JP2022553336A - 選択的酸化物cmpのための組成物及び方法 - Google Patents
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Abstract
ケイ素酸素材料を有する基板を研磨するための化学機械研磨組成物が、液体キャリアと、前記液体キャリア中に分散された立方体状研磨剤粒子と、アニオン性化合物及び非イオン性化合物のうちの少なくとも一方とを含む。
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2019年10月22日付けで出願された「Composition and Method for Selective Oxide CMP」と題する米国仮出願第62/924,352号明細書の優先権を主張する。
本出願は、2019年10月22日付けで出願された「Composition and Method for Selective Oxide CMP」と題する米国仮出願第62/924,352号明細書の優先権を主張する。
化学機械研磨は、集積回路(IC)及び微小電気機械システム(MEMS)の製作における重要なイネーブリング技術である。基板(例えばウエハー)の表面を研磨(又は平坦化)するためのCMP組成物及び方法が当業者によく知られている。(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)研磨組成物は一般に、材料除去速度を高め、平坦化効率を改善し、且つ/又はCMP作業中に欠陥率を低減するために、水溶液中に懸濁(分散)された研磨剤粒子を含んでいる。
酸化セリウム(セリア)研磨剤がこの業界において、具体的には例えば酸化ケイ素材料、例えばテトラエチルオルトシリケート(TEOS)、窒化ケイ素、及び/又はポリシリコンを含むシリコン含有基板を研磨する上でよく知られている。浅型トレンチ分離用途を含む高度な誘電体用途には、セリア研磨組成物が広く使用される。セリア研磨剤の使用は知られてはいるものの、改善されたセリア研磨剤を基剤とするCMP組成物が依然として必要である。具体的には、除去速度を改善し平坦化を改善する(例えばエロージョン及びディッシングを低減する)CMP組成物が依然として必要である。さらに、1つのシリコン含有材料の、別のシリコン含有材料に対する除去速度選択性(例えば窒化ケイ素に対する酸化ケイ素の選択性、又はポリシリコンに対する酸化ケイ素の選択性)が依然として必要である。
ケイ素酸素材料(例えば酸化ケイ素)を有する基板を研磨するための化学機械研磨組成物が開示される。1実施態様では、研磨組成物は、液体キャリアと、前記液体キャリア中に分散された立方体状研磨剤粒子と、アニオン性化合物及び非イオン性化合物のうちの少なくとも一方とを含み、これらから成り、又は本質的にこれらから成る。
開示された主題及びその利点をより完全に理解するために、添付の図面とともに以下に詳しく説明する。
ケイ素酸素材料(例えば酸化ケイ素)を有する基板を研磨するための化学機械研磨組成物が開示される。研磨組成物は、液体キャリアと、前記液体キャリア中に分散された立方体状研磨剤粒子と、アニオン性化合物及び非イオン性化合物のうちの少なくとも一方とを含み、これらから成り、又は本質的にこれらから成る。1実施態様では、研磨組成物はアニオン性ポリマー、例えばポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)、及び/又はポリ(ビニルスルホン酸)を含む。別の実施態様では、研磨組成物は非ポリマー系アニオン性化合物、例えば、4-ドデシルベンゼンスルホン酸を含む。さらに別の実施態様では、研磨組成物は、非イオン性ポリマー、例えばポリビニルピロリドン又はポリ(ビニルピロリドン-コ-ビニルアセテート)を含む。
開示された研磨組成物及び対応する(CMP方法)は、有意な、そして予期せぬ利点をもたらすことができる。例えば、開示された組成物は、酸化ケイ素除去速度を有意に改善することができ、ひいては処理量を改善し、時間及びコストを節約することができる。開示された組成物はさらに、窒化ケイ素層及び/又はポリシリコン層に対する選択性を改善することができ、ひいてはさらなるプロセスフレキシビリティを提供することができる。
研磨組成物は、液体キャリア中に懸濁された立方体状セリア研磨剤粒子を含む研磨剤粒子を含有する。「立方体状」とは、セリア研磨剤粒子が立方体の形態又は形状を成しており、すなわちほぼ立方体であることを意味する。換言すれば、立方体状セリア研磨剤粒子は形状及び性質において立方体である。しかしながら、言うまでもなくエッジ寸法、コーナー、及びコーナー角度は、正確又は精密に完全立方体のものである必要はない。例えば、立方体状研磨剤粒子はわずかに丸みを帯びた又は欠けたコーナー、わずかに丸みを帯びたエッジ、互いに正確には等しくないエッジ寸法、正確には90度でないコーナー角度、及び/又は軽微な不規則性を有していてよく、立方体の基本形状をなおも保つことができる。当業者には容易に判るように(例えば走査電子顕微鏡法又は透過電子顕微鏡法を介して)、立方体状セリア研磨剤粒子は、概ね粒子成長及びデアグロメレーションのために許された許容差を伴った状態で立方体の形状を成している。
図1,2及び3は、立方体状セリア研磨剤粒子の例を示している。これらの透過電子顕微鏡法(TEM)及び透過電子顕微鏡法(TEM)の画像は、正方形の面を有するセリア研磨剤粒子を示している。例えば、これらの画像において、示された粒子面はそれぞれ、ほぼ同じ長さ(例えば互いに20%以内、又は互いに10パーセント以内、又はそれ未満)を有する4つのエッジを含んでいる。さらに、エッジはコーナーにおいてほぼ90度の角度(例えば約80~100度の範囲内、又は約85~約95度の範囲内)を成して合体している。当業者には明らかなように、TEM及びSEM画像には、示された研磨剤粒子の大部分が、上で定義した正方形の面を有しているという点で立方体状である。粒子のいくつかは、例えば1つ又は2つ以上のコーナー上に欠陥を含むことを観察し得る。再び述べておくが、立方体状という用語は、正確に立方体であるセリア研磨剤粒子を表すように意図されるのではなく、上で定義され且つ図1、2及び3に示されているように本質的に概ね立方体である粒子を表すように意図される。
本明細書中に使用される、立方体状セリア研磨剤を含む化学機械研磨組成物は、研磨剤粒子の少なくとも25数パーセントが本質的に立方体(上述のように形態又は形状において立方体)であるものである。好ましい実施態様では、研磨剤粒子の少なくとも40数パーセント(例えば少なくとも60パーセント、又は少なくとも80パーセント)が本質的に立方体である。上記のように、立方体状セリア研磨剤粒子は、TEM又はSEM画像を用いて、例えば約10,000倍~約500,000倍の倍率で容易に評価しカウントすることができる。SEM又はTEM画像に示された研磨剤粒子は、長さが同様である4つの辺を有する面を有している(例えば互いに20パーセント以内)。画像はまた、隣接する辺がほぼ垂直であり、例えば約90度の角度(例えば約80度~100度の範囲内)を成していることを示している。セリア研磨組成物が立方体状セリア研磨剤粒子を含むか否かを割り出すために、統計学的分析を行い、これにより正方形の面を有する粒子のパーセンテージを割り出すように、SEM又はTEMによって、ランダムに選択された多数の粒子(すなわち200個以上)を観察するものとする。保持された粒子は、これらの画像が顕微鏡写真上で良好に見えるようになっていなければならない。粒子のいくつかは粒子の表面及び/又は粒子のコーナーの1つ又は2つ以上に何らかの欠陥を呈することがあるが、それでもなお立方体状としてカウントすることができる。
立方体状セリア研磨剤粒子はほぼ純粋なセリア研磨剤粒子(不純物に対する通常の許容差以内)であってよく、あるいはドープ型セリア研磨剤粒子であってもよい。ドープ型セリア研磨剤粒子は間質ドーパント(通常は占有されない格子内の空間を占有するドーパント)、又は置換型ドーパント(セリウム又は酸素原子によって通常は占有される格子内の空間を占有するドーパント)を含んでよい。このようなドーパントは、例えばCa、Mg、Zn、Zr、Sc又はYを含む、実質的にはいかなる金属原子を含んでもよい。
ある特定の有利な実施態様では、ドーパントは、例えばランタン、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、及びこれに類するものを含む1種又は2種以上のランタニドを含んでよい。特に好適な1実施態様では、立方体状セリア研磨剤粒子はセリウムとランタンとの混合酸化物を含む。混合酸化物研磨剤粒子の、(La+Ce)に対するLaのモル比は、約0.01~約0.15、例えば約0.01~約0.12であってよい。言うまでもなく、このような研磨剤粒子は加えて他の元素及び/又は酸化物(例えば不純物として)を含んでよい。このような不純物は、研磨剤粒子の調製プロセス中に使用される原材料又は出発材料を起源とし得る。不純物の総比率は粒子の0.2質量%未満であることが好ましい。残留硝酸塩は不純物として考えられない。
ある特定の実施態様では、(La+Ce)に対するLaのモル比は、約0.01~約0.04(例えば約0.02~約0.03)であってよい。1つのこのような実施態様では、立方体状セリア研磨剤粒子は約2.5モル%の酸化ランタンと約97.5モル%の酸化セリウムとを含む。他の実施態様では、モル比は約0.08~約0.12(例えば約0.09~約0.11)であってよい。1つのこのような他の実施態様では、立方体状セリア研磨剤粒子は約10モル%の酸化ランタンと約90モル%の酸化セリウムとを含む。研磨剤粒子は、ランタン原子が酸化セリウム結晶構造内のセリウム原子を置換する、単相固溶体であってよい。1実施態様では、固溶体は対称的なX線回折パターンを呈し、この場合ピークは、約27度~約29度の間に位置していて、純粋酸化セリウムよりも小さな角度にシフトされている。エイジング・サブ工程(後述)の温度が約60℃よりも高いときに固溶体を得ることができる。本明細書中で使用される「固溶体」という用語は、X線回折が、個々のピークのシフトの有無とは無関係に、しかし他の相の存在を示す付加的なピークなしに、酸化セリウム結晶構造のパターンだけを示すことを意味する。
