(57)【要約】本発明は、研磨剤と、Ｘ１及びＸ２、Ｚ１及びＺ２、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４、及びｎが本明細書で定義されている式（Ｉ）のイオン性ポリマーと、ポリヒドロキシ芳香族化合物と、ポリビニルアルコールと、水とを含有する化学的／機械的な研磨用組成物を提供し、その際、該研磨用組成物は約１〜約４．５のｐＨを有する。本発明はさらに、本発明の化学的／機械的な研磨用組成物によって基板を化学的に／機械的に磨く方法を提供する。通常、該基板は、酸化珪素、窒化珪素及び／またはポリシリコンを含有する。2018504770.tif 000011【選択図】なし
2018504770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的／機械的な研磨用組成物であって、
（ａ）湿式セリア砥粒と、
（ｂ）式（Ｉ）のイオン性ポリマーと
【化１】
2018504770.tif 000009
（式中、Ｘ１及びＸ２は独立して水素、−ＯＨ、及び−ＣＯＯＨから選択され、その際、Ｘ１及びＸ２少なくとも一方が−ＣＯＯＨであり、Ｚ１及びＺ２は独立してＯまたはＳであり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は独立して水素、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、及びＣ７〜Ｃ１０アリールから選択され、ｎは約３〜約５００の整数である）、
（ｃ）ポリヒドロキシ芳香族化合物と、
（ｄ）ポリビニルアルコールと、
（ｅ）水とを含み、
前記研磨用組成物が約１〜約４．５のｐＨを有する、前記研磨用組成物。
【請求項２】
Ｘ１及びＸ２が双方とも−ＣＯＯＨである請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項３】
Ｚ１及びＺ２が双方ともＯであり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４が水素である請求項２に記載の研磨用組成物。
【請求項４】
前記イオン性ポリマーが約５００ダルトン〜約１０，０００ダルトンの分子量を有し、ｎが８以上の値の整数である請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項５】
前記イオン性ポリマーが前記研磨用組成物の約０．０１ｗｔ％〜約０．５ｗｔ％の量で存在する請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項６】
前記湿式セリア砥粒が前記研磨用組成物の約０．０５ｗｔ％〜約１ｗｔ％の量で存在する請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項７】
前記ポリビニルアルコールが約２０,０００ダルトン〜約２００，０００ダルトンの分子量を有する請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項８】
前記ポリビニルアルコールが分岐鎖ポリビニルアルコールである請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項９】
前記ポリヒドロキシ芳香族化合物が、１,３−ジヒドロキシベンゼン及び１,３,５−トリヒドロキシベンゼンから選択される請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項１０】
基板を化学的／機械的に研磨する方法であって、
（ｉ）基板を研磨用パッド及び、
（ａ）湿式セリア砥粒と、
（ｂ）式（Ｉ）のイオン性ポリマーと
【化２】
2018504770.tif 000010
（式中、Ｘ１及びＸ２は独立して水素、−ＯＨ、及び−ＣＯＯＨから選択され、Ｚ１及びＺ２は独立してＯまたはＳであり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は独立して水素、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、及びＣ７〜Ｃ１０アリールから選択され、ｎは約３〜約５００の整数である）、
（ｃ）ポリヒドロキシ芳香族化合物と、
（ｄ）ポリビニルアルコールと、
（ｅ）水とを含み、
約１〜約４．５のｐＨを有する化学的／機械的な研磨用組成物に接触させることと、
（ｉｉ）前記基板に対して前記研磨用パッドと前記化学的／機械的な研磨用組成物とを動かすことと、
（ｉｉｉ）前記基板の少なくとも一部を摩耗させて前記基板を磨くこととを含む、前記研磨方法。
【請求項１１】
Ｘ１及びＸ２が双方とも−ＣＯＯＨである請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
Ｚ１及びＺ２が双方ともＯであり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４が水素である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記イオン性ポリマーが約５００ダルトン〜約１０，０００ダルトンの分子量を有し、ｎが８以上の値の整数である請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記イオン性ポリマーが前記研磨用組成物の約０．０１ｗｔ％〜約０．５ｗｔ％の量で存在する請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記湿式セリア砥粒が前記研磨用組成物の約０．１ｗｔ％〜約１ｗｔ％の量で存在する請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記ポリビニルアルコールが約２０,０００ダルトン〜約２００，０００ダルトンの分子量を有する請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記ポリビニルアルコールが分岐鎖ポリビニルアルコールである請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記ポリヒドロキシ芳香族化合物が、１,３−ジヒドロキシベンゼン及び１,３,５−トリヒドロキシベンゼンから選択される請求項１０に記載の研磨用組成物。
【請求項１９】
前記基板が酸化珪素を含み、前記酸化珪素の少なくとも一部が摩耗されて基板を磨く請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板がさらに窒化珪素を含み、前記窒化珪素の少なくとも一部が摩耗されて基板を磨く請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記基板がさらにポリシリコンを含み、前記ポリシリコンの少なくとも一部が摩耗されて基板を磨く請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
基板の表面を平坦化するまたは磨くための組成物及び方法は当該技術で周知である。研磨用組成物（研磨スラリーとしても知られる）は通常、液体キャリアにて研磨材を含有し、研磨用組成物で飽和させた研磨用パッドに表面を接触させることによって表面に適用される。典型的な研磨材には二酸化珪素、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム及び酸化スズが挙げられる。研磨用組成物は通常研磨用パッド（たとえば、研磨用の布または円板）と併せて使用される。研磨用組成物に懸濁される代わりに、またはそれに加えて、研磨材は研磨用パッドに組み込まれてもよい。
【０００２】
半導体デバイスの素子を分離する方法として、多大な注目は、窒化珪素の層がシリコン基板上に形成され、エッチングまたはフォトリソグラフィを介して浅い溝が形成され、誘電体層（たとえば、酸化物）が堆積されて溝を満たすシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）工程に向けられている。この方法で形成される溝または回線の深さの変動のせいで、過剰な誘電材料を基板の上に堆積させて溝すべての完全な充填を確保することが通常必要である。過剰な誘電材料は次いで通常、窒化珪素の層を露出する化学的／機械的な平坦化工程によって取り除かれる。窒化珪素の層が露出されると、化学的／機械的な研磨用組成物にさらされる基板の最大の領域は窒化珪素を含み、それは次いで磨かれて高度に平坦で且つ均一な表面を達成しなければならない。
