JP2024511506A - 研磨用組成物及びその使用方法 - Google Patents

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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
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Abstract

本開示は、（１）少なくとも１種の研磨剤；（２）少なくとも１種の有機酸又はその塩；（３）少なくとも１種のアミン化合物；（４）少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤；及び（５）水性溶媒を含む研磨用組成物に関する。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２１年３月２６日に出願された米国仮出願第６３／１６６，３４０号の優先権を主張し、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、プロセス及び集積化の革新によるデバイスのさらなる小型化によってチップ性能を改善するよう絶えず推進されている。化学機械研磨／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ので、強力な技術である。
ＣＭＰは、表面ベースの化学反応と同時に研磨ベースの物理的プロセスを使用して材料を除去することによってウェハ表面を平坦化／平板化するために使用されるプロセスである。一般に、ＣＭＰプロセスは、ウェハ表面を研磨パッドと接触させ、研磨パッドをウェハに対して移動させながら、ＣＭＰスラリー（例えば、水性化学製剤）をウェハ表面に塗布することを含む。スラリーは、典型的には、研磨成分及び溶解した化学成分を含み、これらは、ＣＭＰプロセス中にスラリー及び研磨パッドと相互作用することになるウェハ上に存在する材料（例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、酸化ケイ素及び窒化ケイ素などの誘電材料など）に応じて大きく異なり得る。
モリブデンは、非常に低い化学反応性、高い硬度、高い導電性、強い耐摩耗性、及び高い耐食性を有する遷移金属である。モリブデンはまた、他の元素とのヘテロポリ化合物及び合金化合物を形成することができる。マイクロエレクトロニクス産業におけるその使用に関して、モリブデン及びその合金は、相互接続、拡散障壁、フォトマスク、及びプラグ充填材料として使用され得る。しかしながら、モリブデンは、その硬度及び耐薬品性のために、高い除去速度及び低い欠陥性で研磨することが困難であり、モリブデン含有基板のＣＭＰの課題を呈する。
この概要は、以下の詳細な説明でさらに説明される概念の選択を紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の重要な又は本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲を限定する助けとして使用されることも意図していない。
本開示は、特定の研磨用組成物が、Ｍｏに対する優れた耐食性及び低い静的エッチレートを有する制御された様式で、ＣＭＰプロセス中に半導体基板内の他の材料（例えば、窒化ケイ素）に対してモリブデン（Ｍｏ）及び／又はその合金を選択的に除去することができるという予想外の発見に基づいている。
一態様では、本開示は、少なくとも１種の研磨剤；少なくとも１種の有機酸又はその塩；アミノ酸、６～２４個の炭素のアルキル鎖を有するアルキルアミン、又はそれらの混合物を含む、少なくとも１種のアミン化合物；少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤；及び水性溶媒を含み、ｐＨが約２～約９である、研磨用組成物を特徴とする。
さらに別の態様では、本開示は、（ａ）表面にモリブデン又はその合金を含有する基板に、本明細書に記載の研磨用組成物を塗布すること、及び（ｂ）パッドを前記基板の前記表面に接触させ、前記パッドを前記基板に対して移動させることを含む方法を特徴とする。
本開示は、研磨用組成物及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。いくつかの実施形態では、本開示は、モリブデン（Ｍｏ）金属及びその合金を含有する少なくとも１つの部分を含む基板を研磨するために使用される研磨用組成物に関する。１又は複数の実施形態では、本開示は、モリブデン（Ｍｏ）金属及びその合金を含有する少なくとも１つの部分を含み、誘電材料（例えば、窒化ケイ素などの窒化物）上で停止する（すなわち、実質的に除去されない）能力を有する、基板を研磨するために使用される研磨用組成物に関する。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、少なくとも１種の研磨剤、少なくとも１種の有機酸又はその塩、少なくとも１種のアミン化合物、少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤、及び水性溶媒を含み得る。１又は複数の実施形態では、本開示に係る研磨用組成物は、約０．０１重量％～約５０重量％の少なくとも１種の研磨剤、約０．００１重量％～約１０重量％の少なくとも１種の有機酸、約０．００１重量％～約５重量％の少なくとも１種のアミン化合物、約０．００１重量％～約１０重量％の少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤、及び残りの重量パーセント（例えば、約３０重量％～約９９．９９重量％）の水性溶媒（例えば、脱イオン水）を含み得る。
１又は複数の実施形態では、本開示は、使用前に、最大２倍まで、又は最大４倍まで、又は最大６倍まで、又は最大８倍まで、又は最大１０倍まで、又は最大１５倍まで、又は最大２０倍まで水で希釈することができる濃縮研磨用組成物を提供する。他の実施形態では、本開示は、上記の研磨用組成物、水、及び任意選択で酸化剤を含む、使用時点（ＰＯＵ）研磨用組成物を提供する。
１又は複数の実施形態では、ＰＯＵ研磨用組成物は、約０．０１重量％～約２５重量％の少なくとも１種の研磨剤、約０．００１重量％～約１重量％の少なくとも１種の有機酸、約０．００１重量％～約０．５重量％の少なくとも１種のアミン化合物、約０．００１重量％～約１重量％の少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤、及び残りの重量パーセント（例えば、約６５重量％～約９９．９９重量％）の水性溶媒（例えば、脱イオン水）を含み得る。
１又は複数の実施形態では、濃縮研磨用組成物は、０．０２重量％～約５０重量％の少なくとも１種の研磨剤、約０．０１重量％～約１０重量％の少なくとも１種の有機酸、約０．０１重量％～約５重量％の少なくとも１種のアミン化合物、約０．０１重量％～約１０重量％の少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤、及び残りの重量パーセント（例えば、約３５重量％～約９９．９８重量％）の水性溶媒（例えば、脱イオン水）を含み得る。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、少なくとも１種の（例えば、２種又は３種の）研磨剤を含み得る。１又は複数の実施形態では、少なくとも１種の研磨剤は、カチオン性研磨剤、実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。１又は複数の実施形態では、少なくとも１種の研磨剤は、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（すなわち、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア又はジルコニアの共形成生成物）、被覆研磨剤、表面改質研磨剤、及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種の研磨剤はセリアを含まない。いくつかの実施形態では、少なくとも１種の研磨剤は高純度を有し、約１００ｐｐｍ未満のアルコール、約１００ｐｐｍ未満のアンモニア、及び約１００ｐｐｂ未満のナトリウムカチオンなどのアルカリカチオンを有し得る。研磨剤は、ＰＯＵ研磨用組成物の総重量に基づいて約０．０１％～約１２％（例えば、約０．５％～約１０％）の量で、又はその任意のサブレンジの量で存在し得る。
