JP5689581B2 - ポリシリコンの除去を制御するための方法 - Google Patents

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Description

本発明は、シリコン含有基材層をポリシリコンに対して高い選択率で化学機械研磨するための方法に関する。
基材表面を平坦化又は研磨するための組成物及び方法が当技術分野で周知である。研磨用組成物（研磨用スラリーとしても知られる）は、典型的には液体キャリヤー中に研磨材を含有し、研磨用組成物で飽和した研磨パッドと表面を接触させることによって表面に適用される。典型的な研磨材としては、二酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、及び酸化スズがある。米国特許第５，５２７，４２３号明細書は、例えば、水性媒体中に高純度の微細金属酸化物粒子を含む研磨用スラリーと表面を接触させることによって、金属層を化学機械研磨する方法を記載している。研磨用組成物は、典型的には研磨パッド（例えば、研磨布又はディスク）とともに使用される。好適な研磨パッドは、米国特許第６，０６２，９６８号明細書、同第６，１１７，０００号明細書、及び同第６，１２６，５３２号明細書において記載されており、これらの明細書は、連続泡の多孔質網目構造を有する焼結ポリウレタン研磨パッドの使用を開示している。米国特許第５，４８９，２３３号明細書は、ある表面組織又はパターンを有する固体研磨パッドの使用を開示している。研磨用組成物中に懸濁させる代わりに又はそれに加えて、研磨材は研磨パッドに組み込むことができる。米国特許第５，９５８，７９４号明細書は、固定砥粒研磨パッドを開示している。
半導体デバイスの素子を分離する方法として、窒化ケイ素層をシリコン基材上に形成し、シャロートレンチをエッチング又はフォトリソグラフィーによって形成し、当該トレンチを満たすよう誘電体層を堆積するシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）プロセスが大きな注目を集めている。このようにして形成されるトレンチ又はラインの深さにおける変化のために、基材上部に過剰に誘電体材料を堆積して確実にすべてのトレンチを完全に満たすことが典型的に必要である。次いで、過剰な誘電体材料（例えば、酸化物）が化学機械平坦化プロセスにより典型的に除去され、窒化ケイ素層を露出させる。窒化ケイ素層が露出されると、化学機械研磨系にさらされる基材の最も大きな領域は窒化ケイ素を含み、次いで、それは高度に平坦かつ均一な表面を達成するために研磨されなければならない。
一般的に、過去の例では、窒化ケイ素の研磨よりも酸化物の研磨に関する選択性が重視されている。したがって、窒化ケイ素層は、全体的な研磨速度が窒化ケイ素層の露出によって遅くなるように、化学機械平坦化プロセスの際のストッピング層として役目を果たしている。例えば、米国特許第６，５４４，８９２号明細書及び当該明細書中で引用される文献は、窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素の選択性を提供する研磨用組成物を記載している。さらに、米国特許第６，３７６，３８１号明細書は、酸化ケイ素層と窒化ケイ素層の間の研磨選択性を向上させるための幾つかの非イオン性界面活性剤の使用を記載している。
最近では、ポリシリコンの研磨よりも酸化物の研磨に関する選択性も重視されている。例えば、一連のＢｒｉｊ（登録商標）及びポリエチレンオキシド界面活性剤、並びにＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６４、ＨＬＢが１５であるエチレンオキシド−プロピレンオキシド−エチレンオキシド・トリブロックコポリマーの添加がポリシリコンに対する酸化物の研磨選択性を向上させると主張されている（Ｌｅｅらによる「Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｎｏｎｉｏｎｉｃ Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ ｏｎ Ｏｘｉｄｅ−ｔｏ−Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ｄｕｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ」Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１４９（８）：Ｇ４７７−Ｇ４８１（２００２）を参照）。さらに、米国特許第６，６２６，９６８号明細書は、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレン（２３）ラウリルエーテル、ポリプロパン酸、ポリアクリル酸、及びポリエーテルグリコールビスエーテルから選択される親水性及び疎水性官能基を有するポリマー添加剤の使用を介してポリシリコンに対する酸化ケイ素の研磨選択性を得ることを主張している。
