(57)【要約】  スラリー用添加剤組成物は、第１重量平均分子量を有する第１重合体酸と第１塩基性物質を含む第１重合体酸の塩、及び前記第１重量平均分子量より大きい第２重量平均分子量を有する第２重合体酸と第２塩基性物質を含む第２重合体酸の塩を含んでいる。スラリー組成物は、前記添加剤組成物、研磨粒子を含む研磨粒子組成物及び水を混合して製造される。従って、前記スラリー組成物を用いて化学機械的研磨工程を実施すると、特定な膜に対する良好な研磨選択度を有するようにすることができる。
2005509080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１重量平均分子量を有する第１重合体酸と第１塩基性物質とからなる第１重合体酸の塩（ｓａｌｔ  ｏｆ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ａｃｉｄ）と、
第２重量平均分子量を有する第２重合体酸と第２塩基性物質とからなる第２重合体酸の塩と、
を含むことを特徴とするスラリー用添加剤組成物。
【請求項２】
前記添加剤組成物は、４．５〜８．８のｐＨを有することを特徴とする請求項１記載のスラリー用添加剤組成物。
【請求項３】
前記第１重合体酸の塩及び前記第２重合体酸の塩の合計に基づいて、前記第１重合体酸の塩の含量は、５０〜９５重量％であり、前記第２重合体酸の塩の含量は、５〜５０重量％であることを特徴とする請求項１記載のスラリー用添加剤組成物。
【請求項４】
前記第１重合体酸及び前記第２重合体酸は、ポリアクリル酸（ｐｏｌｙ（ａｃｒｙｌｉｃ  ａｃｉｄ））、ポリアクリル酸−コ−マレイン酸（ｐｏｌｙ（ａｃｒｙｌｉｃ  ａｃｉｄ−ｃｏ−ｍａｌｅｉｃ  ａｃｉｄ））及びポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ  ｖｉｎｙｌ  ｅｔｈｅｒ−ａｌｔ−ｍａｌｅｉｃ  ａｃｉｄ））からなる群から独立的に選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１記載のスラリー用添加剤組成物。
【請求項５】
前記第１塩基性物質及び前記第２塩基性物質は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム及び塩基性アミン化合物からなる群から独立的に選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１記載のスラリー用添加剤組成物。
【請求項６】
前記塩基性アミン化合物は、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム及び水酸化テトラブチルアンモニウムからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項５記載のスラリー用添加剤組成物。
【請求項７】
前記第２重量平均分子量は、前記第１重量平均分子量より１０〜１０００倍大きいことを特徴とする請求項１記載のスラリー用添加剤組成物。
【請求項８】
前記第１重量平均分子量は、１０００〜１００００であり、前記第２重量平均分子量は、１０００００〜１００００００であることを特徴とする請求項７記載のスラリー用添加剤組成物。
【請求項９】
前記添加剤組成物は、水に前記第１重合体酸の塩及び前記第２重合体酸の塩を分散（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）させた状態で存在することを特徴とする請求項１記載のスラリー用添加剤組成物。
【請求項１０】
前記第１重合体酸の塩と前記第２重合体酸の塩との質量含量比は１より大きく、１００未満であることを特徴とする請求項１記載のスラリー用添加剤組成物。
【請求項１１】
第１重量平均分子量を有する第１重合体酸と第１塩基性物質とからなる第１重合体酸の塩と、第２重量平均分子量を有する第２重合体酸と第２塩基性物質とからなる第２重合体酸の塩と、を含む添加剤組成物と、
研磨粒子組成物と、
水と、
を含むことを特徴とするスラリー組成物。
【請求項１２】
前記スラリー組成物のｐＨは、５．０〜８．０であることを特徴とする請求項１１記載のスラリー組成物。
【請求項１３】
前記スラリー組成物は、前記研磨粒子組成物の含量が０．３〜２０重量％であり、前記第１重合体酸の塩及び前記第２重合体酸の塩の含量が０．３〜２０重量％であり、前記水の含量が６０〜９９．４重量％であることを特徴とする請求項１１記載のスラリー組成物。
【請求項１４】
前記研磨粒子組成物は、水に混合される研磨粒子を含み、
前記研磨粒子は、シリカ、酸化セリウム、酸化ジルコニウム及びアルミナからなる群から選択される少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１１記載のスラリー組成物。
【請求項１５】
前記第２重量平均分子量は、前記第１重量平均分子量より１０〜１０００倍大きいことを特徴とする請求項１１記載のスラリー組成物。
【請求項１６】
第１重量平均分子量を有する第１重合体酸と第１塩基性物質とからなる第１重合体酸の塩と、前記第１重量平均分子量より大きい第２重量平均分子量を有する第２重合体酸と第２塩基性物質とからなる第２重合体酸の塩とを含む添加剤組成物を含むスラリー組成物を準備する段階と、
前記スラリー組成物を研磨パッド表面上に提供する段階と、
前記研磨パッド表面と加工物表面を接触させて前記加工物表面を研磨する段階と、
を含むことを特徴とする研磨方法。
【請求項１７】
前記加工物は、互いに異なる物質からなる第１物質層及び第２物質層を含む基板であることを特徴とする請求項１６記載の研磨方法。
【請求項１８】
前記第１物質層は窒化シリコン層であり、前記第２物質層は酸化シリコン層であることを特徴とする請求項１７記載の研磨方法。
【請求項１９】
前記加工物は、第１物質層及び前記第１物質層上に積層されている第２物質層を有する基板であることを特徴とする請求項１６記載の研磨方法。
【請求項２０】
前記第１物質層は窒化シリコン層であり、前記第２物質層は酸化シリコン層であることを特徴とする請求項１９記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラリー用添加剤組成物、これを含むスラリー組成物及び研磨方法に関するものである。より詳細には、本発明は、重合体酸の塩を含むスラリー用添加剤組成物と、前記スラリー用添加剤組成物を含むスラリー組成物及び前記スラリー組成物を用いる化学機械的研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等のような情報媒体が急速に普及されるにつれて、半導体装置も飛躍的に発展している。その機能面において、前記半導体装置は高速に動作すると共に、大容量の記憶能力及び高集積度を有するものが要求される。従って、前記半導体装置は、集積度、信頼度及び応答速度等を向上させる方向に製造技術が発展している。
前記集積度等の向上のための製造技術としては、１９８０年代に開発された化学機械的研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；以下、ＣＭＰ）が例として挙げられる。前記研磨技術は、基板上に形成した膜の表面を研磨して前記膜の表面を平坦化させる技術である。前記研磨技術は、例えば、シャロートレンチ素子分離（ｓｈａｌｌｏｗ  ｔｒｅｎｃｈ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ；以下、ＳＴＩ）構造物の製造に用いられている。
【０００３】
前記研磨技術を適用したＳＴＩ構造物の製造に対する例は、特許文献１に開示されている。
図１Ａ乃至図１Ｅは、前記研磨技術を適用したＳＴＩ構造物の製造方法を示すための断面図である。
図１Ａを参照すると、シリコン材質からなる基板１０の上部にトレンチ１２を形成する。前記トレンチ１２は、フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いるフォトリソグラフィ工程を通じて形成される。
図１Ｂを参照すると、前記トレンチ１２及び基板１０上に研磨阻止層１４を連続的に形成する。研磨阻止層１４は、主に窒化シリコン物質からなる窒化シリコン層である。前記研磨阻止層１４は、化学気相蒸着工程を通じて形成される。
【０００４】
図１Ｃを参照すると、前記研磨阻止層１４上に前記トレンチ１２を埋め立てるように酸化シリコン物質からなる酸化シリコン層１６を形成する。
