JP2016531429A - 酸化ケイ素、窒化ケイ素及びポリシリコン材料のｃｍｐ用組成物及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、及びポリシリコンを含む基板を研磨する化学的機械的研磨法を提供する。方法は、ＣＭＰ組成物を用いて基板面を摩耗させて、少なくとも幾分かの二酸化ケイ素、窒化ケイ素、及びポリシリコンを基板から除去することを含む。ＣＭＰ組成物は、約３〜９．５のｐＨを有し陽イオン性ポリマーを含有する水性キャリヤー中に懸濁させた、微粒子状セリア研磨剤を含み、陽イオン性ポリマーは、四級メタクリロイルオキシアルキルアンモニウムポリマーからなる。【選択図】図１

Description

本発明は、研磨組成物及び方法に関する。より詳細には、本発明は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、及び／又はポリシリコンを含有する基板を研磨する方法、並びにその組成物に関する。

典型的な固体メモリー・デバイス（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー（ＤＲＡＭ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリー（ＳＲＡＭ）、消去可能なプログラマブル・リードオンリー・メモリー（ＥＰＲＯＭ）、及び電気的に消去可能なプログラマブル・リードオンリー・メモリー（ＥＥＰＲＯＭ））は、メモリー応用での各メモリー・ビット用に微細電子回路素子を使用している。典型的な不揮発性メモリー素子（ＥＥＰＲＯＭ、すなわち、「フラッシュ」メモリーなど）向けには、浮遊ゲート電界効果トランジスターが、データ・ストレージ・デバイスとして使用されている。これらのデバイスは電界効果トランジスターのゲート上に電荷を保持して、各メモリー・ビットを記憶し、限定的な再書き込み能力を有している。これらはまた、書き込み速度が遅い。

半導体及びメモリー・デバイスの製造のさなかには、材料の各種層は、ウェーハ上に回路の各種構成要素を形成するために、除去する又は削る必要があり、これは典型的には、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により達成される。従来の多くのＣＭＰ組成物は、あるタイプの集積回路構成要素の除去に関し、別の構成要素と比較して選択的である。

基板面のＣＭＰ向け組成物及び方法は、当該技術分野で周知である。半導体基板面のＣＭＰ向け（例えば、集積回路製造向け）の研磨組成物（研磨スラリー、ＣＭＰスラリー、及びＣＭＰ組成物としても知られているもの）は、典型的には研磨剤、各種添加剤化合物などを含有している。

従来のＣＭＰ技術では、基板キャリア又は研磨ヘッドは、キャリア組立体上に搭載され、ＣＭＰ装置内で研磨パッドに接触して配置される。キャリア組立体は、制御可能な圧力を前記基板に与え、基板を研磨パッドに押し付ける。パッド及びキャリアは、密着した基板とともに、互いに相対的に動かされる。パッドと基板との相対的な動きは、基板面を摩耗させる働きをして、基板面から材料の一部分を除去し、それにより基板を研磨する。基板面の研磨は典型的には、研磨組成物の化学活性（例えば、ＣＭＰ組成物中に存在する、酸化剤、酸、塩基、又はその他の添加剤によるもの）、及び／又は研磨組成物中に懸濁させた研磨剤の機械的活性によりさらに促進される。典型的な研磨剤材料には、二酸化ケイ素、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。

３次元トランジスターの積層（３Ｄフラッシュ・メモリー）を用いたフラッシュ・メモリー・デバイスが、ますます一般的になっている。３Ｄフラッシュ用途向け研磨スラリーは概して、良好な面形状（例えば、５０オングストローム未満のディッシング）、及び低い欠陥密度（例えば、ウェーハあたり５０個未満の欠陥）のみならず、酸化ケイ素（例えばプラズマ促進テトラエトキシシラン由来の二酸化ケイ素、「ＰＥＴＥＯＳ」又は「ＴＥＯＳ」としても知られているもの）、窒化ケイ素、及びポリシリコンに対して比較的高い除去速度を与えるものとされている。そのような特徴の組み合わせは典型的には、既存のＣＭＰ組成物又は方法には見いだせない。その結果として、そのような有益な特性を与える、新規の研磨方法及び組成物を開発することが現状、必要とされている。本発明は、この現状の要求に対処するものである。これらのそして本発明の他の利点は、進歩性のあるさらなる特徴とともに、本明細書で提供する本発明の記載から明らかとなるであろう。

