(57)【要約】【課題】化学機械的研磨組成物及び方法を提供する。【解決手段】集積回路及び半導体の製造の間に単一工程において、窒化ケイ素フィルム層より優先的に酸化ケイ素のオーバーフィルを選択的に研磨するための、３以上のｐＨを有する可溶性セリウム化合物を含んでなる化学機械的研磨組成物、及び方法とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の成分：
塩及び／又は硝酸；
可溶性セリウム；及び
カルボン酸又はその塩；
を含んでなり、約３〜約１１のｐＨを有する、水性化学機械的研磨組成物。
【請求項２】
ｐＨが約３．８〜約５．５である、請求項１に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項３】
前記塩が硝酸塩である、請求項１に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項４】
前記硝酸塩が下記式を有する化合物である、請求項３に記載の水性化学機械的研磨組成物：
（Ｍ）ｎ（ＮＯ３）ｍ
式中、ｎ及びｍの双方は整数であり、ｎ＝ｍであるとき、Ｍはアルカリ土類金属、Ｈ，ＮＨ４又はＮＲ４であり、ここでＲは１〜１０個の炭素原子を有するアルキル基であり、そしてｎ≠ｍであるとき、Ｍは多価のカチオン若しくは金属又は多価のカチオンと一価のカチオンとの組合わせである。
【請求項５】
約０．０５〜約６．０重量％の硝酸塩を含む、請求項３に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項６】
前記硝酸塩が硝酸アンモニウムセリウムである、請求項３に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項７】
前記カルボン酸が一官能酸、二官能酸及びそれらの塩から選択される、請求項１に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項８】
カルボン酸が、酢酸、アジピン酸、酪酸、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、クエン酸、グルカル酸、グリコール酸、ギ酸、フマル酸、乳酸、ラウリン酸、リンゴ酸、マレイン酸、マロン酸、ミリスチン酸、シュウ酸、パルミチン酸、フタル酸、プロピオン酸、ピルビン酸、ステアリン酸、コハク酸、酒石酸、吉草酸、２−（２−メトキシエトキシ）酢酸、２−〔２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ〕酢酸及びポリ（エチレングリコール）ビス（カルボキシメチル）エーテル及びそれらの混合物を含む群から選択される少なくとも１種の化合物である、請求項１に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項９】
前記カルボン酸が酢酸である、請求項１に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項１０】
約０．０５〜約１０．０重量％のカルボン酸を含む、請求項１に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項１１】
約０．１〜約３．０重量％のカルボン酸を含む、請求項１０に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項１２】
約０．０５〜約１０．０重量％の可溶性セリウムを含む、請求項１に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項１３】
前記可溶性セリウムが、硫酸アンモニウムセリウム、酢酸セリウム、硫酸セリウム水和物、水酸化セリウム、臭素酸セリウム、臭化セリウム、塩化セリウム、シュウ酸セリウム、硝酸セリウム、炭酸セリウム及びそれらの混合物から選択される少なくとも１種の化合物である、請求項１に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項１４】
前記塩及び可溶性セリウムが硝酸アンモニウムセリウムである、請求項１に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項１５】
約０．１〜約４．０重量％の硝酸アンモニウムセリウムを含む、請求項１４に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項１６】
下記の成分：
塩及び／又は硝酸；
可溶性セリウム；
カルボン酸又はその塩；及び
研磨材；
を含んでなり、約３〜約１１のｐＨを有する、化学機械的研磨スラリー。
【請求項１７】
約１〜約２５重量％の研磨材を含む、請求項１６に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項１８】
前記研磨材が金属酸化物である、請求項１６に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項１９】
前記金属酸化物の研磨材が、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア又はそれらの混合物及び化学的混合物から選択される少なくとも１種の化合物である、請求項１８に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項２０】
前記研磨材が、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリアから選択される少なくとも２つの構成要素の酸化物の物理的混合物である、請求項１９に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項２１】
前記研磨材が微粉砕又は粉砕されている、請求項１６に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項２２】
約２〜約１５重量％の金属酸化物の研磨材を含む、請求項１７に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項２３】
約０．５〜１０重量％の硝酸塩、約０．５〜約１０重量％のカルボン酸及び約０．５〜約１０重量％の可溶性セリウムを含む、請求項１７に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項２４】
約０．１〜約３．０重量％の酢酸、及び約０．１〜約４．０重量％の硝酸アンモニウムセリウムを含み、約３．８〜約５．５のｐＨを有する、請求項１７に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項２５】
約２〜約１５重量％の金属酸化物の研磨材、約０．５〜約１０重量％の硝酸塩及び／又は硝酸、約０．５〜約１０重量％のカルボン酸又はその塩、及び約０．５〜約１０重量％の可溶性セリウムを含有する、請求項１８に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項２６】
約０．１〜約３．０重量％の酢酸、約０．１〜約４．０重量％の硝酸アンモニウムセリウム、及び約１．０〜約１５重量％のヒュームドシリカを含み、約３．８〜約５．５のｐＨを有する、請求項２５に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項２７】
