(57)【要約】      （修正有）【課題】窒化ケイ素を上回って二酸化ケイ素を研磨するケミカルメカニカルポリッシング組成物及び方法を提供する。【解決手段】ケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、水、コロイダルシリカ砥粒を含み、５以下のｐＫ値を有する特定の酸性複素環式窒素化合物を含む。ケミカルメカニカルポリッシング組成物のｐＨは５以下である。また、方法は、ケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨面と基板との界面に２０．７ｋＰａのダウンフォースで動的接触を作り出し、ケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面又はその近くにケミカルメカニカルポリッシング組成物を分注することによって、基板を研磨し、そして少なくともある程度の二酸化ケイ素及び窒化ケイ素を基板から除去する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
初期成分として以下：
水；
コロイダルシリカ砥粒；
５以下のｐＫを有し、トリアゾール及びテトラゾールから選択される、１種以上の酸性複素環式窒素化合物；
場合により、殺生物剤；
場合により、緩衝剤
を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのｐＨが５以下であるケミカルメカニカルポリッシング組成物。
【請求項２】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が、初期成分として以下：
水；
０．１〜４０重量％のコロイダルシリカ砥粒であって、正のゼータ電位を有する、コロイダルシリカ砥粒；
２〜５のｐＫを有し、トリアゾール及びテトラゾールから選択される、少なくとも０．１mMの１種以上の酸性複素環式窒素化合物；
殺生物剤；
場合により、緩衝剤
を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのｐＨが５以下である、請求項１記載のケミカルメカニカルポリッシング組成物。
【請求項３】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が、初期成分として以下：
水；
０．５〜２５重量％のコロイダルシリカ砥粒であって、正のゼータ電位を有する、コロイダルシリカ砥粒；
３〜５未満のｐＫを有し、トリアゾール及びテトラゾールから選択され、そしてトリアゾール及びテトラゾールが、一般式（Ｉ）：
【化３】
2020077856.tif 000006
［式中、Ｒ１は、−Ｈ及び−ＯＨからなる群より選択され；Ｑは、炭素原子及び窒素原子からなる群より選択され；そしてＱが、炭素原子又は窒素原子であるとき、Ｒ２は、置換又は非置換フェニル基、−ＯＨ、直鎖又は分岐（Ｃ１−Ｃ４）アルキル基であり、そしてＱが、炭素原子であって、式（Ｉ）の５員環との、飽和又は不飽和の、置換又は非置換の縮合６員炭素環を形成するとき、Ｒ２は、４個の炭素原子のアルキレン基であってもよく、そしてＱが、窒素原子であるとき、Ｒ２は−Ｈであってもよい］を有する、０．１〜１０mMの１種以上の酸性複素環式窒素化合物；
殺生物剤；
場合により、緩衝剤
を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのｐＨが２〜５である、請求項２記載のケミカルメカニカルポリッシング組成物。
【請求項４】
トリアゾールが、一般式（II）：
【化４】
2020077856.tif 000007
［式中、Ｒ１は、−Ｈ及び−ＯＨからなる群より選択され、そしてＲ３は、ヒドロキシル、直鎖又は分岐ヒドロキシ（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、直鎖又は分岐（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、−ＮＨ２、直鎖又は分岐アミノ（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、直鎖又は分岐アルコキシ（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、−ＮＯ２、チオール、直鎖又は分岐チオール（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、−ＣＮ、直鎖又は分岐シアノ（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、スルホナート、及び直鎖又は分岐（Ｃ１−Ｃ４）アルキルスルホナートから独立に選択される置換基であり；そしてｎは、０〜３であり、ｎ＝０であるとき、環上に置換基は存在しない］を有するベンゾトリアゾールである、請求項３記載のケミカルメカニカルポリッシングスラリー組成物。
【請求項５】
