調整可能な研磨配合物を用いて研磨する方法
【課題】基板を研磨するためのケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物の複数の希釈液を用いる、窒化ケイ素上に堆積したポリシリコンのオーバーバーデンを有する基板のケミカルメカニカルポリッシングのための方法
【解決手段】基板を研磨するために使用される濃縮物の第１の希釈液は、第１のポリシリコン除去速度及び第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整され；基板を研磨するために使用される濃縮物の第２の希釈液は、第２のポリシリコン除去速度及び第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される方法が提供される。
【解決手段】基板を研磨するために使用される濃縮物の第１の希釈液は、第１のポリシリコン除去速度及び第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整され；基板を研磨するために使用される濃縮物の第２の希釈液は、第２のポリシリコン除去速度及び第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される方法が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケミカルメカニカルポリッシングの分野に関する。詳しくは、本発明は、基板を研磨するためのケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物の複数の希釈液を用いる、窒化ケイ素上に堆積したポリシリコンのオーバーバーデン（overburden）を有する基板のケミカルメカニカルポリッシングのための方法であって、基板を研磨するために使用される濃縮物の第１の希釈液は、第１のポリシリコン除去速度及び第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整され；基板を研磨するために使用される濃縮物の第２の希釈液は、第２のポリシリコン除去速度及び第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される方法に関する。
【０００２】
集積回路及び他の電子デバイスの組立において、複数層の導電材料、半導体材料及び絶縁材料が、半導体ウェーハの表面上に堆積するか、又はそこから除去される。導電材料、半導体材料、及び絶縁材料の薄層は、幾つかの堆積手法により堆積させることができる。最新の加工法における一般的な堆積手法は、スパッタリングとしても知られている物理的気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長法（plasma-enhanced chemical vapor deposition）（ＰＥＣＶＤ）、及び電気化学めっき法（electrochemical plating）（ＥＣＰ）を包含する。
【０００３】
材料の層は逐次堆積して除去されるため、ウェーハの最上部表面は非平面となる。続く半導体処理（例えば、メタライゼーション）では、ウェーハが平らな表面であることが要求されるため、ウェーハを平坦化する必要がある。平坦化は、不適切な表面トポグラフィー及び表面欠陥（粗い表面など）、凝集材料、結晶格子損傷、スクラッチ、並びに汚染層又は材料を除去するのに有用である。
【０００４】
ケミカルメカニカルプラナリゼーション、又はケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）は、半導体ウェーハのような基板を平坦化するのに使用される一般的な手法である。従来のＣＭＰでは、ウェーハをキャリアアセンブリ上にマウントして、ＣＭＰ装置内の研磨パッドに接触させて配置する。キャリアアセンブリは、制御可能な圧力をウェーハに掛けて、これを研磨パッドに押しつける。パッドは、外部駆動力によりウェーハに対して動かす（例えば、回転させる）。これと同時に、研磨組成物（「スラリー」）又は他の研磨液をウェーハと研磨パッドの間に提供する。こうして、パッド表面及びスラリーの化学的及び機械的作用により、ウェーハ表面を研磨して平坦にする。
【０００５】
ある種の最近のデバイス設計は、ケミカルメカニカルプラナリゼーションプロセスにおいて使用するための、窒化ケイ素よりもむしろポリシリコンに対する高い選択比を提供する（即ち、窒化ケイ素の除去速度に対してポリシリコンの除去速度がより大きい）研磨組成物を要求する。例えば、このようなデバイス設計は、ポリシリコン層が、フローティングゲートとして機能するウェーハの表面の活性領域上に堆積されている、先進的なサブ６５nm集積マルチレベルセルＮＡＮＤフラッシュメモリーデバイスを包含する。更に詳しくは、ある種の最近の設計は、２段階研磨プロセスであって、第１段階が、窒化ケイ素フィーチャー上での停止に至るまでポリシリコンオーバーバーデンを除去することを含み、そして第２段階が、ウェーハの表面上のポリシリコンフローティングゲート領域及び窒化ケイ素フィーチャー領域が平坦化されるバフィング工程であるプロセスを必要とする。
【０００６】