１又は複数の実施形態では、研磨剤は、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、及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系研磨剤である。１又は複数の実施形態では、研磨剤は、有機基及び／又は非シリカ性無機基で表面改質され得る。例えば、カチオン性研磨剤は、式（Ｉ）：
－Ｏｍ－Ｘ－（ＣＨ２）ｎ－Ｙ （Ｉ）、
の末端基を含むことができ、
式中、ｍは、１～３の整数であり；ｎは、１～１０の整数であり；Ｘは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｅ又はＺｒであり；Ｙは、カチオン性アミノ基又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）：
－Ｏｍ－Ｘ－（ＣＨ２）ｎ－Ｙ （Ｉ）、
の末端基を含むことができ、
式中、ｍは、１～３の整数であり；ｎは、１～１０の整数であり；Ｘは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｅ又はＺｒであり；Ｙは、酸基である。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨剤は、約１ｎｍ以上（例えば、約５ｎｍ以上、約１０ｎｍ以上、約２０ｎｍ以上、約４０ｎｍ以上、約５０ｎｍ以上、約６０ｎｍ以上、約８０ｎｍ以上、又は約１００ｎｍ以上）～約１０００ｎｍ以下（例えば、約８００ｎｍ以下、約６００ｎｍ以下、約５００ｎｍ以下、約４００ｎｍ以下、又は約２００ｎｍ以下）の平均粒子サイズを有し得る。本明細書で使用される場合、平均粒子サイズ（ＭＰＳ）は、動的光散乱技術によって決定される。
１又は複数の実施形態では、少なくとも１種の研磨剤は、本明細書に記載の研磨用組成物の約０．０１重量％以上（例えば、約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、約０．２重量％以上、約０．４重量％以上、約０．５重量％以上、約０．６重量％以上、約０．８重量％以上、約１重量％以上、約１．２重量％以上、約１．５重量％以上、約１．８重量％以上、又は約２重量％以上）～約５０重量％以下（例えば、約４５重量％以下、約４０重量％以下、約３５重量％以下、約３０重量％以下、約２５重量％以下、約２０重量％以下、約１５重量％以下、約１２重量％以下、約１０重量％以下、約５重量％以下、約４重量％以下、約３重量％以下、約２重量％以下、約１重量％以下）の量である。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、少なくとも１種の（例えば、２種又は３種の）有機酸又はその塩を含む。いくつかの実施形態では、有機酸は、ジカルボン酸又はトリカルボン酸などの１個又は複数個の（例えば、２個、３個、又は４個の）カルボン酸基を含むカルボン酸であり得る。１又は複数の実施形態では、有機酸は、グルコン酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、マロン酸、ギ酸、シュウ酸、酢酸、プロピオン酸、過酢酸、コハク酸、乳酸、アミノ酢酸、フェノキシ酢酸、ビシン、ジグリコール酸、グリセリン酸、及びそれらの混合物からなる群より選択される。有機酸（上記の有機酸など）は、半導体基板中のモリブデン及び／又はその合金の除去速度を改善するために、本明細書に記載の研磨用組成物中の有効な金属除去速度向上剤として使用することができると考えられるが、理論に拘束されることを望むものではない。
１又は複数の実施形態では、少なくとも１種の有機酸又はその塩は、本明細書に記載の研磨用組成物の約０．００１重量％以上（例えば、約０．００３重量％以上、約０．００５重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０３重量％以上、約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、約０．３重量％以上、約０．５重量％以上、約１重量％以上、約１．３重量％以上、又は約１．５重量％以上）～約１０重量％以下（例えば、約９重量％以上、約８重量％以上、約７重量％以上、約６重量％以上、約５重量％以上、約４重量％以上、約３重量％以上、約２．５重量％以上、約２．２重量％以下、約２重量％以下、約１．７重量％以下、約１．５重量％以下、約１．２重量％以下、約１重量％以下、約０．７重量％以下、約０．５重量％以下、約０．２重量％以下、約０．１５重量％以下、約０．１重量％以下、約０．０７重量％以下、又は約０．０５重量％以下）の量である。研磨用組成物中に２種以上の有機酸が含まれる実施形態では、上記範囲は、各有機酸に独立して、又は組成物内の有機酸の合計量に適用され得る。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、少なくとも１種の（例えば、２種又は３種の）アミン化合物を含む。１又は複数の実施形態では、アミン化合物はアミノ酸であり得る。１又は複数の実施形態では、アミン化合物は、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、リシン、チロシン、セリン、ロイシン、イソロイシン、グリシン、トリプトファン、アスパラギン、システイン、メチオニン、アスパルテート、グルタメート、トレオニン、タウリン及びそれらの混合物からなる群より選択されるアミノ酸であり得る。１又は複数の実施形態では、アミン化合物は、少なくとも２個のアミノ基を含むアミノ酸（例えば、ヒスチジン、リシン、アルギニンなど）であり得る。１又は複数の実施形態では、アミン化合物は、６～２４個（すなわち、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３又は２４個）の炭素を含む少なくとも１つの（例えば、２つ又は３つの）アルキル鎖を有するアルキルアミン化合物であり得る。１又は複数の実施形態では、アルキル鎖は、直鎖状、分枝鎖状又は環状アルキル基であり得る。１又は複数の実施形態では、アルキルアミン化合物は、第一級、第二級、第三級又は環状アミン化合物であり得る。１又は複数の実施形態では、アルキルアミン化合物は、アルコキシル化アミン（例えば、エトキシレート基及び／又はプロポキシレート基を含む）であり得る。１又は複数の実施形態では、アルコキシル化アミンは、２～１００個のエトキシレート基及び／又はプロポキシレート基を含み得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１種のアルキルアミン化合物は、６～１８個の炭素を含むアルキル鎖を有する。いくつかの実施形態では、アルキルアミンは、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、及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、本明細書に記載の研磨用組成物は、少なくとも１種のアミノ酸及び少なくとも１種のアルキルアミン化合物の両方を含み得る。上記のアミン化合物が、半導体基板内のモリブデン及び／又はその合金の腐食又はエッチングを大幅に低減又は最小化し、それによってモリブデン及び／又はその合金の除去速度を制御することができることは驚くべきことであるが、理論に拘束されることを望むものではない。
１又は複数の実施形態では、少なくとも１種のアミン化合物は、本明細書に記載の研磨用組成物の約０．００１重量％以上（例えば、約０．００３重量％以上、約０．００５重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０３重量％以上、約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、約０．３重量％以上、約０．５重量％以上）～約５重量％以下（例えば、約４．５重量％以下、約４重量％以下、約３．５重量％以下、約３重量％以下、約２．５重量％以下、約２重量％以下、約１．５重量％以下、約１重量％以下、約０．８重量％以下、約０．６重量％以下、約０．５重量％以下、約０．４重量％以下、約０．２重量％以下、約０．１重量％以下、約０．０８重量％以下、約０．０５重量％以下、約０．０２重量％以下、約０．０１重量％以下、約０．００７５重量％以下、又は約０．００５重量％以下）の量である。