これらの研磨用組成物及び研磨方法にもかかわらず、ポリシリコンに対する酸化ケイ素及び／又は窒化ケイ素の優れた選択性を提供することができる研磨用組成物及び研磨方法に関して当技術分野でニーズがある。本発明は、このような組成物及び方法を提供するものである。本発明のこれら及び他の利点並びに更なる本発明の特徴は、本明細書で与えられる本発明の説明から明らかになろう。
本発明は、（ｉ）ポリシリコンと、酸化ケイ素及び窒化ケイ素から選択される材料とを含む基材を化学機械研磨系と接触させる工程；（ｉｉ）該基材に対して研磨パッドを動かす工程；及び（ｉｉｉ）該基材の少なくとも一部を削って該基材を研磨する工程を含む、基材を化学機械研磨する方法を提供する。化学機械研磨系は、研磨材と、液体キャリヤー及びそれに溶解又は懸濁した任意の成分の合計質量に基づいて１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの、１５以下のＨＬＢを有するポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマー界面活性剤と、液体キャリヤーと、研磨パッドとを含む。
本発明は、ポリシリコンに対して優れた選択性で以って基材のシリコン含有層を研磨する方法に関する。本方法は、（ｉ）酸化ケイ素及び窒化ケイ素から選択される層とポリシリコンとを含む基材を化学機械研磨系と接触させる工程、（ｉｉ）該基材に対して研磨パッドを動かす工程、及び（ｉｉｉ）該基材の少なくとも一部を削って該基材を研磨する工程を含む。驚くべきことに、少量の親油性ポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマーを使用することで、他の層、例えば、二酸化ケイ素及び窒化ケイ素の研磨速度を比較的変化させないままに、ポリシリコンの研磨速度を抑制できることが見出された。したがって、化学機械研磨系は、研磨材と、液体キャリヤー及びそれに溶解又は懸濁した任意の成分の合計質量に基づいて１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの、１５以下のＨＬＢを有するポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマーと、液体キャリヤーと、研磨パッドとを含む。
ポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマーは任意の好適なコポリマーであることができ、好ましくは第一ヒドロキシル基又は第二ヒドロキシル基で末端官能基化される。１５以下の所望のＨＬＢ値を有するために、コポリマー中のエチレンオキシドの繰返し単位の数は、典型的にはプロピレンオキシドの繰返し単位の数よりも小さい。好ましくは、エチレンオキシド単位の数は、コポリマーの４０ｗｔ％未満、３０ｗｔ％未満、２５ｗｔ％未満又は２０ｗｔ％未満でさえある。コポリマーは、好ましくは１２以下、１０以下、８以下又は６以下のＨＬＢを有する。より好ましくは、コポリマーは８以下又は６以下のＨＬＢを有する。好ましくは、コポリマーは２以上（例えば、２〜１２、２〜１０、２〜８又は２〜６）又は３以上（例えば、３〜１２、３〜９、３〜７又は３〜５）のＨＬＢを有する。コポリマーは任意の好適な分子量を有することができる。望ましくは、コポリマーは４０００ｇ／ｍｏｌ以下（例えば、３５００ｇ／ｍｏｌ以下又は３０００ｇ／ｍｏｌ以下）の分子量を有する。好ましくは、コポリマーは５００ｇ／ｍｏｌ〜２０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する。
典型的には、コポリマーは、ＢＡＳＦによって販売されているＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）コポリマーである。好適なＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）コポリマーとしては、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）１７Ｒ２、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）２５Ｒ２、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）２５Ｒ４、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）３１Ｒ１、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ１０、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ３１、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ３５、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ４２、