(57)【要約】      （修正有）【課題】シリコンウェーハを仕上げ研磨するための新しい化学機械研磨組成物を提供する。【解決手段】水；場合により、砥粒；式（Ｉ）のカチオン；式（II）のピペラジン又はピペラジン誘導体；及び、第４級アンモニウム化合物を含有する、シリコンウェーハを研磨するための化学機械研磨組成物であって；９〜１２のｐＨ。2015070274.tif 0000272015070274.tif 000028【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハを研磨するための化学機械研磨組成物であって：
水；
場合により、砥粒；
式（Ｉ）：
【化１７】
2015070274.tif 000023
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、水素並びにＣ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基よりなる群から独立に選択される］で示されるカチオン；及び
式（II）：
【化１８】
2015070274.tif 000024
［式中、Ｒ５は、水素、Ｃ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基よりなる群から選択される］で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体；並びに、
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、水酸化テトライソプロピルアンモニウム、水酸化テトラシクロ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、水酸化テトライソブチルアンモニウム、水酸化テトラ−tert−ブチルアンモニウム、水酸化テトラ−sec−ブチルアンモニウム、水酸化テトラシクロブチルアンモニウム、水酸化テトラペンチルアンモニウム、水酸化テトラシクロペンチルアンモニウム、水酸化テトラヘキシルアンモニウム、水酸化テトラシクロヘキシルアンモニウム、及びこれらの混合物よりなる群から選択される第４級アンモニウム化合物
を含む組成物であって；
この化学機械研磨組成物は、９〜１２のｐＨを示し；そして
この化学機械研磨組成物は、少なくとも３００nm/分のシリコン除去速度を示す、化学機械研磨組成物。
【請求項２】
化学機械研磨組成物が、＜１ppmのポリマーを含有する、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項３】
炭酸イオン及びリン酸イオンの少なくとも１種を更に含む、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項４】
ハロゲン化物イオンを更に含む、請求項３に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項５】
請求項１に記載の化学機械研磨組成物を製造する方法であって：
水を提供する工程；
場合により、砥粒を提供する工程；
式（Ｉ）：
【化１９】
2015070274.tif 000025
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、水素並びにＣ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基よりなる群から独立に選択される］で示されるカチオンの供給源を提供する工程；及び、
式（II）：
【化２０】
2015070274.tif 000026
［式中、Ｒ５は、水素、Ｃ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基よりなる群から選択される］で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体の供給源を提供する工程；
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、水酸化テトライソプロピルアンモニウム、水酸化テトラシクロ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、水酸化テトライソブチルアンモニウム、水酸化テトラ−tert−ブチルアンモニウム、水酸化テトラ−sec−ブチルアンモニウム、水酸化テトラシクロブチルアンモニウム、水酸化テトラペンチルアンモニウム、水酸化テトラシクロペンチルアンモニウム、水酸化テトラヘキシルアンモニウム、水酸化テトラシクロヘキシルアンモニウム、及びこれらの混合物よりなる群から選択される第４級アンモニウム化合物を提供する工程；
水、場合により提供される砥粒、式（Ｉ）のカチオンの供給源、式（II）のピペラジン又はピペラジン誘導体の供給源を合わせることにより、複合物を形成する工程；並びに
第４級アンモニウム化合物をこの複合物に加えることにより、化学機械研磨組成物を形成する工程
を含む方法であって；
この化学機械研磨組成物は、９〜１２のｐＨを示し；そして
この化学機械研磨組成物は、少なくとも３００nm/分のシリコン除去速度を示す、方法。
【請求項６】
