(57)【要約】【課題】  研磨において良好な窒化ケイ素除去、及び良好な酸化物に対する窒化物除去選択比の実現を可能にする。【解決手段】  本発明は、水性コロイド状シリカ粒子、好ましくは球形コロイド状シリカ粒子の一つ以上の分散系と、５未満の等電点（ｐＩ）を有する一つ以上のアミンカルボン酸、好ましくは酸性アミノ酸又はピリジン酸と、Ｃ6〜Ｃ10アルキル、アリール又はアルキルアリール疎水基を有する一つ以上のエトキシ化アニオン性界面活性剤とを含み、３〜５のｐＨを有する水性化学機械平坦化研磨（ＣＭＰ研磨）組成物を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性コロイド状シリカ粒子の一つ以上の分散系の砥粒と、５未満の等電点（ｐＩ）を有する一つ以上のアミンカルボン酸と、Ｃ6〜Ｃ16アルキル、アリール又はアルキルアリール疎水基を有する一つ以上のエトキシ化アニオン性界面活性剤と、を含む水性化学機械平坦化研磨（ＣＭＰ研磨）組成物であって、
前記組成物が３〜５のｐＨを有し、さらに、固形分としての前記砥粒の量が、前記組成物の総重量に基づいて０．０１〜３０重量％の範囲である、水性ＣＭＰ研磨組成物。
【請求項２】
前記砥粒が、球形コロイド状シリカ粒子を含む、請求項１記載の水性ＣＭＰ研磨組成物。
【請求項３】
前記一つ以上のアミンカルボン酸が、２．０〜４．０のｐＩを有する酸性アミノ酸又はピリジン酸である、請求項１記載の水性ＣＭＰ研磨組成物。
【請求項４】
前記一つ以上のアミンカルボン酸の全固形分量が、組成物の総重量に基づいて０．００５〜５重量％の範囲である、請求項３記載の水性ＣＭＰ研磨組成物。
【請求項５】
前記一つ以上のアミンカルボン酸が、ニコチン酸、ピコリン酸、グルタミン酸又はアスパラギン酸から選択される、請求項３記載の水性ＣＭＰ研磨組成物。
【請求項６】
固形分としての前記砥粒の量が、組成物の総重量に基づいて０．１〜１重量％未満の範囲である、請求項１記載の水性ＣＭＰ研磨組成物。
【請求項７】
組成物のｐＨが３．５〜４．５の範囲である、請求項１記載の水性ＣＭＰ研磨組成物。
【請求項８】
前記一つ以上のエトキシ化アニオン性界面活性剤がＣ6〜Ｃ10アルキル、アリール又はアルキルアリール疎水基を有する、請求項１記載の水性ＣＭＰ研磨組成物。
【請求項９】
前記エトキシ化アニオン性界面活性剤が、エトキシ化サルフェート、エトキシ化スルホン酸、エトキシ化スルホン酸塩、エトキシ化ホスフェート、エトキシ化ホスホネート又はエトキシ化カルボキシレートから選択される、請求項１記載の水性ＣＭＰ研磨組成物。
【請求項１０】
前記エトキシ化アニオン性界面活性剤の量が、組成物の総重量に基づいて０．０００１〜１重量％の範囲である、請求項９記載の水性ＣＭＰ研磨組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コロイド状シリカ粒子、たとえば球形シリカ粒子の一つ以上の分散系の砥粒と、５未満の等電点（ｐＩ）を有する一つ以上のアミンカルボン酸と、疎水基を有するエトキシ化アニオン性界面活性剤とを含み、３〜５のｐＨを有する水性化学機械平坦化（ＣＭＰ）研磨組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路デバイスの技術が進歩するとともに、所望のアーキテクチャ構成及びデバイス性能を達成し、かつ可能にするために、窒化ケイ素、二酸化ケイ素及びポリシリコンなどの従来の材料が様々な組み合わせで使用されている。従来の研磨スラリーは、浅溝分離（ＳＴＩ：shallow trench isolation）におけるような「窒化ケイ素上での停止（stop on silicon nitride）」用途のために設計されている。近年、集積回路の密度は増大し続け、置換金属ゲート、コンタクトプラグ及び導電性メタライゼーションによって処理された基材をはじめとする、ＣＭＰ研磨から恩恵を受ける多くの新たな基板工程（ＦＥＯＬ: front end of the line）構造が導かれるに至った。