JP2001200242A - 水性スラリー - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
- H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
Abstract
(57)【要約】
【課題】 化学機械研摩法において、窒化ケイ素に対す
る二酸化ケイ素の高選択度を示しかつ広いｐＨ実施範囲
を有するスラリーを提供する。 【解決手段】 研磨粒子並びにカルボン酸官能基及びア
ミン類とハロゲン化物から選ばれる第二の官能基の両方
を有する有機化合物を含んでなる、化学機械研摩法を用
いて製品の表面から窒化ケイ素に優先して二酸化ケイ素
を選択的に除去するのに用いる水性スラリー。
る二酸化ケイ素の高選択度を示しかつ広いｐＨ実施範囲
を有するスラリーを提供する。 【解決手段】 研磨粒子並びにカルボン酸官能基及びア
ミン類とハロゲン化物から選ばれる第二の官能基の両方
を有する有機化合物を含んでなる、化学機械研摩法を用
いて製品の表面から窒化ケイ素に優先して二酸化ケイ素
を選択的に除去するのに用いる水性スラリー。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は化学機械研摩法に使
用するための水性スラリーに関する。具体的には、本発
明は化学機械研摩によって製品の表面から窒化ケイ素に
優先して二酸化ケイ素を選択的に除去するのに特に有用
な水性スラリー、及び化学機械研摩によって製品の表面
から窒化ケイ素に優先して二酸化ケイ素を除去する方法
に関する。
用するための水性スラリーに関する。具体的には、本発
明は化学機械研摩によって製品の表面から窒化ケイ素に
優先して二酸化ケイ素を選択的に除去するのに特に有用
な水性スラリー、及び化学機械研摩によって製品の表面
から窒化ケイ素に優先して二酸化ケイ素を除去する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】化学機械研摩（Chemical-Mecanical-Pol
ishing:CMP) は、産業革命前にその起源を有する技法で
ある。最近では、ＣＭＰは、回路パターン層が敷設され
る半導体チップの表面を平坦化する半導体チップ製造者
の間で選択される技法になっている。ＣＭＰ技法は周知
であり、典型的にポリッシングパッド及び化学試薬と研
磨粒子を含有するスラリーを用いて行われる。化学試薬
は研磨される層の表面と化学的に反応するように作用す
るのに対し、研磨粒子は機械的な研摩を行う。
ishing:CMP) は、産業革命前にその起源を有する技法で
ある。最近では、ＣＭＰは、回路パターン層が敷設され
る半導体チップの表面を平坦化する半導体チップ製造者
の間で選択される技法になっている。ＣＭＰ技法は周知
であり、典型的にポリッシングパッド及び化学試薬と研
磨粒子を含有するスラリーを用いて行われる。化学試薬
は研磨される層の表面と化学的に反応するように作用す
るのに対し、研磨粒子は機械的な研摩を行う。
【０００３】ＣＭＰ技法の用途の一つは、半導体チップ
又はシリコンのようなウェハーの上に形成される集積回
路の浅いトレンチアイソレーション（ＳＴＩ）構造の製
造においてである。ＳＴＩ構造の目的は、所定の回路層
において個々のデバイス素子（例えば、トランジスタ）
を分離してそれらの間で発生する電流漏れを防止するこ
とである。集積回路上に非常に小さい、高密度回路パタ
ーンの形成を可能にする最近の技術の進歩は、分離構造
に関してより高度な注文を出す。
又はシリコンのようなウェハーの上に形成される集積回
路の浅いトレンチアイソレーション（ＳＴＩ）構造の製
造においてである。ＳＴＩ構造の目的は、所定の回路層
において個々のデバイス素子（例えば、トランジスタ）
を分離してそれらの間で発生する電流漏れを防止するこ
とである。集積回路上に非常に小さい、高密度回路パタ
ーンの形成を可能にする最近の技術の進歩は、分離構造
に関してより高度な注文を出す。
【０００４】ＳＴＩ構造は、通常、シリコン基板上に酸
化物層を熱的に成長させ、その後この熱成長酸化物の上
に窒化ケイ素層を堆積させて形成される。窒化ケイ素層
を堆積させた後、例えば、周知のフォトリソグラフィマ
スク法及びエッチング法を用いて、窒化ケイ素層と熱成
長酸化物層を通して、そして一部シリコン基板を通して
浅い溝が形成される。そして、典型的に化学蒸着法を用
いて、二酸化ケイ素のような誘電性材料の層を堆積させ
て前記溝を完全に満たして窒化ケイ素層を被覆する。次
に、ＣＭＰ法を用いて、窒化ケイ素層を覆う二酸化ケイ
素層のその部分を除去して、製品の全表面を平坦化させ
る。窒化ケイ素層は、下にある熱成長酸化物層とシリコ
ン基板がＣＭＰ処理時に暴露されるのを防止する研磨ス
トップとして機能する。ある用途では、窒化ケイ素層
は、例えば、ＨＦ酸溶液に製品を浸漬した後で除去さ
れ、ＳＴＩ構造としてはたらく二酸化ケイ素を満たした
溝だけを残す。その後、通常、追加処理を行って、多結
晶シリコンゲート構造を形成する。
化物層を熱的に成長させ、その後この熱成長酸化物の上
に窒化ケイ素層を堆積させて形成される。窒化ケイ素層
を堆積させた後、例えば、周知のフォトリソグラフィマ
スク法及びエッチング法を用いて、窒化ケイ素層と熱成
長酸化物層を通して、そして一部シリコン基板を通して
浅い溝が形成される。そして、典型的に化学蒸着法を用
いて、二酸化ケイ素のような誘電性材料の層を堆積させ
て前記溝を完全に満たして窒化ケイ素層を被覆する。次
に、ＣＭＰ法を用いて、窒化ケイ素層を覆う二酸化ケイ
素層のその部分を除去して、製品の全表面を平坦化させ
る。窒化ケイ素層は、下にある熱成長酸化物層とシリコ
ン基板がＣＭＰ処理時に暴露されるのを防止する研磨ス
トップとして機能する。ある用途では、窒化ケイ素層
は、例えば、ＨＦ酸溶液に製品を浸漬した後で除去さ
れ、ＳＴＩ構造としてはたらく二酸化ケイ素を満たした
溝だけを残す。その後、通常、追加処理を行って、多結
晶シリコンゲート構造を形成する。
【０００５】シリコン半導体基板上にＳＴＩ構造を形成
するＣＭＰ工程時に、窒化ケイ素（ストップ層として用
いられる）に優先して二酸化ケイ素を選択的に除去する
ことができる研磨材を使用することは非常に有利であろ
う。理想的には、ＣＭＰによって窒化ケイ素を除去する
速度は０に近いのに対して、ＣＭＰによって二酸化ケイ
素を除去する速度はできるだけ速くなるであろう。
するＣＭＰ工程時に、窒化ケイ素（ストップ層として用
いられる）に優先して二酸化ケイ素を選択的に除去する
ことができる研磨材を使用することは非常に有利であろ
う。理想的には、ＣＭＰによって窒化ケイ素を除去する
速度は０に近いのに対して、ＣＭＰによって二酸化ケイ
素を除去する速度はできるだけ速くなるであろう。
【０００６】発明の詳細な説明及び特許請求の範囲を通
して、「選択度」の用語を用いてＣＭＰ処理時に同じ研
磨剤を用いて窒化ケイ素が除去される速度に対して二酸
化ケイ素が除去される速度の比率を記述する。二酸化ケ
イ素膜が除去される速度（通常、ｎｍ／分で表す）を窒
化ケイ素膜が除去される速度で割って、選択度を決定す
る。通常のＣＭＰスラリーは、時には、最大約１０、一
般的に約４又は５の窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素の
選択度を示す。
して、「選択度」の用語を用いてＣＭＰ処理時に同じ研
磨剤を用いて窒化ケイ素が除去される速度に対して二酸
化ケイ素が除去される速度の比率を記述する。二酸化ケ
イ素膜が除去される速度（通常、ｎｍ／分で表す）を窒
化ケイ素膜が除去される速度で割って、選択度を決定す
る。通常のＣＭＰスラリーは、時には、最大約１０、一
般的に約４又は５の窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素の
選択度を示す。
【０００７】ＣＭＰスラリーの場合、窒化ケイ素に対す
る二酸化珪素の選択度を高く維持することが重要であ
る。しかし、窒化ケイ素の除去速度を抑制することが、
多分さらに重要であろう。例えば、パッド圧を高めるこ
と、スラリー中に種々の研磨粒子を用いること等の研磨
条件を変えることによって、溝を満たす二酸化珪素物質
の除去速度を非常に高くすることができる。しかし、こ
れらの研磨条件は、窒化ケイ素の除去速度も高める傾向
があり、この除去速度は最終の窒化ケイ素層厚の均一性
に影響を与え、例えば、最終製品中において、引掻きの
ような傷を生じる場合がある。従って、ＣＭＰスラリー
の場合、二酸化珪素除去速度を適度に高めると同時に、
窒化ケイ素除去速度を抑制することが重要である。しか
し、いくつかの用途では、これをまた適度に行わなけれ
ばならない。ＣＭＰスラリーの選択度が、非常に遅い窒
化ケイ素除去速度を伴って高すぎる場合、溝の二酸化ケ
イ素をへこますような別の問題を起こす場合があり、一
旦窒化ケイ素ストップ層が除去されると、深刻な形状変
化を生じる場合がある。従って、ＳＴＩ処理において有
用となるためには、水性スラリーは、これらの因子のバ
ランスをとることができる方がよい。
る二酸化珪素の選択度を高く維持することが重要であ
る。しかし、窒化ケイ素の除去速度を抑制することが、
多分さらに重要であろう。例えば、パッド圧を高めるこ
と、スラリー中に種々の研磨粒子を用いること等の研磨
条件を変えることによって、溝を満たす二酸化珪素物質
の除去速度を非常に高くすることができる。しかし、こ
れらの研磨条件は、窒化ケイ素の除去速度も高める傾向
があり、この除去速度は最終の窒化ケイ素層厚の均一性
に影響を与え、例えば、最終製品中において、引掻きの
ような傷を生じる場合がある。従って、ＣＭＰスラリー