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ４３、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ４４、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６１、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６２、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６２Ｄ、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６２ＬＦ、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６３、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６４、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ８１、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ９２、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ１０１、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ１２１、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ８４、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１０３、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１０４、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１０５及びＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１２３のコポリマーが挙げられる。好ましくは、コポリマーは、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）１７Ｒ２、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）２５Ｒ２、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）３１Ｒ１、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ３１、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ４２、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６１、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６２、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６２Ｄ、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６２ＬＦ、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ８１、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ９２及びＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ１０１のコポリマーからなる群より選択される。より好ましくは、コポリマーは、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ３１、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ４２、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６１、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６２、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６２Ｄ及びＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ６２ＬＦのコポリマーから選択される。さらにより好ましくは、コポリマーはＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ３１のコポリマーである。
研磨系は、ごく少量のコポリマーを含むことが望ましい。というのも、多量のコポリマーを使用すると、ポリシリコン層以外の基材層の研磨速度における好ましくない抑制を招く場合があるからである。したがって、研磨系は、液体キャリヤー及びそれに溶解又は懸濁した任意の成分の合計質量に基づいて１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのコポリマーを含む。好ましくは、コポリマーの量は、１００ｐｐｍ〜８００ｐｐｍ、２００ｐｐｍ〜７００ｐｐｍ又は３００ｐｐｍ〜６００ｐｐｍである。より好ましくは、コポリマーの量は、４００ｐｐｍ〜６００ｐｐｍ、４５０ｐｐｍ〜５５０ｐｐｍ又は５００ｐｐｍである。
任意の好適な研磨材を本発明の研磨系とともに使用することができる。好適な研磨材は、基材表面に有害なスクラッチ（きず）又は他の欠陥を導入することなく基材表面を研磨することができる。研磨材は金属酸化物であることが好ましい。好適な金属酸化物の研磨材としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア及びマグネシア、並びにそれらの共形成された製品、それらの混合物及びそれらの化学混和物が挙げられる。典型的には、研磨材は、アルミナ、セリア、シリカ、ジルコニア及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。シリカ、特にはヒュームドシリカ及びセリアが好ましい研磨材であり、ヒュームドシリカがより好ましい。
研磨材は、任意の好適な液体キャリヤーと組み合わせて（例えば、任意の好適な液体キャリヤー中に懸濁させて）分散体又は懸濁体（即ち、「スラリー」）を形成することができる。好適な液体キャリヤーとしては、一般に極性溶媒、好ましくは水又は水性溶媒が挙げられる。研磨材が分散体中に含まれる場合には、分散体は、研磨に適した任意の濃度の研磨材を有することができる。一般的には、０．１ｗｔ％以上の研磨材が液体キャリヤー及びそれに溶解又は懸濁した任意の成分の合計質量に基づいて意図される。研磨系は、５〜２０ｗｔ％の研磨材を有することが望ましい。８〜１５ｗｔ％の研磨材、特にはヒュームドシリカ研磨材を含有する研磨系が好ましい。研磨材（液体キャリヤー中に存在して懸濁される場合）、コポリマー、液体キャリヤー及び液体キャリヤー中に溶解又は懸濁した任意選択の成分が研磨系の化学機械研磨用組成物を形成する。
研磨用組成物は、好適な研磨速度を提供する任意のｐＨを有することができる。一般的には、研磨用組成物のｐＨは５以上（例えば、６以上又は７以上）である。研磨用組成物のｐＨは５〜１２であることが好ましい。より好ましくは、研磨用組成物のｐＨは６〜１０又は７〜９である。さらにより好ましくは、研磨用組成物のｐＨは８である。
研磨系を微調整して所望の選択性を達成するため、研磨される基材に応じて種々の他の添加剤を研磨系とともに使用することができる。幾つかの実施態様では、添加剤としては、二酸化ケイ素のみに関して高い研磨選択性を達成するように、窒化ケイ素の除去を抑えるものを選択することができる。例えば、アミン、アンモニウム塩、アルカリ金属イオン、膜形成剤、錯化剤、界面活性剤、レオロジー制御剤、ポリマー性安定剤又は分散剤、及び／又はハロゲン化物イオンを研磨系中に存在させることができる。添加剤は任意の好適な濃度で研磨系中に存在できる。
アミンは任意の好適なアミンであることができ、その多くが当技術分野で公知である。典型的には、アミンは、脂肪族アミン、環状アミン、複素環アミン、芳香族アミン、ポリアミン及びそれらの組み合わせから選択される。幾つかの実施態様では、アミン化合物は、少なくとも１つの酸素原子を含む少なくとも１つの極性部分をさらに含む（例えば、アミノ酸、アミノアルコールなど）。このような化合物は、任意の好適な化合物であることができ、ジメチルプロパノールアミン（２−ジメチルアミノ−２−メチル−１−プロパノール又はＤＭＡＭＰとしても知られる）、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール、２−（イソプロピルアミノ）エタノール、２−（メチルアミノ）エタノール、２−（ジエチルアミノ）エタノール、２−（２−（ジメチルアミノ）エトキシ）エタノール、１，１’−［［３−（ジメチルアミノ）プロピル］イミノ］−ビス−２−プロパノール、２−（ブチルアミノ）エタノール、２−（ｔｅｒｔ−ブチルアミノ）エタノール、２−（ジイソプロピルアミノ）エタノール、Ｎ−（３−アミノプロピル）モルホリン、及びそれらの混合物を含むことができる。
好ましくは、アミンは０．２Ｍ以上（例えば、０．５Ｍ以上）の濃度で研磨用組成物中に存在する。より好ましくは、アミンは０．７Ｍ以上、０．８Ｍ以上、０．９Ｍ以上又は１Ｍ以上の濃度で研磨用組成物中に存在する。アミンはまた、１．１Ｍ以上（例えば、１．５Ｍ以上）の濃度で研磨用組成物中に存在することができる。一般的には、アミンは３Ｍ以下の濃度、好ましくは１．４Ｍ以下（例えば、０．２〜１．４Ｍ又はより好ましくは０．７〜１．１Ｍ）の量で研磨用組成物中に存在する。