式（Ｉ）のカチオンの供給源が、炭酸グアニジン及びリン酸グアニジンよりなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
式（II）のピペラジン又はピペラジン誘導体の供給源が、ピペラジン二塩酸塩水和物である、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
式（II）のピペラジン又はピペラジン誘導体の供給源が、ピペラジン二塩酸塩水和物である、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
シリコンウェーハを研磨する方法であって：
シリコンウェーハを提供する工程；
請求項１に記載の化学機械研磨組成物を提供する工程；
化学機械研磨パッドを提供する工程；
研磨機を提供する工程；
シリコンウェーハ及び化学機械研磨パッドを研磨機に取り付ける工程；
化学機械研磨パッドとシリコンウェーハとの界面に≧０．５kPaのダウンフォースで動的接触を作り出す工程；及び
化学機械研磨組成物を化学機械研磨パッド上の化学機械研磨パッドとシリコンウェーハとの界面又は界面付近に分注する工程を含む、方法。
【請求項１０】
化学機械研磨組成物が、５００mmプラテンを持つ研磨機上で１１５回転/分のプラテン速度、１００回転/分のキャリア速度、２００ml/分の化学機械研磨組成物流量、及び２９．４kPaの公称ダウンフォースで、少なくとも６７５nm/分の安定なシリコン除去速度を示し、そして使用される化学機械研磨パッドが、ポリウレタン含浸不織布ポリエステルフェルトパッドを含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、化学機械研磨の分野に関する。詳細には、本発明は、化学機械研磨組成物及びシリコンウェーハの化学機械研磨のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業において使用するためのシリコンウェーハは、デバイス製造に利用可能になる前に、典型的には非常に高度の表面完全性を必要とする。このシリコンウェーハ表面は、研磨スラリーでのウェーハ表面の化学機械研磨により製造される。研磨スラリーは、従来的にはある濃度のサブミクロン砥粒を包含する組成物からなる。このシリコンウェーハは、研磨パッドと組合せた研磨スラリー中で浸すか又は濯ぐが、このパッドを、シリコンウェーハの表面に押しつけ、研磨スラリー中の砥粒がある荷重下でシリコンウェーハの表面に押しつけられるように回転させる。研磨パッドの横の動きは、研磨スラリー中の砥粒にシリコンウェーハ表面を横断させ、それによってシリコンウェーハの表面からこの材料が摩耗するか、又は定量的に除去される。理想的には、このプロセスは、突出した表面特徴の選択的除去につながるため、このプロセスを終えると、最高の詳細度まで完全に平坦な表面が作られる。
【０００３】
従来から業界で実施されているシリコン研磨プロセスは、２以上の工程からなる。第１の研磨工程（即ち、粗研磨工程）では、ウェーハ切削及び成形操作から残る肉眼的な欠陥を除去する。このウェーハ表面は、第１研磨工程後には滑らかで鏡面のように見えるが、なお多くの微細な欠陥を含有する。これらの微細な欠陥は、続いての仕上げ研磨工程により除去されるが、この工程は、表面から少量の材料を除去するが、表面欠陥を研磨して落とす作用がある。本発明は、第１の研磨工程から仕上げ研磨工程までに特に有用な解決策に関する。
【０００４】
研磨後に残るシリコンウェーハ表面上のどのような表面不完全性の数及び許容サイズも、絶えず減少している。シリコンウェーハの最も決定的に重要な幾つかの材料規格は、表面金属含量、前面マイクロ粗度及び単位面積あたりの総粒子数である。
【０００５】
シリコンウェーハを仕上げ研磨するための１つの研磨組成物は、Lonckiらの米国特許第5,860,848号に開示されている。Lonckiらは、水、該組成物中０．０２〜０．５重量パーセントのサブミクロンシリカ粒子、１００〜１，０００ppmの濃度の塩、８〜１１の組成物ｐＨを達成するのに充分な濃度のアミン化合物、及び２０〜５００ppmの濃度の高分子電解質分散剤を含む研磨組成物であって、該組成物は、約１ppm未満の総ナトリウム及びカリウム含量、並びにそれぞれ約０．１ppm未満の鉄、ニッケル、及び銅含量を有する、組成物を開示している（全てのppmは該組成物の重量当たりで１００万分の１部である）。
【０００６】
それにもかかわらず、シリコンウェーハを仕上げ研磨するための新しい化学機械研磨組成物に対するニーズが依然として存在する。詳細には、≧３００nm/分のシリコン除去速度を示す、原料シリコンウェーハ研磨（即ち、第１工程）からシリコンウェーハの仕上げ研磨までの新しい化学機械研磨組成物に対するニーズが存在する。
【０００７】
本発明は、シリコンウェーハを研磨するための化学機械研磨組成物であって：水；場合により、砥粒；式（Ｉ）：
【化１】
2015070274.tif 000002
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、水素並びにＣ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基よりなる群から独立に選択される］で示されるカチオン；及び式（II）：
【化２】
2015070274.tif 000003