の場合、二酸化珪素除去速度を適度に高めると同時に、
窒化ケイ素除去速度を抑制することが重要である。しか
し、いくつかの用途では、これをまた適度に行わなけれ
ばならない。ＣＭＰスラリーの選択度が、非常に遅い窒
化ケイ素除去速度を伴って高すぎる場合、溝の二酸化ケ
イ素をへこますような別の問題を起こす場合があり、一
旦窒化ケイ素ストップ層が除去されると、深刻な形状変
化を生じる場合がある。従って、ＳＴＩ処理において有
用となるためには、水性スラリーは、これらの因子のバ
ランスをとることができる方がよい。
【０００８】ＣＭＰ処理時に研磨速度に影響を与えるこ
とができる因子の一つはスラリーのｐＨである。いくつ
かのＣＭＰスラリーの場合、ｐＨが僅かに変化しても、
研磨速度と選択度に実質的な違いを生じる場合がある。
広い範囲のｐＨにわたって、ＣＭＰスラリーが比較的速
い研磨速度と高い選択度を示すことが好ましい。
とができる因子の一つはスラリーのｐＨである。いくつ
かのＣＭＰスラリーの場合、ｐＨが僅かに変化しても、
研磨速度と選択度に実質的な違いを生じる場合がある。
広い範囲のｐＨにわたって、ＣＭＰスラリーが比較的速
い研磨速度と高い選択度を示すことが好ましい。
【０００９】酸化物を研磨するのに使用される最も一般
的なＣＭＰスラリーは、典型的に、水性アルカリ性媒体
（即ち、高ｐＨ）に分散された研磨粒子を含んでなる。
そのようなスラリーは、約１０以下、典型的には約４の
二酸化ケイ素の選択度を伴う、実質的な速度で二酸化ケ
イ素と窒化ケイ素とを研磨する傾向がある。窒化ケイ素
に対する二酸化ケイ素の除去速度選択度がかなり高い数
種のＣＭＰスラリーが知られている。しかし、広いｐＨ
範囲にわたって、高い窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素
選択度を示すＣＭＰスラリーは今まで知られていない。
的なＣＭＰスラリーは、典型的に、水性アルカリ性媒体
（即ち、高ｐＨ）に分散された研磨粒子を含んでなる。
そのようなスラリーは、約１０以下、典型的には約４の
二酸化ケイ素の選択度を伴う、実質的な速度で二酸化ケ
イ素と窒化ケイ素とを研磨する傾向がある。窒化ケイ素
に対する二酸化ケイ素の除去速度選択度がかなり高い数
種のＣＭＰスラリーが知られている。しかし、広いｐＨ
範囲にわたって、高い窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素
選択度を示すＣＭＰスラリーは今まで知られていない。
【００１０】Hosali等の米国特許第５，７３８，８００
号明細書には、二酸化ケイ素と窒化ケイ素とを含んでな
る複合材料を研磨する組成物が開示されている。この特
許明細書に記載のＣＭＰスラリーは、水性媒体、研磨粒
子、界面活性剤、並びに二酸化ケイ素及び窒化ケイ素と
共に錯化する分離可能なプロトンをそれぞれ有する２つ
もしくはそれ以上の官能基を有する錯化剤を含んでな
る。この特許明細書に従うＣＭＰスラリー中において、
この錯化剤と組み合せて用いる界面活性剤は、通常の界
面活性剤の機能（即ち、特定分散物の安定化等）を果さ
ないが、どちらかと言えば、複合表面から窒化ケイ素を
除去する速度に影響を与えると発明者によって信じられ
ている。界面活性剤と錯化剤との間での相互作用する薬
剤は説明されていない。Hosali等の米国特許明細書に従
う複合材料は、通常のＣＭＰスラリーよりも良好な選択
度を示すが、狭いｐＨ（約６〜約７）範囲においてだけ
である。
号明細書には、二酸化ケイ素と窒化ケイ素とを含んでな
る複合材料を研磨する組成物が開示されている。この特
許明細書に記載のＣＭＰスラリーは、水性媒体、研磨粒
子、界面活性剤、並びに二酸化ケイ素及び窒化ケイ素と
共に錯化する分離可能なプロトンをそれぞれ有する２つ
もしくはそれ以上の官能基を有する錯化剤を含んでな
る。この特許明細書に従うＣＭＰスラリー中において、
この錯化剤と組み合せて用いる界面活性剤は、通常の界
面活性剤の機能（即ち、特定分散物の安定化等）を果さ
ないが、どちらかと言えば、複合表面から窒化ケイ素を
除去する速度に影響を与えると発明者によって信じられ
ている。界面活性剤と錯化剤との間での相互作用する薬
剤は説明されていない。Hosali等の米国特許明細書に従
う複合材料は、通常のＣＭＰスラリーよりも良好な選択
度を示すが、狭いｐＨ（約６〜約７）範囲においてだけ
である。
【００１１】Grover等の米国特許第５，７５９，９１７
号明細書には、集積回路及び半導体の製造時に窒化ケイ
素膜ストップ層に優先して、二酸化ケイ素オーバーフィ
ル（overfill) を選択的に研磨するＣＭＰスラリーが開
示されている。この特許明細書に記載のＣＭＰスラリー
は、約３〜約１１の範囲内のｐＨで、カルボン酸、塩、
及び可溶性セリウム化合物を含んでなる。この特許明細
書には、約５〜約１００の窒化ケイ素に対する二酸化ケ
イ素の除去選択度を得ることが可能であると記載されて
いるが、この明細書の実施例に記載されている最も高い
選択度は３４．８９であり、実施例の実質的に大多数は
２０未満の選択度を生じる。
号明細書には、集積回路及び半導体の製造時に窒化ケイ
素膜ストップ層に優先して、二酸化ケイ素オーバーフィ
ル（overfill) を選択的に研磨するＣＭＰスラリーが開
示されている。この特許明細書に記載のＣＭＰスラリー
は、約３〜約１１の範囲内のｐＨで、カルボン酸、塩、
及び可溶性セリウム化合物を含んでなる。この特許明細
書には、約５〜約１００の窒化ケイ素に対する二酸化ケ
イ素の除去選択度を得ることが可能であると記載されて
いるが、この明細書の実施例に記載されている最も高い
選択度は３４．８９であり、実施例の実質的に大多数は
２０未満の選択度を生じる。
【００１２】Kodama等の欧州特許出願公開第０７８６５
０４号公報には、窒化ケイ素粒子、水、及び酸を含んで
なるＣＭＰ研磨組成物が記載されている。この公報に従
うＣＭＰ研磨組成物は、二酸化ケイ素を研磨する場合窒
化ケイ素と比較して高選択度を示すと言われている。こ
の公報の実施例において報告されている最も高い選択度
は３２．５であり、実施例の実質的に大多数は２０未満
の選択度を生じる。
０４号公報には、窒化ケイ素粒子、水、及び酸を含んで
なるＣＭＰ研磨組成物が記載されている。この公報に従
うＣＭＰ研磨組成物は、二酸化ケイ素を研磨する場合窒
化ケイ素と比較して高選択度を示すと言われている。こ
の公報の実施例において報告されている最も高い選択度
は３２．５であり、実施例の実質的に大多数は２０未満
の選択度を生じる。
【００１３】Ronay の欧州特許出願公開第０８４６７４
０号公報には、研磨粒子及び分子量５００〜１０，００
０の、例えば、ポリエチレンイミンのような高分子電解
質を含有するＳＴＩのためのＣＭＰスラリーが記載され
ている。このスラリーのｐＨは９〜１１に維持されねば
ならず、この公報に記載するＣＭＰスラリーが、どの程
度の二酸化ケイ素と窒化ケイ素間の選択度を提供するか
の情報は記載されてない。
０号公報には、研磨粒子及び分子量５００〜１０，００
０の、例えば、ポリエチレンイミンのような高分子電解
質を含有するＳＴＩのためのＣＭＰスラリーが記載され
ている。このスラリーのｐＨは９〜１１に維持されねば
ならず、この公報に記載するＣＭＰスラリーが、どの程
度の二酸化ケイ素と窒化ケイ素間の選択度を提供するか
の情報は記載されてない。
【００１４】Morrison等の欧州特許出願公開第０８５３
３３５号公報には、水酸化テトラメチルアンモニウムと
過酸化水素に添加された通常のＣＭＰスラリー（典型的
には、水性媒体に懸濁されたコロイドシリカ）の混合物
を含んでなるＳＴＩ処理用のＣＭＰスラリーが記載され
ている。この公報に記載されている改良されたＣＭＰス
ラリーは、一般的に４の窒化ケイ素に対する二酸化ケイ
素選択度を３０位の高さに改善するといわれている。こ
のスラリーのｐＨは約１１〜１２．９のかなり狭い範囲
内に維持しなければならない。
３３５号公報には、水酸化テトラメチルアンモニウムと
過酸化水素に添加された通常のＣＭＰスラリー（典型的
には、水性媒体に懸濁されたコロイドシリカ）の混合物
を含んでなるＳＴＩ処理用のＣＭＰスラリーが記載され
ている。この公報に記載されている改良されたＣＭＰス
ラリーは、一般的に４の窒化ケイ素に対する二酸化ケイ
素選択度を３０位の高さに改善するといわれている。こ
のスラリーのｐＨは約１１〜１２．９のかなり狭い範囲
内に維持しなければならない。
【００１５】いくつかの文献にも、ＳＴＩ処理に使用す
るＣＭＰスラリーを記載されている。例えば、J. M. St
eigerwald, S. P. Muraka 及びR. J. Gutman, ISBN 0-4
71-13827-4 (Jon Wiley & Son Inc. 1997)による、Chem
ical Mechanical Planarization of Microelectronic m
aterialsには、一般的に、ケイ素の局部酸化処理(Local
Oxidation of Silicon: LOCOS) の代わりにＳＴＩ処理
を用いる妥当性が検討されている。この文献には、通常
のＣＭＰ処理は酸化物と窒化物間で低選択度を有するこ
とが教示され、この問題の潜在的な解法の見解は教示さ
れていない。
るＣＭＰスラリーを記載されている。例えば、J. M. St
eigerwald, S. P. Muraka 及びR. J. Gutman, ISBN 0-4
71-13827-4 (Jon Wiley & Son Inc. 1997)による、Chem
ical Mechanical Planarization of Microelectronic m
