JP2022514787A - 研磨組成物およびそれを使用する方法 - Google Patents

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Abstract

本開示は、少なくとも１つの研磨剤と、少なくとも１つの窒化物除去速度低減剤と、酸または塩基と、水とを含む研磨組成物に関する。少なくとも１つの窒化物除去速度低減剤はＣ１２からＣ４０の炭化水素基を含有する疎水性部分と、スルフィナイト基、スルフェート基、スルホネート基、カルボキシレート基、ホスフェート基、およびホスホネート基からなる群より選択される少なくとも１つの群を含有する親水性部分とを含むことができ、疎水性部分および親水性部分は、０～１０個のアルキレンオキシド基によって分離される。研磨組成物は、約２～約６．５のｐＨを有することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、研磨組成物およびそれを使用する方法に関する。
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１９年３月１８日に出願された米国実用出願シリアル番号１６／ ３５６，６８５に優先権を主張し、２０１８年１２月１９日に出願された米国仮出願第６２／７８１，６４８に優先権を主張し、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
半導体産業はプロセスと集積化の革新によるデバイスのさらなる微細化により、チップ性能を向上させるために絶えず駆動されている。化学的機械研磨／平坦化（ＣＭＰ）はトランジスタレベルで多くの複雑な集積方式を可能にし、それによってチップ密度の増加を容易にする、強力な技術である。
トランジスタは一般に、ＦＥＯＬ(Front End of Line)トランジスタ製造工程で製造される。ＦＥＯＬ材料積層体は、典型的には金属ゲートと、誘電体材料の複数の積層体とを含む。各集積回路における何十億もの活性要素の電気的絶縁はＦＥＯＬにおける目標であり、浅いトレンチ分離（ＳＴＩ）プロセスを用いて達成され得る。ＳＴＩプロセスの一部は、説明のために図１に示されている。図１から分かるように、ＳＴＩ ＣＭＰプロセスの前に、シリコン（例えば、シリコンウェハー）（図１（ａ））の上に熱酸化シリコンおよびＳｉＮを堆積させ、次いで、トレンチ／分離および「活性」非トレンチ領域を形成するためにエッチングアウトさせ（領域を含むトランジスタを形成する）（図１（ｂ））、その後、これらのトレンチ／分離領域はトレンチ内の活性非トレンチ領域がシリコン酸化物によって隔離され得るように（例えば、プラズマ増強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）酸化シリコン（例えば、ＴＥＯＳ）をトレンチ内に堆積させることによって）充填することができ（図１（ｃ））、その後、活性非トレンチ領域の上の「オーバーロード／エクストラ」シリコン酸化物を、浅いトレンチ内にシリコン酸化物を維持しながら選択的に除去することができる（図１（ｄ）））。酸化ケイ素の選択的除去は浅いトレンチ分離（ＳＴＩ）化学的機械研磨／平坦化（ＣＭＰ）プロセスによって達成される。ここで、窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）に対する酸化ケイ素の高い材料除去速度（ＭＲＲ）選択性を有するＣＭＰスラリー組成物（本開示に記載されるものなど）は、好ましくは実質的に窒化ケイ素（ストップオン層）を除去することなく、高い率で酸化ケイ素を除去するために使用される。上記のＳＴＩ ＣＭＰステップの後、エッチングを使用して、シリコンを露出させて、分離を完了し、活性非トレンチ領域内に形成された隣接するトランジスタが互いに接触するのを防止し、それによって、電気回路のショートを防止することができる。
ＳＴＩで広く使用されている誘電体膜は窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）、酸化ケイ素（例えば、ＴＥＯＳ：テトラエチルオルソシリケート）、ポリシリコン（Ｐ－Ｓｉ）、炭窒化ケイ素（例えば、ＳｉＣＮ）、および低誘電率（low-k）／超低誘電率誘電体膜（例えば、ＳｉＣＯＨ）である。４５ｎｍでのｈｉｇｈ‐ｋメタルゲート技術と２２ｎｍチップ生産でのＦｉｎＦＥＴ技術の導入により、ＳｉＮ、ＴＥＯＳ、ＳｉＣＮおよびＰ－Ｓｉ膜がＦＥＯＬにおいてより頻繁にそしてより多くの応用において使用され始めている。加えて、配線工程（ＢＥＯＬ）では、従来のバリア材料（例えば、Ｔａ／ＴａＮまたはＴｉ／ＴｉＮ）の抵抗率が先進的なサブ１０ｎｍ製造ノードのために効果的にスケールダウンしないことが示されているように、これらのバリア材料は様々なＢＥＯＬ材料スタックのために、ＳｉＮ、ＴＥＯＳ、ＳｉＣＮ、およびＰ－Ｓｉのような誘電体によって置き換えることができる。したがって、ＦＥＯＬおよびＢＥＯＬの両方に対して、これらの誘電体膜は、エッチストップ層、キャッピング材料、スペーサ材料、追加ライナー、拡散／不動態化障壁、ハードマスクおよび／またはストップオン層として使用することができる。
一般に、誘電体膜は、高度な半導体製造においてはるかに汎用的に使用されている。ＣＭＰの観点から、誘電体を組み込んだこれらの集積化のほとんどは、ＳｉＮを除去することができるがＴＥＯＳ／Ｐ－Ｓｉを除去（停止）できないスラリー、またはＴＥＯＳ／Ｐ－Ｓｉを除去することができるがＳｉＮを除去（停止）できないスラリーのような、これらの膜を加工／研磨および／または停止することができる研磨組成物（スラリー）を必要とする。
本開示はＳｉＣＮ（炭窒化ケイ素）のような窒化ケイ素および関連するケイ素および窒素ベースの膜上で非常に低い研磨／除去速度を達成しながら、多種多様な材料（例えば、酸化ケイ素などの酸化物）を選択的に研磨することができる安定な水性スラリーに関する。例えば、研磨組成物は比較的速い物質除去速度（ＭＲＲ）で酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯ２）を研磨し、非常に遅い率で窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）または関連する膜上で止まるか、または研磨することができる。例えば、本明細書に記載の研磨組成物によって除去することができる酸化ケイ素には、ＴＥＯＳから選択される酸化ケイ素、熱酸化物（ＴＯＸ）（例えば、裸のケイ素のオートクレーブ誘起酸化によって引き起こされる）、プラズマ強化ＰＶＤ堆積によって形成される酸化ケイ素（例えば、高密度プラズマまたは高アスペクト比プラズマ）、プラズマ表面硬化後のＣＶＤ堆積によって形成される酸化ケイ素、炭素ドープ酸化ケイ素（ＳｉＯＣ）、および酸化物前駆体の液体塗布に続いて光または熱誘起硬化によって形成される酸化ケイ素が含まれる。ある例では、高ＭＲＲで除去されるターゲット膜が酸化シリコン誘電体ではなく、金属または金属酸化物または金属窒化物であり得る。金属、金属酸化物、金属窒化物の一般的な例としては、金属としては銅、コバルト、ルテニウム、アルミニウム、チタン、タングステン、タンタルが、金属酸化物としては酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、およびルテニウム、アルミニウム、チタン、タングステン、タンタルの窒化物が挙げられる。そのような場合、ストップオン／低除去速度膜は依然として窒化ケイ素膜であり得、したがって、本開示からの窒化物除去速度低減剤を含有する研磨組成物は所望の選択性を達成するために利用され得る。
より詳細には、本開示が研磨剤、窒化物除去速度低減剤、酸または塩基、水、および任意選択でディッシング低減剤（例えば、アニオンディッシング剤）を含む研磨組成物に関する。本明細書に記載される研磨組成物のｐＨは、２～６．５の範囲、またはより具体的には２～４．５の範囲であり得る。本開示の組成物はまた、（例えば、使用時点で）希釈して、性能を低下させることなく研磨組成物を形成することができる。本開示はまた、前述の研磨組成物を使用して半導体基板を研磨するための方法を論じる。
一態様では、本明細書に開示される実施形態が少なくとも１つの研磨剤、少なくとも１つの窒化物除去速度低減剤、酸または塩基、および水を含む研磨組成物に関する。窒化物除去速度低減剤はＣ１２からＣ４０の炭化水素基を含む疎水性部分と、スルフィナイト基、スルフェート基、スルホネート基、カルボキシレート基、ホスフェート基、およびホスホネート基からなる群より選択される少なくとも１つを含む親水性部分とを含み、疎水性部分および親水性部分は、０～１０個のアルキレンオキシド基によって分離されている。研磨組成物は、約２～約６．５のｐＨを有する。
別の態様では本明細書に開示される実施形態が少なくとも１つの研磨剤と、疎水性部分および親水性部分を含む少なくとも１つの窒化物除去速度低減剤と、酸または塩基と、水とを含み、研磨組成物は約２～約６．５のｐＨを有し、研磨組成物は少なくとも窒化ケイ素パターンを含むパターン化ウェハーを研磨する間に、窒化ケイ素の除去速度に対する酸化ケイ素の除去速度の比が少なくとも約３：１であり、窒化ケイ素パターンは少なくとも酸化ケイ素（および任意選択で、金属または誘電体などの他の材料）で覆われる、研磨組成物に関する。
さらに別の態様では、本明細書に開示される実施形態が少なくとも１つの研磨剤と、疎水性部分および親水性部分を含む少なくとも１つの窒化物除去速度低減剤と、酸または塩基と、水とを含み、研磨組成物が約２～約６．５のｐＨを有し、研磨組成物で少なくとも酸化ケイ素で覆われた少なくとも窒化ケイ素パターンを含むパターン付きウェハーを研磨するときに約１０００オングストローム未満の酸化ケイ素ディッシングが生じ、研磨によってパターン付きウェハー上の窒化ケイ素パターンが露出される研磨組成物に関する。