［式中、Ｒ５は、水素、Ｃ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基よりなる群から選択される］で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体；並びに、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、水酸化テトライソプロピルアンモニウム、水酸化テトラシクロ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、水酸化テトライソブチルアンモニウム、水酸化テトラ−tert−ブチルアンモニウム、水酸化テトラ−sec−ブチルアンモニウム、水酸化テトラシクロブチルアンモニウム、水酸化テトラペンチルアンモニウム、水酸化テトラシクロペンチルアンモニウム、水酸化テトラヘキシルアンモニウム、水酸化テトラシクロヘキシルアンモニウム、及びこれらの混合物よりなる群から選択される第４級アンモニウム化合物を含む組成物であって；この化学機械研磨組成物は、９〜１２のｐＨを示し；そしてこの化学機械研磨組成物は、少なくとも３００nm/分のシリコン除去速度を示す、化学機械研磨組成物を提供する。
【０００８】
本発明は、シリコンウェーハを研磨するための化学機械研磨組成物であって：水；砥粒；式（Ｉ）：
【化３】
2015070274.tif 000004
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、水素並びにＣ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基よりなる群から独立に選択される］で示されるカチオン；及び式（II）：
【化４】
2015070274.tif 000005
［式中、Ｒ５は、水素、Ｃ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基よりなる群から選択される］で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体；並びに、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、水酸化テトライソプロピルアンモニウム、水酸化テトラシクロ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、水酸化テトライソブチルアンモニウム、水酸化テトラ−tert−ブチルアンモニウム、水酸化テトラ−sec−ブチルアンモニウム、水酸化テトラシクロブチルアンモニウム、水酸化テトラペンチルアンモニウム、水酸化テトラシクロペンチルアンモニウム、水酸化テトラヘキシルアンモニウム、水酸化テトラシクロヘキシルアンモニウム、及びこれらの混合物よりなる群から選択される第４級アンモニウム化合物を含む組成物であって；この化学機械研磨組成物は、１０〜１２のｐＨを示し；この化学機械研磨組成物は、少なくとも３００nm/分のシリコン除去速度を示し；そして、この化学機械研磨組成物は、＜１ppmのポリマーを含有する、化学機械研磨組成物を提供する。
【０００９】
本発明は、シリコンウェーハを研磨するための化学機械研磨組成物であって：水；コロイダルシリカ砥粒；式（Ｉ）：
【化５】
2015070274.tif 000006
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ水素である］で示されるカチオン；及び式（II）：
【化６】
2015070274.tif 000007
［式中、Ｒ５は、水素である］で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体；及び、水酸化テトラメチルアンモニウムを含む組成物であって；この化学機械研磨組成物は、９〜１２のｐＨを示し；そして、この化学機械研磨組成物は、少なくとも３００nm/分のシリコン除去速度を示す、化学機械研磨組成物を提供する。
【００１０】
本発明は、シリコンウェーハを研磨するための化学機械研磨組成物であって：水；コロイダルシリカ砥粒；式（Ｉ）：
【化７】
2015070274.tif 000008
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ水素である］で示されるカチオン；及び式（II）：
【化８】
2015070274.tif 000009
［式中、Ｒ５は、水素である］で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体；及び、水酸化テトラメチルアンモニウムを含む組成物であって；この化学機械研磨組成物は、９〜１２のｐＨを示し；この化学機械研磨組成物は、少なくとも３００nm/分のシリコン除去速度を示し；そして、この化学機械研磨組成物は、＜１ppmのポリマーを含有する、化学機械研磨組成物を提供する。
【００１１】
本発明は、本発明の化学機械研磨組成物を製造する方法であって：水を提供する工程；場合により、砥粒を提供する工程；式（Ｉ）：
【化９】
2015070274.tif 000010