従来の配合物は、ポリシリコン対窒化物の除去選択比が低いため、窒化物膜上での有効な停止を提供しない。１つのこのような研磨配合物は、Dysardらの米国特許出願公開第2007/0077865号に開示されている。Dysardらは、基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法であって、（ｉ）ポリシリコン並びに酸化ケイ素及び窒化ケイ素から選択される材料を含む基板を、（ａ）砥粒、（ｂ）液体キャリア、（ｃ）液体キャリア及びここに溶解又は懸濁されている任意の成分の重量に基づいて、約１ppm〜約１００ppmの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（約１５以下のＨＬＢを有する）、及び（ｄ）研磨パッドを含むケミカルメカニカルポリッシングシステムと接触させること；（ii）研磨パッドを基板に対して動かすこと；並びに（iii）基板を研磨するために基板の少なくとも一部を研磨することを含む方法を開示している。
【０００７】
したがって、半導体システムの製造に使用するためのデバイス設計の活力ある分野を支持するために、変化する設計ニーズに適合するように研磨特性の望ましいバランスを提供すべく配合されたケミカルメカニカルポリッシング組成物に対するニーズが継続して存在している。例えば、窒化ケイ素フィーチャー上での有効な停止の達成を容易にするために、ポリシリコン対窒化ケイ素除去速度の大きな選択比を示す、ケミカルメカニカルポリッシング組成物に対するニーズが依然として存在している。
【０００８】
本発明は、基板のケミカルメカニカルポリッシングのための方法であって、基板（ここで、基板は、窒化ケイ素上に堆積したポリシリコンオーバーバーデンを含む）を提供すること；ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物［ここで、ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、本質的に水、０．１〜２５重量％の≦１００nmの平均粒度を有するコロイダルシリカ砥粒；０．０１〜１重量％の式（Ｉ）：
【化１】
（式中、Ｒ１は、Ｃ２−Ｃ６アルキル基であり；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ独立にＣ２−Ｃ６アルキル基から選択される）で示されるジ第４級カチオン(a diquaternary cation)よりなる］を提供すること；第１の希釈液を提供すること；第２の希釈液を提供すること；第１の希釈液を第１部分のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第１の研磨配合物（ここで、第１の研磨配合物は、＞４〜１１のｐＨを示し、そして第１の研磨配合物は、≧２，０００Å／分の第１のポリシリコン除去速度及び２０：１〜８００：１の第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に動的接触を作り出すこと；第１の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；基板からポリシリコンオーバーバーデンを除去すること；第２の希釈液を第２部分のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第２の研磨配合物（ここで、第２の研磨配合物は、２〜４のｐＨを示し、そして第２の研磨配合物は、≧１，５００Å/分の第２のポリシリコン除去速度及び１：１〜１９：１の第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；第２の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；そして少なくとももう少しのポリシリコン及び少なくとも幾らかの窒化ケイ素を基板から除去することを含む方法を提供する。
【０００９】
本発明は、基板のケミカルメカニカルポリッシングのための方法であって、基板（ここで、基板は、窒化ケイ素上に堆積したポリシリコンオーバーバーデンを含む）を提供すること；ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物［ここで、ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、本質的に水、０．１〜２５重量％の≦１００nmの平均粒度を有するコロイダルシリカ砥粒；０．