１又は複数の実施形態では、少なくとも１種の（例えば、２種又は３種の異なる）窒化物除去速度低減剤は、Ｃ６～Ｃ４０炭化水素基（例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基（例えば、フェニル）及び／又はアリールアルキル基（例えば、ベンジル）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、及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種の基を含有する親水性部分とを含む化合物（例えば、非ポリマー化合物）を含む。１又は複数の実施形態では、疎水性部分及び親水性部分は、０～１０個（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８又は９個）のアルキレンオキシド基（例えば、－（ＣＨ２）ｎＯ－基、式中、ｎは１、２、３又は４であり得る）によって分離されている。１又は複数の実施形態では、窒化物除去速度低減剤は、疎水性部分と親水性部分とを分離する０個のアルキレンオキシド基を有する。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可能性があるため、いくつかの実施形態では好ましくない場合があると考えられるが、理論に拘束されることを望むものではない。
１又は複数の実施形態では、窒化物除去速度低減剤は、少なくとも６個の炭素原子（Ｃ６）（例えば、少なくとも８個の炭素原子（Ｃ８）、少なくとも１０個の炭素原子（Ｃ１０）、少なくとも１２個の炭素原子（Ｃ１１）、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）、若しくは少なくとも２２個の炭素原子（Ｃ２２））、及び／又は最大４０個の炭素原子（Ｃ４０）（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）、又は最大２２個の炭素原子（Ｃ２２））を含む炭化水素基を含有する疎水性部分を有する。本明細書で言及される炭化水素基は、炭素原子及び水素原子を含有し、１種又は複数種のハロゲン（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩ）、Ｃ１～Ｃ４０アルコキシ、又はアリールオキシで置換されていてもよい基を指す。炭化水素基は、飽和基（例えば、直鎖状、分枝鎖状又は環状アルキル基）及び不飽和基（例えば、直鎖状、分枝鎖状又は環状アルキエニル（ａｌｋｙｅｎｙｌ）基；直鎖状、分枝鎖状又は環状アルキニル基；又は芳香族基（例えば、フェニル、ベンジル又はナフチル））の両方を含み得る。１又は複数の実施形態では、窒化物除去速度低減剤の親水性部分は、ホスフェート基及びホスホネート基から選択される少なくとも１種の基を含有する。「ホスホネート基」という用語は、ホスホン酸基を含むことが明確に意図されていることに留意されたい。
１又は複数の実施形態では、窒化物除去速度低減剤は、ラウリルホスフェート、ミリスチルホスフェート、セチルホスフェート、ステアリルホスフェート、オクタデシルホスホン酸、オレイルホスフェート、ベヘニルホスフェート、オクタデシルスルフェート、ラセリルホスフェート（ｌａｃｃｅｒｙｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、オレス－３－ホスフェート、オレス－１０－ホスフェート １，４－フェニレンジホスホン酸、ドデシルホスホン酸、デシルホスホン酸、ヘキシルホスホン酸、オクチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、１，８－オクチルジホスホン酸、２，３，４，５，６－ペンタフルオロベンジルホスホン酸、ヘプタデカフルオロデシルホスホン酸、及び１２－ペンタフルオロフェノキシドデシルホスホン酸からなる群より選択される。
１又は複数の実施形態では、窒化物除去速度低減剤は、アニオン性ポリマーを含み得る。１又は複数の実施形態では、アニオン性ポリマーは、１種又は複数種のアニオン性基、例えば、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、及びホスホネート基を含み得る。１又は複数の実施形態では、アニオン性ポリマーは、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、アクリル酸、ビニルホスホン酸、ビニルリン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミド、アクリルアミドプロピルスルホン酸、及び亜ホスフィン酸ナトリウムからなる群より選択される１種又は複数種のモノマーから形成される。より具体的な実施形態では、アニオン性ポリマーは、ポリ（４－スチレニルスルホン）酸（ＰＳＳＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ（ビニルホスホン酸）（ＰＶＰＡ）、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（Ｎ－ビニルアセトアミド）（ＰＮＶＡ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、アニオン性ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、アニオン性ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリアスパラギン酸（ＰＡＳＡ）、アニオン性ポリ（エチレンスクシネート）（ＰＥＳ）、アニオン性ポリブチレンスクシネート（ＰＢＳ）、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）、２－メチル－２－（（１－オキソ－２－プロペニル）アミノ）－１－プロパンスルホン酸一ナトリウム塩及び亜ホスフィン酸ナトリウムを有する２－プロペン酸コポリマー、２－メチル－２－（（１－オキソ－２－プロペニル）アミノ）－１－プロパンスルホン酸一ナトリウム塩及び亜硫酸水素ナトリウムナトリウム塩を有する２－プロペン酸コポリマー、並びに２－アクリルアミド－２－メチル－１－プロパンスルホン酸－アクリル酸コポリマー、ポリ（４－スチレンスルホン酸－コ（ｃｏ）－アクリル酸－コ（ｃｏ）－ビニルホスホン酸）ターポリマー、並びにそれらの混合物からなる群より選択され得る。アニオン性ポリマーは、疎水性研磨材料及び／又はウェハ表面上の欠陥を可溶化し、ＣＭＰプロセス及び／又はＣＭＰ後洗浄プロセス中のそれらの除去を容易にすることができると考えられるが、理論に拘束されることを望むものではない。
１又は複数の実施形態では、アニオン性ポリマーは、約２５０ｇ／ｍｏｌ以上（例えば、約５００ｇ／ｍｏｌ以上、約１０００ｇ／ｍｏｌ以上、約２，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約５０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１００，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約２００，０００ｇ／ｍｏｌ以上、又は約２５０，０００ｇ／ｍｏｌ以上）～約５００，０００ｇ／ｍｏｌ以下（例えば、約４００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約３００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約２００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約１００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、又は約５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、又は約１０，０００ｇ／ｍｏｌ以下）の範囲の重量平均分子量を有し得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１種のアニオン性ポリマーは、約１０００ｇ／ｍｏｌ以上～約１０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の範囲の重量平均分子量を有し得る。いくつかの実施形態では、アニオン性ポリマーは、約２０００ｇ／ｍｏｌ以上～約６，０００ｇ／ｍｏｌ以下の範囲の重量平均分子量を有し得る。さらにいくつかの実施形態では、アニオン性ポリマーは、約５，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有し得る。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤は、（１）疎水性部分及び親水性部分を含む少なくとも１種の（例えば、２種又は３種の）化合物（例えば、非ポリマー化合物）、並びに（２）少なくとも１種の（例えば、２種又は３種の）アニオン性ポリマーの両方を含み得る。
