(57)【要約】  本発明は、（ａ）シリカ、（ｂ）シリコンの除去速度を増加させる１種もしくは２種以上の化合物、（ｃ）１種もしくは２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩、および（ｄ）水、を含む研摩組成物であって、７〜１１のｐＨを有する研摩組成物を提供する。本発明は、更に、この研摩組成物で基材を研摩する方法を提供する。
2013505584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）０．５質量％〜２０質量％のシリカ、
（ｂ）０．０２質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上の有機カルボン酸、
（ｃ）０．０５質量％〜２質量％の１種もしくは２種以上のアミノホスホン酸、
（ｄ）０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩、
（ｅ）場合による１種もしくは２種以上の重炭酸塩、
（ｆ）場合による水酸化カリウム、および
（ｇ）水、
から本質的になる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する、化学機械研磨組成物。
【請求項２】
前記研磨組成物が、５質量％〜２０質量％のシリカを含む、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項３】
前記研磨組成物が、１０質量％〜１５質量％のシリカを含む、請求項２記載の研磨組成物。
【請求項４】
前記シリカが、湿式法シリカである、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項５】
前記シリカが、ヒュームドシリカである、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項６】
前記研磨組成物が、０．１質量％〜２質量％の有機カルボン酸を含む、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項７】
少なくとも１種の有機カルボン酸が、ヒドロキシカルボン酸である、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項８】
前記有機カルボン酸が、脂肪族ヒドロキシカルボン酸である、請求項７記載の研磨組成物。
【請求項９】
前記有機カルボン酸が、乳酸、２−ヒドロキシ酪酸、ベンジル酸、およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれた、請求項８記載の研磨組成物。
【請求項１０】
少なくとも１種の有機カルボン酸が、ヒドロキシ安息香酸である、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項１１】
前記有機カルボン酸が、サリチル酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれた、請求項１０記載の研磨組成物。
【請求項１２】
前記有機カルボン酸が、アミノヒドロキシ安息香酸である、請求項１０記載の研磨組成物。
【請求項１３】
少なくとも１種のカルボン酸が、アミノ酸である、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項１４】
前記のアミノ酸が、プロリン、グリシン、アラニン、およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項１３記載の研磨組成物。
【請求項１５】
前記研磨組成物が、０．１質量％〜１質量％の少なくとも１種のアミノホスホン酸を含む、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項１６】
前記アミノホスホン酸が、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、アミノトリ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項１５記載の研磨組成物。
【請求項１７】
前記アミノホスホン酸が、アミノトリ（メチレンホスホン酸）である、請求項１６記載の研磨組成物。
【請求項１８】
少なくとも１種の重炭酸塩が、前記研磨組成物中に存在し、かつ前記重炭酸塩が、重炭酸カリウムである、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項１９】
水酸化カリウムが、前記研磨組成物中に存在する、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項２０】
前記研磨組成物が、８〜１０のｐＨを有する、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項２１】
（ａ）０．５質量％〜２０質量％のシリカ、
（ｂ）０．１質量％〜２質量％の１種もしくは２種以上のポリアミノカルボン酸、
（ｃ）０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のアミン、
（ｄ）０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩、
（ｅ）０．００１質量％〜１質量％の１種もしくは２種以上の１，３−ジオール化合物、
（ｆ）場合による１種もしくは２種以上の重炭酸塩、ならびに
（ｇ）水、
から本質的になる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する、化学機械研磨組成物。
【請求項２２】
前記研摩組成物が、５質量％〜２０質量％のシリカを含む、請求項２１記載の研摩組成物。
【請求項２３】
前記研摩組成物が、１０質量％〜１５質量％のシリカを含む、請求項２１記載の研摩組成物。
【請求項２４】
前記シリカが、湿式法シリカである、請求項２１記載の研摩組成物。
【請求項２５】
前記シリカが、ヒュームドシリカである、請求項２１記載の研摩組成物。
【請求項２６】
前記研摩組成物が、０．１質量％〜１質量％のポリアミノカルボン酸を含む、請求項２１記載の研摩組成物。
【請求項２７】
前記ポリアミノカルボン酸が、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、Ｎ−（ヒドロキシエチル）エチレンジアミン三酢酸、ニトリロ三酢酸、それらの塩、およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項２１記載の研摩組成物。
【請求項２８】
前記ポリアミノカルボン酸が、エチレンジアミン四酢酸である、請求項２７記載の研摩組成物。
【請求項２９】
前記研摩組成物が、０．１質量％〜２質量％のアミンを含む、請求項２１記載の研摩組成物。
【請求項３０】
前記アミンが、ピペラジン、１−（２−アミノエチル）ピペラジン、２−メチル−１−アミノエタノール、（２−アミノエチル）アミノエタノール、およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項２１記載の研摩組成物。
【請求項３１】
前記１，３−ジオール化合物が、１，３−ブタンジオール、２，４−ペンタンジオール、２，４−へキサンジオール、およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項２１記載の研摩組成物。
【請求項３２】
少なくとも１種の重炭酸塩が、前記研摩組成物中に存在し、かつ前記重炭酸塩が、重炭酸カリウムである、請求項２１記載の研摩組成物。
【請求項３３】
前記研摩組成物が、８〜１０のｐＨを有する、請求項２１記載の研摩組成物。
【請求項３４】
（ａ）０．５質量％〜２０質量のシリカ、
（ｂ）０．１質量％〜２質量％の１種もしくは２種以上のポリアミノカルボン酸、
（ｃ）０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩、
（ｄ）０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上の有機カルボン酸、
