉＮ除去速度を抑制し、依然として高いＴＥＯＳ及びＨＤＰ膜除去速度を与えた。
【表６】
2020002359.tif 000036
【０１８０】
Ｄ−（−）−フルクトースを有するＣＭＰ組成物は、ＳｉＮの除去に加えてＴＥＯＳの除去を抑制するが、依然として高いＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性を与えた。
【０１８１】
過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングへの種々の選択された化学添加剤の影響が観察された。
【０１８２】
試験結果は、表６に示された。表５のＨＤＰ  ＲＲ（Å／ｍｉｎ）も表６に示された。
【０１８３】
表６に示される過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングの結果のように、化学添加剤を含むＣＭＰ組成物は、１００μｍピッチ、及び２００μｍピッチそれぞれに対し、より低い酸化物トレンチディッシングを与えた。組成物は、参照組成物と比較して、大きな酸化物トレンチディッシングの低減を与えた。
【０１８４】
表７に、酸化物トレンチディッシング速度（Å／ｍｉｎ）対ブランケットＨＤＰ膜除去速度（Å／ｍｉｎ）の比を示した。
【表７】
2020002359.tif 000037
【０１８５】
表７に示される結果のように、化学添加剤の研磨組成物に対する添加は、ｐＨ５．３５において、トレンチディッシング速度対ブランケットＨＤＰ膜除去速度の比を、参照サンプルから得られた比より大いに低減させた。
【０１８６】
種々のサイズのピッチディッシング対酸化物過研磨量の傾きは、表８に示された。
【０１８７】
表８に示される種々のサイズのピッチディッシング対酸化物過研磨量の傾きの結果のように、化学添加剤及びセリアコートシリカ研磨材に基づくＣＭＰ研磨組成物は、参照により得られた傾きの値と比較して、はるかに低い傾きの値を与えた。
【０１８８】
【表８】
2020002359.tif 000038
【０１８９】
例４
例４において、除去速度、及びＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性が試験され、試験は、ｐＨ５．３５において、異なる濃度を有する化学添加剤を含むＣＭＰ研磨組成物を用いて実施された。
【０１９０】
試験結果は、表９に記載された。
【表９】
2020002359.tif 000039
【０１９１】
表９に示される結果のように、組成物中で用いられるＤ−ソルビトールの濃度が増加した場合、類似のＴＥＯＳ除去速度が得られ、ＨＤＰ膜除去速度が増加し、ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性も若干又は大いに増加した。
【０１９２】
種々のサイズのピッチ特徴上での選択された化学添加剤Ｄ−ソルビトール濃度による過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングへの影響が試験された。
【０１９３】
試験結果は、表１０に示された。
【表１０】
2020002359.tif 000040
【０１９４】
表１０に示される結果のように、異なる濃度でＤ−ソルビトールを含む３つの試験されたＣＭＰ研磨組成物の全ては、１００μｍピッチ及び２００μｍピッチの両方において低い酸化物トレンチディッシングを与えた。
【０１９５】
また、化学添加剤Ｄ−ソルビトール濃度が増加するほど、酸化物トレンチディッシングはさらに低減される。
【０１９６】
表１０に示される結果のように、異なる濃度でＤ−ソルビトールを含む３つの試験されたＣＭＰ研磨組成物の全ては、１００μｍピッチ及び２００μｍピッチの両方において低い酸化物トレンチディッシングを与えた。
【０１９７】
また、化学添加剤Ｄ−ソルビトール濃度が増加するほど、酸化物トレンチディッシングはさらに低減される。
【表１１】
2020002359.tif 000041
【０１９８】
表１１に、異なる濃度のＤ−ソルビトールを含む組成物によるトレンチディッシング速度(Å)/ブランケットＨＤＰ  ＲＲ（Å／ｍｉｎ）の比を示した。
【０１９９】
表１１に示される結果のように、ｐＨ５．３５において組成物中で用いられるＤ−ソルビトールは全て、種々の試験された濃度に亘って、トレンチディッシング速度対ブランケットＨＤＰ膜除去速度の比を大いに低減した。
【０２００】
したがって、Ｄ−ソルビトールを、広い濃度範囲において効果的な酸化物トレンチディッシング低減剤として用いることができる。
【０２０１】
種々のサイズのピッチディッシング対酸化物過研磨量の傾きが試験され、結果が表１２に示された。
【表１２】
2020002359.tif 000042
【０２０２】
表１２に示される種々のサイズのピッチディッシング対酸化物過研磨量の傾きの結果のように、ＣＭＰ研磨組成物中の種々の濃度のＤ−ソルビトールは、参照サンプルと比較して、全て類似の傾き値を与えた。
【０２０３】
また、Ｄ−ソルビトール濃度が増加するほど、ゼロ秒における過研磨時間での種々のサイズのピッチディッシング対酸化物過研磨の傾きは、緩やかに減少した。
【０２０４】
例５
例５において、試験は、異なるｐＨ値を有するＣＭＰ研磨組成物を用いて実施された。
【０２０５】