【０００３】
一般に、過去の慣習では窒化珪素の研磨よりもむしろ酸化物の研磨について選択性を強調してきた。従って、全体の研磨速度は窒化珪素層の露出の際に低下したので、化学的／機械的な平坦化工程の間、窒化珪素の層は停止層として役立ってきた。
【０００４】
最近、ポリシリコンの研磨に優先した酸化物の研磨の選択性も強調されている。たとえば、一連のＢＲＩＪ（商標）と酸化ポリエチレン界面活性剤、と同様にＰＬＵＲＯＮＩＣ（商標）Ｌ−６４、１５のＨＬＢを持つ酸化エチレン／酸化プロピレン／酸化エチレントリブロックコポリマーの添加は、ポリシリコンに対する酸化物の研磨選択性を高めると言われている（Ｌｅｅ  ｅｔ．ａｌ．，「Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  Ｎｏｎｉｏｎｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ  ｏｎ  Ｏｘｉｄｅ−ｔｏ−Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ  ｄｕｒｉｎｇ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ，」Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１４９（８）：Ｇ４７７−Ｇ４８１（２００２）を参照のこと）。また、米国特許第６，６２６，９６８号は、ポリシリコンに対する酸化珪素の研磨選択性は、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレン２３ラウリルエーテル、ポリプロパン酸、ポリアクリル酸及びポリエーテルグリコールビス（エーテル）から選択される親水性及び疎水性の官能基を有するポリマー添加剤の使用を介して改善することができることを開示している。
【０００５】
ＳＴＩ基板は通常、従来の艶出し剤と研磨剤含有の研磨用組成物とを用いて研磨される。しかしながら、従来の艶出し剤と研磨剤含有の研磨用組成物とによってＳＴＩ基板を磨くことは、ＳＴＩ形体における基板表面の過剰研磨または陥凹部の形成、及び基板表面における微細擦過傷のような他の局在構成上の欠損を生じることが観察されている。ＳＴＩ形体において過剰研磨する及び陥凹部を形成するこの現象はディッシングと呼ばれている。基板形体のディッシングはトランジスタ及びトランジスタ成分の互いの分離不全を引き起こし、それによって短絡を生じることによってデバイスの製作に有害に影響を与え得るので、ディッシングは望ましくない。さらに、基板の過剰研磨は、酸化物の喪失及び下層酸化物の研磨または化学的活性による損傷につながる曝露を生じる可能性もあり、それは、デバイスの品質及び性能に悪影響を及ぼす。
【０００６】
従って、酸化珪素、窒化珪素及びポリシリコンの望ましい選択性を提供することができ、好適な除去速度、低い欠損性、及び好適なディッシング性能を有する研磨用組成物及び方法についてのニーズが当該技術に残っている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、（ａ）湿式セリア砥粒と（ｂ）式（Ｉ）
【化１】
2018504770.tif 000003
のイオン性ポリマーと（式中、
Ｘ１及びＸ２は独立して水素、−ＯＨ、及び−ＣＯＯＨから選択され、その際、Ｘ１及びＸ２の少なくとも一方が−ＣＯＯＨであり、Ｚ１及びＺ２は独立してＯまたはＳであり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は独立して水素、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、及びＣ７〜Ｃ１０アリールから選択され、ｎは約３〜約５００の整数である）、（ｃ）ポリヒドロキシ芳香族化合物と（ｄ）ポリビニルアルコールと（ｅ）水とを含む化学的／機械的な研磨用組成物を提供し、
該研磨用組成物は約１〜約４．５のｐＨを有する。
【０００８】
本発明はまた、（ｉ）基板を研磨用パッドと、（ａ）湿式セリア砥粒と（ｂ）式（Ｉ）
【化２】
2018504770.tif 000004
のイオン性ポリマーと（式中、
Ｘ１及びＸ２は独立して水素、−ＯＨ、及び−ＣＯＯＨから選択され、Ｚ１及びＺ２は独立してＯまたはＳであり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は独立して水素、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、及びＣ７〜Ｃ１０アリールから選択され、ｎは約３〜約５００の整数である）、（ｃ）ポリヒドロキシ芳香族化合物と（ｄ）ポリビニルアルコールと（ｅ）水とを含む化学的／機械的な研磨用組成物とに接触させることと、（ｉｉ）基板に対して研磨用パッドと化学的／機械的な研磨用組成物とを動かすことと、（ｉｉｉ）基板の少なくとも一部を摩耗させて基板を磨くこととを含む、基板を化学的／機械的に磨く方法を提供し、
該研磨用組成物は約１〜約４．５のｐＨを有する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、（ａ）湿式セリア砥粒と（ｂ）式（Ｉ）
【化３】
2018504770.tif 000005
のイオン性ポリマーと（式中、
Ｘ１及びＸ２は独立して水素、−ＯＨ、及び−ＣＯＯＨから選択され、その際、Ｘ１及びＸ２の少なくとも一方が−ＣＯＯＨであり、Ｚ１及びＺ２は独立してＯまたはＳであり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は独立して水素、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、及びＣ７〜Ｃ１０アリールから選択され、ｎは約３〜約５００の整数である）、（ｃ）ポリヒドロキシ芳香族化合物と（ｄ）ポリビニルアルコールと（ｅ）水とを含む化学的／機械的な研磨用組成物を提供し、
該研磨用組成物は約１〜約４．５のｐＨを有する。
【００１０】
化学的／機械的な研磨用組成物はセリア砥粒を含む。当業者に既知であるように、セリアは希土類金属セリウムの酸化物であり、酸化セリウム、セリウム酸化物（たとえば、酸化セリウム（ＩＶ））または二酸化セリウムとしても知られる。酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ２）はシュウ酸セリウムまたは水酸化セリウムを仮焼することによって形成することができる。セリウムはまた、たとえば、Ｃｅ２Ｏ３のような酸化セリウム（ＩＩＩ）も形成する。セリア砥粒はセリアのこれら酸化物または他の酸化物のいずれか１以上であることができる。
【００１１】
セリア砥粒は任意の好適な型であることができる。本明細書で使用されるとき、「湿式」セリアは、沈殿、縮合／重合または類似の工程（たとえば、ヒュームドまたは焼成セリアとは対照的に）によって調製されたセリアを指す。湿式セリア砥粒を含む本発明の研磨用組成物は通常、本発明の方法に従って基板を磨くのに使用される際、低い欠損を示すことが見いだされている。特定の理論に束縛されることを望まないで、湿式セリアは球状セリア粒子及び／またはさらに小さな凝集セリア粒子を含み、それによって本発明の方法で使用される際、さらに低い基板の欠損性を生じると考えられる。説明に役立つ湿式セリアは、Ｒｈｏｄｉａから市販されているＨＣ−６０（商標）セリアである。
【００１２】