約０．１〜約３．０重量％の酢酸、約０．１〜約４．０重量％の硝酸アンモニウムセリウム、及び約１．０〜約１５重量％の微粉砕又は粉砕されたセリアを含み、約３．８〜約５．５のｐＨを有する、請求項２５に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項２８】
塩及び／又は硝酸、可溶性セリウム化合物、カルボン酸又はその塩、及び脱イオン水を混合して、約３．０〜約１１．０のｐＨを有する化学機械的研磨組成物を形成し；
前記化学機械的研磨組成物を基材に適用し；そして
パッドを前記基材と接触させ、そして前記パッドを前記基材に関して動かすことによって、酸化ケイ素層の少なくとも一部分を前記基材から除去すること、を含む、二酸化ケイ素層の少なくとも一部分を基材から除去する方法。
【請求項２９】
前記基材が二酸化ケイ素の少なくとも１つの層及び窒化ケイ素の少なくとも１つの層を含む層状基材である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
窒化ケイ素の除去速度よりも少なくとも５倍大きい速度で、前記酸化ケイ素が除去される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
カルボン酸が酢酸である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記塩及び可溶性セリウム化合物が硝酸アンモニウムセリウムである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア及びそれらの混合物を含む群から選択される少なくとも１種の金属酸化物の研磨材を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
前記金属酸化物の研磨材がシリカである、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
下記の工程：
約２〜約１５重量％のシリカ、約０．１〜約４．０重量％の硝酸アンモニウムセリウム、約０．１〜約３．０重量％の酢酸及び脱イオン水を混合して、約３．８〜約５．５のｐＨを有する化学機械的研磨スラリーを形成し；
前記化学機械的研磨スラリーをパッドに適用し；
前記パッドを回転させ；そして
回転する前記パッドをウェハと接触させ、そして前記ウェハを前記回転するパッドに関して回転させることによって、二酸化ケイ素層の少なくとも一部分を除去する；
ことを含む、窒化ケイ素層を含むシリコンウェハ上に成長した二酸化ケイ素層の少なくとも一部分を除去する方法。
【請求項３６】
塩及び／又は硝酸、カルボン酸又はその塩、及び可溶性セリウム化合物を含んでなる化学機械的研磨組成物を入れているパッケージ。
【請求項３７】
下記の構成成分：
水溶液、硝酸塩及び／又は硝酸、可溶性セリウム化合物、及びカルボン酸又はその塩を保持する第１容器；及び
分散した金属酸化物の研磨材を保持する第２容器；
を含む、化学機械的研磨スラリーを製造するために有用なマルチパッケージ系。
【請求項３８】
下記の成分：
Ｃｅ４＋イオンを含む可溶性セリウム；及び
Ｃｅ３＋より大きい酸化電位を有する酸化剤；
を含んでなる水性化学機械的研磨組成物。
【請求項３９】
ｐＨが約３．８〜約５．５である、請求項３８に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項４０】
硝酸塩を含む、請求項３８に記載の水性化学機械的組成物。
【請求項４１】
前記硝酸塩が下記式を有する化合物である、請求項４０に記載の水性化学機械的研磨組成物：
（Ｍ）ｎ（ＮＯ３）ｍ
式中、ｎ及びｍの双方は整数であり、ｎ＝ｍであるとき、Ｍはアルカリ土類金属、Ｈ，ＮＨ４又はＮＲ４であり、ここでＲは１〜１０個の炭素原子を有するアルキル基であり、そしてｎ≠ｍであるとき、Ｍは多価のカチオン若しくは金属又は多価のカチオンと一価のカチオンとの組合わせである。
【請求項４２】
約０．０５〜約６．０重量％の硝酸塩を含む、請求項４０に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項４３】
前記硝酸塩が硝酸アンモニウムセリウムである、請求項４０に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項４４】
約０．０５〜約１０．０重量％の少なくとも１種のカルボン酸又はその塩を含む、請求項３８に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項４５】
カルボン酸又はその塩が一官能酸、二官能酸及びそれらの塩から選択される、請求項４４に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項４６】
カルボン酸が酢酸である、請求項４５に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項４７】
酸化剤が過硫酸アンモニウムである、請求項３８に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項４８】
約０．０５〜約５．０重量％の過硫酸アンモニウムを含む、請求項４７に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項４９】
約０．０５〜約１０重量％のコロイド状セリウムを含む、請求項３８に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項５０】
可溶性セリウムが、硫酸アンモニウムセリウム、酢酸セリウム、硫酸セリウム水和物、水酸化セリウム、臭素酸セリウム、臭化セリウム、塩化セリウム、シュウ酸セリウム、硝酸セリウム、炭酸セリウム及びそれらの混合物から選択される少なくとも１種の化合物である、請求項３８に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項５１】
前記可溶性セリウムが硝酸アンモニウムセリウムである、請求項３８に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項５２】
約０．５〜約１０重量％の硝酸アンモニウムセリウムを含む、請求項３８に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項５３】
少なくとも１種のキレート剤を含む、請求項３８に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項５４】
約０．０５〜約５．０重量％のキレート剤を含む、請求項５３に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項５５】
ＥＤＴＡ塩、クエン酸、及びそれらの混合物から選択されるキレート剤を含む、請求項３８に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項５６】
少なくとも１種の緩衝剤を含む、請求項３８に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項５７】
下記の成分：