本発明は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、及び／又はポリシリコンを含む基板を研磨する化学的機械的研磨法を提供する。本明細書に記載の方法を用いて達成できる、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、及びポリシリコンの除去速度は高く、例えば、三つの材料それぞれについて典型的には、毎分１０００オングストローム（オングストローム／分）であり、これは３Ｄフラッシュ・メモリーの製造に有益である。好ましい実施形態では、方法は、ＣＭＰ組成物を用いて基板面を摩耗させて、少なくとも幾分かの二酸化ケイ素、窒化ケイ素、及びポリシリコンを基板から除去することを含む。ＣＭＰ組成物は、水性キャリヤー中に懸濁させた微粒子状セリア研磨剤（例えば、コロイド状セリア）を含むか、この研磨剤から実質的になるか、又はこの研磨剤からなり、キャリヤーはｐＨが３〜９．５（好ましくは３〜５）の範囲にあり、陽イオン性ポリマーを含有する。陽イオン性ポリマーは、２−メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムポリマー、例えば、本明細書では「ポリＭＡＤＱＵＡＴ」とも称されるポリ（２−メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム・クロリド）等の四級メタクリロイルオキシアルキルアンモニウムポリマー、及び類似の材料からなる。使用時点では、セリア研磨剤は好ましくは、ＣＭＰ組成物中に、０．１〜２重量パーセント（ｗｔ％）の濃度で存在し、陽イオン性ポリマーは好ましくは、ＣＭＰ組成物中に、２０〜２００パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）の濃度で存在する。好ましくは、微粒子状セリア研磨剤は、１０〜２００ｎｍの平均粒子サイズを有し、主要な研磨剤粒子のためには、例えば６０ｎｍの平均粒子サイズを有する。四級２−メタクリロイルオキシアルキルアンモニウムポリマーは好ましくは、本明細書に記載の組成物及び方法において使用される唯一の陽イオン性ポリマーである。所望により、硝酸アンモニウム等の水溶性塩、殺生物剤、ｐＨ緩衝剤などが組成物中に含まれていてもよい。

好ましい実施形態では、摩耗は、研磨パッドと連動してＣＭＰ研磨装置において実行される。

別の態様では、本発明は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、及び／又はポリシリコン（ドープした若しくはドープしないもの）成分を含む基板を研磨するのに有用な組成物（スラリー）を提供する。ＣＭＰスラリーは、ｐＨが３〜９．５であり、水性キャリヤー中に懸濁させた微粒子状セリア研磨剤から実質的になるか、又はその研磨剤からなり、このキャリヤーは、研磨方法の態様に関して上に記載された陽イオン性ポリマーを含有する。セリア研磨剤（例えば、コロイド状セリア）は好ましくは、組成物中に０．１〜４重量％の濃度で存在する。ＣＭＰ組成物の陽イオン性ポリマーは好ましくは、ＣＭＰ組成物中に２０〜８００ｐｐｍの濃度で存在する。使用する場合には、組成物は必要であれば、水又は別の好適な水性キャリヤーを用いて希釈して、使用時点で、セリアの濃度が好ましくは０．１〜１重量％、そして陽イオン性ポリマーの濃度が２０〜２００ｐｐｍとなるようにすることができる。

一実施形態では、ＣＭＰ組成物は、１５０〜２００ｐｐｍの陽イオン性ポリマーを含有する水性キャリヤー中に懸濁させた１．２〜２重量％の粒子状のコロイド状セリア研磨剤を含むか、その研磨剤から実質的になるか、又はその研磨剤からなり、陽イオン性ポリマーは、ポリ（２−メタクリロイルオキシエチルトリメチル塩化アンモニウム）からなり、組成物は、ｐＨが３〜５の範囲にある。所望により、硝酸アンモニウム等の水溶性塩、殺生物剤、緩衝剤などが、組成物中に含まれていてもよい。