立方体状セリア研磨剤粒子は任意には、ブルナウアー-エメット-テラー(Brunauer-Emmett-Teller)法(BET法)を用いた窒素の吸着によって、粉末上で割り出されたこれらの比表面積によって特徴づけることもできる。この方法はASTM D3663-03(2015年に再承認)に開示されている。研磨剤粒子の比表面積は約3~約14m2/g(例えば約7~約13m2/g、又は約8~約12m2/g)であってよい。
立方体状セリア研磨剤粒子は任意には、これらの平均粒径及び/又は粒径分布によって特徴づけることもできる。研磨剤粒子の平均粒径は、約50nm~約1000nm(例えば約80nm~約500nm、約80nm~約250nm、約100nm~約250nm、又は約150nm~約250nm)であってよい。さらに、平均粒径は、約50nm超(例えば約80nm超又は約100nm超)であってよい。平均粒径は、動的光散乱(DLS)を介して割り出すことができ、これは中央粒径(D50)に相当する。DLS測定は、例えばZetasizer(Malvern Instrumentsから入手可能)を使用して行うことができる。当業者には明らかなように、DLS測定は、比較的大きい粒子の存在において測定されると小さい粒子を有意に過少カウントすることがある。本明細書に開示された立方体状セリア研磨剤粒子に関しては、DLS技術は約40nm未満の粒子を過少カウントする傾向がある。言うまでもなく、開示された実施態様はDLSによってカウントされないこのような小さな粒子(40nm未満)を数多く含むことがあり、したがって、平均粒径には寄与しない。
粒径分布を特徴づけるためにレーザー回折技術を任意に用いることもできる。当業者には明らかなように、レーザー回折技術も小さな粒子(例えば開示された実施態様では約40nm未満)を過少カウントする傾向がある。レーザー回折測定は例えば、相対屈折率1.7を用いてHoriba LA-960を使用して行うことができる。レーザー回折測定で得られた分布から、例えばD10、D50、D90、D99及び分散指数(下で定義される)を含む種々のパラメータを得ることができる。レーザー回折測定に基づいて、研磨剤粒子は約100nm~約700nm(例えば約100nm~約200nm)の中央直径(D50)を含んでよい。例えば、D50は約100nm~約150nm又は約150nm~約200nmであってよい。D50は、レーザー回折によって得られた分布から割り出された中央直径である。
立方体状セリア研磨剤粒子のD10は任意には、約80nm~約400nm(例えば約80nm~約250nm、約80nm~約150nm、又は約100nm~約130nm)であってよい。言うまでもなく、D10はレーザー回折によって得られた粒径であって、粒子の10%の直径がD10未満である、その粒径である。
立方体状セリア研磨剤粒子のD90は任意には、約150nm~約1200nm(e.g.約150nm~約1000nm、約150~約750nm、約150~約500nm、約150~約300nm、又は約200nm~約300nm)であってよい。D90はレーザー回折によって得られた粒径であって、粒子の90%の直径がD90未満である、その粒径を表す。機械的デアグロメレーションを施された研磨剤粒子のD90は約300nm未満であってよい。
立方体状セリア研磨剤粒子は任意には低い分散指数を呈することができる。「分散指数(dispersion index)」は、下記式、
分散指数=(D90-D10)/2・D50
によって定義される。分散指数は約0.60未満、例えば約0.5未満、約0.4未満、又は約0.30未満であってよい。機械的デアグロメレーションを施された研磨剤粒子の分散指数は約0.30未満であってよい。さらに、D90/D50は、機械的デアグロメレーションを施された粒子の場合、約1.3~約2であってよい。
分散指数=(D90-D10)/2・D50
によって定義される。分散指数は約0.60未満、例えば約0.5未満、約0.4未満、又は約0.30未満であってよい。機械的デアグロメレーションを施された研磨剤粒子の分散指数は約0.30未満であってよい。さらに、D90/D50は、機械的デアグロメレーションを施された粒子の場合、約1.3~約2であってよい。
立方体状セリア研磨剤粒子のD99は任意には、約150nm~約3000nm(例えば約200nm~約2000nm、約200nm~約1800nm、約200~約1200、約200~約900、約200nm~約600nm、約200~約500nm、又は約200~約400nm)であってよい。機械的デアグロメレーションを施された研磨剤粒子のD99は約600nm未満(例えば約500又は約400未満)であってよい。D99はレーザー回折によって得られた粒径であって、粒子の99%の直径がD99未満である、その粒径を表す。
研磨剤粒子は、立方体状セリア研磨剤粒子を製造するのに適した実質的に任意の適宜の方法を用いて調製することができる。開示された実施態様は、このような研磨剤粒子を含む化学機械研磨組成物、及びこのような研磨剤粒子を使用して基板を研磨する方法に関し、いかなる特定の粒子製造方法にも限定されない。ある特定の実施態様では、立方体状セリア研磨剤粒子は、硝酸セリウム(及び任意には、ドープ型セリア研磨剤が調製される場合には他の硝酸塩)を沈降させることによって調製されてよい。沈降させた材料を次いで特定の温度・圧力レジームにおいて成長させることにより、立方体状セリア研磨剤粒子の成長を促進することができる。これらの粒子を次いで清浄化し、デアグロメレーション処理することができる。立方体状セリア研磨剤粒子の分散体を次いで調製して、本発明の化学機械組成物を製剤するために使用することができる。
1つの有利な実施態様では、セリウム及びランタンの硝酸塩を沈降させることにより立方体状酸化セリウムランタン研磨剤粒子を調製することができる。このような1つの調整方法は下記工程、すなわち、
(i)不活性雰囲気下で硝酸セリウム水溶液と水性塩基とを混合する工程、
(ii)(i)で得られた混合物を不活性雰囲気下で加熱する工程、
(iii)任意には(ii)で得られた熱処理済みの混合物を酸性化する工程、
(iv)(ii)又は(iii)で得られた固形材料を水で洗浄する工程、
(v)(iv)で得られた固形材料を機械的に処理することにより、セリア粒子をデアグロメレーション処理する工程、
を含む。
(i)不活性雰囲気下で硝酸セリウム水溶液と水性塩基とを混合する工程、
(ii)(i)で得られた混合物を不活性雰囲気下で加熱する工程、
(iii)任意には(ii)で得られた熱処理済みの混合物を酸性化する工程、
(iv)(ii)又は(iii)で得られた固形材料を水で洗浄する工程、
(v)(iv)で得られた固形材料を機械的に処理することにより、セリア粒子をデアグロメレーション処理する工程、
を含む。
上記方法の工程(i)で使用される硝酸セリウム溶液は、硝酸セリウムと硝酸ランタンとの水溶液を混合することにより調製することができる。この水溶液は、CeIII、CeIV及びLaIIIを含み、そして総Ceに対するCeIVのモル比が約1/(500,000)~約1/(4,000)であることによって特徴づけることができる。1実施態様では、このモル比は約1/(100,000)~約1/(90,000)であってよい。高純度、例えば少なくとも99.5質量パーセント又は99.9質量パーセントの純度を有する塩及び成分を使用することが概ね有利である。
工程(i)は硝酸セリウム水溶液と水性塩基とを混合し/反応させる工程を含む。例えばアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物及び水性アンモニアを含む水酸化物タイプの塩基が有利であり得る。第2級、第3級又は第4級アミンを使用してもよい。不活性ガスで泡立てることにより、塩基の水溶液を予め脱気(脱酸素化)してもよい。硝酸セリウム水溶液を水性塩基中に導入することにより、混合を実施することができる。混合は不活性雰囲気下で例えば閉鎖反応器又は半閉鎖反応器内で不活性ガス(例えば窒素又はアルゴン)パージとともに行われる。混合は撹拌しながら行われてもよい。(Ce+La)に対する塩基のモル比は約8.0~約30.0(例えば約9.0超)であってよい。工程(i)はさらに、5℃~約50℃の温度、例えば約20℃~25℃の温度で実施されてよい。
工程(ii)は先行の工程の終了時に得られた混合物を加熱することを含み、そして加熱サブ工程とエイジングサブ工程とを含んでよい。加熱サブ工程は、混合物を75℃~約95℃、例えば約85℃~約90℃の温度まで加熱することを含んでよい。エイジングサブ工程は、約2時間~約20時間にわたって混合物をその温度に維持(保持)することを含んでよい。概ねエイジング時間は、温度が高まるのに伴って短くなる。工程(ii)は工程(i)に関して上述したように、不活性雰囲気下で撹拌しながら実施することもできる。
工程(iii)において、ステップ(ii)の終了時に得られた混合物を、例えば硝酸を使用して任意には酸性化することができる。熱処理済み反応混合物を例えば約3.0未満(例えば約1.5~約2.5)のpHまで酸性化することができる。
工程(iv)では、工程(ii)又は(iii)で得られた固形材料を水(例えば脱イオン水)で洗浄してよい。洗浄することによって最終分散体中の残留硝酸塩を低減し、目標導電性を得ることができる。洗浄は、混合物からの固形物を濾過し、そして固形物を水中に再分散することを含んでよい。濾過及び再分散は必要であれば数回にわたって実施されてよい。
工程(v)では、(iv)で得られた洗浄済み固形材料を任意には機械的に処理することにより、セリア研磨剤粒子をデアグロメレーション処理又は部分デアグロメレーション処理することができる。機械処理は、例えばダブルジェット処理又は超音波デアグロメレーション処理を含み、通常、狭い粒径分布をもたらし、また大きい凝集粒子の数を減らす。
工程(iv)又は(v)の後、固形材料を乾燥させることにより、セリウム系粒子を粉末形態で得ることができる。水又は水と混和性液体有機化合物との混合物を添加することにより、粉末を再分散させ、これにより液状媒体中のセリウム系粒子の分散体を得ることができる。液状媒体は水又は水と水混和性有機液体との混合物であってよい。水混和性有機液体は例えばアルコール、例えばイソプロピルアルコール、エタノール、1-プロパノール、メタノール、1-ヘキサノール、ケトン、例えばアセトン、ジアセトンアルコール、メチルエチルケトン、エステル、例えばギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸エチル、酢酸メチル、乳酸メチル、乳酸ブチル、乳酸エチルを含んでよい。水と有機液体との比率は80:20~99:1質量部であってよい。さらに、分散体は約1質量パーセント~約40質量パーセント、例えば約10質量パーセント~約35質量パーセントのセリウム系粒子を含んでよい。分散体はまた、約300μS/cm未満、例えば約150μS/cm未満、より具体的には150μS/cm未満、又は約100μS/cm未満の導電率を有していてもよい。