１又は複数の実施形態では、窒化物除去速度低減剤は、本明細書に記載の研磨用組成物の約０．００１重量％以上（例えば、約０．００３重量％以上、約０．００５重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０３重量％以上、約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、約０．３重量％以上、約０．５重量％以上）～約１０重量％以下（例えば、約９重量％以下、約８重量％以下、約７重量％以下、約６重量％以下、約５重量％以下、約４重量％以下、約３重量％以下、約２重量％以下、約１重量％以下、約０．８重量％以下、約０．６重量％以下、約０．５重量％以下、約０．４重量％以下、約０．２重量％以下、約０．１重量％以下、約０．０８重量％以下、約０．０５重量％以下、約０．０２重量％以下、約０．００７５重量％以下、又は約０．００５重量％以下）の量である。上記の窒化物除去速度低減剤は、窒化物基板材料（例えば、窒化ケイ素）に対する研磨用組成物の除去速度を大幅に低下させ、したがって、そのような基板材料上に停止する能力を提供することができると考えられるが、理論に拘束されることを望むものではない。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、必要に応じて、ｐＨを所望の値に調整するために、少なくとも１種の（例えば、２種又は３種の）ｐＨ調整剤を任意選択で含み得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１種のｐＨ調整剤は、酸（例えば、有機酸若しくは無機酸）又は塩基（例えば、有機塩基若しくは無機塩基）であり得る。例えば、ｐＨ調整剤は、硝酸、塩酸、硫酸、プロピオン酸、クエン酸、マロン酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、過塩素酸、アンモニア、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミンテトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ジエチルジメチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、トリス（２－ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムヒドロキシド、水酸化コリン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択され得る。
１又は複数の実施形態では、少なくとも１種のｐＨ調整剤は、本明細書に記載の研磨用組成物の約０．００１重量％以上（例えば、約０．００５重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、約０．２重量％以上、約０．４重量％以上、約０．５重量％以上、約１重量％以上、又は約１．５重量％以上）～約２．５重量％以下（例えば、約２重量％以下、約１．５重量％以下、約１重量％以下、約０．５重量％以下、約０．１重量％以下、又は約０．５重量％以下）の量である。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、酸性又は塩基性のいずれかであり得る。いくつかの実施形態では、研磨用組成物は、約２以上～約９以下の範囲のｐＨを有し得る。例えば、ｐＨは、約２以上（例えば、約２．５以上、約３以上、約３．５以上、約４以上、約４．５以上、又は約５以上）～約９以下（例えば、約８．５以下、約８以下、約７．５以下、約７以下、約６．５以下、約６以下、約６．５以下、又は約５以下）の範囲であり得る。１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、約２～約６（例えば、約２～約４）などの酸性ｐＨを有し得る。そのような酸性条件下で、本明細書に記載の研磨用組成物は、モリブデン除去速度を増加させ、窒化物材料（例えば、窒化ケイ素）の除去速度を低減することができると考えられるが、理論に拘束されることを望むものではない。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、溶媒（例えば、第１の溶媒）、例えば水性溶媒（例えば、水、又は水及び有機溶媒を含む溶媒）を含み得る。いくつかの実施形態では、溶媒（例えば、水）は、本明細書に記載の研磨用組成物の約２０重量％以上（例えば、約２５重量％以上、約３０重量％以上、約３５重量％以上、約４０重量％以上、約４５重量％以上、約５０重量％以上、約５５重量％以上、約６０重量％以上、約６５重量％以上、約７０重量％以上、約７５重量％以上、約８０重量％以上、約８５重量％以上、約９０重量％以上、約９２重量％以上、約９４重量％以上、約９５重量％以上、又は約９７重量％以上）～約９９重量％以下（例えば、約９８重量％以下、約９６重量％以下、約９４重量％以下、約９２重量％以下、約９０重量％以下、約８５重量％以下、約８０重量％以下、約７５重量％以下、約７０重量％以下、又は約６５重量％以下）の量である。
１又は複数の実施形態では、任意選択の第２の溶媒（例えば、有機溶媒）を本開示の研磨組成物（例えば、ＰＯＵ又は濃縮研磨用組成物）に使用してもよく、これは成分（例えば、存在する場合、アゾール含有腐食防止剤）の溶解を助けることができる。１又は複数の実施形態では、第２の溶媒は、１種又は複数種のアルコール、アルキレングリコール又はアルキレングリコールエーテルであり得る。１又は複数の実施形態では、第２の溶媒は、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、ｎ－ブタノール、プロピレングリコール、２－メトキシエタノール、２－エトキシエタノール、プロピレングリコールプロピルエーテル、及びエチレングリコールからなる群より選択される１種又は複数種の溶媒を含む。
いくつかの実施形態では、第２の溶媒は、本明細書に記載の研磨用組成物の約０．００１重量％以上（例えば、約０．００５重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０２重量％以上、約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、約０．２重量％以上、約０．４重量％以上、約０．５重量％以上、約０．６重量％以上、約０．８重量％以上、約１重量％以上、約３重量％以上、約５重量％以上、又は約１０重量％以上）～約１０重量％以下（例えば、約７．５重量％以下、約５重量％以下、約３重量％以下、約２重量％以下、約１重量％以下、約０．８重量％以下、約０．６重量％以下、約０．５重量％以下、又は約０．１重量％以下）の量である。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、キレート剤、アゾール化合物、酸化剤、界面活性剤、腐食防止剤、及び水溶性ポリマーからなる群より選択される少なくとも１種の任意選択の添加剤をさらに含み得る。