研磨材としての０．２質量％のセリアコートシリカ、及び化学添加剤としての０．１質量％のＤ−ソルビトールで構成された組成物は、３つの異なるｐＨ条件にて試験された。
【０２０６】
異なる膜についての除去速度（ＲＲ、Å／ｍｉｎ）が試験された。試験結果は、表１３に示された。
【表１３】
2020002359.tif 000043
【０２０７】
表１０に示される結果のように、組成物は、酸性、中性又はアルカリ性ｐＨ条件において、高いＴＥＯＳ及びＨＤＰ膜除去速度、低いＳｉＮ除去速度、及び高いＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性を提供することにより、一貫性のある性能を示した。
【０２０８】
過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングへのＣＭＰ研磨組成物を用いるｐＨ条件の影響に関する試験結果は、表１４に示された。
【０２０９】
表１４に示される結果のように、類似の過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシング及びＨＤＰ膜除去速度が、３つの異なるｐＨ条件において、同じ濃度の研磨材としてのセリアコートシリカ、及び酸化物トレンチディッシング低減剤としてのＤ−ソルビトールに関して得られた。
【表１４】
2020002359.tif 000044
【０２１０】
表１５に、トレンチディッシング速度（Å）／ブランケットＨＤＰ  ＲＲ（Å／ｍｉｎ）の比の結果を示した。
【表１５】
2020002359.tif 000045
【０２１１】
表１５に示される結果のように、異なるｐＨ条件において、研磨組成物中で酸化物トレンチディッシング低減剤として用いられる化学添加剤Ｄ−ソルビトールの添加は、比の大きな低減を示し、広いｐＨウィンドウにおいて、Ｄ−ソルビトールを、非常に効果的な酸化物トレンチディッシング低減剤として用いることができることが示された。
【０２１２】
例６
例６において、膜除去速度及び選択性に対する前記の幾つかの種類の化学添加剤から選択された種々の化学添加剤の影響が観察された。
【０２１３】
８．１３２ｍＭにおいて、同じモル濃度の全ての試験された化学添加剤がそれぞれ用いられた。
【０２１４】
ｐＨ条件試験の例を除くすべての例は、５．３５のｐＨを有していた。
【０２１５】
ｐＨ条件試験で用いられる例に関して、ｐＨ調節剤は、酸性ｐＨ条件及びアルカリ性ｐＨ条件に関して用いられ、それぞれ硝酸及び水酸化アンモニウムであった。
【０２１６】
異なる膜についての除去速度（ＲＲ、Å／ｍｉｎ）及び除去選択性が試験された。試験結果は、表１６に示された。
【表１６】
2020002359.tif 000046
【０２１７】
表１６に示される結果のように、研磨組成物中で８．１３２ｍＭ濃度にて用いられた場合、これらの化学添加剤は、参照と比較して、類似のＴＥＯＳ膜除去速度、ＨＤＰ膜除去速度を与え、若干又は大いに抑制されたＳｉＮ除去速度を与えた。
【０２１８】
酸化物：ＳｉＮ選択性は、若干増加（アラビノース、ｍｙｏ−イノシトール）から大いに増加（マルチトール、リボース、及びベータ−ラクトース）まで変動した。これらの試験された化学種の中で、マルチトールは、最も効率的なＳｉＮ除去速度抑制化学添加剤として示され、リボース及びベータ−ラクトースも、かなり効率的なＳｉＮ除去速度抑制添加剤として示された。
【０２１９】
例７
以下の化学添加剤、マルチトール、Ｄ−ソルビトール、ラクチトール、リボース、及びベータ−ラクトースを、ｐＨ５．３５において０．２質量％のセリアコートシリカ研磨材を含む研磨組成物中で用い、酸化物パターン化ウェハの研磨についての研磨試験を実施した。化学添加剤は、組成物中で０．１５質量％にて用いられた。
【０２２０】
膜除去速度及び選択性に対する種々の化学添加剤の影響が観察された。
【０２２１】
試験結果は、表１７に示された。
【表１７】
2020002359.tif 000047
【０２２２】
表１７に示される結果のように、すべての組成物は、参照サンプルと比較して、類似の高いＴＥＯＳ膜除去速度、増加したＨＤＰ膜の高い除去速度、大いに抑制されたＳｉＮ除去速度、大いに増加した酸化物：ＳｉＮ選択性を与えた。
【０２２３】
過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングへの種々の化学添加剤の影響が観察された。これらの化学添加剤は、研磨材としての０．２質量％のセリアコートシリカと共に、それぞれ０．１５質量％（０．１５Ｘ）濃度にて用いられ、すべての配合物のｐＨは５．３５であった。
【０２２４】
試験結果は、表１８に示された。
【０２２５】
表１８に示される過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングの結果のように、これらの化学添加剤の全ては、ＣＭＰ研磨組成物中でセリアコートシリカ研磨材と共に用いられた場合、参照と比較して、１００μｍピッチ及び２００μｍピッチ特徴上で、６０秒又は１２０秒それぞれの過研磨時間に対し、大いに低減された酸化物トレンチディッシング与え、大きな酸化物トレンチディッシングの低減を提供した。
【表１８】
2020002359.tif 000048
【０２２６】