そのような構造においては、窒化ケイ素がエッチング停止層、キャッピング材料及びハードマスクとして働く。加えて、窒化ケイ素は、拡散又は不動態化層、スペーサ材料及びライナーとしての使用がますます増加している。そのような構成すべてにおいて、窒化ケイ素は、酸化ケイ素又はテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）などの他の誘電体膜と組み合わせて使用される。この結果、大部分のパターン加工されたウェーハは今や、窒化物及び酸化物誘電体膜の両方を異なる密度で含み；さらに、そのような集積構成を伴う形状サイズ（feature size）工程は、酸化物誘電体材料を除去することなく、窒化ケイ素膜の選択的ＣＭＰ研磨又は除去を必要とする。窒化物：酸化物選択的なＣＭＰ研磨組成物を要する他の方法が、誘電体酸化物中に溝をエッチングし、それを誘電体窒化物キャップで埋める「リバースＳＴＩプロセス」；及びエッチングに加えて、又はエッチングに代えてＣＭＰ研磨を使用する、従来の「エッチバックプロセス」に対する代替法である。そのような代替エッチングプロセスの一例が自己整合接触（ＳＡＣ：self-aligned contact）キャッピングである。ＳＡＣキャッピングにおいては、ＣＭＰ研磨によって除去された過剰分の金属、たとえばタングステンで置換金属ゲート（ＲＭＧ）が形成され、次いで、それが反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってエッチングされると、ウェーハ中に狭いギャップを形成する。次いで、当該ギャップが窒化ケイ素（ＳｉＮ）で埋められる。そして、ＣＭＰ研磨で過剰な窒化物を除去し、酸化物表面上で停止する。
【０００３】
前段落における各場合において、ＳＡＣのような新たな基板工程（ＦＥＯＬ）アーキテクチャは、ＣＭＰ研磨において過剰な誘電体を除去するために、逆の選択比、すなわち高い窒化物除去速度と低い酸化物除去速度を必要とする。ＳＡＣにおいて、既存の酸化物層の上の窒化物層の完全な掃去は、後続工程における酸化物エッチングを妨げないために不可欠である。しかし、窒化物の過研磨は、窒化物ＳＡＣキャップを薄くして、電気的短絡の危険を招くであろう。したがって、高選択比のＣＭＰ研磨が不可欠である。新たな基板工程（ＦＥＯＬ）アーキテクチャはすべて、所定のパターンの誘電体窒化物がシリコンウェーハに嵌め込まれている構造を生じさせる。そのようなＣＭＰ研磨は、窒化ケイ素過装入分の除去及び平坦化を必要とし、それにより、窒化ケイ素充填溝、プラグ又はギャップと同一平面の面を生じさせる。許容可能な窒化物：酸化物除去速度比は、下層のＳｉ活性区域への損傷を防ぎ、すべてのパターン密度において窒化物が掃去されることを保証するための過研磨限界を提供するために必要である。さらに、完成した構造における低閾値電圧漏れを防ぐために、溝、キャップ又はギャップ中の窒化物のディッシング（dishing）が回避されなければならない。
【０００４】
現在、基材を研磨するためにＣＭＰ研磨パッドとともに使用される水性化学機械平坦化研磨（ＣＭＰ研磨）組成物のユーザーは、セリア含有ＣＭＰ研磨組成物の使用を避けることを望んでいる。シリカスラリー調合物は、より低コストで欠陥のない解決手段を提供するが、今日まで、特にパターン加工されたウェーハ上での使用の場合に、酸化物に対する窒化物選択比が不満足との欠点をかかえている。
【０００５】