さらに別の態様では、本明細書に開示される実施形態が少なくとも１つの研磨剤と、疎水性部分および親水性部分を含む少なくとも１つの窒化物除去速度低減剤と、酸または塩基と、水とを含み、研磨組成物が約２～約６．５のｐＨを有し、研磨組成物で少なくとも酸化ケイ素で覆われた少なくとも窒化ケイ素パターンを含むパターン化ウェハーを研磨するときに約５００オングストローム未満の窒化ケイ素浸食が生じ、研磨によってパターン化ウェハー上の窒化ケイ素パターンが露出される研磨組成物に関する。
さらに別の態様では、本明細書に開示される実施形態が本明細書に記載される研磨組成物を、基板の表面上に少なくとも窒化ケイ素および少なくとも酸化ケイ素を有する基板に塗布するステップと、パッドを基板の表面と接触させるステップと、パッドを基板に対して移動させるステップとを含む方法に関する。
同じ組成物における研磨剤、窒化物ＲＲ低減剤、および任意のディッシング低減剤の相乗的使用は、現在入手可能なスラリーには見られない独特の利点を提供する。とりわけ、これらの利点には以下のものが含まれる：
１．本明細書に記載の組成物は非常に低い窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）除去速度を達成することができる。優れた窒化ケイ素保護は、窒化ケイ素除去速度低減剤の賢明な選択と処方／装填によって達成することができる。さらに、低窒化ケイ素除去速度は本開示で実証されるように、ブランケットウェハー（すなわち、窒化ケイ素膜のみを含むウェハー）およびパターンウェハー（すなわち、窒化ケイ素膜および他の膜、例えば、ＴＥＯＳをパターンでエッチングしたウェハー）の両方で観察される。
２．非常に低い窒化ケイ素除去速度は窒化ケイ素の最小損失を得ることを可能にし、それによってパターン化されたウェハー上の窒化ケイ素の非常に低い浸食後研磨を可能にする。
３．組成物は、低い酸化ケイ素ディッシング／ステップ高さを達成することができる。ディッシング性能は、ディッシング低減剤の賢明な選択および負荷／濃度によって調整することができる。
４．組成物は、多種多様な研磨剤と適合性である。粒子改質によって、研磨剤のゼータ電位を調整して、ターゲットフィルム上の除去速度をさらに調整することができる。アニオン性、カチオン性、および中性研磨剤はすべて、より高い酸化ケイ素除去速度および比較的低い窒化ケイ素除去速度を有する安定なスラリーを形成することができる。
５．組成物は、研磨剤として高純度コロイドシリカを有する安定なスラリーを形成することができる。これは、従来使用されているセリア研磨剤（一般に研磨されたウェハー上に大量の欠陥を発生する）で研磨されたウェハーと比較した場合、低い微量金属計数が少なくそして大粒子計数も少ないスラリーの生成を可能にし、その結果、研磨されたウェハー上の欠陥が減少することを可能にする。さらに、本明細書に記載される組成物は従来のシリカベースのＳＴＩ ＣＭＰ組成物の特定の欠点（例えば、それらの高い窒化ケイ素除去速度および酸化ケイ素と窒化ケイ素との低い除去選択性）を克服し得る。
６．この組成物は、様々な研磨条件にわたって低い窒化物除去速度を生成する。例えば、窒化ケイ素除去速度は硬質研磨パッド（例えば、ポリウレタンベースのパッド）および軟質研磨パッド（例えば、ポロメリックおよび低ショアＤ硬度値パッド）の両方で低いままである。加えて、ダウンフォースおよび速度は、ストップオンフィルム挙動がノンプレストニアン（non-prestonian）であるため、良好なＣＭＰ特性である窒化ケイ素除去速度に顕著に影響を及ぼさないことが観察されている。本開示の組成物が圧力および速度の関数として除去速度の変動がほとんどないことは、非常に良好なトポグラフィをもたらし、高い歩留まりで、ポストパターン化されたウェハー研磨をもたらす。この分野の言語では、本開示の組成物が窒化ケイ素の浸食／損失の低い値とともに、酸化ケイ素ディッシングおよびステップ高さの低い値をもたらす。
本開示の研磨組成物および研磨濃縮物は現在利用可能な現代のスラリーとは対照的に、現在世代の集積回路基板上の性能維持を提供する一方で、次世代基板および集積化スキームのための顕著な利点を同時に表す。本開示の組成物は、窒化ケイ素の除去よりも種々の金属および誘電体を非常に高い選択性でうまくかつ効率的に除去することができる。この組成物は、浅いトレンチ分離（ＳＴＩ）プロセス、自己整合コンタクトプロセス、または極めて低い窒化ケイ素材料除去速度が望まれる他のプロセスに使用することができる。
図１は半導体製造における浅いトレンチ分離（ＳＴＩ ＣＭＰを含む）プロセスにおけるプロセスフローの概略図である。図１（ａ）は、熱酸化シリコン（ＴＯＸ）および窒化シリコン（ＳｉＮ）が浅いトレンチ分離（ＳＴＩ）化学的機械平坦化（ＣＭＰ）の前にシリコン（Ｓｉ）の上に堆積されることを示す。これに続いて、活性領域を形成するためにエッチングが行われる。図１（ｂ）は、トレンチがＴＯＸおよびＳｉＮによって覆われたシリコンの活性領域を残して作成されたことを示す。次に、これを誘電体－通常はＰＥ－ＣＶＤ酸化シリコン（ＳｉＯ２）で満たす。図１（ｃ）は、浅いトレンチで活性領域がシリカ誘電体によって隔離されていることを示している。ＳＴＩを完成するために、浅いトレンチ内にＳｉＯ２を保ちながら、活性領域からＳｉＯ２を選択的に除去する。これは、ＳｉＯ２が高速で除去され、ＳｉＮ(ストップオン層）が除去されない、本発明の主題であるＳＴＩ ＣＭＰによって行うことができる。図１（ｄ）はＳｉＮを除去し、ＳＴＩを完成させるためにＳｉを露出させるためにエッチングを使用できることを示している。シリコンの活性領域は、いったんゲート、金属配線、およびデバイスの製造が完了すると、トランジスタになるのであろう。 図２は、研磨前のＳＴＩパターン化されたウェハー膜積層の概略図である。 図３は、本開示によるシリカベースの研磨組成物を使用したＳＴＩ ＣＭＰ後の全体的な欠陥を示すウェハーマップである。 図４は、市販のセリア研磨剤含有組成物を用いたＳＴＩ ＣＭＰ後の全体的な欠陥を示すウェハーマップである。
発明の詳細な説明
本開示は、研磨組成物、およびそれを使用して半導体基板を研磨するための方法に関する。いくつかの実施態様において、本開示は、窒化ケイ素表面上で酸化ケイ素表面を選択的に研磨することに関する。窒化ケイ素上の酸化ケイ素の選択的研磨は半導体製造において重要なプロセスであり、浅いトレンチ分離（ＳＴＩ）プロセス中に一般的に行われる。従来、ＳＴＩ研磨組成物（スラリー）はシリカ研磨剤を使用する組成物が適切に機能していない（例えば、高い窒化ケイ素除去速度）ため、ＳＴＩプロセスにおいて必要とされる研磨性能（例えば、選択性）を達成するためにセリア研磨剤を利用する。しかしながら、セリア研磨剤はそれらの「無機硬質」性質のために、研磨組成物に使用される場合、高い欠陥率および引っ掻き傷を与えることが知られている。さらに、セリアベースの研磨組成物はシリカベースの研磨組成物よりも短い貯蔵寿命（例えば、より低い貯蔵能力、より低い使用可能期間、およびより早い有効期限）、より短いポットライフ（例えば、容器を開けた後および／または保持タンクもしくは分配ループ中の活性）を示し、セリアはシリカよりも価格の変動性が大きい。さらに、セリアは希土類金属を含み、シリカよりも高価である。本開示による組成物はＳＴＩスラリーのために、セリア研磨剤よりも柔らかいシリカ研磨剤の使用を可能にする。シリカ含有研磨組成物は窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）上の酸化ケイ素（例えば、ＴＥＯＳ）の材料除去速度（ＭＲＲ）において非常に良好な選択性を与えることができ、同時に、セリア研磨剤を利用するＳＴＩプロセスと比較した場合、非常に低い欠陥率を有する研磨されたウェハー表面を提供することもできる。したがって、本出願による研磨組成物は、セリア研磨剤を利用する従来の研磨組成物と比較して、ウェハーのデバイス歩留まりを増加させることができる。
本明細書に記載の研磨組成物は（ａ）研磨剤、（ｂ）窒化物除去速度低減剤、（ｃ）酸または塩基、（ｄ）水、および任意に（ｅ）ディッシング低減剤（例えば、アニオン性ディッシング低減剤）を含むことができる。研磨組成物は、少なくとも約２～最大約６．５のｐＨを有することができる。本開示の研磨組成物は、窒化ケイ素を研磨する上で誘電体または金属を研磨するための高い選択性を有することができる。本開示はまた、半導体基板を研磨するために研磨組成物を使用する方法を提供する。特に、本開示は、窒化ケイ素に対して高い選択性を有する誘電体または金属を研磨するための方法を提供する。
１つ以上の実施形態では少なくとも１つ（例えば、２つまたは３つ）の研磨剤はカチオン性研磨剤、実質的に中性の研磨剤、およびアニオン性研磨剤から選択される。１つまたは複数の実施形態では、少なくとも１つの研磨剤がアルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、それらの共成形製品、被覆研磨剤、表面改質研磨剤、およびそれらの混合物からなる群より選択される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの研磨剤はセリアを含まない。
１つまたは複数の実施形態では、研磨剤がコロイドシリカ、ヒュームドシリカ、およびそれらの混合物からなる群より選択されるものなどのシリカベースの研磨剤である。１つ以上の実施形態では、研磨剤が有機基および／または非ケイ質無機基で修飾された表面を有する。例えば、カチオン性研磨剤は、式（Ｉ）の末端基を含むことができる：
-Ｏm －Ｘ－（ＣＨ２）n -Ｙ (Ｉ)
ここで、ｍ は１ ～３ の整数、ｎ は１ ～１０ の整数、Ｘ はＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、またはＺｒであり、Ｙ はカチオン性アミノ基またはチオール基である。別の例として、アニオン性研磨剤は、式（Ｉ）の末端基を含むことができる：
-Ｏm －Ｘ－（ＣＨ２）n -Ｙ (Ｉ)