キレート剤としては、特に限定されないが、具体例として、１，２－エタンジスルホン酸、４－アミノ－３－ヒドロキシ－１－ナフタレンスルホン酸、８－ヒドロキシキノリン－５－スルホン酸、アミノメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ヒドロキシルアミンＯ－スルホン酸、メタンスルホン酸、ｍ－キシレン－４－スルホン酸、ポリ（４－スチレンスルホン酸）、ポリアネトールスルホン酸、ｐ－トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ニトリロ三酢酸、アセチルアセトン、アミノトリ（メチレンホスホン酸）、１－ヒドロキシエチリデン（１，１－ジホスホン酸）、２－ホスホノ－１，２，４－ブタントリカルボン酸、ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、エチレンジアミン－テトラ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、それらの塩、及びそれらの混合物が挙げられる。
いくつかの実施形態では、キレート剤は、本明細書に記載の研磨用組成物の約０．００１重量％以上（例えば、約０．００２重量％以上、約０．００３重量％以上、約０．００４重量％以上、約０．００５重量％以上、約０．００６重量％以上、約０．００７重量％以上、約０．００８重量％以上、約０．００９重量％以上、又は約０．０１重量％以上）～約１０重量％以下（例えば、約９重量％以下、約８重量％以下、約７重量％以下、約６重量％以下、約５重量％以下、約４重量％以下、約３重量％以下、約２重量％以下、約１重量％以下、約０．８重量％以下、約０．６重量％以下、約０．５重量％以下、約０．４重量％以下、約０．２重量％以下、約０．１重量％以下、約０．０８重量％以下、約０．０５重量％以下、約０．０２重量％以下、約０．００７５重量％以下、又は約０．００５重量％以下）であり得る。
上記アゾール化合物としては、特に限定されないが、具体例として、複素環式アゾール類、置換若しくは非置換のトリアゾール類（例えば、ベンゾトリアゾール）、置換若しくは非置換のテトラゾール類、置換若しくは非置換のジアゾール類（例えば、イミダゾール、ベンズイミダゾール、チアジアゾール、及びピラゾール）、並びに置換若しくは非置換のベンゾチアゾール類が挙げられる。ここで、置換ジアゾール、トリアゾール又はテトラゾールとは、ジアゾール、トリアゾール又はテトラゾール中の１個又は２個以上の水素原子を、例えば、カルボキシル基、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基若しくはヘキシル基）、ハロゲン基（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩ）、アミノ基又は水酸基で置換して得られた生成物を指す。１又は複数の実施形態では、アゾール化合物は、テトラゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール（例えば、１－メチルベンゾトリアゾール、４－メチルベンゾトリアゾール、及び５－メチルベンゾトリアゾール）、エチルベンゾトリアゾール（例えば、１－エチルベンゾトリアゾール）、プロピルベンゾトリアゾール（例えば、１－プロピルベンゾトリアゾール）、ブチルベンゾトリアゾール（例えば、１－ブチルベンゾトリアゾール及び５－ブチルベンゾトリアゾール）、ペンチルベンゾトリアゾール（例えば、１－ペンチルベンゾトリアゾール）、ヘキシルベンゾトリアゾール（例えば、１－ヘキシルベンゾトリアゾール及び５－ヘキシルベンゾトリアゾール）、ジメチルベンゾトリアゾール（例えば、５，６－ジメチルベンゾトリアゾール）、クロロベンゾトリアゾール（例えば、５－クロロベンゾトリアゾール）、ジクロロベンゾトリアゾール（例えば、５，６－ジクロロベンゾトリアゾール）、クロロメチルベンゾトリアゾール（例えば、１－（クロロメチル）－１－Ｈ－ベンゾトリアゾール）、クロロエチルベンゾトリアゾール、フェニルベンゾトリアゾール、ベンジルベンゾトリアゾール、アミノトリアゾール、アミノベンズイミダゾール、ピラゾール、イミダゾール、アミノテトラゾール、アデニン、ベンズイミダゾール、チアベンダゾール、１，２，３－トリアゾール、１，２，４－トリアゾール、１－ヒドロキシベンゾトリアゾール、２－メチルベンゾチアゾール、２－アミノベンズイミダゾール、２－アミノ－５－エチル－１，３，４－チアジアゾール、３，５－ジアミノ－１，２，４－トリアゾール、３－アミノ－５－メチルピラゾール、４－アミノ－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール、アミノテトラゾール、テトラゾール、フェニルテトラゾール、フェニル－テトラゾール－５－チオール、並びにそれらの組み合わせからなる群より選択され得る。アゾール化合物は、研磨プロセス中の特定の材料（例えば、金属又は誘電材料）の除去を低減するために、本明細書に記載の研磨用組成物中の腐食防止剤として使用することができると考えられるが、理論に拘束されることを望むものではない。
いくつかの実施形態では、アゾール化合物は、本明細書に記載の研磨用組成物の約０．００１重量％以上（例えば、約０．００２重量％以上、約０．００４重量％以上、約０．００５重量％以上、約０．００６重量％以上、約０．００８重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０２重量％以上、約０．０４重量％以上、約０．０５重量％以上、約０．０６重量％以上、約０．０８重量％以上、又は約０．１重量％以上）～約５重量％以下（例えば、約４．５重量％以下、約４重量％以下、約３．５重量％以下、約３重量％以下、約２．５重量％以下、約２重量％以下、約１．５重量％以下、約１重量％以下、約０．９重量％以下、約０．８重量％以下、約０．７重量％以下、約０．６重量％以下、約０．５重量％以下、約０．４重量％以下、約０．３重量％以下、約０．２重量％以下、約０．１８重量％以下、約０．１６重量％以下、約０．１５重量％以下、約０．１４重量％以下、約０．１２重量％以下、約０．１重量％以下、約０．０８重量％以下、約０．０６重量％以下、約０．０５重量％以下、約０．０４重量％以下、約０．０３重量％以下、約０．０２重量％以下、又は約０．０１重量％以下）であり得る。
酸化剤としては、特に限定されないが、具体例として、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化水素、硝酸第二鉄、硝酸二アンモニウムセリウム、硫酸鉄、次亜塩素酸、オゾン、過ヨウ素酸カリウム、及び過酢酸が挙げられる。酸化剤は、研磨プロセス中に材料の除去を容易にすることができると考えられるが、理論に拘束されることを望むものではない。
いくつかの実施形態では、酸化剤は、本明細書に記載の研磨用組成物の約０．０１重量％以上（例えば、約０．０５以上、約０．１重量％以上、約０．２重量％以上、約０．３重量％以上、約０．４重量％以上、約０．５重量％以上、約０．６重量％以上、約０．７重量％以上、約０．８重量％以上、約０．９重量％以上、約１重量％以上、約１．５重量％以上、又は約２重量％以上）～約１０重量％以下（例えば、約９重量％以下、約８重量％以下、約７重量％以下、約６重量％以下、約５重量％以下、約４重量％以下、約３重量％以下、約２重量％以下、又は約１重量％以下）であり得る。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、及びそれらの混合物からなる群より選択される１種又は複数種の界面活性剤も含み得る。
カチオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、具体例として、脂肪族アミン塩及び脂肪族アンモニウム塩が挙げられる。
非イオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、具体例として、エーテル型界面活性剤、エーテルエステル型界面活性剤、エステル型界面活性剤、及びアセチレン系界面活性剤が挙げられる。エーテル型界面活性剤としては、特に限定されないが、具体例として、ポリエチレングリコールモノ－４－ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールモノオレイルエーテル、及びトリエチレングリコールモノドデシルエーテルが挙げられる。エーテルエステル型界面活性剤としては、特に限定されないが、具体例として、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテルが挙げられる。エステル型界面活性剤としては、特に限定されないが、具体例として、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、及びソルビタンエステルが挙げられる。アセチレン系界面活性剤としては、特に限定されないが、具体例として、アセチレンアルコール、アセチレングリコール及びアセチレンジオールのエチレンオキシド付加物が挙げられる。