Mishraらの米国特許第９，５５８，９５９（Ｂ２）号は、アニオン性粒子を有するコロイド状シリカ分散系であることができるアニオン性砥粒と、一つ以上の窒化物除去速度向上剤、たとえばカルボン酸又はその塩とを含む、基材研磨用化学機械研磨組成物を開示している。シリカ粒子中の化学種は酸性化合物であることができる。窒化物除去速度向上剤は、数多くの化合物のいずれかであることができ、アミノ酢酸を含むことができる。しかし、Mishraには、開示された多くのそのような窒化物除去速度向上剤及び多くの砥粒種のうち、誘電体窒化物：誘電体酸化物除去速度の選択比を高めるアミンカルボン酸を含む、いかなる組成物も開示されていない。さらに、Mishraは、シリカ粒子中の化学種、及び別個の窒化物除去速度向上剤添加物の両方を要すると思われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、ＳＡＣ用途に使用するための、許容可能な窒化物除去及び窒化物：酸化物除去速度選択比を可能にする、水性シリカスラリーならびにそのスラリーを使用する方法を提供する課題を解決しようと尽力した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１．本発明にしたがって、水性化学機械平坦化研磨（ＣＭＰ研磨）組成物は、コロイド状シリカ粒子、たとえば球形コロイド状シリカ粒子の一つ以上の分散系の砥粒と；５未満の等電点（ｐＩ）を有する一つ以上のアミンカルボン酸、好ましくは２．０〜４．０のｐＩを有する酸性アミノ酸又はピリジン酸と；Ｃ6〜Ｃ16又は好ましくはＣ6〜Ｃ10アルキル、アリール又はアルキルアリール疎水基を有する一つ以上のエトキシ化アニオン性界面活性剤、好ましくは少なくとも一つのエトキシ化サルフェート界面活性剤と、を含み；３〜５、又は好ましくは３．５〜４．５のｐＨを有し；さらに、固形分としての砥粒の量は、組成物の総重量に基づいて、０．０１〜３０重量％、又は好ましくは０．１〜１０重量％、又はより好ましくは０．１〜１重量％未満の範囲である。
【０００８】
２．上記項目１記載の水性ＣＭＰ研磨組成物にしたがって、コロイド状シリカ粒子の一つ以上の分散系中のコロイド状シリカ砥粒の重量平均粒子径（ＣＰＳ）又はその混合物中のそのような粒子径の加重平均は１０nm〜２００nm、又は好ましくは２０nm〜８０nmの範囲である。
【０００９】
３．上記項目１又は２記載の水性ＣＭＰ研磨組成物にしたがって、一つ以上のアミンカルボン酸は、酸性アミノ酸又はピリジン酸から選択される、又は、より好ましくは、ニコチン酸、ピコリン酸、グルタミン酸又はアスパラギン酸から選択される。
【００１０】
４．上記項目３記載の水性ＣＭＰ研磨組成物にしたがって、一つ以上のアミンカルボン酸の全固形分量は、組成物の総重量に基づいて０．００５〜５重量％、又は好ましくは０．０１〜１重量％、又はより好ましくは０．０２〜０．５重量％の範囲である。
【００１１】
５．上記項目１、２、３又は４記載の水性ＣＭＰ研磨組成物にしたがって、エトキシ化アニオン性界面活性剤は、エトキシ化サルフェート、エトキシ化スルホン酸、エトキシ化スルホン酸塩、エトキシ化ホスフェート、エトキシ化ホスホネート又はエトキシ化カルボキシレート、好ましくはエトキシ化サルフェートから選択される。
【００１２】
６．上記項目１、２、３、４、５又は６記載の水性ＣＭＰ研磨組成物にしたがって、エトキシ化アニオン性界面活性剤の量は０．０００１〜１重量％又は好ましくは０．０１〜０．１重量％の範囲である。
【００１３】
７．本発明のもう一つの態様にしたがって、水性ＣＭＰ研磨組成物を使用する方法は、基材を、ＣＭＰ研磨パッド及び上記項目１〜６のいずれか一つ記載の水性ＣＭＰ研磨組成物によって研磨する工程を含む。
【００１４】
８．上記項目７記載の本発明の方法にしたがって、基材は、二酸化ケイ素又はテトラエトキシシリケート（ＴＥＯＳ）、及び窒化ケイ素（たとえばＳｉＮもしくはＳｉ3Ｎ4若しくはそれらの混合物）の両方を含み、研磨は、少なくとも８：１、たとえば８：１〜２００：１、又は好ましくは少なくとも５０：１、たとえば１０：１〜１００：１の窒化物：酸化物除去速度比を生じさせる。
【００１５】
９．上記項目７又は８記載の本発明の基材研磨法にしたがって、研磨ダウンフォース（downforce）は６．８９kPa（１．０psi）〜４１．３７kPa（６psi）、又は好ましくは１０．３４kPa（１．５psi）〜２０．６８kPa（３psi）の範囲である。
【００１６】