表１８に示される過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングの結果のように、これらの化学添加剤の全ては、ＣＭＰ研磨組成物中でセリアコートシリカ研磨材と共に用いられた場合、参照と比較して、１００μｍピッチ及び２００μｍピッチ特徴上で、６０秒又は１２０秒それぞれの過研磨時間に対し、大いに低減された酸化物トレンチディッシング与え、大きな酸化物トレンチディッシングの低減を提供した。
【０２２７】
表１９は、トレンチディッシング速度（Å）／ブランケットＨＤＰ  ＲＲ（Å／ｍｉｎ）の比の結果を示した。
【表１９】
2020002359.tif 000049
【０２２８】
表１９に示される結果のように、化学添加剤を用いる全ての試験された研磨組成物は、トレンチディッシング速度対ブランケットＨＤＰ膜除去速度の比の大きな低減を示し、このことは、これらの化学添加剤全てを、本発明のＣＭＰ研磨組成物において、非常に効果的な酸化物トレンチディッシング低減剤として用いることができることを示す。
【０２２９】
実施例８
研磨組成物は、参照（０．２質量％のセリアコートシリカ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）を用いて調製され、マルチトール又はラクチトールが０．２８質量％にて用いられた。
【０２３０】
すべての例の組成物は、５．３５のｐＨを有していた。
【０２３１】
異なる膜についての除去速度（ＲＲ、Å／ｍｉｎ）が試験された。２つの選択された化学添加剤マルチトール及びラクチトールの膜除去速度及び選択性に対する影響が観察された。
【０２３２】
試験結果は、表２０に示された。
【表２０】
2020002359.tif 000050
【０２３３】
表２０に示される結果のように、研磨組成物への化学添加剤マルチトール又はラクチトールの添加は、ＳｉＮ除去速度を大いに抑制し、一方で依然として高いＴＥＯＳ及びＨＤＰ膜除去速度を与え、したがって、大いに増加した酸化物：ＳｉＮ膜研磨選択性を与えた。
【０２３４】
例９
例８の例の組成物が、この例において用いられた。
【０２３５】
異なる過研磨時間なし又はありでの酸化物トレンチディッシングが試験された。過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングへのマルチトール又はラクチトールの影響が観察された。
【０２３６】
試験結果は、表２１に示された。
【表２１】
2020002359.tif 000051
【０２３７】
表２１に示される結果のように、化学添加剤マルチトール又はラクチトールの添加による研磨組成物は、６０秒又は１２０秒の過研磨時間が適用された際に、１００μｍピッチ、及び２００μｍピッチそれぞれで低い酸化物トレンチディッシングを与えた。
【０２３８】
組成物は、化学添加剤マルチトール又はラクチトールを有さない参照組成物と比較して、大きな酸化物トレンチディッシングの低減を与えた。
【０２３９】
表２２は、トレンチディッシング速度（Å）／ブランケットＨＤＰ  ＲＲ（Å／ｍｉｎ）の比の結果を示した。
【表２２】
2020002359.tif 000052
【０２４０】
表２２に示される結果のように、研磨組成物への酸化物トレンチディッシング低減剤としてのマルチトール又はラクチトールの添加は、トレンチディッシング速度対ブランケットＨＤＰ膜除去速度の比を大いに低減した。この比が低いほど、酸化物トレンチディッシングは低い。
【０２４１】
酸化物トレンチディッシング対ＯＰ除去量の傾きは、表２３に示された。
【表２３】
2020002359.tif 000053
【０２４２】
表２３に示された結果は、化学添加剤マルチトール又はラクチトールを含む組成物がより低い傾きを与えたことを示し、このことは、低い酸化物トレンチディッシング、さらに過研磨工程において除去される酸化物膜を維持する良好な過研磨ウィンドウを示した。
【０２４３】
表２３に示されたように、これらの化学添加剤マルチトール又はラクチトール、及びセリアコートシリカに基づくＣＭＰ研磨組成物は、セリアコートシリカ研磨材に基づく参照サンプルについて得られた傾き値と比較して、はるかに低い傾き値を再び示した。
【０２４４】
例１０
例１０において、トレンチ酸化物損失速度は、表２４に示されるように、マルチトール又はラクチトールを用いる研磨組成物、及び参照に関して比較された。
【表２４】
2020002359.tif 000054
【０２４５】
表２４に示される結果のように、研磨組成物へのマルチトール又はラクチトールの酸化物トレンチディッシング低減剤としての添加に関し、トレンチ損失速度は、いかなる化学添加剤も含まない参照サンプルに対して大いに低減された。
【０２４６】
例１１
組成物は、表１９に示されるように調製された。
【０２４７】
組成物は、研磨材として０．２質量％のセリアコートシリカ、化学添加剤として０．２８質量％のラクチトール、バイオサイド、ＤＩ水、及び種々のｐＨ条件を提供するｐＨ調節剤を用いた。
【０２４８】
種々の膜についての除去速度（ＲＲ、Å／ｍｉｎ）が試験された。膜除去速度及び選択性に対するｐＨ条件の影響が観察された。
【０２４９】
試験結果は、表２５に示された。
【表２５】
2020002359.tif 000055
【０２５０】
表２５に示される結果のように、研磨組成物への酸化物トレンチディッシング低減剤としてのラクチトールの添加は、３つの異なるｐＨ条件（酸性、中性又はアルカリ性）において、類似のＴＥＯＳ及びＨＤＰ膜除去速度、非常に効果的に抑制されたＳｉＮ膜除去速度を与え、化学添加剤としてラクチトールを用いない参照サンプルと比較して、はるかに高いＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性を生み出した。