両性界面活性剤としては、特に限定されないが、具体例として、ベタイン系界面活性剤が挙げられる。
アニオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、具体例として、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸塩、及びリン酸塩が挙げられる。カルボン酸塩としては、特に限定されないが、具体例として、脂肪酸塩（例えば、せっけん）、及びアルキルエーテルカルボン酸塩が挙げられる。スルホン酸塩としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、及びα－オレフィンスルホン酸塩が挙げられる。硫酸塩としては、特に限定されないが、具体例として、高級アルコール硫酸塩、及びアルキル硫酸塩が挙げられる。リン酸塩としては、特に限定されないが、具体例として、リン酸アルキル、及びリン酸アルキルエステルが挙げられる。
腐食防止剤としては、特に限定されないが、具体例として、水酸化コリン、アミノアルコール（例えば、モノエタノールアミン及び３－アミノ－４－オクタノール）、アミノ酸（例えば、本明細書に記載のもの）、及びそれらの混合物が挙げられる。
水溶性ポリマーとしては、特に限定されないが、具体例として、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ヒドロキシエチルセルロース、及び前述のポリマーを含むコポリマーが挙げられる。水溶性ポリマーは、研磨プロセス中に除去されることを意図していないか、又はより低い除去速度で除去されるべきである基板上の特定の露出材料の除去速度を低減するための除去速度抑制剤として機能することができると考えられるが、理論に拘束されることを望むものではない。
１又は複数の実施形態では、水溶性ポリマーは、本明細書に記載の研磨用組成物の約０．０１重量％以上（例えば、約０．０２重量％以上、約０．０３重量％以上、約０．０４重量％以上、約０．０５重量％以上、約０．０６重量％以上、約０．０７重量％以上、約０．０８重量％以上、約０．０９重量％以上、又は約０．１重量％以上）～約１重量％以下（例えば、約０．８重量％以下、約０．６重量％以下、約０．５重量％以下、約０．４重量％以下、約０．２重量％以下、約０．１重量％以下、約０．０８重量％以下、約０．０６重量％以下、又は約０．０５重量％以下）であり得る。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、有機溶媒、ｐＨ調整剤、フッ素含有化合物（例えば、フッ化物化合物若しくはフッ素化化合物（フッ素化ポリマー／界面活性剤など））、塩（例えば、ハロゲン化物塩若しくは金属塩）、ポリマー（例えば、非イオン性、カチオン性若しくはアニオン性ポリマー）、第四級アンモニウム化合物（例えば、テトラアルキルアンモニウム塩などの塩、若しくはテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドなどの水酸化物）、腐食防止剤（例えば、アゾール若しくは非アゾール腐食防止剤）、アルカリ塩基（アルカリ水酸化物など）、シラン（例えば、アルコキシシラン）などのケイ素含有化合物、窒素含有化合物（例えば、アミノ酸、アミン、イミン（例えば、アミジン、例えば１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］－７－ウンデセン（ＤＢＵ）及び１，５－ジアザビシクロ［４．３．０］ノナ－５－エン（ＤＢＮ））、アミド、若しくはイミド）、ポリオール、無機酸（例えば、塩酸、硫酸、リン酸、若しくは硝酸）、界面活性剤（例えば、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、非ポリマー性界面活性剤、若しくは非イオン性界面活性剤）、可塑剤、酸化剤（例えば、Ｈ２Ｏ２及び過ヨウ素酸）、腐食防止剤（例えば、アゾール若しくは非アゾール腐食防止剤）、電解質（例えば、高分子電解質）、及び／又は特定の研磨剤（例えば、セリア研磨剤、非イオン性研磨剤、表面改質研磨剤、若しくは負／正に帯電した研磨剤）などの特定の成分の１種又は複数種を実質的に含まなくてもよい。研磨用組成物から除外され得るハロゲン化物塩としては、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若しくはハロゲン化カリウム）又はアンモニウムハロゲン化物（例えば、塩化アンモニウム）が挙げられ、フッ化物、塩化物、臭化物又はヨウ化物であり得る。本明細書で使用される場合、研磨用組成物に「実質的に含まれない」成分とは、研磨用組成物に意図的に添加されていない成分を指す。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、約１０００ｐｐｍ以下（例えば、約５００ｐｐｍ以下、約２５０ｐｐｍ以下、約１００ｐｐｍ以下、約５０ｐｐｍ以下、約１０ｐｐｍ以下、又は約１ｐｐｍ以下）の、研磨用組成物に実質的に含まれない上記成分の１種又は複数種を有し得る。いくつかの実施形態では、記載の研磨用組成物は、上記成分の１種又は複数種を完全に含まなくてもよい。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、約２：１以上（例えば、約３：１以上、約４：１以上、約５：１以上、約１０：１以上、約２５：１以上、約５０：１以上、約６０：１以上、約７５：１以上、約１００：１以上、約１５０：１以上、約２００：１以上、約２５０：１以上、又は約３００：１以上）～約１０００：１以下（例えば、約５００：１以下、約３００：１以下、約２５０：１以下、約２００：１以下、約１５０：１以下、又は約１００：１以下）の、モリブデン及び／又はその合金の除去速度と窒化物材料（例えば、窒化ケイ素）の除去速度との比（すなわち、除去速度比又は選択性）を有し得る。１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物は、約１：５０以上（例えば、約１：４５以上、約１：４０以上、約１：３５以上、約１：３０以上、約１：２５以上、約１：２０以上、約１：１５以上、約１：１０以上、約１：８以上、約１：６以上、約１：５以上、約１：４以上、約１：２以上、又は約１：１以上）～約５０：１以下（例えば、約４５：１以下、約４０：１以下、約３５：１以下、約３０：１以下、約２５：１以下、約２０：１以下、約１５：１以下、約１０：１以下、約８：１以下、約６：１以下、約５：１以下、約４：１以下、約２：１以下、又は約１：１以下）の、モリブデン及び／又はその合金の除去速度と酸化物材料（例えば、ＴＥＯＳなどのケイ素酸化物）の除去速度との比（すなわち、除去速度比又は選択性）を有し得る。１又は複数の実施形態では、上記の比は、ブランケットウェハ又はパターニングされたウェハ（例えば、導電層、バリア層、及び／又は誘電層を含むウェハ）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又は複数の実施形態では、モリブデン及び／又はＴＥＯＳ除去速度は、約２０Å／分以上（例えば、約３０Å／分以上、約４０Å／分以上、約５０Å／分以上、約６０Å／分以上、約７０Å／分以上、約８０Å／分以上、約９０Å／分以上、又は約１００Å／分以上）～約６００Å／分以下（例えば、約５５０Å／分以下、約５００Å／分以下、約４５０Å／分以下、約４００Å／分以下、約３５０Å／分以下、約３００Å／分以下、約２５０Å／分以下、約２００Å／分以下、約１５０Å／分以下、又は約１００Å／分以下）の範囲であり得る。１又は複数の実施形態では、窒化物（例えば、窒化ケイ素）除去速度は、約８５Å／分以下（例えば、約８０Å／分以下、約７５Å／分以下、約７０Å／分以下、約６５Å／分以下、約６０Å／分以下、約５５Å／分以下、約５０Å／分以下、約４５Å／分以下、約４０Å／分以下、約３５Å／分以下、約３０Å／分以下、又は約２５Å／分以下、又は約２０Å／分以下、又は約１５Å／分以下、又は約１０Å／分以下、又は約５Å／分以下、又は本質的に０Å／分）であり得る。