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、水素並びにＣ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基よりなる群から独立に選択される］で示されるカチオンの供給源を提供する工程；及び、式（II）：
【化１０】
2015070274.tif 000011
［式中、Ｒ５は、水素、Ｃ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基よりなる群から選択される］で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体の供給源を提供する工程；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、水酸化テトライソプロピルアンモニウム、水酸化テトラシクロ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、水酸化テトライソブチルアンモニウム、水酸化テトラ−tert−ブチルアンモニウム、水酸化テトラ−sec−ブチルアンモニウム、水酸化テトラシクロブチルアンモニウム、水酸化テトラペンチルアンモニウム、水酸化テトラシクロペンチルアンモニウム、水酸化テトラヘキシルアンモニウム、水酸化テトラシクロヘキシルアンモニウム、及びこれらの混合物よりなる群から選択される第４級アンモニウム化合物を提供する工程；並びに水、場合により提供される砥粒、式（Ｉ）のカチオンの供給源及び式（II）のピペラジン又はピペラジン誘導体の供給源を合わせることにより、複合物を形成する工程；第４級アンモニウム化合物をこの複合物に加えることにより、化学機械研磨組成物を形成する工程を含む方法であって；この化学機械研磨組成物は、９〜１２のｐＨを示す、方法を提供する。
【００１２】
本発明は、シリコンウェーハを研磨する方法であって：シリコンウェーハを提供する工程；本発明の化学機械研磨組成物を提供する工程；化学機械研磨パッドを提供する工程；研磨機を提供する工程；シリコンウェーハ及び化学機械研磨パッドを研磨機に取り付ける工程；化学機械研磨パッドとシリコンウェーハとの界面に≧０．５kPaのダウンフォースで動的接触を作り出す工程；及び化学機械研磨組成物を化学機械研磨パッド上の化学機械研磨パッドとシリコンウェーハとの界面又は界面付近に分注する工程を含む方法であって；この化学機械研磨組成物は、９〜１２のｐＨを有する、方法を提供する。
【００１３】
本発明は、シリコンウェーハを研磨する方法であって：シリコンウェーハを提供する工程；本発明の化学機械研磨組成物を提供する工程；化学機械研磨パッドを提供する工程；研磨機を提供する工程；シリコンウェーハ及び化学機械研磨パッドを研磨機に取り付ける工程；化学機械研磨パッドとシリコンウェーハとの界面にダウンフォースで動的接触を作り出す工程；及び、化学機械研磨組成物を化学機械研磨パッド上の化学機械研磨パッドとシリコンウェーハとの界面又は界面付近に分注する工程を含む方法であって；この化学機械研磨組成物は、１０〜１２のｐＨを有しており；この化学機械研磨組成物は、５００mmプラテンを持つ研磨機上で１１５回転/分のプラテン速度、１００回転/分のキャリア速度、２００ml/分の化学機械研磨組成物流量、及び２９．４kPaの公称ダウンフォースで、少なくとも３００nm/分のシリコン除去速度を示し、使用される化学機械研磨パッドは、ポリウレタン含浸不織布ポリエステルフェルトパッドを含む、方法を提供する。
【００１４】
詳細な説明
本発明の化学機械研磨組成物は、シリコンウェーハを研磨するのに有用である。本発明の化学機械研磨組成物は、好ましくは砥粒、及び（ｉ）式（Ｉ）のカチオンと、（ii）式（II）のピペラジン又はピペラジン誘導体とのシリコン除去速度増強性の相乗的組合せを含有し；ここで、この化学機械研磨組成物のｐＨは、第４級アンモニウム化合物の添加により９〜１２のｐＨに調整される。
【００１５】
本明細書及び添付の請求の範囲において使用される「安定なシリコン除去速度」という用語は、本明細書の実施例に明記される研磨条件下で、化学機械研磨組成物により示されるシリコン除去速度が、ウェーハ１個につき少なくとも１５分間の一連の少なくとも８個の連続する２００mmシリコンウェーハ（パッドのブラッシングなしに）について、変化が≦１０％であることを意味する。即ち、以下の式は、ある化学機械研磨組成物が、安定なシリコン除去速度を示すときに成立する：
（ＲＲＨ−ＲＲＬ）／ＲＲＬ×１００≦１０
［式中、ＲＲＨは、一連の少なくとも８個の連続する２００mmシリコンウェーハを通して、この化学機械研磨組成物により示される最高シリコン除去速度であり、そしてＲＲLは、一連の少なくとも８個の連続する２００mmシリコンウェーハを通して、この化学機械研磨組成物により示される最低シリコン除去速度である］。
【００１６】
本発明の化学機械研磨組成物に含有される水は、偶発的な不純物を制限するために、好ましくは脱イオン及び蒸留の少なくとも一方が行われる。
【００１７】
