(57)【要約】  本発明は、陽イオン性研磨剤、陽イオン性ポリマー、無機ハロゲン化物塩、及び水性キャリヤーを含む化学機械研磨組成物を提供する。本発明は、前記研磨組成物を用いて基板を化学的機械的に研磨する方法をさらに提供する。研磨組成物は、酸化ケイ素及びポリシリコンよりも窒化ケイ素を除去するための選択性を示す。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケイ素、窒化ケイ素、及び二酸化ケイ素を含む基板を研磨するために用いる化学機械研磨組成物であって、
（ａ）陽イオン性研磨剤、（ｂ）陽イオン性ポリマー、（ｃ）無機ハロゲン化物塩、及び（ｄ）水性キャリヤーを含み、
７以下のｐＨを有することを特徴とする組成物。
【請求項２】
陽イオン性研磨剤が、アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア、及びドープシリカからなる群から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
陽イオン性研磨剤がセリアである請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
陽イオン性ポリマーが、陽イオン性ホモポリマー、少なくとも一種の陽イオン性モノマー及び少なくとも一種の非イオン性モノマーを含む陽イオン性コポリマー、並びにこれらの組み合わせからなる群から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
陽イオン性ポリマーがハロゲン化ポリジアリルジメチルアンモニウムである請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
無機ハロゲン化物塩が塩化アンモニウムである請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
陽イオン性研磨剤が、組成物中に０．０１〜５質量％の範囲の量で存在することを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
陽イオン性ポリマーが、組成物中に０．１〜５００ｐｐｍの範囲の量で存在することを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
無機ハロゲン化物塩が、組成物中に１００〜１０００ｐｐｍの範囲の量で存在することを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記組成物が４〜７の範囲のｐＨを有する請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記組成物がさらにアミノカルボン酸を含む請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
ケイ素、窒化ケイ素、及び二酸化ケイ素を含む基板を研磨するために用いる化学機械研磨組成物であって、
（ａ）０．０１〜１質量％のセリア、（ｂ）１〜２０ｐｐｍのハロゲン化ポリジアリルジメチルアンモニウム、（ｃ）１００〜１０００ｐｐｍの塩化アンモニウム、及び（ｄ）水性キャリヤーを含み、
４〜７の範囲のｐＨを有することを特徴とする組成物。
【請求項１３】
前記組成物がさらにアミノカルボン酸を含む請求項１２に記載の組成物。
【請求項１４】
基板を研磨する化学機械研磨方法であって、
（ａ）研磨パッドと、７以下のｐＨを有し、陽イオン性研磨剤、陽イオン性ポリマー、無機ハロゲン化物塩、及び水性キャリヤーを含む化学機械研磨組成物とを基板の表面に接触させる工程、
及び（ｂ）研磨パッドと基板との間に化学機械研磨組成物の一部を存在させた状態で、研磨パッドと基板との間に相対運動を起こして表面の少なくとも一部を研磨する工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
陽イオン性研磨剤が、アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア、及びドープシリカからなる群から選ばれることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
陽イオン性ポリマーが、陽イオン性ホモポリマー、少なくとも一種の陽イオン性モノマー及び少なくとも一種の非イオン性モノマーを含む陽イオン性コポリマー、並びにこれらの組み合わせからなる群から選ばれることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
陽イオン性研磨剤が、組成物中に０．０１〜５質量％の範囲の量で存在することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
陽イオン性ポリマーが、組成物中に０．１〜５００ｐｐｍの範囲の量で存在することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
無機ハロゲン化物塩が、組成物中に１００〜１０００ｐｐｍの範囲の量で存在することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
化学機械研磨組成物がさらにアミノカルボン酸を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
二酸化ケイ素の存在下で窒化ケイ素を選択的に研磨する化学機械研磨方法であって、
（ａ）研磨パッドと、７以下のｐＨを有し、陽イオン性研磨剤、陽イオン性ポリマー、無機ハロゲン化物塩、及び水性キャリヤーを含む化学機械研磨組成物とを、窒化ケイ素及び二酸化ケイ素を含む基板の表面に接触させる工程、
及び（ｂ）研磨パッドと基板との間に化学機械研磨組成物の一部を存在させた状態で、研磨パッドと基板との間に相対運動を起こして、二酸化ケイ素を表面から研磨する速度の６〜６０倍の範囲の除去速度で表面から窒化ケイ素を研磨する工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記組成物がさらにアミノカルボン酸を含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
ポリシリコンの存在下で窒化ケイ素を選択的に研磨する化学機械研磨方法であって、
（ａ）研磨パッドと、７以下のｐＨを有し、陽イオン性研磨剤、陽イオン性ポリマー、無機ハロゲン化物塩、及び水性キャリヤーを含む化学機械研磨組成物とを、窒化ケイ素及びポリシリコンを含む基板の表面に接触させる工程、