１又は複数の実施形態では、本開示は、本開示に係る研磨用組成物を基板（例えば、ブランケットウェハ又はパターニングされたウェハなどのウェハ）に塗布すること；及びパッド（例えば、研磨パッド）を前記基板の前記表面に接触させ、前記パッドを前記基板に対して移動させることを含み得る研磨方法を特徴とする。１又は複数の実施形態では、基板は、ケイ素酸化物（例えば、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、高密度プラズマ酸化物（ＨＤＰ）、高アスペクト比プロセス酸化物（ＨＡＲＰ）、又はホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ））、スピンオンフィルム（例えば、無機粒子に基づくフィルム若しくは架橋性炭素ポリマーに基づくフィルム）、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ｈｉｇｈ－Ｋ誘電体（例えば、ハフニウム、アルミニウム若しくはジルコニウムの金属酸化物）、ケイ素（例えば、ポリシリコン、単結晶シリコン若しくはアモルファスシリコン）、炭素、金属（例えば、タングステン、銅、コバルト、ルテニウム、モリブデン、チタン、タンタル若しくはアルミニウム）又はそれらの合金、金属窒化物（例えば、窒化チタン若しくは窒化タンタル）、及びそれらの混合物又は組み合わせの少なくとも１種を含み得る。１又は複数の実施形態では、研磨方法は、本明細書に記載の研磨用組成物を、表面にモリブデン及び／又はその合金を含有する基板（例えば、ウェハ）に塗布することを含み得る。
１又は複数の実施形態では、本明細書に記載の研磨用組成物を使用する方法は、１又は複数の工程を経て前記研磨用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ことをさらに含み得る。例えば、フォトリソグラフィ、イオン注入、乾式／湿式エッチング、プラズマエッチング、堆積（例えば、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＡＬＤ、ＥＣＤ）、ウェハマウント、ダイカット、パッケージング、及び試験を使用して、本明細書に記載の研磨用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ことができる。
以下の特定の例は、単なる例示として解釈されるべきであり、決して本開示の残りの部分を限定するものではない。さらに詳述することなく、当業者は、本明細書の記載に基づいて、本発明を最大限に利用することができると考えられる。
これらの実施例では、ＡＭＡＴ Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ ＬＫ ＣＭＰポリッシャを使用して、ＶＰ６０００パッド又はＨ８０４パッドを用いて、１７５ｍＬ／分又は３００ｍＬ／分のスラリー流量で、３００ｍｍウェハに対して研磨を実施した。
実施例で使用した一般的な組成物を以下の表１に示す。試験した組成物の違いに関する具体的な詳細は、それぞれの実施例を論じる際にさらに詳細に説明する。
実施例１
ＴＥＯＳ、ＳｉＮ及びモリブデン（Ｍｏ）の除去速度、並びにＭｏ静的エッチレート（ＳＥＲ）を、研磨用組成物１～５について測定した。ＭｏのＳＥＲは、Ｍｏクーポンを研磨用組成物中に４５℃で１分間吊るすことによって測定した。除去速度は、示した材料のブランケットウェハを研磨することによって測定した。（１）組成物１が対照であり、アミン化合物を含まないこと、（２）組成物２～５がアミノ酸を（本明細書に記載のアミン化合物として）それぞれ１Ｘ、２Ｘ、３Ｘ、４Ｘの濃度で含むことを除いて、組成物１～４は同一であった。組成物１～５はすべて、４Ｘの、本明細書に記載の窒化物除去速度低減剤を含んでいた。試験結果を以下の表２にまとめる。
結果は、組成物２～５中のアミノ酸（すなわち、本明細書に記載のアミン化合物）がモリブデンの静的エッチレートを効果的に低減し、量が増加するにつれてより低減することを示している。アミン化合物を含まない組成物１は、モリブデン材料が完全に除去され、この組成物がモリブデンの環境に対して攻撃的すぎることを示した。これらの結果は、アミノ酸化合物がＣＭＰプロセス中にＭｏの腐食防止剤として使用することができることを示唆している。
実施例２
ＴＥＯＳ、ＳｉＮ及びＭｏの除去速度、並びにＭｏ静的エッチレート（ＳＥＲ）を、研磨用組成物６～９について上記のように測定した。組成物６～９は、ｐＨ値が異なる（すなわち、それぞれ２．５、３、４及び５である）ことを除いて、同一であった。組成物６～９は、１Ｘの本明細書に記載のアミン化合物としてのアミノ酸及び４Ｘの本明細書に記載の窒化物除去速度低減剤を含んでいた。試験結果を以下の表３にまとめる。
結果は、より低いｐＨがより高いＭｏ ＲＲをもたらしたが、ＳＥＲはｐＨ２．５～ｐＨ５で比較的安定していたことを示している。ＳｉＮのＲＲは、ｐＨ４以上で大幅に増加した。
実施例３
ＴＥＯＳ、ＳｉＮ及びＭｏの除去速度を、研磨用組成物１０～１３について測定した。組成物１０～１３は、組成物１０が窒化物除去速度低減剤を含まず、組成物１１～１３がそれぞれ、１Ｘ、２Ｘ、及び４Ｘの、本明細書に記載の窒化物除去速度低減剤を含むことを除いて、同一であった。組成物１０～１３はすべて、１Ｘの、本明細書に記載のアミン化合物としてのアミノ酸を含んでいた。試験結果を以下の表４にまとめる。
結果は、本明細書に記載の窒化物除去速度低減剤がＳｉＮ ＲＲを大幅に低減したことを示している。さらに、窒化物除去速度低減剤は、ＴＥＯＳ又はＭｏ除去速度にあまり影響を及ぼさなかった。
実施例４
ＴＥＯＳ、ＳｉＮ及びＭｏの除去速度、並びにＭｏ静的エッチレート（ＳＥＲ）を、研磨用組成物１４～１７について上記のように測定した。組成物１４～１７は、本明細書に記載のアミン化合物としての６～２４個の炭素のアルキル基を含むアルキルアミンをそれぞれ０Ｘ、１Ｘ、２Ｘ、及び３Ｘ含むことを除いて、同一であった。組成物１４～１７はすべて、２Ｘの、本明細書に記載の窒化物除去速度低減剤を含んでいた。結果を以下の表５にまとめる。
結果は、アミン化合物としての６～２４個の炭素のアルキル基を含むアルキルアミンを添加することにより、Ｍｏ ＲＲ及びＳＥＲを大幅に低減したが、ＴＥＯＳ又はＳｉＮの除去速度にはあまり影響を及ぼさなかったことを示している。
実施例５
Ｍｏ ＳＥＲを、研磨用組成物１８～２２について上記のように測定した。組成物１８は、アミン化合物を含まない対照であった。組成物１９～２２は、それぞれ同じ重量％の６個の炭素、８個の炭素、１２個の炭素及び１６個の炭素のアルキルアミン化合物を含むことを除いて、組成物１８と同様の成分を含んでいた。すべての組成物は、同じ量の他のすべての成分を含み、組成物１８は、アルキルアミンの不含有ためにわずかにより多くの水を含んでいた。結果を以下の表６にまとめる。
結果は、アルキルアミン化合物の添加により、対照（組成物１８）と比較した場合、Ｍｏ ＳＥＲが大幅に低減したことを示している。さらに、Ｍｏ ＳＥＲの低減は、炭素鎖長が炭素６個から炭素１６個に増加するにつれて増加する。組成物２１及び組成物２２のＳＥＲ測定値は、極めて最小限のＭｏ腐食が発生し、Ｍｏに対する非常に保護的な環境が提供されたことを示し、これは、欠陥の少ない制御された研磨速度を提供するはずである。
実施例６
ＴＥＯＳ、ＳｉＮ及びＭｏの除去速度を、研磨用組成物２３～２５について測定した。組成物２３～２５は、Ｃ６、Ｃ１２及びＣ１８の窒化物除去速度低減剤をそれぞれ含むことを除いて、同一であった。組成物２３～２５はすべて、本明細書に記載のアミン化合物として同じアミノ酸を含んでいた。試験結果を以下の表７にまとめる。
結果は、窒化物除去速度低減剤の炭素鎖長が長いほど、窒化ケイ素除去速度が漸次低下したことを示している。ＴＥＯＳ及びＭｏ除去速度は、同様の進行を示すが、その大きさはより小さい。したがって、上記の結果は、窒化物除去速度低減剤中のより長い炭素鎖が、より効果的なストップオン（stop-on）窒化物を提供することができることを示唆している。
実施例７
Ｍｏ ＳＥＲ、並びにＴＥＯＳ、ＳｉＮ及びＭｏの除去速度を、研磨用組成物２６～２９について測定した。組成物２６～２９は、各々が本明細書に記載のアミン化合物として異なるアミノ酸を含むことを除いて、同一であった。組成物２６～２９はすべて、同じ窒化物除去速度低減剤を含んでいた。試験結果を以下の表８にまとめる。
結果は、組成物２８が、その他の組成物と比較した場合、Ｍｏを適切に保護することができなかった（すなわち、ＳＥＲ及びＲＲが高い）ことを示している。さらに、組成物２８は、ＳｉＮ ＲＲの大幅な増加も示した。上記の結果は、少なくとも２個のアミノ基を含有するアミノ酸（例えば、ヒスチジン、アルギニン及びリシン）が、１個のアミノ基のみを含有するアミノ酸（例えば、グリシン）と比較して、Ｍｏに対する優れた腐食防止を示すことを示唆している。