アンモニウム塩は、任意の好適なカチオン性アミン含有化合物であることができ、例えば、水素化されたアミン（例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ））及び第四級アンモニウム化合物などであることができる。このようなアミン塩は、窒化ケイ素層（それが研磨される基材上に存在する場合）に吸着することができ、研磨の際に窒化ケイ素の除去を低減、実質的に低減又は抑制（即ち、妨害）することができる。好ましい窒化ケイ素抑制剤の組み合わせは、ジメチルプロパノールアミンとテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの１：１等量比混合物である。
アルカリ金属イオンは、任意の好適なアルカリ金属イオンであることができる。好適なアルカリ金属イオンは、周期表のＩ族の一価の卑金属のいずれかを含む。例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオン及びセシウムイオンを使用することができる。カリウムイオン及びセシウムイオンが好ましく、カリウムイオンがより好ましい。任意の好適なアルカリ金属イオン源を使用することができる。例えば、アルカリ金属塩又はアルカリ金属水酸化物（例えば、ＫＣｌ又はＫＯＨ）が好適なアルカリ金属イオン源である。
好ましくは、アルカリ金属イオンは０．１５Ｍ以上（例えば、０．２Ｍ以上）の濃度で研磨用組成物中に存在する。より好ましくは、アルカリ金属イオンは０．２５Ｍ以上、０．３Ｍ以上、０．３５Ｍ以上、０．４Ｍ以上又は０．４５Ｍ以上の濃度で研磨用組成物中に存在する。一般的には、アルカリ金属イオンは１．５Ｍ以下の量、好ましくは０．７５Ｍ以下（例えば、０．１５〜０．７５Ｍ又はより好ましくは０．２Ｍ〜０．５Ｍ）の量で研磨用組成物中に存在する。
任意の好適な膜形成剤（即ち、腐食抑制剤）を研磨系とともに使用することができる。例えば、ＳＴＩ研磨法では、好適な膜形成剤は、窒化ケイ素に優先的に吸着して窒化ケイ素の研磨を防ぐ表面活性剤（即ち、界面活性剤）を一般に含む。それゆえ、好適な膜形成剤としては、例えば、アルキルアミン、アルカノールアミン、ヒドロキシルアミン、リン酸エステル、ラウリル硫酸ナトリウム、脂肪酸、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩、ポリビニルホスホン酸塩、ポリリンゴ酸塩、ポリスチレンスルホン酸塩、及びポリビニルスルホン酸塩が挙げられる。他の膜形成剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール、トリアゾール、ベンズイミダゾール及びそれらの混合物が挙げられる。
任意の好適な錯化剤（即ち、キレート剤又は選択性向上剤）を研磨系とともに使用することができる。好適な錯化剤としては、例えば、カルボニル化合物（例えば、アセチルアセトネートなど）、単純なカルボン酸塩（例えば、酢酸塩、アリールカルボン酸塩など）、１つ又は複数のヒドロキシル基を含有するカルボン酸塩（例えば、グリコール酸塩、乳酸塩、グルコン酸塩、没食子酸及びそれらの塩など）、ジカルボン酸塩、トリカルボン酸塩及びポリカルボン酸塩（例えば、シュウ酸塩、フタル酸塩、クエン酸塩、コハク酸塩、酒石酸塩、リンゴ酸塩、エデト酸塩（例えば、二ナトリウムＥＤＴＡ）、それらの混合物など）及び１つ又は複数のスルホン酸基及び／又はホスホン酸基を含有するカルボン酸塩が挙げられる。好適なキレート剤又は錯化剤としては、例えば、ジアルコール、トリアルコール又は多価アルコール（例えば、エチレングリコール、ピロカテコール、ピロガロール、タンニン酸など）及びリン酸塩含有化合物（例えば、ホスホニウム塩及びホスホン酸）がさらに挙げられる。
任意の好適な界面活性剤及び／又はレオロジー制御剤、例えば、粘度増強剤及び凝固剤を研磨系とともに使用することができる。好適なレオロジー制御剤としては、ポリマー性レオロジー制御剤、例えば、ウレタンポリマー（例えば、１００，０００ダルトンよりも大きい分子量を有するウレタンポリマー）、１つ又は複数のアクリルサブユニットを含むアクリル酸塩（例えば、ビニルアクリレート及びスチレンアクリレート）及びそれらのポリマー、コポリマー、オリゴマー並びにそれらの塩が挙げられる。好ましくは、レオロジー制御剤は、低分子量のカルボン酸塩系であるか、又は高分子量のポリアクリルアミド剤である。好適な界面活性剤としては、例えば、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、アニオン性高分子電解質、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素化界面活性剤、それらの混合物などが挙げられる。
研磨系は、任意の好適なポリマー性安定剤又は他の表面活性分散剤を含有することができる。好適な安定剤としては、例えば、リン酸、有機酸、酸化スズ、有機ホスホン酸塩、それらの混合物などが挙げられる。
本明細書に列挙した化合物は例示を目的として分類されており、これらの化合物を記載した分類への使用に限定するものではない。当業者であれば、幾つかの化合物は異なる状況でさまざまに機能し及び／又は２つ以上の機能を果たし得ることを理解するであろう。