セリア粒子は好適な平均サイズ（すなわち、平均粒径）を有することができる。平均のセリア粒度が小さすぎれば、研磨用組成物は十分な除去速度を示し得ない。対照的に、平均のセリア粒度が大きすぎれば、研磨用組成物は、たとえば、基準以下の基板欠損性のような望ましくない研磨性能を示し得る。従って、セリア粒子は、約１０ｎｍ以上、たとえば、約１５ｎｍ以上、約２０ｎｍ以上、約２５ｎｍ以上、約３０ｎｍ以上、約３５ｎｍ以上、約４０ｎｍ以上、約４５ｎｍ以上、または約５０ｎｍ以上の平均粒度を有することができる。代わりに、または加えて、セリアは、約１，０００ｎｍ以下、たとえば、約７５０ｎｍ以下、約５００ｎｍ以下、約２５０ｎｍ以下、約１５０ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約７５ｎｍ以下、または約５０ｎｍ以下の平均粒度を有することができる。従って、セリアは前述の端点の任意の２つによって境界が示される平均粒度を有することができる。たとえば、セリアは、約１０ｎｍ〜約１，０００ｎｍ、約１０ｎｍ〜約７５０ｎｍ、約１５ｎｍ〜約５００ｎｍ、約２０ｎｍ〜約２５０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約２５ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約２５ｎｍ〜約１００ｎｍ、または約５０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、または約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの平均粒度を有することができる。非球形のセリア粒子については、粒子のサイズはその粒子を包含する最小球体の直径である。セリアの粒度は、好適な技法を用いて、たとえば、レーザー回折法を用いて測定することができる。任意の好適な粒度測定機器は、たとえば、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｍａｌｖｅｒｎ、英国）から入手可能である。
【００１３】
セリア粒子は好ましくは本発明の研磨用組成物にてコロイド状で安定である。用語コロイドは液体キャリア（たとえば、水）におけるセリア粒子の懸濁液を指す。コロイド状の安定性は、時間の経過に伴うその懸濁液の維持を指す。本発明の文脈では、研磨剤を１００ｍＬのメスシリンダーに入れ、２時間の時間、静置した場合、研磨剤組成物における粒子の当初の濃度（ｇ／ｍＬという点での［Ｃ］）で割ったメスシリンダーの下５０ｍＬにおける粒子の濃度（ｇ／ｍＬという点での［Ｂ］）とメスシリンダーの上５０ｍＬにおける粒子の濃度（ｇ／ｍＬという点での［Ｔ］）との間での差異が０．５以下（すなわち、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）であれば、研磨剤はコロイド状で安定であると見なされる。さらに好ましくは、［Ｂ］−［Ｔ］／［Ｃ］の値が０．３以下であり、最も好ましくは０．１以下である。
【００１４】
研磨用組成物は任意の好適な量のセリア砥粒を含むことができる。本発明の研磨用組成物が少なすぎるセリア砥粒を含むのであれば、組成物は十分な除去速度を示し得ない。対照的に、研磨用組成物が多すぎるセリア砥粒を含むのであれば、そのときは、研磨用組成物は望ましくない研磨性能を示してもよく、及び／または費用効果がなくてもよく、及び／または安定性を欠いてもよい。研磨用組成物は、約１０ｗｔ％以下のセリア、たとえば、約９ｗｔ％以下、約８ｗｔ％以下、約７ｗｔ％以下、約６ｗｔ％以下、約５ｗｔ％以下、約４ｗｔ％以下、約３ｗｔ％以下、約２ｗｔ％以下、約１ｗｔ％以下、約０．９ｗｔ％以下、約０．８ｗｔ％以下、約０．７ｗｔ％以下、約０．６ｗｔ％以下のセリア、または約０．５ｗｔ％以下のセリアを含むことができる。代わりに、または加えて、研磨用組成物は、約０．１ｗｔ％以上、たとえば、約０．２ｗｔ％以上、約０．３ｗｔ％以上、約０．４ｗｔ％以上、約０．５ｗｔ％以上、または約１ｗｔ％以上のセリアを含むことができる。従って、研磨用組成物は上述の端点の任意の２つによって境界が示される量でセリアを含むことができる。たとえば、研磨用組成物は、約０．１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％のセリア、約０．１ｗｔ％〜約９ｗｔ％、約０．１ｗｔ％〜約８ｗｔ％、約０．１ｗｔ％〜約７ｗｔ％、約０．１ｗｔ％〜約６ｗｔ％、約０．１ｗｔ％〜約５ｗｔ％のセリア、約０．１ｗｔ％〜約４ｗｔ％、約０．１ｗｔ％〜約３ｗｔ％のセリア、約０．１ｗｔ％〜約２ｗｔ％のセリア、約０．１ｗｔ％〜約１ｗ．％のセリア、約０．２ｗｔ％〜約２ｗｔ％のセリア、約０．２ｗｔ％〜約１ｗｔ％のセリア、または約０．３ｗｔ％〜約０．５ｗｔ％のセリアを含むことができる。実施形態では、研磨用組成物は、使用時に、約０．２ｗｔ％〜約０．６ｗｔ％のセリア（約０．４ｗｔ％のセリア）を含む。別の実施形態では、研磨用組成物は、濃縮物として約２．４ｗｔ％のセリアを含む。
【００１５】
化学的／機械的な研磨用組成物は、本明細書に記載されているような式Ｉのイオン性ポリマーを含む。
【００１６】
特定の実施形態では、イオン性ポリマーはＸ１及びＸ２が双方とも−ＣＯＯＨである式Ｉのものである。特定の実施形態では、イオン性ポリマーはＺ１及びＺ２が双方ともＯであり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４が水素である式Ｉのものである。特定の好ましい実施形態では、イオン性ポリマーは、Ｘ１及びＸ２が双方とも−ＣＯＯＨであり、Ｚ１及びＺ２が双方ともＯであり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４が水素である式Ｉのものである。
【００１７】
イオン性ポリマーは好適な分子量を有することができる。イオン性ポリマーは、約２５０ｇ／モル以上、たとえば、約３００ｇ／モル以上、約４００ｇ／モル以上、約５００ｇ／モル以上、約６００ｇ／モル以上、約７５０ｇ／モル以上、約１，０００ｇ／モル以上、約１，５００ｇ／モル以上、約２，０００ｇ／モル以上、約２，５００ｇ／モル以上、約３，０００ｇ／モル以上、約３，５００ｇ／モル以上、約４，０００ｇ／モル以上、約４，５００ｇ／モル以上、約５，０００ｇ／モル以上、約５，５００ｇ／モル以上、約６，０００ｇ／モル以上、約６，５００ｇ／モル以上、約７，０００ｇ／モル以上、または約７，５００ｇ／モル以上の平均分子量を有することができる。代わりに、または加えて、イオン性ポリマーは、約１５，０００ｇ／モル以下、たとえば、約１４，０００ｇ／モル以下、約１３，０００ｇ／モル以下、約１２，０００ｇ／モル以下、約１１，０００ｇ／モル以下、約１０，０００ｇ／モル以下、約９，０００ｇ／モル以下、約８，０００ｇ／モル以下、約７，５００ｇ／モル以下、約７，０００ｇ／モル以下、約６，５００ｇ／モル以下、約６，０００ｇ／モル以下、約５，５００ｇ／モル以下、約５，０００ｇ／モル以下、約４，５００ｇ／モル以下、約４，０００ｇ／モル以下、約３，５００ｇ／モル以下、約３，０００ｇ／モル以下、約２，５００ｇ／モル以下または約２，０００ｇ／モル以下の平均分子量を有することができる。従って、イオン性ポリマーは上述の端点の任意の２つによって境界が示される平均分子量を有することができる。たとえば、イオン性ポリマーは、約２５０ｇ／モル〜約１５，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約１４，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約１３，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約１２，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約１１，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約１０，０００ｇ／モル、約４００ｇ／モル〜約１０，０００ｇ／モル、約４００ｇ／モル〜約８，０００ｇ／モル、約４００ｇ／モル〜約６，０００ｇ／モル、約４００ｇ／モル〜約４，０００ｇ／モル、約４００ｇ／モル〜約２，０００ｇ／モル、等の平均分子量を有することができる。
【００１８】