１０．上記項目７、８又は９のいずれか一つ記載の本発明の基材研磨法にしたがって、ＣＭＰ研磨組成物は、コロイド状シリカ粒子、好ましくは球形コロイド状シリカ粒子の分散系の全固形分を０．１〜５重量％、又は好ましくは０．１〜３重量％含む。ＣＭＰ研磨組成物は、濃縮物として貯蔵及び輸送されたのち、基材を研磨するとき水で希釈されることができる。
【００１７】
別段指示されない限り、温度及び圧力の条件は周囲温度及び標準圧力である。記載されるすべての範囲は両端を含み、かつ組み合わせ可能である。
【００１８】
別段指示されない限り、括弧を含む用語は、括弧が存在しない場合の完全な用語、及び括弧を有しない当該用語、及び各選択の組み合わせのいずれかを指す。たとえば、用語「（ポリ）イソシアネート」は、イソシアネート、ポリイソシアネート又はそれらの混合物を指す。
【００１９】
すべての範囲は両端を含み、かつ組み合わせ可能である。たとえば、用語「５０〜３０００cPの範囲、又は１００cP以上」は、５０〜１００cP、５０〜３０００cP及び１００〜３０００cPそれぞれを含む。
【００２０】
本明細書の中で使用される用語「アミンカルボン酸」とは、少なくとも一つのカルボキシル基及び少なくとも一つのアミン又はアンモニア基を含有する有機化合物をいう。使用されるとき、「アミンカルボン酸」は、天然由来のアミノ酸又はペプチド結合を形成するアミノ酸だけに限定されない。たとえば、ピリジンカルボン酸は、ペプチド結合を形成しそうにないアミノ酸である。
【００２１】
本明細書の中で使用される用語「ＡＳＴＭ」とは、ASTM International（West Conshohocken, PA）の刊行物をいう。
【００２２】
本明細書の中で使用される用語「コロイド的に安定」とは、所与の組成物が、所与の温度で、所与の期間の後に目視検査したとき、ゲル化、又は沈殿を生じず、明澄なままであることをいう。
【００２３】
本明細書の中でアミンカルボン酸に関して使用される用語「等電点」又は「ｐＩ」とは、アミンカルボン酸が電場又は電気泳動媒体中で移動しないｐＨであり；ｐＩは、（i）中の二つのpKaの平均を指す。）「等電点」及びその計算については、後記する実施例において詳細に説明される。さらに、本明細書の中で使用される用語「全砥粒のｐＩ」とは、コロイド状シリカ粒子の一つ以上の分散系それぞれの加重平均をいう。たとえば、そのようなコロイド状シリカ粒子の分散系が一つしかないならば、全砥粒のｐＩはその分散系のｐＩに等しく；二つのそのような分散系の重量比５０／５０の混合物があり、一方の分散系のｐＩが３．５であり、他方の分散系のｐＩが４．５であるならば、全砥粒のｐＩは（３．５×０．５）＋（４．５×０．５）、すなわち４．０である。
【００２４】
本明細書の中で使用される用語「ＩＳＯ」とは、International Organization for Standardization（Geneva, CH）の刊行物をいう。
【００２５】
本明細書の中で使用される用語「粒子径（ＣＰＳ）」とは、CPS Instruments（The Netherlands）ディスク遠心システムによって測定される組成物の重量平均粒子径をいう。粒子は、溶媒中、遠心力によって粒子径ごとに分けられ、光散乱法を使用して定量化される。
【００２６】
本明細書の中で使用される用語「シリカ粒子固形分」又は「シリカ固形分」とは、所与の組成物に関し、球形シリカ粒子の全量、及び伸長性、屈曲性、又は結節性シリカ粒子の全量（これらの粒子のいずれかと共に処理されるものを含める）をいう。
【００２７】
本明細書の中で使用される用語「固形分」とは、その物理的状態にかかわらず使用条件下で揮発しない、水又はアンモニア以外の物質をいう。たとえば、液体アミンカルボン酸、又は使用条件下で揮発しない添加物は「固形分」とみなされる。
【００２８】
本明細書の中で使用される用語「強酸」とは、２以下のpKaを有するプロトン酸、たとえば硫酸又は硝酸のような無機酸をいう。
【００２９】