（ｅ）場合による０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のアミン、
（ｆ）場合による１種もしくは２種以上の重炭酸塩、ならびに、
（ｇ）水、
から本質的になる化学機械研摩組成物であって、７〜１１のｐＨを有する、化学機械研磨組成物。
【請求項３５】
前記研摩組成物が、５質量％〜２０質量％のシリカを含む、請求項３４記載の研摩組成物。
【請求項３６】
前記研摩組成物が、１０質量％〜１５質量％のシリカを含む、請求項３４記載の研摩組成物。
【請求項３７】
前記シリカが、湿式法シリカである、請求項３４記載の研摩組成物。
【請求項３８】
前記シリカが、ヒュームドシリカである、請求項３４記載の研摩組成物。
【請求項３９】
前記研摩組成物が、０．１質量％〜１質量％のポリアミノカルボン酸を含む、請求項３４記載の研摩組成物。
【請求項４０】
前記ポリアミノカルボン酸が、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、Ｎ−（ヒドロキシエチル）エチレンジアミン三酢酸、ニトリロ三酢酸、それらの塩、およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項３４記載の研摩組成物。
【請求項４１】
前記ポリアミノカルボン酸が、エチレンジアミン四酢酸である、請求項４０記載の研摩組成物。
【請求項４２】
前記研摩組成物が、０．１質量％〜２質量％の有機カルボン酸を含む、請求項３４記載の研摩組成物。
【請求項４３】
少なくとも１種の有機カルボン酸が、ジカルボン酸である、請求項３４記載の研摩組成物。
【請求項４４】
前記有機カルボン酸が、シュウ酸またはベンジル酸である、請求項４３記載の研摩組成物。
【請求項４５】
前記研摩組成物が、０．１質量％〜２質量％のアミンを含む、請求項３４記載の研摩組成物。
【請求項４６】
前記アミンが、ピペラジン、１−（２−アミノエチル）ピペラジン、２−メチル−１−アミノエタノール、（２−アミノエチル）アミノエタノール、およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項３４記載の研摩組成物。
【請求項４７】
少なくとも１種の重炭酸塩が、前記研摩組成物中に存在し、かつ前記重炭酸塩が重炭酸カリウムである、請求項３４記載の研摩組成物。
【請求項４８】
前記研摩組成物が、８〜１０のｐＨを有する、請求項３４記載の研摩組成物。
【請求項４９】
（ａ）０．５質量％〜２０質量％のシリカ、
（ｂ）０．０２質量〜５質量の１種または２種以上の窒素含有複素環式化合物、
（ｃ）０．０５質量％〜２質量％の１種または２種以上のアミノホスホン酸、
（ｄ）０．１質量％〜５質量％の１種または２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩、
（ｅ）場合による１種または２種以上の重炭酸塩、ならびに
（ｆ）水、
から本質的になる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する、化学機械研磨組成物。
【請求項５０】
前記研摩組成物が、５質量％〜２０質量％のシリカを含む、請求項４９記載の研摩組成物。
【請求項５１】
前記研摩組成物が、１０質量％〜１５質量％のシリカを含む、請求項５０記載の研摩組成物。
【請求項５２】
前記シリカが、湿式法シリカである、請求項４９記載の研摩組成物。
【請求項５３】
前記シリカが、ヒュームドシリカである、請求項４９記載の研摩組成物。
【請求項５４】
前記研摩組成物が、０．１質量％〜２質量％の窒素含有複素環式化合物を含む、請求項４９記載の研摩組成物。
【請求項５５】
少なくとも１種の窒素含有複素環式化合物が、トリアゾールである、請求項４９記載の研摩組成物。
【請求項５６】
前記窒素含有複素環式化合物が、アミノトリアゾールである、請求項５５記載の研摩組成物。
【請求項５７】
前記アミノトリアゾールが、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール−５−カルボン酸、３−アミノ−５−メルカプト−１，２，４−トリアゾール、および４−アミノ−５−ヒドラジノ−１，２，４−トリアゾール−３−チオールからなる群から選ばれる、請求項５６記載の研摩組成物。
【請求項５８】
少なくとも１種の窒素含有複素環式化合物が、チアゾールである、請求項４９記載の研摩組成物。
【請求項５９】
前記チアゾールが、２−アミノ−５−メチルチアゾール、２−アミノ−チアゾール酢酸、およびチアゾールからなる群から選ばれる、請求項５８記載の研摩組成物。
【請求項６０】
少なくとも１種の窒素含有複素環式化合物が、複素環式Ｎ−オキシドである、請求項４９記載の研摩組成物。
【請求項６１】
前記窒素含有複素環式化合物が、２−ヒドロキシピリジン−Ｎ−オキシド、４−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド、およびピコリン酸Ｎ−オキシドからなる群から選ばれる、請求項６０記載の研摩組成物。
【請求項６２】
前記研摩組成物が、０．１質量％〜１質量％の少なくとも１種のアミノホスホン酸を含む、請求項４９記載の研摩組成物。
【請求項６３】
前記アミノホスホン酸が、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、アミノトリ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項６２記載の研磨組成物。
【請求項６４】
前記アミノホスホン酸が、アミノトリ（メチレンホスホン酸）である、請求項６３記載の研摩組成物。
【請求項６５】
少なくとも１種の重炭酸塩が、前記研摩組成物中に存在し、かつ前記重炭酸塩が、重炭酸カリウムである、請求項４９記載の研摩組成物。
【請求項６６】
前記研摩組成物が、８〜１０のｐＨを有する、請求項４９記載の研摩組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電子装置中に用いられるシリコンウエハは、典型的には単結晶シリコンインゴットから調製され、単結晶シリコンインゴットは、最初にダイヤモンドソーを用いてウエハへと薄切りされ、平坦度を向上させるためにラップで磨かれ、そしてラッピングによって引き起こされる表面下の損傷を取り除くためにエッチングされる。このシリコンウエハは、次いで典型的にはエッチングによって生じるナノトポグラフィーを取り除くために２工程プロセスで研磨して、そしてこのウエハが電子装置中での使用に受け入れられる前に所望の厚さを得る。
【背景技術】
【０００２】
この最初の研磨工程では、高い除去速度が必要とされ、そして理想的には、ナノトポグラフィーがこの工程の間に悪化してはならない。ナノトポグラフィーは、領域の前面トポロジ−を測定するパラメータであり、そして約０．２〜２０ｍｍの空間波長内の表面偏差として規定される。ナノトポグラフィーでは、ウエハ表面の平坦度は、ウエハ表面自体に対して測定されるが、一方で、表面平坦度は、ウエハ表面の平坦度は、ウエハを保持する平坦なチャックに対して測定される点で、ナノトポグラフィーは、表面平坦度とは異なる。従って、ウエハは、なおナノトポグラフィーを有しながら、完全な平坦度を有することができる。もしも、ウエハが、そのウエハの前面および裏面上に表面不整を有しているが、しかしながらこの前面と裏面が平行であれば、このウエハは完全な平坦度を有している。しかしながら、この同じウエハは、ナノトポグラフィーを示すであろう。ナノトポグラフィーは、空間周波数におけるウエハ表面不整のトポロジーマップにおける粗さと平坦度の間の隔たりを橋渡しする。
【０００３】
シリコンウエハ用の慣用の研磨組成物は、シリコンに対する高い除去速度を示すが、しかしながら、このシリコンウエハの増大したナノトポグラフィーを生じさせる。この増大したナノトポグラフィーは、半導体基材への更なる処理のための好適なシリコンウエハを生成するための、第２の、最終研磨工程への増大した必要性をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、当技術分野では、シリコンウエハ用の改善された研磨組成物への必要性がなお存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、(ａ)シリカ、（ｂ）シリコン除去速度を増加させる化合物、（ｃ）テトラアルキルアンモニウム塩、および（ｄ）水を含む研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する研磨組成物を提供する。