研磨用組成物は、使用時に任意の好適な量のイオン性ポリマーを含む。研磨用組成物は、約０．００１ｗｔ％以上、たとえば、約０．００５ｗｔ％以上、約０．０１ｗｔ％以上、約０．０２５ｗｔ％以上、約０．０５ｗｔ％以上、約０．０７５ｗｔ％以上、または約０．１ｗｔ％以上のイオン性ポリマーを含むことができる。代わりに、または加えて、研磨用組成物は、約１ｗｔ％以下、たとえば、約０．９ｗｔ％以下、約０．８ｗｔ％以下、約０．７ｗｔ％以下、約０．６ｗｔ％以下、約０．５ｗｔ％以下、約０．４ｗｔ％以下、または約０．３ｗｔ％以下のイオン性ポリマーを含むことができる。従って、研磨用組成物は、上述の端点の任意の２つによって境界が示される量でイオン性ポリマーを含むことができる。たとえば、研磨用組成物は、約０．００１ｗｔ％〜約１ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％〜約０．９ｗｔ％、約０．０２５ｗｔ％〜約０．８ｗｔ％、約０．０５ｗｔ％〜約０．７ｗｔ％、または約０．１ｗｔ％〜約０．５ｗｔ％のイオン性ポリマー等を含むことができる。
【００１９】
化学的／機械的な研磨用組成物は、１以上のポリビニルアルコールを含む。ポリビニルアルコールは任意の好適なポリビニルアルコールであることができ、直鎖または分岐鎖のポリビニルアルコールであることができる。好適な分岐鎖ポリビニルアルコールの非限定例は、Ｎｉｃｈｉｇｏ  Ｇ−ポリマー、たとえば、日本のＮｉｐｐｏｎ  Ｇｏｈｓｅｉから入手可能なＯＫＳ−１００９及びＯＫＳ−１０８３製品である。
【００２０】
ポリビニルアルコールは任意の好適な程度の加水分解を有することができる。加水分解の程度は、遊離のヒドロキシル基とアセチル化されたヒドロキシル基との合計と比べたときのポリビニルアルコールに存在する遊離のヒドロキシル基の量を指す。好ましくは、ポリビニルアルコールは、約９０％以上、たとえば、約９２％以上、約９４％以上、約９６％以上、約９８％以上、または約９９％以上の程度の加水分解を有する。
【００２１】
ポリビニルアルコールは好適な分子量を有することができる。ポリビニルアルコールは、約２５０ｇ／モル以上、たとえば、約３００ｇ／モル以上、約４００ｇ／モル以上、約５００ｇ／モル以上、約６００ｇ／モル以上、約７５０ｇ／モル以上、約１，０００ｇ／モル以上、約２，０００ｇ／モル以上、約３，０００ｇ／モル以上、約４，０００ｇ／モル以上、約５，０００ｇ／モル以上、約７，５００ｇ／モル以上、約１０，０００ｇ／モル以上、約１５，０００ｇ／モル以上、約２０，０００ｇ／モル以上、約２５，０００ｇ／モル以上、約３０，０００ｇ／モル以上、約５０，０００ｇ／モル以上、または約７５，０００ｇ／モル以上の平均分子量を有することができる。代わりに、または加えて、ポリビニルアルコールは、約２５０，０００ｇ／モル以下、たとえば、約２００，０００ｇ／モル以下、約１８０，０００ｇ／モル以下、約１５０，０００ｇ／モル以下、約１００，０００ｇ／モル以下、約９０，０００ｇ／モル以下、約８５，０００ｇ／モル以下、約８０，０００ｇ／モル以下、約７５，０００ｇ／モル以下、約５０，０００ｇ／モル以下、約４５，０００ｇ／モル以下、約４０，０００ｇ／モル以下、約３５，０００ｇ／モル以下、約３０，０００ｇ／モル以下、約２５，０００ｇ／モル以下、約２０，０００ｇ／モル以下、約１５，０００ｇ／モル以下、約１２，５００ｇ／モル以下または約１０，０００ｇ／モル以下の平均分子量を有することができる。従って、ポリビニルアルコールは、上述の端点の任意の２つによって境界が示される平均分子量を有することができる。たとえば、ポリビニルアルコールは、約２５０ｇ／モル〜約２５０，０００ｇ／モル、２５０ｇ／モル〜約２００，０００ｇ／モル、２５０ｇ／モル〜約１８０，０００ｇ／モル、２５０ｇ／モル〜約１５０，０００ｇ／モル、２５０ｇ／モル〜約１００，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約７５，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約５０，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約２５，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約１０，０００ｇ／モル、約１０，０００ｇ／モル〜約１００，０００ｇ／モル、約１０，０００ｇ／モル〜約７５，０００ｇ／モル、約１０，０００ｇ／モル〜約５０，０００ｇ／モル、約１０，０００ｇ／モル〜約４０，０００ｇ／モル、約５０，０００ｇ／モル〜約１００，０００ｇ／モル，約７５，０００ｇ／モル〜約１００，０００ｇ／モル、約２５，０００ｇ／モル〜約２００，０００ｇ／モル、または約５０，０００ｇ／モル〜約１８０，０００ｇ／モル等の平均分子量を有することができる。
【００２２】
研磨用組成物は使用時にて任意の好適な量のポリビニルアルコールを含む。研磨用組成物は、約０．００１ｗｔ％以上、たとえば、約０．００５ｗｔ％以上、約０．０１ｗｔ％以上、約０．０２５ｗｔ％以上、約０．０５ｗｔ％以上、約０．０７５ｗｔ％以上、または約０．１ｗｔ％以上のポリビニルアルコールを含むことができる。代わりに、または加えて、研磨用組成物は、約１ｗｔ％以下、たとえば、約０．９ｗｔ％以下、約０．８ｗｔ％以下、約０．７ｗｔ％以下、約０．６ｗｔ％以下、約０．５ｗｔ％以下、約０．４ｗｔ％以下、または約０．３ｗｔ％以下のポリビニルアルコールを含むことができる。従って、研磨用組成物は、上述の端点の任意の２つによって境界が示される量でイオン性ポリマーを含むことができる。たとえば、研磨用組成物は、約０．００１ｗｔ％〜約１ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％〜約０．９ｗｔ％、約０．０２５ｗｔ％〜約０．８ｗｔ％、約０．０５ｗｔ％〜約０．７ｗｔ％、または約０．１ｗｔ％〜約０．５ｗｔ％のポリビニルアルコール等を含むことができる。
【００２３】
化学的／機械的な研磨用組成物はポリヒドロキシ芳香族化合物を含む。ポリヒドロキシ芳香族化合物は任意の好適なポリヒドロキシ芳香族化合物であることができる。用語ポリヒドロキシ芳香族化合物は、アリール環またはヘテロアリール環に結合された２以上のヒドロキシル基を有するアリール化合物またはヘテロアリール化合物を指す。好適なポリヒドロキシ芳香族化合物の非限定例には、１，２−ジヒドロキシベンゼン、１，３−ジヒドロキシベンゼン、１，４−ジヒドロキシベンゼン、１，３，５−トリヒドロキシベンゼン、１，２，４−トリヒドロキシベンゼン、２，６−ジヒドロキシピリジン、２，３−ジヒドロキシピリジン、及び２，４−ジヒドロキシピリジンが挙げられる。好ましい実施形態では、ポリヒドロキシ芳香族化合物は１，３−ジヒドロキシベンゼン及び１，３，５−トリヒドロキシベンゼンから選択される。
【００２４】
研磨用組成物は、使用時に任意の好適な量のポリヒドロキシ芳香族化合物を含む。研磨用組成物は、約０．００１ｗｔ％以上、たとえば、約０．００５ｗｔ％以上、約０．０１ｗｔ％以上、約０．０２５ｗｔ％以上、約０．０５ｗｔ％以上、約０．０７５ｗｔ％以上、または約０．１ｗｔ％以上のポリヒドロキシ芳香族化合物を含むことができる。代わりに、または加えて、研磨用組成物は、約１ｗｔ％以下、たとえば、約０．９ｗｔ％以下、約０．８ｗｔ％以下、約０．７ｗｔ％以下、約０．６ｗｔ％以下、約０．５ｗｔ％以下、約０．４ｗｔ％以下、または約０．３ｗｔ％以下のポリヒドロキシ芳香族化合物を含むことができる。従って、研磨用組成物は、上述の端点の任意の２つによって境界が示される量でポリヒドロキシ芳香族化合物を含むことができる。たとえば、研磨用組成物は、約０．００１ｗｔ％〜約１ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％〜約０．９ｗｔ％、約０．０２５ｗｔ％〜約０．８ｗｔ％、約０．０５ｗｔ％〜約０．７ｗｔ％、または約０．１ｗｔ％〜約０．５ｗｔ％のポリヒドロキシ芳香族化合物等を含むことができる。
【００２５】