０１〜１重量％の式（Ｉ）：（式中、Ｒ１は、Ｃ２−Ｃ６アルキル基であり；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ独立にＣ２−Ｃ６アルキル基から選択される）で示されるジ第４級カチオンよりなる］を提供すること；第１の希釈液を提供すること；第２の希釈液を提供すること；第１の希釈液を第１部のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第１の研磨配合物（ここで、第１の研磨配合物は、＞４〜１１のｐＨを示し、そして第１の研磨配合物は、≧２，０００Å／分の第１のポリシリコン除去速度及び２０：１〜８００：１の第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に動的接触を作り出すこと；第１の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；基板からポリシリコンオーバーバーデンを除去すること；第２の希釈液を第２部のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第２の研磨配合物（ここで、第２の研磨配合物は、２〜４のｐＨを示し、そして第２の研磨配合物は、≧１，５００Å/分の第２のポリシリコン除去速度及び１：１〜１９：１の第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；第２の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；そして少なくとももう少しのポリシリコン及び少なくとも幾らかの窒化ケイ素を基板から除去することを含む方法［ここで、第１のポリシリコン除去速度、第１のポリシリコン対二酸化ケイ素除去速度選択比、第２のポリシリコン除去速度及び第２のポリシリコン対二酸化ケイ素除去速度選択比は全て、２００mm研磨機（ここで、ケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織サブパッドを含む）上で、９３回転/分のプラテン速度、８７回転/分のキャリア速度、２００ml/分のケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、及び３４．５kPaの公称ダウンフォースで示される］を提供する。
【００１０】
詳細な説明
本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング濃縮物は、希釈することにより、フローティングポリシリコンゲートフィーチャーの形成における第１の研磨工程に使用するための、大きなポリシリコン除去速度及び大きなポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を提供するようになる、濃縮物の第１の希釈液を提供することができ；そして次に、希釈することにより、非選択的スラリーが望ましい、フローティングポリシリコンゲートフィーチャーの形成のための第２の研磨工程に使用するための、第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を提供するようになる、濃縮物の第２の希釈液を提供することができる。
【００１１】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング法に使用するのに適切な基板は、窒化ケイ素上に堆積したポリシリコンを有する半導体基板を含む。
【００１２】
本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に含有される水は、好ましくは偶発的な不純物を制限するために脱イオン及び蒸留の少なくとも一方が行われる。
【００１３】
本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物中のコロイダルシリカ砥粒は、動的光散乱法により測定するとき≦１００nm（好ましくは５〜１００nm；更に好ましくは１０〜６０nm；最も好ましくは２０〜６０nm）の平均粒度を有する。
【００１４】
本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、好ましくは０．１〜２５重量％（更に好ましくは１〜２０重量％、更になお好ましくは５〜２０重量％、最も好ましくは５〜１０重量％）のコロイダルシリカ砥粒を含有する。
【００１５】
本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物中のジ第４級カチオンは、式（Ｉ）：
【化２】
［式中、Ｒ１は、Ｃ２−６アルキル基から選択され（好ましくは、Ｒ１は、−（ＣＨ２）６−基及び−（ＣＨ２）４−基から選択され；最も好ましくは、Ｒ１は、−（ＣＨ２）４−基である）；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ独立にＣ２−６アルキル基から選択される（好ましくは、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれブチル基である）］で示される。本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、好ましくは０．０１〜１重量％（更に好ましくは０．０５〜０．５重量％、最も好ましくは０．０５〜０．１重量％）の式（Ｉ）のジ第４級物質を含む。最も好ましくは、本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、０．０５〜０．１重量％の式（Ｉ）［式中、Ｒ１は、−（ＣＨ２）４−基であり、そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ−（ＣＨ２）３ＣＨ３基である］のジ第４級物質を含む。