図１Ｄを参照すると、前記酸化シリコン層１６を研磨して前記酸化シリコン層１６下部のトレンチ１２以外の酸化シリコン層１６と基板上に形成されている研磨阻止層１４ａを露出させる。これにより、前記トレンチ１２のリセス部位にのみ酸化シリコン物質１６ａが残留する。
【０００５】
図１Ｅを参照すると、前記露出された研磨阻止層１４ａをエッチングして前記基板１０の表面を露出させる。これにより、前記基板１０に前記ＳＴＩ構造物１６ｂが形成される。
前記ＣＭＰ工程では、前記窒化シリコン層の一部を研磨するオーバー研磨（ｏｖｅｒ−ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を実施する。前記オーバー研磨では、前記酸化シリコン層の研磨速度と前記窒化シリコン層の研磨速度の差異を用いる。前記オーバー研磨では、前記窒化シリコン層の研磨速度に対して前記酸化シリコン層の研磨速度を速く調整する。前記オーバー研磨により前記窒化シリコン層の上に形成されている前記酸化シリコン層を完全に研磨することができる。
【０００６】
前記研磨速度（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ｒａｔｅ）の差異は、主に前記研磨に用いられるスラリー組成物により発生する。スラリー組成物として、シリカを研磨粒子に含む酸化剤系列スラリー組成物（ｓｉｌｉｃａ  ｂａｓｅｄ  ｏｘｉｄｅ  ｓｌｕｒｒｙ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）が、前記オーバー研磨に一般的に用いられる。前記スラリー組成物を用いる場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は、前記窒化シリコン層の研磨速度に対して４〜５倍程度速く調整される。
【０００７】
図２は、従来の研磨方法によるＳＴＩ構造物を製造する間に発生する洗浄現象を説明するための断面図である。この状態は、前記酸化剤系列スラリー組成物（ｓｉｌｉｃａ  ｂａｓｅｄ  ｏｘｉｄｅ  ｓｌｕｒｒｙ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて前記オーバー研磨を実施した後に得られる。従って、基板２０上の窒化シリコン層２２が露出され、前記トレンチのリセス部位にのみ酸化シリコン層２４が存在する。
しかし、前記オーバー研磨を実施する時、前記トレンチの入口部位Ａでは、ディッシング（ｄｉｓｈｉｎｇ）現象が発生する。前記ディッシング現象は、前記トレンチの入口部位Ａに満たされている前記酸化シリコン層が研磨される時に発生する。又、前記トレンチ部位Ｂ間に形成されている窒化シリコン層の過剰研磨により隣接するトレンチ部位Ｂに腐食（ｅｒｏｓｉｏｎ）が発生する。特に、微細パターン領域では、前記ディッシング及び腐食が激しく発生する。
【０００８】
前記ディッシング及び腐食は、前記酸化シリコン層の研磨速度が前記窒化シリコン層の研磨速度に対して低い研磨選択比のために発生する。そして、前記結果物の平坦ではない表面特性は、後続工程で不良の原因として作用する。
従って、前記低い研磨選択比を克服するための方法として、ディッシング及び腐食を最小化するために、前記窒化シリコン層をより厚く形成する方法が提案されている。しかし、前記方法は複合層（ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒ）の構成を有する最近の半導体製造には適当でない。
【０００９】
これにより、最近には前記窒化シリコン層の研磨速度に対して前記酸化シリコン層の研磨速度が非常に速く調整されるスラリー組成物が開発されている。前記研磨速度が非常に速く調整されるスラリー組成物についての例は、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８及び特許文献９に開示されている。
特に、特許文献１０には、前記窒化シリコン層の研磨速度に対して前記酸化シリコン層の研磨速度が、２８倍程度速く調整されるスラリー組成物が開示されている。
特許文献１１には、前記窒化シリコン層の研磨速度に対して、前記酸化シリコン層の研磨速度が最大３０倍程度速く調整されるスラリー組成物が開示されている。
特許文献９には、前記研磨速度を最大５０倍程度速く調整するために、酸化セリウムスラリー及び添加剤として分散剤と水を含むスラリー組成物が開示されている。
【００１０】
このように、前記スラリー組成物の開発に関する多様な方法が、前記酸化シリコン層の研磨速度：前記窒化シリコン層の研磨速度の比（ｒａｔｉｏ）とし表される研磨選択度（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）を改善するために報告されている。しかし、０．１３μｍ以下のデザインルール（ｄｅｓｉｇｎ  ｒｕｌｅ）を要求する最近の半導体装置の製造では、より大きな研磨選択度を有するスラリー組成物が要求されている。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６，１６５，０５２号公報
【特許文献２】米国特許第５，６１４、４４４号公報
【特許文献３】特開平１９９８−１０６９８８号公報
【特許文献４】特開平１９９８−１５４６７２号公報
【特許文献５】特開平１９９８−２７０４０１号公報
【特許文献６】特開平２００１−３１９５１号公報
【特許文献７】特開平２００１−３５８２０号公報
【特許文献８】特開平２００１−３１９９００号公報
【特許文献９】大韓民国特許公開２００１−１０８０４８号公報
【特許文献１０】米国特許第６，１１４，２４９号公報
【特許文献１１】米国特許第５，９３８，５０５号公報
【発明の開示】
【００１２】
本発明の一例によると、第１重量平均分子量を有する第１重合体酸と第１塩基性物質を含む第１重合体酸の塩、及び前記第１重量平均分子量より大きい第２重量平均分子量を有する第２重合体酸と第２塩基性物質を含む第２重合体酸の塩を含むスラリー用添加剤組成物が提供される。
【００１３】
本発明の他の例によると、第１重量平均分子量を有する第１重合体酸と第１塩基性物質を含む第１重合体酸の塩と、前記第１重量平均分子量より大きい第２重量平均分子量を有する第２重合体酸と第２塩基性物質を含む第２重合体酸の塩を含む添加剤組成物と、研磨粒子組成物及び水を含むスラリー組成物が提供される。
【００１４】
本発明の他の例によると、添加剤組成物を含むスラリー組成物を先に準備する研磨方法が提供される。前記添加剤組成物は、第１重合体酸の塩と第２重合体酸の塩を含む。第１重合体酸の塩は、第１重量平均分子量を有する第１重合体酸と第１塩基性物質を含む。そして、第２重合体酸の塩は、第２重量平均分子量を有する第２重合体酸と第２塩基性物質を含む。この後、前記スラリー組成物を研磨パッド上に提供する。前記研磨パッド表面と加工物表面を接触させて前記加工物表面を研磨する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
（スラリー用添加剤組成物）
本発明のスラリー用添加剤組成物は、第１重合体酸の塩及び第２重合体酸の塩を含む。前記第１重合体酸の塩は、第１重量平均分子量を有する第１重合体酸と第１塩基性物質とを含み、前記第２重合体酸の塩は、前記第１重量平均分子量より大きい第２重量平均分子量を有する第２重合体酸と第２塩基性物質とを含む。
【００１６】
本発明による添加剤組成物は、４．５〜８．８程度のｐＨを有することが好ましい。添加剤組成物のｐＨが４．５未満であるか、８．８を超過すると、前記研磨選択度に悪い影響を及ぼすので好ましくない。ｐＨは６．０〜７．５程度の範囲内にあることが更に好ましい。
前記第２重合体酸の重量に対する第１重合体酸の重量の好ましい含量比は１より大きく、１００より少ない。好ましくは、第１及び第２重合体酸の合計に基づいて、重量に関して、前記添加剤組成物は、前記第１重合体酸の塩の含量が５０〜９５重量％であり、前記第２重合体酸の塩の含量が５〜５０重量％である。前記添加剤組成物において、前記第１重合体酸の塩の含量が５０重量％未満であり、前記第２重合体酸の塩の含量が５０重量％を超過すると、生産性が低下し、前記添加剤組成物の製造が容易ではないので、好ましくない。そして、前記第１重合体酸の塩の含量が９５重量％を超過し、前記第２重合体酸の塩の含量が５重量％未満であると、前記研磨選択度に悪い影響を及ぼすので、好ましくない。従って、前記添加剤組成物は、前記第１及び第２重合体酸の塩の含量は、前記範囲が好ましい。第１及び第２重合体酸の合計に基づいて、重量に関して、前記第１重合体酸の塩の含量を７０〜９０重量％とし、前記第２重合体酸の含量を１０〜３０重量％とすることが更に好ましい。