及び（ｂ）研磨パッドと基板との間に化学機械研磨組成物の一部を存在させた状態で、研磨パッドと基板との間に相対運動を起こして、ポリシリコンを表面から研磨する速度を超える除去速度で表面から窒化ケイ素を研磨する工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記組成物がさらにアミノカルボン酸を含む請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨組成物及びそれを用いる基板の研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の素子を分離する方法として、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）法に大きな注目が向けられている。その方法では、窒化ケイ素層がシリコン基板上に形成され、浅い溝がエッチング又はフォトリソグラフィー法によって形成され、誘電体層がその溝を満たすように形成される。この方法で形成される溝又は線の深さのばらつきのために、全ての溝の完全な充填を確実にするために基板の上に過剰な誘電体を形成することが通常は必要となる。
【０００３】
次に過剰な誘電体（例えば酸化物）は、窒化ケイ素層を露出させるために化学機械平坦化法によって通常は除去される。窒化ケイ素層が露出したとき、化学機械研磨システムに曝されている基板の大部分は窒化ケイ素を含んでいるので、その窒化ケイ素は、非常に平坦で均一な表面を得るために続いて研磨されなければならない。一般に、従来の慣用技術は、窒化ケイ素を研磨するよりも酸化物を研磨するための選択性を重視している。したがって、全体の研磨速度が窒化ケイ素層の曝露時に減少したとき、窒化ケイ素層は化学機械平坦化法中の停止層としての役割を果たした。酸化物の線幅はエッチング技術が進歩するにつれて小さくなっている。酸化物の線幅が減少したときには、酸化物を研磨するよりも窒化ケイ素を研磨するための選択性を有する研磨システムを利用することが、多くの場合に好ましい。それは基板表面上に形成された酸化物の線の不良性を最小にすることができる。
【０００４】
基板の表面を平坦化又は研磨する組成物及び方法は、従来技術においてよく知られている。研磨組成物（研磨スラリーとしても知られる）は主として、液状キャリヤー中に研磨材料を含み、また、研磨組成物を含浸させた研磨パッドを表面に接触させることにより、表面に適用される。典型的な研磨材料としては、二酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、及び酸化スズが挙げられる。米国特許第５，５２７，４２３号明細書（特許文献１）には、例えば、水性媒体中に高純度の微小金属酸化物粒子を含む研磨スラリーを表面に接触させることにより、金属層を化学的機械的に（chemically-mechanically）研磨する方法が開示されている。研磨組成物は研磨パッドとともに通常は使われる（例えば研磨布又はバフ）。連続気泡多孔質網状構造を有する焼結したポリウレタン研磨パッドの使用を開示する米国特許第６，０６２，９６８号明細書（特許文献２）、米国特許第６，１１７，０００号明細書（特許文献３）及び米国特許第６，１２６，５３２号明細書（特許文献４）、並びに表面構造又は表面パターンを有する固形研磨パッドの使用を開示する米国特許第５，４８９，２３３号明細書（特許文献５）に適切な研磨パッドが記載されている。
【０００５】
低誘電率材料（例えば酸化物）を含む基板を研磨するための幾つかの化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が知られている。例えば、米国特許第６，０４３，１５５号明細書（特許文献６）は、窒化ケイ素よりも二酸化ケイ素を研磨するための選択性を有する無機及び有機絶縁フィルムのための酸化セリウム系スラリーを開示する。米国特許出願公開第２００２／０１６８８５７Ａ１号明細書（特許文献７）は、半導体素子の製造方法を開示する。その方法では、二酸化ケイ素が、溝を持った窒化ケイ素フィルム上に形成され、そして次に二段階の化学機械研磨法が上になっている二酸化ケイ素を選択的に取り除くために行われ、それ故に、二酸化ケイ素で満たされた溝を残すことになる。
【特許文献１】米国特許第５５２７４２３号明細書
【特許文献２】米国特許第６０６２９６８号明細書
【特許文献３】米国特許第６１１７０００号明細書
【特許文献４】米国特許第６１２６５３２号明細書
【特許文献５】米国特許第５４８９２３３号明細書
【特許文献６】米国特許第６０４３１５５号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００２／０１６８８５７Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、下になっている誘電体成分よりも窒化ケイ素を選択的に除去するために、従来技術とは反対の選択性を有する研磨組成物及び方法が技術的に必要とされている。
本発明はそのような組成物及び方法を提供する。これらの及び他の発明の利点が、付加的な発明の特性と同様に、ここで提供された発明の明細書から明らかになるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、二酸化ケイ素及びポリシリコンと比べて窒化ケイ素を除去するための高い選択性を与える改良されたＣＭＰ研磨組成物を提供する。本発明のＣＭＰ組成物は、７以下のｐＨ（例えば、４〜７の範囲のｐＨ）を有する。また、陽イオン性研磨剤、陽イオン性ポリマー、無機ハロゲン化物塩、及び水性キャリヤーを含む。好ましい陽イオン性研磨剤としては、アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア、及びドープシリカ（doped silica）が挙げられる。所望により、組成物はアミノカルボン酸を含むことができる。
【０００８】
好ましい陽イオン性ポリマーとしては、陽イオン性ホモポリマー、少なくとも一種の陽イオン性モノマー及び少なくとも一種の非イオン性モノマーを含む陽イオン性コポリマー、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。特に好ましい陽イオン性ポリマーは、ハロゲン化ポリジアリルジメチルアンモニウムである。
【０００９】
本発明の組成物に有益な無機ハロゲン化物塩としては、ハロゲン化アルカリ金属及びハロゲン化アンモニウムなどが挙げられる。特に好ましい無機ハロゲン化物塩は塩化アンモニウムである。