【００１６】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、任意的に、好ましくは防蝕剤を含まない。「防蝕剤を含まない」という用語は、本明細書及び添付の請求の範囲において使用されるとき、そのケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物が、ベンゾトリアゾール；１，２，３−ベンゾトリアゾール；５，６−ジメチル−１，２，３−ベンゾトリアゾール；１−（１，２−ジカルボキシエチル）ベンゾトリアゾール；１−［Ｎ，Ｎ−ビス（ヒドロキシエチル）アミノメチル］ベンゾトリアゾール；又は１−（ヒドロキシメチル）ベンゾトリアゾールを含有しないことを意味する。
【００１７】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、好ましくは酸化剤を含まない。「酸化剤を含まない」という用語は、本明細書及び添付の請求の範囲において使用されるとき、そのケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物が、過酸化水素、過硫酸塩（例えば、一過硫酸アンモニウム(ammonium monopersulfate)、及び二過硫酸カリウム(potassium dipersulfate)）及び過ヨウ素酸塩（例えば、過ヨウ素酸カリウム）のような酸化剤を含有しないことを意味する。
【００１８】
本発明の方法に使用される第１の希釈液は、好ましくは脱イオン水及び蒸留水の少なくとも一方を含む。好ましくは、第１の希釈液は、ｐＨ調整剤（好ましくは、ｐＨ調整剤は、水酸化アンモニウム及び水酸化カリウムから選択され；最も好ましくは、水酸化カリウムである）並びに脱イオン水及び蒸留水の少なくとも一方を含む。更に好ましくは、第１の希釈液は、脱イオン水及び蒸留水から選択される。最も好ましくは、第１の希釈液は、脱イオン水である。
【００１９】
本発明の方法に使用される第２の希釈液は、好ましくは脱イオン水及び蒸留水の少なくとも一方を含む。第２の希釈液は、任意的に、更にｐＨ調整剤を含む。好ましくは、第２の希釈液は、脱イオン水又は蒸留水から選択される。最も好ましくは、第２の希釈駅は、脱イオン水である。
【００２０】
好ましいｐＨ調整剤は、酸類及び塩基類を包含する。好ましい酸ｐＨ調整剤は、リン酸、硝酸、硫酸及び塩酸から選択される（最も好ましくは、硝酸）。好ましい塩基ｐＨ調整剤は、水酸化アンモニウム及び水酸化カリウムから選択される（最も好ましくは、水酸化カリウム）。
【００２１】
本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物の種々の希釈液の研磨性能パラメーター（即ち、ポリシリコン除去速度、窒化ケイ素除去速度及びポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比）は、２〜１１の研磨ｐＨの範囲にわたって広く調節可能である。３４．５kPa（５psi）のダウンフォースでの実施例に設定される研磨条件下で、使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物の希釈液は、２，０００〜７，０００Å/分の調節可能なポリシリコン除去速度；１〜１，０００Å/分（好ましくは１〜６００Å/分）の調節可能な窒化ケイ素除去速度及び１：１〜８００：１の調節可能なポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示す。
【００２２】
好ましくは、本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物の希釈液は、３４.５kPa（５psi）のダウンフォースでの実施例に設定される研磨条件下で測定するとき、２〜１１のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物ｐＨに対応して、それぞれ２,０００〜７，０００Å/分の目的に合わせられるポリシリコン除去速度を示す。
【００２３】
好ましくは、本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、３４．５kPa（５psi）のダウンフォースでの実施例に設定される研磨条件下で測定するとき、２〜１１のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物ｐＨに対応して、それぞれ１〜６００Å/分の目的に合わせられる窒化ケイ素除去速度を示す。
【００２４】
好ましくは、本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、３４．５kPa（５psi）のダウンフォースでの実施例に設定される研磨条件下で測定するとき、２〜１１のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物ｐＨに対応して、それぞれ１：１〜８００：１のポリシリコン対窒化ケイ素の目的に合わせられる除去速度選択比を示す。
【００２５】