Ｃｅ４＋イオンを含む可溶性セリウム；
Ｃｅ３＋より大きい酸化電位を有する酸化剤；
少なくとも１種のキレート剤；及び
少なくとも１種の研磨材；
を含んでなり、約３〜約１１のｐＨを有する、化学機械的研磨スラリー。
【請求項５８】
約１〜約２５重量％の研磨材を含む、請求項５７に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項５９】
前記研磨材が少なくとも１種の金属酸化物である、請求項５８に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項６０】
前記金属酸化物の研磨材が、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア又はそれらの混合物及び化学的混合物から選択される少なくとも１種の化合物である、請求項５９に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項６１】
前記研磨材が、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリアから選択される少なくとも２つの構成要素の酸化物の物理的混合物である、請求項５９に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項６２】
約２〜約１５重量％の金属酸化物の研磨材を含む、請求項５９に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項６３】
約０．０５〜５．０重量％の過硫酸アンモニウム、約０．０５〜約５．０重量％の少なくとも１種のキレート剤、及び約０．５〜約１０重量％の可溶性セリウムを含む、請求項５７に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項６４】
約０．０５〜約１０重量％の硝酸アンモニウムセリウム、約２．０〜約１５．０重量％のヒュームドシリカ、約０．０５〜約５．０重量％の少なくとも１種のキレート剤、及び約０．０５〜約５．０重量％の過硫酸アンモニウムを含み、約３．８〜約５．５のｐＨを有する、請求項５７に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項６５】
前記キレート剤がＥＤＴＡ塩、クエン酸、及びそれらの混合物から選択される、請求項６４に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項６６】
緩衝剤を含む、請求項５７に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項６７】
下記の工程：
塩及び／又は硝酸、Ｃｅ４＋イオンを含む可溶性セリウム化合物、Ｃｅ３＋より大きい酸化電位を有する酸化剤、及び脱イオン水を混合して、約３．０〜約１１．０のｐＨを有する化学機械的研磨組成物を形成し；
前記化学機械的研磨組成物を基材に適用し；そして
パッドを前記基板と接触させ、そして前記パッドを前記基材に関して動かすことによって、酸化ケイ素層の少なくとも一部分を前記基材から除去する；
ことを含む、二酸化ケイ素層の少なくとも一部分を基材から除去する方法。
【請求項６８】
前記基材が二酸化ケイ素の少なくとも１つの層及び窒化ケイ素の少なくとも１つの層を含む層状基材である、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
窒化ケイ素の除去速度よりも少なくとも５倍大きい速度で、前記酸化ケイ素が前記基材から除去される、請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
酸化剤が過硫酸アンモニウムである、請求項６７に記載の方法。
【請求項７１】
前記塩及び可溶性セリウム化合物が硝酸アンモニウムセリウムである、請求項６７に記載の方法。
【請求項７２】
アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア及びそれらの混合物を含む群から選択される少なくとも１種の金属酸化物の研磨材を含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項７３】
前記金属酸化物の研磨材がシリカである、請求項６７に記載の方法。
【請求項７４】
下記の工程：
約２〜約１５重量％のシリカ、約０．０５〜約１０重量％の硝酸アンモニウムセリウム、約０．０５〜約５．０重量％の過硫酸アンモニウム、少なくとも１種のキレート剤及び脱イオン水を混合して、約３．８〜約５．５のｐＨを有する化学機械的研磨スラリーを形成し；
前記化学機械的研磨スラリーをパッドに適用し；
前記パッドを回転させ；そして
回転する前記パッドをウェハと接触させ、そして前記ウェハを前記回転するパッドに関して回転させることによって、二酸化ケイ素層の少なくとも一部分を除去する；
ことを含む、窒化ケイ素層を含むシリコンウェハ上に成長した二酸化ケイ素層の少なくとも一部分を除去する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の集積回路基板のための化学機械的研磨スラリーに関する。詳しくは、本発明は、二酸化ケイ素の大きい除去速度と窒化ケイ素の小さい除去速度とが同一基板について要求される、化学機械的研磨に特に適当な独特の化学的特性を有するＣＭＰスラリーである。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）は、シリコン基板の中又は上に形成された数百万の能動デバイスから構成されている。能動デバイスは機能的回路及び構成部分を形成する。次いで、多重レベルの金属化相互接続及びバイア（ｖｉａ）を使用して、これらのデバイスは接続される。相互接続の構造は、通常、第１層の金属化、相互接続プラグ、金属化の第２層、及び時にはそれらのそれぞれの相互接続をもつ第３又はそれ以上の金属化層を有する。層間誘電体（ＩＬＤ）、例えば、ドープ及びアンドープのＳｉＯ２を使用して、異なるレベルの相互接続を電気的に絶縁する。
【０００３】
浅いトレンチ絶縁（ＳＴＩ）は、ＩＣ製造プロセスにおいて所定の層でデバイスを絶縁する技術である。ＳＴＩプロセスにおいて、熱的に成長させた酸化物上に窒化ケイ素を析出させる。窒化物の析出後、マスクを使用して基板の中に浅いトレンチをエッチングする。次いで酸化物層をトレンチの中に析出させて、トレンチが絶縁された誘電体の区域を形成するようにし、この区域はチップにおいてデバイスを絶縁する作用をし、こうして能動デバイスの間のクロストークを減少させる。次のレベルの金属化のために、過剰の析出された酸化物を研磨除去し、そしてトレンチを平坦化させなくてはならない。窒化ケイ素をシリコンに適用して、マスクされた酸化ケイ素がデバイスから研磨除去されるのを防止する。
【０００４】
典型的な機械的研磨プロセスにおいて、基板を回転する研磨パッドと直接接触させて配置する。キャリヤで基板の裏側に圧力を加える。研磨プロセスの間に、パッド及びテーブルは回転し、その間基板の背面に対して下方の力を維持する。普通に「ＣＭＰスラリー」と呼ばれる、研摩及び化学的に反応性の溶液を研磨の間にパッド上に適用する。スラリー中の化学物質及び研摩粒子は、研磨されるウェハとの相互作用により、研磨プロセスを開始する。スラリーがウェハ／パッドの界面に供給されるとき、基板に関するパッドの回転運動により、研磨プロセスは促進される。必要な量の薄層物質が除去されることによって、最終の所望のフィルム厚さが達成されるまで、この方法において研磨を続ける。