【００１７】
前記第１重量平均分子量は、１０００〜１００００程度であることが好ましい。前記第１重量平均分子量が１０００未満であると、研磨を行う時、研磨選択比が悪くなる。前記第１重量平均分子量が１００００を超過すると、研磨を行う時、研磨速度が低下し、組成物の粘度が高くなる。
前記第２重量平均分子量は、前記第１重量平均分子量より１０〜１０００倍程度大きいことが好ましい。従って、前記第２重量平均分子量は、１０００００〜１００００００であることが好ましい。
【００１８】
前記添加剤組成物は、溶液状態であることが好ましい。具体的に、前記添加剤組成物は、前記第１重合体酸の塩と前記第２重合体酸の塩が水に分散された分散溶液からなる。前記分散溶液は、前記水の含量が７０〜９９重量％であり、前記第１重合体酸の塩と前記第２重合体酸の塩の含量は、１〜３０重量％であることが好ましい。
【００１９】
第１重合体酸に関し、ポリアクリル酸（ｐｏｌｙ（ａｃｒｙｌｉｃ  ａｃｉｄ））、ポリアクリル酸−コ−マレイン酸（ｐｏｌｙ（ａｃｒｙｌｉｃ  ａｃｉｄ−ｃｏ−ｍａｌｅｉｃ  ａｃｉｄ））、ポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ  ｖｉｎｙｌ  ｅｔｈｅｒ−ａｌｔ−ｍａｌｅｉｃ  ａｃｉｄ））等が用いられる。これは単独に用いることが好ましいが、２以上の成分を混合して用いても良い。そして、前記第２重合体酸に関し、前記ポリアクリル酸、ポリアクリル酸−コ−マレイン酸、ポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸等が用いられる。これは単独に用いることが好ましいが、２以上の成分を混合して用いることもできる。
【００２０】
本発明の一実施例によると、前記ポリアクリル酸の例としては、アルドリッチ社（Ａｌｄｒｉｃｈ  ｃｏｍｐａｎｙ）で製造して、現在販売している水溶液形態である１９２０２３（製品番号）及びパウダー形態である１８１２８５（製品番号）等を挙げられる。前記水溶液形態である場合、ポリアクリル酸の含量は、６０重量％程度であり、分子式は、［−ＣＨ２ＣＨ（ＣＯ２Ｒ）−］ｎ（ｎは、正の整数であり、Ｒはアルキル基を示す）である。そして、前記パウダー形態のポリアクリル酸の分子式は［−ＣＨ２ＣＨ（ＣＯ２Ｈ）−］ｎ（ｎは、正の整数）である。
【００２１】
本発明の一実施例によると、前記ポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸の例としては、アルドリッチ社で製造され、現在販売されている水溶液状態である４１６０５３（製品番号）等が挙げられる。前記水溶液状態であるポリアクリル酸−コ−マレイン酸の含量は６０重量％程度であり、分子式は、［−ＣＨ２ＣＨ（ＣＯ２Ｈ）−］ｘ［−ＣＨ（ＣＯ２Ｈ）ＣＨ（ＣＯ２Ｈ）−］ｙ（ｘ、ｙは、正の整数）である。
【００２２】
本発明の一実施例によると、前記ポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸の例として、アルドリッチ社で製造され、現在販売されているパウダー状態の１９１１２４（製品番号）等が挙げられる。前記パウダー状態のポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸の分子式は、［−ＣＨＨ）ＧＨ２ＣＨ（ＯＣＨ３）ＣＨ（ＣＯ２Ｈ）ＣＨ（ＣＯ２Ｈ）−］ｎ（ｎは、正の整数）である。
【００２３】
本発明で用いることができる第１塩基性物質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、塩基性アミン等が挙げられる、これは、単独又は２以上を混合して用いることができる。そして、前記塩基性アミンとしては、水酸化テトラメチルアンモニウム（以下、ＴＭＡＨ）、水酸化テトラエチルアンモニウム（以下、ＴＥＡＨ）、水酸化テトラプロピルアンモニウム（以下、ＴＰＡＨ）、水酸化テトラブチルアンモニウム（以下、ＴＢＡＨ）等が挙げられる。これは、単独又は２以上を混合して用いることができる。そして、前記第２塩基性物質としては、前記水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、塩基性アミン等が挙げられる。これは、単独又は２以上を混合して用いることができる。そして、前記塩基性アミンとしては、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等が挙げられる。これは、単独又は２以上を混合して用いることができる。
【００２４】
本発明の添加剤組成物の第１実施例では、２０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸と水酸化アンモニウムを含む第１ポリアクリル酸アンモニウム塩及び４０００００重量平均分子量を有するポリアクリル酸と水酸化アンモニウムを含む第２ポリアクリル酸アンモニウム塩を水に分散させた分散溶液を用いる。
本発明の添加剤組成物の第２実施例では、２０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸と水酸化アンモニウムを含む第１ポリアクリル酸アンモニウム塩及び４０００００重量平均分子量を有するポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸と水酸化アンモニウムを含む第２ポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸アンモニウム塩を水に分散させた分散溶液を用いる。
【００２５】
本発明の添加剤組成物の第３実施例では、２０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸−コ−マレイン酸と水酸化アンモニウムを含む第１ポリアクリル酸−コ−マレイン酸アンモニウム塩及び４０００００重量平均分子量を有するポリアクリル酸と水酸化アンモニウムを含む第２ポリアクリル酸アンモニウム塩を水に分散させた分散溶液を用いる。
【００２６】
本発明の添加剤組成物の第４実施例では、２０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸−コ−マレイン酸と水酸化アンモニウムを含む第１ポリアクリル酸−コ−マレイン酸アンモニウム塩及び４０００００重量平均分子量を有するポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸と水酸化アンモニウムを含む第２ポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸アンモニウム塩を水に分散させた分散溶液を用いる。
【００２７】
本発明の添加剤組成物の第５実施例では、３０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸−コ−マレイン酸と水酸化テトラメチルアンモニウムを含む第１ポリアクリル酸−コ−マレイン酸テトラメチルアンモニウム塩及び２５００００重量平均分子量を有するポリアクリル酸と水酸化テトラメチルアンモニウムを含む第２ポリアクリル酸テトラメチルアンモニウム塩を水に分散させた分散溶液を用いる。
前記例の分散溶液以外にも、必要に応じて、前記添加剤組成物は多様に構成することができる。
【００２８】
（スラリー組成物）
本発明のスラリー組成物は、前記スラリー用添加剤組成物、研磨粒子組成物及び水を含む。即ち、前記第１重量平均分子量を有する第１重合体酸と第１塩基性物質を含む第１重合体酸の塩、及び前記第１重量平均分子量より大きい第２重量平均分子量を有する第２重合体酸と第２塩基性物質を含む第２重合体酸の塩を含む添加剤組成物と、研磨粒子を含む研磨粒子組成物、そして水を含む。前記添加剤組成物と研磨粒子組成物は、混合前、その自体にそれぞれ水を含む。
【００２９】
前記スラリー組成物は、５．０〜８．０のｐＨを有することが好ましい。スラリー組成物のｐＨが５．０未満であるか、８．０を超過すると、前記研磨選択度に悪い影響を及ぼすので、好ましくない。前記スラリー組成物は、６．５〜７．５のｐＨを有することが更に好ましい。
前記スラリー組成物において、前記添加剤組成物の含量が、０．３〜２０の重量％範囲にあることが好ましい。前記研磨粒子組成物の含量が０．３重量％未満であると、研磨効率が低下するので、好ましくない。そして、前記研磨粒子の含量が２０重量％を超過すると、研磨表面にスクラッチ等を誘発する原因として作用するので、好ましくない。