本発明の方法に使用される第１の研磨配合物は、第１の希釈液をケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えることにより調製する。好ましくは、第１の研磨配合物は、＞４〜１１（更に好ましくは＞６〜１１）のｐＨを示す。好ましくは、第１の研磨配合物は、０．０１〜６重量％（更に好ましくは０．０４〜１重量％）のコロイダルシリカ砥粒；及び０．０００１〜０．１重量％（好ましくは０．０００５〜０．５重量％）の式（Ｉ）（最も好ましくは、式中、Ｒ１は、−（ＣＨ２）４−基であり；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ−（ＣＨ２）３ＣＨ３基である）のジ第４級物質(a diquaternary substance)を含有する。好ましくは、第１の研磨配合物は、≧２，０００（更に好ましくは２，０００〜７，０００Å/分）の第１のポリシリコン除去速度及び２０：１〜８００：１の第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される。
【００２６】
本発明の方法に使用される第２の研磨配合物は、第２の希釈液をケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えることにより調製する。好ましくは、第２の研磨配合物は、２〜４（更に好ましくは３〜４）のｐＨを示す。好ましくは、第２の研磨配合物は、１〜６重量％（更に好ましくは２〜６重量％）のコロイダルシリカ砥粒；及び０．０１〜０．１重量％（好ましくは０．０２〜０．１重量％）の式（Ｉ）（最も好ましくは、式中、Ｒ１は、−（ＣＨ２）４−基であり；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ−（ＣＨ２）３ＣＨ３基である）のジ第４級物質(a diquaternary substance)を含有する。好ましくは、第２の研磨配合物は、≧１，５００Å/分（更に好ましくは１，５００〜４，０００Å/分）の第２のポリシリコン除去速度及び１：１〜１９：１（更に好ましくは１：１〜９：１）の第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される。
【００２７】
本発明の基板のケミカルメカニカルポリッシングのための方法は、好ましくは、基板（ここで、基板は、窒化ケイ素上に堆積したポリシリコンオーバーバーデンを含む）を提供すること；ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物［ここで、ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、本質的に水、０．１〜２５重量％（好ましくは１〜２０重量％；更に好ましくは５〜２０重量％；最も好ましくは５〜１０重量％）の動的光散乱法により測定するとき≦１００nm（好ましくは５〜１００nm；更に好ましくは１０〜６０nm；最も好ましくは２０〜６０nm）の平均粒度を有するコロイダルシリカ砥粒；０．０１〜１重量％（更に好ましくは０．０５〜０．５重量％；最も好ましくは０．０５〜０．１重量％）の式（Ｉ）（式中、Ｒ１は、Ｃ２−Ｃ６アルキル基であり（好ましくは、Ｒ１は、−（ＣＨ２）６−基及び−（ＣＨ２）４−基から選択され；最も好ましくは、Ｒ１は、−（ＣＨ２）４−基である）；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ独立にＣ２−６アルキル基から選択される（好ましくは、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれブチル基である））のジ第４級カチオンよりなる］を提供すること；第１の希釈液（好ましくは、第１の希釈液は、水酸化アンモニウム及び水酸化カリウムから選択されるｐＨ調整剤（好ましくは水酸化カリウム）並びに脱イオン水及び蒸留水の少なくとも一方を含み；更に好ましくは、第１の希釈液は、脱イオン水及び蒸留水から選択され；最も好ましくは、第１の希釈液は、脱イオン水である）を提供すること；第２の希釈液（好ましくは、第２の希釈液は、脱イオン水及び蒸留水の少なくとも一方を含み；更に好ましくは、第２の希釈液は、脱イオン水及び蒸留水から選択され；最も好ましくは、第２の希釈液は、脱イオン水である）を提供すること；第１の希釈液を第１部のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第１の研磨配合物（ここで、第１の研磨配合物は、＞４〜１１（更に好ましくは＞６〜１１）のｐＨを示し、そして第１の研磨配合物は、≧２，０００Å/分（好ましくは２，０００〜７，０００Å/分）の第１のポリシリコン除去速度及び２０：１〜８００：１の第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に動的接触を作り出すこと；第１の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；基板からポリシリコンオーバーバーデンを除去すること；第２の希釈液を第２部のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第２の研磨配合物（ここで、第２の研磨配合物は、