【００１０】
好ましくは、この組成物は０．０１〜５質量％の範囲の量で陽イオン性研磨剤を含む。陽イオン性ポリマーは０．１〜５００ｐｐｍの範囲の量で組成物中に存在することが好ましい。無機ハロゲン化物塩は１００〜１０００ｐｐｍの範囲の量で組成物中に存在する。
【００１１】
本発明のＣＭＰの方法は、研磨パッド及びＣＭＰ組成物を基板の表面に接触させる工程、及び研磨パッドと基板との間にあるＣＭＰ組成物とともに、研磨パッドと基板との間に相対運動を起こして表面の少なくとも一部を研磨する工程を含む。ＣＭＰ組成物は７以下のｐＨを有し、また、陽イオン性研磨剤、陽イオン性ポリマー、無機ハロゲン化物塩、及び水性キャリヤーを含む。
【００１２】
窒化ケイ素、二酸化ケイ素、及びポリシリコンを含む表面を研磨するために利用されるとき、本発明の組成物及び方法は、二酸化ケイ素及びポリシリコンよりも窒化ケイ素を表面から選択的に研磨する。例えば、窒化ケイ素は、二酸化ケイ素を表面から研磨する速度の６〜６０倍の範囲の除去速度で、及びポリシリコンを表面から研磨する除去速度を著しく超える除去速度で、表面から研磨できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、７以下のｐＨを有し、（ａ）セリアのような陽イオン性研磨剤、（ｂ）ホモポリマー又はコポリマーになり得る陽イオン性ポリマー、（ｃ）ハロゲン化アンモニウムのような無機ハロゲン化物塩、及び（ｄ）水のような水性キャリヤーを含む化学機械研磨組成物を提供する。研磨組成物は、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、及びポリシリコンを含む基板の平坦化中に二酸化ケイ素及び／又はポリシリコンよりも窒化ケイ素の選択的な除去を好ましく可能にする。
【００１４】
用語「陽イオン性研磨剤」とは、本発明においては、研磨組成物のｐＨにおいて正の表面電荷を有する研磨粒子を言う。研磨粒子の表面電荷はｐＨとともに変わり得る。好ましい陽イオン性研磨剤は、陽イオン性の金属酸化物の研磨剤である。好ましくは、陽イオン性の金属酸化物の研磨剤は、セリア（酸化セリウム）、アルミナ、ジルコニア、チタニア、ドープシリカ、及びこれらの混合物からなる群から選ばれる。より好ましくは、研磨剤はセリア又はジルコニアである。最も好ましくは、研磨剤はセリアである。
【００１５】
陽イオン性の金属酸化物の研磨剤は、任意の最適な方法によって製造できる。本発明に関して有益な陽イオン性の金属酸化物研磨粒子の好ましい製造方法としては、熱分解法及び水熱法が挙げられる。ヒュームド金属酸化物は、興味のある金属酸化物を製造するために高温炎（水素／空気又は水素／メタン／空気）で揮発性前駆体（例えば、金属ハロゲン化物）を加水分解及び／又は酸化することにより、熱分解法で揮発性前駆体から製造できる。ヒュームド金属酸化物は、水、アルコール、又は酸系溶剤のような適切な溶剤に不揮発性前駆体を溶解すること又は分散することにより、不揮発性前駆体からも調製できる。前駆体を含む溶液が液滴発生器を用いて高温炎中に噴霧され、そして次に金属酸化物が集められる。典型的な液滴発生器としては、二流体噴霧器、高圧噴霧ノズル、及び超音波噴霧器が挙げられる。
【００１６】
陽イオン性の金属酸化物の研磨剤は、例えば、アルミナドープシリカ（alumina-doped silica）のような、ドープシリカでもよい。アルミナドープシリカは、四塩化ケイ素及び塩化アルミニウムの混合物に気相加水分解を受けさせ、それ故に酸化アルミニウム及び二酸化ケイ素を含む複合粒子を形成するコヒューミング（co-fuming）法によって通常は調製できる。一般に、シリカ粒子は、シリカ粒子の等電点より上のｐＨで（例えば、３．５以上のｐＨ）、負の又は陰イオン性の、表面電荷を有する。適切な第二の金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム）の存在が、ドープシリカ粒子を陽イオン性にする。好ましくは、０．０１質量％以上（例えば、０．２質量％以上、又は０．３質量％以上）の第二の金属酸化物がドープシリカ粒子中に存在する。より好ましくは、２質量％以下（例えば、１．５質量％以下、又は１質量％以下）の第二の金属酸化物がドープシリカ粒子中に存在する。アルミナドープシリカの例は、デグサ（Degussa）社から入手できるＭＯＸ８０及びＭＯＸ１７０製品（両方とも１％のアルミナを含んでいる）である。
【００１７】
上述したように、陽イオン性の金属酸化物の研磨剤は水熱法によって製造できる。水熱法では、好ましい金属酸化物と同じ酸化レベルを有する金属塩（例えば、硝酸塩）を水に溶解させ、塩基（例えば、水酸化アンモニウム）で処理し、高温及び高圧の条件にさらす。水熱法は結果として、金属塩を対応する金属酸化物に転移させる。
【００１８】
また、好ましい金属酸化物より低い酸化レベルを有する金属塩は、水熱法で酸化剤とともに使うことができる。例えば、米国特許第５，３８９，３５２号明細書には酸化セリウムを調製する方法が開示されている。この方法は、水溶性の三価のセリウム塩及び酸化剤を含む水溶液を形成する工程、及び続いて、三価のセリウム塩が酸化セリウム粒子に酸化される間の時間はその溶液を液相のままで熟成する工程を含む。
【００１９】
水熱法の間に第二の金属塩を含むドーパントを第一の金属塩に加え、第二の金属化合物を含むドープ金属酸化物を製造できる。好ましいドーパントは、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、アルミニウム、クロム、及び亜鉛からなる群から選ばれる。水熱法の実行中に、任意の適当量の第二の金属塩を第一の金属塩に加えることができる。ドーパントが好ましいものであるならば、典型的には１ｐｐｍ以上（例えば、１０ｐｐｍ以上、又は５０ｐｐｍ以上、さらには１００ｐｐｍ以上）のドーパントを水熱法の間に第一の金属塩に加えることができる。好ましくは、１００００ｐｐｍ以下（例えば、５０００ｐｐｍ以下、又は１０００ｐｐｍ以下、又は５００ｐｐｍ以下）のドーパントを水熱法の間に第一の金属塩に加えることができる。
【００２０】
陽イオン性研磨粒子は、少なくとも１０ｎｍ以上（例えば、１０〜１０００ｎｍ）の平均粒度（通常は、粒子に外接する最小の球の平均粒径）を有することが好ましい。好ましくは、研磨粒子は５０ｎｍ以上（例えば、５０〜５００ｎｍ、さらには５０〜３００ｎｍ）の平均粒度を有する。より好ましくは、研磨粒子は１０００ｎｍ以下（例えば、８００ｎｍ以下、又は５００ｎｍ以下、さらには３００ｎｍ以下）の平均粒度を有する。