基板のケミカルメカニカルポリッシングのための方法であって、
基板であって、二酸化ケイ素及び窒化ケイ素を含む基板を提供すること；
初期成分として以下：
水；
コロイダルシリカ砥粒；
５以下のｐＫを有し、トリアゾール及びテトラゾールから選択される、１種以上の酸性複素環式窒素化合物；
場合により、殺生物剤；
場合により、緩衝剤
を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのｐＨが５以下であるケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること；そして
研磨面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；
ケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨面と基板との界面に２０．７kPaのダウンフォースで動的接触を作り出すこと；そして
ケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面又はその近くにケミカルメカニカルポリッシング組成物を分注することによって、基板を研磨し、そして少なくともある程度の二酸化ケイ素及び窒化ケイ素を基板から除去すること
を含む方法。
【請求項６】
提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物が、初期成分として以下：
水；
０．１〜４０重量％のコロイダルシリカ砥粒であって、正のゼータ電位を有する、コロイダルシリカ砥粒；
２〜５のｐＫを有し、トリアゾール及びテトラゾールから選択される、少なくとも０．１mMの１種以上の酸性複素環式窒素化合物；
場合により、殺生物剤；
場合により、緩衝剤
を含み、ケミカルメカニカルポリッシング組成物のｐＨが５以下である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が、初期成分として以下：
水；
０．５〜２５重量％のコロイダルシリカ砥粒であって、正のゼータ電位を有する、コロイダルシリカ砥粒；
３〜５未満のｐＫを有し、トリアゾール及びテトラゾールから選択され、そしてトリアゾール及びテトラゾールが、一般式（Ｉ）：
【化５】
2020077856.tif 000008
［式中、Ｒ１は、−Ｈ及び−ＯＨからなる群より選択され；Ｑは、炭素原子及び窒素原子からなる群より選択され；そしてＱが、炭素原子又は窒素原子であるとき、Ｒ２は、置換又は非置換フェニル基、−ＯＨ、直鎖又は分岐（Ｃ１−Ｃ４）アルキル基であり、そしてＱが、炭素原子であって、式（Ｉ）の５員環との、飽和又は不飽和の、置換又は非置換の縮合６員炭素環を形成するとき、Ｒ２は、４個の炭素原子のアルキレン基であってもよく、そしてＱが、窒素原子であるとき、Ｒ２は−Ｈであってもよい］を有する、０．１〜１０mMの１種以上の酸性複素環式窒素化合物；
殺生物剤；
場合により、緩衝剤
を含み、ケミカルメカニカルポリッシング組成物のｐＨが２〜５である、請求項６記載の方法。
【請求項８】
トリアゾールが、一般式（II）：
【化６】
2020077856.tif 000009
［式中、Ｒ１は、−Ｈ及び−ＯＨからなる群より選択され、そしてＲ３は、ヒドロキシル、直鎖又は分岐ヒドロキシ（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、直鎖又は分岐（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、−ＮＨ２、直鎖又は分岐アミノ（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、直鎖又は分岐アルコキシ（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、−ＮＯ２、チオール、直鎖又は分岐チオール（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、−ＣＮ、直鎖又は分岐シアノ（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、スルホナート、及び直鎖又は分岐（Ｃ１−Ｃ４）アルキルスルホナートから独立に選択される置換基であり；そしてｎは、０〜３であり、ｎ＝０であるとき、環上に置換基は存在しない］を有するベンゾトリアゾールである、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ケイ素を上回って二酸化ケイ素を研磨するケミカルメカニカルポリッシング組成物及び方法に関する。更に具体的には、本発明は、窒化ケイ素を上回って二酸化ケイ素を研磨するケミカルメカニカルポリッシング組成物及び方法であって、ケミカルメカニカルポリッシング組成物が、５以下のｐＫ値を有する選ばれた酸性複素環式窒素化合物を含む、組成物及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路及び他の電子デバイスの製造において、導電性材料、半導体材料及び絶縁材料の複数の層が半導体ウェーハの表面上に堆積されるか、又はそこから除去される。導電性材料、半導体材料、及び絶縁材料の薄層は、幾つかの堆積手法によって堆積され得る。最新の加工における一般的な堆積手法は、スパッタリングとしても知られている物理気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、及び電気化学的めっき法（ＥＣＰ）を含む。