【０００６】
本発明の化学機械研磨組成物の第１の態様は、(ａ)０．５質量％〜２０質量％のシリカ、（ｂ）０．０２質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上の有機カルボン酸、（ｃ）０．０２質量％〜２質量％の１種もしくは２種以上のアミノホスホン酸、（ｄ）０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩、（ｅ）場合による１種もしくは２種以上の重炭酸塩、（ｆ）場合による水酸化カリウム、および（ｇ）水、から本質的になる、またはからなる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する化学機械研磨組成物を含んでいる。
【０００７】
本発明の化学機械研磨組成物の第２の態様は、(ａ)０．５質量％〜２０質量％のシリカ、（ｂ）０．０１質量％〜２質量％の１種もしくは２種以上のポリアミノカルボン酸、（ｃ）０．０５質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のアミン、（ｄ）０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩、（ｅ）０．００１質量％〜１質量％の１種もしくは２種以上のジオール化合物、（ｆ）場合による１種もしくは２種以上の重炭酸塩、および（ｇ）水、から本質的になる、またはからなる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する化学機械研磨組成物を含んでいる。
【０００８】
本発明の化学機械研磨組成物の第３の態様は、(ａ)０．５質量％〜２０質量％のシリカ、（ｂ）０．０１質量％〜２質量％の１種もしくは２種以上のポリアミノカルボン酸、（ｃ）０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩、（ｄ）０．０１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上の有機カルボン酸、（ｅ）場合による０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のアミン、（ｆ）場合による１種もしくは２種以上の重炭酸塩、および（ｇ）水、から本質的になる、またはからなる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する化学機械研磨組成物を含んでいる。
【０００９】
本発明の化学機械研磨組成物の第４の態様は、(ａ)０．５質量％〜２０質量％のシリカ、（ｂ）０．０２質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上の窒素含有複素環式化合物、（ｃ）０．０５質量％〜２質量％の１種もしくは２種以上のアミノホスホン酸、（ｄ）０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩、（ｅ）場合による１種もしくは２種以上の重炭酸塩、および（ｆ）水、から本質的になる、またはからなる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する化学機械研磨組成物を含んでいる。
【００１０】
また、本発明は、本発明の化学機械研磨組成物で基材を化学機械研磨する方法を提供する。
【００１１】
基材を化学機械研磨する本発明の方法の第１の態様は、（ｉ）基材を、研磨パッドならびに、(ａ)０．５質量％〜２０質量％のシリカ、（ｂ）０．０２質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上の有機カルボン酸、（ｃ）０．０２質量％〜２質量％の１種もしくは２種以上のアミノホスホン酸、（ｄ）０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩、（ｅ）場合による１種もしくは２種以上の重炭酸塩、（ｆ）場合による水酸化カリウム、および（ｇ）水、から本質的になる、またはからなる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する化学機械研磨組成物、と接触させること、（ｉｉ）この研磨パッドを基材に対して、この化学機械研磨組成物をそれらの間に備えて動かすこと、そして（ｉｉｉ）基材の少なくとも一部を研摩して、基材を研磨すること、を含んでいる。
【００１２】
基材を化学機械研磨する本発明の方法の第２の態様は、（ｉ）基材を、研磨パッドならびに、(ａ)０．５質量％〜２０質量％のシリカ、（ｂ）０．０１質量％〜２質量％の１種もしくは２種以上のポリアミノカルボン酸、（ｃ）０．０５質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のアミン、（ｄ）０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩、（ｅ）０．００１質量％〜１質量％の１種もしくは２種以上のジオール化合物、（ｆ）場合による１種もしくは２種以上の重炭酸塩、および（ｇ）水、から本質的になる、またはからなる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する化学機械研磨組成物と接触させること、（ｉｉ）この研磨パッドを基材に対して、この化学機械研磨組成物をそれらの間に備えて動かすこと、そして（ｉｉｉ）基材の少なくとも一部を研摩して、基材を研磨すること、を含んでいる。
【００１３】
基材を化学機械研磨する本発明の方法の第３の態様は、（ｉ）基材を、研磨パッドならびに、(ａ)０．５質量％〜２０質量％のシリカ、（ｂ）０．０１質量％〜２質量％の１種もしくは２種以上のポリアミノカルボン酸、（ｃ）０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩、（ｄ）０．０１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上の有機カルボン酸、（ｅ）場合による０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のアミン、（ｆ）場合による１種もしくは２種以上の重炭酸塩、および（ｇ）水、から本質的になる、またはからなる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する化学機械研磨組成物と接触させること、（ｉｉ）この研磨パッドを基材に対して、この化学機械研磨組成物をそれらの間に備えて動かすこと、そして（ｉｉｉ）基材の少なくとも一部を研摩して、基材を研磨すること、を含んでいる。
【００１４】
基材を化学機械研磨する本発明の方法の第４の態様は、（ｉ）基材を、研磨パッドならびに、(ａ)０．５質量％〜２０質量％のシリカ、（ｂ）０．０２質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上の窒素含有複素環式化合物、（ｃ）０．０５質量％〜２質量％の１種もしくは２種以上のアミノホスホン酸、（ｄ）０．１質量％〜５質量％の１種もしくは２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩、（ｅ）場合による１種もしくは２種以上の重炭酸塩、および（ｆ）水、から本質的になる、またはからなる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する化学機械研磨組成物と接触させること、（ｉｉ）この研磨パッドを基材に対して、この化学機械研磨組成物をそれらの間に備えて動かすこと、そして（ｉｉｉ）基材の少なくとも一部を研摩して、基材を研磨すること、を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この図は、表面パラメータＲｍaｘを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、（ａ）シリカ、（ｂ）シリコンの除去速度を増加させる化合物、（ｃ）テトラアルキルアンモニウム塩、および（ｄ）水を含む研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する研磨組成物を提供する。
