JP2020002357A - 低酸化物トレンチディッシング化学機械研磨 - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、参照により本開示に全体的に組み込まれる2018年6月29日に出願された米国仮出願第62/692633号及び第62/692639号の優先権の利益を主張する。
本発明は、酸化物及びドープ酸化物膜の研磨のための化学機械平坦化(CMP)に関する。
本発明は、酸化物トレンチディッシング低減添加剤組成物として化学添加剤を導入することにより、酸性、中性及びアルカリ性pH条件を含む広いpH範囲における低減された酸化物トレンチディッシング、ひいては改善された過研磨ウィンドウ安定性のための化学機械研磨(CMP)研磨組成物、方法及び装置を提供する。
セリアコート無機酸化物粒子、セリアコート有機ポリマー粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される研磨材粒子;
酸化物トレンチディッシング低減剤としての化学添加剤;
溶媒;及び
任意選択的に、
バイオサイド;及び
pH調節剤
を含み、
2〜12、好ましくは3〜10、より好ましくは4〜9のpHを有する、CMP研磨組成物が提供される。
R1〜R5の群におけるRの残りは、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択されることができる。
OR11、OR12、OR13、及びOR14の群におけるORの1つは、構造(a)中のOに置き換わり、
R10、並びにR10、R11、R12、R13、及びR14の群における他のRの各々は、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択され、
R1〜R5の群におけるRの残りは、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択されることができる。
本発明は、酸化物の研磨のための化学機械研磨(CMP)組成物、方法、及び装置に関する。
セリアコート無機酸化物粒子、セリアコート有機ポリマー粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される研磨材粒子;
酸化物トレンチディッシング低減剤としての化学添加剤;
溶媒;及び
任意選択的に、
バイオサイド;及び
pH調節剤
を含み、
2〜12、好ましくは3〜10、より好ましくは4〜9のpHを有する、CMP研磨組成物が提供される。
R1〜R5の群におけるRの残りは、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択されることができる。
OR11、OR12、OR13、及びOR14の群におけるORの1つは、構造(a)中のOに置き換わり、
R10、並びにR10、R11、R12、R13、及びR14の群における他のRの各々は、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択され、
R1〜R5の群におけるRの残りは、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択されることができる。
以下に示される例において、CMP実験は、以下に与えられる手順及び実験条件を用いて実施された。
用語
成分
一般
Å又はA:オングストローム−長さの単位
膜は、Creative Design Engineering,Inc,20565Alves Dr.,Cupertino,CA,95014により製造されたResMap CDE、モデル168を用いて測定された。ResMapツールは、4点プローブシート抵抗ツールである。膜について、5mm端部除外にて49点の直径走査を行った。
用いられたCMPツールは、Applied Materials,3050Boweres Avenue,Santa Clara,California,95054により製造された200mmMirra又は300mmReflexionである。DOW,Inc,451Bellevue Rd.,Newark,DE 19713により供給されたIC1000パッドを、ブランケット及びパターンウェハ研究に関してプラテン1上で用いた。
研磨実験は、PECVD又はLECVD又はHD TEOSウェハを用いて実施された。これらのブランケットウェハは、Silicon Valley Microelectronics,2985 Kifer Rd.,Santa Clara,CA95051から購入した。
ブランケットウェハ研究において、酸化物ブランケットウェハ及びSiNブランケットウェハは、ベースライン条件で研磨された。ツールベースライン条件は、テーブル速度;87rpm、ヘッド速度:93rpm、メンブレン圧;3.0psi、チューブ間圧力;3.1psi、保持リング圧;5.1psi、スラリー流;200ml/minであった。
以下の実施例において、0.2質量%のセリウムコートシリカ、0.0001質量%〜0.05質量%の範囲のバイオサイド、及び脱イオン水を含む研磨組成物が参照(ref.)として調製された。
実施例のスラリーは、参照スラリーに加えられた0.15質量%の化学添加剤を有する。
例2において、化学添加剤を含まない、0.2質量%のセリアコートシリカ研磨材に基づく配合物が、参照として用いられた。
膜除去速度(RR、Å/min)及び選択性に対する種々の選択された化学添加剤の影響が観察された。これらの化学添加剤は、研磨材としての0.2質量%のセリアコートシリカと共に、それぞれ0.1質量%濃度にて用いられた。
例4
例4において、除去速度、及びTEOS:SiN選択性が試験され、試験は、pH5.35において、異なる濃度を有する化学添加剤を含むCMP研磨組成物を用いて実施された。
例5において、試験は、異なるpH値を有するCMP研磨組成物を用いて実施された。
例6において、膜除去速度及び選択性に対する前記の幾つかの種類の化学添加剤から選択された種々の化学添加剤の影響が観察された。
以下の化学添加剤、マルチトール、D−ソルビトール、ラクチトール、リボース、及びベータ−ラクトースを、pH5.35において0.2質量%のセリアコートシリカ研磨材を含む研磨組成物中で用い、酸化物パターン化ウェハの研磨についての研磨試験を実施した。化学添加剤は、組成物中で0.15質量%にて用いられた。