aterialsには、一般的に、ケイ素の局部酸化処理(Local
Oxidation of Silicon: LOCOS) の代わりにＳＴＩ処理
を用いる妥当性が検討されている。この文献には、通常
のＣＭＰ処理は酸化物と窒化物間で低選択度を有するこ
とが教示され、この問題の潜在的な解法の見解は教示さ
れていない。
【００１６】別の文献、Sharath Hosali及びRay Lavoie
による、A High Oxide : Nitride Selectivity CMP Slu
rry for Shallow Trench Isolation, Electromechanica
l Society Proceedings 98-7巻 (1998), 218-234頁に
は、ＣＭＰによって、酸化ケイ素と窒化ケイ素間で除去
の選択速度を高めることが記載されている。この文献に
記載されるスラリーは、窒化ケイ素の除去速度を抑制す
る未公開の専売溶液を含有する研磨剤として酸化セリウ
ムを含む。この文献には未パターンのシリコンウェハー
において高比率選択度が得られることが報告されてい
る。しかし、パターンを付けたシリコンウェハーの選択
度は、それに比べると通常のＣＭＰスラリーを用いる場
合とほとんど同様であると報告されている。
による、A High Oxide : Nitride Selectivity CMP Slu
rry for Shallow Trench Isolation, Electromechanica
l Society Proceedings 98-7巻 (1998), 218-234頁に
は、ＣＭＰによって、酸化ケイ素と窒化ケイ素間で除去
の選択速度を高めることが記載されている。この文献に
記載されるスラリーは、窒化ケイ素の除去速度を抑制す
る未公開の専売溶液を含有する研磨剤として酸化セリウ
ムを含む。この文献には未パターンのシリコンウェハー
において高比率選択度が得られることが報告されてい
る。しかし、パターンを付けたシリコンウェハーの選択
度は、それに比べると通常のＣＭＰスラリーを用いる場
合とほとんど同様であると報告されている。
【００１７】別の文献、Ki-Sik Choi 、Sang-Ick Lee、
Chang-Il Kim、Chul-Woo Nam、Sam-Dong Kim、及びChun
g-Tae Kim による、Application of Ceria-based High
Selectivity Slurry to STI CMP For Sub 0.18μｍ CMO
S Technologies, CMP-MIC Conference, 1999年2 月11〜
12日、307-313 頁には、ＳＴＩ構造を形成するプロセス
においてセリア系ＣＭＰスラリーを用いることが検討さ
れているが、そのスラリーの調製方法に関してはなんら
の情報も提供されていない。この文献は、ＣＭＰ処理時
に、窒化ケイ素上部層の上部表面の下に、二酸化ケイ素
を満たした溝に浅い凹部を形成する、ディッシュとして
知られている現象を最小限にするためにダミーパターン
が必要とされると教示する。また、この文献は、セリア
研磨剤によって生成される、修正するためにフィルタリ
ングを要する傷に関するいくつかの問題も報告する。
Chang-Il Kim、Chul-Woo Nam、Sam-Dong Kim、及びChun
g-Tae Kim による、Application of Ceria-based High
Selectivity Slurry to STI CMP For Sub 0.18μｍ CMO
S Technologies, CMP-MIC Conference, 1999年2 月11〜
12日、307-313 頁には、ＳＴＩ構造を形成するプロセス
においてセリア系ＣＭＰスラリーを用いることが検討さ
れているが、そのスラリーの調製方法に関してはなんら
の情報も提供されていない。この文献は、ＣＭＰ処理時
に、窒化ケイ素上部層の上部表面の下に、二酸化ケイ素
を満たした溝に浅い凹部を形成する、ディッシュとして
知られている現象を最小限にするためにダミーパターン
が必要とされると教示する。また、この文献は、セリア
研磨剤によって生成される、修正するためにフィルタリ
ングを要する傷に関するいくつかの問題も報告する。
【００１８】さらに別の文献、Raymond R. Jin、Jeffer
y David 、Bob Abbassi 、Tom Osterheld 、及びFritz
Redeker による、A Production-Proven Shallow Trench
Isolation (STI) Solution Using Novel CMP Concept
s、CMP-MIC Conference, 1999年2 月11〜12日、314-321
頁には、ディッシングを減らすダミーパターンを用い
ねばならないという問題点が記載されている。提供され
る解決方法は、特別の、系、装置及び研磨ヘッドと組み
合せた、ＣＭＰ処理時にディッシングを最小限にする低
選択度、又は選択度が無いＣＭＰスラリーを用いること
である。
y David 、Bob Abbassi 、Tom Osterheld 、及びFritz
Redeker による、A Production-Proven Shallow Trench
Isolation (STI) Solution Using Novel CMP Concept
s、CMP-MIC Conference, 1999年2 月11〜12日、314-321
頁には、ディッシングを減らすダミーパターンを用い
ねばならないという問題点が記載されている。提供され
る解決方法は、特別の、系、装置及び研磨ヘッドと組み
合せた、ＣＭＰ処理時にディッシングを最小限にする低
選択度、又は選択度が無いＣＭＰスラリーを用いること
である。
【００１９】最後に、さらに別の文献、Brad Withers、
Eugene Zhoa 、Rahul Jairath による、A Wide Margin
CMP and Clean Process for Shallow Trench Isolation
Applications 、CMP-MIC Conference, 1998年2 月19〜
20日、319-327 頁には、ブロックマスク、パターンレジ
ストエッチ、高選択度物質オーバーレイ又はダミー活性
領域の実現を必要とするたのプロセスコストと複雑さの
問題点を述べている。
Eugene Zhoa 、Rahul Jairath による、A Wide Margin
CMP and Clean Process for Shallow Trench Isolation
Applications 、CMP-MIC Conference, 1998年2 月19〜
20日、319-327 頁には、ブロックマスク、パターンレジ
ストエッチ、高選択度物質オーバーレイ又はダミー活性
領域の実現を必要とするたのプロセスコストと複雑さの
問題点を述べている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】前述の検討から、当該
技術分野において、化学機械研摩法、及び窒化ケイ素に
対する二酸化ケイ素の高選択度を示しかつ広いｐＨ実施
範囲を有するスラリーの要望が、依然としてあることは
容易に明らかであろう。
技術分野において、化学機械研摩法、及び窒化ケイ素に
対する二酸化ケイ素の高選択度を示しかつ広いｐＨ実施
範囲を有するスラリーの要望が、依然としてあることは
容易に明らかであろう。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、広いｐＨ範囲
にわたって、化学機械研摩法を用いて製品の表面から窒
化ケイ素に優先して二酸化ケイ素を選択的に除去するの
に有効な新規な水性スラリーを提供する。本発明に従う
水性スラリーは、研磨粒子並びにカルボン酸官能基及び
親電子性官能基、例えば、アミン類とハロゲン化物から
選ばれる第二の官能基の両方を有する有機化合物を含ん
でなる。好ましい態様では、前記研磨粒子はセリア又は
チタニアを含み、前記有機化合物はα−アミノ酸（例え
ば、プロリン、グリシン、又はアラニン）を含む。水性
スラリーは随意選択的に、約４〜約１２の効果的な範囲
内にｐＨを調節する酸又は塩基を含んでもよい。
にわたって、化学機械研摩法を用いて製品の表面から窒
化ケイ素に優先して二酸化ケイ素を選択的に除去するの
に有効な新規な水性スラリーを提供する。本発明に従う
水性スラリーは、研磨粒子並びにカルボン酸官能基及び
親電子性官能基、例えば、アミン類とハロゲン化物から
選ばれる第二の官能基の両方を有する有機化合物を含ん
でなる。好ましい態様では、前記研磨粒子はセリア又は
チタニアを含み、前記有機化合物はα−アミノ酸（例え
ば、プロリン、グリシン、又はアラニン）を含む。水性
スラリーは随意選択的に、約４〜約１２の効果的な範囲
内にｐＨを調節する酸又は塩基を含んでもよい。
【００２２】また、本発明は、化学機械研摩によって製
品の表面から窒化ケイ素に優先して二酸化ケイ素を選択
的に除去する新規な方法を提供する。本発明の方法は、
ポリッシングパッド、水、研磨粒子、並びにカルボン酸
官能基及びアミン類とハロゲン化物から選ばれる第二の
官能基の両方を有する有機化合物を用いて、製品の表面
を研磨することを含んでなる。研磨粒子は水性媒体中に
分散させてもよく、ポリッシングパッドに付着させても
よい。
品の表面から窒化ケイ素に優先して二酸化ケイ素を選択
的に除去する新規な方法を提供する。本発明の方法は、
ポリッシングパッド、水、研磨粒子、並びにカルボン酸
官能基及びアミン類とハロゲン化物から選ばれる第二の
官能基の両方を有する有機化合物を用いて、製品の表面