【０００３】
材料の層が順次堆積され除去されるにつれ、ウェーハの最上面は平坦でなくなる。後続の半導体加工（例えば、メタライゼーション）はウェーハが平らな表面を有することを要求するため、ウェーハを平坦化する必要がある。平坦化は、望ましくない表面トポグラフィー及び表面欠陥（粗面、凝集物質、結晶格子損傷、スクラッチ、及び混入層又は物質など）を除去するのに有用である。
【０００４】
ケミカルメカニカルプラナリゼーション、又はケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）は、半導体ウェーハのような基板を平坦化するために使用される一般的な手法である。従来のＣＭＰにおいて、ウェーハはキャリアアセンブリに取り付けられ、ＣＭＰ装置内に研磨パッドと接触して配置される。キャリアアセンブリは、ウェーハに調節可能な圧力を提供し、ウェーハを研磨パッドに押し付ける。パッドを、外部駆動力によってウェーハに対して移動（例えば、回転）させる。それと同時に、研磨組成物（「スラリー」）又は他の研磨溶液がウェーハと研磨パッドとの間に提供される。よって、パッド表面及びスラリーの化学的及び機械的作用によって、ウェーハ表面が研磨されて、平坦化される。
【０００５】
特定の高度なデバイス設計では、より低い使用時点（ＰＯＵ）砥粒（重量％）での酸化ケイ素除去効率を向上させる研磨組成物が必要である。例えば、基板工程（front-end-of-line）（ＦＥＯＬ）半導体加工において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）は、トランジスタの形成前のような、集積回路製造におけるゲートの形成に重要である。シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）において、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）又は二酸化ケイ素のような絶縁体は、シリコンウェーハに形成された開口部、例えば、トレンチ又はアイソレーション領域（窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）バリアにより集積回路の残部から単離されている）に過剰に堆積される。次にＣＭＰプロセスを用いて過剰な絶縁体を除去すると、所定のパターンの絶縁体がシリコンウェーハに嵌め込まれた構造が得られる。ＳＴＩのためのＣＭＰは、アイソレーション領域からの二酸化ケイ素のオーバーバーデン（overburden）の除去及び平坦化を必要とし、それによって二酸化ケイ素充填トレンチと同一平面の表面が得られる。ＳＴＩでは、窒化ケイ素膜表面から二酸化ケイ素を除去して、下流の加工において窒化ケイ素ハードマスクを後で除去できるようにする必要がある。許容し得る二酸化ケイ素：窒化ケイ素除去速度比は、下層のケイ素活性領域への損傷を防止するために、及び全てのパターン密集域から二酸化ケイ素が除去されることを保証するための過剰研磨マージンを提供するために必要である。
【０００６】
現在、基板を研磨するためにＣＭＰ研磨パッドと共に使用される水性ケミカルメカニカルプラナリゼーション研磨組成物の使用者は、セリア含有ＣＭＰ研磨組成物の使用を回避したい。セリアスラリーは、窒化ケイ素を上回る二酸化ケイ素に対する高い選択比を示し、窒化ケイ素の露出時にトレンチ領域内の二酸化ケイ素の除去を回避するが、コストが高く、除去速度（ＲＲ）及びプロセス安定性に問題があり、研磨中に欠陥を引き起こす傾向がある。シリカスラリー配合物は、より低コストで欠陥のない解決策を提供するが、今までのところ、ＳＴＩ用途に使用するには不十分で不適切な二酸化ケイ素：窒化ケイ素選択比という問題を抱えていた。
【０００７】
したがって、望ましい平坦化効率、均一性、及び窒化ケイ素を上回る二酸化ケイ素の選択的除去を示す、研磨組成物及び研磨方法が必要である。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、初期成分として以下：
水；
コロイダルシリカ砥粒；
５以下のｐＫを有し、トリアゾール及びテトラゾールから選択される、１種以上の酸性複素環式窒素化合物；
場合により、殺生物剤；
場合により、緩衝剤
を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのｐＨが５以下であるケミカルメカニカルポリッシング組成物に関する。