化学的／機械的な研磨用組成物は、研磨用組成物のｐＨを合わせることができる（すなわち、合わせる）１以上の化合物（すなわち、ｐＨ調整化合物）を含むことができる。研磨用組成物のｐＨを合わせることができる任意の好適な化合物を用いて研磨用組成物のｐＨを合わせることができる。ｐＨ調整化合物は望ましくは水溶性であり、研磨用組成物の他の成分と相溶性である。通常、化学的／機械的な研磨用組成物は使用時に約１〜約７のｐＨを有する。好ましくは、化学的／機械的な研磨用組成物は使用時に約１〜約４．５のｐＨを有する。
【００２６】
式（Ｉ）のイオン性ポリマーは自然界では酸性である。結果として、本発明の研磨用組成物は、緩衝能を提供するように製剤化することができる。通常、研磨用組成物の緩衝化は、塩基性の化合物（単数）または化合物（複数）を加えてイオン性ポリマーのｐＫａ値（単数）またはｐＫａ値（複数）の範囲内での値に研磨用組成物のｐＨ値を合わせることによって達成することができる。任意の好適な塩基性化合物を使用してｐＨ値を合わせ、緩衝能を提供してもよい。好適な塩基性化合物の非限定例には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アルミニウム、及びトリエタノールアミンのような有機アミンが挙げられる。
【００２７】
他の実施形態では、ｐＨを合わせることができ、且つ研磨用組成物の酸性ｐＨを別に緩衝化することができる別の化合物を加えることができることが望ましい。従って、これらの実施形態のいずれかでは、研磨用組成物のｐＨは７．０未満（たとえば、６．５±０．５、６．０±０．５、５．５±０．５、５．０±０．５、４．５±０．５、４．０±０．５、３．５±０．５、３．０±０．５、２．５±０．５、２．０±０．５、１．５±０．５、または１．０±０．５）であることが望ましい。通常、これらの実施形態のいずれかにおける研磨用組成物のｐＨは使用時に約１〜約４．５である。従って、研磨用組成物のｐＨを合わせることができる化合物は通常、２５℃で測定した場合、約３〜約７のｐＫａを有する少なくとも１つのイオン化できる基を有する。
【００２８】
ｐＨを合わせることができ、緩衝することができる化合物はアンモニウム塩、アルカリ金属塩、カルボン酸、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、ホウ酸塩及びそれらの混合物から成る群から選択することができる。
【００２９】
化学的／機械的な研磨用組成物は任意でさらに１以上の添加剤を含む。説明に役立つ添加剤には、調整剤、酸（たとえば、スルホン酸）、錯化剤（たとえば、アニオン性ポリマー錯化剤）、キレート剤、殺生物剤、スケール抑制剤、分散剤等が挙げられる。
【００３０】
殺生物剤は、存在する場合、任意の好適な殺生物剤であることができ、任意の好適な量で研磨用組成物に存在することができる。好適な殺生物剤はイソチアゾリノン殺生物剤である。研磨用組成物にて使用される殺生物剤の量は通常、約１〜約５０ｐｐｍ、好ましくは約１０〜約２０ｐｐｍである。
【００３１】
酸、塩基または塩（たとえば、有機カルボン酸、塩基及び／またはアルカリ金属炭酸塩等）である研磨用組成物の成分のいずれかは、研磨用組成物の水に溶解されると、カチオン及びアニオンのような解離した形態で存在することができることが理解されるであろう。研磨用組成物に存在するそのような化合物の量は本明細書で引用されるとき、研磨用組成物の調製で使用される未解離の化合物の重量を指すように理解されるであろう。
【００３２】
研磨用組成物は、その多くが当業者に既知である任意の好適な技法によって製造することができる。研磨用組成物は、回分工程または連続工程にて調製することができる。一般に、研磨用組成物は、研磨用組成物の成分を混ぜ合わせることによって調製される。用語「成分」には本明細書で使用されるとき、個々の成分（たとえば、セリア砥粒、イオン性ポリマー、ポリヒドロキシ芳香族化合物、ポリビニルアルコール、任意のｐＨ調整剤、及び／または任意の添加剤）と同様に成分の任意の組み合わせ（たとえば、セリア砥粒、イオン性ポリマー、ポリヒドロキシ芳香族化合物、ポリビニルアルコール等）が含まれる。
【００３３】
たとえば、研磨用組成物は、（ｉ）液体キャリアのすべてまたは一部を提供することと、（ｉｉ）そのような分散液を調製するのに好適な任意の手段を用いてセリア砥粒、イオン性ポリマー、ポリヒドロキシ芳香族化合物、ポリビニルアルコール、任意のｐＨ調整剤、及び／または任意の添加剤を分散することと、（ｉｉｉ）適宜、分散液のｐＨを調整することと、（ｉｖ）好適な量の他の任意の成分及び／または添加剤を混合物に任意で加えることとによって調製することができる。
【００３４】
あるいは、研磨用組成物は、（ｉ）酸化セリウムのスラリーにて１以上の成分（たとえば、液体キャリア、ポリヒドロキシ芳香族化合物、ポリビニルアルコール、任意のｐＨ調整剤、及び／または任意の添加剤）を提供することと、（ｉｉ）添加溶液にて１以上の成分（たとえば、液体キャリア、イオン性ポリマー、ポリヒドロキシ芳香族化合物、ポリビニルアルコール、任意のｐＨ調整剤、及び／または任意の添加剤）を提供することと、（ｉｉｉ）酸化セリウムのスラリーと添加溶液を混ぜ合わせて混合物を形成することと、（ｉｖ）好適な量の他の任意の添加剤を混合物に任意で加えることと、（ｖ）適宜、混合物のｐＨを調整することとによって調製することができる。
【００３５】
研磨用組成物は、セリア砥粒、イオン性ポリマー、ポリヒドロキシ芳香族化合物、ポリビニルアルコール、任意のｐＨ調整剤、及び／または任意の添加剤、及び水を含む１パッケージ方式として供給することができる。あるいは、本発明の研磨用組成物は、酸化セリウムスラリーと添加溶液とを含む２パッケージ方式として供給され、その際、酸化セリアスラリーはセリア砥粒及び／または任意の添加剤及び水から本質的に成り、またはそれらから成り、添加溶液は、イオン性ポリマー、ポリヒドロキシ芳香族化合物、ポリビニルアルコール、任意のｐＨ調整剤、及び／または任意の添加剤から本質的に成り、またはそれらから成る。２パッケージ方式は、２つのパッケージ、すなわち、酸化セリウムスラリーと添加溶液の混合比を変えることによって基板の全体的な平坦化特性及び研磨速度の調整を可能にする。
【００３６】
種々の方法を採用してそのような２パッケージ研磨方式を利用する。たとえば、供給配管の出口で連結され、接続される異なる導管によって酸化セリウムスラリーと添加溶液を研磨台に送達することができる。酸化セリウムスラリーと添加溶液を研磨の少し前または直前に混合することができ、または研磨台に同時に供給することができる。さらに、２つのパッケージを混合する場合、所望に応じて脱イオン水を加え、研磨用組成物及び得られる基板の研磨特性を調整することができる。
【００３７】
同様に、本発明と併せて、３パッケージ方式、４パッケージ方式、それ以上のパッケージ方式を利用することができ、その際、複数の容器のそれぞれは、本発明の化学的／機械的な研磨用組成物の異なる成分、１以上の任意の成分、及び／または１以上の異なる濃度での同じ成分を含有する。
【００３８】
２以上の保存装置に含有される成分を混ぜ合わせて使用場所でまたは使用場所近傍で研磨用組成物を製作するために、保存装置には通常、保存装置から研磨用組成物の使用場所（たとえば、プラテン、研磨用パッドまたは基板表面）まで先導する１以上の流線が設けられる。本明細書で利用されるとき、用語「使用場所」は、研磨用組成物が基板表面に適用される場所（たとえば、研磨用パッドまたは基板表面自体）を指す。用語「流線」によって、個々の保存容器からそこに保存された成分の使用場所までの流れの経路を意味する。流線は、それぞれ使用場所に直接導くことができ、または２以上の流線を任意の点で使用場所に導く単一の流線に合わせることができる。さらに、流線（たとえば、個々の流線または合わせた流線）のいずれかが、成分の使用場所に達するのに先立って、先ず１以上の他の装置（たとえば、ポンプ装置、測定装置、混合装置等）に導くことができる。
【００３９】