基材は、基材の表面を任意の好適な技術を用いて研磨系と接触させることにより研磨（例えば、平坦化）することができる。例えば、１つの典型的なＣＭＰプロセスでは、ウェハは、制御された化学、圧力、速度及び温度条件下で本発明の研磨系を用いて研磨パッドに押し付けられ、パッドとウェハが互いに対して動かされる。次いで、ウェハ表面から材料が除去される。基材は酸化ケイ素及び／又は窒化ケイ素とともにポリシリコンを含む。ポリシリコンは任意の好適なポリシリコンであることができ、その多くが当技術分野で公知である。ポリシリコンは任意の好適な相を有することができ、非結晶質、結晶質又はそれらの組み合わせであることができる。酸化ケイ素も同様に、任意の好適な酸化ケイ素であることができ、その多くが当技術分野で公知である。酸化ケイ素の好適なタイプとしては、ホウ素リンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）、プラズマ増強テトラエチルオルソシリケート（ＰＥＴＥＯＳ）、熱酸化物、非ドープのシリケートガラス及び高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物が挙げられるがそれらに限定されない。
基材は、任意の好適な研磨パッド（例えば、研磨表面）を備えた研磨系で研磨することができる。好適な研磨パッドとしては、例えば、織及び不織の研磨パッドが挙げられる。さらに、好適な研磨パッドは、種々の密度、硬度、厚さ、圧縮性、圧縮に対する反発力、及び圧縮弾性率の任意の好適なポリマーを含むことができる。好適なポリマーとしては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ナイロン、フッ化炭素、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、それらの共形成製品、及びそれらの混合物が挙げられる。上記のように、研磨系の研磨材は、研磨パッドの中又はその上に全体又は一部において固定（例えば、埋め込む）ことができる。研磨パッド上への研磨材のこのような固定は、例えば、研磨パッドを形成する際に研磨材を上記のポリマー中に混ぜ合わせることによって達成することができるか、又はパッドを形成した後、公知の接着剤を用いて研磨材をパッドに接着することによって達成することができる。
望ましくは、ポリシリコンの研磨除去速度は、ポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマーが存在しないこと以外は同じ条件下のポリシリコンの除去速度と実質的に同じである。したがって、研磨系の好ましい処方物は、ポリシリコン表面に対して酸化ケイ素表面及び／又は窒化ケイ素表面の選択的な研磨を提供することができる。選択性は、研磨系の成分の相対的な濃度を変えることである程度制御することができる。望ましい場合には、本発明の方法は、少なくとも２：１（例えば、少なくとも４：１又は少なくとも６：１）の窒化ケイ素とポリシリコンの研磨選択性で以って基材を研磨するのに使用することができる。また、本発明の方法は、少なくとも５：１（例えば、少なくとも１０：１又は少なくとも１５：１）の二酸化ケイ素とポリシリコンの研磨選択性で以って基材を研磨するのに使用することができる。幾つかの処方物は、さらにより高い二酸化ケイ素とポリシリコンの選択性、例えば、少なくとも２０：１又は少なくとも３０：１の選択性を示すことができる。好ましい実施態様では、本発明の方法は、ポリシリコンに対する二酸化ケイ素と窒化ケイ素の選択的な研磨を同時に提供する。
以下の例によって本発明をさらに説明するが、当然ながら、これらの例は、何ら本発明の範囲を限定するものとして解されるべきではない。
［例１］
本例は、ポリシリコン及び他のシリコン含有層の研磨除去速度に関して１５以下のＨＬＢを有するポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマーの効果を実証するものである。
１２ｗｔ％のヒュームドシリカとｐＨ８の水とを含む６つの研磨用組成物（組成物１Ａ〜１Ｆ）を用いて、ポリシリコン、窒化ケイ素及びホウ素リンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）を含む基材を研磨した。組成物１Ａ〜１Ｆは、それぞれＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ１２１（本発明）、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ３１（本発明）、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）１７Ｒ２（本発明）、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ８４（本発明）、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７（比較）又はＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ３８（比較）のコポリマーを５０ｐｐｍ含んでいた。ポリシリコン、ＢＰＳＧ及び窒化ケイ素層に関する研磨除去速度（ＲＲ）は、１０ｐｐｍと５０ｐｐｍのＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）コポリマーにおいて研磨用組成物のそれぞれに関して測定した。研磨除去速度は、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）コポリマーを含まない場合のポリシリコン、ＢＰＳＧ及び窒化ケイ素層に関しても測定した。３つの材料のそれぞれに関する除去速度の％変化を表１（５０ｐｐｍ対０ｐｐｍの界面活性剤）及び表２（５０ｐｐｍ対１０ｐｐｍの界面活性剤）に示す。