ここで、ｍ は１ ～３ の整数、ｎ は１ ～１０ の整数、Ｘ はＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、またはＺｒであり、Ｙ は酸基である。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの研磨剤は組成物の総重量に基づいて、本明細書に記載の研磨組成物中に少なくとも約０．０５重量％（例えば、少なくとも約０．１重量％、少なくとも約０．５重量％、少なくとも約１重量％、少なくとも約２重量％、少なくとも約３重量％、または少なくとも約５重量％）～最大約２０重量％（例えば、最大約１５重量％、最大約１０重量％、最大約８重量％、最大約６重量％、最大約４重量％、または最大約２重量％）の量で存在することができる。
１つ以上の実施形態では、本明細書に記載される研磨剤が少なくとも約１ｎｍ(例えば、少なくとも約５ｎｍ、少なくとも約１０ｎｍ、少なくとも約２０ｎｍ、少なくとも約４０ｎｍ、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約６０ｎｍ、少なくとも約８０ｎｍ、または少なくとも約１００ｎｍ）～最大約１０００ｎｍ(例えば、最大約８００ｎｍ、最大約６００ｎｍ、最大約５００ｎｍ、最大約４００ｎｍ、または最大約２００ｎｍ）の平均粒子サイズを有することができる。本明細書で使用されるように、平均粒子サイズ（ＭＰＳ）は、動的光散乱技法によって決定される。
１つ以上の実施形態では、少なくとも１つ（例えば、２つまたは３つの別個の）窒化物除去速度低減剤はＣ１２からＣ４０の炭化水素基（例えば、アルキル基および／またはアルケニル基を含有する）を含有する疎水性部分と、スルフィナイト基、スルフェート基、スルホネート基、カルボキシレート基、ホスフェート基、およびホスホネート基からなる群より選択される少なくとも１つの基を含有する親水性部分とを含む化合物である。１つ以上の実施形態において、疎水性部分および親水性部分は０～１０個（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、または９個）のアルキレンオキシド基（例えば、ｎが１、２、３、または４であり得る－（ＣＨ２)ｎＯ－基）によって分離される。１つ以上の実施形態では、窒化物除去速度低減剤が疎水性部分と親水性部分とを分離するゼロアルキレンオキシド基を有する。理論に束縛されることを望むものではないが、窒化物除去速度低減剤内のアルキレンオキシド基の存在はスラリー安定性の問題を引き起こし、窒化ケイ素除去速度を増加させるので、いくつかの実施形態では好ましくないと考えられる。
１つ以上の実施形態では、窒化物除去速度低減剤が組成物の総重量に基づいて、少なくとも約０．１ｐｐｍ(例えば、少なくとも約０．５ｐｐｍ、少なくとも約１ｐｐｍ、少なくとも約５ｐｐｍ、少なくとも約１０ｐｐｍ、少なくとも約２５ｐｐｍ、少なくとも約５０ｐｐｍ、少なくとも約７５ｐｐｍ、または少なくとも約１００ｐｐｍ）～最大約１０００ｐｐｍ(例えば、最大約９００ｐｐｍ、最大約８００ｐｐｍ、最大約７００ｐｐｍ、最大約６００ｐｐｍ、最大約５００ｐｐｍ、または最大約２５０ｐｐｍ）の量で本明細書に記載の研磨組成物に含まれる。
１つ以上の実施形態では、窒化物除去速度低減剤が少なくとも１２個の炭素原子（Ｃ１２）（例えば、少なくとも１４個の炭素原子（Ｃ１４）、少なくとも１６個の炭素原子（Ｃ１６）、少なくとも１８個の炭素原子（Ｃ１８）、少なくとも２０個の炭素原子（Ｃ２０）、または少なくとも２２個の炭素原子（Ｃ２２））および／または最大４０個の炭素原子（Ｃ３４）（例えば、最大３８個の炭素原子（Ｃ３８）、最大３６個の炭素原子（Ｃ３６）、最大３４個の炭素原子（Ｃ３４）、最大３２個の炭素原子（Ｃ３２）、最大３０個の炭素原子（Ｃ３０）、最大２８個の炭素原子（Ｃ２８）、最大２６個の炭素原子（Ｃ２６）、最大２４個の炭素原子（Ｃ２４）、または最大２２個の炭素原子（Ｃ２２））を含む炭化水素基を含む疎水性部を有する。本明細書で言及される炭化水素基は炭素および水素原子のみを含有する基を指し、飽和基（例えば、直鎖、分枝鎖、または環状アルキル基）および不飽和基（例えば、直鎖、分枝鎖、または環状アルケニル基；直鎖、分枝鎖、または環状アルキニル基；または芳香族基（例えば、フェニルまたはナフチル））の両方を含むことができる。１つ以上の実施形態において、窒化物除去速度低減剤の親水性部分は、リン酸基およびホスホン酸基から選択される少なくとも１つの基を含む。「ホスホネート基」という用語は、ホスホン酸基を含むことを明確に意図することに留意されたい。
１つまたは複数の実施形態では、窒化物除去速度低減剤がナフタレンスルホン酸－ホルマリン縮合物、リン酸ラウリル、リン酸ミリスチル、リン酸ステアリル、オクタデシルホスホン酸、リン酸オレイル、リン酸ベヘニル、硫酸オクタデシル、リン酸ラッセリル、オレイス－３－フォスフェート、およびオレイス－１０－フォスフェートからなる群より選択される。
１つ以上の実施形態では、本明細書に記載される研磨組成物が任意選択で、少なくとも１つ（例えば、２つまたは３つ）のディッシング低減剤（例えば、アニオン性ディッシング低減剤）をさらに含む。１つ以上の実施形態では、少なくとも１つのディッシング低減剤がヒドロキシ、サルフェート、ホスホネート、ホスフェート、スルホネート、アミン、ニトレート、ニトライト、カルボキシレート、およびカーボネート基からなる群より選択される少なくとも１つの基を含む化合物である。１つ以上の実施形態では、少なくとも１つのディッシング低減剤は、多糖類および置換多糖類からなる群より選択される少なくとも１つである。１つ以上の実施形態において、少なくとも１つのディッシング低減剤は、カラギーナン、キサンタンガム、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、およびカルボキシメチルセルロースからなる群より選択される少なくとも１つである。１つまたは複数の実施形態では、少なくとも１つの窒化物除去速度低減剤および少なくとも１つのディッシング低減剤が互いに化学的に異なる。
１つ以上の実施形態において、ディッシング低減剤は組成物の総重量に基づいて、少なくとも約０．１ｐｐｍ(例えば、少なくとも約０．５ｐｐｍ、少なくとも約１ｐｐｍ、少なくとも約５ｐｐｍ、少なくとも約１０ｐｐｍ、少なくとも約２５ｐｐｍ、少なくとも約５０ｐｐｍ、少なくとも約７５ｐｐｍ、または少なくとも約１００ｐｐｍ）～最大約１０００ｐｐｍ(例えば、最大約９００ｐｐｍ、最大約８００ｐｐｍ、最大約７００ｐｐｍ、最大約６００ｐｐｍ、または最大約５００ｐｐｍ）の量で、本明細書に記載の研磨組成物に含まれる。
１つ以上の実施形態において、酸は、ギ酸、酢酸、マロン酸、クエン酸、プロピオン酸、リンゴ酸、アジピン酸、コハク酸、乳酸、シュウ酸、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、２－ホスホノ－１、２，４－ブタントリカルボン酸、アミノトリメチレンホスホン酸、ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ビス（ヘキサメチレン）トリアミンホスホン酸、アミノ酢酸、過酢酸、酢酸カリウム、フェノキシ酢酸、グリシン、ビシン、ジグリコール酸、グリセリン酸、トリシン、アラニン、ヒスチジン、バリン、フェニルアラニン、プロリン、グルタミン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、リジン、チロシン、安息香酸、硝酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、ホスホン酸、塩酸、過ヨウ素酸及びこれらの混合物からなる群より選択される。
１つ以上の実施形態において、塩基は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化セシウム、水酸化アンモニウム、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化リチウム、イミダゾール、トリアゾール、アミノトリアゾール、テトラゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、ピラゾール、イソチアゾール、およびそれらの混合物からなる群より選択される。
１つ以上の実施形態では、酸または塩基が組成物の総重量に基づいて、少なくとも約０．０１重量％（例えば、少なくとも約０．０５重量％、少なくとも約０．１重量％、少なくとも約０．５重量％、または少なくとも約１重量％）～最大約１０重量％（例えば、最大約８重量％、最大約６重量％、最大約５重量％、最大約４重量％、または最大約２重量％）の量で本明細書に記載の研磨組成物中に存在することができる。例えば、酸または塩基は、研磨組成物のｐＨを所望の値に調整するのに十分な量で添加することができる。
１つ以上の実施形態において、水は組成物の総重量に基づいて、少なくとも約５０重量％（例えば、少なくとも約５５重量％、少なくとも約６０重量％、少なくとも約６５重量％、少なくとも約７０重量％、または少なくとも約７５重量％）～最大約９９．９重量％（例えば、最大約９９．５重量％、最大約９９重量％、最大約９７重量％、最大約９５重量％、または最大約９０重量％）の量で、本明細書に記載の研磨組成物（例えば、液体媒体またはキャリアとして）に存在することができる。
１つ以上の実施形態では、本明細書に記載の研磨組成物が少なくとも約２（例えば、少なくとも約２．５、少なくとも約３、少なくとも約３．５、または少なくとも約４）～最大約６．５（例えば、最大約６、最大約５．５、最大約５、または最大約４．５）のｐＨを有することができる。理論に束縛されることを望むものではないが、６．５を超えるｐＨを有する研磨組成物は酸化ケイ素／窒化ケイ素除去速度選択性を低下させ得、安定性の問題を有すると考えられる。