【００２１】
陽イオン性研磨剤は、任意の適当量で研磨組成物に存在できる。研磨組成物に存在する陽イオン性研磨剤の量は、通常は液状キャリヤー及びそこに溶解又は懸濁した成分の質量を基準として０．００１質量％以上（例えば、０．００５質量％以上、又は０．０１質量％以上）である。研磨組成物に存在する陽イオン性研磨剤の量は、液状キャリヤー及びそこに溶解又は懸濁した成分の質量を基準として５質量％以下（例えば、２質量％以下、又は１質量％以下）であることが好ましい。研磨組成物に存在する陽イオン性研磨剤の量は、０．０１〜１質量％であることがさらに好ましい。
【００２２】
研磨剤は研磨組成物に、特に研磨組成物の水成分に懸濁することが好ましい。研磨剤が研磨組成物中で懸濁したとき、研磨剤はコロイド的に安定であることが好ましい。用語コロイドとは、液状キャリヤー中の研磨粒子の懸濁液をいう。コロイド安定性とは、長時間にわたる懸濁の持続をいう。本発明に関して、研磨剤を１００ｍｌメスシリンダーに入れ、２時間にわたって静置したときに、メスシリンダーの底から５０ｍｌまでの粒子の濃度（［Ｂ］（ｇ／ｍｌ））とメスシリンダーの上部から５０ｍｌまでの粒子の濃度（［Ｔ］（ｇ／ｍｌ））との差を研磨組成物中の粒子の初期濃度（［Ｃ］（ｇ／ｍｌ））で割った値が０．５以下（すなわち、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）ならば、研磨剤はコロイド的に安定であると考えられる。｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］の値は０．３以下であることが好ましく、０．１以下であることがより好ましい。
【００２３】
本発明の組成物及び方法の使用に適した陽イオン性ポリマーは、陽イオン性ホモポリマー又は陽イオン性コポリマーになり得る。特定の理論と結び付けるまでもなく、陽イオン性ポリマーは二酸化ケイ素の表面へ優先的に吸着すると考えられている。陽イオン性ポリマーは二酸化ケイ素表面上に保護フィルムを形成し、研磨組成物が二酸化ケイ素表面に接触することを妨げており、それによって、有利なことに窒化ケイ素の除去速度に著しく影響することなく、二酸化ケイ素の除去速度を減らすと考えられている。
【００２４】
陽イオン性ホモポリマーは、本質的に陽イオン性モノマーの繰り返し単位からなるいかなる適切な陽イオン性ホモポリマーであってもよい。例えば、陽イオン性ポリマーは、本質的に窒素を含む陽イオン性の繰り返し単位からなるいかなる適切な陽イオン性ポリマーであってもよい。その繰り返し単位としては、塩基性アミン基及び四級化アミン基を含むモノマーが挙げられるが、これに限られるものではない。塩基性アミン基又は四級化アミン基は非環式であってもよいし、環状構造の一部であってもよい。陽イオン性ポリマーの溶解度、粘度及び他の物理的パラメータを変えるために、アルキル化、アシル化、エトキシル化、及び他の化学反応によって陽イオン性ポリマーをさらに変性することも適切である。好ましくは、陽イオン性ポリマーは、ポリエチレンイミン、エトキシ化ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルジメチルアンモニウム、ポリ（アミドアミン）、塩化ポリ（メタクリルオキシルオキシエチルトリメチルアンモニウム）、塩化ポリ（メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウム）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルイミダゾール）、ポリ（ビニルピリジン）、及びポリ（ビニルアミン）からなる群から選ばれる。より好ましくは、陽イオン性ポリマーはポリエチレンイミンである。
【００２５】
幾つかの実施態様では、陽イオン性ポリマーは本質的に、スルホニウム基を含むモノマーからなる陽イオン性ホモポリマーであってもよい。スルホニウム基は、３個の炭素原子で置換された硫黄原子を含み、硫黄原子は正電荷を有する。スルホニウム基を含む陽イオン性ポリマー及び陽イオン性モノマーの例は米国特許第４，５２８，３８４号明細書に開示されているが、これらに限られない。
【００２６】
他の実施態様では、陽イオン性ポリマーは本質的に、ホスホニウム基を含むモノマーからなる陽イオン性ホモポリマーであってもよい。ホスホニウム基は、４個の炭素原子で置換されたリン原子を含み、リン原子は正電荷を有する。ホスホニウム基を含む陽イオン性ポリマー及び陽イオン性モノマーの例は米国特許第５，４３９，６１７号明細書に開示されているが、これらに限られない。
【００２７】
さらに他の実施態様では、陽イオン性ホモポリマーは正味の正電荷を有する遷移金属オリゴマーであってもよい。例えば、アルミニウム化合物は「塩化ポリ‐アルミニウム」のような陽イオン性オリゴマー種を形成できる。塩化ポリ‐アルミニウムとは、塩化アルミニウムが塩基と部分的に反応した、また幾つかの非常に陽イオン性のアルミニウムのオリゴマーを含む可溶性アルミニウム生成物の類をいう。遷移金属オリゴマーの他の例は、例えばE.W. アベルム（E. W. Abelm）、F. G. A. ストーン（F. G. A. Stone）、及びG. ウィルキンソン（G. Wilkinson）編集の「総合的有機金属化学ＩＩ」、Pergamon Press（１９９５年）に示されるが、限定されるものではない。
【００２８】
また、幾つかの実施態様では、陽イオン性ポリマーは、少なくとも一種の陽イオン性モノマー及び少なくとも一種の非イオン性モノマーを含むコポリマーであってもよい。そして、少なくとも一種の陽イオン性モノマーは、モル基準でコポリマーの５０％を超えるか、又はモル基準でコポリマーの５０％以下である。陽イオン性及び非イオン性のモノマーは、任意の適切な陽イオン性及び非イオン性モノマーでよい。
【００２９】
例えば、陽イオン性モノマーは窒素を含む任意の適切な陽イオン性モノマーでよく、塩基性アミン基及び四級化アミン基を含むモノマーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。塩基性アミン基又は四級化アミン基は非環式であってもよいし、環状構造の一部であってもよい。本発明に有益な陽イオン性モノマーの例としては、エチレンイミン、ハロゲン化ジアリルジメチルアンモニウム、塩化メタクリルオキシルオキシエチルトリメチルアンモニウム、塩化メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウム、メタクリル酸２‐アミノエチル、メタクリル酸Ｎ‐（３‐アミノプロピル）、ビニルイミダゾール、ビニルピリジン、ビニルアミン、及びアミドアミンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。陽イオン性モノマーはスルホニウム基及びホスホニウム基を含むことができる。コポリマーの一部に適したスルホニウム基及びホスホニウム基は、上記で説明したものでよい。好ましくは、陽イオン性モノマーはエチレンイミンである。