を研磨することを含んでなる。研磨粒子は水性媒体中に
分散させてもよく、ポリッシングパッドに付着させても
よい。
【００２３】本発明の新規なスラリーと方法は、窒化ケ
イ素に対する二酸化ケイ素研摩速度選択度を正確にコン
トロールすることが重要な、例えば、ＳＴＩ構造の形成
のような用途に特に有用である。カルボン酸官能基及び
アミン類とハロゲン化物から選ばれる第二官能基の両方
を有する有機化合物が、二酸化ケイ素の除去速度を大き
く低下させることなく窒化ケイ素の除去速度を低下させ
るように機能する。窒化ケイ素の除去速度は、スラリー
中の有機化合物の濃度を変えることによってコントロー
ルすることができ、二酸化ケイ素の除去速度は、研磨剤
濃度及びサイズ、ポリッシングパッド下降圧力、及び／
又は速度等の他のＣＭＰ条件を変えることによって調節
することができる。窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素除
去選択度は、約５から高くは５００又はそれ以上の実行
範囲内に調節することができる。本発明の水性スラリー
及び方法に用いられる化合物の多くは環境に優しいの
で、廃水の処理と廃棄に関しては最小限の考慮でよい。
本発明のこれらの態様及び利点は、添付した図面のグラ
フを見て、本発明の詳細な説明及び本発明の実施に考え
られる最良の態様から当業者には容易に理解されるであ
ろう。
イ素に対する二酸化ケイ素研摩速度選択度を正確にコン
トロールすることが重要な、例えば、ＳＴＩ構造の形成
のような用途に特に有用である。カルボン酸官能基及び
アミン類とハロゲン化物から選ばれる第二官能基の両方
を有する有機化合物が、二酸化ケイ素の除去速度を大き
く低下させることなく窒化ケイ素の除去速度を低下させ
るように機能する。窒化ケイ素の除去速度は、スラリー
中の有機化合物の濃度を変えることによってコントロー
ルすることができ、二酸化ケイ素の除去速度は、研磨剤
濃度及びサイズ、ポリッシングパッド下降圧力、及び／
又は速度等の他のＣＭＰ条件を変えることによって調節
することができる。窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素除
去選択度は、約５から高くは５００又はそれ以上の実行
範囲内に調節することができる。本発明の水性スラリー
及び方法に用いられる化合物の多くは環境に優しいの
で、廃水の処理と廃棄に関しては最小限の考慮でよい。
本発明のこれらの態様及び利点は、添付した図面のグラ
フを見て、本発明の詳細な説明及び本発明の実施に考え
られる最良の態様から当業者には容易に理解されるであ
ろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明に従う水性スラリーは、研
磨粒子、並びにカルボン酸官能基及びアミン類とハロゲ
ン化物から選ばれる第二の官能基の両方を有する有機化
合物を含んでなる。アミン類とハロゲン化物がプロトン
を解離しない官能基であることはわかるであろう。本明
細書及び特許請求の範囲をとおして、アルキルハライド
及びアリールハライドの両方を含める意味で「ハロゲン
化物」の用語を用いる。アミノ酸は取扱と廃棄の問題が
ほとんど無いか、全く無いので、ハロカルボン酸よりも
アミノカルボン酸が好ましい。
磨粒子、並びにカルボン酸官能基及びアミン類とハロゲ
ン化物から選ばれる第二の官能基の両方を有する有機化
合物を含んでなる。アミン類とハロゲン化物がプロトン
を解離しない官能基であることはわかるであろう。本明
細書及び特許請求の範囲をとおして、アルキルハライド
及びアリールハライドの両方を含める意味で「ハロゲン
化物」の用語を用いる。アミノ酸は取扱と廃棄の問題が
ほとんど無いか、全く無いので、ハロカルボン酸よりも
アミノカルボン酸が好ましい。
【００２５】本発明の水性スラリーに用いられる研磨粒
子は機械研摩の機能を果す。水性スラリーに用いられる
研磨粒子は、ＣＭＰスラリーで通常用いられる種々の研
磨粒子を単独又は混合物として含むことができる。好適
な研磨粒子の例には、アルミナ、セリア、酸化銅、酸化
鉄、酸化ニッケル、酸化マンガン、シリカ、炭化ケイ
素、窒化ケイ素、酸化スズ、チタニア、炭化チタン、酸
化タングステン、イットリア及びジルコニア並びにそれ
らの組み合せが含まれる。現在のところ好ましい研磨剤
はセリア及びチタニアである。
子は機械研摩の機能を果す。水性スラリーに用いられる
研磨粒子は、ＣＭＰスラリーで通常用いられる種々の研
磨粒子を単独又は混合物として含むことができる。好適
な研磨粒子の例には、アルミナ、セリア、酸化銅、酸化
鉄、酸化ニッケル、酸化マンガン、シリカ、炭化ケイ
素、窒化ケイ素、酸化スズ、チタニア、炭化チタン、酸
化タングステン、イットリア及びジルコニア並びにそれ
らの組み合せが含まれる。現在のところ好ましい研磨剤
はセリア及びチタニアである。
【００２６】好ましい研磨粒子は平均粒径が約０．０２
〜約１．０μｍであり、最大粒径は約１０μｍ未満であ
る。粒径それ自体は重要でないが、粒径が小さすぎると
きはスラリーの研磨速度は容認できないほど遅くなるこ
とは分るであろう。一方、もし粒径が大きすぎるとき
は、容認できない傷が研磨される製品の表面に生じる場
合があることも分るであろう。研磨粒子はスラリー中
に、スラリーの約０．１質量％〜約６０質量％の量、最
適には約０．５質量％〜約１０質量％の量で存在するこ
とができる。
〜約１．０μｍであり、最大粒径は約１０μｍ未満であ
る。粒径それ自体は重要でないが、粒径が小さすぎると
きはスラリーの研磨速度は容認できないほど遅くなるこ
とは分るであろう。一方、もし粒径が大きすぎるとき
は、容認できない傷が研磨される製品の表面に生じる場
合があることも分るであろう。研磨粒子はスラリー中
に、スラリーの約０．１質量％〜約６０質量％の量、最
適には約０．５質量％〜約１０質量％の量で存在するこ
とができる。
【００２７】カルボン酸官能基及びアミン類とハロゲン
化物から選ばれる第二の官能基の両方を有する有機化合
物が、ＣＭＰ処理時に窒化ケイ素の除去速度を抑制する
機能を果す。水性スラリー中に用いられる有機化合物
は、カルボン酸官能基及びアミン類とハロゲン化物から
選ばれる第二の官能基の両方を有する種々の有機化合物
の１種又は混合物を含んでなることができる。好ましく
は、第二の官能基はカルボン酸官能基に対してα位にあ
る。アミノ酸、より好ましくはα−アミノ酸が、現在の
ところ本発明に使用する好ましい有機化合物である。Ｌ
−プロリンは現在のところ本発明の水性スラリー用いる
最も好ましいα−アミノ酸である。他のα−アミノ酸、
及び特にグリシン、アラニン、アルギニン、及びリシン
も本発明での使用に好ましい。有機化合物は好ましく
は、水性スラリー中に、スラリーの約０．１質量％〜約
２０質量％の量、最適には約０．５質量％〜約１０質量
％の量で存在することができる。
化物から選ばれる第二の官能基の両方を有する有機化合
物が、ＣＭＰ処理時に窒化ケイ素の除去速度を抑制する
機能を果す。水性スラリー中に用いられる有機化合物
は、カルボン酸官能基及びアミン類とハロゲン化物から
選ばれる第二の官能基の両方を有する種々の有機化合物
の１種又は混合物を含んでなることができる。好ましく
は、第二の官能基はカルボン酸官能基に対してα位にあ
る。アミノ酸、より好ましくはα−アミノ酸が、現在の
ところ本発明に使用する好ましい有機化合物である。Ｌ
−プロリンは現在のところ本発明の水性スラリー用いる
最も好ましいα−アミノ酸である。他のα−アミノ酸、
及び特にグリシン、アラニン、アルギニン、及びリシン
も本発明での使用に好ましい。有機化合物は好ましく
は、水性スラリー中に、スラリーの約０．１質量％〜約
２０質量％の量、最適には約０．５質量％〜約１０質量
％の量で存在することができる。
【００２８】本発明の水性スラリーは、低いところで約
４から高いところで約１２の広いｐＨ範囲にわたって窒
化ケイ素に対する高い二酸化ケイ素の除去選択度を示
す。好ましくは、水性スラリーのｐＨは約６〜約１１の
範囲内である。水性スラリーのｐＨを、必要な場合は酸
又は塩基を添加して調節することができる。水性スラリ
ーのｐＨを低下させるには現在のところＨＮＯ3 が好ま
しい酸であり、水性スラリーのｐＨを上昇させるにはＫ
ＯＨ及びＮＨ4 ＯＨが好ましい塩基である。ｐＨ調節剤
の選定は重要でなく、他の酸、例えばＨＣｌ、また他の
塩基、例えばＮａＯＨも本発明の実施に使用できること
は理解できよう。このスラリーは、随意選択的に、界面
活性剤、ｐＨ緩衝剤、消泡剤、及び分散剤を含んでもよ
く、それらは周知のものである。
４から高いところで約１２の広いｐＨ範囲にわたって窒
化ケイ素に対する高い二酸化ケイ素の除去選択度を示
す。好ましくは、水性スラリーのｐＨは約６〜約１１の
範囲内である。水性スラリーのｐＨを、必要な場合は酸
又は塩基を添加して調節することができる。水性スラリ
ーのｐＨを低下させるには現在のところＨＮＯ3 が好ま
しい酸であり、水性スラリーのｐＨを上昇させるにはＫ
ＯＨ及びＮＨ4 ＯＨが好ましい塩基である。ｐＨ調節剤
の選定は重要でなく、他の酸、例えばＨＣｌ、また他の
塩基、例えばＮａＯＨも本発明の実施に使用できること
は理解できよう。このスラリーは、随意選択的に、界面
活性剤、ｐＨ緩衝剤、消泡剤、及び分散剤を含んでもよ
く、それらは周知のものである。
【００２９】本発明の水性スラリーの窒化ケイ素に対す
る二酸化ケイ素の選択度を、低いところでは約５から高
いところでは約５００もしくはそれ以上に調節すること
ができる。一般的に、スラリー中の有機化合物の量を変
えることによって、選択度を調節する。いくつかの用
途、例えば、ＳＴＩ構造形成時のシリコン半導体ウェハ
ー上の二酸化ケイ素膜の表面の平坦化では、研磨粒子が