１つまたは複数の実施形態では、本明細書に記載される研磨組成物が塩（例えば、ハロゲン化物塩）、ポリマー（例えば、カチオン性またはアニオン性ポリマー、またはディッシング低減剤以外のポリマー）、界面活性剤（例えば、窒化物除去速度低減剤以外のもの）、可塑剤、酸化剤、腐食防止剤（例えば、アゾールまたは非アゾール腐食防止剤）、および／または特定の研磨剤（例えば、セリア研磨剤または非イオン性研磨剤）などの特定の成分の１つまたは複数を実質的に含まなくてもよい。研磨組成物から除外することができるハロゲン化物塩には、アルカリ金属ハロゲン化物（例えば、ハロゲン化ナトリウムまたはハロゲン化カリウム）またはハロゲン化アンモニウム（例えば、塩化アンモニウム）が含まれ、塩化物、臭化物、またはヨウ化物であってもよい。本明細書で使用されるように、研磨組成物から「実質的に含まない」成分は、研磨組成物に意図的に添加されない成分を指す。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の研磨組成物が研磨組成物を実質的に含まない上記成分の１つ以上を最大で約１０００ｐｐｍ(例えば、最大で約５００ｐｐｍ、最大で約２５０ｐｐｍ、最大で約１００ｐｐｍ、最大で約５０ｐｐｍ、最大で約１０ｐｐｍ、または最大で約１ｐｐｍ）有することができる。いくつかの実施形態では、記載される研磨組成物が１つ以上の上記成分を完全に含まなくてもよい。
１つ以上の実施形態では、本明細書に記載される研磨組成物が酸化ケイ素（例えば、ＴＥＯＳ）の除去速度対窒化ケイ素の除去速度（すなわち、除去速度選択性）の比が少なくとも約３：１、または少なくとも約４：１、または少なくとも約５：１、または少なくとも約１０：１、または少なくとも約２５：１、または少なくとも約５０：１、または少なくとも約６０：１、または少なくとも約７５：１、または少なくとも約１００：１、または少なくとも約１５０：１、または少なくとも約２００：１、または少なくとも約２５０：１、または少なくとも約３００：１、または少なくとも約５００：１、または少なくとも約７５０：１、または最大約１０００：１、または最大約５０００：１である。１つまたは複数の実施形態では、上述の比率がブランケットウェハーまたはパターン化ウェハー（すなわち、窒化ケイ素パターンが少なくとも酸化ケイ素（および任意選択で金属および誘電体などの他の材料）で覆われている、少なくとも窒化ケイ素パターンを含むウェハー）のいずれかを研磨するための除去速度を測定するときに適用可能であり得る。
１つ以上の実施形態では、最大約１０００オングストローム、最大約５００オングストローム、または最大約３７５オングストローム、または最大約２５０オングストローム、または最大約２００オングストローム、または最大約１００オングストローム、または最大約５０オングストローム、および／または少なくとも約０オングストロームの酸化シリコン（例えば、ＴＥＯＳ）ディッシングはパターン化されたウェハー（少なくとも酸化シリコンで覆われた少なくとも窒化シリコンパターンを含むことができる）を研磨組成物で研磨するときに（例えば、研磨がパターン化されたウェハー上の窒化シリコンパターンを露出させるまで）生じる。１つまたは複数の実施形態では、多くとも約５００オングストローム、または多くとも約４００オングストローム、または多くとも約３００オングストローム、または多くとも約２５０オングストローム、多くとも約２００オングストローム、多くとも約１００オングストローム、または多くとも約７５オングストローム、または多くとも約６５オングストローム、または多くとも約５０オングストローム、または多くとも約３２オングストローム、および／または少なくとも約０オングストロームの窒化ケイ素侵食がパターン化ウェハー（少なくとも酸化ケイ素で覆われた少なくとも窒化ケイ素パターンを含むことができる）を研磨組成物で研磨するときに（例えば、研磨がパターン化ウェハー上の窒化ケイ素パターンを露出させるまで）生じる。
１つ以上の実施形態では、平坦化効率（すなわち、研磨中に除去される酸化ケイ素ステップ高さの変化を１００で割ったもの）は本開示による研磨組成物を使用してパターン付きウェハーを研磨する場合、少なくとも約１４％（例えば、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約３８％、少なくとも約４０％、少なくとも約４６％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、または少なくとも約７４％）および最大約１００％（例えば、最大約９９．９％、最大約９９％、最大約９５％、最大約９０％、最大約８０％、最大約７０％、および最大約６０％）である。１つまたは複数の実施形態では、本開示による研磨組成物（例えば、シリカ研磨剤および窒化物除去速度低減剤を含む組成物）を使用してパターン化ウェハーを研磨する場合、１２インチ（すなわち、約３００ｍｍ）の直径を有するパターン化ウェハー上の総欠陥数は最大で１７５（例えば、最大で１７０、最大で１６０、最大で１５０、最大で１２５、最大で１００、最大で７５、最大で５０、最大で２５、最大で１０、または最大で５）である。本明細書に記載されるように、カウントされる欠陥は、サイズが少なくとも約９０ｎｍのものである。
１つまたは複数の実施形態では、本開示が本開示による研磨組成物を、基板の表面上に少なくとも窒化ケイ素および酸化ケイ素を有する基板（例えば、ウェハー）に塗布するステップと、パッドを基板の表面と接触させるステップと、パッドを基板に対して移動させるステップとを含むことができる研磨方法を特徴とする。いくつかの実施形態では、基板が少なくとも酸化ケイ素（例えば、シリコン系誘電体（例えば、炭化ケイ素など）、金属、金属酸化物および窒化物などの他の材料の存在下で酸化ケイ素）で被覆された少なくとも窒化ケイ素パターンを含む場合、上記の方法は窒化ケイ素を露出するために、酸化ケイ素（例えば、活性な、非トレンチ領域上の酸化ケイ素）の少なくとも一部を除去することができる。本明細書に記載される用語「窒化ケイ素」および「酸化ケイ素」は、窒化ケイ素および／または酸化ケイ素のドープされていないバージョンおよびドープされたバージョンの両方を含むことが明確に意図されることに留意されたい。例えば、１つまたは複数の実施形態では、窒化ケイ素および酸化ケイ素が独立して、炭素、窒素（酸化ケイ素の場合）、酸素、水素、または窒化ケイ素または酸化ケイ素のための任意の他の公知のドーパントから選択される少なくとも１つのドーパントでドープすることができる。シリコン酸化膜の種類の例としては、例えば、ＴＥＯＳ (Tetra-ethyl orthosilicate)、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＯＣＨ、ＳｉＯＨ、ＳｉＯＮ等が挙げられる。窒化ケイ素膜の種類のいくつかの例は、いくつか挙げると、ＳｉＮ(純粋な窒化ケイ素）、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＮＨ、およびＳｉＮＨを含む。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の研磨組成物を使用する方法が研磨組成物によって処理された基板から半導体デバイスを製造するための１つまたは複数の追加のステップをさらに含むことができる。例えば、本方法は上述の研磨方法の前に、（１）基板（例えば、シリコンウェハー）上に酸化シリコン（例えば、熱酸化シリコン）を堆積して酸化シリコン層を形成するステップと、（２）窒化シリコン層上に窒化シリコンを堆積して窒化シリコン層を形成するステップと、（３）溝および非溝領域を形成するために基板をエッチングするステップと、（４）溝をシリコン酸化物で満たすためにエッチングされた基板に酸化シリコンを堆積するステップのうちの１つ以上を含むことができる。別の例として、本方法は基板をエッチングする（例えば、窒化ケイ素および酸化ケイ素を除去する）など、上述の研磨方法の後に、シリコンおよび／または酸化ケイ素、または他の不均質膜をウェハー基板上に露出させる少なくとも１つの追加ステップを含むことができる。
実施例は、本開示の研磨組成物および方法の能力をさらに説明するために提供される。提供される実施例は、本開示の範囲を限定することを意図するものではなく、限定するものと解釈されるべきではない。列挙したパーセンテージは特に明記しない限り、重量（ｗｔ％）によるものである。実施例に記載される窒化物除去速度低減剤は様々な供給業者から得られたものであり、場合によっては、以下の表に特定されるものよりも小さいかまたは大きい炭素鎖長を有する少量の類似の化合物を含むことができる。表中に特定される炭素鎖長は、窒化物除去速度低減剤の大部分の成分を同定する。
実施例１：窒化物停止の実証
この実施例では、サンプル１Ａ～１Ｆで使用された研磨組成物が主に、３ｗ／ｗ％の中性コロイドシリカ研磨剤、ｐＨ調整剤としてのマロン酸、窒化物除去速度低減剤（存在する場合）、および液体キャリアとしての水を含んでいた。研磨組成物のｐＨは２．３であった。Dow VP６０００パッド２００ｍｍ酸化シリコン（ＴＥＯＳ）および窒化シリコン（ＳｉＮ）ブランケットウェハー上で研磨するために、Applied Materials Mirra CMPポリッシャを２ｐｓｉのダウンフォースおよび１７５ｍＬ／ｍｉｎの流速で使用した。
Figure 2022514787000002
表１の結果は対照研磨組成（窒化物除去速度低減剤を含まなかった）が酸化ケイ素と窒化ケイ素との間の除去速度選択性が８であることを示した。これは低い窒化ケイ素率を必要とするほとんどの用途に対して低すぎる。しかし、窒化物除去速度低減剤の添加により、研磨組成物の窒化ケイ素除去速度は１Å／ｍｉｎと低くなり、除去速度選択性は８６８まで上昇した。
実施例２：ｐＨ範囲および異なる研磨剤表面電荷の実証
この実施例では、サンプル２Ａ～２Ｉで使用した研磨組成物が３ｗ／ｗ％のコロイド状シリカ研磨剤、ｐＨ調整剤としての有機酸、ｎ－オクタデシルホスホン酸、および液体キャリアとしての水を含んでいた。ｎ－オクタデシルホスホン酸は、本明細書に記載の窒化物除去速度低減剤のクラスの代表例である。さらに、この実施例では、表２に示すように、中性、カチオン性、およびアニオン性シリカを使用することによって、コロイド状シリカの電荷を変化させた。研磨組成物のｐＨは、約２．２５から約４．２５まで変化させた。Applied Materials Mirra CMPポリッシャを、２００ｍｍ酸化シリコン（ＴＥＯＳ）および窒化シリコンブランケットウェハーを研磨するために、Dow VP６０００パッド上で２ｐｓｉのダウンフォースおよび１７５ｍＬ／ｍｉｎの流速で使用した。