【００１７】
シリカは、いずれかの好適な形態のシリカ、例えば湿式法シリカ、ヒュームドシリカ、またはそれらの組み合わせであることがある。例えば、シリカは、湿式法シリカ粒子（例えば、縮合重合または沈降シリカ粒子）を含むことができる。縮合重合シリカ粒子は、典型的には、Ｓｉ(ＯＨ)４を縮合して、コロイド状粒子を形成することによって調製することができ、ここでコロイド状粒子は、１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の平均粒子径を有するとして規定される。このような研磨粒子は、米国特許第5,230,833号明細書に従って調製するか、または種々の商業的に入手可能ないずれかの製品、例えばDuPont、Bayer、Applied Research、Nissan Chemical、およびClariantから入手可能な、Akzo-Nobel Bindzil 50/80製品、Nalco DVSTS006製品、およびFuso PL-2製品、ならびに他の同様の製品として得ることができる。
【００１８】
シリカは、ヒュームドシリカ粒子を含むことができる。ヒュームドシリカ粒子は、揮発性前駆体（例えば、ハロゲン化ケイ素）から、高温炎（Ｈ２空気またはＨ２／ＣＨ４／空気）中での前駆体の加水分解および／または酸化によってヒュームドシリカを生成する、高温プロセスによって生成することができる。この前駆体を含む溶液は、液滴発生器を用いて高温炎中に噴霧することができ、そして次いで金属酸化物を収集することができる。典型的な液滴発生器としては、２流体噴霧器、高圧スプレーノズル、および超音波噴霧器が挙げられる。好適なヒュームドシリカ製品は、Cabot、Tokuyama、およびDegussaなどの製造者から商業的に入手可能である。
【００１９】
シリカは、いずれかの好適な平均粒子径（すなわち、平均粒子直径）を有することができる。シリカは、１０ｎｍ以上、例えば１５ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、または２５ｎｍ以上の平均粒子径を有することができる。あるいは、または更には、シリカは、１２０ｎｍ以下、例えば１１０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８０ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、または４０ｎｍ以下の平均粒子径を有することができる。従って、シリカは、上記の端点のいずれか２つで定められた平均粒子径を有することができる。例えば、シリカは、１０ｎｍ〜１００ｎｍ、２０ｎｍ〜１００ｎｍ、２０ｎｍ〜８０ｎｍ、２０ｎｍ〜６０ｎｍ、または２０ｎｍ〜４０ｎｍの平均粒子径を有することができる。非球形のシリカ粒子では、粒子径は、その粒子を取り囲む最も小さな球の直径である。
【００２０】
研磨組成物は、いずれかの好適な量のシリカを含むことができる。典型的には、研磨組成物は、０．５質量％以上、例えば１質量％以上、２質量％以上、または５質量％以上のシリカを含むことができる。あるいは、または更には、研磨組成物は、２０質量％以下、例えば１５質量％以下、１０質量％以下、８質量％以下、６質量％以下、または５質量％以下のシリカを含むことができる。従って、研磨組成物は、シリカについての上記の端点のいずれか２つで定められた量のシリカを含むことができる。例えば、研磨組成物は、０．５質量％〜２０質量％、１質量％〜１５質量％、５質量％〜１５質量％、または０．５質量％〜５質量％のシリカを含むことができる。
【００２１】
シリカ粒子は、好ましくはコロイド状に安定している。用語コロイドは、シリカ粒子の液体担体中の懸濁液を表している。コロイド安定性は、その懸濁液の経時的な維持を表している。本発明との関連では、研摩材が、１００ｍＬのメスシリンダー中に容れられて、そして無攪拌で２時間静置させ、そのメスシリンダーの底部５０ｍＬ中の粒子濃度（ｇ/ｍＬでの［Ｂ］）と、このメスシリンダーの上部５０ｍＬ中の粒子濃度（ｇ／ｍＬでの［Ｔ］）との差を、この研摩組成物中の初期の粒子濃度（ｇ／ｍＬでの［Ｃ］）で割り算して、０．５以下である場合（すなわち、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）には、この研摩材はコロイド状に安定であると考えられる。より好ましくは、この［Ｂ］−［Ｔ］／［Ｃ］の値は、０．３以下、そして最も好ましくは０．１以下である。
【００２２】
研磨組成物は、水を含んでいる。水は、研磨材粒子、シリコンの除去速度を増加させる化合物、およびいずれかの他の添加剤の、研磨されるか、もしくは平坦化される好適な基材の表面への適用を促進するために用いられる。好ましくは、水は脱イオン水である。
【００２３】
研磨組成物は、１１以下のｐＨ（例えば、１０以下）を有している。好ましくは、研磨組成物は、７以上（例えば、８以上）ｐＨを有している。更により好ましくは、研磨組成物は、７〜１１（例えば、８〜１０）のｐＨを有している。研摩組成物は、所望により、ｐＨ調節剤、例えば水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、および／または硝酸を含んでいる。また、研磨組成物は、所望によりｐＨ緩衝系を含んでいる。多くのこのような緩衝系が、当技術分野で知られている。ｐＨ緩衝剤は、いずれかの好適な緩衝剤、例えば、重炭酸塩−炭酸塩緩衝剤系、アミノアルキルスルホン酸など、であることができる。研摩組成物は、好適な量が、好適な範囲内の研磨組成物のｐＨを得る、および／または好適な範囲内に維持するために用いられるならば、いずれかの好適な量のｐＨ調整剤および／またはｐＨ緩衝剤を含むことができる。
【００２４】
本発明の化学機械研磨組成物の第１の態様は、(ａ)０．５質量％〜２０質量％のシリカ、（ｂ）０．０２質量％〜５質量％の有機カルボン酸、（ｃ）０．０２質量％〜２質量％のアミノホスホン酸、（ｄ）０．１質量％〜５質量％のテトラアルキルアンモニウム塩、（ｅ）場合による重炭酸塩、（ｆ）場合による水酸化カリウム、および（ｇ）水、から本質的になる、またはからなる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する化学機械研磨組成物を提供する。
【００２５】
第１の態様の研磨組成物は、１種もしくは２種以上の好適な有機カルボン酸またはそれらの塩を含んでいる。この有機カルボン酸は、アルキルカルボン酸またはアリールカルボン酸であることができ、そして場合によりＣ１〜Ｃ１２アルキル、アミノ、置換アミノ（例えば、メチルアミノ、ジメチルアミノなど）、ヒドロキシル、ハロゲン、およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれた基で置換されていてよい。好ましくは、有機カルボン酸は、ヒドロキシカルボン酸（例えば、脂肪族ヒドロキシカルボン酸またはヒドロキシ安息香酸）、アミノ酸、アミノヒドロキシ安息香酸、あるいはピリジンカルボン酸である。好適なヒドロキシカルボン酸の制限するものではない例としては、マロン酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、アセトヒドロキサム酸、グリコール酸、２−ヒドロキシ酪酸、ベンジル酸、サリチル酸、および２，６−ジヒドロキシ安息香酸が挙げられる。好適なアミノ酸の制限するものではない例としては、グリシン、アラニン、プロリン、リシン、システイン、ロイシン、アスパラギン酸、グルタミン酸、および２−アミノ−４−チアゾール酢酸が挙げられる。アミノヒドロキシ安息香酸の制限するものではない例としては、３−アミノサリチル酸および３−アミノ−４−ヒドロキシ安息香酸が挙げられる。ピリジンカルボン酸の制限するものではない例としては、ピコリン酸およびニコチン酸が挙げられる。