【０００５】
酸化物を研磨するとき、使用するスラリーは、酸化物層に対して大きい除去速度を有し、かつＣＭＰの間に暴露されることがある他の層、例えば、窒化ケイ素に対して小さい除去速度を有することが望ましい。研磨スラリーは、特定の薄層物質に対して選択的な所望の研磨範囲において有効な研磨を提供すると同時に、表面の不完全性、欠陥、エッチング、浸蝕及び窒化ケイ素及び他の停止層の除去を最小とするように調節されるべきである。
【０００６】
酸化物を研磨するために有用なＣＭＰスラリーは、典型的には、アルカリ性又は高いｐＨにおいて研磨材を含有する。これらのスラリーは、高いｐＨに効果的に緩衝化するために、水酸化カリウム又は水酸化アンモニウムに頼る。これらのスラリーはシリカを大きい速度で研磨するが、また、窒化ケイ素を大きい速度で研磨する。典型的には、これらの除去速度の比、すなわち、選択率は、最大、約５／１の酸化ケイ素／窒化ケイ素である。窒化ケイ素の研磨のメカニズムは水性環境中の窒化物の酸化物への酸化的加水分解であると考えられる。アルカリ性ｐＨにおいて、この酸化物及び窒化物は同様に大きい速度でエッチングされる。こうして、望ましくないことには、現在のＣＭＰスラリーは窒化ケイ素を許容されないほど大きい速度で研磨する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
５／１の酸化物／窒化物より大きい選択率を有するＣＭＰスラリーが半導体産業において要求されている。したがって、現在の製造の問題を克服し、処理量を増加しかつＣＭＰプロセスのコストを減少するために、酸化物を大きい速度で選択的に除去すると同時に、窒化ケイ素の停止層を比較的無傷で残す、新規なＣＭＰスラリーが要求されている。なぜなら、小さい選択性のプロセスであるので、製造的環境において使用するとき、−ウェハのより薄い部分において−必然的に過度の研磨に悩まされ、そして窒化物の停止層は１又はそれより多い下に横たわる薄層への突破を防止しないであろうからである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、二酸化ケイ素層を大きい速度で除去することができる、化学機械的研磨組成物である。
【０００９】
本発明は、また、窒化ケイ素フィルムの研磨を抑制する、化学機械的研磨組成物である。
【００１０】
さらに、本発明は、基板から二酸化ケイ素を選択的に除去すると同時に、基板に関連する窒化ケイ素層を本質的に無傷に残す、化学機械的研磨組成物を使用する方法である。
【００１１】
１つの態様において、本発明は、カルボン酸、塩及び可溶性セリウム化合物を含んでなる化学機械的研磨組成物である。この組成物は、約３．０〜約１１、好ましくは約３．８〜約５．５のｐＨを有し、そして層状基板から二酸化ケイ素を選択的に除去するために有用である。
【００１２】
他の態様において、本発明は、前述の化学機械的研磨組成物と、研磨材とを含んでなる化学機械的研磨スラリーであり。このスラリーは二酸化ケイ素フィルムの研磨に特に有用である。
【００１３】
なお他の態様において、本発明は、約３．０〜約１１のｐＨを有する水溶液中のカルボン酸、塩及び可溶性セリウム化合物を含んでなる化学機械的研磨組成物を使用して、集積回路及び半導体の製造の間に、窒化ケイ素フィルム層より優先的に酸化物のオーバーフィルを選択的に除去する方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、カルボン酸、塩、及び可溶性セリウムを含んでなり、約３〜約１１のｐＨを有する、化学機械的研磨組成物に関する。化学機械的組成物は単独で使用するか、あるいは金属酸化物の研磨材と組合わせてスラリーを形成することができる。本発明の組成物及びスラリーは、基板に関連する酸化物層、例えば、二酸化ケイ素層を大きい速度で研磨する。さらに、本発明の組成物は窒化ケイ素の研磨を抑制することが見出された。本発明は、また、本発明の組成物及びスラリーを使用して酸化物層を研磨する新規な方法に関する。
【００１５】
本発明の種々の好ましい態様の詳細を説明する前に、本明細書において使用する用語を定義する。「化学機械的組成物」は、基板の１又はそれより多い層を除去するために研摩パッドと組み合わせて使用することができる、少なくとも１種のカルボン酸、少なくとも１種の塩、及び少なくとも１種の可溶性セリウム化合物の組合わせを意味する。用語「スラリー」又は「化学機械的研磨スラリー」は、化学機械的研磨組成物と少なくとも１種の研磨材との組合わせを意味する。
【００１６】
本発明のＣＭＰスラリーにおいて有用なカルボン酸は、一官能及び二官能のカルボン酸及びそれらの塩を包含する。好ましくは、カルボン酸は、酢酸、アジピン酸、酪酸、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、クエン酸、グルタル酸、グリコール酸、ギ酸、フマル酸、乳酸、ラウリン酸、リンゴ酸、マレイン酸、マロン酸、ミリスチン酸、シュウ酸、パルミチン酸、フタル酸、プロピオン酸、ピルビン酸、ステアリン酸、コハク酸、酒石酸、吉草酸、２−（２−メトキシエトキシ）酢酸、２−〔２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ〕酢酸、ポリ（エチレングリコール）ビス（カルボキシメチル）エーテル、及びそれらの塩を包含する、誘導体混合物を含む群から選択される。最も好ましいカルボン酸は酢酸である。
【００１７】
本発明の組成物において、カルボン酸はスラリーの１０％超を構成することもできる。好ましい態様において、カルボン酸は本発明の組成物の中に約０．０５〜約１０重量％の範囲の量で存在する。しかしながら、より好ましい態様において、カルボン酸は本発明の組成物の中に約０．１〜約３重量％の範囲の量で存在する。
【００１８】
本発明の化学機械的組成物は塩を含むことができる。用語「塩」は、有機塩及び無機塩、例えば、硝酸塩、リン酸塩、及び硫酸塩を包含する、任意の水溶性塩を意味する。また、可溶性塩は、水中に部分的又は限界的のみ溶解する塩も意味する。好ましい塩は硝酸塩である。
【００１９】
用語「硝酸塩」は硝酸を包含する。有用な硝酸塩は、下記式を有する組成物を包含する：（Ｍ）ｎ（ＮＯ３）ｍ、式中、ｎ及びｍの双方は整数である。ｎ＝ｍであるとき、Ｍは１価でありそしてアルカリ土類金属、例えば、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ、並びにＨ，ＮＨ４又はＮＲ４であり、ここでＲは１〜１０個又はそれ以上の炭素原子を有するアルキル基又はそれらの組み合わせであり、ＮＭｅ４，ＮＢｕ４及びその他を包含する。ｎ≠ｍであるとき、Ｍは多価のカチオン又は金属又は多価のカチオンと一価カチオンとの組合わせである。１つの既知の好ましい硝酸塩は、硝酸アンモニウムセリウム、（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６である。
【００２０】
塩は組成物の中に組成物の約０．０５〜約６重量％の量で存在することができる。塩は組成物の中に約０．１〜約４重量％の範囲の量で存在することが最も好ましい。