本明細書に記載の組成物及び方法は、３Ｄフラッシュ・メモリー用途に特に有用であり、そして酸化ケイ素、窒化ケイ素及びポリシリコンについて予想外に高い除去速度（例えば、＞１０００オングストローム／分）を有利に提供する。

図１は、本発明の組成物及び方法において評価された、選択された陽イオン性ポリマーの式を提供する。 図２は、酸化物、窒化物、及びポリシリコンのブランケットウェーハを、本明細書における実施例１に記載の各種陽イオン性ポリマーを含有するセリアＣＭＰ組成物１〜８（横軸）を使用して研磨する場合の、除去速度（ＲＲ）のグラフを提供する。 図３は、酸化物、窒化物、及びポリシリコンのブランケットウェーハを、塩を添加しないセリアＣＭＰ組成物を使用して研磨する場合の、除去速度（ＲＲ）のグラフを提供する。 図４は、酸化物、窒化物、及びポリシリコンのブランケットウェーハを、塩を添加したセリアＣＭＰ組成物を使用して研磨する場合の、除去速度（ＲＲ）のグラフを提供する。 図５は、酸化物、窒化物、及びポリシリコンのブランケットウェーハを、塩を添加せずポリマー濃度が図３の実施例よりも高いセリアＣＭＰ組成物を使用して研磨する場合の、除去速度（ＲＲ）のグラフを提供する。

本発明は、酸化ケイ素（例えば、ＴＥＯＳ）、窒化ケイ素、及びポリシリコンの、１つ又は複数を含む基板を研磨するのに好適な方法及び組成物を提供する。特に、本明細書に記載の方法において使用される組成物は、微粒子状セリア研磨剤と、好ましくは組成物における唯一の陽イオン性ポリマーとして、四級メタクリロイオキシアルキルアンモニウムポリマー、例えば、ＭＡＤＱＵＡＴホモポリマーなどとの組み合わせを含む。この独特な材料の組み合わせにより、酸化物、窒化物、及びポリシリコンについて、所望の高い除去速度が得られ、これによりこの組成物及び方法が、例えば３Ｄフラッシュ・メモリー用途に有用となる。四級メタクリロイルオキシアルキルアンモニウムポリマー以外の他の陽イオン性ポリマーを評価したが、酸化物の除去速度が過剰に抑制される、又は窒化物及びポリシリコンの除去速度が充分には向上しない等、得られた結果は、３Ｄフラッシュ・メモリー用途には望ましくなかった。

本発明の組成物は好ましくは、ｐＨが３〜９．５（より好ましくはｐＨが３〜５、例えば、４〜５）である。組成物のｐＨは、酸性成分を含む緩衝剤物質を含むことにより達成及び／又は維持することができ、酸性成分は、無機の又は有機のいかなる酸であってもよい。いくつかの好ましい実施形態では、酸性成分は、無機酸、カルボン酸、有機ホスホン酸、酸性複素環化合物、それらの塩、又は前述の２つ以上の組み合わせが可能である。好適な無機酸の非限定例には、塩酸、硫酸、リン酸、亜リン酸、ピロリン酸、亜硫酸、及び四ホウ酸、又はそれらのあらゆる酸性塩が挙げられる。好適なカルボン酸の非限定例には、モノカルボン酸（例えば、酢酸、安息香酸、フェニル酢酸、１−ナフトエ酸、２−ナフトエ酸、グリコール酸、ギ酸、乳酸、マンデル酸など）、及びポリカルボン酸（例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、酒石酸、クエン酸、マレイン酸、フマル酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、イタコン酸など）、又はそれらのあらゆる酸性塩が挙げられる。好適な有機ホスホン酸の非限定例には、ホスホノ酢酸、イミノジ（メチルホスホン酸）、ソルティア（Solutia）から購入可能なＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２０００ＬＣというブランド名のアミノ−トリ（メチレンホスホン酸）及びＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２０１０というブランド名のヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、又はそれらのあらゆる酸性塩が挙げられる。好適な酸性複素環化合物の非限定例には、尿酸、アスコルビン酸など、又はそれらのあらゆる酸性塩が挙げられる。いくつかの実施形態では、所望のｐＨは、緩衝剤無しで、比較的少量の緩衝剤だけを用いて、又は酸若しくは塩基を用いた簡単なｐＨ調整により、達成及び維持することができる。