【００３０】
非イオン性モノマーは、例えば、任意の適切な非イオン性モノマーでよい。非イオン性モノマーとしては、エチレン、プロピレン、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、スチレン、エピクロロヒドリン、アクリルアミド、及びこれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されるものではない。
【００３１】
陽イオン性コポリマーは任意の適切な方法によって調製できる。例えば、コポリマーは、フリーラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、又は縮合重合により製造できる。コポリマーは、ランダムコポリマー、交互コポリマー、周期的コポリマー、ブロックコポリマー（例えば、ＡＢ、ＡＢＡ、ＡＢＣ他）、グラフトコポリマー、又は櫛型コポリマーになり得る。コポリマーの溶解度、粘度及び他の物理的パラメータを変えるために、アルキル化、アシル化、エトキシル化、及び他の化学反応によって陽イオン性コポリマーをさらに変性できる。
【００３２】
陽イオン性ポリマー（すなわち、陽イオン性ホモポリマー又はコポリマー）は任意の適切な平均分子量を有することができる。好ましくは、陽イオン性ポリマーは１，０００ダルトン（Ｄａ）以上の平均分子量（例えば、５，０００Ｄａ以上、又は１０，０００Ｄａ以上、又は５０，０００Ｄａ以上、さらには１００，０００Ｄａ以上）を有することができる。
【００３３】
研磨組成物中の陽イオン性ポリマーの量は、陽イオン性ポリマーの性質によって決まる。陽イオン性ポリマーが陽イオン性ホモポリマーであるとき、又は陽イオン性ポリマーが、少なくとも一種の陽イオン性モノマー及び少なくとも一種の非イオン性モノマーからなり、陽イオン性モノマーがモル基準で陽イオン性コポリマーの５０％超である陽イオン性コポリマーであるとき、研磨組成物中の陽イオン性ポリマーの量は、研磨組成物の全質量を基準として０．１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍである。典型的には、陽イオン性ポリマーの量は０．５ｐｐｍ以上（例えば、１ｐｐｍ以上）であろう。したがって、研磨組成物中の陽イオン性ポリマーの量は、０．５〜４５ｐｐｍ（例えば、１〜４０ｐｐｍ）、又は２〜３５ｐｐｍ（例えば、３〜３０ｐｐｍ）であり得る。陽イオン性ポリマーが、少なくとも一種の陽イオン性モノマー及び少なくとも一種の非イオン性モノマーからなり、陽イオン性モノマーがモル基準で陽イオン性コポリマーの５０％以下である陽イオン性コポリマーであるとき、研磨組成物中の陽イオン性ポリマーの量は、研磨組成物の全質量を基準として０．１〜２００ｐｐｍであり得る。そのような実施態様では、典型的には陽イオン性ポリマーの量は、０．１〜２００ｐｐｍ（例えば、５〜２００ｐｐｍ）、又は１０〜１５０ｐｐｍ（例えば、２０〜１００ｐｐｍ）である。もし研磨組成物中の陽イオン性ポリマーの濃度が低すぎれば、陽イオン性ポリマーの添加によって生まれる効果は観測されない。もし研磨組成物中の陽イオン性ポリマーの濃度が高すぎれば、そのときは窒化ケイ素の除去の抑制が起き、それ故に、全体的な基板の研磨速度を実用的な基準より下まで減少させるだけでなく、二酸化ケイ素の除去に対する窒化ケイ素の除去の比を下げる。
【００３４】
本発明の陽イオン性ホモポリマー及び陽イオン性コポリマーは、窒化ケイ素及び酸化ケイ素を含む基板の化学機械研磨では、二酸化ケイ素よりもむしろ窒化ケイ素の除去について類似した選択性を提供する。一般に、陽イオン性ホモポリマーを含む研磨組成物と比べたときに類似した研磨能力を得るためには、研磨組成物中でより高濃度の陽イオン性コポリマーの使用が必要となる。研磨組成物中の陽イオン性ホモポリマーに比べて、より多量の陽イオン性コポリマーの使用が必要となることによる、コスト及び供給量の必要性のような、考えられる不利点にもかかわらず、製造工程中により高い濃度の陽イオン性コポリマーを有する研磨組成物の配合において達成できるより高い精度は、幾つかの状況で有利になり得る。
【００３５】
研磨組成物は７以下（例えば、６以下）のｐＨを有する。好ましくは、研磨組成物は１以上（例えば、２以上、又は３以上）のｐＨを有する。さらに好ましくは、研磨組成物は４〜７（例えば、４〜６）のｐＨを有する。研磨組成物は、例えば水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化アルキルアンモニウム、及び／又は硝酸のようなｐＨ調整剤を所望により含む。研磨組成物は、例えば酢酸アンモニウム又はクエン酸二ナトリウムのようなｐＨ緩衝系を便宜に含むことができる。多くのｐＨ緩衝系が従来技術においてよく知られている。
【００３６】
本発明の研磨組成物は無機ハロゲン化物塩も含む。好ましい無機ハロゲン化物塩としては、ハロゲン化アルカリ金属（例えば、ハロゲン化ナトリウム及び／又はハロゲン化カリウム）及びハロゲン化アンモニウムが挙げられる。好ましくは、ハロゲン化物は塩化物、臭化物、及び／又はヨウ化物である。特に好ましいハロゲン化物塩は塩化アンモニウムである。
【００３７】
典型的には、無機ハロゲン化物塩は１００〜１０００ｐｐｍの範囲の量で組成物中に存在する。幾つかの実施態様では、無機ハロゲン化物は２００〜６００ｐｐｍの範囲の量で存在する。
【００３８】
研磨組成物はカルボン酸、好ましくはアミノカルボン酸を所望により含むこともできる。研磨組成物に有益なカルボン酸としては、モノカルボン酸及びジカルボン酸並びにそれらの塩が挙げられる。カルボン酸は、ヒドロキシル基、カルボニル基、ハロゲン、アミン、及び窒素含有の芳香族複素環からなる群から選ばれる官能基をさらに含むことができる。適切なカルボン酸の例としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、安息香酸、ギ酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸、乳酸、フタル酸、サリチル酸、アントラニル酸、クエン酸、グリコール酸、フマル酸、ラウリン酸、ピルビン酸、ステアリン酸、クロロ酢酸、ジクロロ酢酸、２‐ピリジンカルボン酸、２‐ピペリジンカルボン酸、グリシン、アラニン、３‐アミノプロピオン酸、４‐アミノ酪酸、これらの誘導体、これらの塩、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００３９】