好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物に使用される砥粒は、無機酸化物、無機水酸化物、無機水酸化酸化物、金属ホウ化物、金属炭化物、金属窒化物及び前記の少なくとも１種を含む混合物よりなる群から選択される。適切な無機酸化物は、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、酸化マンガン（ＭｎＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）又は前記酸化物の少なくとも１種を含む組合せを包含する。必要に応じて、無機コーティング粒子のような、これら無機酸化物の変形態様も利用することができる。適切な金属炭化物、ホウ化物及び窒化物は、例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化ジルコニウム、ホウ化アルミニウム、炭化タンタル、炭化チタン、又は前記金属炭化物、ホウ化物及び窒化物の少なくとも１種を含む組合せを包含する。好ましくは、この砥粒はコロイダルシリカ砥粒である。好ましくは、このコロイダルシリカ砥粒は、フュームドシリカ、沈降シリカ及び凝集シリカの少なくとも１種を含有する。
【００１８】
好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物に使用される砥粒は、≦１００nm（更に好ましくは、１〜１００nm）の平均粒径を有する。更に好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物に使用される砥粒は、≦１００nm（好ましくは、１〜１００nm；更に好ましくは、１０〜８０nm；更になお好ましくは、２０〜８０nm；最も好ましくは、２０〜３０nm）の平均粒径を有するコロイダルシリカ砥粒である。
【００１９】
好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物は、０．００００１〜０．５重量％（更に好ましくは、０．００５〜０．１重量％；更になお好ましくは、０．００７５〜０．０７５重量％；最も好ましくは、０．００９〜０．０１１重量％）の砥粒を含有する。更に好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物は、好ましくは０．００００１〜０．５重量％（更に好ましくは、０．００５〜０．１重量％；更になお好ましくは、０．００７５〜０．０７５重量％；最も好ましくは、０．００９〜０．０１１重量％）のコロイダルシリカ砥粒を含有する。最も好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物は、好ましくは０．００００１〜０．５重量％（更に好ましくは、０．００５〜０．１重量％；更になお好ましくは、０．００７５〜０．０７５重量％；最も好ましくは、０．００９〜０．０１１重量％）のコロイダルシリカ砥粒であって、このコロイダルシリカ砥粒は、≦１００nm（好ましくは、１〜１００nm；更に好ましくは、２０〜８０nm；最も好ましくは、２０〜３０nm）の平均粒径を示す、コロイダルシリカ砥粒を含有する。
【００２０】
好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物は、０．０００５〜１０mol/L（更に好ましくは、０．００５〜１mol/L；更になお好ましくは、０．０１〜０．５mol/L；最も好ましくは、０．０２〜０．０３mol/L）の式（Ｉ）：
【化１１】
2015070274.tif 000012
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、水素並びにＣ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基（好ましくは、水素、Ｃ１−１０アルキル基、Ｃ６アリール基及びＣ７アルキルアリール基；更に好ましくは、水素、メチル基及びフェニル基）よりなる群から独立に選択される］で示されるカチオンを含有する。最も好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物は、０．０００５〜１０mol/L（更に好ましくは、０．００５〜１mol/L；更になお好ましくは、０．０１〜０．５mol/L；最も好ましくは、０．０２〜０．０３mol/L）の式（Ｉ）のカチオンであって、この式（Ｉ）のカチオンは、式（Ia）：
【化１２】
2015070274.tif 000013
で示される、カチオンを含有する。
【００２１】
好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物は、０．０００５〜１０mol/L（更に好ましくは、０．００１〜１mol/L；更になお好ましくは、０．０１〜０．５mol/L；最も好ましくは、０．０１〜０．０４mol/L）の式（II）：
【化１３】
2015070274.tif 000014
［式中、Ｒ５は、水素、Ｃ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基（好ましくは、水素、Ｃ１−１０アルキル基、Ｃ６アリール基及びＣ７アルキルアリール基；更に好ましくは、水素、メチル基及びフェニル基）よりなる群から選択される］で示される、ピペラジン又はピペラジン誘導体を含有する。最も好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物は、０．０００５〜１０mol/L（更に好ましくは、０．００１〜１mol/L；更になお好ましくは、０．０１〜０．５mol/L；最も好ましくは、０．０１〜０．０４mol/L）のピペラジンを含有する。