本発明の研磨組成物は、所望により、研磨組成物に一般的に含まれる、金属錯化剤、腐食抑制剤、粘度改良剤、殺生物剤等の、好適な量の１つ又は複数の他の添加剤物質を含むこともできる。例えば、組成物は、ヒスチジン、又はビストリス等の緩衝剤；ＫＡＴＨＯＮ又はＮＥＯＬＯＮＥ殺生物剤等の殺生物剤；酢酸、ヒスチジン、リシン、グリシン、ピコリン酸、酒石酸、イミノ二酢酸、アラニン、安息香酸、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、グルタミン酸、グルタル酸、ベータ−アラニン、アスパラギン酸、オルニチン、又はプロリン等の錯化剤；ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、テトラゾール、５−アミノテトラゾール、３−アミノ−ｌ，２，４−トリアゾール、フェニルホスホン酸、メチルホスホン酸等の腐食抑制剤などを含むことができる。

水性キャリヤーは、いかなる水性溶媒であっても、例えば、水、メタノール水溶液、エタノール水溶液、それらの組み合わせなどであってもよい。好ましくは、水性キャリヤーは、主に脱イオン水を含む。

本明細書に記載のＣＭＰ組成物のセリア研磨剤成分は、半導体研磨用途向けに有用な、いかなる微粒子状セリア研磨剤であってもよい。いくつかの好ましい実施形態では、セリア研磨剤はコロイド状セリアである。好ましくは、セリア研磨剤は、平均粒子サイズが１０〜２００ｎｍ、より好ましくは４０〜８０ｎｍ（例えば、６０ｎｍ）の第１のセリア粒子を有する。セリア研磨剤はまた、粒子サイズがさらに大きい（例えば１５０〜１７０ｎｍ）第２のセリア粒子を含んでいてもよい。

ＣＭＰ組成物の陽イオン性ポリマー成分は、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムホモリマー（例えば、図１にポリマー１として示すポリＭＡＤＱＵＡＴ）、３−メタクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムホモポリマー（例えば、図１に示すポリマー３、ポリ（２−ヒドロキシ−３−メタクリルオキシプロピルトリメチルアンモニウム・クロリド）としても知られる。）、２−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−クロロプロピル）アンモニウムホモリマー（例えば、図１に示すポリマー２、ポリ（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル−２−メタクリルオキシエチルジメチルアンモニウム・クロリド）としても知られる。）等の四級メタクリロイルオキシアルキルアンモニウムポリマー、又は前述の２つ以上の組み合わせである。好ましい実施形態では、陽イオン性ポリマーは、ポリＭＡＤＱＵＡＴ、すなわち、ポリ（２−メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム・クロリド）である。陽イオン性ポリマーのアンモニウム基に対する対イオンは、ハロゲン化物イオン（例えば塩化物イオン）、硝酸イオン、メチル硫酸イオン等のあらゆる陰イオン、又は２つ以上のそのような陰イオンの組み合わせが可能である。陽イオン性ポリマー、特にポリＭＡＤＱＵＡＴは、好ましくは分子量が１００００〜２５０００、より好ましくは１２０００〜１６０００の範囲にある。

所望により、ＣＭＰ組成物は、硝酸アンモニウム等の水溶性塩を、プロフィール制御及び伝導性のために含むことができる。例えば、組成物は、５０〜２０００ｐｐｍの水溶性塩を含むことができる。塩が存在しない場合では、酸化物の除去速度は、窒化物及び／又はポリシリコンについての除去速度よりも大幅に（例えば２倍以上）大きくなり得；塩の添加により、酸化物の除去速度は、窒化物及びポリシリコンについての除去速度に類似の値にまで低下する傾向がある。