研磨組成物は、参照(0.2質量%のセリアコートシリカ0.0001質量%〜0.05質量%の範囲のバイオサイド、及び脱イオン水)を用いて調製され、マルチトール又はラクチトールが0.28質量%にて用いられた。
例8の例の組成物が、この例において用いられた。
組成物は、表19に示されるように調製された。
研磨組成物中の酸化物トレンチ低減剤として、マルチトール又はラクチトール又はこれらの誘導体等の好適な化学添加剤を用いた場合、これらの化学添加剤は、CMP研磨組成物中のセリアコート無機酸化物研磨材の安定性に幾らかの影響を及ぼす可能性がある。CMP研磨組成物において、良好な研磨材粒子安定性を有することにより、一貫した所望のCMP研磨性能を確実にすることは非常に重要である。
本発明のCMP研磨組成物を用いる別の重要な利益は、研磨材として焼成セリア粒子を用いる代わりに、研磨材としてセリアコートコロイダルシリカ複合粒子を用いることにより得られる、研磨中及び研磨後の低減された全欠陥数である。
以下の4種の研磨組成物は、欠陥試験のために調製された。
Claims (32)
- セリアコートコロイダルシリカ、セリアコート高純度コロイダルシリカ、セリアコートアルミナ、セリアコートチタニア、セリアコートジルコニア粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるセリアコート無機酸化物粒子;セリアコートポリスチレン粒子、セリアコートポリウレタン粒子、セリアコートポリアクリレート粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるセリアコート有機ポリマー粒子、;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される研磨材粒子;
化学添加剤;
脱イオン(DI)水、蒸留水、及びアルコール有機溶媒からなる群から選択される溶媒;及び
任意選択的に、
バイオサイド;及び
pH調節剤
を含み、
2〜12のpHを有する化学機械研磨(CMP)組成物であって、
前記化学添加剤が、
(A)分子構造(a):
(1)
(i)R1〜R5の群における少なくとも1つのRは、(b):
に示される構造を有するポリオール分子単位であり、かつ、
(ii)R1〜R5の群における他のRの各々は、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択される;及び
(2)
(i)R1〜R5の群における少なくとも1つのRは、(b):
に示される構造を有するポリオール分子単位であり、
(ii)R1〜R5の群における少なくとも1つのRは、(c):
R10、並びにR11、R12、R13、及びR14の群における他のRの各々は、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択される。)
に示される六員環ポリオールであり、かつ、
(iii)R1〜R5の群における他のRの各々は、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択される;
からなる群から選択される。);
(B)少なくとも1つの(d)、少なくとも1つの(e)、少なくとも1つの(f)、少なくとも1つの(g)、少なくとも1つの(h)、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される分子構造:
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、及びR14は、同じか異なる原子又は官能基であることができ、各Rは、水素、酸素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択され、その少なくとも4つは水素原子である。)
からなる群から選択される、化学機械研磨(CMP)組成物。 - 前記研磨材粒子が、0.05質量%〜10質量%の範囲であり、5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有し、
前記化学添加剤が、0.01質量%〜20.0質量%の範囲であり、その分子構造中に少なくとも4つのヒドロキシル官能基を有し、
前記組成物が3〜10のpHを有する、請求項1に記載の化学機械研磨(CMP)組成物。 - 前記研磨材粒子が、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦5.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズである、請求項2に記載の化学機械研磨(CMP)組成物。
- 前記研磨材粒子が、5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有し、0.05質量%〜10質量%の濃度を有し、
化学添加剤(a)が、その分子構造中の少なくとも6つのヒドロキシル官能基、及び(1)から選択されるR1、R2、R3、R4、及びR5(群R1〜R5におけるR)を有し、0.05質量%〜5質量%の範囲であり、
前記組成物が3〜10のpHを有し、
前記セリアコートコロイダルシリカ粒子が、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦3.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズである、請求項1に記載の化学機械研磨(CMP)組成物。 - 前記研磨材粒子が、5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有し、0.05質量%〜10質量%の濃度を有し、
化学添加剤(a)が、その分子構造中の少なくとも6つのヒドロキシル官能基、及び(2)から選択されるR1、R2、R3、R4、及びR5(群R1〜R5におけるR)を有し、0.05質量%〜5質量%の範囲であり、
前記組成物が3〜10のpHを有し、
前記セリアコートコロイダルシリカ粒子が、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦3.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズである、請求項1に記載の化学機械研磨(CMP)組成物。 - 前記研磨材粒子が、0.05質量%〜10質量%の範囲であり、5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有し、