【００２６】
第１の態様の研磨組成物は、いずれかの好適な量の有機カルボン酸を含むことができる。研磨組成物は、０．０２質量％以上、例えば０．０５質量％以上、０．１質量％以上、または０．５質量％以上の有機カルボン酸を含むことができる。あるいは、または更には、研磨組成物は、５質量％以下、例えば４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１質量％以下の有機カルボン酸を含むことができる。従って、研磨組成物は、有機カルボン酸についての上記の端点のいずれか２つで定められた量で、有機カルボン酸を含むことができる。例えば、研磨組成物は、０．０２質量％〜５質量％、０．０５質量％〜４質量％、または０．１質量％〜３質量％の有機カルボン酸を含むことができる。
【００２７】
第１の態様の研磨組成物は、１種または２種以上の好適なアミノホスホン酸を含んでいる。好ましくは、アミノホスホン酸は、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、アミノトリ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、それらの塩、またはそれらの組み合わせからなる群から選ばれる。より好ましくは、アミノホスホン酸は、アミノトリ（メチレンホスホン酸）である。
【００２８】
第１の態様の研磨組成物は、いずれかの好適な量のアミノホスホン酸を含むことができる。典型的には、研磨材は、０．０２質量％以上、例えば０．１質量％以上、０．２質量％以上、または０．５質量％以上のアミノホスホン酸を含むことができる。あるいは、または更には、研磨組成物は、２質量％以下、例えば１．５質量％以下、または１質量％以下のアミノホスホン酸を含むことができる。従って、研磨組成物は、アミノホスホン酸についての上記の端点のいずれか２つで定められた量で、アミノホスホン酸を含むことができる。例えば、研磨組成物は、０．０２質量％〜２質量％、０．１質量％〜１．５質量％、または０．５質量％〜１質量％のアミノホスホン酸を含むことができる。
【００２９】
第１の態様の研磨組成物は、１種または２種以上の好適なテトラアルキルアンモニウム塩を含んでいる。テトラアルキルアンモニウム塩は、好ましくは、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、およびテトラブチルアンモニウムからなる群から選ばれたカチオンを含んでいる。テトラアンモニウム塩は、水酸化物、塩化物、臭化物、硫酸塩、または硫酸水素塩を含むがそれらには限定されないいずれかの好適なカチオンを有することができる。１つの態様では、テトラアルキルアンモニウム塩は、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド（例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）である。
【００３０】
第１の態様の研磨組成物は、いずれかの好適な量のテトラアルキルアンモニウム塩を含むことができる。典型的には、研磨組成物は、０．１質量％以上、例えば０．１質量％以上、０．２質量％以上、または０．５質量％以上のテトラアルキルアンモニウム塩を含むことができる。あるいは、または更には、研磨組成物は、５質量％以下、例えば４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１質量％以下のテトラアルキルアンモニウム塩を含むことができる。従って、研磨組成物は、テトラアルキルアンモニウム塩についての上記の端点のいずれか２つで定められた量で、テトラアンモニウム塩を含むことができる。例えば、研磨組成物は、０．１質量％〜５質量％、０．２質量％〜４質量％、または０．５質量％〜３質量％のテトラアルキルアンモニウム塩を含むことができる。
【００３１】
本発明の化学研磨組成物の第２の態様は、(ａ)０．５質量％〜２０質量％のシリカ、（ｂ）０．０１質量％〜２質量％のポリアミノカルボン酸、（ｃ）０．１質量％〜５質量％のアミン、（ｄ）０．１質量％〜５質量％のテトラアルキルアンモニウム塩、（ｅ）０．００１質量％〜１質量％のジオール化合物、（ｆ）場合による重炭酸塩、および（ｇ）水、から本質的になる、またはからなる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する化学機械研磨組成物を提供する。
【００３２】
第２の態様の研磨組成物は、１種または２種以上の好適なポリアミノカルボン酸を含んでいる。ここで用いられる用語ポリアミノカルボン酸は、２種もしくは３種以上のアミノ基および２種もしくは３種以上のカルボン酸基を有する化合物を表している。好ましくは、ポリアミノカルボン酸は、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、Ｎ−（ヒドロキシエチル）エチレンジアミン三酢酸、ニトリロ三酢酸、メチルグリシン二酢酸、それらの塩、およびそれらの組み合わせ、からなる群から選ばれる。より好ましくは、ポリアミノカルボン酸は、エチレンジアミン四酢酸またはその塩（例えば、それらのモノ−、ジ−、トリ−、またはテトラナトリウム塩）からなる基から選ばれる。
【００３３】
第２の態様の研磨組成物は、いずれかの好適な量のポリアミノカルボン酸を含むことができる。典型的には、研磨組成物は、０．０１質量％以上、例えば０．１質量％以上、０．２質量％以上、または０．５質量％以上のポリアミノカルボン酸を含むことができる。あるいは、または更には、研磨組成物は、２質量％以下、例えば１．５質量％以下、または１．０質量％以下のポリアミノカルボン酸を含むことができる。従って、研磨組成物は、ポリアミノカルボン酸についての上記の端点のいずれかの２つで定められた量でポリアミノカルボン酸を含むことができる。例えば、研磨組成物は、０．０１質量％〜２質量％、０．１質量％〜１．５質量％、または０．５質量％〜１質量％のポリアミノカルボン酸を含むことができる。
【００３４】
第２の態様の研磨組成物は、１種または２種以上のアミンを含んでいる。好適なアミンの制限するものではない例としては、ピペラジン、アミノエチルピペラジン、２−メチル−２−アミノエタノール、（２−アミノエチル）−２−アミノエタノール、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタアミン、ヒドラジン、２−ヒドロキシエチルヒドラジン、セミカルバジド、ヒドロキシルアミン、Ｎ−メチルヒドロキシルアミン、Ｏ−メチルヒドロキシルアミン、およびＯ−カルボキシメチルヒドロキシルアミン、が挙げられる。より好ましくは、アミンは、ピペラジンまたはアミノエチルピペラジンである。
【００３５】
第２態様の研磨組成物は、いずれかの好適な量のアミンを含むことができる。典型的には、研磨組成物は、０．０５質量％以上、例えば０．１質量％以上、０．２質量％以上、または０．５質量％以上のアミンを含むことができる。あるいは、または更には、研磨組成物は、５質量％以下、例えば４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１質量％以下のアミンを含むことができる。従って、研磨組成物は、アミンについての上記の端点のいずれかの２つで定められた量で、アミンを含むことができる。例えば、研磨組成物は、０．０５質量％〜５質量％、０．２質量％〜４質量％、または０．５質量％〜３質量％のアミンを含むことができる。
【００３６】
第２の態様の研磨組成物は、１種または２種以上のテトラアルキルアンモニウム塩を含んでいる。テトラアルキルアンモニウム塩およびその量は、研磨組成物の第１の態様について列挙したものであることができる。
【００３７】