研磨用組成物の成分は独立して使用場所に送達することができ（たとえば、成分が研磨工程の間に混合される基板表面に成分が送達される）、または成分の１以上を、使用場所への送達の前に、たとえば、使用場所への送達の少し前または直前に、混ぜ合わせることができる。プラテン上に混合形態で加えられるのに先つこと約５分以内で、たとえば、プラテン上に混合形態で加えられるのに先つこと約４分以内で、約３分以内で、約２分以内で、約１分以内で、約４５秒以内で、約３０秒以内で、約１０秒以内で、または使用場所への成分の送達と同時に（たとえば、成分は分配器で混ぜ合わせられる）成分が混ぜ合わせられるのであれば、成分は、「使用場所への送達の直前」に混ぜ合わせられる。成分が、使用場所の５ｍ以内で、たとえば、使用場所の１ｍ以内で、またはさらに使用場所の１０ｃｍ以内で（たとえば、使用場所の1ｃｍ以内で）成分が混ぜ合わせられるのであれば、成分はまた、「使用場所への送達の直前」に混ぜ合わせられる。
【００４０】
研磨用組成物の２以上の成分が使用場所に達するのに先立って混ぜ合わせられる場合、成分は流線にて混ぜ合わせることができ、混合装置を使用することなく、使用場所に送達することができる。あるいは、流線の１以上が混合装置につながり、成分の２以上の混ぜ合わせを促進することができる。任意の好適な混合装置を使用することができる。たとえば、混合装置は、それを介して２以上の成分が流れるノズルまたは噴出口（たとえば、高圧のノズルまたは噴出口）であることができる。あるいは、混合装置は、それによって研磨スラリーの２以上の成分がミキサーに導入される１以上の注入口と、それを介して混合された成分がミキサーを出て使用場所に送達される少なくとも１つの排出口を直接または装置の他の要素を介して（たとえば、１以上の流線を介して）含む容器型混合装置であることができる。さらに、混合装置は、１を超えるチャンバーを含むことができ、各チャンバーは少なくとも１つの注入口と少なくとも１つの排出口とを有し、その際、２以上の成分が各チャンバーにて混ぜ合わせられる。容器型混合装置が使用されるのであれば、混合装置は好ましくは、成分の混ぜ合わせをさらに促す混合機構を含む。混合機構は当該技術で一般に既知であり、それには、撹拌機、混合器、かき混ぜ機、羽根付きバッフル、気体拡散機、振動器等が挙げられる。
【００４１】
研磨用組成物はまた、使用に先立って適当な量の水で希釈されるように意図される濃縮物としても提供され得る。そのような実施形態では、研磨用組成物の濃縮物は、適当な量での水で濃縮物を希釈する際、研磨用組成物の各成分が各成分について上記で引用された適当な範囲内の量で研磨用組成物に存在するような量で研磨用組成物の成分を含む。たとえば、セリア砥粒、イオン性ポリマー、ポリヒドロキシ芳香族化合物、ポリビニルアルコール、任意のｐＨ調整剤、及び／または任意の添加剤は、濃縮物が等量の水（たとえば、それぞれ２等量の水、３等量の水、または４等量の水）で希釈される場合、各成分が各成分について上述された範囲内の量で研磨用組成物に存在するように、各成分について上記で引用された濃度よりも約２倍（たとえば、約３倍、約４倍または約５倍）である量で濃縮物にそれぞれ存在することができる。さらに、当業者によって理解されるように、濃縮物は、セリア砥粒、イオン性ポリマー、ポリヒドロキシ芳香族化合物、ポリビニルアルコール、任意のｐＨ調整剤、及び／または任意の添加剤が濃縮物に少なくとも部分的にまたは完全に溶解されることを保証するために、最終的な研磨用組成物にて存在する水の適当な分画を含有することができる。
【００４２】
本発明はまた、（ｉ）基板を本明細書に記載されているような研磨用パッド及び化学的／機械的な研磨用組成物に接触させることと、（ｉｉ）その間での化学的／機械的な研磨用組成物と共に基板に対して研磨用パッドを動かすことと、（ｉｉｉ）基板の少なくとも一部を摩耗させて基板を磨くこととを含む基板を化学的／機械的に磨く方法も提供する。
【００４３】
化学的／機械的な研磨用組成物を用いて任意の好適な基板を磨くことができ、それは、低い誘電材料で構成される少なくとも１つの層（通常、表面層）を含む基板を磨くのに特に有用である。好適な基板には半導体産業で使用されるウエハーが挙げられる。ウエハーは通常、たとえば、金属、酸化金属、窒化金属、金属複合材、金属合金、低誘電材料またはそれらの組み合わせを含む、またはそれらから成る。本発明の方法は、酸化珪素、窒化珪素及び／またはポリシリコン、たとえば、前述の物質のいずれか１、２または特に３すべてを含む基板を磨くのに特に有用である。
【００４４】
特定の実施形態では、基板は酸化珪素及び／または窒化珪素との組み合わせでポリシリコンを含む。ポリシリコンは任意の好適なポリシリコンであることができ、その多くは当該技術で既知である。ポリシリコンは任意の好適な位相を有することができ、非晶質、結晶、またはそれらの組み合わせであることができる。酸化珪素は同様に好適な任意の酸化珪素であることができ、その多くは当該技術で既知である。酸化珪素の好適な種類には、ボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、ＰＥＴＥＯＳ、熱酸化物、ドープされていない珪酸塩ガラス及びＨＤＰ酸化物が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４５】
本発明の化学的／機械的な研磨用組成物は望ましくは、本発明の方法に従って酸化珪素を含む基板を磨く場合、高い除去速度を示す。たとえば、本発明の実施形態に従って、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物及び／またはプラズマ増強テトラエチルオルソシリケート（ＰＥＴＥＯＳ）及び／またはテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）を含むシリコンウエハーを磨く場合、研磨用組成物は望ましくは、約５００Å／分以上、７００Å／分以上、約１，０００Å／分以上、約１，２５０Å／分以上、約１，５００Å／分以上、約１，７５０Å／分以上、約２，０００Å／分以上、約２，５００Å／分以上、約３，０００Å／分以上、約３，５００Å／分以上の酸化珪素の除去速度を示す。実施形態では、酸化珪素の除去速度は、約４，０００Å／分以上、約４，５００Å／分以上または約５，０００Å／分以上であることができる。
【００４６】
本発明の化学的／機械的な研磨用組成物は望ましくは、本発明の方法に従って窒化珪素を含む基板を磨く場合、低い除去速度を示す。たとえば、本発明の実施形態に従って窒化珪素を含むシリコンウエハーを磨く場合、研磨用組成物は望ましくは、約２５０Å／分以下、たとえば、約２００Å／分以下、約１５０Å／分以下、約１００Å／分以下、約７５Å／分以下、約５０Å／分以下、又はさらに約２５Å／分以下の窒化珪素の除去速度を示す。
【００４７】
本発明の化学的／機械的な研磨用組成物は望ましくは、本発明の方法に従ってポリシリコンを含む基板を磨く場合、低い除去速度を示す。たとえば、本発明の実施形態に従ってポリシリコンを含むシリコンウエハーを磨く場合、研磨用組成物は望ましくは、約１，０００Å／分以下、約７５０Å／分以下、約５００Å／分以下、約２５０Å／分以下、約１００Å／分以下、約５０Å／分以下、約２５Å／分以下、約１０Å／分以下、またはさらに約５Å／分以下のポリシリコンの除去速度を示す。
【００４８】
本発明の化学的／機械的な研磨用組成物は望ましくは、酸化珪素及び窒化珪素を含む基板を磨くのに使用される場合、特にシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）工程で使用される場合、低減したディッシングを示す。ＳＴＩ工程では、磨くことは通常、窒化珪素の層が露出されて窒化珪素表面からの酸化珪素の完全な除去を確保した後、継続される。この過剰研磨時間の間に、溝に残っている酸化珪素は除去され続けるので、溝に残っている酸化珪素の表面は窒化珪素の表面より低く、それはディッシングと呼ばれる現象を生じる。特定の理論に束縛されることを望まないで、ポリヒドロキシ芳香族化合物は溝に存在する酸化珪素の表面に選択的に結合し、それによって酸化珪素のさらなる除去を抑制すると考えられている。
【００４９】
本発明の研磨用組成物で磨かれた酸化珪素及び／または窒化珪素及び／またはポリシリコンを含む基板、特にシリコンは、約５００Å以下、たとえば、約５００Å以下、約４５０Å以下、約４００Å以下、約３５０Å以下、約３００Å以下、約２５０Å以下、約２００Å以下、約１５０Å以下、約１００Å以下、または約５０Å以下であるディッシングを有する。