前記化学添加剤が、0.01質量%〜20.0質量%の範囲であり、マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、リビトール、D−ソルビトール、マンニトール、ダルシトール、イジトール、D−(−)−フルクトース、ソルビタン、スクロース、イノシトール、グルコース、D−アラビノース、L−アラビノース、L−マンノース、D−マンノース、L−マンノース、メソ−エリスリトール、リボース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせを含む群から選択され、
前記組成物が3〜10のpHを有する、請求項1に記載の化学機械研磨(CMP)組成物。 - 前記研磨材粒子が、5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有するセリアコートコロイダルシリカ粒子であり、0.05質量%〜10質量%の濃度を有し、
前記化学添加剤が、0.05質量%〜5質量%の範囲であり、マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、D−ソルビトール、マンニトール、ダルシトール、イジトール、D−(−)−フルクトース、スクロース、イノシトール、グルコース、L−マンノース、D−マンノース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせを含む群から選択され、
前記組成物が3〜10のpHを有し、
前記セリアコートコロイダルシリカ粒子が、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦3.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズである、請求項1に記載の化学機械研磨(CMP)組成物。 - 前記組成物が、
5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有する0.05質量%〜10質量%の濃度のセリアコートコロイダルシリカ粒子;
マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、D−ソルビトール、マンニトール、ダルシトール、D−(−)−フルクトース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される化学添加剤
を含み、
前記セリアコートコロイダルシリカ粒子が、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦2.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズである、請求項1に記載の化学機械研磨(CMP)組成物。 - 5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン、2−メチル−イソチアゾリン−3−オン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される活性成分を有する0.0001質量%〜0.05質量%のバイオサイド;
酸性pH条件に関して硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機又は有機酸、及びこれらの混合物からなる群から選択されるか、アルカリ性pH条件に関して水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラアルキルアンモニウム水酸化物、有機四級アンモニウム水酸化物化合物、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される0質量%〜1質量%のpH調節剤;及び
これらの組み合わせ
からなる群から選択される1つを含む、請求項1に記載の化学機械研磨組成物。 - (a)半導体基材を与えることと;
(b)研磨パッドを与えることと;
(c)
セリアコートコロイダルシリカ、セリアコート高純度コロイダルシリカ、セリアコートアルミナ、セリアコートチタニア、セリアコートジルコニア粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるセリアコート無機酸化物粒子;セリアコートポリスチレン粒子、セリアコートポリウレタン粒子、セリアコートポリアクリレート粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるセリアコート有機ポリマー粒子、;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される0.05質量%〜10質量%の研磨材粒子;
0.01質量%〜20.0質量%の化学添加剤;
脱イオン(DI)水、蒸留水、及びアルコール有機溶媒からなる群から選択される溶媒;及び
任意選択的に、
バイオサイド;及び
pH調節剤
を含み、
2〜12のpHを有する化学機械研磨(CMP)組成物であって、
前記化学添加剤が、
(A)分子構造(a):
(1)
(i)R1〜R5の群における少なくとも1つのRは、(b):
に示される構造を有するポリオール分子単位であり、かつ、
(ii)R1〜R5の群における他のRの各々は、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択される;及び
(2)
(i)R1〜R5の群における少なくとも1つのRは、(b):
に示される構造を有するポリオール分子単位であり、
(ii)R1〜R5の群における少なくとも1つのRは、(c):
R10、並びにR11、R12、R13、及びR14の群における他のRの各々は、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択される。)
に示される六員環ポリオールであり、かつ、
(iii)R1〜R5の群における他のRの各々は、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択される;
からなる群から選択される。);