本明細書に記載の方法において使用した研磨組成物は、いかなる好適な技術により準備してもよく、それらの技術の多くは、当業者には既知である。研磨組成物は、バッチ又は連続のプロセスで準備することができる。概して、研磨組成物は、それらの成分をいかなる順序で配合することにより準備してもよい。本明細書で使用する場合の用語「成分」は、個々の構成成分（例えば、研磨剤、ポリマー、キレート剤、緩衝剤、及び同種のもの）のみならず、構成成分のあらゆる組み合わせも含む。例えば、セリア研磨剤は、水に分散させてもよく、ポリマー成分と配合してもよく、そして研磨組成物の中に成分を組み込むことが可能ないかなる方法で混合してもよい。典型的には酸化剤は、使用される場合、ＣＭＰプロセスにおいて組成物を使用する準備が整うまで研磨組成物に添加されず、例えば、酸化剤は、研磨開始の直前に添加することができる。ｐＨはさらに、いかなる好適な時点においても、酸又は塩基の添加により必要に応じて調節することができる。

本発明の研磨組成物はまた濃縮物として提供されてもよく、この濃縮物は、使用に先立って適量の水性溶媒（例えば、水）を用いて希釈することが意図されているものである。そのような実施形態では、研磨組成物の濃縮物は、水性溶媒中に分散させた又は溶解させた多様な成分を含んでいてもよく、その量は、適量の水性溶媒を用いて濃縮物を希釈するさいに、研磨組成物の各成分が、使用に適切な範囲の量で研磨組成物中に存在することになるようなものである。

本発明の組成物及び方法は意外なことに、酸化物、窒化物、及びポリシリコンの有用で高い除去速度を、典型的なＣＭＰ条件下で提供する。本明細書で使用する場合、ポリシリコンという用語は、ドープされていないポリシリコン、及びドープされたポリシリコン（例えば、リン（Ｐ）又はホウ素（Ｂ）ドープポリシリコン）の両方を意図している。

本発明のＣＭＰ方法は、好ましくは、化学的機械的研磨装置を使用して達成される。典型的には、ＣＭＰ装置は、使用時には動いて軌道運動、直線運動、及び／又は円運動の結果生じる速度を有する定盤と、定盤に接触して、動いている時には定盤に相対的に動く研磨パッドと、基板を保持する支持体とを備えており、基板は、研磨パッドの面に接触しこれに相対的に動くことにより研磨されることになる。基板の研磨は、この基板を研磨パッドと本発明の研磨組成物とに接触させて置き、そしてその後、研磨パッドを基板に相対的に動かし、基板の少なくとも一部分を摩耗させて基板を研磨することにより生じる。

以下の実施例はさらに、本発明の特定の態様を例示するが、しかしもちろん、その範囲をいかなる形であっても制限すると理解されるものではない。本明細書で、並びに以下の実施例、及び請求項で使用する場合には、パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）、又は重量パーセント（重量％）として報告されている濃度は、対象としている活性成分の重量を組成物の重量で除算したものを基準としている。

実施例１
この実施例は、セリア系ＣＭＰ研磨組成物における、酸化物、窒化物、及びポリシリコンの除去速度に及ぼす、各種陽イオン性ポリマーの効果を例示する。

ｐＨが４．３であり、コロイド状セリア（０．４重量％、第１の平均粒子サイズ６０ｎｍ）を含む水性研磨スラリーと、陽イオン性ポリマーとを使用して、ＭＩＲＡ研磨装置上で、酸化ケイ素（ＴＥＯＳ）、窒化ケイ素、及びポリシリコンのブランケットウェーハを個別に化学的機械的研磨し、研磨には、ＤＯＷ ＩＣ１０１０研磨パッドを、１００ｒｐｍの定盤速度、８５ｒｐｍのキャリア速度、３ｐｓｉの下方力、及び１５０ｍＬ／分のスラリー流量、研磨時間：６０秒で使用した。スラリー中で使用したポリマー、及びポリマー濃度を表１に示すと共に、窒化物、酸化物、及びポリシリコンの２枚のウェーハそれぞれの研磨について観察した除去速度を、オングストローム／分で示す。図１には、選択された陽イオン性ポリマーの化学構造図を提供するが、これらには、この実施例において評価されたいくつかのポリマーが含まれる。図２には、試験されたスラリーを用いて達成された除去速度のグラフを与える。図２では、縦軸は、除去速度（オングストローム／分）を与え、そして横軸には、表１の組成物の番号を列挙する。