【０２５１】
化学添加剤としてラクチトールを含まない、又は含む酸化物トレンチディッシング、過研磨時間が試験された。
【０２５２】
過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングへの異なるｐＨ条件におけるラクチトール含有研磨組成物の影響が観察された。
【０２５３】
試験結果は、表２６に示された。
【０２５４】
表２６に示される結果のように、ラクチトールの添加による研磨組成物は、異なるｐＨ条件において、６０秒又は１２０秒の過研磨時間が適用された際に、１００μｍピッチ、及び２００μｍピッチそれぞれで低い酸化物トレンチディッシングを与えた。
【０２５５】
酸化物トレンチディッシング低減剤としてラクチトールを含む組成物は、化学添加剤ラクチトールを有さない参照研磨組成物と比較して、大きな酸化物トレンチディッシングの低減を与えた。
【表２６】
2020002359.tif 000056
【０２５６】
表２７は、異なるｐＨにおけるトレンチディッシング速度（Ａ）／ブランケットＨＤＰ  ＲＲ（Å／ｍｉｎ）の比を示した。
【表２７】
2020002359.tif 000057
【０２５７】
表２７に示される結果のように、研磨組成物への酸化物トレンチディッシング低減剤としてのラクチトールの添加は、ｐＨ５．３５において参照サンプルに関して得られる比と比較して、異なるｐＨ条件におけるトレンチディッシング速度対ブランケットＨＤＰ膜除去速度の比を大いに低減した。
【０２５８】
異なるｐＨ条件における酸化物トレンチディッシング対ＯＰ除去量の傾きは、表２８に示された。
【表２８】
2020002359.tif 000058
【０２５９】
表２８に示された結果は、化学添加剤ラクチトールを含む組成物が、より小さいトレンチディッシング対過研磨除去量の傾きを与えたことを示し、このことは、異なるｐＨ条件において、低い酸化物トレンチディッシング、さらに過研磨工程において除去される酸化物膜を維持する良好な過研磨ウィンドウを示した。
【０２６０】
表２８に示されるように、ラクチトール及びセリアコートシリカに基づくＣＭＰ研磨組成物は、ｐＨ５．３５においてセリアコートシリカ研磨材に基づく参照サンプルについて得られた傾き値と比較して、種々のｐＨ条件においてはるかに低い傾き値を再び示した。
【０２６１】
例１１において、トレンチ酸化物損失速度が、種々のｐＨ条件においてラクチトールを用いる研磨組成物、又はｐＨ５．３５においてラクチトールを含まない研磨組成物に関して比較され、表２９に示された。
【表２９】
2020002359.tif 000059
【０２６２】
表２９に示される結果のように、種々のｐＨ条件における研磨組成物への酸化物トレンチディッシング低減剤としてのラクチトールの添加は、化学添加剤としてラクチトールを用いない参照サンプルに対して、トレンチ損失速度を大いに低減させた。
【０２６３】
酸化物トレンチディッシング低減剤としてラクチトールを用い、種々のｐＨ条件において得られた研磨試験結果は、ＣＭＰ研磨組成物を、酸性、中性、又はアルカリ性ｐＨ条件を含む広いｐＨ範囲において用いることができることを示した。
【０２６４】
例１２
研磨組成物中の酸化物トレンチ低減剤として、マルチトール又はラクチトール又はこれらの誘導体等の好適な化学添加剤を用いた場合、これらの化学添加剤は、ＣＭＰ研磨組成物中のセリアコート無機酸化物研磨材の安定性に幾らかの影響を及ぼす可能性がある。
【０２６５】
ＣＭＰ研磨組成物において、良好な研磨材粒子安定性を有することにより、一貫した所望のＣＭＰ研磨性能を確実にすることは非常に重要である。
【０２６６】
典型的には、研磨材粒子安定性は、高温にて、時間に対するＭＰＳ（ｎｍ）（＝平均粒子サイズ）、及びＤ９９（ｎｍ）変化を検査することにより試験される。ＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）変化が小さいほど、本発明の研磨組成物はより安定である。
【０２６７】
この例において、化学添加剤を有する組成物中のセリアコートシリカ研磨材粒子の安定性は、平均粒子サイズの変化と粒子サイズ分布Ｄ９９の変化を測定することにより検査された。
【０２６８】
試験サンプルは、０．２質量％又は他の質量％のセリアコートシリカ研磨材、非常に低濃度のバイオサイド、酸化物トレンチディッシング低減剤としての０．１５質量％のマルチトール、０．１５質量％のラクチトール、又は０．０７８７質量％のＭｙｏ−イノシトールを用いて製造され、ｐＨは５．３５に調節された。
【０２６９】
研磨組成物の研磨材安定性試験は、５０℃において少なくとも１０日間以上実施された。
【０２７０】
試験された研磨組成物のＭＰＳ（ｎｍ）又はＤ９９（ｎｍ）は、ＤＬＳ法（ＤＬＳ＝動的光散乱）を用いて測定された。
【０２７１】
用いられた化学添加剤を含むセリアコートシリカ研磨材の安定性試験結果は、表３０に示された。
【表３０】
2020002359.tif 000060
【０２７２】
０．１５質量％のマルチトール、０．１５質量％のラクチトール、及び０．０７８７質量％のＭｙｏ−イノシトールを有する組成物において、０．２質量％のセリアコートシリカ粒子は、５０℃において４日目まで０．２３％、０．３４％及び０．３９％のＭＰＳ変化をそれぞれ有していた。