(B)少なくとも1つの(d)、少なくとも1つの(e)、少なくとも1つの(f)、少なくとも1つの(g)、少なくとも1つの(h)、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される分子構造:
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、及びR14は、同じか異なる原子又は官能基であることができ、各Rは、水素、酸素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択され、その少なくとも4つは水素原子である。)
からなる群から選択される、化学機械研磨(CMP)組成物を与えることと;
(d)前記半導体基材の表面を前記研磨パッド及び前記化学機械研磨組成物と接触させることと;
(e)二酸化ケイ素膜を含む少なくとも1つの表面を研磨することと
を含む、酸化ケイ素膜を含む少なくとも1つの表面を有する半導体基材の化学機械研磨(CMP)方法であって、
前記酸化ケイ素膜が、化学気相堆積(CVD)、プラズマ増強CVD(PECVD)、高密度堆積CVD(HDP)、スピンオン酸化ケイ素膜、流動性CVD酸化物膜、炭素ドープ酸化物膜、窒素ドープ酸化物膜、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される方法。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、
5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有する研磨材粒子を含み、
前記セリアコート無機酸化物粒子は、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦5.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズであり、
分子構造中に少なくとも4つのヒドロキシル官能基を有する化学添加剤をさらに含み、
前記化学機械研磨(CMP)組成物が3〜10のpHを有する、請求項12に記載の方法。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、
5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有する研磨材粒子を含み、
前記セリアコート無機酸化物粒子が、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦3.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズであり、
化学添加剤(a)が、その分子構造中の少なくとも6つのヒドロキシル官能基、及び(1)から選択されるR1、R2、R3、R4、及びR5(群R1〜R5におけるR)を有し、0.05質量%〜5質量%の範囲であり
前記組成物が3〜10のpHを有する、請求項12に記載の方法。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、
5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有する研磨材粒子セリアコートコロイダルシリカ粒子又はセリア粒子を含み、
前記化学添加剤が、その分子構造中の少なくとも6つのヒドロキシル官能基、及び(2)から選択されるR1、R2、R3、R4、及びR5(群R1〜R5におけるR)を有し、
前記セリアコートコロイダルシリカ粒子が、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦3.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズであり、
前記組成物が3〜10のpHを有する、請求項12に記載の方法。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、
5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有する研磨材粒子を含み、
前記研磨材粒子が、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦5.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズであり、
前記化学添加剤が、マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、リビトール、D−ソルビトール、マンニトール、ダルシトール、イジトール、D(−)−フルクトース、ソルビタン、スクロース、イノシトール、グルコース、D−アラビノース、L−アラビノース、D−マンノース、L−マンノース、メソ−エリスリトール、リボース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせを含む群から選択され、
前記組成物が3〜10のpHを有する、請求項12に記載の方法。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有するセリアコートコロイダルシリカ粒子;
水を含み、
前記セリアコートコロイダルシリカ粒子が、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦3.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズであり、
前記化学添加剤が、その分子構造中に少なくとも5つのヒドロキシル官能基を有し、マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、D−ソルビトール、マンニトール、ダルシトール、イジトール、D−(−)−フルクトース、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、D−(+)−マンノース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせを含む群から選択され、
前記組成物が3〜10のpHを有する、請求項12に記載の方法。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有するセリアコートコロイダルシリカ粒子を含み、