研磨組成物は、実質的に任意の適量の立方体状セリア研磨剤粒子を含んでいてよい。例えば、研磨組成物はユースポイントで、約0.001質量パーセント以上(例えば約0.005質量パーセント以上、約0.01質量パーセント以上、約0.02質量パーセント以上、約0.05質量パーセント以上、又は約0.1質量パーセント以上)の立方体状セリア研磨剤粒子を含んでよい。研磨組成物はユースポイントで、約5質量パーセント以下(例えば約2質量パーセント以下、約1.5質量パーセント以下、又は約1質量パーセント以下)の立方体状セリア研磨剤粒子を含んでよい。言うまでもなく、立方体状セリア研磨剤粒子は、前述のエンドポイントのいずれか2つによって仕切られた濃度で、研磨組成物中に存在していてよい。例えば、研磨組成物中の立方体状セリア研磨剤粒子の濃度はユースポイントで、約0.001質量パーセント~約5質量パーセント(例えば約0.01質量パーセント~約2質量パーセント、約0.05質量パーセント~約1.5質量パーセント、又は約0.1質量パーセント~約1質量パーセント)であってよい。
研磨(例えば平坦化)されるべき基板の表面に研磨剤及びあらゆる任意の化学添加剤を塗布するのを容易にするために、水性液体キャリアが使用される。水性とは、液体キャリアが少なくとも50wt%の水(例えば脱イオン水)から成ることを意味する。液体キャリアは、低級アルコール(例えばメタノール、エタノールなど)及びエーテル(例えばジオキサン、テトラヒドロフランなど)を含む、他の適宜の非水性キャリアを含んでよい。好ましくは、液体キャリアは水、より好ましくは脱イオン水から本質的に成っているか又はこれから成っている。
研磨組成物は概ね弱酸性、中性、又はアルカリ性であり、約4~約11のpHを有している。例えば、研磨組成物のpHは約5~約10であってよい。1実施態様では、研磨組成物は弱酸性であって、約4~約7のpH(例えば約4~約6、又は約4.5~約6)を有している。例えば、このような弱酸性の実施態様の場合、pHは約5であってよい。別の実施態様では、研磨組成物はアルカリ性であって、約8~約11のpH(例えば約9~約11、又は約9~約10.5、又は約9.5~約10.5)を有している。例えば、このようなアルカリ性の実施態様の場合、pHは約10であってよい。さらに別の実施態様では、研磨組成物は中性であって、約6~約8のpH(例えば約6.5~約7.5)を有している。
研磨組成物はさらに化学添加剤を含んでいてよい。化学添加剤は立方体状セリア研磨剤粒子の表面と連携し、且つ/又は研磨される基板の表面と(例えば静電相互作用及び/又は水素結合を介して)連携する。化学添加剤は例えば分散剤、レオロジー剤、研磨速度促進剤、研磨速度抑制剤、又は選択率促進剤(1つの材料の別の材料に対する除去速度比を改善するため)であってよい。好ましい化学添加剤はアニオン性化合物(例えばアニオン性ポリマー及びアニオン性界面活性剤)と、非イオン性化合物、例えば非イオン性ポリマーを含む。
好適なアニオン性化合物は、アニオン性ポリマー及び非ポリマー系アニオン性化合物(例えば界面活性剤)を含んでよい。アニオン性化合物は水溶性高分子電解質、ポリアニオン、ポリ酸、ポリアクリレート、ポリ(ビニル酸)、アニオン性洗浄剤、アルキル又はアルキルエーテルスルホネート及びスルフェート、アルキル又はアルキルエーテルホスホネート及びホスフェート、及びアルキル又はアルキルエーテルカルボキシレートを含んでよい。
アニオン性ポリマーはホモポリマー又はコポリマーであり、そしてカルボン酸基、スルフェート又はスルホン酸基、及びホスフェート又はホスホン酸基から選択されたモノマー単位を含んでよい。好適なアニオン性ポリマーは、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(マレイン酸)、ポリ(ビニルスルホン酸)、ポリ(スチレンスルホン酸)、ポリ(ビニルスルフェート)、ポリ(ビニルリン酸)、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸)、及びこれらの組み合わせを含んでよい。アニオン性化合物は、上述の化合物のナトリウム及びアンモニウム塩バージョン(例えばポリ(メタクリル酸、ナトリウム塩)を含んでもよい。アニオン化合物は、上述の化合物の誘導体を含んでもよい。例えば、これらの誘導体において、1つ又は2つ以上のアルキル基又は他の官能基が化合物内に含まれている。例えば、ポリ(メタクリル酸)はポリ(アクリル酸)の誘導体である。
アニオン性ポリマーの例はさらに、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ビニルスルホン酸、スルフェート、スチレンスルホン酸及びホスフェートモノマーのうちの1つ又は2つ以上を含むコポリマーを含んでもよい。このようなアニオン性ポリマーは任意には、1つ又は2つ以上の非イオン性モノマーを含んでよい。非イオン性モノマーは例えば(限定はしない)メタクリレートエステル、ビニルアセテート、アクリルアミド、及びN-ビニルピロリドンを含む。コポリマーの例は、ポリ(メチルメタクリレート-コ-メタクリル酸)、ポリ(アクリルアミド-コ-アクリル酸)、ポリ(4-スチレンスルホン酸-コ-マレイン酸)、及びポリ(アクリル酸-コ-マレイン酸)を含んでよい。
非ポリマー系アニオン性化合物は、アルキル又はアルキルアリールスルフェート、アルキル又はアルキルアリールスルホネート、アルキル又はアルキルアリールホスフェート、アルキル又はアルキルアリールカルボキシレート、又はこれらの組み合わせを含んでよい。アニオン性化合物の例は、ドデシルベンゼンスルホン酸、アンモニウムラウリルスルフェート、1-デカンスルホネート、ステアリン酸、ジヘキサデシルホスフェート、ドデシルホスホン酸、及びこれらの組み合わせ、これらのアンモニウム及びナトリウム塩バージョン、及びこれらの誘導体を含む。
好適な非イオン化合物は、水溶性非イオン性ポリマー及び非ポリマー系非イオン性化合物を含んでよい。非イオン性化合物は水溶性ポリエーテル、ポリエーテルグリコール、アルコールエトキシレート、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリエステル、ビニルアクリレート、又はこれらの組み合わせを含んでよい。
非イオン性ポリマーは、ホモポリマー又はコポリマーであってよく、そして実質的に任意の適宜の非イオン性モノマー単位を含んでよい。非イオン性ポリマーの例は、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマル、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリ(ビニルフェニルケトン)、ポリ(ビニルピリジン)、ポリ(ビニルイミダゾール)、ポリ(アクリルアミド)、ポリアクロレイン、ポリ(メチルメタクリル酸)、ポリエチレン、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリ(エチレングリコール)モノラウレート、ポリ(エチレングリコール)モノオレエート、ポリ(エチレングリコール)ジステアレート、及び前述のモノマー単位のうちの1種又は2種以上を含むコポリマーを含む。コポリマーの例は、ポリ(ビニルアセテート-コ-メチルメタクリレート)、ポリ(ビニルピロリドン-コ-ビニルアセテート)、ポリ(エチレン-コ-ビニルアセテート)を含む。
非イオン性化合物は、上述の化合物の誘導体を含んでもよい。例えば、これらの誘導体において、1つ又は2つ以上のアルキル基又は他の官能基が化合物内に含まれている。例えばポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)がポリ(アクリルアミド)の誘導体である。
研磨組成物は実質的に任意の適量のアニオン性及び/又は非イオン性化合物を含んでよい。例えば、研磨組成物は、ユースポイントにおいて、約100質量ppm(0.01質量パーセント)以上(例えば約250質量ppm以上、約500質量ppm以上、約750質量ppm以上、約1000質量ppm(0.1質量%)以上)のアニオン性及び/又は非イオン性化合物を含んでよい。研磨組成物は、ユースポイントにおいて約2質量%以下(例えば約1.5質量パーセント以下、約1.2質量パーセント以下、又は約1質量パーセント以下)のアニオン性及び/又は非イオン性化合物を含んでよい。言うまでもなく、アニオン性及び/又は非イオン性化合物は、前述のエンドポイントのいずれか2つによって仕切られた濃度で、研磨組成物中に存在していてよい。例えば、研磨組成物中のアニオン及び/又は非イオン性化合物の濃度は、ユースポイントにおいて約0.01質量%~約2質量パーセント(約0.05質量%~約1.5質量パーセント、又は約0.1質量%~約1質量パーセント)であってよい。
研磨組成物はさらに他の任意の添加剤、例えば二次的な研磨速度加速剤又は抑制剤、分散剤、コンディショナ、スケール阻害剤、キレート剤、安定剤、pH調節・緩衝化合物、及び殺生物剤を含む添加剤を含んでよい。このような添加剤は純粋に任意である。開示された実施態様はそのようには限定されず、このような添加剤のいずれか1種又は2種以上の使用を必要とはしない。
研磨組成物は任意にはさらに殺生物剤を含んでよい。殺生物剤は実質的に任意の適宜の殺生物剤、例えばイソチアゾリノン殺生物剤、例えばメチルイソチアゾリノン又はベンズイソチアゾロンを含んでよい。研磨組成物内の殺生物剤の量は典型的には、ユースポイントにおいて約1質量ppm~約100質量ppm、例えば約5質量ppm~約75質量ppmである。
研磨組成物は、任意の適宜の技術を用いて調製することができる。これらの技術の多くは当業者に知られている。研磨組成物はバッチ法又は連続法で調製することができる。大まかに言えば、研磨組成物はその成分を任意の順番で合体することにより調製することができる。本明細書中に使用される「成分(component)」は個々の成分(ingredients)(例えば研磨剤粒子、アニオン性及び/又は非イオン性化合物、及び任意の添加剤)を含む。例えば、アニオン性及び/又は非イオン性化合物を、水性キャリア(例えば水)に所望の濃度で添加することができる。次いでpHを(所望の通りに)調節し、そして立方体状セリア研磨剤を所望の濃度で添加することにより、研磨組成物を形成することができる。研磨組成物は使用前に調製することができ、この場合使用直前(例えば使用前の約1分以内、又は使用前の約1時間以内、又は使用前の約1日又は約7日前)に1種又は2種以上の成分を研磨組成物に添加する。研磨組成物は(例えば研磨パッド上の)研磨作業中に、基板表面において成分を混合することにより、調製することもできる。