【００２１】
本発明の化学機械的組成物は、少なくとも１種の可溶性セリウム化合物を含む。用語「可溶性セリウム」は、本発明の目的に対して、可溶性形態で添加されたセリウム、及びコロイド状又は粉砕された粒子から溶解したセリウムの双方を包含する。本発明の組成物において有用な可溶性セリウム化合物の非限定的例は、水酸化セリウム（Ｃｅ（ＯＨ）４）の水和及び非水和塩、硫酸アンモニウムセリウム（ＮＨ４）２ＳＯ４Ｃｅ２（ＳＯ４）３、酢酸セリウムＣｅ（Ｏ２ＣＨ３）３、硫酸セリウムＣｅ（ＳＯ４）２、臭素酸セリウムＣｅ（ＢｒＯ３）３・９Ｈ２Ｏ、臭化セリウムＣｅＢｒ３、炭酸セリウムＣｅ（ＣＯ３）２、塩化セリウムＣｅＣｌ３、シュウ酸セリウムＣｅ（Ｃ２Ｏ４）３、硝酸セリウムＣｅ（ＮＯ３）３（ＯＨ）・６Ｈ２Ｏ及び任意の他の既知の可溶性セリウム化合物を包含する。好ましい可溶性セリウム化合物は、硝酸アンモニウムセリウム、（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６である。可溶性セリウム化合物は、本発明の組成物の中に約０．０５重量％〜約１０．０重量％、好ましくは約０．１〜約４．０重量％の範囲の量で存在する。
【００２２】
本発明の化学機械的組成物の好ましい態様は、塩及び可溶性セリウム化合物の双方として硝酸アンモニウムセリウムを含む。他の可溶性硝酸セリウム塩は、可溶性セリウム化合物及び塩の双方として本発明の組成物の中に混入することができる。硝酸アンモニウムセリウムは、本発明の組成物の中に、全体の組成物の約０．０５〜約６重量％の範囲の量で存在することができる。硝酸アンモニウムセリウムのより好ましい範囲は、約０．１〜約４．０重量％である。
【００２３】
商業的に入手可能なセリアは、典型的には、溶解したＣｅ４＋イオンとＣｅ３＋イオンとの混合物を含有する。溶解したセリアはＣｅ４＋イオンの形態であることが好ましい。Ｃｅ３＋をＣｅ４＋に酸化することができる酸化剤を本発明の組成物に添加すると、大きい酸化物の選択率及び小さい窒化物の選択率を示す生成物を生成する。使用する酸化剤は、Ｃｅ３＋より高い酸化電位をもたなくてはならない。好ましい酸化剤は過硫酸アンモニウムである。酸化剤は約０．０５〜約５．０重量％の範囲の量において有用である。酸化剤は好ましくは約０．１〜約２．０重量％の範囲の量で存在する。
【００２４】
本発明の化学機械的組成物は、必要に応じて、少なくとも１種のキレート剤を含むことができる。本発明の化学機械的組成物にキレート剤を添加すると、本発明の組成物を使用して研磨される基板の浄化可能性が改良されることが見出された。キレート剤はそうでなければウェハ上に析出するであろう組成物中の遊離イオンと結合するので、基板の浄化可能性は増強されると考えられる。
【００２５】
有用なキレート剤は、本発明の組成物中の遊離イオンに結合する任意のキレート剤を包含する。有用なキレート剤の例は、下記のものを包含するが、これらに限定されない：ポリカルボン酸、例えば、クエン酸、ＥＤＴＡ、トリエタノールアミン、及びベンゾニトリル、アジピン酸、マロン酸、シュウ酸、ホスホン酸、リン酸、及びそれらの塩。キレート剤は、使用する場合、組成物の中に約０．０５〜約５．０重量％、好ましくは約０．１〜約１．５重量％の量で存在すべきである。
【００２６】
本発明の化学機械的組成物は、単独で使用でき、又は研磨材と組合せて用いて、化学機械的研磨「スラリー」を生じ得る。本発明の組成物とともに用いて有用な研磨材としては、金属酸化物研磨材が挙げられる。金属酸化物研磨材は、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア及びその混合物を含めた群から選択され得る。さらに、有用な研磨材は、２つ又はそれ以上の金属酸化物の前駆体を混合し、混合金属酸化物研磨材の化学的混和物を生成して得られるものでよい。例えば、アルミナはシリカと同時生成されるか又はアルミナ／シリカに併合され得る。
【００２７】
有用な金属酸化物研磨材は、高温法、例えばゾル−ゲル、熱水又はプラズマ法を含めた当業者に既知のあらゆる技法により、あるいはヒュームド又は沈降金属酸化物の製造方法により生成され得る。微粉砕又は破砕金属酸化物研磨材も本発明のＣＭＰスラリーに有用であり、従来の製造技法を用いるミル粉砕又は磨砕、例えばジェットミル粉砕、ボールミル粉砕、ビーズミル粉砕、並びに当業者に既知のその他のミル粉砕及び微粉砕技術及び方法により製造され得る。
【００２８】
本発明のＣＭＰスラリーに適した好ましい研磨材は、シリカ及び酸化セリウム（セリア）であり、ヒュームドシリカが最も好ましい。その他の適切なシリカ研磨材は、ゾル−ゲル、熱水、プラズマ法、火炎熱分解のような方法により、又は金属酸化物を製造するためのその他の方法により作られる。
【００２９】
微粉砕研磨材も方法に適している。あらゆる微粉砕金属酸化物研磨材が、本発明のＣＭＰスラリー用いられる。しかしながら、微粉砕酸化セリウムが好ましい。酸化セリウム研磨材は、媒質ミル中で磨砕されて微粉砕セリアを生じる。元の酸化セリウム粒子は採掘酸化セリウム又は沈降及び焼成酸化セリウム、あるいはその組合せであり得る。磨砕は、ジェットミル粉砕又はボールミル粉砕によるような、あらゆる種類の磨砕又はミル粉砕装置を用いて、水性媒質中で成し遂げ得る。好ましい磨砕メカニズムは、イットリア正方晶系ジルコニア（ＹＴＺ）又はケイ酸ジルコニウム媒質を用いた媒質ミル粉砕である。磨砕工程は、分散剤又は立体安定剤を用い得る。
【００３０】
好ましい微粉砕金属酸化物研磨材は、狭い粒子サイズ分布を有し、中央値粒子サイズは約０．５μｍ未満である（即ち、集合粒子又は単一粒子）。磨砕後、粒子は希釈され、濾過され得る。好ましくは、濾過後、微粉砕金属酸化物研磨材の粒子サイズは約４０〜約１０００ｎｍ、好ましくは約１００〜約３００ｎｍの範囲である。好ましい微粉砕研磨材は、０．６μｍより大きい中央値粒子サイズを有する約１０重量％未満の粒子を含有すべきである。
【００３１】
沈降酸化セリウムは、酸化物ＣＭＰに適した研磨材である。沈降酸化セリウム粒子は、セリウムの酢酸塩、炭酸塩及び水酸化物並びに硝酸塩を含めた種々の前駆体から作られる。沈降酸化セリウム粒子の中央値粒子サイズは約１０ｎｍから約５００ｎｍの範囲で、沈降酸化セリウム粒子の好ましいサイズは約３０〜約３００ｎｍの範囲である。
【００３２】
別の好ましい研磨材は、ヒュームドシリカである。ヒュームド金属酸化物の生成は周知の工程で、これは水素及び酸素の火炎中での適切な供給原料蒸気（例えば、シリカ研磨材に関しては四塩化ケイ素）の加水分解を包含する。粗球形の溶融粒子は、燃焼工程で生成される。粒子の直径は工程パラメーターによって変わり、典型的には一次粒子と呼ばれるシリカ又は同様の酸化物のこれらの溶融球は、それらの接触点で衝突することにより互いに融合して、分枝化三次元鎖様集合体を形成する。集合体を破壊するのに必要な力は多大で、しばしば不可逆的である。冷却及び収集中、集合体は、集合体の形成を引き起こす何らかの機械的もつれを生じ得るさらなる衝突を蒙る。
【００３３】