前記セリアコートコロイダルシリカ粒子が、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦2.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズであり、
マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、D−ソルビトール、マンニトール、ダルシトール、D(−)−フルクトース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される化学添加剤;及び
水
をさらに含み、
前記組成物が3〜10のpHを有する、請求項12に記載の方法。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、
5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン、2−メチル−イソチアゾリン−3−オン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される活性成分を有する0.0001質量%〜0.05質量%のバイオサイド;
酸性pH条件に関して硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機又は有機酸、及びこれらの混合物からなる群から選択されるか、アルカリ性pH条件に関して水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラアルキルアンモニウム水酸化物、有機四級アンモニウム水酸化物化合物、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される0質量%〜1質量%のpH調節剤;及び
これらの組み合わせ
からなる群から選択される1つを含む、請求項12に記載の方法。 - 前記半導体基材が、窒化ケイ素表面をさらに含み、酸化ケイ素:窒化ケイ素の除去選択性が≧20である、請求項12に記載の方法。
- a.半導体基材;
b.研磨パッド;並びに
c.
セリアコートコロイダルシリカ、セリアコート高純度コロイダルシリカ、セリアコートアルミナ、セリアコートチタニア、セリアコートジルコニア粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるセリアコート無機酸化物粒子;セリアコートポリスチレン粒子、セリアコートポリウレタン粒子、セリアコートポリアクリレート粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるセリアコート有機ポリマー粒子、;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される0.05質量%〜10質量%の研磨材粒子;
0.01質量%〜20.0質量%の化学添加剤;
脱イオン(DI)水、蒸留水、及びアルコール有機溶媒からなる群から選択される溶媒;及び
任意選択的に、
バイオサイド;及び
pH調節剤
を含み、
2〜12のpHを有する化学機械研磨(CMP)組成物であって、
前記化学添加剤が、少なくとも4つのヒドロキシル官能基を有し、
(A)分子構造(a):
(1)
(i)R1〜R5の群における少なくとも1つのRは、(b):
に示される構造を有するポリオール分子単位であり、かつ、
(ii)R1〜R5の群における他のRの各々は、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択される;及び
(2)
(i)R1〜R5の群における少なくとも1つのRは、(b):
に示される構造を有するポリオール分子単位であり、
(ii)R1〜R5の群における少なくとも1つのRは、(c):
R10、並びにR11、R12、R13、及びR14の群における他のRの各々は、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択される。)
に示される六員環ポリオールであり、かつ、
(iii)R1〜R5の群における他のRの各々は、水素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択される;
からなる群から選択される。);
(B)少なくとも1つの(d)、少なくとも1つの(e)、少なくとも1つの(f)、少なくとも1つの(g)、少なくとも1つの(h)、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される分子構造:
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、及びR14は、同じか異なる原子又は官能基であることができ、各Rは、水素、酸素、アルキル、アルコキシ、1つ又はそれより多くのヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基、及びこれらの組み合わせからなる群から独立に選択され、その少なくとも4つは水素原子である。)
からなる群から選択される、化学機械研磨(CMP)組成物;
を含む、酸化ケイ素膜を含む少なくとも1つの表面を有する半導体基材の化学機械研磨(CMP)装置であって、
前記酸化ケイ素膜が、化学気相堆積(CVD)、プラズマ増強CVD(PECVD)、高密度堆積CVD(HDP)、スピンオン酸化ケイ素膜、流動性CVD酸化物膜、炭素ドープ酸化物膜、窒素ドープ酸化物膜、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記酸化ケイ素膜を含む少なくとも1つの表面が、前記研磨パッド及び前記化学機械研磨組成物と接触している装置。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、
5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有し、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦5.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズである研磨材粒子;
分子構造中に少なくとも4つのヒドロキシル官能基を有する化学添加剤
を含み、