【０２７３】
０．１５質量％のマルチトールを有する組成物中の０．２質量％のセリアコートシリカ粒子は、５０℃において１８日目までに１．９％未満の平均粒子サイズ変化を有していた。
【０２７４】
０．０７８７質量％のｍｙｏ−イノシトールを有する組成物中の０．２質量％のセリアコートシリカ粒子は、５０℃において１１日目まで０．８３％未満の平均粒子サイズ変化を有していた。
【０２７５】
０．１５質量％のラクチトールを有する組成物中の０．２質量％のセリアコートシリカは、５０℃において３２日目まで１．３％未満の平均粒子サイズ変化を有していた。
【０２７６】
さらなる安定性試験は、表３１に示された。
【表３１】
2020002359.tif 000061
【０２７７】
０．１５質量％のラクチトールを有する組成物中の０．２質量％のセリアコートシリカ粒子は、５０℃において６２日目までそれぞれ８．３４×１０-4未満の平均粒子サイズ変化及び０．６３％未満のＤ９９変化を有していた。
【０２７８】
さらに、粒子安定性試験は、より高濃度のセリアコートシリカ研磨材（０．２質量％超）、及び酸化物トレンチディッシング低減剤として、より高濃度のマルチトール（０．１５質量％超）を含む研磨組成物について５０℃にて実施された。
【０２７９】
試験結果は、表３２に示された。
【表３２】
2020002359.tif 000062
【０２８０】
データは、０．８質量％のセリアコートシリカ粒子が、それぞれ０．６質量％のマルチトールを有する組成物において、５０℃において４２日目まで、それぞれ０．４１％未満及び０．２３％未満のＭＰＳ及びＤ９９変化を有していたことを示した。
【０２８１】
データは、０．８質量％のセリアコートシリカ粒子が、それぞれ０．６質量％のマルチトールを有する組成物において、５０℃において４２日目まで、それぞれ０．４１％未満及び０．２３％未満のＭＰＳ及びＤ９９変化を有していたことも示した。
【０２８２】
１．６質量％のセリアコートシリカ粒子は、それぞれ１．２質量％のマルチトールを有する組成物において、５０℃において４２日目まで、それぞれ１．２％未満及び１．６％未満のＭＰＳ及びＤ９９変化を有していた。
【０２８３】
２．４質量％のセリアコートシリカ粒子は、それぞれ１．８質量％のマルチトールを有する組成物において、５０℃において４２日目まで、それぞれ０．３３％未満及び０．２３％未満のＭＰＳ及びＤ９９変化を有していた。
【０２８４】
表３０〜３２に示される結果のように、研磨材としてのセリアコートシリカ粒子と共に、マルチトール、ラクチトール又はＭｙｏ−イノシトールが酸化物トレンチディッシング低減剤としてとして用いられた場合、研磨組成物は、高温試験温度においてさえ、ＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の非常に良好なサイズ安定性を示した。
【０２８５】
セリアコートコロイダルシリカ研磨材、及び酸化物トレンチディッシング低減剤としてのより高濃度のマルチトールで構成された研磨組成物は全て、高温にてＭＰＳ（ｎｍ）及びＤ９９（ｎｍ）の非常に良好な粒子サイズ安定性を示した。
【０２８６】
例１３
本発明のＣＭＰ研磨組成物を用いる別の重要な利益は、研磨材として焼成セリア粒子を用いる代わりに、研磨材としてセリアコートコロイダルシリカ複合粒子を用いることにより得られる、研磨中及び研磨後の低減された全欠陥数である。
【０２８７】
以下の３種の研磨組成物は、欠陥試験のために調製された。第一のサンプルは、０．５質量％の焼成セリア研磨材、０．０５質量％のポリアクリレート塩、及び低濃度のバイオサイドを用いて製造され、第二のサンプルは、０．２質量％のセリアコートシリカ研磨材、０．２８質量％のマルチトール、及び低濃度のバイオサイドを用いて製造され、第三のサンプルは、０．２質量％のセリアコートシリカ研磨材、０．２８質量％のラクチトール、及び低濃度のバイオサイドを用いて製造された。比較されるべき類似の誘電体膜除去速度を得るために、より高濃度の焼成セリア研磨材が、サンプル１中で用いられた。
【０２８８】
全ての３種の配合物は、５．３５のｐＨ値を有していた。
【０２８９】
研磨されたＴＥＯＳ及びＳｉＮウェハ上の全欠陥数は、上記の３種の研磨組成物を用いて比較された。全欠陥数結果は、表３３に示された。
【表３３】
2020002359.tif 000063
【０２９０】
表３３に示される全欠陥数結果のように、研磨材としてセリアコートシリカ粒子、及びトレンチディッシング低減剤としてマルチトール又はラクチトールのいずれかを用いる研磨組成物は、焼成セリア研磨材、及び化学添加剤としてのポリアクリレート塩で構成された研磨組成物を用いて得られた全欠陥数より大いに低い、研磨されたＴＥＯＳ及びＳｉＮウェハ上での全欠陥数を与えた。
【０２９１】
例１４
以下の４種の研磨組成物は、欠陥試験のために調製された。
【０２９２】
第一の２種の研磨組成物は、焼成セリア研磨材、酸化物トレンチディッシング低減剤としての０．２８質量％のマルチトール又は０．２８質量％のラクチトール、及び低濃度のバイオサイドを用いて製造され、他の２種の研磨組成物は、セリアコートシリカ研磨材、酸化物トレンチディッシング低減剤としての０．２８質量％のマルチトール又は０．２８質量％のラクチトール、及び低濃度のバイオサイドを用いて製造された。全ての４種の配合物は、５．３５のｐＨ値を有する。