好ましい金属酸化物は、一般にＢＥＴと呼ばれるＳ．Ｂｒｕｎａｕｅｒ，Ｐ．Ｈ．Ｅｍｍｅｔ及びＩ．Ｔｅｌｌｅｒ（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｖｏｌｕｍｅ  ６０，ｐ．３０９（１９３８））の方法から算出されるような表面積を有し、その値は約５ｍ２／ｇ〜約４３０ｍ２／ｇ、好ましくは約３０ｍ２／ｇ〜約１７０ｍ２／ｇの範囲である。ＩＣ産業における厳しい純度要件のために、好ましい金属酸化物は高純度である必要がある。高純度とは、原料不純物及び微量加工夾雑物のような供給源からの総不純物含量が典型的には１％未満、好ましくは０．０１％（即ち１００ｐｐｍ）未満であることを意味する。
【００３４】
好ましい実施態様では、金属酸化物研磨材は、直径が約１．０μ未満の約９９重量％の粒子を有する金属酸化物集合体から成り、平均集合体直径は約０．４μｍ未満で、研磨材集合体自体の間のファンデルワール力に反発し、克服するのに十分な力を有する。このような金属酸化物研磨材は、研磨中の引っ掻き、ピット傷、ディボット及びその他の表面の欠陥を最小限にするか又は回避するのに有効であった。本発明の集合体サイズ分布は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）のような既知の技術を用いて確定され得る。平均集合体直径とは、ＴＥＭ画像分析を用いた場合の、即ち集合体の横断面積を基礎にした、平均等価球直径のことを言う。金属酸化物粒子の表面ポテンシャル又は水和力は、粒子間のファンデルワール引力に反発し、克服するのに十分でなければならない。
【００３５】
別の好ましい実施態様では、金属酸化物研磨材は、０．５μｍ（５００ｎｍ）未満の粒子直径を有し、表面積が約１０ｍ２／ｇ〜約２５０ｍ２／ｇの範囲である離散した金属酸化物粒子から成る。
【００３６】
本発明のＣＭＰスラリーは、約２重量％〜約２５重量％の金属酸化物研磨材を、好ましくは約２重量％〜約１５重量％の金属酸化物研磨材を含む。
【００３７】
本発明のＣＭＰスラリーに有用な金属酸化物研磨材は、約３％〜約５５％の固体、好ましくは３０％〜５０％の固体を包含する金属酸化物の濃縮水性分散体として、研磨スラリーの水性媒質中に混入される。金属酸化物の水性分散体は、金属酸化物研磨材を適切な媒質、例えば脱イオン水に徐々に添加するといったような従来の技法を用いて生成されて、コロイド分散体を生じる。分散体は、典型的には、当業者に既知の高剪断混合条件をそれらに施すことにより完成される。
【００３８】
本発明のＣＭＰスラリーに有用な研磨材は、前記の研磨材の混合物であり得る。例えば、沈降酸化セリウム、微粉砕酸化セリウム（セリアとも呼ばれる）及びヒュームドシリカは、本発明のＣＭＰスラリー中に混入され得た。研磨材のその他の組合せも、ＣＭＰスラリーに有用である。さらに、研磨材の混合物はある研磨材と別の研磨材とをあらゆる相対的割合で含み得る。例えば、約５〜１００重量％の前記の微粉砕酸化物研磨材と約０〜約９５重量％の沈降研磨材との組合せは、ＳＴＩ用途におけるＣＭＰスラリー研磨材として有効であることが判明した。
【００３９】
約１．５のｐＨで販売されている市販の沈降酸化セリウムは、ＣＭＰスラリーとして有効でない。しかしながら、市販のスラリーのｐＨを有意に増大して約３．５にするとＳＴＩ研磨に有用なＣＭＰスラリーとなる、ということを我々は発見した。さらに、意外なことに、前記の組成及びｐＨを有するＣＭＰスラリーは高酸化物層除去速度及び低窒化物層除去速度を示す、ということを我々は発見した。
【００４０】
本発明のＣＭＰスラリーは有効な約３．０〜約１１．０のｐＨを有さねばならない。さらに好ましくは、スラリーのｐＨは約３．５〜約６．０、最も好ましくは約３．８〜約５．５である。スラリーｐＨは、組成物に任意の塩基を添加することにより、好ましくはスラリーに水酸化アンモニウムのような非金属塩基を添加することにより調整される。
【００４１】
本発明の化学機械的組成物は、１つ又はそれ以上の緩衝剤を含有し得る。緩衝剤の目的は、所望の範囲内に、最も好ましくは約３．８〜約５．５の範囲に組成物のｐＨを保持するのを助けることである。
【００４２】
所望の範囲に組成物のｐＨを保持し得るあらゆる緩衝剤が用いられ得る。最も好ましい緩衝剤は、蟻酸アンモニウム又は蟻酸である。組成物中に用いられる緩衝剤は、典型的には約０．０１〜約５．０重量％、最も好ましくは約０．０５〜約０．５重量％の範囲である。
【００４３】
酸化剤の沈殿、凝集及び分解に対して本発明の研磨スラリーをさらに安定化するために、種々の付加的な任意の添加剤、例えば界面活性剤、高分子安定剤又はその他の界面活性分散助剤を用い得る。界面活性剤は、陰イオン性、陽イオン性、非イオン性、両性であり得るし、２つ又はそれ以上の界面活性剤の組合せを用い得る。さらに、界面活性剤の添加はウェハのウェハ内非均一性（ＷＩＷＮＵ）を改良し、それによりウェハの表面を改良して、ウェハの欠陥を低減するのに有用である、ということが判明した。
【００４４】
概して、本発明に使用される添加剤、例えば界面活性剤の量は、スラリーの有効な立体安定化を達成するのに十分であるべきで、典型的には選択される特定の界面活性剤及び金属酸化物研磨材の表面の性質によって変わる。例えば、十分でない選択された界面活性剤が用いられると、安定化にほとんど又は全く効果を及ぼさない。他方で、界面活性剤が多すぎると、スラリー中に望ましくない発泡及び／又は凝集を生じる。その結果、界面活性剤のような添加剤は、一般的に、約０．００１重量％〜１０重量％の範囲で存在すべきである。さらに、添加剤はスラリーに直接添加されるか、又は既知の技法を用いて金属酸化物研磨材の表面に処理され得る。いずれの場合も、添加剤の量を調整して研磨スラリー中の所望の濃度を達成する。
【００４５】
本発明の化学機械的研磨組成物及びスラリーは、非常に大きい速度で積層基材から二酸化ケイ素層を選択的に除去し得る。さらに、本発明の組成物及びスラリーは、積層基材から窒化ケイ素の研磨を抑制する。本発明の化学機械的研磨組成物及びスラリーの重要な一用途は、集積回路及び半導体の製造にある。このような研磨用途において、本発明の組成物及びスラリーは浅いトレンチのデバイス絶縁のための二酸化ケイ素を有効に除去する。
【００４６】
本発明の組成物及びスラリーは、好ましくは約１２００Å／分〜約６０００Å／分又はそれ以上の酸化物除去速度を示し、酸化物対窒化物除去選択率は約５〜約１００又はそれ以上、好ましくは約１５〜約５０又はそれ以上である。
【００４７】
本発明の組成物及びスラリーは、必要ｐＨで、少なくとも１つのカルボン酸、可溶性セリウム化合物、塩、任意の研磨材及び任意の添加剤の水性組成物を含む単一パッケージ中に入れられ得る。長時間に亘るスラリーの活性の変化を避けるために、一次パッケージが少なくとも１つのカルボン酸、塩及び可溶性セリウム化合物を任意のｐＨで保持し、二次パッケージが任意のｐＨで任意の研磨材を保持する少なくとも２つのパッケージ系を用いることが選択することが好ましい場合がある。これら２つのパッケージは、それらが混合された場合に有用な組成物が必要なｐＨ範囲であるように、工学処理される。あるいは、容器中の成分は乾燥形態であり、一方、他の容器中の成分は水性分散体の形態である。本発明のＣＭＰスラリー成分の他の２つの容器組合せは、当業者の有する知識の範囲内である。
【００４８】
必要なｐＨでは、本発明の組成物及びスラリーは窒化ケイ素除去速度を有意に増大しない。しかしながら、本発明の組成物及びスラリーは、既知のスラリーと比較して、二酸化ケイ素の除去速度を有意に増大する。本発明の研磨スラリーは、半導体集積回路製造の種々の段階中に用いられて、所望の除去速度での酸化ケイ素層の有効な除去を提供する一方で、表面の傷及び欠陥を最小限にする。