【００２２】
本発明の化学機械研磨組成物は、９〜１２のｐＨにわたり効力を提供する。好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物は、１０〜１２のｐＨ（更に好ましくは、１０．５〜１１．５のｐＨ；最も好ましくは、１０．８〜１１のｐＨ）を示す。所望のｐＨを達成するために、本発明の化学機械研磨組成物は、初期成分として、第４級アンモニウム化合物であって、この第４級アンモニウム化合物は、９〜１２のｐＨ（好ましくは、１０〜１２のｐＨ；更に好ましくは、１０．５〜１１．５のｐＨ；最も好ましくは、１０．８〜１１のｐＨ）を持つ化学機械研磨組成物を提供するために充分な濃度で提供される、第４級アンモニウム化合物を含有する。好ましくは、この第４級アンモニウム化合物は、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、水酸化テトライソプロピルアンモニウム、水酸化テトラシクロ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、水酸化テトライソブチルアンモニウム、水酸化テトラ−tert−ブチルアンモニウム、水酸化テトラ−sec−ブチルアンモニウム、水酸化テトラシクロブチルアンモニウム、水酸化テトラペンチルアンモニウム、水酸化テトラシクロペンチルアンモニウム、水酸化テトラヘキシルアンモニウム、水酸化テトラシクロヘキシルアンモニウム、及びこれらの混合物よりなる群から選択される。最も好ましくは、この第４級アンモニウム化合物は、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）である。好ましくは、この化学機械研磨組成物は、初期成分として、０．０００１〜１重量％（好ましくは０．００５〜１重量％、更に好ましくは０．００５〜０．７５重量％；最も好ましくは０．００５〜０．０５重量％）の第４級アンモニウム化合物を含む。
【００２３】
本発明の化学機械研磨組成物は、好ましくは炭酸イオン；リン酸イオン及びハロゲン化物イオンよりなる群から選択されるイオンを更に含む。更に好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物は、炭酸イオン；リン酸イオン及びハロゲン化物イオンよりなる群から選択される０．０００２５〜５mol/L（更に好ましくは、０．００２５〜０．５mol/L）のイオンを含有する。更になお好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物は、炭酸イオン及びリン酸イオンよりなる群から選択される０．０００２５〜５mol/L（更に好ましくは、０．００２５〜０．５mol/L；更になお好ましくは、０．００５〜０．２５mol/L；最も好ましくは、０．０１〜０．０１５mol/L）のイオンを含有する。最も好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物は、０．０００２５〜５mol/L（更に好ましくは、０．００２５〜０．５mol/L；更になお好ましくは、０．００５〜０．２５mol/L；最も好ましくは、０．０１〜０．０１５mol/L）の炭酸イオンを含有する。
【００２４】
本発明の化学機械研磨組成物は、好ましくはハロゲン化物イオン（好ましくは、塩化物イオン）を更に含む。更に好ましくは、この化学機械研磨組成物は、０．０００５〜１０mol/L（更に好ましくは、０．００５〜１mol/L；更になお好ましくは、０．０１〜０．５mol/L；最も好ましくは、０．０２〜０．０３mol/L）のハロゲン化物イオン（好ましくは、塩化物イオン）を含む。
【００２５】
本発明の化学機械研磨組成物は、好ましくは＜１ppm（更に好ましくは、＜０．１ppm；更になお好ましくは、＜０．００００００１ppm）のポリマーを含有する。最も好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物は、ポリマー（例えば、水溶性ポリマー（セルロース系ポリマーなど）；及び高分子電解質（ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸など））を含まない。本明細書及び添付の請求の範囲において使用される「ポリマーを含まない」という用語は、この化学機械研磨組成物においてポリマーが検出できないことを意味する。
【００２６】
本発明の化学機械研磨組成物を製造する方法は、好ましくは、水（好ましくは、脱イオン及び蒸留の少なくとも一方が行われた水；更に好ましくは、脱イオン及び蒸留の両方が行われた水）を提供する工程；砥粒（好ましくは、コロイダルシリカ砥粒；更に好ましくは、≦１００nm（好ましくは、１〜１００nm；更に好ましくは、２０〜８０nm；最も好ましくは、２０〜３０nm）の平均粒径を有するコロイダルシリカ砥粒）を提供する工程；式（Ｉ）：
【化１４】
2015070274.tif 000015