【００３０】
又、前記スラリーでの水の含量が６０〜９９．４重量％であることが好ましい。前記水が６０重量％未満であると、前記スラリー組成物の製造が容易でなく、９９．４重量％を超過すると、研磨効率が低下するので、好ましくない。
前記の内容を考慮する時、前記スラリー組成物は、０．３〜２０重量％の含量を有する添加剤組成物、０．３〜２０重量％の含量を有する研磨粒子組成物及び６０〜９９．４重量％の含量を有する水を含む。
【００３１】
前記スラリー組成物の粘度は、１．０×１０−３〜３．０×１０−３ＰａＳであることが好ましい。前記スラリー組成物の粘度が１．０×１０−３ＰａＳ（１ＰａＳ＝１Ｐｓ）未満であるか、３．０×１０−３ＰａＳを超過する場合には、スラリー組成物の分散安定性が悪くなる。前記分散安定性が悪い場合、スラリー組成物が均一に蒸着されず、均一に研磨されない。又、前記スラリー組成物の粘度は、第１重量平均分子量と第２重量平均分子量により影響を受けることもできる。
【００３２】
本発明の一実施例によると、前記研磨粒子は、シリカ、アルミナ、酸化セリウム、酸化ジルコニウムを含む群から少なくとも一つ以上選択されたものである。
本発明のスラリー組成物に関する第１実施例によると、前記添加剤は、２０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸と水酸化アンモニウムを含む第１ポリアクリル酸アンモニウム塩及び４０００００重量平均分子量を有するポリアクリル酸と水酸化アンモニウムを含む第２ポリアクリル酸アンモニウム塩を含む。前記研磨粒子は、前記酸化セリウムを含む。
【００３３】
本発明のスラリー組成物に関する第２実施例によると、前記添加剤は、２０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸と水酸化アンモニウムを含む第１ポリアクリル酸アンモニウム塩及び４０００００重量平均分子量を有するポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸と水酸化アンモニウムを含む第２ポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸アンモニウム塩を含む。前記研磨粒子は、前記酸化セリウムを含む。
【００３４】
本発明のスラリー組成物に関する第３実施例によると、前記添加剤は３０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸−コ−マレイン酸と水酸化テトラメチルアンモニウムを含む第１ポリアクリル酸−コ−マレイン酸テトラメチルアンモニウム塩及び２５００００重量平均分子量を有するポリアクリル酸と水酸化テトラメチルアンモニウムを含む第２ポリアクリル酸テトラメチルアンモニウム塩を含む。前記研磨粒子は、酸化セリウムを含む。
前記例のスラリー組成物以外にも、必要に応じて、前記スラリー組成物は多様に構成することができる。
【００３５】
（研磨方法）
図３は、本発明の一実施例による研磨方法を説明するための工程図である。
まず、前記スラリー組成物を準備する（Ｓ３０）。前記スラリー組成物は、第１重量平均分子量を有する第１重合体酸と第１塩基性物質とを含む第１重合体酸の塩、及び前記第１重量平均分子量より大きい第２重量平均分子量を有する第２重合体酸と第２塩基性物質とを含む第２重合体酸の塩からなる添加剤組成物、研磨粒子を含む研磨粒子組成物、並びに水を含む。
【００３６】
本発明の第１実施例によると、前記スラリー組成物は、２０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸と水酸化アンモニウムとを含む第１ポリアクリル酸アンモニウム塩、及び４０００００重量平均分子量を有するポリアクリル酸と水酸化アンモニウムとを含む第２ポリアクリル酸アンモニウム塩からなる添加剤組成物、前記酸化セリウムを含む研磨粒子組成物、並びに水を含む。そして、好ましくは、前記研磨粒子組成物は、分散安定性のために分散剤を更に含むことができる。
【００３７】
本発明の第２実施例によると、前記スラリー組成物は、２０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸と水酸化アンモニウムとを含む第１ポリアクリル酸アンモニウム塩、及び４０００００重量平均分子量を有するポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸と水酸化アンモニウムとを含む第２ポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸アンモニウム塩からなる添加剤組成物、前記酸化セリウムからなる研磨粒子組成物、並びに水を含む。そして、好ましくは、前記研磨粒子組成物は、分散安定性のために分散剤を更に含むことができる。
【００３８】
そして、前記スラリー組成物を研磨パッド上に提供する（Ｓ３２）。例えば、前記研磨パッド上部に入口が位置するノズル（ｎｏｚｚｌｅ）を通じて前記スラリー組成物を研磨パッド上に提供する。
その後、前記加工物表面を研磨するために、前記研磨パッドに研磨のための加工物表面を接触させる（Ｓ３４）。
ここで、前記加工物が互いに異なる物質からなる第１物質層及び第２物質層が積層されている基板である場合、前記スラリー組成物を用いることで、前記第１物質層の研磨速度と前記第２物質層の研磨速度とは、互いに異なるように調整される。具体的に、前記第１物質層が窒化シリコン層であり、前記第２物質層が酸化シリコン層である場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は、前記窒化シリコン層の研磨速度に対して、４０〜７０倍程度速く調整される。
【００３９】
前記窒化シリコン層及び酸化シリコン層が順次積層されている加工物を研磨する方法が、図４Ａ及び図４Ｂに具体的に図示されている。図４Ａ及び図４Ｂは、図３の研磨方法を説明するための断面図である。
図４Ａを参照すると、窒化シリコン層４２及び酸化シリコン層４４がシリコン基板４０上に順次積層されている。
図４Ｂを参照すると、前記酸化シリコン層４４が研磨されて窒化シリコン層４２ａが露出している。具体的に、前記研磨は、研磨パッドによる機械的研磨と、前記スラリー組成物による化学的研磨で構成される。前記研磨は、窒化シリコン層４２の一部を研磨するために、オーバー研磨を実施する。
【００４０】
前記オーバー研磨では、酸化シリコン層４４の研磨速度と窒化シリコン層４２の研磨速度との差異を用いる。即ち、前記オーバー研磨で、酸化シリコン層４４の研磨速度が窒化シリコン層４２の研磨速度に対して速く調整される。従って、前記オーバー研磨により窒化シリコン層４２上に形成されている酸化シリコン層４４を完全に研磨することができる。
【００４１】
前記研磨速度（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ｒａｔｅ）の差異は、前記研磨に用いられるスラリー組成物のために発生する。本発明のスラリー組成物は、前記酸化シリコン層４４の研磨速度が前記窒化シリコン層４２の研磨速度に対して４０〜７０倍程度速く調整される。
これにより、前記スラリー組成物を用いる研磨方法は、ＳＴＩ構造物の製造に積極的に応用することができる。特に、前記研磨方法は、０．１３μｍ以下のデザインルールを有する半導体装置のＳＴＩ構造物の製造により効率的に応用される。即ち、高い研磨選択度により前記ＳＴＩ構造物のディッシング及び腐食発生を最小化することができる。又、前記酸化シリコン層がより速く研磨されるので、前記窒化シリコン層の厚さを薄く形成することができる。
【００４２】
このように、前記スラリー組成物を用いた研磨は、前記研磨による不良発生を最小化することができる。又、前記窒化シリコン層のような研磨阻止層の厚さをより薄く積層することができる。これは、微細パターンを要求する最近の半導体装置の製造を充分に満足させることができる。
【００４３】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
（スラリー用添加組成物の製造）
（実施例１）
１−ｉ）アルドリッチ社の製品番号１９２０２３である水溶液状態のポリアクリル酸を準備した。前記ポリアクリル酸の重量平均分子量は２０００であった。前記水溶液状態の溶液のうち、ポリアクリル酸の含量は６５重量％であった。