水性媒体中に分散されている場合、約４０〜約６０の窒
化ケイ素に対する二酸化ケイ素の選択度が好ましい。研
磨粒子がポリッシングパッドに付着されている場合は、
ポリッシングパッドの特性のために「ディッシング」の
問題は最小になると考えられるので、非常に高い選択度
が最適と考えられる。
る二酸化ケイ素の選択度を、低いところでは約５から高
いところでは約５００もしくはそれ以上に調節すること
ができる。一般的に、スラリー中の有機化合物の量を変
えることによって、選択度を調節する。いくつかの用
途、例えば、ＳＴＩ構造形成時のシリコン半導体ウェハ
ー上の二酸化ケイ素膜の表面の平坦化では、研磨粒子が
水性媒体中に分散されている場合、約４０〜約６０の窒
化ケイ素に対する二酸化ケイ素の選択度が好ましい。研
磨粒子がポリッシングパッドに付着されている場合は、
ポリッシングパッドの特性のために「ディッシング」の
問題は最小になると考えられるので、非常に高い選択度
が最適と考えられる。
【００３０】予想外に、アミノ酸が窒化ケイ素除去速度
に大きな抑制効果を有することが測定された。窒化ケイ
素膜除去速度は、約６６ｎｍ／分から１％グリシン（及
び４質量％セリア研摩粒子）を用いる約３４ｎｍ／分、
さらに４％プロリン（及び４質量％セリア研摩粒子）を
用いる約１ｎｍ／分へと低下した。アルギニン及びリシ
ンを用いて窒化ケイ素研摩速度は最も抑制された。それ
らは僅か１．０％の濃度で、窒化ケイ素研摩速度を、そ
れぞれ２．０ｎｍ／分及び５．０ｎｍ／分へと低下させ
た。また、容認できる時間で溝に満たされた過剰の酸化
物を除去するために妥当な速さに速度を維持する必要が
あるので、二酸化ケイ素研摩速度もまた重要である。ほ
とんど全ての場合において、二酸化ケイ素研摩速度はス
ラリー中のアミノ酸の存在によって実質的に影響を受け
なかった。
に大きな抑制効果を有することが測定された。窒化ケイ
素膜除去速度は、約６６ｎｍ／分から１％グリシン（及
び４質量％セリア研摩粒子）を用いる約３４ｎｍ／分、
さらに４％プロリン（及び４質量％セリア研摩粒子）を
用いる約１ｎｍ／分へと低下した。アルギニン及びリシ
ンを用いて窒化ケイ素研摩速度は最も抑制された。それ
らは僅か１．０％の濃度で、窒化ケイ素研摩速度を、そ
れぞれ２．０ｎｍ／分及び５．０ｎｍ／分へと低下させ
た。また、容認できる時間で溝に満たされた過剰の酸化
物を除去するために妥当な速さに速度を維持する必要が
あるので、二酸化ケイ素研摩速度もまた重要である。ほ
とんど全ての場合において、二酸化ケイ素研摩速度はス
ラリー中のアミノ酸の存在によって実質的に影響を受け
なかった。
【００３１】一般的に、アミノ酸濃度を上昇させる影響
は窒化ケイ素除去速度の急速な低下であり、アミノ酸濃
度がさらに上昇すると二酸化ケイ素除去速度がゆっくり
と低下する。二酸化ケイ素除去速度は非常にゆっくりと
低下する傾向を有するものの依然として非常に速いの
で、窒化ケイ素と比較した二酸化ケイ素の選択度はほと
んど直線である。１．０質量％〜４．０質量％のグリシ
ン−セリアスラリーの場合の窒化ケイ素に対する二酸化
ケイ素の選択度は、１６〜７０にわたる。比べると、
１．０質量％〜４．０質量％のプロリン−セリアスラリ
ーは、５００：１を超える選択度を達成できるさらに高
い選択度を提供する。
は窒化ケイ素除去速度の急速な低下であり、アミノ酸濃
度がさらに上昇すると二酸化ケイ素除去速度がゆっくり
と低下する。二酸化ケイ素除去速度は非常にゆっくりと
低下する傾向を有するものの依然として非常に速いの
で、窒化ケイ素と比較した二酸化ケイ素の選択度はほと
んど直線である。１．０質量％〜４．０質量％のグリシ
ン−セリアスラリーの場合の窒化ケイ素に対する二酸化
ケイ素の選択度は、１６〜７０にわたる。比べると、
１．０質量％〜４．０質量％のプロリン−セリアスラリ
ーは、５００：１を超える選択度を達成できるさらに高
い選択度を提供する。
【００３２】スラリーのｐＨはスラリーの選択度に非常
に強い影響を与える場合がある。プロリン−セリアスラ
リーでは特にそうである。二酸化ケイ素除去速度は、一
般的に、ｐＨと共に速くなるが、窒化ケイ素除去速度は
ｐＨ６〜ｐＨ８で本質的に一定である。ｐＨが８から１
０の直前まで上昇すると、窒化ケイ素除去速度は、プロ
リン−セリアスラリーの場合約１．０ｎｍ／分にまで劇
的に低下する。ｐＨ１０から最高値（プロリン−セリア
スラリーの場合）であるｐＨ１１のところで、窒化ケイ
素除去速度は急速に上昇する。したがって、プロリン−
セリアスラリーでは、窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素
の選択度は約６〜約８の広い範囲にわたって直線部分を
有し、約８から１０の直前までのｐＨ領域では非常に大
きく上昇し、そして１０の直前から約１１までのｐＨ領
域で急速に低下する。
に強い影響を与える場合がある。プロリン−セリアスラ
リーでは特にそうである。二酸化ケイ素除去速度は、一
般的に、ｐＨと共に速くなるが、窒化ケイ素除去速度は
ｐＨ６〜ｐＨ８で本質的に一定である。ｐＨが８から１
０の直前まで上昇すると、窒化ケイ素除去速度は、プロ
リン−セリアスラリーの場合約１．０ｎｍ／分にまで劇
的に低下する。ｐＨ１０から最高値（プロリン−セリア
スラリーの場合）であるｐＨ１１のところで、窒化ケイ
素除去速度は急速に上昇する。したがって、プロリン−
セリアスラリーでは、窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素
の選択度は約６〜約８の広い範囲にわたって直線部分を
有し、約８から１０の直前までのｐＨ領域では非常に大
きく上昇し、そして１０の直前から約１１までのｐＨ領
域で急速に低下する。
【００３３】アミノ酸の窒化ケイ素除去の抑制に対する
非常に強い影響を説明するための起こりうるメカニズム
は、窒化ケイ素膜上面上の「保護」の形成であると考え
られる。適当な有機化合物、例えば、グリシン又はプロ
リンが、スラリー中に存在すると、この有機化合物は窒
化ケイ素のＳｉ−ＯＨ表面基と錯化して除去を抑制でき
る。スラリーのｐＨが６から８に上昇しても、有機化合
物と窒化ケイ素表面との結合は不変のままであり、窒化
ケイ素除去速度は一定である。ｐＨがさらに上昇する
と、より多くの有機化合物結合又は有機化合物と上部分
子層との錯化が生じ、窒化ケイ素膜の除去速度を低下さ
せる。測定された窒化ケイ素の等電点が約８であること
は興味深い。窒化ケイ素除去の抑制はｐＨ９．８まで続
き、そこで急速に上昇し始める。ｐＨ１０を超えると、
アミノ酸と窒化ケイ素の錯化力は大きく低下するか、又
は窒化ケイ素の表面Ｓｉ−ＯＨの解離速度も標準の二酸
化ケイ素面と同様大きく上昇する場合がある。窒化ケイ
素除去と二酸化ケイ素除去の両方を抑制するアルギニン
及びリシンの挙動は、アミノ基が必要とされる主たる官
能基であることを強く示唆している。アルギニンとリシ
ンは追加のアミノ基を有している。さらに、研究されて
いるアミノ酸の解離定数はグリシンの場合９．８、リシ
ンでは１０．５、プロリンでは１０．６、そしてアルギ
ニンでは１２．５である。プロリン以外は、これはおお
よそ窒化ケイ素除去速度抑制の順である。環状構造を有
するためにプロリンが僅かに強い効果を有する場合があ
る。リシンやアルギニンの追加のアミノ基は、二酸化ケ
イ素除去速度抑制の原因となることができる。二酸化ケ
イ素の除去速度は、アミノ酸のｐＫａ値の順に従うと思
われる。
非常に強い影響を説明するための起こりうるメカニズム
は、窒化ケイ素膜上面上の「保護」の形成であると考え
られる。適当な有機化合物、例えば、グリシン又はプロ
リンが、スラリー中に存在すると、この有機化合物は窒
化ケイ素のＳｉ−ＯＨ表面基と錯化して除去を抑制でき
る。スラリーのｐＨが６から８に上昇しても、有機化合
物と窒化ケイ素表面との結合は不変のままであり、窒化
ケイ素除去速度は一定である。ｐＨがさらに上昇する
と、より多くの有機化合物結合又は有機化合物と上部分
子層との錯化が生じ、窒化ケイ素膜の除去速度を低下さ
せる。測定された窒化ケイ素の等電点が約８であること
は興味深い。窒化ケイ素除去の抑制はｐＨ９．８まで続
き、そこで急速に上昇し始める。ｐＨ１０を超えると、
アミノ酸と窒化ケイ素の錯化力は大きく低下するか、又
は窒化ケイ素の表面Ｓｉ−ＯＨの解離速度も標準の二酸
化ケイ素面と同様大きく上昇する場合がある。窒化ケイ
素除去と二酸化ケイ素除去の両方を抑制するアルギニン
及びリシンの挙動は、アミノ基が必要とされる主たる官
能基であることを強く示唆している。アルギニンとリシ
ンは追加のアミノ基を有している。さらに、研究されて
いるアミノ酸の解離定数はグリシンの場合９．８、リシ
ンでは１０．５、プロリンでは１０．６、そしてアルギ
ニンでは１２．５である。プロリン以外は、これはおお
よそ窒化ケイ素除去速度抑制の順である。環状構造を有
するためにプロリンが僅かに強い効果を有する場合があ
る。リシンやアルギニンの追加のアミノ基は、二酸化ケ
イ素除去速度抑制の原因となることができる。二酸化ケ
イ素の除去速度は、アミノ酸のｐＫａ値の順に従うと思
われる。
【００３４】本発明の水性スラリーは、有機化合物を添
加する前又は後のいずれかで、水性媒体に研磨粒子を分
散させることによって調製することができる。また、こ
のスラリーを２成分系（即ち、脱イオン水に分散させた
研磨剤成分と脱イオン水中の有機化合物成分）として調
製することもできる。また、脱イオン水の添加をほんの
僅かしか必要としない濃縮形態にこのスラリーを調製し
て、所望のレベルまでこの濃縮物（又は２成分系の濃縮
成分）を希釈することもできる。
加する前又は後のいずれかで、水性媒体に研磨粒子を分