研磨組成物は任意の適切な量のカルボン酸を含むことができる。またカルボン酸が存在しているときに通常は１０ｐｐｍ以上（例えば、１０〜１０００ｐｐｍ）を含む。好ましくは、研磨組成物中に存在するカルボン酸の量は１０００ｐｐｍ以下（例えば、８００ｐｐｍ以下、又は６００ｐｐｍ以下）であろう。
【００４０】
当然のことながら前述のカルボン酸は、塩（例えば、金属塩、アンモニウム塩など）、酸、又はその部分的な塩の形で存在し得る。例えば、酒石酸塩は、そのモノ塩（mono-salts）及びジ塩（di-salts）だけでなく酒石酸を含む。さらに、塩基性官能基を含むカルボン酸は、塩基性官能基の酸性塩の形で存在し得る。例えば、グリシンは、そのモノ酸性塩だけでなくグリシンを含む。さらに、幾つかのカルボン酸は、酸及びキレート化剤の両方として機能することができる（例えば、特定のアミノ酸など）。
【００４１】
カルボン酸は研磨組成物中で一つ以上の異なる働きをする。陽イオン性ポリマーとともにカルボン酸は、二酸化ケイ素を除去するよりも窒化ケイ素を除去する選択性を高めることができる。これは、二酸化ケイ素の除去を抑制することにより本発明の研磨組成物の使用で観測された。カルボン酸はさらに系のｐＨを緩衝し、研磨組成物のコロイド安定性を高めることができる。
【００４２】
研磨組成物は所望により一種以上の他の添加剤をさらに含む。添加剤としては任意の適切な界面活性剤及び／又はレオロジー制御剤が挙げられる。レオロジー制御剤としては、増粘剤及び凝固剤（例えば、ウレタン樹脂のような高分子レオロジー制御剤）と、一種以上のアクリルの副次的単位を含むアクリラート（例えば、アクリル酸ビニル及びスチレンアクリラート）と、それらのポリマー、コポリマー及びオリゴマーと、それらの塩が挙げられる。適切な界面活性剤としては、例えば、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、陰イオン性高分子電解質、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素化界面活性剤、及びこれらの混合物などが挙げられる。
【００４３】
研磨組成物は所望により殺生剤をさらに含むことができる。殺生剤は、例えばイソチアゾリノン殺生剤などの任意の適切な殺生剤でよい。研磨組成物に使われる殺生剤の量は、通常は１ｐｐｍ〜５００ｐｐｍであり、そして好ましくは１０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍである。
【００４４】
研磨組成物は任意の適切な方法により調製できる。その多くが当業者に知られている。研磨組成物は回分法又は連続法で調製できる。一般に、研磨組成物は、任意の順序で上述の成分を混合することにより調製できる。ここで使われる「成分」の用語は、個別の成分（例えば、酸、塩基、他）だけでなく、成分（例えば、酸、塩基、界面活性剤、他）の任意の組み合わせも含む。
【００４５】
例えば、陽イオン性研磨剤は水に分散できる。次に、陽イオン性ホモポリマー又はコポリマー、無機ハロゲン化物塩、及び所望によりカルボン酸を添加して、それらの成分を研磨組成物に組み入れることができる任意の方法により混合できる。研磨組成物は、使用前に調製できる。陽イオン性ホモポリマー又はコポリマーのような一種以上の成分は使用の直前（例えば、使用前１分以内、又は使用前1時間以内、又は使用前７日以内）に研磨組成物に添加される。ｐＨは任意の適切な時間に調整できる。研磨組成物は、研磨作業中に基板の表面でそれらの成分を混合することによっても調製できる。
【００４６】
研磨組成物は、使用前に適切な量の水で希釈することを目的とする濃縮物としても準備できる。その実施態様では、研磨組成物の濃縮物は、適切な量の水で濃縮物を希釈するときに研磨組成物の各々の成分が、各々の成分について上述した適切な範囲内の量で研磨組成物中に存在し得るような量で、陽イオン性研磨剤、陽イオン性ホモポリマー又はコポリマー、カルボン酸、及び水を含むことができる。例えば、陽イオン性研磨剤、陽イオン性ホモポリマー又はコポリマー、及びカルボン酸は、濃縮物が等体積の水（或いは、それぞれに等体積の２倍の水、等体積の３倍の水、又は等体積の４倍の水）で希釈されるとき各々の成分がそれらについて上記で説明した範囲内の量で研磨組成物中に存在し得るように、各々の成分について上述した濃度より２倍（或いは、３倍、４倍、又は５倍）大きい濃度で濃縮物中にそれぞれ存在できる。さらに、当業者に理解されるように、陽イオン性ホモポリマー又はコポリマー、所望によりカルボン酸、及び他の適切な添加剤が少なくとも部分的に又は完全に濃縮物中で溶解することを確実にするために、濃縮物は、最終的な研磨組成物中に存在する適切な割合の水を含むことができる。
【００４７】
本発明は、基板を化学的機械的に研磨する方法をさらに提供する。その方法は、（ｉ）ここに記載した研磨パッド及び研磨組成物を基板に接触させる工程、及び（ｉｉ）基板の少なくとも一部を研磨（abrade）して基板を研磨（polish）するために、研磨パッドと基板の間にＣＭＰ組成物の一部を配置しながら、それらの間に相対運動を起こす工程を含む。
【００４８】
本発明の方法は、任意の適切な基板を研磨するために使うことができる。特に窒化ケイ素及び二酸化ケイ素を含む基板を研磨するのに有用である。適切な基板としては半導体産業に使われるウエハーが挙げられる。本発明の研磨組成物は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）加工を受けた基板の平坦化又は研磨に特に最適である。ＳＴＩ加工は、基板上に窒化ケイ素の層を設けたシリコン基板を提供することに主に関連する。ＳＴＩ加工の溝が、写真平板の後に窒化ケイ素の上層を備える基板上にエッチングされる。そして過剰な二酸化ケイ素がその上に設けられる。次に、基板は、溝に残っている酸化ケイ素がおおよそ溝の縁の高さになるように、窒化ケイ素の表面層が実質的に取り除かれるまで平坦化を受ける。平坦化及び研磨は本発明の研磨組成物を用いてＳＴＩ加工で実行されることが好ましく、窒化ケイ素が実質的に除去され、溝内の二酸化ケイ素が過剰に浸蝕されることなく二酸化ケイ素が適切に平坦化されるように実行されることがより好ましい。