２〜４（好ましくは３〜４）のｐＨを示し、そして第２の研磨配合物は、≧１，５００Å/分（好ましくは１，５００〜４，０００Å/分）の第２のポリシリコン除去速度及び１：１〜１９：１（更に好ましくは１：１〜９：１）の第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；第２の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；そして少なくとももう少しのポリシリコン及び少なくとも幾らかの窒化ケイ素を基板から除去することを含む［好ましくは、ここで、第１のポリシリコン除去速度、第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比、第２のポリシリコン除去速度及び第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比は全て、２００mm研磨機（ここで、ケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織サブパッドを含む）上で、９３回転/分のプラテン速度、８７回転/分のキャリア速度、２００ml/分のケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、及び３４．５kPa（５psi）の公称ダウンフォースで示される］。
【００２８】
以下の実施例において本発明の幾つかの実施態様が今から詳細に記述される。
【００２９】
実施例１〜１４
ケミカルメカニカルポリッシング組成物の調製
実施例１及び１４のケミカルメカニカルポリッシング組成物は、表１にリストされる量の成分を合わせて残りを脱イオン水とし、硝酸又は水酸化カリウムにより組成物のｐＨを表１にリストされる最終ｐＨに調整することによって調製した。実施例２〜１３のケミカルメカニカルポリッシング組成物は、実施例１のケミカルメカニカルポリッシング組成物を脱イオン水で希釈することにより調製した。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【化３】
【００３２】
実施例ＰＡ１〜ＰＡ１３
ケミカルメカニカルポリッシング除去速度実験
ポリシリコン及び窒化ケイ素の除去速度研磨試験は、実施例１〜１３により調製したケミカルメカニカルポリッシング組成物を使用して実施した。具体的には、表１に特定されるケミカルメカニカルポリッシング組成物１〜１３のそれぞれのポリシリコン及び窒化ケイ素の除去速度。研磨除去速度実験は、２００mmブランケットウェーハ（即ち、８ｋポリシリコンシートウェーハ；及び１．５Ｋ窒化ケイ素シートウェーハ；販売：SEMATECH SVTC）で実施した。Applied Materials ２００mm Mirra（登録商標）ポリッシャーを使用した。全ての研磨実験は、IC1010（商標）ポリウレタン研磨パッド（販売：Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.）を、２０．７kPa（３psi）のダウンフォース、２００ml/分のケミカルメカニカルポリッシングスラリー組成物流量、９３rpmの台回転速度及び８７rpmのキャリア回転速度で使用して実施した。Diagrid（登録商標）AD3BG-150855ダイヤモンドパッドコンディショナー（販売：Kinik Company）を使用して研磨パッドを調整した。この研磨パッドは、コンディショナーで１４．０lbs（６．３５kg）のダウンフォースを２０分間用いて慣らし運転した。 研磨パッドは、研磨に先立ち９lbs（４．１kg）のダウンフォースを１０分間用いて実験室内で更に調整した。研磨パッドは、研磨パッドの中心から１．７〜９．２インチの１０スイープ/分での研磨中、９lbs（４．１kg）のダウンフォースでその場で更に調整した。除去速度は、端３mmを除いて４９点の渦巻状走査を用いるKLA-Tencor FX200計測装置を使用して、研磨前後の膜厚を測定することにより求めた。除去速度実験の結果は、表２に提供される。
【００３３】
【表２】
【００３４】
実施例ＰＢ１〜ＰＢ１３
ケミカルメカニカルポリッシング除去速度実験
ポリシリコン及び窒化ケイ素の除去速度研磨試験は、実施例１〜１３により調製したケミカルメカニカルポリッシング組成物を使用して実施した。具体的には、表１に特定されるケミカルメカニカルポリッシング組成物１〜１３のそれぞれのポリシリコン及び窒化ケイ素の除去速度。研磨除去速度実験は、２００mmブランケットウェーハ（即ち、８ｋポリシリコンシートウェーハ；及び１．５Ｋ 窒化ケイ素シートウェーハ；販売：SEMATECH SVTC）で実施した。Applied Materials ２００mm Mirra（登録商標）ポリッシャーを使用した。全ての研磨実験は、IC1010（商標）ポリウレタン研磨パッド（販売：Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.）を、３４．５kPa（５psi）のダウンフォース、２００ml/分のケミカルメカニカルポリッシングスラリー組成物流量、９３rpmの台回転速度及び８７rpmのキャリア回転速度で使用して実施した。Diagrid（登録商標）AD3BG-150855ダイヤモンドパッドコンディショナー（販売：Kinik Company）を使用して研磨パッドを調整した。この研磨パッドは、コンディショナーで１４．０lbs（６．３５kg）のダウンフォースを２０分間用いて慣らし運転した。研磨パッドは、研磨に先立ち９lbs（４．１kg）のダウンフォースを１０分間用いて実験室内で更に調整した。研磨パッドは、研磨パッドの中心から１．７〜９．２インチの１０スイープ/分での研磨中、９lbs（４．１kg）のダウンフォースでその場で更に調整した。除去速度は、端３mmを除いて４９点の渦巻状走査を用いるKLA-Tencor FX200計測装置を使用して、研磨前後の膜厚を測定することにより求めた。除去速度実験の結果は、表３に提供される。