ある特定の実施態様では、研磨組成物は「2パック」システムとして提供することができる。例えば、第1パックは立方体状セリア研磨剤と、他の任意の成分とを含んでよく、そして第2パックはアニオン性及び/又は非イオン性化合物と、さらに他の任意の成分とを含んでよい。第1及び第2パックは別個に出荷し、研磨の前(研磨の1時間以内又は1日以内)に、又はCMP作業中に研磨パッド上で合体させることができる。
本発明の研磨組成物は濃縮物として提供されてよい。濃縮物は使用前に適量の水で希釈されるように意図されている。このような実施態様では、研磨組成物濃縮物は、濃縮物を適量の水で希釈すると、研磨組成物の各成分が、各成分に関して上述した適切な範囲内の量で研磨組成物中に存在することになるような量で、立方体状セリア研磨剤粒子と上記他の成分とを含むことができる。例えば、立方体状セリア研磨剤粒子、自動停止剤、カチオン性ポリマー、及び他の任意の添加剤はそれぞれ、各成分に関して上述したユースポイント濃度の約3倍(例えば約4倍、約5倍、約6倍、約7倍、約8倍、約10倍、約15倍、約20倍、又は約25倍)である量で研磨組成物中に存在することができるので、濃縮物が等体積(例えば2等体積の水、3等体積の水、4等体積の水、5等体積の水、6等体積の水、7等体積の水、9等体積の水、14等体積の水、19等体積の水、又は24等体積の水)で希釈されると、各成分は各成分に関して上述した範囲内の量で研磨組成物中に存在することになる。
研磨組成物が2パックシステムとして提供される実施態様では、パックの一方又は両方は濃縮物として提供され、他方のパックとの混合前に希釈を必要とする。例えば、1実施態様では、第1パックは濃縮物として提供されて、濃縮物は上記のユースポイント濃度の約3倍(例えば約5倍、約8倍、約10倍、約15倍、又は約20倍)高い濃度で立方体状セリア研磨剤粒子を含むようになっている。濃縮された第1パックは、第2パックとの合体前に適量の水と混合させることができる。同様に、第2パックも濃縮物として提供されて、濃縮物は上記のユースポイント濃度の約3倍(例えば約5倍、約8倍、約10倍、約15倍、又は約20倍)高い濃度で、アニオン性及び/又は非イオン性化合物を含むようになっている。このような実施態様では、濃縮された第2パックは、第1パックとの合体前に適量の水と混合させることができる。ある特定の実施態様では、第1パック及び第2パックの両方は、合体前に水で希釈することができる。開示された実施態様はこれらに関して限定されない。
本発明の研磨方法は具体的には、例えばプラテン及びプラテンに固定されたパッドを含む化学機械研磨(CMP)装置と併せて用いるのに特に適している。当業者に知られているように、基板を研磨パッド及び本発明の研磨組成物と接触させた時に、基板の研磨を行い、次いで研磨パッドと基板とを相対運動させることにより、基板の少なくとも一部を研削処理する。本発明の方法は、上記本発明の組成物を用意し、基板(例えばウエハー)を本発明の研磨組成物と接触させ、基板に対して研磨組成物を動かし、そして基板を研削処理することによって、基板から酸化ケイ素材料の一部を除去し、これにより基板を研磨する。
基板は大まかに言えば、多くがよく知られているパターン化誘電層を含む。パターン化誘電層は、酸化ケイ素及び酸化ケイ素系誘電材料の種々の形態を含む。例えば、酸化ケイ素及び酸化ケイ素系誘電層を含む誘電材料は、テトラエチルオルトシリケート(TEOS)、高密度プラズマ(HDP)酸化物、リンケイ酸ガラス(PSG)、ホウリンケイ酸ガラス(BPSG)、高アスペクト比プロセス(HARP)酸化物、スピンオン誘電(SOD)酸化物、化学蒸着(CVD)酸化物、プラズマ支援テトラエチルオルトケイ酸塩(PETEOS)、熱酸化物、又は非ドープ型ケイ酸塩ガラスを含み、これから成り、又は本質的にこれから成る。
研磨組成物は、酸化ケイ素材料を含む基板を研磨するときに高い除去速度を望ましく呈することができる。例えば、高密度プラズマ(HDP)酸化物及び/又はプラズマ支援型テトラエチルオルトシリケート(PETEOS)、スピン・オン・ガラス(SOG)、及び/又はテトラエチルオルトシリケート(TEOS)を含むシリコンウエハーを研磨する場合には、研磨組成物は約1000Å/min以上(例えば約2000Å/min以上、約2,500Å/min以上、約3,000Å/min以上、約3,500Å/min以上、約4000Å/min以上、約4500Å/min以上、又は約5000Å/min以上)の酸化ケイ素除去速度を望ましく呈することができる。
研磨組成物はさらに、酸化ケイ素材料及び窒化ケイ素材料の両方を含む基板を研磨するのに適することがある。ある特定の実施態様の場合、酸化ケイ素材料の除去速度が窒化ケイ素材料の除去速度を超えること(すなわち、窒化ケイ素に対する酸化ケイ素の除去速度選択率が1よりも高いこと)が望ましい場合がある。実施態様の例において、研磨組成物は、2超(例えばある特定の実施態様において3超、5超、7超、10超、15超、20超)の、窒化ケイ素に対する酸化ケイ素の除去速度選択率を呈すると有利である。
研磨組成物を使用して酸化ケイ素材料及び窒化ケイ素材料の両方を研磨する他の用途において、窒化ケイ素材料の除去速度が酸化ケイ素材料の除去速度を上回ることが望ましい場合がある。実施態様の例において、研磨組成物は、1を上回る、酸化ケイ素に対する窒化ケイ素の選択率を呈すると有利である場合がある(すなわち窒化ケイ素に対する酸化ケイ素の選択率が1未満である)。
研磨組成物はさらに、酸化ケイ素材料及びポリシリコン材料の両方を含む基板を研磨するのに適することがある。ある特定の実施態様の場合、酸化ケイ素材料の除去速度がポリシリコンの除去速度を超えること(すなわち、ポリシリコンに対する酸化ケイ素の除去速度選択率が1よりも高いこと)が望ましい場合がある。実施態様の例において、研磨組成物は、2超(例えばある特定の実施態様において3超、5超、7超、10超、15超、20超)の、ポリシリコンに対する酸化ケイ素の除去速度選択率を呈すると有利である。
本発明の方法は、例えば(初期高さを有する)隆起領域と(初期トレンチ厚さを有する)トレンチとの間の初期ステップ高さを低減することを介して、パターン化誘電材料を望ましく平坦化する。この平坦化を効果的且つ効率的に達成するために、本発明の方法は、(アクティブパターン誘電材料の)隆起領域の高い除去速度と、トレンチの誘電材料の比較的低い除去速度とを望ましく有している。研磨が進むにつれて、隆起領域とトレンチとの間のステップ高さを低減することにより、ウエハーは平坦化される。
言うまでもなく、開示は数多くの実施態様を含む。これらの実施態様は下記実施態様を含むが、しかしこれらに限定されはしない。
第1実施態様では、化学機械研磨組成物が、液体キャリアと、前記液体キャリア中に分散された立方体状研磨剤粒子と、アニオン性化合物及び非イオン性化合物のうちの少なくとも一方とを含む。
第2実施態様は第1実施態様を含んでよく、前記立方体状セリア研磨剤粒子が、酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含む。
第3実施態様は第1~第2実施態様のいずれか1つを含んでよく、前記立方体状セリア研磨剤粒子の、ランタン及びセリウムに対するランタンのモル比が約1~約15パーセントである。
第4実施態様は第1~第3実施態様のいずれか1つを含んでよく、前記立方体状セリア研磨剤粒子のBET表面積が約3m2/g~約14m2/gである。
第5実施態様は第1~第4実施態様のいずれか1つを含んでよく、前記立方体状セリア研磨剤粒子の平均粒径が約50~約500nmである。
第6実施態様は第1~第5実施態様のいずれか1つを含んでよく、ユースポイントで約0.01~約2質量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子を含む。
第7実施態様は第1~第6実施態様のいずれか1つを含んでよく、前記アニオン性化合物が水溶性高分子電解質、ポリアニオン、ポリ酸、ポリアクリレート、ポリ(ビニル酸)、アニオン性洗浄剤、アルキル又はアルキルエーテルスルホネート及びスルフェート、アルキル又はアルキルエーテルホスホネート及びホスフェート、及びアルキル又はアルキルエーテルカルボキシレートを含む。
第8実施態様は第1~第7実施態様のいずれか1つを含んでよく、前記アニオン性化合物がアニオン性ホモポリマー又はコポリマーであり、そしてアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ビニルスルホン酸、スルフェート、スチレンスルホン酸及びホスフェートから選択された少なくとも1種のモノマー単位を含む。
第9実施態様は第1~第8実施態様のいずれか1つを含んでよく、前記アニオン性化合物がポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(マレイン酸)、ポリ(ビニルスルホン酸)、ポリ(スチレンスルホン酸)、ポリ(ビニルスルフェート)、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸)、ポリ(ビニルリン酸)、ポリ(メチルメタクリレート-コ-メタクリル酸)、ポリ(アクリル酸-コ-マレイン酸)、ポリ(アクリルアミド-コ-アクリル酸)、ポリ(4-スチレンスルホン酸-コ-マレイン酸)、又はこれらの組み合わせを含む。
第10実施態様は第1~第9実施態様のいずれか1つを含んでよく、前記アニオン性化合物が非ポリマー化合物であり、そしてアルキル又はアルキルアリールスルフェート、アルキル又はアルキルアリールスルホネート、アルキル又はアルキルアリールホスフェート、アルキル又はアルキルアリールカルボキシレート、又はこれらの組み合わせを含む。
第11実施態様は第1~第10実施態様のいずれか1つを含んでよく、前記アニオン性化合物が、ドデシルベンゼンスルホン酸、アンモニウムラウリルスルフェート、ステアリン酸、ジヘキサホスフェート、ドデシルリン酸、1-デカンスルホネート、これらの誘導体、これらのアンモニウム又はナトリウム塩、又はこれらの組み合わせである。