本開示は、本明細書に記載の例に関して説明されているが、添付の特許請求の範囲に定義される本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、他の修正及び変形が可能であることが理解される。

Claims (21)

  1. 少なくとも１種の研磨剤；
    少なくとも１種の有機酸又はその塩；
    アミノ酸、６～２４個の炭素のアルキル鎖を有するアルキルアミン、又はそれらの混合物を含む、少なくとも１種のアミン化合物；
    少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤；及び
    水性溶媒
    を含み、
    ｐＨが約２～約９である、
    研磨用組成物。
  2. 前記少なくとも１種の研磨剤が、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア又はジルコニアの共形成生成物、被覆研磨剤、表面改質研磨剤、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の研磨用組成物。
  3. 前記少なくとも１種の研磨剤が、前記組成物の約０．０１重量％～約５０重量％の量である、請求項１に記載の研磨用組成物。
  4. 前記少なくとも１種の有機酸が、グルコン酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、マロン酸、ギ酸、シュウ酸、酢酸、プロピオン酸、過酢酸、コハク酸、乳酸、アミノ酢酸、フェノキシ酢酸、ビシン、ジグリコール酸、グリセリン酸、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の研磨用組成物。
  5. 前記少なくとも１種の有機酸が、前記組成物の約０．００１重量％～約１０重量％の量である、請求項１に記載の研磨用組成物。
  6. 前記少なくとも１種のアミン化合物が、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、リシン、チロシン、セリン、ロイシン、イソロイシン、グリシン、トリプトファン、アスパラギン、システイン、メチオニン、アスパルテート、グルタメート、トレオニン、タウリン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の研磨用組成物。
  7. 前記少なくとも１種のアミン化合物が、前記組成物の約０．００１重量％～約５重量％の量である、請求項１に記載の研磨用組成物。
  8. 前記少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤が、
    Ｃ６～Ｃ４０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、及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種の基を含む親水性部分と；
    を含み、
    前記疎水性部分と前記親水性部分とが、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、
    請求項１に記載の研磨用組成物。
  9. 前記疎水性部分が、Ｃ１２～Ｃ３２炭化水素基を含む、請求項８に記載の研磨用組成物。
  10. 前記親水性部分がホスフェート基又はホスホネート基を含む、請求項８に記載の研磨用組成物。
  11. 前記少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤が、前記疎水性部分と前記親水性部分とを分離する０個のアルキレンオキシド基を有する、請求項８に記載の研磨用組成物。
  12. 前記少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤が、ラウリルホスフェート、ミリスチルホスフェート、セチルホスフェート、ステアリルホスフェート、オクタデシルホスホン酸、オレイルホスフェート、ベヘニルホスフェート、オクタデシルスルフェート、ラセリルホスフェート（ｌａｃｃｅｒｙｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、オレス－３－ホスフェート、オレス－１０－ホスフェート、１，４－フェニレンジホスホン酸、ドデシルホスホン酸、デシルホスホン酸、ヘキシルホスホン酸、オクチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、１，８－オクチルジホスホン酸、２，３，４，５，６－ペンタフルオロベンジルホスホン酸、ヘプタデカフルオロデシルホスホン酸、及び１２－ペンタフルオロフェノキシドデシルホスホン酸からなる群より選択される、請求項１に記載の研磨用組成物。
  13. 前記少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤がアニオン性ポリマーを含む、請求項１に記載の研磨用組成物。
  14. 前記少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤が、ポリ（４－スチレニルスルホン）酸（ＰＳＳＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ（ビニルホスホン酸）（ＰＶＰＡ）、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（Ｎ－ビニルアセトアミド）（ＰＮＶＡ）、アニオン性ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、アニオン性ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリアスパラギン酸（ＰＡＳＡ）、アニオン性ポリ（エチレンスクシネート）（ＰＥＳ）、アニオン性ポリブチレンスクシネート（ＰＢＳ）、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）、２－メチル－２－（（１－オキソ－２－プロペニル）アミノ）－１－プロパンスルホン酸一ナトリウム塩及び亜ホスフィン酸ナトリウムを有する２－プロペン酸コポリマー、２－メチル－２－（（１－オキソ－２－プロペニル）アミノ）－１－プロパンスルホン酸一ナトリウム塩及び亜硫酸水素ナトリウムナトリウム塩を有する２－プロペン酸コポリマー、２－アクリルアミド－２－メチル－１－プロパンスルホン酸－アクリル酸コポリマー、ポリ（４－スチレンスルホン酸－コ（ｃｏ）－アクリル酸－コ（ｃｏ）－ビニルホスホン酸）ターポリマー、又はそれらの混合物を含む、請求項１３に記載の研磨用組成物。
  15. 前記少なくとも１種の窒化物除去速度低減剤が、前記組成物の０．００１重量％～約１０重量％である、請求項１に記載の研磨用組成物。
  16. 少なくとも１種のアゾール化合物をさらに含む、請求項１に記載の研磨用組成物。
  17. 前記少なくとも１種のアゾール化合物が、前記組成物の０．００１重量％～約５重量％である、請求項１６に記載の研磨用組成物。
  18. 前記組成物の約０．００１重量％～約１０重量％の量の有機溶媒をさらに含む、請求項１に記載の研磨用組成物。
  19. 前記有機溶媒が、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、ｎ－ブタノール、プロピレングリコール、２－メトキシエタノール、２－エトキシエタノール、プロピレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項１８に記載の研磨用組成物。
  20. 請求項１～請求項１９のいずれか一項に記載の研磨用組成物を、表面にモリブデン又はその合金を含む基板に塗布すること；及び
    パッドを前記基板の前記表面に接触させ、前記パッドを前記基板に対して移動させること
    を含む、方法。
  21. 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２０に記載の方法。
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