【００３５】
【表３】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケミカルメカニカルポリッシングの分野に関する。詳しくは、本発明は、基板を研磨するためのケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物の複数の希釈液を用いる、窒化ケイ素上に堆積したポリシリコンのオーバーバーデン（overburden）を有する基板のケミカルメカニカルポリッシングのための方法であって、基板を研磨するために使用される濃縮物の第１の希釈液は、第１のポリシリコン除去速度及び第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整され；基板を研磨するために使用される濃縮物の第２の希釈液は、第２のポリシリコン除去速度及び第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される方法に関する。
【０００２】
集積回路及び他の電子デバイスの組立において、複数層の導電材料、半導体材料及び絶縁材料が、半導体ウェーハの表面上に堆積するか、又はそこから除去される。導電材料、半導体材料、及び絶縁材料の薄層は、幾つかの堆積手法により堆積させることができる。最新の加工法における一般的な堆積手法は、スパッタリングとしても知られている物理的気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長法（plasma-enhanced chemical vapor deposition）（ＰＥＣＶＤ）、及び電気化学めっき法（electrochemical plating）（ＥＣＰ）を包含する。
【０００３】
材料の層は逐次堆積して除去されるため、ウェーハの最上部表面は非平面となる。続く半導体処理（例えば、メタライゼーション）では、ウェーハが平らな表面であることが要求されるため、ウェーハを平坦化する必要がある。平坦化は、不適切な表面トポグラフィー及び表面欠陥（粗い表面など）、凝集材料、結晶格子損傷、スクラッチ、並びに汚染層又は材料を除去するのに有用である。
【０００４】
ケミカルメカニカルプラナリゼーション、又はケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）は、半導体ウェーハのような基板を平坦化するのに使用される一般的な手法である。従来のＣＭＰでは、ウェーハをキャリアアセンブリ上にマウントして、ＣＭＰ装置内の研磨パッドに接触させて配置する。キャリアアセンブリは、制御可能な圧力をウェーハに掛けて、これを研磨パッドに押しつける。パッドは、外部駆動力によりウェーハに対して動かす（例えば、回転させる）。これと同時に、研磨組成物（「スラリー」）又は他の研磨液をウェーハと研磨パッドの間に提供する。こうして、パッド表面及びスラリーの化学的及び機械的作用により、ウェーハ表面を研磨して平坦にする。
【０００５】
ある種の最近のデバイス設計は、ケミカルメカニカルプラナリゼーションプロセスにおいて使用するための、窒化ケイ素よりもむしろポリシリコンに対する高い選択比を提供する（即ち、窒化ケイ素の除去速度に対してポリシリコンの除去速度がより大きい）研磨組成物を要求する。例えば、このようなデバイス設計は、ポリシリコン層が、フローティングゲートとして機能するウェーハの表面の活性領域上に堆積されている、先進的なサブ６５nm集積マルチレベルセルＮＡＮＤフラッシュメモリーデバイスを包含する。更に詳しくは、ある種の最近の設計は、２段階研磨プロセスであって、第１段階が、窒化ケイ素フィーチャー上での停止に至るまでポリシリコンオーバーバーデンを除去することを含み、そして第２段階が、ウェーハの表面上のポリシリコンフローティングゲート領域及び窒化ケイ素フィーチャー領域が平坦化されるバフィング工程であるプロセスを必要とする。
【０００６】
従来の配合物は、ポリシリコン対窒化物の除去選択比が低いため、窒化物膜上での有効な停止を提供しない。１つのこのような研磨配合物は、Dysardらの米国特許出願公開第2007/0077865号に開示されている。Dysardらは、基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法であって、（ｉ）ポリシリコン並びに酸化ケイ素及び窒化ケイ素から選択される材料を含む基板を、（ａ）砥粒、（ｂ）液体キャリア、（ｃ）液体キャリア及びここに溶解又は懸濁されている任意の成分の重量に基づいて、約１ppm〜約１００ppmの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（約１５以下のＨＬＢを有する）、及び（ｄ）研磨パッドを含むケミカルメカニカルポリッシングシステムと接触させること；（ii）研磨パッドを基板に対して動かすこと；並びに（iii）基板を研磨するために基板の少なくとも一部を研磨することを含む方法を開示している。