散させることによって調製することができる。また、こ
のスラリーを２成分系（即ち、脱イオン水に分散させた
研磨剤成分と脱イオン水中の有機化合物成分）として調
製することもできる。また、脱イオン水の添加をほんの
僅かしか必要としない濃縮形態にこのスラリーを調製し
て、所望のレベルまでこの濃縮物（又は２成分系の濃縮
成分）を希釈することもできる。
【００３５】あるいは、本発明の水性スラリーをポリシ
ングパッドにスラリーの一部の成分を導入することによ
って形成することもできる。例えば、研磨粒子と有機化
合物をポリシングパッドに直接導入することもでき、そ
の後脱イオン水をパッド又は研磨される製品の表面に加
えて、その場で研磨スラリーを生成することもできる。
別の態様では、研磨粒子をポリシングパッドに付着さ
せ、有機化合物と脱イオン水を、別個にかまたは一緒に
パッドもしくは研磨される製品の表面に加えて、その場
で研磨スラリーを生成することもできる。本発明の水性
スラリーの成分を種々の方法で混合してその場でスラリ
ーを生成できることは明らかであろう。
ングパッドにスラリーの一部の成分を導入することによ
って形成することもできる。例えば、研磨粒子と有機化
合物をポリシングパッドに直接導入することもでき、そ
の後脱イオン水をパッド又は研磨される製品の表面に加
えて、その場で研磨スラリーを生成することもできる。
別の態様では、研磨粒子をポリシングパッドに付着さ
せ、有機化合物と脱イオン水を、別個にかまたは一緒に
パッドもしくは研磨される製品の表面に加えて、その場
で研磨スラリーを生成することもできる。本発明の水性
スラリーの成分を種々の方法で混合してその場でスラリ
ーを生成できることは明らかであろう。
【００３６】研磨する前もしくは研磨時に当該有機化合
物の化学前駆剤を一緒に混合することによってスラリー
の成分を生成することも可能である。例えば、スラリー
中で、アンモニアとクロロ酢酸とを一緒に混合してその
場でグリシンを生成することができる。さらに、脱イオ
ン水と混合する際に解離するアミノ酸塩を用いて当該有
機化合物を生成することができる。このように、当該明
細書において用いる場合、「スラリー」の用語は、化学
機械研磨をするときにポリッシングパッドと研磨される
製品の表面との界面に存在する成分を引用するものであ
ると理解すべきであり、前駆体を混合してその場で、カ
ルボン酸官能基とアミン類とハロゲン化物から選ばれる
第二官能基の両方を有する有機化合物を生成する状況を
含むことを意図する。
物の化学前駆剤を一緒に混合することによってスラリー
の成分を生成することも可能である。例えば、スラリー
中で、アンモニアとクロロ酢酸とを一緒に混合してその
場でグリシンを生成することができる。さらに、脱イオ
ン水と混合する際に解離するアミノ酸塩を用いて当該有
機化合物を生成することができる。このように、当該明
細書において用いる場合、「スラリー」の用語は、化学
機械研磨をするときにポリッシングパッドと研磨される
製品の表面との界面に存在する成分を引用するものであ
ると理解すべきであり、前駆体を混合してその場で、カ
ルボン酸官能基とアミン類とハロゲン化物から選ばれる
第二官能基の両方を有する有機化合物を生成する状況を
含むことを意図する。
【００３７】また、本発明は化学機械研磨によって製品
の表面から窒化ケイ素に優先して二酸化ケイ素を除去す
る新規な方法も提供する。この方法は、ポリッシングパ
ッド、水、研磨粒子、及びカルボン酸官能基とアミン類
とハロゲン化物から選ばれる第二官能基の両方を有する
有機化合物を用いて製品の表面を研磨することを含んで
なる。研磨粒子はスラリー中の自由粒子として必ずしも
存在する必要はなく、むしろポリッシングパッドに固定
して結合することができる。
の表面から窒化ケイ素に優先して二酸化ケイ素を除去す
る新規な方法も提供する。この方法は、ポリッシングパ
ッド、水、研磨粒子、及びカルボン酸官能基とアミン類
とハロゲン化物から選ばれる第二官能基の両方を有する
有機化合物を用いて製品の表面を研磨することを含んで
なる。研磨粒子はスラリー中の自由粒子として必ずしも
存在する必要はなく、むしろポリッシングパッドに固定
して結合することができる。
【００３８】
【実施例】以下の具体的な例は単に本発明の好ましい態
様を説明するものであって、本発明を限定限定しようと
するものではない。例１（発明例ではない） 脱イオン水中に、平均粒径３５０ｎｍのセリア粒子を
５．０質量％分散させることによってスラリーを調製し
た。その後４０質量％の十分量のＫＯＨをこのスラリー
に添加して、ｐＨを９．０に調節した。ｐＨを９．５に
調節した以外は、別のスラリーを同様に調製した。ｐＨ
が、９．０、９．５、１０．０、１０．５及び１１．０
となるように、合計で５種類のスラリーを調製した。
様を説明するものであって、本発明を限定限定しようと
するものではない。例１（発明例ではない） 脱イオン水中に、平均粒径３５０ｎｍのセリア粒子を
５．０質量％分散させることによってスラリーを調製し
た。その後４０質量％の十分量のＫＯＨをこのスラリー
に添加して、ｐＨを９．０に調節した。ｐＨを９．５に
調節した以外は、別のスラリーを同様に調製した。ｐＨ
が、９．０、９．５、１０．０、１０．５及び１１．０
となるように、合計で５種類のスラリーを調製した。
【００３９】テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯ
Ｓ）前駆体化学蒸着によって適用した１．０μｍ二酸化
ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径（６インチ径）ブ
ランケットシリコンウェハーを、Strasbaugh 6CA研磨材
及びRodel IC 14000 K−溝付きパッドを用いて、上述の
５種類のスラリーをそれぞれ使って別個に研磨した。研
磨条件は、下降圧３８．６４kPa （５．６psi ）、背面
圧力０kPa 、テーブル速度３０rpm 、クイル速度３０rp
m 、温度２５℃、及びスラリー流速２４０cc／分であっ
た。ＣＭＰによってこのシリコンウェハーの表面から除
去される二酸化ケイ素の量を、光学干渉計を用いて測定
し、毎分当たり除去される二酸化ケイ素の除去速度（ｎ
ｍ）を決定した。
Ｓ）前駆体化学蒸着によって適用した１．０μｍ二酸化
ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径（６インチ径）ブ
ランケットシリコンウェハーを、Strasbaugh 6CA研磨材
及びRodel IC 14000 K−溝付きパッドを用いて、上述の
５種類のスラリーをそれぞれ使って別個に研磨した。研
磨条件は、下降圧３８．６４kPa （５．６psi ）、背面
圧力０kPa 、テーブル速度３０rpm 、クイル速度３０rp
m 、温度２５℃、及びスラリー流速２４０cc／分であっ
た。ＣＭＰによってこのシリコンウェハーの表面から除
去される二酸化ケイ素の量を、光学干渉計を用いて測定
し、毎分当たり除去される二酸化ケイ素の除去速度（ｎ
ｍ）を決定した。
【００４０】低圧化学蒸着によって適用した０．３μｍ
窒化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径（６インチ
径）ブランケットシリコンウェハーを、上述の５種類の
スラリーをそれぞれ使って、同一の研磨装置及び条件で
別個に研磨した。ＣＭＰによってこのシリコンウェハー
の表面から除去される窒化ケイ素の量を、光学干渉計を
用いて測定し、毎分当たり除去される窒化ケイ素の除去
速度（ｎｍ）を決定した。
窒化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径（６インチ
径）ブランケットシリコンウェハーを、上述の５種類の
スラリーをそれぞれ使って、同一の研磨装置及び条件で
別個に研磨した。ＣＭＰによってこのシリコンウェハー
の表面から除去される窒化ケイ素の量を、光学干渉計を
用いて測定し、毎分当たり除去される窒化ケイ素の除去
速度（ｎｍ）を決定した。
【００４１】図１は、例１で調製した各スラリーのｐＨ
の関数としての二酸化ケイ素及び窒化ケイ素の研磨速度
を示すグラフである。図２は、例１で調製した各スラリ
ーのｐＨの関数としての窒化ケイ素に対する二酸化ケイ
素の選択度を示すグラフである。このｐＨ範囲では、８
〜１０の相対的に低い選択度が得られたことに留意され
たい。
の関数としての二酸化ケイ素及び窒化ケイ素の研磨速度
を示すグラフである。図２は、例１で調製した各スラリ
ーのｐＨの関数としての窒化ケイ素に対する二酸化ケイ
素の選択度を示すグラフである。このｐＨ範囲では、８
〜１０の相対的に低い選択度が得られたことに留意され
たい。
【００４２】例２ 平均粒径３５０ｎｍのセリア粒子を５．０質量％分散さ
せることによって５種類のスラリーを調製した。このス
ラリーのうち４つは、表Ｉに示す量で有機化合物（アミ
ノ酸）も含んでいた。その後４０質量％の十分量のＫＯ
Ｈを加えて、各スラリーのｐＨを１０に調節した。
せることによって５種類のスラリーを調製した。このス
ラリーのうち４つは、表Ｉに示す量で有機化合物（アミ
ノ酸）も含んでいた。その後４０質量％の十分量のＫＯ
Ｈを加えて、各スラリーのｐＨを１０に調節した。
【００４３】ＴＥＯＳ前駆体化学蒸着によって適用した
１．０μｍ二酸化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径
（６インチ径）ブランケットシリコンウェハーを、Stra
sbaugh 6CA研磨材及びRodel IC 14000 K−溝付きパッド
を用いて、上述の５種類のスラリーをそれぞれ使って別