【０００９】
本発明は更に、基板のケミカルメカニカルポリッシングのための方法であって、
基板であって、二酸化ケイ素及び窒化ケイ素を含む基板を提供すること；
初期成分として以下：
水；
コロイダルシリカ砥粒；
５以下のｐＫを有し、トリアゾール及びテトラゾールから選択される、１種以上の酸性複素環式窒素化合物；
場合により、殺生物剤；
場合により、緩衝剤
を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのｐＨが５以下であるケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること；そして
研磨面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；
ケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨面と基板との界面に２０．７kPaのダウンフォースで動的接触を作り出すこと；そして
ケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面又はその近くにケミカルメカニカルポリッシング組成物を分注することによって、基板を研磨し、そして少なくともある程度の二酸化ケイ素及び窒化ケイ素を基板から除去すること
を含む方法に関する。
【００１０】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング組成物及び方法は、ＦＥＯＬ半導体加工などの先進設計デバイスにおいて、窒化ケイ素を上回る二酸化ケイ素の選択的除去を可能にする。
【００１１】
発明の詳細な説明
本明細書の至るところで使用されるとき、特に断りない限り、以下の略語は以下の意味を有する：℃＝セ氏度；ｇ＝グラム；Ｌ＝リットル；mL＝ミリリットル；μ＝μm＝ミクロン；kPa＝キロパスカル；Å＝オングストローム； mm＝ミリメートル；cm＝センチメートル；nm＝ナノメートル；min＝分；rpm＝毎分回転数；mM＝ミリモル；mV＝ミリボルト；lbs＝ポンド；kg＝キログラム；Ｋｅ＝平衡定数；重量％＝重量パーセント；ＲＲ＝除去速度；ＰＳ＝本発明の研磨スラリー；ＰＳＣ＝比較研磨スラリー。
【００１２】
「ケミカルメカニカルポリッシング」又は「ＣＭＰ」という用語は、基板がもっぱら化学力及び機械力によって研磨されるプロセスのことを指し、そして基板に電気的バイアスを印加するエレクトロケミカルメカニカルポリッシング（ＥＣＭＰ）とは区別される。「ｐＫ」という用語は、室温での水溶液中の酸性複素環式窒素化合物の平衡定数の（−）負の対数を意味する。「ＴＥＯＳ」という用語は、オルトケイ酸テトラエチル（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）の分解から形成される酸化ケイ素を意味する。「組成物」及び「スラリー」という用語は、本明細書の至るところで互換的に使用される。化学構造における「----」破線は、オプションの結合を意味する。「アルキレン（アルカンジイル）」という用語は、二価の飽和炭素ラジカルである。「a」及び「an」という用語は、単数形と複数形の両方のことをいう。全ての百分率は、特に断りない限り重量による。全ての数値範囲は、このような数値範囲が合計１００％になるよう制約されることが論理的である場合を除いて、範囲の始めと終わりを含み、任意の順序で組合せ可能である。
【００１３】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング組成物及び方法は、二酸化ケイ素（ＴＥＯＳ）及び窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）を含む基板の研磨であって、二酸化ケイ素除去速度が窒化ケイ素除去速度を上回って選択的である基板の研磨に有用である。本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、水；コロイダルシリカ砥粒；５以下のｐＫ（平衡定数の-log）を有する１種以上の酸性複素環式窒素化合物であり、該酸性複素環式化合物はトリアゾール化合物及びテトラゾール化合物から選択される；場合により、殺生物剤；及び、場合により、緩衝剤を含有し（好ましくは、これらからなり）、そしてこのケミカルメカニカルポリッシング組成物は、５以下のｐＨを有する。
【００１４】
平衡定数（Ｋｅ）は、以下の一般式：
Ｋｅ＝［Ａ］ｐ［Ｂ］ｑ／［ＡｐＢｑ］
［式中、［Ａ］、［Ｂ］及び［ＡＢ］は、各成分の濃度であり、そしてｐ及びｑは、モルを指す］によって表すことができる。前記等式の一般的な平衡反応は、以下：
ｐＡ＋ｑＢ←→ＡｐＢｑ
によって表すことができる。本発明の酸性複素環式窒素化合物の平衡定数のｐＫは、２〜５、好ましくは２〜５未満、更に好ましくは３〜５未満、最も好ましくは４〜５未満である。本発明の酸性複素環式窒素化合物のＫｅは、室温で、好ましくは２５℃で決定される。