Figure 2022514787000003
表２に示すように、窒化物除去速度低減剤は、中性、カチオン性、およびアニオン性シリカを用いて、約２．２５～約４．２５のｐＨ範囲で窒化ケイ素除去速度を制御することができた。シリカ研磨剤の表面電荷に関係なく上記システムのロバストな窒化物速度低減は驚くべきことである。例えば、カチオン性研磨剤は、アニオン性窒化物除去速度低減剤との相溶性が低いと一般に考えられている。対照的に、この系では、スラリーは安定なままであり、窒化物除去速度低減剤は活性なままであった。
従来、アニオン研磨剤を使用した場合の窒化ケイ素除去速度は、一般的に非常に高く（～４００Å／分）、制御が困難である。有意に、本明細書に記載された窒化物除去速度低減剤は、窒化ケイ素除去速度を著しく低減することができた。この種のシステムは、アニオン性研磨剤（例えば炭化ケイ素膜）によって十分に研磨されたフィルム上で高い除去速度で低いＴＥＯＳおよび窒化ケイ素除去速度が望まれる場合に有用であり得る。
実施例３：窒化物除去速度低減剤のチェーン長さとヘッドタイプの効果の実証
この実施例では、試料３Ａ～３Ｌで使用した研磨組成物が３ｗ／ｗ％のコロイダルシリカ研磨剤、ｐＨ調整剤としてのマロン酸、表３に示す窒化物除去速度低減剤、および液体キャリアとしての水を含んでいた。研磨組成物のｐＨは２．２５であった。具体的には、サンプル３Ａ～３Ｌで使用された窒化物除去速度低減剤が表３に記載されたヘッドタイプおよび疎水性物質を含み、アルキレンオキシド基は全く含まなかった。さらに、サンプル３Ｉ、３Ｊ、および３Ｋで使用された窒化物除去速度低減剤は界面活性剤の混合物を含み、ラウリル／リン酸ミリスチル、リン酸ステアリル、およびリン酸ラセリルがそれぞれ主成分であった。
Applied Materials Mirra CMPポリッシャを、２００ｍｍ酸化シリコン（ＴＥＯＳ）および窒化シリコンブランケットウェハーを研磨するために、Dow VP６０００パッド上で２ｐｓｉのダウンフォースおよび１７５ｍＬ／ｍｉｎの流速で使用した。
Figure 2022514787000004
表３に示すように、窒化物除去速度低減剤中の疎水化物の大きさは、窒化けい素の速度低減の効率を決定する上で重要な役割を果たす。表３は、試験された薬剤の中で、１２以上の鎖長が試験された条件下で有効な窒化物停止のために最良に機能することを示す。窒化物除去速度低減剤中の１２以上の炭素鎖長（表３のサンプル３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、３Ｉ、３Ｊ、３Ｋ、および３Ｌを参照のこと）は低いSiN RR(典型的には＜５Ａ／分）を保証し、ブランケットフィルムについてのTEOS： SiN RR（>２５０）について高い選択比を生成する。従って、このような研磨組成物は、酸化ケイ素対窒化ケイ素の高い選択比が望まれるＳＴＩ ＣＭＰプロセスに理想的に適している。
実施例４：ダウンフォース効果の実証
この実施例では、サンプル４Ａ～４Ｃで使用される研磨組成物が３ｗ／ｗ％コロイダルシリカ研磨剤、ｐＨ調整剤としての有機酸、ｎ－オクタデシルホスホン酸、および液体担体としての水を含んだ。研磨組成物のｐＨは２～６．５であった。Applied Materials Mirra CMP研磨機を、２、３、および４ｐｓｉのダウンフォースおよび１７５ｍＬ／分の流速で、Dow IC１０１０パッド上で使用して、２００ｍｍ高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化ケイ素、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）、および窒化ケイ素被覆ウェハーを研磨した。
Figure 2022514787000005
表４に示すように、酸化シリコン膜（ＨＤＰ、ＴＥＯＳ、およびＢＰＳＧ）はＰｒｅｓｔｏｎｉａｎ挙動を示し、一方、窒化シリコン除去速度は非Ｐｒｅｓｔｏｎｉａｎ挙動を示し、加えられたダウンフォースにかかわらず良好に制御されたままであった。ＣＭＰ言語において、除去速度のＰｒｅｓｔｏｎｉａｎ挙動は、研磨速度が研磨圧力および／または研磨機の角速度/ｒｐｍ（毎分あたりの回転数）の増加と共に直線的に増加することを意味する。高レートターゲット膜には、プレストニア挙動が望ましい（ここではシリコン酸化膜）。非Ｐｒｅｓｔｏｎｉａｎの挙動は、研磨速度が圧力または速度の変化に対して感知できるほど変化しないことを意味する。非プレストニアン挙動は、膜（ここではＳｉＮ）上のストップにとって幾分望ましい。表４に見られるように、酸化ケイ素膜の除去速度はダウンフォースの増加と共に直線的に／プレストニアン的に増加する（例えば、TEOS RRは２から３から４ｐｓｉの圧力へのダウンフォースの増加と共に、１８３５から２３２４から３１４０ Ａ／分へ増加する）。逆に、ＳｉＮ(膜上停止）除去速度は圧力の増加に伴って目に見えるほど変化しない（すなわち、SiN RRは、２から３から４ｐｓｉの圧力への下向きの力の増加に伴って、４から２から１Ａ／分に変動する）。さらに、この実施例は、研磨組成物が先に定義したように、酸化ケイ素ファミリーの膜に対して同様の挙動を有することを証明する。さらに明確にするために、表４では、シリコン酸化膜の３つの例、ＨＤＰ、ＴＥＯＳ、およびＢＰＳＧを示す。本開示の研磨組成物は、全ての異なる種類の酸化ケイ素膜に高い材料除去速度を与える際に非常に効果的に働く。異なる種類の窒化ケイ素膜（ＳｉＮ、ＳｉＣＮなど）の例を用いた等価実験は、表４に描かれたＳｉＮ膜上で達成されたものと同様のスラリー停止挙動を示した。簡単にするために、ＳｉＮ膜速度のみを表４に示す。
実施例５：パッド効果の実証
この実施例では、試料５Ａ～５Ｃで使用した研磨組成物が３ｗ／ｗ％のコロイダルシリカ研磨剤、ｐＨ調整剤としての有機酸、窒化物除去速度低減剤、および液体キャリアとしての水を含んでいた。研磨組成物のｐＨは２～６．５であった。Applied Materials Mirra CMP研磨機を、２ｐｓｉのダウンフォースおよび１７５ｍＬ／分の流速で、Dow VP６０００またはFujibo H８００パッド上で使用して、２００ｍｍのオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）および窒化ケイ素（ＳｉＮ）ブランケットウェハーを研磨した。
Figure 2022514787000006
窒化物除去速度低減剤は表５に示すように窒化けい素保護に効果があった。中程度の硬度を有するDow VP６０００パッド上で、全てのサンプル（５Ａ～５Ｃ）は低いＳｉＮ除去速度および高いＴＥＯＳ／ＳｉＮ除去速度選択性によって実証されたように、効果的な窒化物保護を提供した。しかし、ソフトパッドであるFujibo H８００パッド上では、長鎖飽和疎水剤（５Ａ，５Ｂ）を有する窒化物除去速度低減剤を含むサンプルのみが効果的な窒化物停止を提供した。したがって、この実施例は、本開示の研磨組成物があらゆる種類の研磨パッドに効果的に作用することを実証する。さらに、この例は窒化物除去速度低減剤がより長い疎水性物質を含み、より飽和し、および／またはより疎水性である場合に、窒化物保護が増加する傾向を示唆する。
実施例６：ディッシング低減の実証
この実施例では、試料６Ａ～６Ｄで使用される研磨組成物が３ｗ／ｗ％コロイダルシリカ研磨剤、ｐＨ調整剤としての有機酸、ｎ－オクタデシルホスホン酸、アニオン性ディッシング低減ポリマー（存在する場合）、および液体キャリアとしての水を含んだ。研磨組成物のｐＨは３．０であった。Applied Materials Mirra CMPポリッシャを、ダウンフォース２ｐｓｉ、流量１７５ｍＬ／ｍｉｎでDow VP６０００パッド上に用いて、２００mm STI １酸化シリコン／窒化シリコンパターン形成ウェハーを研磨した。約５０秒、２０秒の過研磨後、レーザ測定によりウェハーを先端に向けた。
Figure 2022514787000007
表６に示すように、アニオン性ディッシング低減ポリマーの添加は酸化物ディッシングを制御するのに、特に小さい特徴に対して有効である。試料６Ａはディッシング低減剤を含まなかったが、試料６Ｂ、６Ｃおよび６Ｄは３つの異なるタイプのディッシング低減剤を含んでいた。表６から分かるように、サンプル６Ａと比較した場合、サンプル６Ｂ、６Ｃ、及び６Ｄの場合、５μｍ及び２０μｍフィーチャの両方の酸化シリコンディッシング値は、はるかに小さい。
実施例７：濃縮物の実証
この実施例では、試料７Ａ～７Ｃで使用される研磨組成物が３ｗ／ｗ％中性コロイダルシリカ研磨剤、ｐＨ調整剤としての有機酸および／または水酸化カリウム、ｎ－オクタデシルホスホン酸、および液体担体としての水の使用点配合に対応する濃縮物を含んだ。単一ポット溶液は研磨に必要な全ての成分を含有し、一方、二液系は、有機酸を除く全ての成分を含有した。平均粒径（ＭＰＳ）はスラリー安定性の信頼できる指標である。不安定なシステムでは、粒子は時間の経過と共に凝集し、測定可能なＭＰＳ成長を引き起こす。動的光散乱法を用いてＭａｌｖｅｒｎツール上でＭＰＳを測定した。スラリーを６０℃に設定したオーブン中に貯蔵し、７日毎に測定した。加速老化試験のためのＡｒｒｈｅｎｉｕｓ関係によると、２１日間の完全な試験運転は、室温老化のおよそ１年に相当する。言い換えれば、スラリーを６０℃で２１日間保持し、シリカのＭＰＳがあまり成長しない場合、スラリーが１年のリアルタイム貯蔵寿命／有効期限を有することを証明することができる。
Figure 2022514787000008
表７に示すように、全ての配合物は、完全な試験運転を通して安定である。中性シリカの酸性領域での安定性は、典型的には達成するのが困難である。単一ポット溶液は２×濃度（表７に示す選択データ）および他の濃度レベル（例えば、３×、４×および１０×までの濃度）で約２～約６．５のｐＨで安定であった（示さず）。二液溶液（７Ｃ）では、酸を除く全ての成分がはるかに高い程度に濃縮され、安定なままであった（１０倍までも安定なままであった）。使用時点で、酸および水を添加して、研磨工具上でスラリーを流す前にスラリーを再構成する。
実施例８：パターン化されたウェハー除去速度選択性の実証