１−ii）アルドリッチ社の製品番号１８１２８５であるパウダー状態のポリアクリル酸を準備した。前記ポリアクリル酸の重量平均分子量は４５００００であった。
【００４４】
１−iii）前記パウダー状のポリアクリル酸を前記パウダー状のポリアクリル酸より３倍程度の重さを有する水に混合した後、攪拌器（ｓｔｉｒｒｅｒ）で約１時間、攪拌を実施して前記水に完全に溶解させた。
１−iv）前記１−ｉ）の溶液を５００ｍｌのビーカー（ｂｅａｋｅｒ）に入れた後、水酸化アンモニウムを添加してｐＨを６．５程度に調整した。前記ｐＨを調整する時、マグネチック攪拌器を用いて約２００ｒｐｍ程度に攪拌を実施した。
１−ｖ）前記１−iii）の溶液を前記１−iv）と同一の方法でｐＨを調整した。
１−vi）前記１−iv）溶液と前記１−ｖ）の溶液の結果物において、水を除外した有機物の重量比率が８：２程度になるように混合した後、全体非揮発性成分の含量（ｔｏｔａｌ  ｎｏｎ−ｖｏｌａｔｉｌｅ  ｃｏｎｔｅｎｔ）が３重量％程度になるように、水を用いて前記混合物を稀釈させた。
【００４５】
このように、前記１−i）乃至１−vi）を実施することにより、スラリー用添加剤組成物を製造した。前記収得した添加剤組成物は、６．５程度のｐＨを有し、全体非揮発性成分の含量は３重量％であった。
ここで、前記収得した添加剤組成物の全体非揮発性成分の含量は、次の方法で測定した。
まず、空のアルミニウム皿（ｄｉｓｈ）の重さ（Ａ）を測定した。そして、前記アルミニウム皿に前記添加剤組成物３ｍｌ程度を盛った後、重さ（Ｂ）を測定した。その後、前記添加剤組成物３ｍｌ程度が盛られているアルミニウム皿を１１０℃程度の温度で１時間の間、乾燥を実施した後、重さ（Ｃ）を測定した。従って、前記測定結果を下記の式１に代入して前記添加剤組成物の全体非−揮発性成分の含量（Ｄ）を測定した。
Ｄ（重量％）＝（Ｃ−Ａ）／（Ｂ−Ａ）×１００      （式１）
【００４６】
（実施例２）
前記実施例１の１−ii）物質の代わりに、アルドリッチ社の製品番号１９１１２４であるパウダー状のポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸を用いることを除いては、前記実施例１と同一の方法で前記スラリー用添加剤組成物を製造した。前記ポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸の重量平均分子量は２１６０００であった。前記収得した添加剤組成物のｐＨは６．５程度であり、全体非揮発性成分の含量は３重量％であった。
【００４７】
（実施例３）
前記実施例１の１−ｉ）物質の代わりに、アルドリッチ社の製品番号４１４０５３であるポリアクリル酸−コ−マレイン酸を用いることを除いては、前記実施例１と同一の方法で前記スラリー用添加剤組成物を製造した。前記ポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸の重量平均分子量は２１６０００であった。前記水溶液状態の溶液のうちで、ポリアクリル酸−コ−マレイン酸の含量は５０重量％であった。前記収得した添加剤組成物は６．５程度のｐＨを有し、全体非揮発性成分の含量は３重量％であった。
【００４８】
（実施例４）
前記実施例１の１−ｉ）物質の代わりに、前記実施例３のポリアクリル酸−コ−マレイン酸を用い、前記１−ii）物質の代わりに、前記実施例２のポリメチルビニルエテル−アルト−マレイン酸を用いることを除いては、前記実施例１と同一の方法で前記スラリー用添加剤組成物を製造した。前記水溶液状態の溶液のうち、ポリアクリル酸−コ−マレイン酸の含量は、５０重量％であった。前記収得した添加剤組成物は６．５程度のｐＨを有し、全体非揮発性成分の含量は３重量％であった。
【００４９】
（実施例５）
前記実施例１の１−ｉ）物質の代わりに、３０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸−コ−マレイン酸を用い、前記実施例１の１−ii）物質の代わりに、２５００００重量平均分子量を有するポリアクリル酸を用い、塩基性物質として、前記実施例１の水酸化アンモニウムの代わりに、水酸化テトラメチルアンモニウムを用いることを除いては、前記実施例１と同一の方法で前記スラリー用添加剤組成物を製造した。前記収得した添加剤組成物は６．８程度のｐＨを有し、全体非揮発性成分の含量は３重量％であった。
【００５０】
（スラリー組成物の製造）
（実施例６）
スラリー用添加剤組成物として、実施例１の添加剤組成物を準備した。そして、研磨粒子組成物として、日立社（Ｈｉｔａｃｈｉ Ｃｏ．）で製造した酸化セシウムスラリー組成物（製品名：ＨＳ８００５）を準備した。そして、前記研磨粒子組成物、添加剤組成物及び水が１：３：３の体積比を有するように混合して、前記スラリー組成物を製造した。収得したスラリー組成物のｐＨは７．１程度であった。
【００５１】
（実施例７）
スラリー用添加剤組成物として、実施例５の添加剤組成物を準備した。そして、研磨粒子組成物として、日立社で製造した酸化セシウムスラリー組成物（製品名：ＨＳ８００５）を準備した。そして、前記研磨粒子組成物、添加剤組成物及び水が１：４：３の体積比を有するように混合して前記スラリー組成物を製造した。収得したスラリー組成物のｐＨは、７．０±５．０程度であった。
【００５２】
（研磨実験）
（実験例１）
６０００Å程度の酸化シリコン層が積層されている第１加工物を準備した。そして、１５００Å程度の窒化シリコン層が積層されている第２加工物を準備した。前記第１加工物と第２加工物のそれぞれを前記実施例６のスラリー組成物を用い、研磨装置としてＳＴＲＡＳＢＡＵＧＨ  ６ＥＣ（製品名）を用い、下記表１の研磨条件で研磨を実施した。
【００５３】
【表１】
2005509080.tif 000003
【００５４】
表１の条件で研磨を実施した後、前記第１加工物の研磨速度と前記第２加工物の研磨速度を測定した。
前記研磨速度は、次ぎの方法で測定した。まず、前記研磨を実施する前に、前記酸化シリコン層の厚さ（Ｄ１）と窒化シリコン層の厚さ（Ｄ２）を測定する。又、前記研磨を実施した後の前記酸化シリコン層の厚さ（Ｄ３）と窒化シリコン層の厚さ（Ｄ４）を測定した後、これを減算（Ｄ１−Ｄ３、Ｄ２−Ｄ４）し、単位研磨時間で除した値が研磨速度である。そして、前記厚さの測定は、光学−プローブ（ｏｐｔｉ−ｐｒｏｂｅ）を用いて４９箇所を測定した。
前記４９箇所の測定結果、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨速度の比として表現される研磨選択比は、約７０：１程度であることを確認した。
【００５５】
（実験例２）
トレンチを有するシリコン基板上に窒化シリコン層及び酸化シリコン層を順次形成した。ここで、前記トレンチは、３５００Å程度の深さを有する。そして、前記窒化シリコン層は、１０００Å程度の厚さを有し、窒化シリコン層は前記トレンチ側壁、低部及びシリコン基板の表面上に連続的に積層されている。前記窒化シリコン層の表面から８０００Å程度の厚さを有するように前記酸化シリコン層が積層されている。前記酸化シリコン層は、前記トレンチ内に充分に満たされている。
【００５６】
そして、カボット社（ＣＡＢＯＴ  ｃｏｍｐａｎｙ）のＳＳ２５（製品名）を１２％に稀釈させたスラリー組成物を用いて予備研磨（ｐｒｅ−ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を１分間実施した。前記予備研磨は、前記酸化シリコン層が有する段差を解消するために実施する。
その後、前記実験例１の前記研磨方法と同一の方法で３０秒間隔で３分間研磨を実施した。前記研磨を実施した結果、前記トレンチ内にのみ前記酸化シリコン層が満たされており、前記基板上には９５０Å程度の厚さを有する窒化シリコン層が存在した。そして、前記窒化シリコン層をエッチングすることにより、ＳＴＩ構造物を製造した。
【００５７】
前記ＳＴＩ構造物を検査した結果、ディッシング及び腐食が全く発生しなかった。
従って、前記スラリー組成物を用いた研磨を、ＳＴＩ構造物の製造に適用する場合、酸化シリコン層のディッシング及び窒化シリコン層の腐食を最小化することができると判断される。
【００５８】
以下、前記スラリー組成物が有する特性を説明する。
（研磨特性）
前記スラリー組成物に含まれる添加剤組成物は、前記研磨を実施する時、前記窒化シリコン層に選択的に結合する。従って、前記窒化シリコン層の研磨が抑制される。