【００１５】
本発明のトリアゾール及びテトラゾールから選択される酸性複素環式窒素化合物は、好ましくは一般式（Ｉ）：
【００１６】
【化１】
2020077856.tif 000002
［式中、Ｒ１は、−Ｈ（水素）及び−ＯＨ（ヒドロキシル）からなる群より選択され；Ｑは、Ｃ（炭素原子）及びＮ（窒素原子）からなる群より選択され；そしてＱが、Ｃ又はＮであるとき、Ｒ２は、置換又は非置換フェニル基、−ＯＨ、直鎖又は分岐（Ｃ１−Ｃ４）アルキル基であり、そしてＱが、Ｃであって、上記式（Ｉ）の５員環との、飽和又は不飽和の、置換又は非置換の縮合６員炭素環を形成するとき、Ｒ２は、４個の炭素原子のアルキレン基であってもよく、そしてＱが、Ｎであるとき、Ｒ２は−Ｈであってもよい］を有する。理論に束縛されるものではないが、式（Ｉ）の複素環式窒素化合物の酸性特性は、少なくとも１位のＮの−Ｈ又は−ＯＨ基に起因する。本発明の複素環式窒素化合物の酸性特性により、他の酸又は緩衝剤を含む酸性化合物を添加することなく、酸性水性ケミカルメカニカルポリッシング組成物は、５以下、好ましくは２〜５、更に好ましくは２〜５未満、最も好ましくは３〜４の所望のｐＨ範囲を維持することが可能になる。
【００１７】
フェニル基上及び６員炭素環上の置換基は、ヒドロキシル、直鎖又は分岐ヒドロキシ（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、直鎖又は分岐（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、−ＮＨ２、直鎖又は分岐アミノ（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、直鎖又は分岐アルコキシ（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、−ＮＯ２、チオール（−ＳＨ）、直鎖又は分岐チオール（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、−ＣＮ、直鎖又は分岐シアノ（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、スルホナート（−ＳＯ３）、及び直鎖又は分岐（Ｃ１−Ｃ４）アルキルスルホナートを含むことができるが、これらに限定されない。
【００１８】
好ましくは、Ｑが、Ｃであって、式（Ｉ）の５員環と縮合した不飽和の、置換又は非置換の６員炭素環を形成するとき、Ｒ２は、置換又は非置換フェニル基、４個の炭素原子のアルキレン基であり、そして好ましくは、ＱがＮであるとき、Ｒ２は、−Ｈであり、そして好ましくは、ＱがＮであるとき、Ｒ１は、−Ｈである。更に好ましくは、ＱがＮであり、かつＲ１が−Ｈであるとき、Ｒ２は、非置換フェニル又は−Ｈであり、そしてＱがＣであるとき、更に好ましくは、Ｒ２は、５員環と縮合した不飽和の４個の炭素のアルキレン基であり、そして本発明の酸性複素環式窒素化合物は、式（II）：
【００１９】
【化２】
2020077856.tif 000003
［式中、Ｒ１は、−Ｈ又は−ＯＨであり、そしてＲ３は、上記の置換基であり、更に好ましくは、Ｒ３は、ヒドロキシル、−ＮＨ２、−ＮＯ２、チオール（−ＳＨ）、スルホナート（−ＳＯ３）から独立に選択される置換基であり、そしてｎは、０〜３であり、ｎ＝０であるとき、環上に置換基は存在しない］で示されるベンゾトリアゾールを有する。最も好ましくは、式（II）についてｎ＝０であり、そしてＲ１は、−ＯＨである。
【００２０】
ＱがＮであり、Ｒ１が−Ｈであり、そしてＲ２が、−Ｈ又はフェニルである、式（Ｉ）の本発明の例示的な化合物は、テトラゾール及び５−フェニル−１Ｈ−テトラゾールである。式（II）の例示的な酸性複素環式窒素化合物は、１−ヒドロキシベンゾトリアゾールである。
【００２１】
本発明の酸性複素環式窒素化合物は、本発明のケミカルメカニカルポリッシング組成物に、初期成分として、少なくとも０．１mM、好ましくは０．１〜１０mM、更に好ましくは１〜５mM、最も好ましくは２〜４mMの量で含まれる。
【００２２】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物に含有される水は、好ましくは、偶発的不純物を制限するために、脱イオン化及び蒸留の少なくとも一方がされている。
【００２３】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング組成物によれば、コロイダルシリカ組成物は、従来のゾルゲル重合により製造されるシリカの分散液、又は水ガラスの懸濁重合により生成した分散した複数の細長いか、湾曲しているか若しくは節のあるシリカ粒子、又は複数の球状シリカ粒子を含むことができる混合物を含むが、これらに限定されない。本発明の砥粒のコロイダルシリカ粒子は、（＋）正のゼータ電位を有することが好ましい。本発明の砥粒のコロイダルシリカ粒子は、永久の（＋）正のゼータ電位を有することが最も好ましい。