本実施例では表１、３、５に示すコロイド状シリカ研磨剤と窒化物除去速度低減剤を含有する試料８Ａ、８Ｂ、８Ｃに用いた研磨組成物を用いて、図２に示すように、パターニングされた窒化ケイ素が高密度酸化ケイ素で充填された２００ｍｍのＳＴＩパターニングされたウェハーを研磨した。窒化ケイ素中のパターンは幅広いラインスペース、正方形、チェッカー、および密度の異なるメッシュアレイのアレイがウェハー面全体にわたって配列されるようなものであった。
研磨はDowDupont VP６０００パッド、３M A１６５ ＣＩＰ１コンディショニングディスクを装備し、２ ＰＳＩウェハー背圧を採用したApplied Materials ２００mm Mirra研磨ツール上で行われた。研磨時間は、モータトルクと赤色レーザ（６５０ｎｍ）吸光度の両方によるその場終点検出に基づいて変化させた。研磨中に、フィルム積層体の活性ライン中のシリコン酸化物の除去及び下にあるシリコン窒化物の露出を示すエンドポイント信号の両方の特徴を観察することができる。パターン化された酸化ケイ素除去速度は、窒化ケイ素の暴露前に除去された材料の量を研磨時間で割ったものに基づいて計算された。逆に、パターニングされた窒化ケイ素除去速度は、除去された材料の量を研磨組成物に曝された後の時間で割ったもので計算される。研磨が完了すると、ウェハーは、富士フィルムＷａｋｏ ８９０１ポストＣＭＰ洗浄化学品を使用して、２００mm OnTrackポストＣＭＰ洗浄ツール(Lam Research社より）を介して洗浄された。すべてのウェハーの膜厚測定（例えば、除去速度を決定するため）は、KLA Tencor F５Ｘエリプソメータを使用して測定された。
Figure 2022514787000009
表８に示されたデータから、ブランケットウェハー上で以前に観察された酸化ケイ素と窒化ケイ素材料除去速度の間の高い選択性も、酸化ケイ素（頂部）と窒化ケイ素（底部）の両方を含むパターン化ウェハー上で観察される。表８から分かるように、試料８Ａについては、酸化シリコンから窒化シリコンへの選択性がパターンの大きさ、密度及びピッチに応じて、８６から１９０まで全面的に変化する。サンプル８Ｂの場合、窒化ケイ素に対する酸化ケイ素の選択性は５４であるのに対し、サンプル８Ｃの場合、選択性は４である。表８は、パターン化されたウェハー上の性能の代表例のみを提供する。本発明者らの社内実験では、選択比が膜の複雑さに応じて、パターン化された試験ウェハー上で、３（パターン化されたウェハーに対して満足できると考えられる）から約１０００まで変化することが観察された。さらに、本明細書に提示される窒化物除去速度低減剤を含有する研磨組成物の選択性は、従来技術に提示される多くのレガシー、工業標準、商業的に入手可能なセリアベースのＳＴＩ研磨組成物の選択性を超える。
実施例９：パターン付きウェハーのディッシング及びエロージョンの実証
この例では、エンドポイントでの酸化ケイ素ディッシング／ステップ高さおよび窒化ケイ素エロージョン／ロスを定量化するために、実施例８で使用されたものと同様のパターン化されたウェハーがPark Systems AFMツールで測定された。試料９Ａ、９Ｂに用いた研磨組成物は表１、３、５に示す窒化物除去速度低減剤を含有しており、図２にその積層を描いたパターンウェハーの研磨に用いた。酸化シリコンディッシング／ステップ高さおよび窒化シリコンエロージョン／ロスの結果を表９に示す。平坦化効率（ＰＥ）はパーセンテージで報告され、酸化ケイ素ステップ高さの変化を研磨中に除去された酸化物の量で割り、次に１００を掛けたもの（パーセンテージに変換するため）に等しい。
Figure 2022514787000010
表９から分かるように、酸化シリコンディッシングと窒化シリコンエロージョンは非常に小さい。典型的には、ディッシングおよび浸食のためには非常に少ない数が好ましい。ディッシングおよびエロージョン数は、パターン化されたウェハーのＣＭＰ研磨後の最終トポグラフィの平坦性を表す。したがって、これらの数字の低い値（Å単位）は、これらの数字がパターン化されたウェハー内に複数のフィルムタイプを含むウェハー上のフィルムのピークおよび谷における分離を測定するので、望ましい。数が低いほど、ピークとトラフとの間に存在する分離が少なくなり、半導体製造におけるＣＭＰプロセスステップの全体的な目標であるウェハー表面がより平坦であることを意味する。理想的には、ディッシング及びエロージョン値がゼロであることが好ましい（完全に平坦なウェハー表面を意味する）。しかしながら、従来、これらの数は一般に、実際のデバイス／製品パターン化されたウェハー上では、数百または数千Åの値にある。したがって、表９に示すデータは、研磨組成物が非常に低いディッシング値およびエロージョン値、したがって、パターン化されたウェハーの非常に良好なトポグラフィを供給する際に、独特の／異常な性能を提供することを示す。表９から分かるように、酸化シリコンディッシングは３５Åと低く、３７５Åと高いことができる。エロージョン数が３０Åと低く、７４Åと高いので、ＳｉＮエロージョンはディッシングよりもはるかに優れている。ここでも、これらは代表的な例であり、我々の実験ではこれらのディッシングおよびエロージョン数が１０００Åと高く、１Åと低いことを見てきた。これは本発明の目的に対してなお満足できるものであり、半導体製造業者にとって許容できるものである。
平坦化効率（ＰＥ）の場合、数字が大きいほど良い結果が得られる。理想的には、ウェハー全体が平坦化され、平坦であること、すなわち、山と谷の間に段差がないことを手段する値として、１００％のＰＥが望ましい。表９のデータから、ＰＥが１４％の低い値から７４％までずっと変化することが分かる。従って、これらの研磨組成物はパターン付きウェハー上に良好な平坦化効率を与える。
更に、表９に示されるデータは、本明細書に示される研磨組成物が最先端の市販のセリアベースのＳＴＩ研磨組成物の酸化物ディッシング、窒化ケイ素浸食および平坦化効率を超えることを示す。
実施例１０：研磨後のパターン付きウェハーの欠陥性の実証
この実施例では、実施例８および９で使用したものと同様のパターン化ウェハーの欠陥を、市販のセリアベースのＳＴＩ配合物および実施例８で説明した組成物８Ａ（窒化物除去速度低減剤を含有するシリカベースの研磨組成物である）を使用することによって、ＫＬＡ－AIT XUV欠陥カウンタツールで測定した。組成物８Ａを用いることによって研磨されたウェハーに関するウェハーマップを図３に示す。市販のセリア系ＳＴＩ研磨組成物を用いて研磨したウェハーのウェハーマップを図４に示す。
図４によって実証されたように、セリアベースの処方は研磨剤の相対的な硬度およびサイズのために、ウェハー全体に広がる多くの欠陥を伴う重いアークスクラッチを生じやすかった（総欠陥数は１０，０００よりも大きかった）。欠陥のより厳密な検査は多くの残留物を伴う多くのマクロ及びマイクロスクラッチが存在することを示し、その多くは、全体的な装置キラー欠陥と考えることができる。しかしながら、図３は、研磨剤として高純度コロイドシリカを含有する研磨組成物８Ａがセリアベースの組成物（図４）よりもはるかに少ない引っ掻き傷を有することを示す。実際、シリカ研磨組成物は、「欠陥のない」に近く、清浄な表面を示す。総欠陥数は、サイズが少なくとも９０ｎｍの欠陥に対して約１７５である。欠陥は最終的なデバイス歩留まり、および販売可能なチップの製造にとって重要である。図４に示されるパターン化されたウェハーにおいて、パターン化されたウェハーあたり１０００個のダイ（各正方形）があるとする。欠陥を有するダイの各々は、欠陥が装置キラー欠陥である場合には売れないことが判明し得る。したがって、セリアベースの研磨組成物は、多量の欠陥を示すので、ウェハー当たりの販売可能なチップの歩留まりは低くなる。逆に、本開示の研磨組成物では、欠陥は著しく少なく、したがって、ウェハー当たりの販売可能なチップの歩留まりは著しく高い。
したがって、本開示の研磨組成物を使用することによって得られる低欠陥性は、半導体会社にとって、それらの収益のトップラインおよびボトムラインを増加させるので、非常に魅力的である。技術的観点から、セリア研磨剤は本質的に無機であり（例えば、セリウムランタニド金属ベースの酸化物）、一般に硬く、シリカ研磨剤よりもサイズが大きいので、ウェハー表面に多量の引っ掻き傷および欠陥を与える傾向がある。逆に、コロイダルシリカ研磨剤は本質的に有機（シリコン非金属ベースの酸化物およびコロイダル分散形態）であり、一般に軟質であり、したがって研磨中に引っ掻きまたは欠陥を生じない。
当業者は、窒化ケイ素に対する酸化ケイ素の十分な除去選択性を有するシリカベースのＳＴＩ研磨組成物を開発することができなかった。本明細書に開示されるように、本発明者らは、シリカベースのＳＴＩ研磨組成物を産業に供給することができる、シリカおよび窒化ケイ素除去速度低減剤の相乗的組合せを見出した。また、本開示に記載の発明は、シリカ以外の研磨剤（アルミナ、チタニア等）にも適用することができる。
本開示は本明細書に記載された例に関して記載されてきたが、添付の特許請求の範囲に定義された本開示の精神および範囲から逸脱することなく、他の修正および変形が可能であることが理解される。

Claims (24)

  1. 少なくとも１つの研磨剤；
    Ｃ１２からＣ４０の炭化水素基を含む疎水性部分と親水性部分とを含み、前記疎水性部分および前記親水性部分が０から１０のアルキレンオキシド基によって分離されている、少なくとも１つの窒化物除去速度低減剤；
    酸または塩基；および
    水；
    を含み、約２～約６．５のｐＨを有し、少なくとも酸化ケイ素で覆われた少なくとも窒化ケイ素パターンを含むパターン化ウェハーを研磨するときに、少なくとも約３：１の酸化ケイ素の除去速度対窒化ケイ素の除去速度の比を有する、研磨組成物。
  2. 前記疎水性部分がＣ１４からＣ３２の炭化水素基を含む、請求項１に記載の研磨組成物。
  3. 前記疎水性部分がＣ１６からＣ２２の炭化水素基を含む、請求項１に記載の研磨組成物。