個に研磨した。研磨条件は、下降圧３８．６４kPa
（５．６psi ）、背面圧力０kPa 、テーブル速度３０rp
m 、クイル速度３０rpm 、温度２５℃、及びスラリー流
速２４０cc／分であった。ＣＭＰによってこのシリコン
ウェハーの表面から除去される二酸化ケイ素の量を、光
学干渉計を用いて測定し、毎分当たり除去される二酸化
ケイ素の除去速度（ｎｍ）を決定した。
１．０μｍ二酸化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径
（６インチ径）ブランケットシリコンウェハーを、Stra
sbaugh 6CA研磨材及びRodel IC 14000 K−溝付きパッド
を用いて、上述の５種類のスラリーをそれぞれ使って別
個に研磨した。研磨条件は、下降圧３８．６４kPa
（５．６psi ）、背面圧力０kPa 、テーブル速度３０rp
m 、クイル速度３０rpm 、温度２５℃、及びスラリー流
速２４０cc／分であった。ＣＭＰによってこのシリコン
ウェハーの表面から除去される二酸化ケイ素の量を、光
学干渉計を用いて測定し、毎分当たり除去される二酸化
ケイ素の除去速度（ｎｍ）を決定した。
【００４４】低圧化学蒸着によって適用した０．３μｍ
窒化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径（６インチ
径）ブランケットシリコンウェハーを、上述の５種類の
スラリーをそれぞれ使って、同一の研磨装置及び条件で
別個に研磨した。ＣＭＰによってこのシリコンウェハー
の表面から除去される窒化ケイ素の量を、光学干渉計を
用いて測定し、毎分当たり除去される窒化ケイ素の除去
速度（ｎｍ）を決定した。研磨速度及び窒化ケイ素に対
する二酸化ケイ素選択度を次の表Ｉに報告する。
窒化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径（６インチ
径）ブランケットシリコンウェハーを、上述の５種類の
スラリーをそれぞれ使って、同一の研磨装置及び条件で
別個に研磨した。ＣＭＰによってこのシリコンウェハー
の表面から除去される窒化ケイ素の量を、光学干渉計を
用いて測定し、毎分当たり除去される窒化ケイ素の除去
速度（ｎｍ）を決定した。研磨速度及び窒化ケイ素に対
する二酸化ケイ素選択度を次の表Ｉに報告する。
【００４５】
【表１】
【００４６】例２は、カルボン酸官能基とアミン類とハ
ロゲン化物から選ばれる第二官能基の両方を含む有機化
合物をＣＭＰスラリーに含有させると、非常に高い窒化
ケイ素に対する二酸化ケイ素の選択度を得ることができ
ることを実証する。
ロゲン化物から選ばれる第二官能基の両方を含む有機化
合物をＣＭＰスラリーに含有させると、非常に高い窒化
ケイ素に対する二酸化ケイ素の選択度を得ることができ
ることを実証する。
【００４７】例３ 脱イオン水中に、平均粒径３５０ｎｍのセリア粒子を
１．０質量％及びＬ−プロリン２．０質量％を分散させ
ることによって調製した６種類のスラリーに、４０質量
％の十分量のＫＯＨ又は１ＮのＮＮＯ3 を各スラリーに
添加して、ｐＨが、６．０、７．０、８．０、９．０、
１０．０及び１１．０となるように、各スラリーを調節
した。
１．０質量％及びＬ−プロリン２．０質量％を分散させ
ることによって調製した６種類のスラリーに、４０質量
％の十分量のＫＯＨ又は１ＮのＮＮＯ3 を各スラリーに
添加して、ｐＨが、６．０、７．０、８．０、９．０、
１０．０及び１１．０となるように、各スラリーを調節
した。
【００４８】ＴＥＯＳ前駆体化学蒸着によって適用した
１．０μｍ二酸化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径
（６インチ径）ブランケットシリコンウェハーを、Stra
sbaugh 6CA研磨材及びRodel IC 14000 K−溝付きパッド
を用いて、上述の６種類のスラリーをそれぞれ使って別
個に研磨した。研磨条件は、下降圧４１．４kPa （６．
０psi ）、背面圧力１３．８kPa （２．０psi ）、テー
ブル速度４０rpm 、クイル速度４０rpm 、温度２０℃、
及びスラリー流速３４０cc／分であった。ＣＭＰによっ
てこのシリコンウェハーの表面から除去される二酸化ケ
イ素の量を、楕円偏光計を用いて測定し、毎分当たり除
去される二酸化ケイ素の除去速度（ｎｍ）を決定した。
１．０μｍ二酸化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径
（６インチ径）ブランケットシリコンウェハーを、Stra
sbaugh 6CA研磨材及びRodel IC 14000 K−溝付きパッド
を用いて、上述の６種類のスラリーをそれぞれ使って別
個に研磨した。研磨条件は、下降圧４１．４kPa （６．
０psi ）、背面圧力１３．８kPa （２．０psi ）、テー
ブル速度４０rpm 、クイル速度４０rpm 、温度２０℃、
及びスラリー流速３４０cc／分であった。ＣＭＰによっ
てこのシリコンウェハーの表面から除去される二酸化ケ
イ素の量を、楕円偏光計を用いて測定し、毎分当たり除
去される二酸化ケイ素の除去速度（ｎｍ）を決定した。
【００４９】低圧化学蒸着によって適用した０．３μｍ
窒化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径（６インチ
径）ブランケットシリコンウェハーを、上述の６種類の
スラリーをそれぞれ使って、同一の研磨装置及び条件で
別個に研磨した。ＣＭＰによってこのシリコンウェハー
の表面から除去される窒化ケイ素の量を、光学干渉計を
用いて測定し、毎分当たり除去される窒化ケイ素の除去
速度（ｎｍ）を決定した。
窒化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径（６インチ
径）ブランケットシリコンウェハーを、上述の６種類の
スラリーをそれぞれ使って、同一の研磨装置及び条件で
別個に研磨した。ＣＭＰによってこのシリコンウェハー
の表面から除去される窒化ケイ素の量を、光学干渉計を
用いて測定し、毎分当たり除去される窒化ケイ素の除去
速度（ｎｍ）を決定した。
【００５０】図３は、例３で調製した各スラリーのｐＨ
の関数としての二酸化ケイ素及び窒化ケイ素の研磨速度
を示すグラフである。図４は、例３で調製した各スラリ
ーのｐＨの関数としての窒化ケイ素に対する二酸化ケイ
素の選択度を示すグラフである。Ｌ−プロリンが窒化ケ
イ素の研磨速度を劇的に低下させ、広範囲のｐＨをとお
して非常に高い選択度を生じさせることに留意された
い。
の関数としての二酸化ケイ素及び窒化ケイ素の研磨速度
を示すグラフである。図４は、例３で調製した各スラリ
ーのｐＨの関数としての窒化ケイ素に対する二酸化ケイ
素の選択度を示すグラフである。Ｌ−プロリンが窒化ケ
イ素の研磨速度を劇的に低下させ、広範囲のｐＨをとお
して非常に高い選択度を生じさせることに留意された
い。
【００５１】例４ 脱イオン水に５．０質量％のチタニアを分散することに
よって２種類のスラリーを調製した。一方のスラリーは
表ＩＩに示すように４．０質量％の有機化合物（Ｌ−プ
ロリン）も含んでいた。十分量の３０質量％のＮＨ4 Ｏ
Ｈ溶液を添加して各スラリーのｐＨを１０に調節した。
よって２種類のスラリーを調製した。一方のスラリーは
表ＩＩに示すように４．０質量％の有機化合物（Ｌ−プ
ロリン）も含んでいた。十分量の３０質量％のＮＨ4 Ｏ
Ｈ溶液を添加して各スラリーのｐＨを１０に調節した。
【００５２】ＴＥＯＳ前駆体化学蒸着によって適用した
１．０μｍ二酸化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径
（６インチ径）ブランケットシリコンウェハーを、Stra
sbaugh 6CA研磨材及びRodel IC 14000 K−溝付きパッド
を用いて、上述の２種類のスラリーをそれぞれ使って別
個に研磨した。研磨条件は、下降圧３８．６４kPa
（５．６psi ）、背面圧力０kPa 、テーブル速度４０rp
m 、クイル速度４０rpm 、温度２５℃、及びスラリー流
速２４０cc／分であった。ＣＭＰによってこのシリコン
ウェハーの表面から除去される二酸化ケイ素の量を、光
学干渉計を用いて測定し、毎分当たり除去される二酸化
ケイ素の除去速度（ｎｍ）を決定した。
１．０μｍ二酸化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径
（６インチ径）ブランケットシリコンウェハーを、Stra
sbaugh 6CA研磨材及びRodel IC 14000 K−溝付きパッド
を用いて、上述の２種類のスラリーをそれぞれ使って別
個に研磨した。研磨条件は、下降圧３８．６４kPa
（５．６psi ）、背面圧力０kPa 、テーブル速度４０rp
m 、クイル速度４０rpm 、温度２５℃、及びスラリー流
速２４０cc／分であった。ＣＭＰによってこのシリコン
ウェハーの表面から除去される二酸化ケイ素の量を、光
学干渉計を用いて測定し、毎分当たり除去される二酸化
ケイ素の除去速度（ｎｍ）を決定した。
【００５３】低圧化学蒸着によって適用した０．３μｍ
窒化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径（６インチ
径）ブランケットシリコンウェハーを、上述の２種類の
スラリーをそれぞれ使って、同一の研磨装置及び条件で
別個に研磨した。ＣＭＰによってこのシリコンウェハー
の表面から除去される窒化ケイ素の量を、光学干渉計を
用いて測定し、毎分当たり除去される窒化ケイ素の除去
速度（ｎｍ）を決定した。研磨速度及び窒化ケイ素に対
する二酸化ケイ素選択度を次の表ＩＩに報告する。