【００５０】
本発明の研磨用組成物は望ましくは、好適な技法で測定すると、基板を磨く場合、低い粒子欠損を示す。好ましい実施形態では、本発明の化学的／機械的な研磨用組成物は低い欠損性に寄与する湿式セリアを含む。本発明の研磨用組成物で磨かれた基板上の粒子欠損は好適な技法によって測定するこができる。たとえば、暗視野通常ビーム合成（ＤＣＮ）及び暗視野斜角ビーム合成（ＤＣＯ）のようなレーザー光散乱法を用いて、磨かれた基板上の粒子欠損を測定するこができる。粒子欠損性を評価するための好適な機器は、たとえば、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ（たとえば、１２０ｎｍの閾値または１６０ｎｍの閾値で操作するＳＵＲＦＳＣＡＮ（商標）ＳＰ１機器）から入手可能である。
【００５１】
本発明の研磨用組成物で磨かれた酸化珪素及び／または窒化珪素及び／またはポリシリコンを含む基板、特にシリコンは望ましくは、約２０，０００カウント以下、たとえば、約１７，５００カウント以下、約１５，０００カウント以下、約１２，５００カウント以下、約３，５００カウント以下、約３，０００カウント以下、約２，５００カウント以下、約２，０００カウント以下、約１，５００カウント以下、または約１，０００カウント以下のＤＣＮ値を有する。好ましくは、本発明の実施形態に従って磨かれた基板は、約７５０カウント以下、約５００カウント、約２５０カウント、約１２５カウント、またはさらに約１００カウント以下のＤＣＮ値を有する。代わりに、または加えて、本発明の化学的／機械的な研磨用組成物によって磨く基板は望ましくは、好適な技法によって測定されると少ない擦過傷を示す。たとえば、本発明の実施形態に従って磨かれたシリコンウエハーは、当該技術で既知の好適な方法によって測定されると約２５０以下の擦過傷、または約１２５以下の擦過傷を有する。
【００５２】
本発明の化学的／機械的な研磨用組成物は誂えられて特定の薄層物質に選択的な所望の研磨範囲で効果的な研磨を提供することができる一方で、同時に表面の不完全度、欠損、腐食、浸食及び停止層の除去を出来るだけ減らす。研磨用組成物の成分の相対的な濃度を変えることによって選択性をある程度制御することができる。望ましい場合、本発明の化学的／機械的な研磨用組成物を用いて約５：１以上（たとえば、約１０：１以上、約１５：１以上、約２５：１以上、約５０：１以上、約１００：１以上、約１５０：１以上）の二酸化珪素対窒化珪素の研磨選択性で基板を磨くことができる。望ましい場合、本発明の化学的／機械的な研磨用組成物を用いて約５：１以上（たとえば、約１０：１以上、約１５：１以上、約２５：１以上、約５０：１以上、約１００：１以上、約１５０：１以上）の二酸化珪素対ポリシリコンの研磨選択性で基板を磨くことができる。また、本発明の化学的／機械的な研磨用組成物を用いて約２：１以上（たとえば、約４：１以上、または約６：１以上）の窒化珪素対ポリシリコンの研磨選択性で基板を磨くことができる。特定の製剤は、たとえば、約２０：１以上またはさらに約３０：１以上のようなさらに高い二酸化珪素対ポリシリコンの選択性を示すことができる。好ましい実施形態では、本発明の化学的／機械的な研磨用組成物は同時に、窒化珪素に対する二酸化珪素の選択的研磨及びポリシリコンに対する二酸化珪素の選択的研磨を提供する。
【００５３】
本発明の化学的／機械的な研磨用組成物及び方法は、化学的／機械的な研磨装置と併せて使用するのに特に適する。通常、装置は、使用の際、運転中であり、軌道の、線形のまたは環状の動作を生じる速度を有するプラテンと、プラテンと接触し、運転中プラテンと共に動く研磨用パッドと、基板に接触し、研磨用パッドの表面に対して基板を動かすことによって磨かれるように基板を保持するキャリアとを含む。基板の研磨は、基板の少なくとも一部を摩耗させて基板を磨くように、研磨用パッドに接触して置かれる基板と、本発明の研磨用組成物と、次いで基板に対して動く研磨用パッドとによって行われる。
【００５４】
好適な研磨用パッド（たとえば、研磨表面）を用いて化学的／機械的な研磨用組成物によって基板を磨くことができる。好適な研磨用パッドには、たとえば、織物の及び不織布の研磨用パッドが挙げられる。さらに、好適な研磨用パッドは、種々の密度、硬度、厚さ、圧縮率、圧縮に反発する能力及び圧縮係数の好適な任意のポリマーを含むことができる。好適なポリマーには、たとえば、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ナイロン、フッ化炭素、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、それらに一致した製品、及びそれらの混合物が挙げられる。軟質ポリウレタン研磨用パッドは本発明の研磨法と併せて特に有用である。典型的なパッドには、ＳＵＲＦＩＮ（商標）０００、ＳＵＲＦＩＮ（商標）ＳＳＷ１、ＳＰＭ３１００（たとえば、Ｅｍｉｎｅｓｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されている）、ＰＯＬＩＴＥＸ（商標）、及びＦｕｊｉｂｏ  ＰＯＬＹＰＡＳ（商標）２７が挙げられるが、これらに限定されない。特に好まれる研磨用パッドは、Ｃａｂｏｔ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから市販されているＥＰＩＣ（商標）Ｄ１００パッドである。別の好ましい研磨用パッドは、Ｄｏｗ，Ｉｎｃから市販されているＩＣ１０１０パッドである。
【００５５】
望ましくは、化学的／機械的な研磨装置はさらに原位置での研磨端点検出システムを備え、その多くは当該技術で既知である。磨かれている基板の表面から反射される光または他の放射線を分析することによって研磨工程を検査し、モニターする技法は当該技術で既知である。そのような方法は、たとえば、米国特許第５，１９６，３５３号、米国特許第５，４３３，６５１号、米国特許第５，６０９，５１１号、米国特許第５，６４３，０４６号、米国特許第５，６５８，１８３号、米国特許第５，７３０，６４２号、米国特許第５，８３８，４４７号、米国特許第５，８７２，６３３号、米国特許第５，８９３，７９６号、米国特許第５，９４９，９２７号、及び米国特許第５，９６４，６４３号に記載されている。望ましくは、磨かれている基板に関する研磨工程の進行の検査及びモニタリングは、研磨の端点の決定、すなわち、特定の基板に関する研磨工程を終了するときの決定を可能にする。
【００５６】
以下の実施例は本発明をさらに説明するが、当然、その範囲を限定するとは決して解釈されるべきではない。
【実施例】
【００５７】
実施例１
この実施例は、パターン化された窒化珪素基板の研磨におけるディッシングに関するポリヒドロキシ芳香族化合物を伴った本発明の研磨用組成物の利点を明らかにする。パターン化された（シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ））ウエハーは、Ｓｙｌｉｂ  Ｗａｆｅｒｓから入手し、実験を行うのに先立って先ずバルク酸化物スラリーで磨いておよそ０．２μｍの酸化珪素の過剰被覆を取り除くことによって調製した。ウエハーの調製に好適なバルク酸化物スラリーの例は、Ｃａｂｏｔ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐから入手可能なＳｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ２５（ＳＳ−２５）である。
【００５８】
シリコン基板上の０．１６の窒化珪素の形体上に被覆された０．２μｍの酸化珪素を含む５つの別個のパターン化された基板（Ｓｙｌｉｂ  Ｗａｆｅｒｓから入手した）を５つの異なる研磨用組成物、すなわち、研磨用組成物Ａ〜Ｅによって磨いた。研磨用組成物のそれぞれは、ｐＨ３．６の水にて０．２ｗｔ％の湿式セリアと、０．０６ｗｔ％のポリビニルアルコールと、０．０６ｗｔ％のポリエチレングリコールビスカルボン酸と、０．００７５％の殺生物剤とを含有した。研磨用組成物１Ａ（対照）はポリヒドロキシ芳香族化合物を含有しなかった。研磨用組成物１Ｂ（本発明）はさらに１,３,５−トリヒドロキシベンゼン（すなわち、ポリヒドロキシ芳香族化合物）を含んだ。研磨用組成物１Ｃ（本発明）はさらに１,３−ジヒドロキシベンゼン（すなわち、ポリヒドロキシ芳香族化合物）を含んだ。研磨用組成物１Ｄ（比較）はさらに３,５−ピリジンジメタノールを含んだ。研磨用組成物１Ｅ（比較）はさらに１,３−ベンゼンジメタノールを含んだ。