  4. 前記親水性部分が亜硫酸基、硫酸基、スルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基およびホスホネート基からなる群より選択される少なくとも１つの基を含む、請求項１に記載の研磨組成物。
  5. 前記親水性部分がリン酸基またはホスホネート基を含む、請求項１に記載の研磨組成物。
  6. 前記少なくとも１つの窒化物除去速度低減剤が、ナフタレンスルホン酸－ホルマリン縮合物、リン酸ラウリル、リン酸ミリスチル、リン酸ステアリル、オクタデシルホスホン酸、リン酸オレイル、リン酸ベヘニル、硫酸オクタデシル、リン酸ラッセリル、オレイス－３－フォスフェート、およびオレイス－１０－フォスフェートからなる群より選択される、請求項１に記載の研磨組成物。
  7. 前記少なくとも１つの研磨剤が、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、それらの共形成生成物、被覆研磨剤、表面改質研磨剤、およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の研磨組成物。
  8. 前記少なくとも１つの研磨剤が、カチオン性研磨剤、本質的に中性の研磨剤、及びアニオン性研磨剤からなる群より選択される、請求項１に記載の研磨組成物。
  9. 前記研磨剤が、シリカ系研磨剤である、請求項１に記載の研磨組成物。
  10. さらに、少なくとも１つのディッシング低減剤を含み、
    前記少なくとも１つのディッシング低減剤は、ヒドロキシル基、スルフェート基、ホスホネート基、ホスフェート基、スルホネート基、アミン基、ニトレート基、ニトライト基、カルボキシレート基、およびカーボネート基からなる群より選択される少なくとも１つの基を含む化合物である、請求項１に記載の研磨組成物。
  11. 前記少なくとも１つのディッシング低減剤が、多糖類および置換多糖類からなる群より選択される少なくとも１つである、請求項１０に記載の研磨組成物。
  12. 少なくとも酸化ケイ素で覆われた少なくとも窒化ケイ素パターンを含むパターン化ウェハーを研磨するときに、前記研磨組成物が、少なくとも約４：１の酸化ケイ素の除去速度対窒化ケイ素の除去速度の比を有する、請求項１に記載の研磨組成物。
  13. 窒化ケイ素に対する酸化ケイ素の除去速度の選択性が少なくとも約５：１であり、多くとも約１０００：１である、請求項１に記載の研磨組成物。
  14. 前記組成物は酸化ケイ素のディッシングが多くとも約１０００Åであり、および少なくとも約０Åである、請求項１に記載の研磨組成物。
  15. 前記組成物は酸化ケイ素のディッシングが多くとも約３７５Åである、請求項１に記載の研磨組成物。
  16. 前記組成物は窒化ケイ素の浸食が多くとも約５００Åであり、少なくとも約０Åである、請求項１に記載の研磨組成物。
  17. 前記組成物は窒化ケイ素の浸食が多くとも約７５Åである、請求項１に記載の研磨組成物。
  18. 前記組成物は平坦化効率が少なくとも約１４％である、請求項１に記載の研磨組成物。
  19. 前記組成物は平坦化効率が少なくとも約１４％であり、多くとも１００％である、請求項１に記載の研磨組成物。
  20. 前記組成物を用いてパターン化ウェハーを研磨するとき、前記組成物は直径約３００ｍｍのパターン化ウェハー上に多くとも１７５の欠陥を生成する、請求項１に記載の研磨組成物。
  21. 少なくとも窒化ケイ素および少なくとも酸化ケイ素を有する基板の表面上に、請求項１に記載の研磨組成物を適用すること、
    パッドを前記基板の表面と接触させ、前記基板に対して前記パッドを移動させること、を含む方法。
  22. 前記窒化ケイ素および前記酸化ケイ素のうちの少なくとも１つが、炭素、窒素、酸素、および水素からなる群より選択される少なくとも１つのドーパントでドープされる、請求項２１に記載の方法。
  23. 前記基板から半導体デバイスを形成することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
  24. 前記基板から半導体デバイスを形成することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10763119B2 (en) 2018-12-19 2020-09-01 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Polishing compositions and methods of using same
KR102814738B1 (ko) * 2019-08-06 2025-05-30 삼성디스플레이 주식회사 연마 슬러리, 이를 이용한 표시 장치의 제조방법 및 표시 장치
US11680186B2 (en) * 2020-11-06 2023-06-20 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Polishing compositions and methods of using same
JP2024511506A (ja) * 2021-03-26 2024-03-13 フジフイルム エレクトロニック マテリアルズ ユー．エス．エー．， インコーポレイテッド 研磨用組成物及びその使用方法
KR20220149148A (ko) * 2021-04-30 2022-11-08 에스케이씨솔믹스 주식회사 반도체 공정용 연마 조성물 및 연마 조성물을 적용한 반도체 소자의 제조 방법
CN116333598A (zh) * 2021-12-23 2023-06-27 安集微电子科技（上海）股份有限公司 一种绝缘膜抛光液及其使用方法
KR20230172348A (ko) * 2022-06-15 2023-12-22 에스케이엔펄스 주식회사 반도체 공정용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 제조방법

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000144111A (ja) * 1998-11-09 2000-05-26 Clariant Fr Sa 集積回路電子産業のための新しい研磨組成物
JP2001507739A (ja) * 1996-12-30 2001-06-12 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション 酸化物ｃｍｐのための組成物
JP2002231666A (ja) * 2001-01-31 2002-08-16 Fujimi Inc 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
JP2006100835A (ja) * 2004-09-29 2006-04-13 Rohm & Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc ケミカルメカニカルポリッシングのための選択的バリヤスラリー
JP2006179678A (ja) * 2004-12-22 2006-07-06 Hitachi Chem Co Ltd 半導体絶縁膜用ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法
JP2006339594A (ja) * 2005-06-06 2006-12-14 Seimi Chem Co Ltd 半導体用研磨剤
JP2011216582A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Fujifilm Corp 研磨方法、および研磨液
JP2012084906A (ja) * 2009-10-22 2012-04-26 Hitachi Chem Co Ltd 研磨剤、濃縮１液式研磨剤、２液式研磨剤及び基板の研磨方法
JP2013045944A (ja) * 2011-08-25 2013-03-04 Hitachi Chemical Co Ltd 基板の研磨方法
JP2014130957A (ja) * 2012-12-28 2014-07-10 Kao Corp 半導体基板用研磨液組成物
US20160107289A1 (en) * 2014-10-21 2016-04-21 Cabot Microelectronics Corporation Corrosion inhibitors and related compositions and methods
JP2016222867A (ja) * 2015-06-03 2016-12-28 日立化成株式会社 スラリー及びその製造方法、並びに、研磨方法
WO2017163847A1 (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物ならびに研磨方法および半導体基板の製造方法

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100464748B1 (ko) * 1996-09-27 2005-01-05 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드 복합재의 연마용 조성물 및 연마 방법
US5738800A (en) 1996-09-27 1998-04-14 Rodel, Inc. Composition and method for polishing a composite of silica and silicon nitride
US6455417B1 (en) 2001-07-05 2002-09-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for forming damascene structure employing bi-layer carbon doped silicon nitride/carbon doped silicon oxide etch stop layer