Figure 0005689581
Figure 0005689581
表１及び２に示すデータは、８以下のＨＬＢ値を有する少量のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）界面活性剤が他のシリコン含有基材層の研磨を有意に抑制することなしにポリシリコンの除去を抑制することに効果的であることを示している。対照的に、８よりも大きいＨＬＢ値を有するＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）界面活性剤は、ポリシリコンの除去を抑制することにあまり効果的ではない。
［例２］
本例は、本発明の方法を用いて達成することができる窒化ケイ素とポリシリコンの研磨選択性を実証するものである。
１０ｗｔ％のヒュームドシリカとｐＨ８の水とを含む３つの研磨用組成物（組成物２Ａ〜２Ｃ）を用いて、ポリシリコン、窒化ケイ素及びホウ素リンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）を含む基材を研磨した。組成物２Ａ（対照）はコポリマーを含んでいなかった。組成物２Ｂ及び２Ｃ（本発明）はそれぞれＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｌ３１コポリマー（ＨＬＢが５）を１００ｐｐｍ及び１０００ｐｐｍさらに含んでいた。ポリシリコン、窒化ケイ素及びＢＰＳＧに関する研磨除去速度（ＲＲ）を研磨用組成物のそれぞれに関して測定した。各組成物に関する除去速度及び選択性を表３に示す。
Figure 0005689581
表３に示すデータは、低濃度（即ち、１０００ｐｐｍ以下）の８以下のＨＬＢを有するポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマーが他の基材層の研磨速度に関して何ら不利に影響を及ぼすことなしに、ポリシリコンの研磨を抑制することに効果的であることを示している。

Claims (10)

  1. （ｉ）ポリシリコンと、酸化ケイ素及び窒化ケイ素から選択される材料とを含む基材を
    （ａ）研磨材と、
    （ｂ）液体キャリヤーと、
    （ｃ）該液体キャリヤー及びそれに溶解又は懸濁した任意の成分の質量に基づいて１００ｐｐｍ〜８００ｐｐｍの、８以下のＨＬＢを有するポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマーと、
    （ｄ）研磨パッドと
    を含む化学機械研磨系と接触させる工程、
    （ｉｉ）該基材に対して該研磨パッドを動かす工程、及び
    （ｉｉｉ）該基材を該化学機械研磨系で研磨することにより該基材の少なくとも一部を除去する工程
    を含み、研磨がポリシリコンに対して酸化ケイ素又は窒化ケイ素材料に選択的であり、窒化ケイ素とポリシリコンの研磨選択性が少なくとも２：１であり、二酸化ケイ素とポリシリコンの研磨選択性が少なくとも５：１である、基材を化学機械研磨する方法。
  2. 前記コポリマーの末端がヒドロキシル基である、請求項１に記載の方法。
  3. 前記研磨材が、アルミナ、セリア、シリカ、ジルコニア及びそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
  4. 前記研磨材がヒュームドシリカである、請求項３に記載の方法。
  5. 前記研磨材が前記液体キャリヤー中に懸濁される、請求項１に記載の方法。
  6. 前記研磨材の量が、前記液体キャリヤー及びそれに溶解又は懸濁した任意の成分の質量に基づいて５ｗｔ％〜２０ｗｔ％である、請求項５に記載の方法。
  7. ｐＨが５〜１２である、請求項５に記載の方法。
  8. 前記研磨系が前記液体キャリヤー中に溶解又は懸濁した錯化剤をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  9. 前記研磨系が前記液体キャリヤー中に溶解又は懸濁したアミンをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  10. 前記基材が酸化ケイ素と窒化ケイ素の両方を含む、請求項１に記載の方法。
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