第２の態様の研磨組成物は、１種または２種以上の好適なジオール化合物を含んでいる。ジオール化合物は、いずれかの好適なジオール化合物であることができ、そして典型的には１，２−ジオール化合物または１，３−ジオール化合物である。典型的には、ジオール化合物は、直鎖または分岐鎖のＣ２〜Ｃ１０ジオール化合物である。好適な１，２−ジオール化合物の制限するものではない例としては、１，２−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，２−ペンタンジオール、２，３−ペンタンジオール、およびそれらの組み合わせが挙げられる。好適な１，３−ジオール化合物の制限するものではない例としては、１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，３−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオール、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【００３８】
第２の態様の研磨組成物は、いずれかの好適な量のジオール化合物を含むことができる。典型的には、研磨組成物は、０．００１質量％以上、例えば０．００５質量％以上、０．０１質量％以上、または０．０５質量％以上のジオール化合物を含むことができる。あるいは、または更には、研磨組成物は、１質量％以下、例えば０．７５質量％以下、０．５質量％以下、０．２５質量％以下、または０．１質量％以下のジオール化合物を含むことができる。従って、研磨組成物は、ジオール化合物についての上記の端点のいずれか２つで定められた量で、ジオール化合物を含むことができる。例えば、研磨組成物は、０．００１質量％〜１質量％、０．００５質量％〜０．７５質量％、または０．０１質量％〜０．５質量％のジオール化合物を含むことができる。
【００３９】
本発明の化学研磨組成物の第３の態様は、(ａ)０．５質量％〜２０質量％のシリカ、（ｂ）０．０１質量％〜２質量％のポリアミノカルボン酸、（ｃ）０．１質量％〜５質量％のテトラアルキルアンモニウム塩、（ｄ）０．１質量％〜５質量％の有機カルボン酸、（ｅ）場合による０．１質量％〜５質量％のアミン、（ｆ）場合による重炭酸塩、および（ｇ）水、から本質的になる、またはからなる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する化学機械研磨組成物を提供する。本発明の化学機械研磨組成物の第３の態様に含まれる、ポリアミノカルボン酸、テトラアルキルアンモニウム塩、有機カルボン酸、アミン、およびそれらの量は、本発明の研磨組成物の第１および第２の態様について、ここに列挙されたものであることができる。
【００４０】
本発明の化学研磨組成物の第４の態様は、(ａ)０．５質量％〜２０質量％のシリカ、（ｂ）０．０２質量％〜５質量％の窒素含有複素環式化合物、（ｃ）０．０５質量％〜２質量％のアミノホスホン酸、（ｄ）０．１質量％〜５質量％のテトラアルキルアンモニウム塩、（ｅ）場合による重炭酸塩、および（ｆ）水、から本質的になる、またはからなる化学機械研磨組成物であって、７〜１１のｐＨを有する化学機械研磨組成物を提供する。本発明の化学機械研磨組成物の第４の態様に含まれる、アミノホスホン酸、テトラアルキルアンモニウム塩およびそれらの量は、本発明の研磨組成物の第１の態様について、ここに列挙されたものであることができる。
【００４１】
第４の態様の研磨組成物は、１種または２種以上の好適な窒素含有複素環式化合物を含んでいる。ここで用いられる用語窒素含有複素環式化合物は、１個もしくは２個以上の窒素原子を環構造の一部として有する、５−、６−、または７−員環化合物を表す。１つの態様では、窒素含有複素環式化合物は、トリアゾールである。好ましい態様では、窒素含有複素環式化合物は、アミノトリアゾールである。好適なアミノトリアゾールの制限するものではない例としては、３−アミノ−ｌ，２，４−トリアゾール、３−アミノ−ｌ，２，４−トリアゾール−５−カルボン酸、３−アミノ−５−メルカプト−ｌ，２，４−トリアゾールおよび４−アミノ−５−ヒドラジノ−ｌ，２，４−トリアゾール−３−チオールが挙げられる。他の態様では、窒素含有複素環式化合物は、チアゾールである。好適なチアゾールの制限するものではない例としては、２−アミノ−５−メチルチアゾール、２−アミノ−４−チアゾール酢酸、およびチアゾールが挙げられる。他の態様では、窒素含有複素含有化合物は、複素環式Ｎ−オキシドである。好適な複素環式Ｎ−オキシドの制限するものではない例としては、２−ヒドロキシピリジン−Ｎ−オキシド、４−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド、およびピコリン酸Ｎ−オキシドが挙げられる。
【００４２】
第４の態様の研磨組成物は、いずれかの好適な量の窒素含有複素環式化合物を含むことができる。この研磨組成物は、０．０２質量％以上、例えば０．０５質量％、０．１質量％以上、または０．５質量％以上の窒素含有複素環式化合物を含むことができる。あるいは、または更には、研磨組成物は、５質量％以下、例えば４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１質量％以下の窒素含有複素環式化合物を含むことができる。従って、研磨組成物は、窒素含有複素環式化合物についての上記の端点のいずれか２つで定められる量で、窒素含有複素環式化合物を含むことができる。例えば、研磨組成物は、０．０２質量％〜５質量％、０．０５質量％〜４質量％、または０．１質量％〜３質量％の窒素含有複素環式化合物を含むことができる。
【００４３】
研磨組成物は、場合により、１種または２種以上の重炭酸塩を更に含んでいる。重炭酸塩は、いずれかの好適な重炭酸塩であることができ、そして例えば、重炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、またはそれらの混合物であることができる。
【００４４】
研磨組成物は、いずれかの好適な量の重炭酸塩を含むことができる。典型的には、研磨組成物は、０．０５質量％以上、例えば０．１質量％以上、０．２５質量％以上、または０．５質量％の重炭酸塩を含むことができる。あるいは、または更には、研磨組成物は、５質量％以下、例えば４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１質量％以下の重炭酸塩を含むことができる。従って、研磨組成物は、重炭酸塩についての上記の端点のいずれか２つで定められる量で、重炭酸塩を含むことができる。例えば、研磨組成物は、０．０５質量％〜１質量％、０．１質量％〜４質量％、０．２５質量％〜３質量％、または０．５質量％〜２質量％の重炭酸塩を含むことができる。
【００４５】
研磨組成物は、場合により、水酸化カリウムを更に含むことができる。研摩組成物は、いずれかの好適な量の水酸化カリウムを含むことができる。典型的には、研磨組成物は、０．０５質量％以上、例えば０．１質量％以上、または０．２５質量％以上の水酸化カリウムを含むことができる。あるいは、または更には、研磨組成物は、２質量％以下、例えば１．５質量％以下、１質量％以下、０．８質量％以下、または０．６質量％以下の水酸化カリウムを含むことができる。従って、研磨組成物は、水酸化カリウムについての上記の端点のいずれか２つで定められる量で、水酸化カリウムを含むことができる。例えば、研磨組成物は、０．０５質量％〜１質量％、０．１質量％〜２質量％、０．１質量％〜１質量％、または０．２５質量％〜０．８質量％の水酸化カリウムを含むことができる。
【００４６】
研磨組成物は、場合により、１種または２種以上の他の添加剤を更に含んでいる。そのような添加剤としては、いずれかの好適な分散剤、例えば、１種もしくは２種以上のアクリルモノマーを含むホモポリマーまたはランダム、ブロック、もしくは傾斜アクリレート共重合体（例えば、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ビニルアクリレートおよびスチレンアクリレート）、それらの組み合わせ、あるいはそれらの塩が挙げられる。他の好適な添加剤としては殺生物剤が挙げられる。殺生物剤は、いずれかの好適な殺生物剤、例えば、イソチアゾリノン殺生物剤であることができる。
【００４７】