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、水素並びにＣ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基（好ましくは、水素、Ｃ１−１０アルキル基、Ｃ６アリール基及びＣ７アルキルアリール基；更に好ましくは、水素、メチル基及びフェニル基；最も好ましくは、水素（即ち、このアニオンは、下記式：
【化１５】
2015070274.tif 000016
で示される））よりなる群から独立に選択される］で示されるカチオンの供給源を提供する工程；及び、式（II）：
【化１６】
2015070274.tif 000017
［式中、Ｒ５は、水素、Ｃ１−１０アルキル基、Ｃ１−１０アリール基、Ｃ１−１０アリールアルキル基及びＣ１−１０アルキルアリール基（好ましくは、水素、Ｃ１−１０アルキル基、Ｃ６アリール基及びＣ７アルキルアリール基；更に好ましくは、水素、メチル基及びフェニル基；最も好ましくは、水素）よりなる群から選択される］で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体の供給源を提供する工程；第４級アンモニウム化合物を提供する工程；水、式（Ｉ）のカチオンの供給源及び式（II）のピペラジン又はピペラジン誘導体の供給源を合わせることにより、複合物を形成する工程；並びに第４級アンモニウム化合物をこの複合物に加えることにより、化学機械研磨組成物を形成する工程を含み；ここで、この化学機械研磨組成物は、９〜１２のｐＨ（好ましくは、１０〜１２のｐＨ；更に好ましくは、１０．５〜１１．５のｐＨ；最も好ましくは、１０．８〜１１のｐＨ）を示す。好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物を製造する方法において、式（Ｉ）のカチオンの供給源は、炭酸グアニジン（即ち、（Ｈ２ＮＣ（＝ＮＨ）ＮＨ２）２Ｈ２ＣＯ３）；リン酸グアニジン（即ち、（Ｈ２ＮＣ（＝ＮＨ）ＮＨ２）２Ｈ３ＰＯ４）；及び塩酸グアニジン（即ち、Ｈ２ＮＣ（＝ＮＨ）ＮＨ２ＨＣｌ）よりなる群から選択される。好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物を製造する方法において、式（Ｉ）のカチオンの供給源は、炭酸グアニジン（即ち、（Ｈ２ＮＣ（＝ＮＨ）ＮＨ２）２Ｈ２ＣＯ３）；及び、リン酸グアニジン（即ち、（Ｈ２ＮＣ（＝ＮＨ）ＮＨ２）２Ｈ３ＰＯ４）よりなる群から選択される。好ましくは、本発明の化学機械研磨組成物を製造する方法において、式（II）のピペラジン又はピペラジン誘導体の供給源は、ピペラジン二塩酸塩水和物である。
【００２７】
本発明のシリコンウェーハを研磨する方法は、好ましくは：シリコンウェーハを提供する工程；本発明の化学機械研磨組成物を提供する工程；化学機械研磨パッドを提供する工程；研磨機を提供する工程；シリコンウェーハ及び化学機械研磨パッドを研磨機に取り付ける工程；化学機械研磨パッドとシリコンウェーハとの界面に≧０．５kPa（好ましくは０．５〜１００kPa；更に好ましくは、０．７〜５０kPa；更になお好ましくは、６〜３５kPa；最も好ましくは、２０〜３０kPa）のダウンフォースで動的接触を作り出す工程；及び化学機械研磨組成物を化学機械研磨パッド上の化学機械研磨パッドとシリコンウェーハとの界面又は界面付近に分注する工程を含み；ここで、この化学機械研磨組成物は、９〜１２（好ましくは、１０〜１２；更に好ましくは１０．５〜１１．５；最も好ましくは１０．８〜１１）のｐＨを有しており；この化学機械研磨組成物は、５００mmプラテンを持つ研磨機上で１１５回転/分のプラテン速度、１００回転/分のキャリア速度、２００ml/分の化学機械研磨組成物流量、及び２９．４kPaの公称ダウンフォースで、少なくとも３００nm/分のシリコン除去速度を示し、使用される化学機械研磨パッドは、ポリウレタン含浸不織布ポリエステルフェルトパッドを含む。好ましくは、本発明の方法に使用される化学機械研磨組成物は、５００mmプラテンを持つ研磨機上で１１５回転/分のプラテン速度、１００回転/分のキャリア速度、２００ml/分の化学機械研磨組成物流量、及び２９．４kPaの公称ダウンフォースで、少なくとも６７５nm/分（更に好ましくは、少なくとも７００nm/分；最も好ましくは、少なくとも７００nm/分）の２００mmシリコンウェーハからのシリコン除去速度を示し、ここで、使用される化学機械研磨パッドは、ポリウレタン含浸不織布ポリエステルフェルトパッドを含む。更に好ましくは、本発明の方法に使用される化学機械研磨組成物は、５００mmプラテンを持つ研磨機上で１１５回転/分のプラテン速度、１００回転/分のキャリア速度、２００ml/分の化学機械研磨組成物流量、及び２９．４kPaの公称ダウンフォースを用いて、ウェーハ１個につき少なくとも１５分間、少なくとも８個の連続するシリコンウェーハ（パッドのブラッシングなしに）を研磨するとき、少なくとも６７５nm/分（最も好ましくは、少なくとも７００nm/分）の２００mmシリコンウェーハからの安定なシリコン除去速度を示し、ここで、使用される化学機械研磨パッドは、ポリウレタン含浸不織布ポリエステルフェルトパッドを含む。最も好ましくは、本発明の方法に使用される化学機械研磨組成物は、５００mmプラテンを持つ研磨機上で１１５回転/分のプラテン速度、１００回転/分のキャリア速度、２００ml/分の化学機械研磨組成物流量、及び２９．４kPaの公称ダウンフォースを用いて、ウェーハ１個につき少なくとも３０分間、少なくとも７個の連続するシリコンウェーハ（パッドのブラッシングなしに）を研磨するとき、少なくとも６７５nm/分（最も好ましくは、少なくとも７００nm/分）の２００mmシリコンウェーハからの安定なシリコン除去速度を示し、ここで、使用される化学機械研磨パッドは、ポリウレタン含浸不織布ポリエステルフェルトパッドを含む。