前記化学機械研磨(CMP)組成物が3〜10のpHを有する、請求項23に記載の装置。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、
5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有し、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦5.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズである研磨材粒子を含み、
化学添加剤(a)が、その分子構造中の少なくとも6つのヒドロキシル官能基、及び(1)から選択されるR1、R2、R3、R4、及びR5(群R1〜R5におけるR)を有し、0.05質量%〜5質量%の範囲であり、
前記組成物が3〜10のpHを有する、請求項23に記載の装置。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、
5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有するセリアコートコロイダルシリカ粒子である前記研磨材粒子を含み、
前記研磨材粒子が、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦5.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズであり、
化学添加剤(a)が、その分子構造中に少なくとも6つのヒドロキシル官能基、及び(2)から選択されるR1、R2、R3、R4、及びR5(群R1〜R5におけるR)を有し、
前記組成物が3〜10のpHを有する、請求項23に記載の装置。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、
5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有する研磨材粒子を含み、
前記研磨材粒子が、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦3.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズであり、
前記化学添加剤が、マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、リビトール、D−ソルビトール、マンニトール、ダルシトール、イジトール、D−(−)−フルクトース、ソルビタン、スクロース、イノシトール、グルコース、D−アラビノース、L−アラビノース、D−マンノース、L−マンノース、メソ−エリスリトール、リボース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせを含む群から選択され、
前記組成物が3〜10のpHを有する、請求項23に記載の装置。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、
5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有するセリアコートコロイダルシリカ粒子;
水を含み、
前記セリアコートコロイダルシリカ粒子が、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦3.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズであり、
前記化学添加剤は、その分子構造中に少なくとも5つのヒドロキシル官能基を有し、マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、D−ソルビトール、マンニトール、ダルシトール、イジトール、D(−)−フルクトース、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、D−(+)−マンノース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせを含む群から選択され、
前記組成物が3〜10のpHを有する、請求項23に記載の装置。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、
5nm〜500nmの範囲の平均粒子サイズを有し、20〜60℃の範囲の温度における≧30日の保存期間に亘って≦2.0%の平均粒子サイズMPS(nm)及びD99(nm)の変化を有し、D99(nm)は、99質量%の粒子が入る粒子サイズであるセリアコートコロイダルシリカ粒子;
マルチトール、ラクチトール、マルトトリイトール、D−ソルビトール、マンニトール、ダルシトール、D(−)−フルクトース、ベータ−ラクトース、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される化学添加剤;及び
水
を含み、
前記組成物が3〜10のpHを有する、請求項23に記載の装置。 - 前記化学機械研磨(CMP)組成物が、
5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン、2−メチル−イソチアゾリン−3−オン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される活性成分を有する0.0001質量%〜0.05質量%のバイオサイド;
酸性pH条件に関して硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機又は有機酸、及びこれらの混合物からなる群から選択されるか、アルカリ性pH条件に関して水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラアルキルアンモニウム水酸化物、有機四級アンモニウム水酸化物化合物、有機アミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される0質量%〜1質量%のpH調節剤;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される1つを含む、請求項23に記載の装置。
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