第12実施態様は第1~第11実施態様のいずれか1つを含んでよく、前記非イオン性化合物が、水溶性ポリエーテル、ポリエーテルグリコール、アルコールエトキシレート、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリエステル、ビニルアクリレート、又はこれらの組み合わせを含む非イオン性ポリマーである。
第13実施態様は第1~第12実施態様のいずれか1つを含んでよく、前記非イオン性化合物が、非イオン性ホモポリマー又はコポリマーであり、そしてポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマル、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリ(ビニルフェニルケトン)、ポリ(ビニルピリジン)、ポリ(ビニルイミダゾール)、ポリ(アクリルアミド)、ポリアクロレイン、ポリ(メチルメタクリル酸)、ポリエチレン、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリ(エチレングリコール)モノラウレート、ポリ(エチレングリコール)モノオレエート、ポリ(エチレングリコール)ジステアレート、ポリ(ビニルアセテート-コ-メチルメタクリレート)、ポリ(ビニルピロリドン-コ-ビニルアセテート)、ポリ(エチレン-コ-ビニルアセテート)、及びこれらの組み合わせを含む。
第14実施態様は第1~第13実施態様のいずれか1つを含んでよく、約0.01質量パーセント~約2質量パーセントのアニオン性化合物又は非イオン性化合物をユースポイントで含む。
第15実施態様は第1~第14実施態様のいずれか1つを含んでよく、pHが約4~約6、又は約9~約11である。
第16実施態様は第1~第15実施態様のいずれか1つを含んでよく、約0.01質量パーセント~約2質量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子をユースポイントで含み、(i)前記立方体状セリア研磨剤粒子が酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含み、そして約50~約500nm平均粒径を有しており、(ii)前記アニオン性化合物がポリ(アクリル酸)を含み、そして(iii)前記組成物のpHが約4~約6である。
第17実施態様は第1~第16実施態様のいずれか1つを含んでよく、約0.01質量パーセント~約2質量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子をユースポイントで含み、(i)前記立方体状セリア研磨剤粒子が酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含み、そして約50~約500nm平均粒径を有しており、(ii)前記非イオン性化合物がポリビニルピロリドン、ポリ(ビニルピロリドン-コ-ビニルアセテート)、又はこれらの混合物を含み、そして(iii)前記組成物のpHが約9~約11である。
第18実施態様は第1~第17実施態様のいずれか1つを含んでよく、約0.01質量パーセント~約2質量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子をユースポイントで含み、
(i)前記立方体状セリア研磨剤粒子が酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含み、そして約50~約500nm平均粒径を有しており、
(ii)前記アニオン性化合物がポリ(メタクリル酸)、ポリ(ビニルスルホン酸)、ポリ(スチレンスルホン酸)、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸)、ポリ(4-スチレンスルホン酸-コ-マレイン酸)、ドデシルベンゼンスルホン酸、及びこれらの混合物を含み、そして
(iii)前記組成物のpHが約9~約11である。
(i)前記立方体状セリア研磨剤粒子が酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含み、そして約50~約500nm平均粒径を有しており、
(ii)前記アニオン性化合物がポリ(メタクリル酸)、ポリ(ビニルスルホン酸)、ポリ(スチレンスルホン酸)、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸)、ポリ(4-スチレンスルホン酸-コ-マレイン酸)、ドデシルベンゼンスルホン酸、及びこれらの混合物を含み、そして
(iii)前記組成物のpHが約9~約11である。
第19実施態様は、酸化ケイ素誘電材料を含む基板を化学機械研磨する方法を含む。この方法は、(a)第1~第18研磨組成物実施態様のいずれか1つを用意し、(b)前記基板を前記用意された研磨組成物と接触させ、(c)前記基板に対して前記研磨組成物を動かし、そして(d)前記酸化ケイ素誘電材料の一部を前記基板から除去するために前記基板をアブレーション処理し、これにより前記基板を研磨することを含む。
第20実施態様は第19実施態様を含んでよく、前記研磨組成物がユースポイントで約0.01~2質量%の立方体状セリア研磨剤粒子を含み、前記立方体状セリア研磨剤粒子が酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含み、そして約50~約500nmの平均粒径を有しており、(ii)前記アニオン性化合物がポリ(アクリル酸)を含み、(iii)前記研磨組成物のpHが約4~約6であり、そして(iv)(d)におけるアブレーション処理中、前記酸化ケイ素誘電材料の除去速度が少なくとも1000Å/minである。
第21実施態様は第20実施態様を含んでよく、前記基板がさらに、窒化ケイ素材料及びポリシリコン材料のうちの少なくとも一方を含み、前記窒化ケイ素材料に対する酸化ケイ素誘電材料の除去速度選択率、又はポリシリコン材料に対する酸化ケイ素誘電材料の除去速度選択率が(d)において約10:1超である。
第22実施態様は第19実施態様を含んでよく、(i)前記研磨組成物がユースポイントで約0.01~2質量%の立方体状セリア研磨剤粒子を含み、前記立方体状セリア研磨剤粒子が酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含み、そして約50~約500nmの平均粒径を有しており、(ii)前記非イオン性化合物がポリビニルピロリドンを含み、(iii)前記研磨組成物のpHが約9~約11であり、(iv)前記基板がさらに窒化ケイ素材料を含み、そして(v)前記窒化ケイ素材料に対する酸化ケイ素誘電材料の除去速度選択率が(d)において約1:1未満である。
第23実施態様は第19実施態様を含んでよく、(i)前記研磨組成物がユースポイントで約0.01~2質量%の立方体状セリア研磨剤粒子を含み、前記立方体状セリア研磨剤粒子が酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含み、そして約50~約500nmの平均粒径を有しており、(ii)前記アニオン性化合物がポリ(メタクリル酸)、ポリ(ビニルスルホン酸)、ポリ(スチレンスルホン酸)、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸)、ポリ(4-スチレンスルホン酸-コ-マレイン酸)、ドデシルベンゼンスルホン酸、及びこれらの混合物を含み、(iii)前記組成物のpHが約9~約11であり、そして(iv)(d)におけるアブレーション処理中、前記酸化ケイ素誘電材料の除去速度が少なくとも3000Å/minである。
第24実施態様は第23実施態様を含んでよく、前記基板がさらに、窒化ケイ素材料を含み、前記窒化ケイ素材料に対する酸化ケイ素誘電材料の除去速度選択率が(d)において約10:1未満である。
第25実施態様は第19~第24実施態様のいずれか1つを含んでよく、前記研磨組成物を用意することが、研磨濃縮物を用意し、そして1部の研磨濃縮物に対して少なくとも1部の水で研磨濃縮物を希釈することを含む。
下記例は本発明をさらに例示するが、しかしその範囲を限定するものと決して解釈するべきではない。Applied Materials Mirra(登録商標)研磨工具(Applied Materials, Inc.から入手可能)を使用して種々の基板を研磨した。プラテン速度100rpm、ヘッド速度85rpm、ダウンフォース3psi、及びスラリー流量150ml/minで、Mirra(登録商標)上で60秒間にわたってブランケットウエハーを研磨した。6ポンドのダウンフォースのSaesol DS8051コンディショナーを使用した現場コンディショニングによって、ウエハーをNexPlanar(登録商標)E6088パッド(Cabot Microelectronics Corporatioから入手可能)上で研磨した。
ブランケットテトラエチルオルトシリケート(TEOS)、SiN、及びポリシリコンウエハーを下記例において研磨した。TEOSウエハーはWRS Materialsから入手し、20kÅのTEOS層を含んだ。SiNウエハーはSiN PEウエハー及びSiN LPウエハーの両方を含んだ。SiN PEはAdvantecから入手し、5kÅのPE SiN層を含んだ。SiN LPウエハーはNovatiから入手し、3kÅのLP SiN層を含んだ。ポリシリコンウエハーはWRS Materialsから入手し、10kÅ PolySi層を含んだ。
例1
ストック酸化セリウム分散体を下記のように調製した。13.1kgの3M硝酸三価セリウム(III)溶液と、0.3kgの3M硝酸ランタン溶液と、2.0kgの68%硝酸(HNO3)溶液と、0.5kgの脱イオン水と、硝酸セリウム(IV)とを、セリウム(総量)に対するセリウム(IV)のモル比0.000055で合体させることにより、硝酸セリウム溶液を調製した。硝酸セリウム溶液を次いで20L容器内で、撹拌及び窒素バブリングによって脱気した。
ストック酸化セリウム分散体を下記のように調製した。13.1kgの3M硝酸三価セリウム(III)溶液と、0.3kgの3M硝酸ランタン溶液と、2.0kgの68%硝酸(HNO3)溶液と、0.5kgの脱イオン水と、硝酸セリウム(IV)とを、セリウム(総量)に対するセリウム(IV)のモル比0.000055で合体させることにより、硝酸セリウム溶液を調製した。硝酸セリウム溶液を次いで20L容器内で、撹拌及び窒素バブリングによって脱気した。