本明細書の中で使用される用語「使用条件」とは、所与の組成物が使用されるときの温度及び圧力（使用中の、又は使用の結果としての温度及び圧力の上昇を含む）をいう。
【００３０】
本明細書の中で使用される用語「重量分率シリカ」とは、組成物の総重量／１００％に基づくシリカの総重量％をいう。たとえば、３０重量％シリカは０．３の重量分率に等しい。
【００３１】
本明細書の中で使用される用語「重量％」は重量百分率の略である。
【００３２】
本明細書の中で使用される用語「ゼータ電位」とは、Malvern Zetasizer計器によって計測される所与の組成物の電荷をいう。別段指示されない限り、すべてのゼータ電位計測は、実施例に記載されるように（希釈）スラリー組成物に対して実施したものである。報告される値は、各指示された組成物に関して計器によって読み取られた＞２０個の獲得値を使用してゼータ値の平均化計測値から得たものである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明者らは、驚くことに、アニオン電荷を有するコロイド状シリカ粒子の砥粒と、５未満の等電点を有するアミンカルボン酸との水性ＣＭＰ研磨組成物が、これまで達成されたことのない、誘電体窒化物基材（たとえば窒化ケイ素）の誘電体酸化物基材（たとえば酸化ケイ素）に対する除去速度選択比を可能にするということを見いだした。
【００３４】
本発明の水性ＣＭＰ研磨組成物は、８：１〜３０：１、又は好ましくは１０：１〜２０：１の誘電体窒化物：誘電体酸化物基材比の除去速度選択比を提供する。選択比は、好ましい３．５〜４．５のｐＨで、また、好ましいアミンカルボン酸をより高濃度で使用するとき、改善する。本発明の方法は、８：１〜２００：１又は好ましくは１０：１〜１００：１の誘電体窒化物：誘電体酸化物除去速度選択比を提供することを可能にする。
【００３５】
好ましくは、本発明にしたがって、誘電体酸化物及び誘電体窒化物基材はそれぞれ酸化ケイ素及び窒化ケイ素である。
【００３６】
本発明にしたがって、適当なコロイド状シリカ組成物は、従来のゾル・ゲル重合又は水ガラスの懸濁重合によって作られた、シリカの分散系を含むことができ、もって、様々なサイズの複数のコロイド状シリカ粒子を含むことができる分布物又は混合物中に、複数の球形コロイド状シリカ粒子、又は伸長性、屈曲性、もしくは結節性シリカ粒子が生成するようにすることができる。
【００３７】
本発明の一つ以上のアミンカルボン酸は、５以下又は好ましくは２．０〜４．０のｐＩとして表されるｐＩを有する。さらに、本発明は、二つ以上のアミンカルボン酸の混合物を含む組成物を包含し；そのような場合、アミンカルボン酸混合物のｐＩは、各アミンカルボン酸のｐＩの加重平均である（先に開示した全砥粒の場合と同様）。
【００３８】
本発明の水性ＣＭＰ研磨組成物は、その等電点よりも高いｐＨで使用されるため、負のゼータ電位を有する。好ましくは、本発明の水性ＣＭＰ研磨組成物中の砥粒は−５〜−２０mVのゼータ電位を有する。そのようなゼータ電位は、窒化物除去速度を高めることにより、除去速度の制御に役立つ。
【００３９】
本発明の水性組成物を使用するときに達成される誘電体窒化物除去速度を改善するために、本発明の組成物はさらに、アミンカルボン酸のポリマー又はアニオン基修飾構造を含むことができる。
【００４０】
本発明の水性ＣＭＰ研磨組成物は、他の添加物、たとえば（ポリ）アスパラギン酸を、全固形分に基づいて１重量％までの量で含むことができる。
【００４１】
望ましくは、本発明のＣＭＰ研磨は、誘電体窒化物の過度なエロージョン（erosion）又はディッシング(dishing)なしで、窒化ケイ素が実質的に除去され、二酸化ケイ素が十分に平坦化されるように実施される。
【００４２】