図５は、本発明の添加剤組成物のｐＨによる酸化シリコン層のゼータ電位及び窒化シリコン層のゼータ電位を示すグラフである。
【００５９】
図５を参照すると、前記スラリー組成物の全てのｐＨ帯域で前記窒化シリコン層のゼータ電位（ｚｅｔａ−ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）（□）が、前記酸化シリコン層のゼータ電位（◇）より高い。特に、ｐＨが５〜８程度の帯域で、前記酸化シリコン層のゼータ電位は、負電荷を有するが、前記窒化シリコン層のゼータ電位は正電荷を有する。従って、前記窒化シリコン層の研磨が効果的に抑制される。従って、前記添加剤組成物を含むスラリー組成物は、前記窒化シリコン層の研磨を相対的に阻止するので、前記酸化シリコン層：前記窒化シリコン層の研磨選択度を７０：１程度に確保することができる。
【００６０】
（スラリー組成物のｐＨ帯域による研磨選択度と研磨速度特性）
図６は、本発明のスラリー組成物のｐＨ帯域による研磨選択度及び研磨速度を示すグラフである。窒化シリコン層の研磨速度及び酸化シリコン層の研磨速度が説明されている。前記スラリー組成物は、ｐＨ値を異なるようにすることを除いては、前記実施例６のスラリー組成物が用いられる。
図６を参照すると、ｐＨが５．３であるスラリー組成物を用いた場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は、５００Å／ｍｉｎを示し、前記窒化シリコン層の研磨速度は５０Å／ｍｉｎ程度であることを確認することができる。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は１０：１程度であることを確認することができる。
【００６１】
ｐＨが６．１であるスラリー組成物を用いた場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は、１８００Å／ｍｉｎ程度を示し、前記窒化シリコン層の研磨層度は６０Å／ｍｉｎ程度であった。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は、３０：１程度であることを確認することができる。
ｐＨが７．１であるスラリー組成物を用いた場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は３３００Å／ｍｉｎ程度を示し、前記窒化シリコン層の研磨速度は５５Å／ｍｉｎ程度を示した。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は、６０：１程度であることを確認することができる。
【００６２】
ｐＨが８．０であるスラリー組成物を用いた場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は、３５００Å／ｍｉｎ程度であり、前記窒化シリコン層の研磨速度は１００Å／ｍｉｎ程度を示した。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は、３５：１程度であることを確認することができる。
ｐＨが８．８であるスラリー組成物を用いた場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は、３０００Å／ｍｉｎ程度であり、前記窒化シリコン層の研磨速度は１５０Å／ｍｉｎ程度であった。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は、２０：１程度であることを確認することができる。
【００６３】
前記実験例から、前記スラリー組成物のｐＨが酸性になるほど、前記酸化シリコン層の研磨速度が低下し、前記スラリー組成物のｐＨが塩基性になるほど、前記窒化シリコン層の研磨速度が増加すると判断することができる。
従って、前記スラリー組成物のｐＨは、５．０〜８．０程度が好ましい。
【００６４】
（添加剤組成物の種類による研磨選択度と研磨速度特性）
図７は、本発明の添加剤組成物の種類によるスラリーの研磨選択度と研磨速度を示すグラフである。図７には、窒化シリコン層の研磨速度及び酸化シリコン層の研磨速度が説明されている。
【００６５】
図７を参照すると、結果物Ｉは、ポリアクリル酸アンモニウム塩を添加剤組成物として含むスラリー組成物を用いて、酸化シリコン層及び窒化シリコン層を研磨した後に得られた。添加剤組成物は、６．５程度のｐＨを有し、ポリアクリル酸は２０００程度の重量平均分子量を有する。前記酸化シリコン層の研磨速度は、３７００Å／ｍｉｎ程度であり、前記窒化シリコン層の研磨速度は５７Å／ｍｉｎ程度であった。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は６５：１程度であることを確認することができる。
【００６６】
結果物IIは、ポリアクリル酸−コ−マレイン酸アンモニウム塩を有する添加剤組成物を含むスラリー組成物を用いて、酸化シリコン層及び窒化シリコン層を研磨した後に得られた。添加剤組成物は、６．５程度のｐＨを有し、ポリアクリル酸−コ−マレイン酸は２０００程度の重量平均分子量を有する。前記酸化シリコン層の研磨速度は、３６００Å／ｍｉｎ程度であり、前記窒化シリコン層の研磨速度は、６５Å／ｍｉｎ程度であった。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は、５５：１程度であることを確認することができる。
【００６７】
結果物IIIは、ポリメチルビニルエチル−アルト−マレイン酸アンモニウム塩を有する添加剤組成物を含むスラリー組成物を用いて酸化シリコン層及び窒化シリコン層を研磨した後に得られた。添加剤組成物は、６．５程度のｐＨを有し、ポリメチルビニルエチル−アルト−マレイン酸は、２０００程度の重量平均分子量を有する。前記酸化シリコン層の研磨速度は、２０００Å／ｍｉｎ程度であり、前記窒化シリコン層の研磨速度は、２８Å／ｍｉｎ程度であった。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は、７０：１程度であることを確認することができる。
図７の結果により、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸−コ−マレイン酸又はポリメチルビニルエチル−アルト−マレイン酸を含む添加剤組成物が、本発明のスラリー組成物で適切な特性を有することを確認することができる。
【００６８】
（塩基性物質の種類による研磨選択度と研磨速度特性）
図８は、塩基性物質として水酸化ナトリウムと水酸化アンモニウムを含むスラリー組成物を用いる場合の研磨選択度及び研磨速度を示すグラフである。前記研磨に用いられたスラリー組成物は、前記塩基性物質を除いては、前記実施例６のスラリー組成物と同一の成分を有する。２０００程度の重量平均分子量を有するポリアクリル酸が含まれる。
【００６９】
塩基性物質として水酸化ナトリウムを含むスラリー組成物を用いた場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は３６００Å／ｍｉｎ程度であり、前記窒化シリコン層の研磨速度は１２０Å／ｍｉｎ程度であった。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は３０：１程度であることを確認することができる。
【００７０】
塩基性物質として水酸化アンモニウムを含むスラリー組成物を用いた場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は３７００Å／ｍｉｎ程度であり、前記窒化シリコン層の研磨速度は５０Å／ｍｉｎ程度であった。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は７５：１程度であることを確認することができる。
【００７１】
図９は、塩基性物質として水酸化カリウムと水酸化アンモニウムを含むスラリー組成物を用いる場合の研磨選択度と研磨速度を示すグラフである。前記研磨に用いられたスラリー組成物は、前記塩基性物質を除いては、前記実施例６のスラリー組成物と同一の構成を有する。３０００程度の重量平均分子量を有するポリアクリル酸−コ−マレイン酸が含まれる。
【００７２】
塩基性物質として水酸化カリウムを含むスラリー組成物を用いた場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は４８００Å／ｍｉｎ程度であり、前記窒化シリコン層の研磨速度は１６０Å／ｍｉｎ程度であった。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は３０：１程度であることを確認することができる。