【０２９３】
全ての化学添加剤は、同じ質量％にて用いられたが、種々の研磨材、例えば研磨材として焼成セリア対セリアコートシリカ粒子が用いられた。
【０２９４】
膜除去速度、及びＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性に対する種々の研磨材の影響が観察され、結果は、表３４に示された。
【表３４】
2020002359.tif 000064
【０２９５】
表３４に示される結果のように、研磨材としてセリアコートシリカを用いた研磨組成物は、研磨材として焼成セリアを用いた研磨組成物から得られた膜除去速度より、はるかに高いＴＥＯＳ及びＨＤＰ膜除去速度を与えた。
【０２９６】
研磨されたＴＥＯＳ及びＳｉＮウェハ上の規格化された全欠陥数が、上記の４種の研磨組成物を用いて比較された。規格化された全欠陥数の結果は、表３５に示された。
【表３５】
2020002359.tif 000065
【０２９７】
表３５に示された規格化された全欠陥数結果のように、研磨材としてセリアコートシリカ粒子、及びトレンチディッシング低減剤としてマルチトール又はラクチトールを用いた研磨組成物は、焼成セリア研磨材、及び酸化物トレンチディッシング低減化学添加剤としてのマルチトール又はラクチトールで構成された研磨組成物を用いて得られた規格化された全欠陥数より大いに低い、研磨されたＴＥＯＳ及びＳｉＮウェハ上の規格化された全欠陥数を与えた。
【０２９８】
例１５
例１５において、焼成セリア及びセリアコートシリカ粒子の両方に基づく研磨組成物が試験された。
【０２９９】
焼成セリア粒子を含むが、化学添加剤を含まない組成物が、参照として用いられた。
【０３００】
焼成セリア又はセリアコートシリカ粒子は、１．０質量％にて用いられ、Ｄ−ソルビトール及びＤ−マンニトールは、それぞれ２．０質量％にて用いられた。
【０３０１】
全てのサンプルは、９．５のアルカリ性ｐＨを有する。研磨パッドとしてＩＣ１０１０が用いられ、３．３ｐｓｉの下向き力が適用された。
【０３０２】
膜除去速度の結果は、表３６に示された。
【表３６】
2020002359.tif 000066
【０３０３】
表３６に示される結果のように、研磨組成物中で化学添加剤が用いられなかった場合、１．０質量％の焼成セリア研磨材を含む研磨組成物は、ｐＨ９．５において高いＴＥＯＳ及びＨＤＰ膜除去速度を与えた。
【０３０４】
ｐＨ９．５において、研磨組成物中で化学添加剤として２．０質量％にてＤ−ソルビトール又はＤ−マンニトールが用いられた場合、はるかに低いＴＥＯＳ及びＨＤＰ膜除去速度が得られた。
【０３０５】
このような低いＴＥＯＳ及びＨＤＰ膜除去速度を有する研磨組成物は、ＣＭＰ応用における酸化物膜除去速度要求を満たすことはできないようである。
【０３０６】
ＣＭＰ応用要求を満たす十分な高い酸化物膜除去速度及び高いＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性を与えることができるＣＭＰ研磨組成物における研磨材／化学添加剤の好適な濃度範囲及び好適な比、並びに最適化なｐＨ条件を特定することは非常に重要である。
【０３０７】
例１６
例１６において、セリアコートシリカ対化学添加剤Ｄ−ソルビトールの質量％比が、種々の膜研磨除去速度、及び過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングへの影響に関して試験された。
【０３０８】
全ての試験組成物に関して、セリアコートシリカ研磨材質量％対化学添加剤Ｄ−ソルビトール質量％の０．０〜４．０の比を与えるように、組成物において、セリアコートシリカ研磨材は、０．２質量％〜０．４質量％で用いられ、Ｄ−ソルビトールは０．０質量％〜０．３０質量％で用いられた。
【０３０９】
試験結果は、図１及び２にそれぞれ示された。
【０３１０】
両方の図に関して０における３つの点は、研磨材粒子のみを有する組成物に関するものであった。すなわち、Ｄ−ソルビトールが組成物中で用いられなかったため、セリアコートシリカ対Ｄ−ソルビトールの比に関するものではなかったことに留意されたい。
【０３１１】
図１及び２において示される結果のように、セリアコートシリカ対Ｄ−ソルビトールの質量％比が０．０〜４．０の範囲であった場合、高いＴＥＯＳ及びＨＤＰ膜除去速度は高かった。
【０３１２】
しかし、０．０の比において、ＳｉＮ除去速度も非常に高かった。したがって、ＴＥＯＳ：ＳｉＮの選択性は低い。
【０３１３】
セリアコートシリカ対Ｄ−ソルビトールの比が０．７〜２．０の範囲である場合、高いＴＥＯＳ及びＨＤＰ膜除去速度、低いＳｉＮ除去速度、及び高いＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択が達成された。
【０３１４】
この比が＞２．０である場合、ＳｉＮ除去速度は徐々に増加し、ＴＥＯＳ：ＳｉＮの選択性は減少した。
【０３１５】
図２に示される過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングは、セリアコートシリカ対Ｄ−ソルビトールに関する０．７〜２．０質量％の比の範囲が、高い酸化物膜除去速度、低いＳｉＮ除去速度、高いＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性、及び低い酸化物トレンチディッシングを達成するより好適な範囲であったことも示した。