使用中、ウェーハ基材のＣＭＰ研磨は、酸化ケイ素層が堆積されているケイ素基材を提供する工程を含む。メタライゼーション又はフォトリソグラフィー工程の後、酸化ケイ素の上側層（overlying layer）を含む基材上に溝、孔、窪み又はギャップをエッチングし、過剰量の誘電体、たとえば窒化ケイ素をその上に堆積させる。次いで、基材を、窒化ケイ素の表面層が実質的に除去され、酸化ケイ素の表面層が露出するが実質的には除去されないようになるまで平坦化工程に付して、溝中に残る誘電体又は窒化ケイ素が、溝、孔、窪み又はギャップの縁部において、酸化ケイ素とほぼ同じレベルになるようにする。
【００４３】
実施例
以下の実施例が本発明の様々な特徴を説明する。
【００４４】
以下の実施例においては、別段指示されない限り、温度及び圧力の条件は周囲温度及び標準圧力である。
【００４５】
以下の実施例においては、以下の表１にリストするものを含め、以下の材料を使用した。
【００４６】
界面活性剤Ａ：Witcolate（商標）1247H界面活性剤（Akzo Nobel, Arnhem, NL）、三つのエトキシ基を有するＣ6〜Ｃ10アルコールエトキシ化硫酸アンモニウム（Ｃ6はアルキル基の１５〜２１％を占め、Ｃ8はアルキル基の３１〜３８．５％を占め、Ｃ10はアルキル基の４２〜５０％を占める）。
【００４７】
【表１】
2019065274.tif 000002
【００４８】
実施例において使用した様々なシリカ粒子が、上記表１にリストされている。試験した各スラリーは、砥粒組成物のｐＨをそのｐＩよりも高く維持することによってアニオン性にされたアニオン性シリカを含有するものであった。
【００４９】
以下の実施例においては以下の略号を使用した。
【００５０】
ＰＯＵ：使用時点（Point of Use）；
ＲＲ：除去速度(Removal rate)。
【００５１】
アミンカルボン酸の等電点
アミンカルボン酸の等電点又はｐＩとは、アミンカルボン酸が電場又は電気泳動媒体中で移動しないｐＨである。中性の側鎖を有するアミンカルボン酸は、二つのpKa：カルボン酸のpKa1及びアミンのpKa2を特徴とする。ｐＩは、これら二つのpKaの中間点又は平均である。すなわちｐＩ＝１／２（pKa1＋pKa2）。pKa1未満のｐＨで、アミンカルボン酸は全体として正の電荷を有し、pKaを超えるｐＨで、アミンカルボン酸は全体として負の電荷を有する。もっとも簡単なアミンカルボン酸であるグリシンの場合、pKa1＝２．３４、pKa2＝９．６、よってｐＩ＝５．９７である。酸性アミンカルボン酸は酸性の側鎖を有する。酸性の側鎖が余分な負電荷を導入するため、ｐＩはより低いｐＨになる。たとえば、アスパラギン酸の場合、二つの酸pKa（pKa1及びpKa2）及び一つのアミンpKa（pKa3）がある。ｐＩは、これら二つの酸pKa値の中間点である。すなわちｐＩ＝１／２（pKa1＋pKa2）、よってｐＩ＝２．７７。塩基性アミンカルボン酸は、塩基性の側鎖が余分な正電荷を導入するため、より高いｐＨのｐＩを有する。たとえば、ヒスチジンの場合、ｐＩは、二つのアンモニア水素pKaの中間点、ｐＩ＝１／２（pKa2＋pKa3）、よってｐＩ＝７．５９である。多くのアミンカルボン酸のｐＩを以下の表２に示す。
【００５２】
【表２】
2019065274.tif 000003
【００５３】
以下の実施例においては以下の試験法を使用した。
【００５４】
ＰＯＵのｐＨ
使用時点のｐＨ（ＰＯＵのｐＨ）とは、指示された濃縮組成物を指示された固形分含量まで水で希釈した後、除去速度試験中に計測されたｐＨである。
【００５５】
実施例１：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）を用い、２０．６８kpa（３psi）のダウンフォースならびに、それぞれ９３rpm及び８７rpmのテーブル及びキャリヤ回転速度で、１０１０溝パターンを有するIC1000（商標）ＣＭＰ研磨パッド（Dow, Midland, MI）及び以下の表３に示す指示された砥粒スラリー（所与の砥粒スラリー流量２００mL/min）とともに使用して、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、窒化ケイ素及びアモルファスシリコン（ａＳｉ）基材それぞれに対する研磨から、ブランケット膜付きウェーハの除去速度試験を実施した。