【００５９】
磨くことに続いて、活性酸化物の除去速度（ＡＲＲ）、溝の酸化物の除去速度（ＴＲＲ）、活性酸化物の除去速度と溝の酸化物の除去速度に対する比（ＡＲＲ／ＴＲＲ）、及びディッシングを測定した。結果を表１にて示す。
【表１】
2018504770.tif 000006
【００６０】
表１にて示された結果から明らかなように、酸化珪素を被覆した基板上の１００μｍの窒化珪素の形体を含むパターン化した基板を磨くのに使用されると、ポリヒドロキシ芳香族化合物を含む研磨用組成物１Ｂ及び研磨用組成物１Ｃは、ポリヒドロキシ芳香族化合物を含まない研磨用組成物１Ａ、１Ｄ及び１Ｅに比べて低減したディッシングを示した。特に、１，３−ジヒドロキシベンゼンを含む研磨用組成物Ｃは研磨用組成物１Ａに比べてディッシングでおよそ９２％の低減を示した。
【００６１】
実施例２
この実施例は、延長した過剰研磨を伴うパターン化した窒化珪素基板の研磨におけるディッシングに関するポリヒドロキシ芳香族化合物を含む本発明の組成物の利点を明らかにする。
【００６２】
実施例１にて記載されているように調製した６つの別個のＳＴＩパターン化した基板を２つの異なる研磨用組成物、すなわち、研磨用組成物２Ａ及び２Ｂで磨いた。研磨用組成物のそれぞれは、ｐＨ３．６の水にて０．２ｗｔ％の湿式セリアと、０．０６ｗｔ％のポリビニルアルコールと、０．０６ｗｔ％のポリエチレングリコールビスカルボン酸と、０．００７５％の殺生物剤とを含有した。研磨用組成物２Ａ（比較）はポリヒドロキシ芳香族化合物を含有しなかった。研磨用組成物２Ｂはさらに１,３,５−トリヒドロキシベンゼン（すなわち、ポリヒドロキシ芳香族化合物）を含有した。３つの過剰研磨条件下：各スラリー（２Ａ及び２Ｂ）による４０％、６０％及び１００％で３つの異なるパターン化ウエハーを磨いた。
【００６３】
研磨に続いて、各過剰研磨条件にて各パターン付きウエハーについて１００μｍの形体でのディッシングを測定した。結果を表２に示す。
【表２】
2018504770.tif 000007
【００６４】
表２で提示されたデータから明らかなように、ポリヒドロキシ芳香族化合物を含む研磨用組成物２Ｂは、組成物２Ａに比べて過剰研磨条件下すべてにおいて有意に低減したディッシングを示した。たとえば、１００％ＯＰでは、本発明の組成物２Ｂは比較の組成物２Ａで見られたディッシングの半分未満を示した。
【００６５】
実施例３
この実施例では、パターン付きウエハーにおける窒化物研磨の高い停止能に関するポリヒドロキシ芳香族化合物を含む本発明の組成物の利点を明らかにする。
【００６６】
実施例１にて記載されているように調製した１００μｍの窒化珪素形体を有する６つの別個の基板、別個のＳＴＩパターン化基板を２つの異なる研磨用組成物、すなわち、研磨用組成物３Ａ及び３Ｂで磨いた。研磨用組成物のそれぞれは、ｐＨ３．６の水にて０．２ｗｔ％の湿式セリアと、０．０６ｗｔ％のポリビニルアルコールと、０．０６ｗｔ％のポリエチレングリコールビスカルボン酸と、０．００７５％の殺生物剤とを含有した。研磨用組成物３Ａ（対照）はポリヒドロキシ芳香族化合物を含有しなかった。研磨用組成物３Ｂ（本発明）は１,３,５−トリヒドロキシベンゼン（すなわち、ポリヒドロキシ芳香族化合物）をさらに含んだ。３つの異なるパターン化ウエハーを４０％、７０％及び１００％の過剰研磨について研磨用組成物３Ａ（対照）及び３Ｂ（本発明）で磨いた。
【００６７】
研磨に続いて、１００μｍの形体での窒化物の喪失を各パターンについて測定した。結果を表３に示す。
【表３】
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【００６８】
表３で提示されたデータから明らかなように、ポリヒドロキシ芳香族化合物を含む研磨用組成物３Ｂは組成物３Ａに比べて、過剰研磨の条件下すべてにて有意に低いＳｉＮの喪失を示した。たとえば、１００％ＯＰでは、本発明の組成物は組成物３Ａに比べて１５％未満のＳｉＮ喪失を示した。
【００６９】
出版物、特許出願及び特許を含む本明細書で引用されている参考文献はすべて、各参考文献が個々に且つ具体的に参照によって組み入れられるように指示され、本明細書で全体として述べられたのと同じ程度に参照によって本明細書に組み入れられる。
【００７０】
本発明を記載している文脈における（特に以下のクレームの文脈における）用語「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」及び「ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ」及び類似の指示対象の使用は、本明細書で指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数及び複数の双方を含めるように解釈されるべきである。１以上の項目のリストが後に続く用語「ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ」（たとえば、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」）の使用は、本明細書で指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、リストにされた項目（ＡまたはＢ）から選択される１つの項目またはリストにされた項目（Ａ及びＢ）の２以上の組み合わせを意味するように解釈されるべきである。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｈａｖｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、及び「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」は、言及されない限り、開放型専門用語（すなわち、「含むが、これらに限定されない」を意味する）として解釈されるべきである。本明細書での値の範囲の引用は、本明細書で指示されない限り、その範囲に入る各別々の値を個々に参照する簡単な方法として役立つことが単に意図され、各別々の値はそれが個々に本明細書で引用されたかのように本明細書に組み入れられる。本明細書に記載されている方法はすべて、本明細書で指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、任意の好適な順序で実施することができる。本明細書に提供されている任意のまたはすべての例または例となる文体（たとえば、「ｓｕｃｈ  ａｓ」）の使用は、本発明をさらに良好に明らかにすることが意図されるのであって、請求されない限り、本発明の範囲における限定を提示するものではない。本明細書における文体は、請求されない要素を本発明の実践に必須であると示すように解釈されるべきではない。
【００７１】
発明を実施するための本発明者に既知の最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載されている。それらの好ましい実施形態の多様性は前述の記載を読む際に当業者に明らかになってもよい。本発明者らは、技量の有る熟練者が適宜そのような多様性を採用することを期待し、本発明者らは本発明が本明細書に具体的に記載されているよりほかに実践されることを意図している。従って、本発明には、適用法令によって許容されるようなこの文書に添付されるクレームで引用される主題の改変及び等価物すべてが含まれる。さらに、本明細書で指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、その考えられる多様性のすべてにおける上述の要素の任意の組み合わせが本発明によって包含される。
【国際調査報告】
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