【００２４】
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）やテトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）のような前駆体から既知の方法で形成されたシラノールの加水分解縮合による懸濁重合から、細長いか、湾曲しているか又は節のあるコロイダルシリカ粒子の分散液を製造することができる。細長いか、湾曲しているか又は節のあるシリカ粒子の製造法は既知であり、例えば、Higuchiらの米国特許第8,529,787号に見い出すことができる。加水分解縮合は、アルキルアンモニウム水酸化物、エトキシプロピルアミン（ＥＯＰＡ）のようなアルコキシアルキルアミン類、アルキルアミン類又は水酸化カリウムなどの塩基性触媒、好ましくは、水酸化テトラメチルアンモニウムの存在下で、水性懸濁液中で前駆体を反応させることを含む。加水分解縮合プロセスは、１個以上のカチオン性窒素原子を、細長いか、湾曲しているか又は節のあるシリカ粒子に組み込むことができる。好ましくは、細長いか、湾曲しているか又は節のあるシリカ粒子は、４以下のｐＨでカチオン性である。
【００２５】
湾曲しているか又は節のあるコロイダルシリカ粒子の分散液は、Fuso Chemical Co., Ltd.（大阪、日本）(Fuso)から、HL-2、HL-3、HL-4、PL-2、PL-3 又はBS-2及びBS-3スラリーという商品名の下に利用可能である。他の砥粒は、HL-1並びにBS-1、BS-2及びBS-3（Fuso）のようなBSシリーズの砥粒を含むが、これらに限定されない。Fuso製のHL及びBSシリーズの粒子は、４以下のｐＨでカチオン電荷を与える１個以上の窒素原子を含有する。
【００２６】
好ましくは、コロイダルシリカは、＜２００nm、更に好ましくは７５〜１５０nm、最も好ましくは１００〜１５０nmの平均粒径を有しており；そして本発明のケミカルメカニカルポリッシング組成物に、初期成分として、０．１〜４０重量％、好ましくは０．５〜２５重量％、更に好ましくは１〜１２重量％の量で含まれる。
【００２７】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング組成物のコロイダルシリカ砥粒粒子は、好ましくは（＋）正のゼータ電位を有する。好ましくは、本発明のケミカルメカニカルポリッシング組成物のコロイダルシリカ粒子は、（＋）５〜（＋）５０mVのゼータ電位を有する。
【００２８】
場合により、本発明のケミカルメカニカルポリッシング方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、緩衝剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、界面活性剤及び殺生物剤の１種以上から選択される追加の添加剤を更に含有する。
【００２９】
オプションの殺生物剤は、それぞれThe Dow Chemical Companyにより製造される、KORDEK（商標）MLX（９．５〜９．９％ メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、８９．１〜８９．５％ 水及び≦１．０％ 関連反応生成物）又は２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン及び５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンの活性成分を含有するKATHON（商標）ICP IIIを含む（KATHON 及びKORDEK は、The Dow Chemical Companyの商標である）が、これらに限定されない。殺生物剤は、ケミカルメカニカルポリッシング組成物に含まれることが好ましい。
【００３０】
殺生物剤は、本発明のケミカルメカニカルポリッシング組成物に、初期成分として、０．００１重量％〜０．１重量％、好ましくは０．００１重量％〜０．０５重量％、更に好ましくは０．０１重量％〜０．０５重量％、更になお好ましくは０．０１重量％〜０．０２５重量％の量で含まれ得る。
【００３１】
場合により、ケミカルメカニカルポリッシング組成物は、エステル、エチレンオキシド、アルコール、エトキシレート、ケイ素化合物、フッ素化合物、エーテル、グリコシド及びこれらの誘導体を含む非イオン性界面活性剤のような、消泡剤を更に含むことができる。ラウリルエーテル硫酸ナトリウム（ＳＬＥＳ）、並びにカリウム及びアンモニウム塩のようなアニオン性エーテル硫酸塩。この界面活性剤はまた、両性界面活性剤であってもよい。
【００３２】
場合により、本発明のケミカルメカニカルポリッシング組成物は、初期成分として、０．００１重量％〜０．１重量％、好ましくは０．００１重量％〜０．０５重量％、更に好ましくは０．０１重量％〜０．０５重量％、更になお好ましくは０．０１重量％〜０．０２５重量％の消泡剤又は界面活性剤を含有することができる。消泡剤及び界面活性剤は、本発明のケミカルメカニカルポリッシング組成物から除外されることが好ましい。