【実施例】
【００４９】
実施例１
以下の実施例は、本発明の好ましい実施態様、並びに本発明の組成物を用いるための好ましい方法を説明する。組成物及びスラリーはすべて、下記に略記するようなＳＴＩ研磨プロトコールに用いられた。
【００５０】
Ｒｏｄｅｌ．Ｉｎｃ．製のＩＣ１０００／ＳＵＢＡ  ＩＶパッドスタックを用いて、ブランケットＰＥＴＥＯＳ及び窒化ケイ素をＣＭＰスラリーで化学的機械的研磨した。９ｐｓｉ（６２ｋＰａ）の押下力で、１４０ｍｌ／分のスラリー流量で、３５ｒｐｍの定盤速度で、そして２４ｒｐｍのキャリヤー速度でＩＰＥＣ／ＷＥＳＴＥＣＨ  ４７２ＣＰＭ用具を用いて、研磨を実施した。
【００５１】
実施例２
微粉砕セリア処方物
ブランケット二酸化ケイ素及び窒化物ウェハを研磨するその能力を評価するために、微粉砕セリアスラリーを調製した。約２〜４μｍの粒子サイズを有するＲｈｏｄｉｔｅ等級４００ＨＳセリアをＵｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，Ｈｉｃｋｓｖｉｌｌｅ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋから購入して、アジテータービーズミルを用いて１５０ｎｍの一次中間値粒子サイズに微粉砕した。微粉砕化は、その結果生じるｐＨ約７．５〜８．５のスラリーが微粉砕後に２０〜３０％の固体を含有するような条件下で成し遂げられた。
【００５２】
次にスラリーを希釈し、ｐＨを調整して、表１に列挙したスラリーを生成した。実施例１に記載した方法にしたがって、スラリーを用いて基材を研磨した。
【００５３】
【表１】
2008199043.tif 000002
【００５４】
微粉砕セリアスラリーは研磨のために用いた。データは、微粉砕セリアスラリーが非常に大きいＰＥＴＥＯＳ（酸化ケイ素層）除去速度を生じることを示す。
【００５５】
実施例３
沈降セリア窒化物処方物
沈降セリア粒子、硝酸、酢酸を含有する硝酸塩安定化セリアスラリー（ｐＨ＝１．８及び固体２０％）は、Ｎｙａｃｏｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  （Ａｓｈｌａｎｄ，ＭＡ）から購入した。水酸化アンモニウムを添加することにより、スラリーのｐＨを約４．２〜６．８に調整した。実施例１に記載した方法にしたがって、スラリーを用いて基材を研磨した。研磨結果を表２に報告する。
【００５６】
【表２】
2008199043.tif 000003
【００５７】
研磨データは、最低ｐＨ（４．２）では、選択率は大きいが全体的酸化物除去速度は小さいことを示す。
【００５８】
実施例４
沈降セリア酢酸塩処方物
可溶性Ｃｅ３＋及びＣｅ４＋及び酢酸を含むコロイド酢酸セリウムスラリー（ｐＨ＝１．８及び固体２０％）は、Ｎｙａｃｏｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ａｓｈｌａｎｄ，ＭＡ）から購入した。スラリーのｐＨを約４．５８に調整し、固体含量を１５％にした。実施例１に記載した方法にしたがって、スラリーを基材に適用した。結果は、１１．１の酸化物対窒化物選択率に関して、酸化物層除去速度１１７Å／分及び窒化物層除去速度１０．５Å／分であることを示した。
【００５９】
実施例５
破砕／沈降セリア処方物
実施例２に記載したように製造した種々の重量％量の微粉砕セリアと、Ｎｙａｃｏｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ａｓｈｌａｎｄ，ＭＡ）から購入した沈降セリアから成るセリアスラリーを、表３に示したように処方した。実施例１に記載した方法にしたがって、スラリーを用いて基材を研磨した。研磨結果を下記の表３に記載する。
【００６０】
【表３】
2008199043.tif 000004
【００６１】
結果は、８０％微粉砕セリア及び２０％沈降セリアを含むＣＭＰスラリーが大きいＰＥＴＥＯＳ除去速度、小さい窒化物除去速度及び高選択率という最も望ましい特性を生じたことを示す。
【００６２】
実施例６
微粉砕セリアを用いた化学的処方物
Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造され、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬの商品名で販売されているヒュームドシリカ粒子Ｌ−９０、硝酸セリウムアンモニウム、種々のパーセンテージの酢酸及び脱イオン水から成るスラリーを、表４に示したように処方した。添加剤の含入後、全スラリーをｐＨ＝４に調整した。実施例１に記載した方法にしたがって、スラリーを基材に適用した。
【００６３】
【表４】
2008199043.tif 000005
【００６４】
大きい硝酸塩含量（１％硝酸塩）及び小さい酢酸含量（０．１％）で、大きいＰＥＴＥＯＳ除去速度及び小さい窒化物除去速度が得られた。
【００６５】
実施例７
シリカを用いる化学処方物−ｐＨ試験
４重量％のＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（商標）Ｌ−９０ヒュームドシリカ、１．８重量％の硝酸セリウムアンモニウム及び０．６重量％の種々のパーセンテージの酢酸から成るスラリーを、表５に示したように処方した。スラリーのｐＨは、４．０〜５．０の間であった。実施例１に記載した方法にしたがって、スラリーを基材に適用した。
【００６６】
【表５】
2008199043.tif 000006
【００６７】
各スラリーに関して、大きいＰＥＴＥＯＳ除去速度が得られ、選択率は非常に良好であった。結果は、スラリーｐＨがＰＥＴＥＯＳ除去速度に強い影響を及ぼし、酸化物の最適除去速度は約ｐＨ４．７で達成されることを示す（図１）。
【００６８】
実施例８
１．８重量％の硝酸セリウムアンモニウム、０．８重量％の酢酸及び脱イオン水から成る組成物を用いて、実施例１の方法にしたがって、ＰＥＴＥＯＳ及び窒化ケイ素ウェハを研磨した。スラリーのｐＨは４．５に調整した。組成物は６９０Å／分でＰＥＴＥＯＳを、２３Å／分で窒化ケイ素を研磨し、ＰＥＴＥＯＳ選択率は３０であった。
【００６９】
実施例９
適量の（１）Ｎｙａｃｏｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ａｓｈｌａｎｄ，ＭＡ）製で、実施例４に記載した２０重量％のコロイドセリウム溶液；（２）Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐ．製で、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬの商品名で販売されているＬ−９０ヒュームドシリカ；及び（３）脱イオン水を組み合わせることにより、４．０重量％のセリウム及び４．０重量％のシリカから成るｐＨ４．５のＣＭＰスラリーを調製した。水酸化アンモニウムを用いてスラリーのｐＨを４．５に調整した。スラリーは０．１５重量％の過硫酸アンモニウムを含有していた。
【００７０】
試験の前に、種々の量のＥＤＴＡ又はクエン酸キレート剤をスラリーに添加した。次に、実施例１の方法にしたがって、スラリーを試験した。試験結果を下記の表６に報告する。
【００７１】
【表６】
2008199043.tif 000007
【００７２】