【００７３】
塩基性物質として水酸化アンモニウムを含むスラリー組成物を用いた場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は４５００Å／ｍｉｎ程度であり、前記窒化シリコン層の研磨速度は７５Å／ｍｉｎ程度であった。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は６０：１程度であることを確認することができる。
【００７４】
図１０は、ＴＭＡＨ、ＴＥＡＨ、ＴＰＡＨ、ＴＢＡＨを含む添加剤組成物の種類による研磨選択度及び研磨速度を示す。前記研磨に用いられたスラリー組成物は、前記塩基性物質を除いては、実施例６のスラリー組成物と同一の成分を有する。３０００程度の重量平均分子量を有するポリアクリル酸−コ−マレイン酸が含まれる。
塩基性物質として、ＴＭＡＨを含むスラリー組成物を用いた場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は、４５００Å／ｍｉｎ程度であり、前記窒化シリコン層の研磨速度は、７５Å／ｍｉｎ程度であった。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は６０：１程度であることを確認することができる。
【００７５】
塩基性物質としてＴＥＡＨを含むスラリー組成物を用いた場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は、３９５０Å／ｍｉｎ程度であり、前記窒化シリコン層の研磨速度は、６２Å／ｍｉｎ程度であった。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は６４：１程度であることを確認することができる。
塩基性物質としてＴＰＡＨを含むスラリー組成物を用いた場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は、２９５０Å／ｍｉｎ程度であり、前記窒化シリコン層の研磨速度は、４０Å／ｍｉｎ程度であった。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は７４：１程度であることを確認することができる。
【００７６】
塩基性物質としてＴＢＡＨを含むスラリー組成物を用いた場合、前記酸化シリコン層の研磨速度は、２５５０Å／ｍｉｎ程度であり、前記窒化シリコン層の研磨速度は、３１Å／ｍｉｎ程度であった。従って、前記酸化シリコン層：窒化シリコン層の研磨選択度は８２：１程度であることを確認することができる。
従って、前記塩基性物質として水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、ＴＭＡＨ、ＴＥＡＨ、ＴＰＡＨ、ＴＢＡＨ等が適切に用いられることができることを確認することができる。特に、前記水酸化アンモニウム、ＴＭＡＨ、ＴＥＡＨ、ＴＰＡＨ、ＴＢＡＨであることが好ましいことを確認することができる。
【００７７】
図１１は、本発明の添加剤組成物と塩基性物質を含むスラリー組成物を用いて研磨を行う場合に発生するスクラッチ個数を示すグラフである。１００タイプのスラリー組成物と、１１０タイプのスラリー組成物及び１２０タイプのスラリー組成物が、前記研磨のために用いられることができる。
【００７８】
ここで、前記１００タイプのスラリー組成物は、添加剤組成物として３０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸−コ−マレイン酸アンモニウム塩を含む。前記１１０タイプのスラリー組成物は、添加剤組成物として３０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸−コ−マレイン酸アンモニウム塩及び２５００００重量平均分子量を有するポリアクリル酸アンモニウム塩を含む。前記１２０タイプのスラリー組成物は、添加剤組成物として３０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸−コ−マレイン酸テトラメチルアンモニウム塩及び２５００００重量平均分子量を有するポリアクリル酸テトラメチルアンモニウム塩を含む。
【００７９】
図１１における前記結果は、それぞれのスラリー組成物タイプに対して、基板２枚を研磨した後に確認された。
前記確認結果、前記１００タイプのスラリー組成物を用いて基板を研磨した場合、前記スクラッチ個数は９１個又は１０９個が発見された。前記１１０タイプのスラリー組成物を用いて基板を研磨した場合、前記スクラッチ個数は、７８個又は８８個が発見された。そして、前記１２０タイプのスラリー組成物を用いて基板を研磨した場合、前記スクラッチ個数は４９個又は５９個が発見された。
【００８０】
これにより、前記１２０タイプのスラリー組成物を用いて基板を研磨した時、前記スクラッチが最少に発生することが分かる。
従って、前記スラリー組成物は、前記塩基性物質として前記水酸化テトラメチルアンモニウムを含むことが好ましい。そして、研磨速度の観点においても、前記スラリー組成物は、前記塩基性物質として塩基性アミンを含むことが更に好ましい。
【００８１】
（添加剤組成物の種類による窒化シリコン層の腐食程度）
図１２は、本発明の添加剤組成物の種類による窒化シリコン層の腐食程度を示すグラフである。２０００程度の重量平均分子量を有するポリアクリル酸を添加剤組成物として用いることを除いては、前記実施例６と同一の成分を有するスラリー組成物（以下、「第１組成物」という）が用いられ、前記実施例６と同一のスラリー組成物（以下、「第２組成物」という）がＳＴＩ構造物を形成する時、窒化シリコン層の腐食程度を測定するために使用された。考案された結果は、第１及び第２組成物を用いてＳＴＩ構造物を形成する時、窒化シリコン層の腐食程度を示す。
【００８２】
ここで、前記窒化シリコン層が占める面積は、前記ＳＴＩ構造物全体面積の２０％程度である。前記線幅は、前記ＳＴＩ構造物において、トレンチ入口と隣接するトレンチ入口との間の長さを意味する。前記窒化シリコン層の積層厚さは、１０００Å程度である。
まず、前記第１組成物と第２組成物を用いて、１２０秒間研磨（◇、◆）を実施した。前記グラフを参照すると、前記線幅が４．８μｍ程度である場合には、前記第１組成物と第２組成物に対して、類似な腐食結果を得た。しかし、前記線幅が１６μｍである場合には、前記第１組成物が前記第２組成物より良好な腐食結果を示し、前記線幅が６４μｍ程度である場合には、前記第２組成物が前記第１組成物より良好な腐食結果を示した。
前記第１組成物と第２組成物を用いて、１５０秒間研磨（□、■）を実施した。前記グラフを参照すると、全ての線幅区間において、前記第２組成物が前記第１組成物より良好な腐食結果を示した。
【００８３】
前記第１組成物と第２組成物を用いて、１８０秒間研磨（△、▲）を実施した。前記グラフを参照すると、全ての線幅区間において、前記第２組成物が前記第１組成物より良好な腐食結果を示した。
従って、前記スラリー組成物に含まれる前記添加剤組成物は、第１重量平均分子量を有する第１重合体酸の塩及び前記第１重量平均分子量より大きい第２重量平均分子量を有する第２重合体酸の塩を含む場合、更に良好な研磨結果を得ることができる。
【００８４】
（添加剤組成物の種類による酸化シリコン層のディッシング程度）
図１３は、本発明の添加剤組成物の種類による酸化シリコン層のディッシング程度を示すグラフである。図１２で説明した結果を得るために用いられ、ＳＴＩ構造物を形成する時に用いられた第１組成物と第２組成物が更に利用された。前記線幅は、前記ＳＴＩ構造物において、トレンチ入口と隣接するトレンチ入口との間の長さを意味する。
【００８５】
まず、前記第１組成物と第２組成物を用いて、１２０秒間研磨（◇、◆）を実施した。前記グラフを参考すると、全ての線幅区間で、前記第１組成物と第２組成物が類似なディッシング結果を示した。
前記第１組成物と第２組成物を用いて、１５０秒間研磨（□、■）を実施した。前記グラフを参考すると、全ての線幅区間で、前記第２組成物が前記第１組成物より良好なディッシング結果を示した。
【００８６】
前記第１組成物と第２組成物を用いて、１８０秒間研磨（△、▲）を実施した。前記グラフを参考すると、全ての線幅区間で、前記第２組成物が前記第１組成物より良好なディッシング結果を示した。