75kgの脱イオン水と、13.1kgの25%水性アンモニアの溶液とを合体させる(これにより硝酸セリウム溶液中のセリウム及びランタンの総量に対するアンモニア水溶液中のNH4OHのモル比は9.0となった)ことにより、水性アンモニア溶液を調製した。水性アンモニア溶液を次いで100L容器のジャケット付き反応器内で、撹拌及び窒素バブリングによって脱気した。
次いで窒素パージ下で同じ撹拌を加えながら、硝酸セリウム溶液を周囲温度で水性アンモニア溶液に添加した。反応混合物の温度を次いで80℃に高め、そして18時間にわたってその温度で保持した。次いで反応混合物を冷ましておき、冷却したら、68%硝酸を添加することによりpH2に酸性化した。
次いで反応混合物を濾過し、脱イオン水で洗浄した。洗浄溶液の導電率が0.04mS/cm未満になったら洗浄を繰り返した。脱イオン水を添加することにより、最終酸化セリウム濃度を10質量パーセントに調節した。立方体状セリア研磨剤粒子は2.5モルパーセントの酸化ランタンと97.5モルパーセントの酸化セリウムとを含んだ。
窒素吸着によりBET比表面積が11.3m2/グラムであることを割り出した。平均粒径はHoriba 960によって測定して102nmであり、Malvern Zetasizerによって測定して140nmであった。
例2
2種の研磨組成物を試験することにより、TEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiの研磨速度を評価した。各組成物はポリ(アクリル酸)(MW約5000)及びセリアをpH4.5で含んだ。組成物2Aは対照セリア(Rhodiaから商業的に入手可能な湿式プロセスセリアHC60(登録商標))を含み、これに対して組成物2Bは上記例1において上述した立方体状セリアを含んだ。ユースポイント濃度は表1Aに示した通りである。
2種の研磨組成物を試験することにより、TEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiの研磨速度を評価した。各組成物はポリ(アクリル酸)(MW約5000)及びセリアをpH4.5で含んだ。組成物2Aは対照セリア(Rhodiaから商業的に入手可能な湿式プロセスセリアHC60(登録商標))を含み、これに対して組成物2Bは上記例1において上述した立方体状セリアを含んだ。ユースポイント濃度は表1Aに示した通りである。
上記条件において60秒間にわたってMirra(登録商標)工具上でブランケットTEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiウエハーを研磨した。研磨結果を表1Bに示す。全ての除去速度(RR)が1分当たりのオングストローム(Å/min)で示されている。TEOS:SiN-PE、TEOS:SiN-LP及びTEOS:PolySiの選択率が表1Cに示されている。
表1B及び1Cに示された結果から容易に明らかなように、(立方体状セリア研磨剤を含む)組成物2BのTEOS除去速度は、(対照セリアを含む)組成物2Aの3倍であり、これに対して窒化ケイ素及びポリシリコンの除去速度は同様であった。結果として、組成物2Bは組成物2Aの約3倍高い、SiNに対するTEOSの選択率、及びポリシリコンに対するTEOSの選択率を呈した。
例3
2種の研磨組成物を試験することにより、TEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiの研磨速度を評価した。各組成物はポリ(メタクリル酸)ナトリウム塩(MW約9500g/mol)及びセリアをpH10で含んだ。組成物3Aは、例2に上述した対照セリアを含み、これに対して組成物3Bは上記例1において上述した立方体状セリアを含んだ。ユースポイント濃度は表2Aに示した通りである。
2種の研磨組成物を試験することにより、TEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiの研磨速度を評価した。各組成物はポリ(メタクリル酸)ナトリウム塩(MW約9500g/mol)及びセリアをpH10で含んだ。組成物3Aは、例2に上述した対照セリアを含み、これに対して組成物3Bは上記例1において上述した立方体状セリアを含んだ。ユースポイント濃度は表2Aに示した通りである。
上記条件において60秒間にわたってMirra(登録商標)工具上でブランケットTEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiウエハーを研磨した。研磨結果を表2Bに示す。全ての除去速度(RR)が1分当たりのオングストローム(Å/min)で示されている。TEOS:SiN-PE、TEOS:SiN-LP及びTEOS:PolySiの選択率が表2Cに示されている。
表2B及び2Cに示された結果から容易に明らかなように、(立方体状セリア研磨剤を含む)組成物3BのTEOS及びSiNの除去速度は、予期せぬことに、(対照セリアを含む)組成物3Aの約2倍であり、これに対してポリシリコンの除去速度は同様であった。結果として、組成物3Bは両方ともより高い除去率を呈し、そして組成物3Aと比較して、ポリシリコンに対するTEOSの選択率を2倍増大させた。
例4
2種の研磨組成物を試験することにより、TEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiの研磨速度を評価した。各組成物はポリ(ビニルスルホン酸)及びセリアをpH10で含んだ。組成物4Aは例2において上述した対照セリアを含み、これに対して組成物4Bは上記例1において上述した立方体状セリアを含んだ。ユースポイント濃度は表3Aに示した通りである。
2種の研磨組成物を試験することにより、TEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiの研磨速度を評価した。各組成物はポリ(ビニルスルホン酸)及びセリアをpH10で含んだ。組成物4Aは例2において上述した対照セリアを含み、これに対して組成物4Bは上記例1において上述した立方体状セリアを含んだ。ユースポイント濃度は表3Aに示した通りである。
上記条件において60秒間にわたってMirra(登録商標)工具上でブランケットTEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiウエハーを研磨した。研磨結果を表3Bに示す。全ての除去速度(RR)が1分当たりのオングストローム(Å/min)で示されている。TEOS:SiN-PE、TEOS:SiN-LP及びTEOS:PolySiの選択率が表3Cに示されている。
表3B及び3Cに示された結果から容易に明らかなように、(立方体状セリア研磨剤を含む)組成物4BのTEOS除去速度及びSiN除去速度は、(対照セリアを含む)組成物4Aよりも著しく高く(TEOSは1.9倍、SiN-PEは約2.6倍、そしてSiN-LPは約1.7倍)、これに対してポリシリコンの除去速度は同様であった。結果として、組成物4Bは予期せぬことに組成物4Aと比較して、TEOS及びSiNの増大した除去速度、SiN-PEに対するTEOSの低減した選択率、及びポリシリコンに対するTEOSの70%増大した選択率を呈した。さらに、立方体状セリア研磨剤粒子を基剤とする組成物はSiN-LPよりもSiN-PE除去速度を著しく高めた(150パーセント対70パーセント)。
例5
2種の研磨組成物を試験することにより、TEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiの研磨速度を評価した。各組成物は4-ドデシルベンゼンスルホン酸及びセリアをpH10で含んだ。組成物5Aは、例2に上述した対照セリアを含み、これに対して組成物5Bは上記例1において上述した立方体状セリアを含んだ。ユースポイント濃度は表2Aに示した通りである。
2種の研磨組成物を試験することにより、TEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiの研磨速度を評価した。各組成物は4-ドデシルベンゼンスルホン酸及びセリアをpH10で含んだ。組成物5Aは、例2に上述した対照セリアを含み、これに対して組成物5Bは上記例1において上述した立方体状セリアを含んだ。ユースポイント濃度は表2Aに示した通りである。
上記条件において60秒間にわたってMirra(登録商標)工具上でブランケットTEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiウエハーを研磨した。研磨結果を表4Bに示す。全ての除去速度(RR)が1分当たりのオングストローム(Å/min)で示されている。TEOS:SiN-PE、TEOS:SiN-LP及びTEOS:PolySiの選択率が表4Cに示されている。
表4B及び4Cに示された結果から容易に明らかなように、(立方体状セリア研磨剤を含む)組成物5BのTEOS及びSiNの除去速度は、予期せぬことに(対照セリアを含む)組成物5Aと比較して増大した(それぞれ約2倍及び1.3倍)のに対して、ポリシリコンの除去速度は同様であった。結果として、組成物5Bは予期せぬことに組成物5Aと比較して、TEOS及びSiN-LPの増大した除去速度、及びポリシリコンに対するTEOSの2倍増大した選択率を示した。さらに、立方体状セリア系組成物は予期せぬことに、SiN-LP除去速度をSiN-PEよりも著しく増大させた(100パーセント対25パーセント)。
例6
4種の研磨組成物を試験することにより、TEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiの研磨速度を評価した。各組成物はポリビニルピロリドン(PVP)(6A及び6B)又はポリ(ビニルピロリドン-コ-ビニルアセテート)(PVP-コ-VA)(6C及び6D)及びセリアをpH5で含んだ。組成物6A及び6Cは、例2に上述した対照セリアを含み、これに対して組成物6B及び6Dは上記例1において上述した立方体状セリアを含んだ。ユースポイント濃度は表5Aに示した通りである。
4種の研磨組成物を試験することにより、TEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiの研磨速度を評価した。各組成物はポリビニルピロリドン(PVP)(6A及び6B)又はポリ(ビニルピロリドン-コ-ビニルアセテート)(PVP-コ-VA)(6C及び6D)及びセリアをpH5で含んだ。組成物6A及び6Cは、例2に上述した対照セリアを含み、これに対して組成物6B及び6Dは上記例1において上述した立方体状セリアを含んだ。ユースポイント濃度は表5Aに示した通りである。