【０３１６】
試験結果は、セリアコートシリカ研磨材質量％対化学添加剤Ｄ−ソルビトール質量％の好適な比の範囲の選択が、高い酸化物膜除去速度、低いＳｉＮ膜除去速度、高い酸化物：ＳｉＮ膜の選択性、及び低い酸化物トレンチディッシングを可能にすることを示した。
【０３１７】
例１７
この例において、研磨材として焼成セリアと、化学添加剤として異なる濃度のポリアクリレート塩（ＰＡＡ塩）及びソルビトールが用いられ、ｐＨ５．３５における研磨性能が比較された。３．０ｐｓｉの下向き力が、これらの研磨試験において適用された。化学添加剤を用いない組成物が、参照として用いられた。
【０３１８】
試験結果は、表３７に示された。
【表３７】
2020002359.tif 000067
【０３１９】
表３７に示される結果のように、焼成セリアに基づく配合物中の化学添加剤ＰＡＡ塩は、ＴＥＯＳ及びＨＤＰ膜除去速度を抑制し、ＳｉＮ膜除去速度及びＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性を低減した。
【０３２０】
化学添加剤Ｄ−ソルビトールが、焼成セリア粒子に基づくＣＭＰ研磨組成物中で３つの異なる濃度で用いられた際、ＴＥＯＳ及びＨＤＰ膜除去速度も抑制されたが、ＳｉＮ除去速度は大いに低減され、したがってＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性は２０：１から約３０：１に増加した。
【０３２１】
化学添加剤ＰＡＡ塩、及び３つの異なる濃度のＤ−ソルビトールに同じ濃度の焼成セリア研磨材を加えることに基づく研磨組成物の、過研磨時間に対する種々のサイズの酸化物トレンチディッシングへの影響が観察された。結果は、表３８に示された。
【０３２２】
表３８に示される結果のように、焼成セリア粒子に基づく配合物中の化学添加剤ＰＡＡ塩は、焼成セリアのみに基づく参照と比較して、酸化物トレンチディッシングを低減した。
【表３８】
2020002359.tif 000068
【０３２３】
化学添加剤Ｄ−ソルビトールが、焼成セリア粒子に基づくＣＭＰ研磨組成物中で３つの異なる濃度で用いられた際、３つの異なるサイズ特徴に亘って、酸化物トレンチディッシングも低減された。
【０３２４】
Ｄ−ソルビトールが、０．１５Ｘ又は０．３Ｘ濃度にて用いられた際、６０秒の過研磨時間に対して、０．０５Ｘ濃度にて用いられたＤ−ソルビトールから得られるよりもはるかに低い酸化物トレンチディッシングが得られた。
【０３２５】
例１８
例１８において、ＣＭＰ研磨組成物は、異なるｐＨ値にて試験された。
【０３２６】
研磨材としての０．５質量％の焼成セリアのみ、又は化学添加剤としての０．１５質量％のＤ−ソルビトールと共に構成された組成物。
【０３２７】
膜除去速度は、２つの異なるｐＨ条件にて試験された。
【０３２８】
膜除去速度、ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性、及び酸化物トレンチディッシングについての試験が実施された。
【０３２９】
結果は、表３９及び表４０にそれぞれ示された。
【表３９】
2020002359.tif 000069
【０３３０】
表３９に示される結果のように、ＳＴＩ研磨組成物が、研磨材としての０．５質量％の焼成セリア粒子、及び化学添加剤としての０．１５質量％のＤ−ソルビトールを有する場合、酸性ｐＨにおいて若干低いＴＥＯＳ除去速度が得られ、アルカリ性ｐＨにおいて若干高いＨＤＰ膜除去速度が得られ、ＳｉＮ除去速度は、ｐＨ５．３５における４９Å／ｍｉｎからｐＨ９．３９における４０Å／ｍｉｎに低下した。
【表４０】
2020002359.tif 000070
【０３３１】
表４０に示される結果のように、研磨組成物が、研磨材としての０．５質量％の焼成セリア粒子、及び化学添加剤としての０．１５質量％のＤ−ソルビトールを有する場合、両方のｐＨ値において、１００μｍ及び２００μｍピッチそれぞれで低い酸化物トレンチディッシングが得られた。ｐＨ９．３９においてさえ、研磨材としての０．５質量％の焼成セリア粒子、及び化学添加剤として用いられた０．１５質量％のＤ−ソルビトールは、依然としてより安定な過研磨時間増加に対する酸化物トレンチディッシングを与える。
【０３３２】
したがって、ＣＭＰ研磨組成物は、ＣＭＰ応用に関して広いｐＨ範囲における良好なディッシング性能を与える。
【０３３３】
例１９
例１９において、研磨試験は、研磨材として焼成セリア粒子又はセリアコートシリカ粒子、化学添加剤としてマルチトール又はラクチトールを用いて製造されたＣＭＰ研磨組成物を用いて、ｐＨ５．３５にて種々の膜についてなされた。
【０３３４】
研磨パッドは、ＤｏｗのＩＣ１０１０を用い、研磨試験に関して用いられた下向き力は、３．０ｐｓｉであった。
【０３３５】
種々の膜除去速度及びＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性についての試験結果は、表４１に示された。
【表４１】
2020002359.tif 000071
【０３３６】
表４１に示される結果のように、焼成セリア粒子又はセリアコートシリカ粒子と共に、化学添加剤マルチトール又はラクチトールを有する研磨組成物は、高いＴＥＯＳ及び良好なＨＤＰ膜除去速度を提供し、ＳｉＮ膜除去速度を大いに抑制し、したがってＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性を大いに増加させた。