本発明の研磨組成物は、いずれかの好適な技術によって調製することができ、それらの多くが当業者に知られている。研摩組成物は、バッチまたは連続法で調製することができる。一般には、研磨組成物は、その成分をいずれかの順序で組み合わせることによって調製することができる。ここで用いられる「成分」は、個々の成分（例えば、シリカ、シリコンの除去速度を増加させる化合物、テトラアルキルアンモニウム塩など）、ならびにそれらの成分（例えば、シリカ、シリコンの除去速度を増加させる化合物、テトラアルキルアンモニウム塩、緩衝剤など）のいずれかの組み合わせを含んでいる。
【００４８】
例えば、１つの態様では、シリカは水中に分散されていてよい。有機カルボン酸、アミノホスホン酸、およびテトラアルキルアンモニウム塩を次いで加えることができ、そしてこれらの成分を混合することができるいずれかの方法によって混合して研磨組成物とすることができる。シリコンの除去速度を増加させる他の化合物も、研磨組成物の調製において同様に用いることができる。研摩組成物は、ｐＨ調整成分などのような１種または２種以上の成分を、使用の直ぐ前に（例えば、使用前の７日間以内に、または使用前の１時間以内に、または使用前の１分間以内に）研磨組成物に加えることで、使用の前に調製することができる。また、研磨組成物は、研磨操作の間に、基材の表面で、これらの成分を混合することによって調製することができる。
【００４９】
また、研磨組成物は、濃縮液として提供することができ、濃縮液は使用の前に、適切な量の水で希釈されることを意図されている。このような態様では、研磨組成物濃縮液は、例えば、シリカ、シリコンの除去速度を増加させる化合物、テトラアルキルアンモニウム塩、および水を、この濃縮液の適切な量の水での希釈によって、研磨組成物のそれぞれの成分が、研磨組成物中に、それぞれの成分について上記で列挙した適切な範囲内の量で存在するような量で、含むことができる。例えば、研磨材、シリコンの除去速度を増加させる化合物、およびテトラアルキルアンモニウム塩は、それぞれが、濃縮液中に、それぞれの成分について上記で列挙した濃度よりも２倍（例えば、３倍、４倍、５倍、１０倍、または１５倍）の量で存在することができ、この濃縮液が等体積（例えば、２等体積の水、３等体積の水、４等体積の水、９等体積の水、または１４等体積の水）の水で希釈された場合に、それぞれの成分が、研磨組成物中に、それぞれの成分について上記で説明した範囲内の量で存在するようになる。更に、当業者によって理解されるように、この濃縮液は、シリコンの除去速度を増加させる化合物、および他の好適な添加剤が、この濃縮物中に、少なくとも部分的に、または完全に溶解するように、最終研磨組成物中に存在する水の適切な部分を含むことができる。
【００５０】
本発明は、更に、（ｉ）基材を、研磨パッドおよびここに記載した研磨組成物と接触させること、（ｉｉ）この研磨パッドを、基材に対して、研磨組成物をそれらの間に備えて動かすこと、ならびに（ｉｉｉ）基材の少なくとも一部を研摩して、基材を研磨すること、を含む、基材の化学機械研磨方法を提供する。
【００５１】
本発明の研磨組成物は、いずれかの基材を研磨するために用いることができるが、この研磨組成物は、シリコンを含む基材、例えば、電子工業において用いられるシリコンウエハを研磨するのに特に有用である。この点について、シリコンは、ドープされていないシリコンであることができ、またはシリコンは、ドープされたシリコン、例えばホウ素もしくはアルミニウムでドープされたｐ−型シリコンであることができる。更に、シリコンは、多結晶シリコンであることができる。本発明の研磨組成物およびその使用方法は、シリコン単結晶から、ダイヤモンドソーイングおよび粗研磨によって製造されたシリコンウエハの予備研磨または最終研磨のために、ならびにシリコンウエハのエッジ研磨および研磨によるシリコンウエハの再生における使用のために、好適である。
【００５２】
有利には、本発明の研磨方法は、ダイヤモンドソーで切断されたシリコンウエハのラッピングおよびエッチングの後に、シリコンウエハを研磨するために用いた場合に、改善されたナノトポグラフィーを示す。化学機械研磨の間のナノトポグラフィーにおける変化を測定する１つの方法は、パラメータの値：ΔＲｚ／ｄを測定することであり、ここでＲｚはプロフィールの平均最大高さであり、ΔＲｚは、１つの時点から他の時点の、例えば、化学機械研磨の前後のＲｚにおける変化である、そしてｄは、同じ時間間隔に亘りミクロン単位で除去された材料の量であり、ナノメートルで表された結果を伴う。図を参照すると、Ｒｍａｘは、所定のサンプリング長さＬにおける山から谷への最大の高さを表し、そしてＲｚは、５個の連続したサンプリング長さにおける５個のＲｍａｘ値の平均を表す。サンプリング長さＬは、約５ｍｍである。Ｒｍａｘを測定するための好適な技術（Ｒｚの計算を可能にする）としては、針式形状測定（stylus profilometry）、光学式形状測定（optical profilometry）、および原子間力顕微鏡法が挙げられる。針式形状測定（stylus profilometry）および光学式形状測定（optical profilometry）のための好適な機器は、例えばVeeco Instruments（ニューヨーク州、プレーンビュー）から入手可能である。望ましくは、本発明の研磨方法は、０以下であるΔＲｚ／ｄをもたらす、すなわち、基材のナノトポグラフィーは、本発明の研磨方法の使用後に、変化しないか、または向上するのいずれかである。
【００５３】
本発明の研磨方法は、化学機械研磨装置と共に用いるために特に好適である。典型的には、この装置は、プラテン（これは作動中には、運動し、そして軌道、直線または円形動作からもたらされる速度を有している）、プラテンと接触しておりそして作動中はプラテンと共に動いている研磨パッド、および研磨される基材を保持して、基材を研磨パッドの表面に対して接触させ、かつ動かすようにする支持体、を含んでいる。基材の研磨は、基材を研磨パッドと本発明の研磨組成物とに接触させ、そして次いで研磨パッドを基材に対して動かして、基材の少なくとも一部を研摩して基材を研磨するようにすることによって起こる。
【００５４】
基材は、いずれかの好適な研磨パッド（例えば、研磨表面）と共に、化学機械研磨組成物で研磨することができる。好適な研磨パッドとしては、例えば、織られた、および不織の研磨パッドが挙げられる。更に、好適な研磨パッドは、種々の密度、硬度、厚さ、圧縮性、圧縮に対して回復する能力、および圧縮弾性率のいずれかの好適なポリマーを含むことができる。好適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、フルオロカーボン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリレート、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、それらの共形成された製品（coformed products）、およびそれらの混合物が挙げられる。硬質ポリウレタン研磨パッドは、本発明の研磨方法に関連して、特に有用である。
【００５５】
望ましくは、化学機械研磨装置は、その場での（in situ）終点検知システムを更に含んでおり、その多くは当技術分野で知られている。研摩されている基材の表面から反射される分析光または他の輻射線によって、研磨プロセスを検査および監視する技術は、当技術分野で知られている。そのような方法は、例えば、米国特許第5,196,353号明細書、第5,433,651号明細書、第5,609,511号明細書、第5,643,046号明細書、第5,658,183号明細書、第5,730,642号明細書、第5,838,447号明細書、第5,872,633号明細書、第5,893,796号明細書、第5,949,927号明細書、および第5,964,643号明細書中に記載されている。望ましくは、研磨されている基材に関する研磨プロセスの進行の検査または監視は、研磨終点の決定、すなわち、特定の基材に対する研磨プロセスを、何時終了するかの決定を可能にする。
【実施例】
【００５６】
以下の例は、本発明を更に説明するが、しかしながら、勿論のこと、本発明の範囲を限定するものとは決して解釈してはならない。
【００５７】
例１
この例は、有機カルボン酸、アミノホスホン酸、およびテトラアルキルアンモニウム塩の、本発明の研磨組成物によって得られたシリコン基材で観察された除去速度および表面粗さへの影響を示している。