【００３３】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング組成物は、好ましい範囲内にｐＨを維持するために、場合により１種以上のｐＨ調整剤を含むことができる。好ましくは、ｐＨ調整剤は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及びアンモニアの１種以上から選択される。このようなｐＨ調整剤は、本発明のケミカルメカニカルポリッシング組成物から除外されることが好ましい。
【００３４】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、当技術分野において公知の任意の適切な研磨パッドであってよい。ケミカルメカニカルポリッシングパッドは、場合により、織物及び不織の研磨パッドから選択され得る。ケミカルメカニカルポリッシングパッドは、種々の密度、硬度、厚み、圧縮率及び弾性率の任意の適切なポリマーで作られていてよい。ケミカルメカニカルポリッシングパッドは、必要に応じて溝切り及び穿孔されていてもよい。
【００３５】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物によって、低い名目研磨パッド圧、例えば、３〜３．５kPaで操作することができる。低い名目研磨パッド圧は、スクラッチ及び他の望ましくない研磨欠陥を減少させることにより研磨性能を向上させ、そして脆弱な材料への損傷を最小化する。
【００３６】
本発明の基板を研磨する方法において、提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物は、二酸化ケイ素除去速度≧１０００Å/分；好ましくは≧１８００Å/分；更に好ましくは≧１９００Å/分；及びＴＥＯＳ：Ｓｉ３Ｎ４選択比≧５：１；好ましくはＴＥＯＳ：Ｓｉ３Ｎ４選択比≧２０：１；更に好ましくはＴＥＯＳ：Ｓｉ３Ｎ４選択比≧３０：１；更になお好ましくはＴＥＯＳ：Ｓｉ３Ｎ４選択比≧３５：１を有する（そしてこのとき、２００mm研磨機上でプラテン速度 ９３回転/分、キャリア速度 ８７回転/分、ケミカルメカニカルポリッシング組成物流量 ２００mL/分、名目ダウンフォース ２０．７kPaであり；そしてここで、ケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織サブパッドを含む）。
【００３７】
以下の実施例は、本発明の説明を意図するものであり、その範囲の限定を意図するものではない。
【実施例１】
【００３８】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物
以下のケミカルメカニカルポリッシング組成物は研磨スラリーであり、そして後述の表１に開示される成分及び量を含むように調製された。成分を合わせて、残りを脱イオン水とし、更なるｐＨの調整又は緩衝剤の添加は行わなかった。
【００３９】
【表１】
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【実施例２】
【００４０】
ＴＥＯＳ対Ｓｉ３Ｎ４の研磨及び除去速度
Strasburgh 6EC ２００mmウェーハ研磨機又は「6EC RR」（Axus Technology Company, Chandler, AZ）を、２０．７kPa（３psi）のダウンフォース、並びにそれぞれ９３及び８７のテーブル及びキャリア回転速度（rpm）、そして1010溝パターンを有するIC1000（商標）ＣＭＰ研磨パッド（Dow, Midland, MI）及び後述の表２に示される砥粒スラリーを所与の砥粒スラリー流量 ２００mL/分で使用して、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）及び窒化ケイ素基板のそれぞれの研磨からのブランケットウェーハ除去速度テストを実施した。SEASOL（商標）AK45 AM02BSL8031C1ダイヤモンドパッドコンディショナーディスク（Kinik Company、台湾）を使用して、研磨パッドをコンディショニングした。研磨パッドは、研磨パッドの中心から４．３２cmから２３．３７cmまで１０掃引/分で３．１８kg（７．０lbf）のダウンフォースを使用して、研磨中にその場でコンディショニングされた。KLA-TENCOR（商標）FX200計測ツール（KLA TENCOR, Milpitas, CA）を使用して、３mmのエッジを除外した４９点らせん走査を用いて、研磨前後の膜厚を測定することにより、除去速度を決定した。除去速度の結果とその比（選択比）を後述の表２に示す。
【００４１】
【表２】
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【外国語明細書】
2020077856000001.pdf