上記条件において60秒間にわたってMirra(登録商標)工具上でブランケットTEOS、SiN-PE、SiN-LP、及びPolySiウエハーを研磨した。研磨結果を表5Bに示す。全ての除去速度(RR)が1分当たりのオングストローム(Å/min)で示されている。TEOS:SiN-PE、TEOS:SiN-LP及びTEOS:PolySiの選択率が表5Cに示されている。
表5B及び5Cに示された結果から容易に明らかなように、(立方体状セリア研磨剤及びコポリマーポリ(ビニルピロリドン-コ-ビニルアセテート)を含む)組成物6Dは、(対照セリア及び同じコポリマーを含む)組成物6Cと比較して、TEOS、SiN、及びポリシリコンのより高い除去速度を呈した。しかしながら、(立方体状セリア研磨剤及びホモポリマーポリビニルピロリドンを含む)組成物6Bは、(対照セリア及び同じホモポリマーを含む)組成物6Aと比較して、TEOS除去速度が4分の1であり、そしてSiN-PEに対する除去速度が15%高く、またSiN-LPに対する除去速度が25%高かった。組成物6Bは驚くべきことに窒化ケイ素に対して選択的であった(SiN-PEとTEOSとの選択率2:1)。
例7
3種の組成物を試験することにより、立方体状セリア研磨剤粒子中のランタンドーピングのレベルがTEOS除去速度に与える影響を評価した。組成物7Aは、例2において上述した0.28質量パーセントの対照セリアを含んだ。組成物7Bは、2.5モルパーセントの酸化ランタンを含む0.28質量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子を含み、例1において上述したストックセリア分散体を、34部の水対1部のストックセリア分散体で希釈することにより調製した。組成物7Cは、10モルパーセントの酸化ランタンを含む0.28質量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子を含み、下記段落において説明するセリア分散体を、34部の水対1部のセリア分散体で希釈することにより調製した。組成物7A~7CのそれぞれのpHは4であった。
3種の組成物を試験することにより、立方体状セリア研磨剤粒子中のランタンドーピングのレベルがTEOS除去速度に与える影響を評価した。組成物7Aは、例2において上述した0.28質量パーセントの対照セリアを含んだ。組成物7Bは、2.5モルパーセントの酸化ランタンを含む0.28質量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子を含み、例1において上述したストックセリア分散体を、34部の水対1部のストックセリア分散体で希釈することにより調製した。組成物7Cは、10モルパーセントの酸化ランタンを含む0.28質量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子を含み、下記段落において説明するセリア分散体を、34部の水対1部のセリア分散体で希釈することにより調製した。組成物7A~7CのそれぞれのpHは4であった。
酸化セリウム分散体を下記の通りに調製した。11.5kgの3M硝酸三価セリウム(III)溶液と、1.3kgの3M硝酸ランタン溶液と、1.86kgの68%硝酸(HNO3)溶液と、0.5kgの脱イオン水と、硝酸セリウム(IV)とを、セリウム(総量)に対するセリウム(IV)のモル比0.0000125 (1/80,235)で合体させることにより、硝酸セリウム溶液を調製した。硝酸セリウム溶液を次いで20L容器内で、撹拌及び窒素バブリングによって脱気した。
70kgの脱イオン水と、14kgの25%水性アンモニアの溶液とを合体させる(これにより硝酸セリウム溶液中のセリウム及びランタンの総量に対するアンモニア水溶液中のNH4OHのモル比は10となった)ことにより、水性アンモニア溶液を調製した。水性アンモニア溶液を次いで100L容器のジャケット付き反応器内で、撹拌及び窒素バブリングによって脱気した。
次いで窒素パージ下で同じ撹拌を加えながら、硝酸セリウム溶液を周囲温度で水性アンモニア溶液に添加した。反応混合物の温度を次いで88℃に高め、そして13.5時間にわたってその温度で保持した。次いで反応混合物を冷ましておき、冷却したら、68%硝酸を添加することによりpH2に酸性化した。
次いで反応混合物を濾過し、脱イオン水で洗浄した。洗浄溶液の導電率が0.04mS/cm未満になったら洗浄を繰り返した。脱イオン水を添加することにより、最終酸化セリウム濃度を10質量パーセントに調節した。立方体状セリア研磨剤粒子は10モルパーセントの酸化ランタンと90モルパーセントの酸化セリウムとを含んだ。
窒素吸着によりBET比表面積が8.6m2/グラムであることを割り出した。平均粒径はMalvern Zetasizerによって測定して142nmであった。
上記条件において60秒間にわたってMirra(登録商標)工具上でブランケットTEOSウエハーを研磨した。ポリシング結果は表6に示されている。全ての除去速度(RR)は1分当たりのオングストローム(Å/min)で挙げられている。
表6に示されたデータから容易に明らかなように、組成物7B及び7Cは、組成物7Aの除去速度の1.6倍を上回る同等のTEOS除去速度を呈した。
例8
3種の研磨組成物を試験することにより、立方体状セリア研磨剤粒子内のランタンドーピングレベルの、TEOS除去速度に対する効果を評価した。組成物8A及び8Bのそれぞれは、83.3質量ppmのピコリン酸と、1000質量ppmのポリ(エチレングリコール)(MW約8000g/mol)と、10.7質量ppmのKordek MLXと、0.4質量%のセリア研磨剤とを含んだ。組成物8Aは対照セリア(例2)を含んだ。組成物8Bは、2.5モル%の酸化ランタンを含む立方体状セリア研磨剤粒子を含んだ。組成物8Cは、58.3質量ppmのピコリン酸と、700質量ppmのポリ(エチレングリコール)(MW約8000g/mol)と、7.5質量ppmのKordek MLXと、10モル%の酸化ランタンを含む0.28質量%の立方体状セリア研磨剤粒子とを含んだ。組成物8A~8CのそれぞれのpHは4であった。
3種の研磨組成物を試験することにより、立方体状セリア研磨剤粒子内のランタンドーピングレベルの、TEOS除去速度に対する効果を評価した。組成物8A及び8Bのそれぞれは、83.3質量ppmのピコリン酸と、1000質量ppmのポリ(エチレングリコール)(MW約8000g/mol)と、10.7質量ppmのKordek MLXと、0.4質量%のセリア研磨剤とを含んだ。組成物8Aは対照セリア(例2)を含んだ。組成物8Bは、2.5モル%の酸化ランタンを含む立方体状セリア研磨剤粒子を含んだ。組成物8Cは、58.3質量ppmのピコリン酸と、700質量ppmのポリ(エチレングリコール)(MW約8000g/mol)と、7.5質量ppmのKordek MLXと、10モル%の酸化ランタンを含む0.28質量%の立方体状セリア研磨剤粒子とを含んだ。組成物8A~8CのそれぞれのpHは4であった。
上記条件において60秒間にわたってMirra(登録商標)工具上でブランケットTEOSウエハーを研磨した。研磨結果を表7に示す。全ての除去速度(RR)が1分当たりのオングストローム(Å/min)で示されている。
表7に示された結果から容易に明らかなように、立方体状セリア系組成物(8B及び8C)は同様のTEOS除去速度を呈した。さらに、立方体状セリア組成物は、対照と比較して著しく改善されたTEOS除去速度を呈した(約60パーセントの改善)。
“a”及び“an”及び“the”及び同様の指示対象を、本発明を説明するという文脈において使用する際には、これは特に断りのない限り、又は文脈によって明らかに矛盾するのでない限り、単数形及び複数形の両方をカバーするものと解釈されるべきである。「含む“comprising”」、「有する“having”」、「含む“including”」及び「含有する“containing”」という用語は、特に断りのない限り、オープンエンド用語(すなわち「含むが、しかしこれに限定されない」)と解釈されるべきである。本明細書中の値の範囲の記述は特に断りのない限り、単にその範囲内に含まれるそれぞれ別個の値に個別に言及する省略法として役立つように意図されているのにすぎず、そしてそれぞれの別個の値は、それがあたかも本明細書中に個別に記述されているかのように、本明細書中に組み込まれる。本明細書中に記載された全ての方法は、本明細書中に特に断りのない限り、又は文脈によって明らかに否定されるのでない限り、任意の適宜の順番で実施することができる。本明細書中に提供された任意のそして全ての例、又は例を意味する言語(例えば「~のような“such as”」)は、単に本発明をより良く例示するように意図されているにすぎない。明細書中のいかなる言語も、任意の非クレーム要素を本発明の実施に必須のものとして示すものと解釈されるべきではない。
本発明の好ましい実施態様が、本発明を実施するために発明者に知られた最善の態様を含めて本明細書中に記載されている。これらの好ましい実施態様の変更は、前記説明を読めば当業者には明らかになり得る。発明者は、当業者がこのような変更形を必要に応じて採用することを想定し、発明者は、本発明が本明細書中に具体的に記載したものとは異なる形で実施されることを意図する。したがって、本発明は、適用可能な法によって許される、ここに添付された特許請求の範囲に挙げられた主題のあらゆる改変形及び等価形を含む。さらに、あらゆる可能な変更形における上記要素のいかなる組み合わせも、本明細書中に特に断りのない限り、又は文脈によって明らかに否定されるのでない限り、本発明によって包含される。
言うまでもなく、開示内容は、上記例に含まれたものを超えた数多くの実施態様を含む。これらの実施態様は、添付の特許請求の範囲に挙げられた態様を含むが、しかしこれに限定されるものではない。
Claims (25)
- 化学機械研磨組成物であって、
液体キャリアと、
前記液体キャリア中に分散された立方体状研磨剤粒子と、
アニオン性化合物及び非イオン性化合物のうちの少なくとも一方と、
を含む化学機械研磨組成物。 - 前記立方体状セリア研磨剤粒子が、酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記立方体状セリア研磨剤粒子の、ランタン及びセリウムに対するランタンのモル比が約1~約15パーセントである、請求項1に記載の組成物。