スラリー中の二カリウムＥＤＴＡの量を増大すると、酸化物除去速度が低減する。しかしながら、二カリウムＥＤＴＡ濃度が増大すると、ＣＭＰ後清浄性のウェハ上の粒子数である光点欠陥（ＬＰＤ）は有意に低減する。
【００７３】
実施例１０
本実施例は、酸化剤を用いない場合と用いた場合とで、本発明の組成物の研磨効力を評価した。Ｃｅ４＋イオンを含有する４．０重量％のコロイドセリア及び４．０重量％のシリカから成り、ｐＨが４．５であるスラリーを、実施例９に記載した方法にしたがって処方した。０．１５重量％の過硫酸アンモニウムを添加した場合と添加しなかった場合とで、実施例２の方法にしたがってスラリーを試験した。試験結果を下記の表７に報告する。
【００７４】
【表７】
2008199043.tif 000008
【００７５】
表７に記載した結果は、過硫酸アンモニウム酸化剤を用いない場合、各組のセリアは異なる研磨率と、許容可能であるが小さい選択率を示すことを表示する。０．１５重量％の過硫酸アンモニウムを添加後の同一組の成績はより一貫しており、スラリーは大きい選択率を示す。
【００７６】
ここまでで本発明の特定の態様を説明してきたが、本発明の範囲内で変更を行うことができる。本発明の範囲は、明細書の記載によってではなく、特許請求の範囲によって定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１図は、ｐＨ／ＰＥＴＥＯＳの除去速度及び窒化物の除去速度のプロットである。
【図１】
2008199043.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月28日(2008.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｅ４＋イオンを含む可溶性セリウム；及び
Ｃｅ３＋より大きい酸化電位を有する酸化剤；
を含んでなる、水性化学機械的研磨組成物。
【請求項２】
ｐＨが３．８〜５．５である、請求項１に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項３】
０．０５〜１０．０重量％の少なくとも１種のカルボン酸又はその塩を含む、請求項１又は２に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項４】
前記カルボン酸又はその塩が、一官能酸、二官能酸及びそれらの塩から選択される、請求項３に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項５】
前記カルボン酸が酢酸である、請求項４に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項６】
前記酸化剤が過硫酸アンモニウムである、請求項１〜５のいずれかに記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項７】
０．０５〜５．０重量％の過硫酸アンモニウムを含む、請求項６に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項８】
０．０５〜１０重量％のコロイド状セリウムを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項９】
少なくとも１種のキレート剤を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項１０】
０．０５〜５．０重量％のキレート剤を含む、請求項９に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項１１】
前記キレート剤が、ＥＤＴＡ塩、クエン酸、及びそれらの混合物から選択される、請求項９又は１０に記載の水性化学機械的研磨組成物。
【請求項１２】
Ｃｅ４＋イオンを含む可溶性セリウム；
Ｃｅ３＋より大きい酸化電位を有する酸化剤；
少なくとも１種のキレート剤；及び
少なくとも１種の研磨材；
を含んでなり、３〜１１のｐＨを有する、化学機械的研磨スラリー。
【請求項１３】
１〜２５重量％の研磨材を含む、請求項１２に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項１４】
前記研磨材が少なくとも１種の金属酸化物である、請求項１３に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項１５】
前記金属酸化物の研磨材が、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア、並びにそれらの混合物及び化学的混合物からなる群より選択される少なくとも１種の化合物である、請求項１４に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項１６】
前記研磨材が、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ及びセリアから選択される少なくとも２つの構成酸化物の物理的混合物である、請求項１４に記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項１７】
２〜１５重量％の金属酸化物の研磨材を含む、請求項１４〜１６のいずれかに記載の化学機械的研磨スラリー。
【請求項１８】
０．０５〜５．０重量％の過硫酸アンモニウム、
０．０５〜５．０重量％の少なくとも１種のキレート剤、及び
０．５〜１０重量％の可溶性セリウム
を含む、請求項１２に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項１９】
前記キレート剤が、ＥＤＴＡ塩、クエン酸、及びそれらの混合物から選択される、請求項１８に記載の水性化学機械的研磨スラリー。
【請求項２０】
塩、Ｃｅ４＋イオンを含む可溶性セリウム化合物、Ｃｅ３＋より大きい酸化電位を有する酸化剤、及び脱イオン水を混合して、３．０〜１１．０のｐＨを有する化学機械的研磨組成物を形成し；
前記化学機械的研磨組成物を基材に適用し；そして
パッドを前記基板と接触させ、そして前記パッドを前記基材に関して動かすことによって、酸化ケイ素層の少なくとも一部分を前記基材から除去すること；
を含む、二酸化ケイ素層の少なくとも一部分を基材から除去する方法。
【請求項２１】
前記基材が、二酸化ケイ素の少なくとも１つの層及び窒化ケイ素の少なくとも１つの層を有する層状基材である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
窒化ケイ素の除去速度よりも少なくとも５倍大きい速度で、酸化ケイ素が前記基材から除去される、請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記酸化剤が過硫酸アンモニウムである、請求項２０〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア及びそれらの混合物を含む群から選択される少なくとも１種の金属酸化物の研磨材を含む、請求項２０〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記金属酸化物の研磨材がシリカである、請求項２４に記載の方法。
【外国語明細書】
2008199043000001.pdf