【００４９】
本発明の研磨方法は化学機械研磨装置とともに用いるのに特に適している。典型的には、ＣＭＰ装置は定盤、研磨パッド及び支持体を含む。定盤は装置の使用中には動いており、軌道の、直線の又は円の動きによる速度を有する。研磨パッドは定盤と接触しており、運転中は定盤とともに動いている。支持体は、基板が研磨パッドの表面と接触し、研磨パッドの表面に対して動くことにより研磨されるように基板を支える。基板の研磨は、基板が研磨パッド及び本発明の研磨組成物と接触する位置にあること、及び続いて研磨パッドが基板に対して動くことによって行われる。基板の少なくとも一部を研磨して基板を研磨するためである。
【００５０】
基板は、化学機械研磨組成物と任意の適切な研磨パッド（例えば、研磨表面）によって平坦化又は研磨される。適切な研磨パッドとしては、例えば、織布又は不織布の研磨パッドが挙げられる。さらに、適切な研磨パッドは、様々な密度、硬度、厚さ、圧縮率、圧縮に反発する能力、及び圧縮弾性率の任意の適切なポリマーを含むことができる。適切なポリマーとしては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ナイロン、フッ化炭素、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリラート、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、これらの共重合製品、及びこれらの混合物が挙げられる。
【００５１】
ＣＭＰ装置は、現場の研磨終点検出システムをさらに含むことが好ましい。そのシステムの多くは従来技術として知られている。被処理物の表面から反射される光又は他の放射線により研磨工程を検査及び監視する技術が従来技術として知られている。例えば、米国特許第５，１９６，３５３号明細書、米国特許第５，４３３，６５１号明細書、米国特許第号５，６０９，５１１明細書、米国特許第５，６４３，０４６号明細書、米国特許第５，６５８，１８３号明細書、米国特許第５，７３０，６４２号明細書、米国特許第５，８３８，４４７号明細書、米国特許第５，８７２，６３３号明細書、米国特許第５，８９３，７９６号明細書、米国特許第５，９４９，９２７号明細書、米国特許第５，９６４，６４３号明細書に、その技術が開示されている。好ましくは、研磨されている被処理物に関する研磨工程の進行を検査又は監視することが、研磨終点の検出、すなわち特定の被処理物に関して研磨工程を終わらせる時の検出を可能にする。
【実施例】
【００５２】
下記の実施例は本発明をさらに説明するが、当然に、本発明の技術的範囲を制限するいかなる方法とも解釈されるべきではない。
【００５３】
下記の実施例では、他に記述しない限り、研磨パッドに対する基板の下向きの（downforce）圧力２７．６ｋＰａ（４ｐｓｉ）、定盤の速度６０ｒｐｍ、支持体の速度５６ｒｐｍ、研磨組成物の流量２００ｍＬ／分で、及び同心円状の溝付きＣＭＰパッドの現場における調整を利用して直径５０．８ｃｍ（２０インチ）の研磨ツールを用いて、研磨が実行される。
【００５４】
実施例１
この実施例は、本発明の研磨組成物を用いて観察された窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の層の除去速度について、平均分子量２，０００Ｄａを有するポリエチレンイミンの量が増加したときの効果を示す。
【００５５】
類似した窒化ケイ素層及び二酸化ケイ素層が、６個の異なる研磨組成物（組成物１Ａ〜１Ｆ）を用いて別々に研磨された。各々の組成物は、ｐＨ４．９の水中に０．４質量％のセリア及び４００ｐｐｍの４‐アミノ酪酸を含んでいた。組成物１Ａ（比較用）は追加成分を含んでいなかった（例えば、ポリエチレンイミンなし）。組成物１Ｂ〜１Ｆ（本発明）は、表１に示したように様々な量のポリエチレンイミンをさらに含んでいた。研磨組成物の使用後、窒化ケイ素（窒化物）及び二酸化ケイ素（酸化物）の除去速度が測定された。そして二酸化ケイ素の除去速度に対する窒化ケイ素の除去速度の比として定義された選択性が算出された。結果は表１に示す。
【００５６】
【表１】
2009518855.tif 000002
【００５７】
表１に示したデータから明白であるように、ポリエチレンイミンの量を、含まないものから４ｐｐｍまで増加させたとき、二酸化ケイ素の除去速度は約８６％も減少したが、窒化ケイ素の除去速度はごくわずかな減少という結果となった。二酸化ケイ素の除去速度に対する窒化ケイ素の除去速度の比として定義される選択性は、１．５（研磨組成物中にポリエチレンイミンが存在しないとき）から１０．２（研磨組成物中に４ｐｐｍのポリエチレンイミンが存在するとき）へ増加した。研磨組成物中のポリエチレンイミンの量が１０ｐｐｍに増加すると両方の層の除去速度に大幅な減少が起きた。したがって、この実施例の結果は、窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の除去速度が、本発明の研磨組成物中の陽イオン性ポリマーの量に依存することを証明する。
【００５８】
実施例２
この実施例は、本発明の研磨組成物を用いて観察された窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の層の除去速度について、異なる陽イオン性ポリマーの効果を示す。
【００５９】
６個の異なる研磨組成物が、類似した窒化ケイ素層及び二酸化ケイ素層を別々に化学的機械的に研磨するために使われた（組成物２Ａ〜２Ｆ）。各々の組成物は、ｐＨ４．９の水中に０．４質量％のセリア及び４００ｐｐｍの４‐アミノ酪酸を含んでいた。組成物２Ａ（比較用）は追加の成分を含んでいなかった（例えば、陽イオン性ポリマーなし）。組成物２Ｂ（本発明）は、８．５ｐｐｍのポリエチレンイミン（平均分子量２５，０００Ｄａ）をさらに含んでいた。組成物２Ｃ（本発明）は、１５ｐｐｍの塩化ポリジアリルジメチルアンモニウム（平均分子量６０，０００Ｄａ）をさらに含んでいた。組成物２Ｄ（本発明）は、１０ｐｐｍの８０％エトキシ化ポリエチレンイミン（平均分子量５０，０００Ｄａ）をさらに含んでいた。組成物２Ｅ（本発明）は、２５ｐｐｍのポリアミドアミン（平均分子量１，０００，０００Ｄａ）をさらに含んでいた。研磨組成物の使用後、窒化ケイ素（窒化物）及び二酸化ケイ素（酸化物）の除去速度が測定された。そして二酸化ケイ素の除去速度に対する窒化ケイ素の除去速度の比として定義された選択性が算出された。結果は表２に示す。