表１では、ポリＭＡＤＱＵＡＴは、ポリ（２−メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム・クロリド）を指し、ポリＤＡＤＭＡＣは、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド）を指し、ＰＥＩはポリ（エチレンイミン）を指し、ポリＡｃ−ＭＡＤＱＵＡＴはポリ（アクリルアミド／２−アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム・クロリド）共重合体（８０：２０アクリルアミド：ＭＡＤＱＵＡＴ；５０Ｋ ＭＷ）を指し、ＰＶＩ−ｑｕａｔは、硫酸ジメチルを用いて四級化された四級化ポリ（１−ビニルイミダゾール）を指し、ＰＶＰは、ポリ（４−ビニルピリジン）を指し、そしてポリＶＢＴＡＣは、ポリ（４−ビニルベンジルトリメチル塩化アンモニウム）を指す。

表１及び図２における結果から明らかなように、ポリＭＡＤＱＵＡＴのみが、意外なことに窒化物及びポリシリコンの除去速度の両方を向上させ、高い酸化物除去速度を維持し、その結果、酸化物、窒化物、及びポリシリコンについての速度がそれぞれ、１３００オングストローム／分よりも大きかった。対照的に、ＰＥＩ、ポリＤＡＤＭＡＣ、ＰＶＰ、及びポリＶＢＴＡＣは、窒化物及び酸化物の除去速度の両方を抑制した一方で、ＰＶＩ−ｑｕａｔは、酸化物の除去速度を顕著に抑制し、ポリＡｃ−ＭＡＤＱＵＡＴは、窒化物及びポリシリコンの除去速度を中程度に向上させただけであった。加えて、ポリＭＡＤＱＵＡＴ組成物を用いたブランケットウェーハの結果は、パターンウェーハ上で確認され、意外なことに窒化物／ポリシリコンパターンを含有するパターンウェーハを研磨する場合には、１０オングストローム未満のディッシング、そしてわずか３０個の欠陥／ウェーハが得られた。

実施例２
この実施例は、四級メタクリロイルオキシアルキルアンモニウムポリマーを含むセリア系ＣＭＰ研磨組成物における、酸化物、窒化物、及びポリシリコンの除去速度に及ぼす、添加された塩、及び陽イオン性ポリマー濃度の効果を例示する。

ｐＨが４．５であり、コロイド状セリア（０．４重量％、第１の平均粒子サイズ６０ｎｍ）を含む水性研磨スラリーと、陽イオン性ポリマーとを使用して、ＭＩＲＲＡ研磨装置上で、酸化ケイ素（ＴＥＯＳ）、窒化ケイ素、及びポリシリコンのブランケットウェーハを個別に化学的機械的研磨し、研磨には、ＤＯＷ ＩＣ１０１０研磨パッドを、１００ｒｐｍの定盤速度、８５ｒｐｍのキャリア速度、３ｐｓｉの下方力、及び１５０ｍＬ／分のスラリー流量、研磨時間：６０秒で使用した。スラリー中で使用したポリマーを表２に示す。組成物１に相当するスラリーは、ポリマー濃度が１５ｐｐｍ、組成物２に相当するスラリーは、ポリマー濃度が１７ｐｐｍ、そして組成物３に相当するスラリーは、ポリマー濃度が２１ｐｐｍであった。図３には、試験されたスラリーを用いて達成された除去速度のグラフを与える。図３では、縦軸は除去速度（オングストローム／分）を与え、そして横軸には、表２の組成物の番号を列挙する。

表２におけるものと類似した水性研磨スラリーであるが、しかしまた、９００ｐｐｍの硝酸アンモニウム塩と、さらに高いポリマー濃度とを含むものを、同一の研磨条件で試験した。図４には、試験されたスラリーを用いて達成された除去速度のグラフを与える。図４では、縦軸は除去速度（オングストローム／分）を与え、そして横軸には、表２の相当する組成物の番号を列挙する。添加された塩を含むスラリーにおいて、組成物１に相当するスラリーは、ポリマー濃度が２５ｐｐｍ、組成物２に相当するスラリーは、ポリマー濃度が２９ｐｐｍ、そして組成物３に相当するスラリーは、ポリマー濃度が３５ｐｐｍであった。