【００２８】
以下の実施例において、本発明の幾つかの実施態様が今や詳細に記述される。
【００２９】
比較例Ｃ１〜Ｃ２０及び実施例１
化学機械研磨組成物の調製
研磨の比較例ＰＣ１〜ＰＣ２０及び実施例Ｐ１に使用される化学機械研磨組成物（即ち、それぞれ化学機械研磨組成物Ｃ１〜Ｃ２０及び１）は、成分を表１にリストされる量で合わせ、そして表１に注記されるｐＨ調整剤により表１にリストされる最終ｐＨに組成物のｐＨを調整することにより調製した。
【００３０】
【表１】
2015070274.tif 000018
【００３１】
比較例ＰＣ１〜ＰＣ９
化学機械研磨実験
比較例Ｃ１〜Ｃ９により調製した化学機械研磨組成物を用いて、シリコン除去速度研磨試験を実施した。具体的には、表１に特定される化学機械研磨組成物Ｃ１〜Ｃ９のそれぞれについてのシリコン除去速度。これらのシリコン除去速度実験は、０．５重量％フッ化水素酸溶液中で９０秒間プレエッチングした８インチのＳｉ（１００）ウェーハを用いて、２７．５８kPa（４psi）のダウンフォース、２００ml/分の化学機械研磨組成物流量、６３rpmのテーブル回転速度及び５７rpmのキャリア回転速度で、Strasbaugh Model 6EC 研磨機及びSuba1200（商標）ポリウレタン含浸不織布ポリエステルフェルトパッド（Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.から販売）を用いて実施した。シリコン除去速度は、研磨による個々のＳｉ（１００）ウェーハからの減量の測定により求めた。シリコン除去速度実験の結果は、表２に提供される。
【００３２】
【表２】
2015070274.tif 000019
【００３３】
比較例ＰＣ１０〜ＰＣ１８
化学機械研磨実験
シリコン除去速度研磨試験は、比較例Ｃ１０〜Ｃ１８により調製した化学機械研磨組成物を用いて実施した。具体的には、表１に特定される化学機械研磨組成物Ｃ１０〜Ｃ１８のそれぞれについてのシリコン除去速度。これらのシリコン除去速度実験は、８インチのＳｉ（１００）ウェーハ（表面に自然酸化物を有する）を用いて、２７．５８kPa（４psi）のダウンフォース、２００ml/分の化学機械研磨組成物流量、６３rpmのテーブル回転速度及び５７rpmのキャリア回転速度で、Strasbaugh Model 6EC 研磨機及びSuba1200（商標）ポリウレタン含浸不織布ポリエステルフェルトパッド（Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.から販売）を用いて実施した。シリコン除去速度は、研磨による個々のＳｉ（１００）ウェーハからの減量の測定により求めた。シリコン除去速度実験の結果は、表３に提供される。
【００３４】
【表３】
2015070274.tif 000020
【００３５】
比較例ＰＣ１９及び実施例Ｐ１
化学機械研磨実験
シリコン除去速度研磨試験は、比較例Ｃ１９及び実施例１により調製した化学機械研磨組成物を用いて実施した。具体的には、表１に特定される化学機械研磨組成物Ｃ１９及び１のそれぞれについてのシリコン除去速度。これらのシリコン除去速度実験は、複数の連続する８インチのＳｉ（１００）ウェーハ（表面に自然酸化物を有する）を用いて、２９．４kPaのダウンフォース、２００ml/分の化学機械研磨組成物流量、１１５rpmのテーブル回転速度及び１００rpmのキャリア回転速度で、２０インチのプラテン研磨機（Strasbaugh）及びSuba840（商標）ポリウレタン含浸不織布ポリエステルフェルトパッド（Nitta Haas Inc.から販売）を用いて実施した。シリコン除去速度は、研磨による個々のＳｉ（１００）ウェーハからの減量の測定により求めた。シリコン除去速度実験の結果は、表４に提供される。
【００３６】
【表４】
2015070274.tif 000021
【００３７】
実施例Ｐ２
化学機械研磨実験
シリコン除去速度研磨試験は、実施例１により調製した化学機械研磨組成物を用いて実施した。具体的には、表１に特定される化学機械研磨組成物１のシリコン除去速度。このシリコン除去速度実験は、複数の連続する８インチのＳｉ（１００）ウェーハ（表面に自然酸化物を有する）を用いて、２９．４kPaのダウンフォース、２００ml/分の化学機械研磨組成物流量、１１５rpmのテーブル回転速度及び１００rpmのキャリア回転速度で、２０インチのプラテン研磨機（Strasbaugh）及びSuba840（商標）ポリウレタン含浸不織布ポリエステルフェルトパッド（Nitta Haas Inc.から販売）を用いて実施した。シリコン除去速度は、研磨による個々のＳｉ（１００）ウェーハからの減量の測定により求めた。シリコン除去速度実験の結果は、表５に提供される。
【００３８】
【表５】
2015070274.tif 000022
【外国語明細書】
2015070274000001.pdf