従って、前記スラリー組成物に含まれる前記添加剤組成物は、第１重量平均分子量を有する第１重合体酸の塩及び前記第１重量平均分子量より大きい第２重量平均分子量を有する第２重合体酸の塩を含む場合に、より良好な研磨結果を得ることができる。
【００８７】
（添加剤組成物の含量比による研磨選択度と研磨速度特性）
図１４は、本発明の添加剤組成物の含量比による酸化シリコン層の研磨選択度及び研磨速度を示すグラフである。研磨速度は「□」で表示し、研磨選択度は「◇」で表示する。
図１５は、前記添加剤組成物の含量比により変化する窒化シリコン層の腐食深さを示すグラフである。
【００８８】
ここで、前記酸化シリコン層の研磨速度及び研磨選択度、そして窒化シリコン層の腐食深さは、ＳＴＩ構造物を形成する時に測定される。前記ＳＴＩ構造物の形成は、２０００重量平均分子量を有するポリアクリル酸（以下、「第１物質」という）の含量変化を除いては、前記実施例６と同一の成分を有するスラリー組成物を用いた。４５００００重量平均分子量を有するポリアクリル酸（以下、「第２物質」という）が用いられた。前記含量比は、第１物質／第２物質の比率を意味する。又、窒化シリコン層が占める面積は、前記ＳＴＩ構造物の全体面積の２０％程度である。
【００８９】
図１４を参照すると、前記含量比が増加する場合、前記酸化シリコン層の研磨速度が増加し、前記研磨選択度が高くなる。しかし、図１５を参照すると、前記含量比が増加する場合、前記窒化シリコン層の腐食が深くなる。
【００９０】
従って、前記第１物質と第２物質の含量比は、１００未満であることが好ましい。前記含量比が１程度である場合には、前記酸化シリコン層の研磨速度が２０００Å／ｍｉｎ程度である。前記研磨速度が２０００Å／ｍｉｎ以下である場合には、生産性が悪くなる。従って、前記添加剤組成物において、前記第１物質と第２物質の含量比は１を超過することが好ましい。
具体的に、前記添加剤組成物において、前記第１重合体酸の塩が５０〜９５重量％を占め、前記第２重合体酸の塩が５〜５０重量％を占めることが好ましい。
【００９１】
（スラリー組成物による研磨欠点に対する特性）
図１６は、本発明のスラリー組成物を用いて研磨を実施する場合に発生する欠点個数を示すグラフである。前記欠点は、全体欠点及び前記研磨により主に発生するμ−スクラッチ欠点を含む。そして、前記欠点は、前記研磨を実施した後、研磨加工物を１％に稀釈させたＨＦを用いて、１００秒間洗浄させた後、ＫＬＡ（製品名）を用いて測定した。又、第１タイプのスラリー組成物は２０００程度の重量平均分子量を有するポリアクリル酸を添加剤組成物として用いることを除いては、前記実施例６と同一のスラリー組成物である。第２タイプのスラリー組成物は、前記実施例６と同一のスラリー組成物である。そして、第３タイプのスラリー組成物は、２０００程度の重量平均分子量を有するポリアクリル酸−コ−マレイン酸と４５００００程度の重量平均分子量を有するポリアクリル酸を添加剤組成物として用いることを除いては、前記実施例６と同一のスラリー組成物である。
【００９２】
前記欠点測定結果、前記第２タイプの組成物及び第３タイプの組成物が前記第１タイプの組成物に対して良好であることを確認することができる。
従って、前記研磨による欠点を考慮する場合にも、前記添加剤組成物は第１重合体酸の塩及び第２重合体酸の塩からなることが好ましい。
【００９３】
（添加剤組成物の種類によるスラリー組成物の安定性特性）
図１７は、本発明のスラリー組成物の安定性を説明するためのグラフである。変形高さ（ａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｈｅｉｇｈｔ）は、スラリー組成物を大気中に放置する場合に測定される。第１０タイプのスラリー組成物（◇）は、２０００程度の重量平均分子量を有するポリアクリル酸を添加剤組成物として用いることを除いては、前記実施例６と同一のスラリー組成物である。そして、第１１タイプのスラリー組成物（□）は、前記実施例６と同一のスラリー組成物である。前記変形高さは、時間によって変化する前記スラリー組成物の高さを、前記スラリー組成物の最初高さで除する値を示す。従って、前記変形高さが低くなるほど、前記スラリー組成物内で研磨粒子が塊になる現象がより多く発生することを確認することができる。
【００９４】
前記第１０タイプのスラリー組成物と第１１タイプのスラリー組成物を大気中に放置する場合、第１１タイプの変形高さが第１０タイプの変形高さより高い。従って、前記第１１タイプのスラリー組成物が第１０タイプのスラリー組成物より良好な安定性を有する。即ち、前記第１１タイプのスラリー組成物が前記第１０タイプのスラリー組成物に対して塊（ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ）現象が少なく発生した。
【００９５】
従って、スラリー組成物の製造及び保管を考慮する時、前記第１重合体酸の塩及び第２重合体酸の塩からなる添加剤組成物を含むスラリー組成物が適合する。
このように、添加剤組成物としては第１重合体酸の塩及び第２重合体酸の塩を含む物質を用いることが好ましい。スラリー組成物としては、前記第１重合体酸の塩及び第２重合体酸の塩からなる添加剤組成物を含む物質を用いることが好ましい。そして、研磨を実施する時、前記スラリー組成物を用いることが好ましい。
【００９６】
（産業上の利用可能性）
本発明によると、前記研磨選択度がより高いスラリー組成物を用いた研磨が可能である。従って、０．１３μｍ以下のデザインルール（ｄｅｓｉｇｎ  ｒｕｌｅ）を要求する最近の半導体装置等の微細パターンを要求する半導体装置の製造に積極的に用いることができる。このため、半導体装置の製造による信頼度及び生産性が向上される効果を期待することができる。
【００９７】
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１Ａ】従来の研磨方法でＳＴＩ構造物を製造する方法を説明するための断面図である。
【図１Ｂ】従来の研磨方法でＳＴＩ構造物を製造する方法を説明するための断面図である。
【図１Ｃ】従来の研磨方法でＳＴＩ構造物を製造する方法を説明するための断面図である。
【図１Ｄ】従来の研磨方法でＳＴＩ構造物を製造する方法を説明するための断面図である。
【図１Ｅ】従来の研磨方法でＳＴＩ構造物を製造する方法を説明するための断面図である。
【図２】従来の研磨方法でＳＴＩ構造物を製造する時に発生するディッシング現象を説明するための断面図である。
【図３】本発明の一実施例による研磨方法を説明するための工程図である。
【図４Ａ】図３の研磨方法を説明するための断面図である。
【図４Ｂ】図３の研磨方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の添加剤組成物のｐＨによる酸化シリコン層のゼータ電位及び窒化シリコン層のゼータ電位を示すグラフである。
【図６】本発明のスラリー組成物のｐＨ帯域による研磨選択度と研磨速度を示すグラフである。
【図７】本発明の添加剤組成物の種類によるスラリーの研磨選択度と研磨速度を示すグラフである。
【図８】本発明の塩基性物質の種類によるスラリーの研磨選択度と研磨速度を示すグラフである。
【図９】本発明の塩基性物質の種類によるスラリーの研磨選択度と研磨速度を示すグラフである。
【図１０】本発明の添加剤組成物の種類によるスラリーの研磨選択度と研磨速度を示すグラフである。
【図１１】本発明の添加剤組成物と塩基性物質を含むスラリー組成物を用いて研磨を行う場合に発生するスクラッチ個数を示すグラフである。
【図１２】本発明の添加剤組成物の種類による窒化シリコン層の腐食程度を示すグラフである。
【図１３】本発明の添加剤組成物の種類による酸化シリコン層のディッシング程度を示すグラフである。
【図１４】本発明の添加剤組成物において、二成分の含量比による酸化シリコン層の研磨選択度と研磨速度を示すグラフである。
【図１５】本発明の添加剤組成物において、二成分の含量比による窒化シリコン層の腐食程度を示すグラフである。
【図１６】本発明のスラリー組成物を用いて研磨を実施する場合に発生する欠点個数を示すグラフである。
【図１７】本発明のスラリー組成物の安定性を説明するためのグラフである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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