【００５８】
１０２ｃｍ（４インチ）の直径の円形のシリコンウエハを構成する基材である７つの同様の基材を、７種の異なる研磨組成物（研磨組成物１Ａ〜１Ｇ）で研磨した。全ての研磨組成物は、ｐＨ１０．５の水中に、湿式法シリカ（研磨組成物１Ａ、１Ｂ、１Ｄ、および１Ｆ）もしくはヒュームドシリカ（研磨組成物１Ｃ、１Ｅ、および１Ｇ）の１質量％のシリカ、０．２７質量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、および０．０５質量％の重炭酸カリウムを含んでいた。研摩組成物１Ａ（比較）は、０．０１７質量％のエチレンジアミン四酢酸および０．０６７質量％ピペラジンを更に含んでいた。研摩組成物１Ｂ〜１Ｇは、０．０３３質量％のジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）および有機カルボン酸（これは０．０８質量％のマロン酸（研磨組成物１Ｂおよび１Ｃ）、０．０６７質量％の乳酸（研磨組成物１Ｄおよび１Ｅ）、もしくは０．１０７質量％のリンゴ酸（研磨組成物１Ｆおよび１Ｇ）であった）を更に含んでいた。
【００５９】
研磨に続いて、シリコンの除去速度およびナノトポグラフィーにおける変化の大きさ、ΔＲｚ／ｄを、それぞれの研磨組成物に対して測定した。結果を表１中にまとめた。
【００６０】
【表１】
2013505584.tif 000003
【００６１】
表１中に示した結果から明らかなように、本発明の研磨組成物は、比較の研磨組成物によって示される除去速度の約７９％〜８８％の除去速度を示し、更に本発明の研磨組成物は、約０．２ｎｍの表面粗さの減少（研磨組成物１Ｆ）から、約０．４ｎｍの表面粗さの増加（研磨組成物１Ｄおよび１Ｅ）までの範囲の、研磨によってもたらされる表面粗さにおける変化を示したが、一方で、比較の研磨組成物は、約６ｎｍの表面粗さにおける増加を示した。
【００６２】
例２
この例は、有機カルボン酸、ポリアミノカルボン酸、およびテトラアルキルアンモニウム塩の、本発明の研磨組成物によって得られるシリコン基材について観察された除去速度および表面粗さへの影響を示している。
【００６３】
１０２ｃｍ（４インチ）の直径の円形シリコンウエハを構成する基材である３つの同様の基材を、３種の異なる研磨組成物（研磨組成物２Ａ〜２Ｃ）で研磨した。研摩組成物２Ａ（比較）は、１質量％の湿式法シリカ、０．０１６７質量％のエチレンジアミン四酢酸、０．０６７質量％のピペラジン、０．２７質量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、および０．０５質量％の重炭酸カリウムを含んでいた。研摩組成物２Ｂ（本発明）は、０．８５質量％の湿式法シリカ、０．０２質量％のエチレンジアミン四酢酸、０．０８３質量％のシュウ酸、０．２質量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、および０．１質量％の重炭酸カリウムを含んでいた。研摩組成物２Ｃ（本発明）は、０．５３質量％の湿式法シリカ、０．０１６７質量％のエチレンジアミン四酢酸、０．００７質量％のシュウ酸、０．０６７質量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、および０．０５質量％の重炭酸カリウムを含んでいた。
【００６４】
研磨に続いて、シリコンの除去速度およびナノトポグラフィーにおける変化の大きさ、ΔＲｚ／ｄを、研磨組成物のそれぞれについて測定した。結果を表２中にまとめた。
【００６５】
【表２】
2013505584.tif 000004
【００６６】
表２中に示した結果から明らかなように、本発明の研磨組成物は、比較の研磨組成物によって示される除去速度の約８２％〜８８％の除去速度を示し、更に本発明の研磨組成物は、比較の研磨組成物での研磨によってもたらされる約４ｎｍの表面粗さにおける増加に比べて、約４ｎｍおよび７ｎｍの、研磨によってもたらされる表面粗さの減少を示した。
【００６７】
例３
この例は、有機カルボン酸、ポリアミノカルボン酸、アミン、およびテトラアルキルアンモニウム塩の、本発明の研磨組成物によって得られるシリカ基材について観察される除去速度および表面粗さへの影響を示している。
【００６８】
１０２ｃｍ（４インチ）の直径の円形のシリコンウエハを構成する基材である２つの同様の基材を、２種の異なる研磨組成物（研磨組成物３Ａおよび３Ｂ）で研磨した。研摩組成物３Ａおよび３Ｂは、１質量％の湿式法シリカ、０．０１６７質量％のエチレンジアミン四酢酸、０．０６７質量％のピペラジン、０．２７質量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、および０．０５質量％の重炭酸カリウムを含んでいた。研摩組成物３Ｂ（本発明）は、０．０３３質量％のベンジル酸を更に含んでいた。
【００６９】
研磨に続いて、シリコンの除去速度およびナノトポグラフィーにおける変化の大きさ、ΔＲｚ／ｄを、研磨組成物のそれぞれについて測定した。結果を表３中にまとめた。
【００７０】
【表３】
2013505584.tif 000005
【００７１】
表３中に示した結果から明らかなように、本発明の研磨組成物は、比較の研磨組成物によって示された除去速度の約４２％であるシリコン除去速度を示し、更に、比較の研摩組成物での研摩によってもたらされる約６ｎｍの表面粗さの増加と比較して、本発明の研磨組成物は、研磨によってもたらされる約６ｎｍの表面粗さにおける減少を示した。
【００７２】
例４
この例は、ジオール化合物、ポリアミノカルボン酸、アミン、およびテトラアルキルアンモニウム塩の、本発明の研磨組成物によって得られるシリコン基材について観察される除去速度および表面粗さへの影響を示している。
【００７３】
１０２ｃｍ（４インチ）の直径の円形のシリコンウエハを構成する基材である２つの同様の基材を、２種の異なる研磨組成物（研磨組成物４Ａおよび４Ｂ）で研磨した。研摩組成物４Ａおよび４Ｂは、１質量％の湿式法シリカ、０．０１６７質量％のエチレンジアミン四酢酸、０．０６７質量％のピペラジン、０．２７質量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、および０．０５質量％の重炭酸カリウムを含んでいた。研摩組成物３Ｂ（本発明）は、０．０３３質量％の２，４−ペンタンジオール（すなわち、ジオール化合物）を更に含んでいた。
【００７４】
研磨に続いて、シリコンの除去速度およびナノトポグラフィーにおける変化の大きさ、ΔＲｚ／ｄを、研磨組成物のそれぞれについて測定した。結果を表４中にまとめた。
【００７５】
【表４】
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【００７６】
表４中に示した結果から明らかなように、本発明の研磨組成物は、比較の研磨組成物によって示された除去速度の約８２％のシリコン除去速度を示し、更に、比較の研磨組成物での研磨によってもたらされる約−０．５ｎｍの表面粗さの減少に比べて、本発明の研磨組成物は、研磨によってもたらされる、約５ｎｍの表面粗さの減少を示した。
【００７７】
本発明を実施するための、本発明者らの知るベストモードを含めて、本発明の好ましい態様をここに記載した。これらの好ましい態様の変更が、前述の説明を読むことによって、当業者には明らかとなるであろう。本発明者らは、当業者がそのような変更を必要に応じて用いることを予期しており、そして本発明者らは、本発明がここに具体的に記載されたのとは違ったように実施されることを意図している。従って、本発明は、適用可能な法によって許容されるように、ここに添付された特許請求の範囲に記載された主題の修正および等価物の全てを含んでいる。更に、それらの可能な全ての変更における上記の要素のいずれかの組み合わせが、ここに異なったように示されるか、または文脈によって明確に否定されない限りは、包含される。
【図１】
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【国際調査報告】
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