GB2393447B (en) 2002-08-07 2006-04-19 Kao Corp Polishing composition
US7071105B2 (en) * 2003-02-03 2006-07-04 Cabot Microelectronics Corporation Method of polishing a silicon-containing dielectric
CN100399536C (zh) * 2003-04-21 2008-07-02 斯欧普迪克尔股份有限公司 带有电设备的硅基光设备的cmos兼容集成
TWI288046B (en) 2003-11-14 2007-10-11 Showa Denko Kk Polishing composition and polishing method
US20050189322A1 (en) 2004-02-27 2005-09-01 Lane Sarah J. Compositions and methods for chemical mechanical polishing silica and silicon nitride
JP4316406B2 (ja) 2004-03-22 2009-08-19 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
WO2007132933A1 (ja) * 2006-05-16 2007-11-22 Showa Denko K.K. 研磨組成物の製造方法
KR20090020709A (ko) * 2006-07-28 2009-02-26 쇼와 덴코 가부시키가이샤 연마 조성물
WO2009110729A1 (en) * 2008-03-06 2009-09-11 Lg Chem, Ltd. Cmp slurry and a polishing method using the same
KR101256551B1 (ko) 2008-03-06 2013-04-19 주식회사 엘지화학 Ｃｍｐ 슬러리 및 이를 이용한 연마 방법
US8491808B2 (en) * 2010-03-16 2013-07-23 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of polishing a substrate comprising polysilicon, silicon oxide and silicon nitride
US8273142B2 (en) * 2010-09-02 2012-09-25 Cabot Microelectronics Corporation Silicon polishing compositions with high rate and low defectivity
TWI538989B (zh) 2010-09-08 2016-06-21 巴斯夫歐洲公司 水研磨組成物及用於化學機械研磨電子，機械及光學裝置基材的方法
CN102559058B (zh) * 2010-12-21 2015-05-27 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
DE102011089221A1 (de) 2011-12-20 2013-06-20 Henkel Ag & Co. Kgaa Färbemittel mit direktziehenden Farbstoffen und Phospat-Tensiden
SG11201502768UA (en) 2012-11-02 2015-05-28 Fujimi Inc Polishing composition
CN103834305B (zh) 2012-11-22 2017-08-29 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
JP6116888B2 (ja) 2012-12-18 2017-04-19 花王株式会社 磁気ディスク基板用研磨液組成物
JP6243671B2 (ja) 2013-09-13 2017-12-06 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
US9752057B2 (en) * 2014-02-05 2017-09-05 Cabot Microelectronics Corporation CMP method for suppression of titanium nitride and titanium/titanium nitride removal
JP6538368B2 (ja) 2015-02-24 2019-07-03 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物及び研磨方法
US10946494B2 (en) 2015-03-10 2021-03-16 Showa Denko Materials Co., Ltd. Polishing agent, stock solution for polishing agent, and polishing method
KR102463863B1 (ko) 2015-07-20 2022-11-04 삼성전자주식회사 연마용 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법
KR20170044522A (ko) 2015-10-15 2017-04-25 삼성전자주식회사 화학적 기계적 연마용 슬러리 조성물, 그의 제조 방법, 그를 이용한 연마 방법
US10066126B2 (en) 2016-01-06 2018-09-04 Cabot Microelectronics Corporation Tungsten processing slurry with catalyst
US10119048B1 (en) 2017-07-31 2018-11-06 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Low-abrasive CMP slurry compositions with tunable selectivity
KR20200025542A (ko) 2018-08-30 2020-03-10 삼성전자주식회사 화학적 기계적 연마용 슬러리 조성물
US10763119B2 (en) 2018-12-19 2020-09-01 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Polishing compositions and methods of using same
US10759970B2 (en) 2018-12-19 2020-09-01 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Polishing compositions and methods of using same

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001507739A (ja) * 1996-12-30 2001-06-12 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション 酸化物ｃｍｐのための組成物
JP2000144111A (ja) * 1998-11-09 2000-05-26 Clariant Fr Sa 集積回路電子産業のための新しい研磨組成物
JP2002231666A (ja) * 2001-01-31 2002-08-16 Fujimi Inc 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
JP2006100835A (ja) * 2004-09-29 2006-04-13 Rohm & Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc ケミカルメカニカルポリッシングのための選択的バリヤスラリー
JP2006179678A (ja) * 2004-12-22 2006-07-06 Hitachi Chem Co Ltd 半導体絶縁膜用ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法
JP2006339594A (ja) * 2005-06-06 2006-12-14 Seimi Chem Co Ltd 半導体用研磨剤
JP2012084906A (ja) * 2009-10-22 2012-04-26 Hitachi Chem Co Ltd 研磨剤、濃縮１液式研磨剤、２液式研磨剤及び基板の研磨方法
JP2011216582A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Fujifilm Corp 研磨方法、および研磨液
JP2013045944A (ja) * 2011-08-25 2013-03-04 Hitachi Chemical Co Ltd 基板の研磨方法
JP2014130957A (ja) * 2012-12-28 2014-07-10 Kao Corp 半導体基板用研磨液組成物
US20160107289A1 (en) * 2014-10-21 2016-04-21 Cabot Microelectronics Corporation Corrosion inhibitors and related compositions and methods
JP2016222867A (ja) * 2015-06-03 2016-12-28 日立化成株式会社 スラリー及びその製造方法、並びに、研磨方法
WO2017163847A1 (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物ならびに研磨方法および半導体基板の製造方法

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