【０３３７】
過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングがｐＨ５．３５にて試験された。
【表４２】
2020002359.tif 000072
【０３３８】
研磨パッドは、ＤｏｗのＩＣ１０１０を用い、研磨試験に関して用いられた下向き力は、３．０ｐｓｉであった。
【０３３９】
過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングについての試験結果は、表４２に示された。
【０３４０】
表４２に示される結果のように、研磨材として焼成セリアを用いても、セリアコートシリカ粒子を用いても、マルチトール又はラクチトールを有する研磨組成物は、低い又は高い濃度において、種々のサイズの酸化物トレンチ特徴に亘って、過研磨時間に対する酸化物トレンチディッシングを非常に効率的に低減し、さらにより均一で安定な過研磨ウィンドウを提供した。
【０３４１】
例２０
全ての試験されたＣＭＰ研磨組成物は、５．３５のｐＨ値を有していた。ＤｏｗのＩＫ４１４０パッドが、ＤｏｗのＩＣ１０１０の代わりに用いられた。
【０３４２】
ＤｏｗのＩＫ４１４０パッドが用いられた際、焼成セリア研磨材に基づく研磨組成物による研磨に関して４．３ｐｓｉのＤＦが適用され、セリアコートシリカ研磨材に基づく研磨組成物による研磨に関して２．５ｐｓｉのＤＦが適用された。全ての研磨組成物に関して、５０／４８ｒｐｍにて同じテーブル／ヘッド速度が適用された。
【０３４３】
ＤｏｗのＩＫ４１４０Ｈ研磨パッドを用いた種々のブランケットウェハの研磨についての試験結果は、表４３に示された。
【表４３】
2020002359.tif 000073
【０３４４】
表４３に示される結果のように、異なる研磨組成物に関して異なる研磨下向き力を用いて種々のブランケット膜を研磨した場合、非常に類似のＨＤＰ膜除去速度が得られた。
【０３４５】
セリアコートシリカ研磨材を用いた研磨組成物は、焼成セリア研磨材に基づく研磨組成物を用いて４．３ｐｓｉのＤＦにおいて得られたＨＤＰ膜除去速度と比較して、はるかに低い適用された下向き力、及びより低い研磨材濃度においてさえ、類似のＨＤＰ膜除去速度を与える。
【０３４６】
また、全体的に、異なる研磨下向き力において得られたＳｉＮ除去速度を比較して、セリアコートシリカ研磨材を含有する研磨組成物は、研磨材としてセリア粒子を用いる研磨組成物より低いＳｉＮ除去速度を与える。
【０３４７】
異なる下向き力におけるパターン化ウェハの研磨についての研磨試験結果は、表４４に示された。
【表４４】
2020002359.tif 000074
【０３４８】
表４４に示されるパターン化ウェハの研磨結果のように、セリアコートシリカ粒子が研磨材として、Ｄ−ソルビトール又はマルチトールが化学添加剤として用いられた際、研磨組成物は、研磨材として焼成セリア粒子、及び化学添加剤としてポリアクリレート塩を用いた研磨組成物と比較して、類似のＰ２００酸化物トレンチ損失速度、より低いＰ２００ＳｉＮ損失速度、及びより低いＳｉＮ／ＨＤＰブランケット比を与える。
【０３４９】
表４５に示される別の組の試験において、ＤｏｗのＩＫ４２５０ＵＨパッドも両方の研磨組成物に関して３．０ｐｓｉのＤＦで用いられた。研磨試験に関して、８７／９３ｒｐｍの同じテーブル／ヘッド速度が適用された。
【０３５０】
ＤｏｗのＩＫ４２５０ＵＨ研磨パッドを用いた種々のブランケットウェハの研磨についての研磨試験結果は、表４５に示された。
【表４５】
2020002359.tif 000075
【０３５１】
表４５に示される結果のように、同じｐＨ条件において、研磨材としての０．２質量％のセリアコートシリカ粒子、及び添加剤としての０．１５質量％のＤ−ソルビトールを用いた際、ＤｏｗのＩＫ４２５０ＵＨ研磨パッドを用い、研磨材としての０．５質量％の焼成セリア粒子、及び添加剤としての０．０５０６質量％のポリアクリレート塩で構成された研磨組成物を用いて得られた結果と比較して、より抑制されたＳｉＮ除去速度が得られ、１１８％高いＨＤＰ膜除去速度が達成された。
【０３５２】
同時に、ＨＤＰ膜：ＳｉＮ選択性は、１３．９：１から５１．９：１に増加した。
【０３５３】
また、パターン化ウェハは、ＤｏｗのＩＫ４５２０ＵＨパッドを用いて研磨された。研磨結果及び研磨組成物は、表４６に示された。
【表４６】
2020002359.tif 000076
【０３５４】
表４６に示される結果のように、研磨材としてセリアコートシリカ粒子、及び化学添加剤としてＤ−ソルビトールが用いられた際、より低いＰ２００酸化物トレンチ損失速度、より低いＰ２００ＳｉＮ損失速度、及びより低いＳｉＮ／ＨＤＰブランケット比が得られた。
【０３５５】
実施例を含む上記に示された本発明の実施態様は、本発明から作り出すことのできる種々の例示的な実施態様である。種々の他の構成のプロセスを用いることができ、プロセスにおいて用いられる材料を、具体的に開示されたもの以外の種々の材料から選択することができることが企図される。
【図１】
2020002359.tif 000098
【図２】
2020002359.tif 000099
【外国語明細書】
2020002359000001.pdf