図３及び図４に示す結果から明らかなように、塩の添加により、酸化物の除去速度は、窒化物、及びポリシリコンの除去について観察されたものに近い水準にまで抑制される。

窒化物及びポリシリコンについての除去速度はまた、ポリマー濃度を増加させることにより向上させることができる。図５は、表２における組成物１及び２に類似のスラリーについての除去速度を与えるものであるが、違いは、組成物１のポリマー濃度を５５ｐｐｍにまで増加させたことと、組成物２のポリマー濃度を６５ｐｐｍまで増加させたことである。塩はこれらのスラリーに添加しなかった。

図３、４、及び５における情報に基づき、本明細書に記載の方法を操作して、ポリマー、ポリマー濃度の調整、及び硝酸アンモニウム等の添加された塩の使用により、所望の除去速度に合わせることができる。

本明細書で引用されている、出版物、特許出願、及び特許を含め、すべての参照物は、本明細書によって参照により援用され、参照による援用は、それぞれの参照物が個々にそして具体的に、参照により援用されていることを意味するのと、そして本明細書においてその全体が記載されているのと同程度になされる。

本発明の記載の文脈における（特に以下の請求項の文脈における）、用語「ａ」「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」、並びに類似の指示語の使用は、本明細書で別途指示しない限り、又は文脈により明確に否定されていない限り、単数及び複数の両方を含むと解釈されるものとする。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」は、他に言及のない限り、非制限的な用語である（すなわち、「含んでいるが、しかしそれに限定されるものではない」を意味する）と理解されるものとする。本明細書における値の範囲の記述は、本明細書において別途指示しない限り、その範囲内に収まるそれぞれ個別の値の参照を省略する方法としての役割を単に意図しているだけであり、それぞれ個別の値は、本明細書においてあたかも個々に列挙されているかのごとく本明細書に援用される。測定により得られたすべての数値（例えば、重量、濃度、物理的寸法、除去速度、流量、及び同種のもの）は、絶対的に正確な数として解釈されるものではく、用語「ほぼ（ａｂｏｕｔ）」が明示的に宣言されているか否によらず、当技術分野で一般的に使用される測定技術の既知の限界の範囲内にある値を包含すると考えられるものとする。本明細書に記載のすべての方法は、本明細書において別途指示しない限り、又は他に文脈により明確に否定されていない限り、好適ないかなる順序で実行してもよい。ありとあらゆる例の使用、又は本明細書で与えられている例示を表す言い回し（例えば、等（ｓｕｃｈ ａｓ））は、本発明の特定の態様をより良く理解することを意図しているだけであり、他に主張されていない限り、本発明の範囲に制限を課すものではない。本明細書におけるあらゆる言い回しは、特許請求されていないどんな構成要素であっても本発明の実践に不可欠であると述べているとは解釈されないものとする。

本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載され、本発明の実行のための、発明者らに既知の最良の態様を含む。これらの好ましい実施形態の変形は、前述の記載を読んだ時点で、通常の当技術分野の業者には明らかになるであろう。発明者らは、当業者がそのような変形を適切なものとして適用することを予期し、そして発明者らは、本発明が、具体的に本明細書に記載されているのとは別の方法で実践されることを意図している。したがって本発明は、適用可能な法により許容されるものとして、本明細書に添付の請求項に列挙されている対象のあらゆる修正物及び均等物を含む。さらに、上に記載の構成要素の可能な変形におけるそれらのいかなる組み合わせも、本明細書において別途指示しない限り、又は他に文脈により明確に否定されない限り、本発明により包含される。

Claims (22)