- 前記立方体状セリア研磨剤粒子が、約3m2/g~約14m2/gの範囲のBET表面積を有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記立方体状セリア研磨剤粒子が、約50~約500nmの範囲の平均粒径を有する、請求項1に記載の組成物。
- ユースポイントで約0.01~約2質量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記アニオン性化合物が、水溶性高分子電解質、ポリアニオン、ポリ酸、ポリアクリレート、ポリ(ビニル酸)、アニオン性洗浄剤、アルキルもしくはアルキルエーテルスルホネート及びスルフェート、アルキルもしくはアルキルエーテルホスホネート及びホスフェート、ならびにアルキルもしくはアルキルエーテルカルボキシレートを含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記アニオン性化合物が、アニオン性ホモポリマー又はコポリマーであり、そしてアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ビニルスルホン酸、スルフェート、スチレンスルホン酸及びホスフェートから選択された少なくとも1種のモノマー単位を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記アニオン性化合物が、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(マレイン酸)、ポリ(ビニルスルホン酸)、ポリ(スチレンスルホン酸)、ポリ(ビニルスルフェート)、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸)、ポリ(ビニルリン酸)、ポリ(メチルメタクリレート-コ-メタクリル酸)、ポリ(アクリル酸-コ-マレイン酸)、ポリ(アクリルアミド-コ-アクリル酸)、ポリ(4-スチレンスルホン酸-コ-マレイン酸)、又はこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記アニオン性化合物が、非ポリマー化合物であり、そしてアルキル又はアルキルアリールスルフェート、アルキル又はアルキルアリールスルホネート、アルキル又はアルキルアリールホスフェート、アルキル又はアルキルアリールカルボキシレート、又はこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記アニオン性化合物が、ドデシルベンゼンスルホン酸、アンモニウムラウリルスルフェート、ステアリン酸、ジヘキサホスフェート、ドデシルリン酸、1-デカンスルホネート、これらの誘導体、これらのアンモニウム又はナトリウム塩、又はこれらの組み合わせである、請求項1に記載の組成物。
- 前記非イオン性化合物が、水溶性ポリエーテル、ポリエーテルグリコール、アルコールエトキシレート、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリエステル、ビニルアクリレート、又はこれらの組み合わせを含む非イオン性ポリマーである、請求項1に記載の組成物。
- 前記非イオン性化合物が、非イオン性ホモポリマー又はコポリマーであり、そしてポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマル、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリ(ビニルフェニルケトン)、ポリ(ビニルピリジン)、ポリ(ビニルイミダゾール)、ポリ(アクリルアミド)、ポリアクロレイン、ポリ(メチルメタクリル酸)、ポリエチレン、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリ(エチレングリコール)モノラウレート、ポリ(エチレングリコール)モノオレエート、ポリ(エチレングリコール)ジステアレート、ポリ(ビニルアセテート-コ-メチルメタクリレート)、ポリ(ビニルピロリドン-コ-ビニルアセテート)、ポリ(エチレン-コ-ビニルアセテート)、及びこれらの組み合わせを含む、請求項12に記載の組成物。
- 約0.01質量パーセント~約2質量パーセントのアニオン性化合物又は非イオン性化合物をユースポイントで含む、請求項1に記載の組成物。
- pHが約4~約6、又は約9~約11の範囲である、請求項1に記載の組成物。
- 約0.01質量パーセント~約2質量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子をユースポイントで含み、
前記立方体状セリア研磨剤粒子が酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含み、そして約50~約500nmの範囲の平均粒径を有しており、
前記アニオン性化合物がポリ(アクリル酸)を含み、そして、
前記組成物のpHが約4~約6の範囲である、
請求項1に記載の組成物。 - 約0.01質量パーセント~約2質量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子をユースポイントで含み、
前記立方体状セリア研磨剤粒子が酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含み、そして約50~約500nmの範囲の平均粒径を有しており、
前記非イオン性化合物がポリビニルピロリドン、ポリ(ビニルピロリドン-コ-ビニルアセテート)、又はこれらの混合物を含み、そして、
前記組成物のpHが約9~約11の範囲である、
請求項1に記載の組成物。 - 約0.01質量パーセント~約2質量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子をユースポイントで含み、
前記立方体状セリア研磨剤粒子が酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含み、そして約50~約500nmの範囲の平均粒径を有しており、
前記アニオン性化合物が、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(ビニルスルホン酸)、ポリ(スチレンスルホン酸)、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸)、ポリ(4-スチレンスルホン酸-コ-マレイン酸)、ドデシルベンゼンスルホン酸、及びこれらの混合物を含み、そして、
前記組成物のpHが約9~約11の範囲である、
請求項1に記載の組成物。 - 酸化ケイ素誘電材料を含む基板を化学機械研磨する方法であって、前記方法が、
(a)(i)液体キャリアと、(ii)前記液体キャリア中に分散された立方体状研磨剤粒子と、(iii)アニオン性化合物及び非イオン性化合物のうちの少なくとも一方とを用意し、
(b)前記基板を前記用意された研磨組成物と接触させ、
(c)前記基板に対して前記研磨組成物を動かし、そして
(d)前記基板を研削して、前記酸化ケイ素誘電材料の一部を前記基板から除去し、これにより前記基板を研磨すること、
を含む、酸化ケイ素誘電材料を含む基板を化学機械研磨する方法。 - 前記研磨組成物がユースポイントで約0.01~2質量%の立方体状セリア研磨剤粒子を含み、前記立方体状セリア研磨剤粒子が酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含み、そして約50~約500nmの範囲の平均粒径を有しており、
前記アニオン性化合物がポリ(アクリル酸)を含み、
前記研磨組成物のpHが約4~約6の範囲であり、そして、
工程(d)における研削中に、前記酸化ケイ素誘電材料の除去速度が少なくとも1000Å/minである、
請求項19に記載の方法。 - 前記基板がさらに、窒化ケイ素材料及びポリシリコン材料のうちの少なくとも一方を含み、そして
前記窒化ケイ素材料に対する酸化ケイ素誘電材料の除去速度選択率、又はポリシリコン材料に対する酸化ケイ素誘電材料の除去速度選択率が、工程(d)において約10:1超である、
請求項20に記載の方法。 - 前記研磨組成物がユースポイントで約0.01~2質量%の立方体状セリア研磨剤粒子を含み、前記立方体状セリア研磨剤粒子が酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含み、そして約50~約500nmの範囲の平均粒径を有しており、
前記非イオン性化合物がポリビニルピロリドンを含み、
前記研磨組成物のpHが約9~約11の範囲であり、
前記基板がさらに窒化ケイ素材料を含み、そして、
前記窒化ケイ素材料に対する酸化ケイ素誘電材料の除去速度選択率が工程(d)において約1:1未満である、
請求項19に記載の方法。 - 前記研磨組成物がユースポイントで約0.01~2質量%の立方体状セリア研磨剤粒子を含み、前記立方体状セリア研磨剤粒子が酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含み、そして約50~約500nmの範囲の平均粒径を有しており、
前記アニオン性化合物が、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(ビニルスルホン酸)、ポリ(スチレンスルホン酸)、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸)、ポリ(4-スチレンスルホン酸-コ-マレイン酸)、ドデシルベンゼンスルホン酸、及びこれらの混合物を含み、
前記組成物のpHが約9~約11の範囲であり、そして、
工程(d)における研削中に、前記酸化ケイ素誘電材料の除去速度が少なくとも3000Å/minである、
請求項19に記載の方法。 - 前記基板がさらに、窒化ケイ素材料を含み、
前記窒化ケイ素材料に対する酸化ケイ素誘電材料の除去速度選択率が工程(d)において約10:1未満である、
請求項23に記載の方法。 - 前記研磨組成物を用意することが、(ai)研磨濃縮物を用意し、そして(aii)1部の研磨濃縮物に対して少なくとも1部の水で研磨濃縮物を希釈することを含む、請求項19に記載の方法。
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