SEASOL（商標）AK45 AM02BSL8031C1ダイアモンドパッド・コンディショナ・ディスク（Kinik Company, Taiwan）を使用して、研磨パッドを調整した。研磨パッドを、研磨中、３．１７kg（７．０lbf）のダウンフォースを用い、研磨パッドの中心から４．３２cm〜２３．３７cmまでを、毎分１０回掃引して、その場（in situ）調整した。研磨の前後に、４９点渦巻状走査（49 point spiral scan）を用いるKLA-Tencor（商標）FX200計測機（KLA Tencor, Milpitas, CA）を使用して、縁部３mmを除いて膜厚を計測することにより、除去速度を測定した。除去速度結果及びそれらの比（選択比）を以下の表３に示す。
【００５６】
以下の表３の各スラリーを、指示された添加物とともに、指示されたｐＨに調節した。組成物はエトキシ化アニオン性界面活性剤を含まない。
【００５７】
【表３】
2019065274.tif 000004
【００５８】
上記表３に示すように、＜５の等電点を有するアミンカルボン酸を有する実施例３〜４の水性砥粒スラリー組成物はすべて、添加物濃度の増大とともに、高い窒化物ＲＲを達成するが、酸化物ＲＲを抑える。これらの実施例は、酸化物に対する窒化物の良好な研磨選択性を提供し、特に組成物のｐＨが４．０以下である場合がそうである。比較として、リン酸又は硝酸を有する同じ組成物は、より低い窒化物ＲＲを与え、したがって、酸化物に対する窒化物の選択性はより低い。
【００５９】
以下の表４の実施例において、比較例１０、１１及び１２は、硝酸によって指示されたｐＨに調節した。表４のすべての組成物はエトキシ化アニオン性界面活性剤を含まない。
【００６０】
【表４】
2019065274.tif 000005
【００６１】
以下の表３の各スラリーを、指示された添加物により、指示されたｐＨに調節した。組成物はエトキシ化アニオン性界面活性剤を含まない。
【００６２】
表３：スラリー調合の詳細４
５を超える等電点（また、窒化ケイ素基材のｐＩ）を有する前記アミンカルボン酸、たとえばシステイン、グリシン、アルギニンは、低いＳｉＮ  ＲＲ、及びずっと低い窒化ケイ素選択比を有する。比較例１０、１１及び１２を参照すること。５未満のｐＩを有するアミンカルボン酸を有する本発明の実施例５〜９はすべて良好に作用した。
【００６３】
以下の表５の実施例においては、界面活性剤Ａを、組成物の総重量に基づいて０．０１２５重量％で実施例１４に含めた。
【００６４】
【表５】
2019065274.tif 000006
【００６５】
上記表５に示すように、実施例１４における界面活性剤Ａ（Ｃ6〜Ｃ10アルコールエトキシ化サルフェート）の添加が、酸化物に対するＳｉＮの選択比、及びａＳｉに対するＳｉＮの選択比を改善した。
【００６６】
以下の表６の実施例においては、実施例１４の成分を使用して、指示された水性ＣＭＰ研磨組成物を、指示された固形分添加量で調合した。しかし、研磨実験は、Reflexion（商標）研磨機（Applied Materials, Santa Clara, CA）を使用して、３００mmブランケット膜付きウェーハ（ＴＥＯＳ、窒化ケイ素）に対して実施した。プロセス条件は、上記実施例１４において使用したものと同じであった。
【００６７】
【表６】
2019065274.tif 000007
【００６８】
上記表６に示すように、界面活性剤Ａを含有する本発明の組成物により、組成物の総重量に基づいて、十分に１重量％未満の砥粒固形分添加量で研磨するとき、酸化物上での停止（stop on oxide）用途に適した、１００を超える、酸化物に対する窒化物選択比が達成され；さらに、高い砥粒固形分添加量で、バルクＳｉＮ研磨に適した２０００Å／分を超えるＳｉＮ  ＲＲが達成された。
【外国語明細書】
2019065274000001.pdf