1. 二酸化ケイ素、窒化ケイ素、及びポリシリコンを含む基板を研磨する化学的機械的研磨（ＣＭＰ）方法であって、ＣＭＰ組成物を用いて前記基板面を摩耗させて、少なくとも幾分かの二酸化ケイ素、窒化ケイ素、及びポリシリコンを前記基板から除去することを含み、前記ＣＭＰ組成物は、３〜９．５のｐＨを有し陽イオン性ポリマーを含有する水性キャリヤー中に懸濁させた、微粒子状セリア研磨剤を含み、前記陽イオン性ポリマーは、四級メタクリロイルオキシアルキルアンモニウムポリマーからなり、前記セリア研磨剤は、前記ＣＭＰ組成物中に、０．１〜２重量パーセント（重量％）の濃度で存在し、前記陽イオン性ポリマーは、前記ＣＭＰ組成物中に、２０〜２００パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）の濃度で存在する、方法。
2. 前記微粒子状セリア研磨剤が、コロイド状セリアを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記微粒子状セリア研磨剤が、１０〜２００の平均粒子サイズを有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記水性キャリヤーがさらに、水溶性塩を含有する、請求項１に記載の方法。
5. 前記水溶性塩が、硝酸アンモニウムを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記陽イオン性ポリマーが、ハロゲン化物イオン、硝酸イオン、及びメチル硫酸イオンからなる群から選択される１つ又は複数の対イオンを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記摩耗が、ＣＭＰ研磨装置において研磨パッドと連動して実行される、請求項１に記載の方法。
8. ｐＨが３〜５である、請求項１に記載の方法。
9. 前記陽イオン性ポリマーが、ポリ（２−メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム・クロリド）、ポリ（２−ヒドロキシ−３−メタクリルオキシプロピルトリメチルアンモニウム・クロリド）、及びポリ（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル−２−メタクリルオキシエチルジメチルアンモニウム・クロリド）からなる群から選択される少なくとも１つのポリマーからなる、請求項１に記載の方法。
10. 二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、又はそれらの組み合わせを含む基板を研磨するのに好適な化学的機械的研磨（ＣＭＰ）組成物であって、３〜９．５のｐＨを有し陽イオン性ポリマーを含有する水性キャリヤー中に懸濁させた、微粒子状セリア研磨剤を含み、前記陽イオン性ポリマーが、四級メタクリロイルオキシアルキルアンモニウムポリマーからなる、組成物。
11. 前記水性キャリヤーがさらに、水溶性塩を含有する、請求項１０に記載のＣＭＰ組成物。
12. 前記水溶性塩が、硝酸アンモニウムを含む、請求項１０に記載のＣＭＰ組成物。
13. 前記陽イオン性ポリマーが、ハロゲン化物イオン、硝酸イオン、及びメチル硫酸イオンからなる群から選択される１つ又は複数の対イオンを含む、請求項１０に記載のＣＭＰ組成物。
14. 前記微粒子状セリア研磨剤が、前記組成物中に、０．１〜４重量％の濃度で存在する、請求項１０に記載のＣＭＰ組成物。
15. 前記微粒子状セリア研磨剤が、前記組成物中に、１．２〜２重量％の濃度で存在する、請求項１０に記載のＣＭＰ組成物。
16. 前記陽イオン性ポリマーが、前記組成物中に、２０〜８００ｐｐｍの濃度で存在する、請求項１０に記載のＣＭＰ組成物。
17. 前記陽イオン性ポリマーが、前記組成物中に、２０〜２００ｐｐｍの濃度で存在する、請求項１０に記載のＣＭＰ組成物。
18. ｐＨが３〜５である、請求項１０に記載のＣＭＰ組成物。
19. 前記陽イオン性ポリマーが、ポリ（２−メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム・クロリド）、ポリ（２−ヒドロキシ−３−メタクリルオキシプロピルトリメチルアンモニウム・クロリド）、及びポリ（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル−２−メタクリルオキシエチルジメチルアンモニウム・クロリド）からなる群から選択される少なくとも１つのポリマーからなる、請求項１０に記載のＣＭＰ組成物。
20. 二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、又はそれらの組み合わせを含む基板を研磨するのに好適な化学的機械的研磨（ＣＭＰ）組成物であって、３〜５のｐＨを有し１５０〜２００ｐｐｍの陽イオン性ポリマーを含有する水性キャリヤー中に懸濁させた、１．２〜２重量％の微粒子状コロイド状セリア研磨剤を含み、前記陽イオン性ポリマーが、ポリ（２−メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム・クロリド）からなる、組成物。
21. 前記組成物がさらに、５０〜２０００ｐｐｍの水溶性塩を含む、請求項２０に記載のＣＭＰ組成物。
22. 前記水溶性塩が、硝酸アンモニウムを含む、請求項２１に記載のＣＭＰ組成物。

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