【００６０】
【表２】
2009518855.tif 000003
【００６１】
表２に示したデータから明白であるように、全ての本発明の研磨組成物は、比較用研磨組成物と比べて高い窒化ケイ素の除去速度を維持しながら、窒化ケイ素の除去速度と比べて二酸化ケイ素の除去速度を減少させた。平均分子量２５，０００Ｄａのポリエチレンイミンの使用（研磨組成物２Ｂ）は、比較用研磨組成物と比べたときに、窒化ケイ素の除去速度を約１５％だけ下げる一方で、二酸化ケイ素の除去速度を約１７分の１まで著しく下げる。したがって、この実施例の結果は、本発明の研磨組成物によって達成可能な窒化ケイ素層及び二酸化ケイ素層の除去速度の効果を証明する。
【００６２】
実施例３
この実施例は、本発明の研磨組成物を用いて観察された窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の層の除去速度について、異なる比率で陽イオン性モノマー及び非イオン性モノマーを含む
陽イオン性ポリマーの効果を示す。
【００６３】
５個の異なる研磨組成物が、類似した窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の層を別々に化学的機械的に研磨するために使われた（組成物３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、及び３Ｅ）。各々の組成物は、水中にセリア並びに、アクリルアミド及び塩化ジアリルジメチルアンモニウム（ＤＡＤＭＡＣ）のコポリマーを含んでいた。そして各々の組成物では、コポリマー中のＤＡＤＭＡＣ構成単位のモル分率が異なっていた。組成物３Ａは、５ｍｏｌ％ＤＡＤＭＡＣとアクリルアミドとのコポリマーを２０ｐｐｍ含んでいた。組成物３Ｂは、１５ｍｏｌ％ＤＡＤＭＡＣとアクリルアミドとのコポリマーを２０ｐｐｍ含んでいた。組成物３Ｃは、３０ｍｏｌ％ＤＡＤＭＡＣとアクリルアミドとのコポリマーを２０ｐｐｍ含んでいた。組成物３Ｄは、１００ｍｏｌ％ＤＡＤＭＡＣとアクリルアミドとのコポリマー（すなわち、ＤＡＤＭＡＣのホモポリマー）を２０ｐｐｍ含んでいた。組成物３Ｅは、３０ｍｏｌ％ＤＡＤＭＡＣとアクリルアミドとのコポリマーを１００ｐｐｍ含んでいた。研磨組成物の使用後、窒化ケイ素（窒化物）及び二酸化ケイ素（酸化物）の除去速度が測定された。そして二酸化ケイ素の除去速度に対する窒化ケイ素の除去速度の比として定義された選択性が算出された。結果は表３に示す。
【００６４】
【表３】
2009518855.tif 000004
【００６５】
表３に示したデータから明白であるように、コポリマー中の陽イオン性モノマーのモル分率を５ｍｏｌ％から３０ｍｏｌ％まで増加させること（研磨組成物３Ａ〜３Ｃ）は、窒化ケイ素の除去速度にごくわずかに影響するとともに、二酸化ケイ素の除去速度を約２．４分の１まで減少させる結果となった。同量の相当する陽イオン性ホモポリマー（研磨組成物３Ｄ）の使用は、陽イオン性コポリマーを含む組成物と比べて窒化ケイ素の除去速度を約２分の１に減少させたが、選択性を８．９に高めた。より大量（すなわち１００ｐｐｍ）の３０ｍｏｌ％ＤＡＤＭＡＣ‐アクリルアミドのコポリマー（研磨組成物３Ｅ）の使用は、窒化ケイ素の除去速度にごくわずかに影響するとともに、選択性の比を１６．４に高めた。したがって、この実施例の結果は、本発明の研磨組成物によって達成可能な窒化ケイ素層及び二酸化ケイ素層の除去速度の効果を証明する。
【００６６】
実施例４
ｐＨ５の脱イオン水中、０．２質量％のセリア、７．５ｐｐｍのポリＤＡＤＭＡＣ（質量平均分子量Ｍｗ＜１００，０００Ｄａ）、及び５００ｐｐｍの塩化アンモニウムを含むスラリーが、窒化ケイ素、ホウ化したリン珪酸ガラス（ＢＰＳＧ）、及び多結晶シリコン（ポリシリコン）を含むウエハーを別々に研磨するために使われた。研磨条件は、下向きの圧力（down force）３ｐｓｉ、定盤の回転速度６３ｒｐｍ、研磨パッドの回転速度５７ｒｐｍ、スラリーの流量１００ｍＬ／分、標準のポリウレタン研磨パッドを用いるＭｉｒｒａ社のＣＭＰ装置上で、研磨時間１分であった。この組成物は、窒化ケイ素の除去速度８７．７ｎｍ／分、ポリシリコンの除去速度２４．８ｎｍ／分、及びＢＰＳＧの除去速度３７０．９ｎｍ／分を与えた。窒化ケイ素の除去速度対ポリシリコンの除去速度の比は３．５：１だった。これらの結果は、ポリシリコンよりも窒化ケイ素を選択的に除去することを提供する本発明のＣＭＰ組成物の有効性を証明する。
【００６７】
実施例５
ｐＨ５の脱イオン水中、０．２質量％のセリア、１０ｐｐｍのポリＤＡＤＭＡＣ（Ｍｗ＜１００，０００Ｄａ）、４００ｐｐｍのアミノ酪酸、及び塩化アンモニウムを含むスラリーであって、塩化アンモニウムの量を０ｐｐｍ（比較用）から５００ｐｐｍまで変えていった一連のスラリーが、プラズマ増強テトラエチルオルトシリケート（ＰＥＴＥＯＳ）から形成された窒化ケイ素及び二酸化ケイ素を含むウエハーを別々に研磨するために使われた。研磨条件は、下向きの圧力３．１ｐｓｉ、定盤の回転速度６０ｒｐｍ、研磨パッドの回転速度５６ｒｐｍ、スラリーの流量１５０ｍＬ／分、標準のポリウレタン研磨パッドを用いるロジテック（Logitech）社のＣＭＰ装置上で、研磨時間１分であった。この組成物は、１００ｎｍ／分（塩化アンモニウムの存在しないとき）〜１２５ｎｍ／分（５００ｐｐｍの塩化アンモニウムが存在するとき）の範囲にある窒化ケイ素の除去速度を与えた。対応する二酸化ケイ素の除去速度は、塩化アンモニウムが０ｐｐｍから５００ｐｐｍに増えるにつれて、１４ｎｍ／分から２ｎｍ／分に変化した。
【００６８】
実施例６
ｐＨ５の脱イオン水中、０．２質量％のセリア、１０ｐｐｍのポリＤＡＤＭＡＣ（Ｍｗは１００，０００〜２００，０００Ｄａである）、４００ｐｐｍのアミノ酪酸、及び５００ｐｐｍの塩化アンモニウムを含むスラリーが、窒化ケイ素及び多結晶シリコン（ポリシリコン）を含むウエハーを研磨するために使われた。研磨条件は、下向きの圧力４ｐｓｉ、定盤の回転速度７５ｒｐｍ、研磨パッドの回転速度６８ｒｐｍ、スラリーの流量１５０ｍＬ／分、標準のポリウレタン研磨パッドを用いるロジテック社のＣＭＰ装置上で、研磨時間１分であった。この組成物は、窒化ケイ素の除去速度１３７ｎｍ／分及びポリシリコンの除去速度５．３ｎｍ／分を与えた。窒化ケイ素の除去速度対ポリシリコンの除去速度の比は２６：１だった。これらの結果は、ポリシリコンよりも窒化ケイ素を選択的に除去することを提供する本発明のＣＭＰ組成物の有効性を証明する。