窒化ケイ素膜層を有する１５．２４ｃｍ径（６インチ
径）ブランケットシリコンウェハーを、上述の２種類の
スラリーをそれぞれ使って、同一の研磨装置及び条件で
別個に研磨した。ＣＭＰによってこのシリコンウェハー
の表面から除去される窒化ケイ素の量を、光学干渉計を
用いて測定し、毎分当たり除去される窒化ケイ素の除去
速度（ｎｍ）を決定した。研磨速度及び窒化ケイ素に対
する二酸化ケイ素選択度を次の表ＩＩに報告する。
【００５４】
【表２】
【００５５】例４は、窒化ケイ素の研磨速度を低下さ
せ、ＣＭＰスラリーの選択度を高めるには有機化合物の
存在が重要であり、研磨粒子の組成は重要でないことを
実証する。
せ、ＣＭＰスラリーの選択度を高めるには有機化合物の
存在が重要であり、研磨粒子の組成は重要でないことを
実証する。
【００５６】例５ 平均粒径３５０ｎｍのセリア粒子５．０質量％、Ｌ−プ
ロリン４．０質量％、及び脱イオン水９１．０質量％を
含んでなるスラリーを調製した。このスラリーのｐＨは
７．８であった（ｐＨ調節のために、酸又は塩基は添加
しなかった）。化学蒸着によってその上に適用した１．
０μｍ二酸化ケイ素膜層又は０．３μｍ窒化ケイ素膜層
のいずれかを有する１５．２４ｃｍ径（６インチ径）ブ
ランケットシリコンウェハーを、Strasbaugh 6CA研磨材
及びRodel IC 14000 K−溝付きパッドを用いて別個に研
磨した。両方のウェハーの研磨条件は、下降圧３８．６
４kPa （５．６psi ）、背面圧力０kPa 、テーブル速度
３０rpm 、クイル速度３０rpm 、温度２５℃、及びスラ
リー流速２４０cc／分であった。光学干渉計を用いて研
磨の前後の膜圧を測定することによって、酸化物と窒化
物の除去速度を計算した。二酸化ケイ素の研磨速度は５
４０．１ｎｍ／分と測定され、窒化ケイ素の研磨速度は
１．１ｎｍ／分と測定された。したがって、例５に従う
スラリーは選択度４９１を示した。
ロリン４．０質量％、及び脱イオン水９１．０質量％を
含んでなるスラリーを調製した。このスラリーのｐＨは
７．８であった（ｐＨ調節のために、酸又は塩基は添加
しなかった）。化学蒸着によってその上に適用した１．
０μｍ二酸化ケイ素膜層又は０．３μｍ窒化ケイ素膜層
のいずれかを有する１５．２４ｃｍ径（６インチ径）ブ
ランケットシリコンウェハーを、Strasbaugh 6CA研磨材
及びRodel IC 14000 K−溝付きパッドを用いて別個に研
磨した。両方のウェハーの研磨条件は、下降圧３８．６
４kPa （５．６psi ）、背面圧力０kPa 、テーブル速度
３０rpm 、クイル速度３０rpm 、温度２５℃、及びスラ
リー流速２４０cc／分であった。光学干渉計を用いて研
磨の前後の膜圧を測定することによって、酸化物と窒化
物の除去速度を計算した。二酸化ケイ素の研磨速度は５
４０．１ｎｍ／分と測定され、窒化ケイ素の研磨速度は
１．１ｎｍ／分と測定された。したがって、例５に従う
スラリーは選択度４９１を示した。
【００５７】例６ 本発明を実施する最良の態様として次の成分と装置の組
み合せを示す。平均粒径３５０ｎｍのセリア粒子１．０
質量％、及びＬ−プロリン２．０質量％を、脱イオン水
に分散させてスラリーを調製した。調節を必要としない
で、このスラリーのｐＨは８．０と測定された。ＴＥＯ
Ｓ前駆体化学蒸着によって適用された二酸化ケイ素膜層
又は低圧化学蒸着によって適用された窒化ケイ素膜層の
いずれかを有する１５．２４ｃｍ径（６インチ径）ブラ
ンケットシリコンウェハーを、Strasbaugh 6CA研磨材及
びRodel IC 14000 K−溝付きパッドを用いて研磨した。
研磨条件は、下降圧４１．４kPa （６．０psi ）、背面
圧力１３．８kPa （２．０psi ）、テーブル速度４０rp
m 、クイル速度４０rpm 、温度２０℃、及びスラリー流
速３４０cc／分であった。研磨速度は、二酸化ケイ素で
は４７１ｎｍ／分、窒化ケイ素では４．７１ｎｍ／分で
あったので、選択度１００であった。
み合せを示す。平均粒径３５０ｎｍのセリア粒子１．０
質量％、及びＬ−プロリン２．０質量％を、脱イオン水
に分散させてスラリーを調製した。調節を必要としない
で、このスラリーのｐＨは８．０と測定された。ＴＥＯ
Ｓ前駆体化学蒸着によって適用された二酸化ケイ素膜層
又は低圧化学蒸着によって適用された窒化ケイ素膜層の
いずれかを有する１５．２４ｃｍ径（６インチ径）ブラ
ンケットシリコンウェハーを、Strasbaugh 6CA研磨材及
びRodel IC 14000 K−溝付きパッドを用いて研磨した。
研磨条件は、下降圧４１．４kPa （６．０psi ）、背面
圧力１３．８kPa （２．０psi ）、テーブル速度４０rp
m 、クイル速度４０rpm 、温度２０℃、及びスラリー流
速３４０cc／分であった。研磨速度は、二酸化ケイ素で
は４７１ｎｍ／分、窒化ケイ素では４．７１ｎｍ／分で
あったので、選択度１００であった。
【図１】図１は、通常のＣＭＰの二酸化ケイ素と窒化ケ
イ素の研磨速度をｐＨの関数として示したグラフであ
る。
イ素の研磨速度をｐＨの関数として示したグラフであ
る。
【図２】図２は、通常のＣＭＰの窒化ケイ素に対する二
酸化ケイ素の選択度をｐＨの関数として示したグラフで
ある。
酸化ケイ素の選択度をｐＨの関数として示したグラフで
ある。
【図３】図３は、本発明のＣＭＰの一態様の二酸化ケイ
素と窒化ケイ素の研磨速度をｐＨの関数として示したグ
ラフである。
素と窒化ケイ素の研磨速度をｐＨの関数として示したグ
ラフである。
【図４】図４は、本発明のＣＭＰの窒化ケイ素に対する
二酸化ケイ素の選択度をｐＨの関数として示したグラフ
である。
二酸化ケイ素の選択度をｐＨの関数として示したグラフ
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592023036 フェロー コーポレイション ＦＥＲＲＯ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ アメリカ合衆国 オハイオ 44114，クリ ーブランド，レイクサイド アベニュー 1000 (72)発明者 ラマナサン スリニバサン アメリカ合衆国，ニューヨーク 14527, ペン ヤン，リバティ ストリート 537 (72)発明者 シュリアデバラ ブイ．バブ アメリカ合衆国，ニューヨーク 13676, ポツダム，ハゲーティ ロード 24 (72)発明者 ウィリアム ジョージ アメリカ アメリカ合衆国，ニューヨーク 14468, ヒルトン，ダンバー ロード 65 (72)発明者 イ−シェン ハ アメリカ合衆国，ニューヨーク 14424, カナンダイグア，ウエスト レイク ロー ド 3430
Claims (3)
- 【請求項１】 研磨粒子、並びにカルボン酸官能基及び
アミン類とハロゲン化物から選ばれる第二の官能基の両
方を有する有機化合物を含んでなる、化学機械研摩法を
用いて製品の表面から窒化ケイ素に優先して二酸化ケイ
素を選択的に除去するのに用いる水性スラリー。 - 【請求項２】 ポリッシングパッド、水、研磨粒子、並
びにカルボン酸官能基及びアミン類とハロゲン化物から
選ばれる第二の官能基の両方を有する有機化合物を用い
て、製品の表面を研磨することを含んでなる、化学機械
研摩法によって前記表面から窒化ケイ素に優先して二酸
化ケイ素を選択的に除去する方法。 - 【請求項３】 窒化ケイ素に優先して二酸化ケイ素を選
択的に研磨するために、水性媒体、研磨粒子、及びカル
ボン酸基と親電子性官能基を有する有機化合物を含んで
なるスラリーを用意する工程を含む、二酸化ケイ素と窒
化ケイ素を含んでなる複合物を研磨する方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/456,612 US6468910B1 (en) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | Slurry for chemical mechanical polishing silicon dioxide |
| US09/526,286 US6491843B1 (en) | 1999-12-08 | 2000-03-15 | Slurry for chemical mechanical polishing silicon dioxide |
| US09/526286 | 2000-03-15 | ||
| US09/456612 | 2000-03-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001200242A true JP2001200242A (ja) | 2001-07-24 |
Family
ID=27038308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000369471A Pending JP2001200242A (ja) | 1999-12-08 | 2000-12-05 | 水性スラリー |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6491843B1 (ja) |
| EP (1) | EP1106663B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001200242A (ja) |
| KR (1) | KR100759623B1 (ja) |
| DE (1) | DE60023635T2 (ja) |
| TW (1) | TW526251B (ja) |
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