【０００７】
したがって、半導体システムの製造に使用するためのデバイス設計の活力ある分野を支持するために、変化する設計ニーズに適合するように研磨特性の望ましいバランスを提供すべく配合されたケミカルメカニカルポリッシング組成物に対するニーズが継続して存在している。例えば、窒化ケイ素フィーチャー上での有効な停止の達成を容易にするために、ポリシリコン対窒化ケイ素除去速度の大きな選択比を示す、ケミカルメカニカルポリッシング組成物に対するニーズが依然として存在している。
【０００８】
本発明は、基板のケミカルメカニカルポリッシングのための方法であって、基板（ここで、基板は、窒化ケイ素上に堆積したポリシリコンオーバーバーデンを含む）を提供すること；ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物［ここで、ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、本質的に水、０．１〜２５重量％の≦１００nmの平均粒度を有するコロイダルシリカ砥粒；０．０１〜１重量％の式（Ｉ）：
【化１】
（式中、Ｒ１は、Ｃ２−Ｃ６アルキル基であり；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ独立にＣ２−Ｃ６アルキル基から選択される）で示されるジ第４級カチオン(a diquaternary cation)よりなる］を提供すること；第１の希釈液を提供すること；第２の希釈液を提供すること；第１の希釈液を第１部分のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第１の研磨配合物（ここで、第１の研磨配合物は、＞４〜１１のｐＨを示し、そして第１の研磨配合物は、≧２，０００Å／分の第１のポリシリコン除去速度及び２０：１〜８００：１の第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に動的接触を作り出すこと；第１の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；基板からポリシリコンオーバーバーデンを除去すること；第２の希釈液を第２部分のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第２の研磨配合物（ここで、第２の研磨配合物は、２〜４のｐＨを示し、そして第２の研磨配合物は、≧１，５００Å/分の第２のポリシリコン除去速度及び１：１〜１９：１の第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；第２の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；そして少なくとももう少しのポリシリコン及び少なくとも幾らかの窒化ケイ素を基板から除去することを含む方法を提供する。
【０００９】
本発明は、基板のケミカルメカニカルポリッシングのための方法であって、基板（ここで、基板は、窒化ケイ素上に堆積したポリシリコンオーバーバーデンを含む）を提供すること；ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物［ここで、ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、本質的に水、０．１〜２５重量％の≦１００nmの平均粒度を有するコロイダルシリカ砥粒；０．０１〜１重量％の式（Ｉ）：（式中、Ｒ１は、Ｃ２−Ｃ６アルキル基であり；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ独立にＣ２−Ｃ６アルキル基から選択される）で示されるジ第４級カチオンよりなる］を提供すること；第１の希釈液を提供すること；第２の希釈液を提供すること；第１の希釈液を第１部のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第１の研磨配合物（ここで、第１の研磨配合物は、＞４〜１１のｐＨを示し、そして第１の研磨配合物は、≧２，０００Å／分の第１のポリシリコン除去速度及び２０：１〜８００：１の第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に動的接触を作り出すこと；第１の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；基板からポリシリコンオーバーバーデンを除去すること；第２の希釈液を第２部のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第２の研磨配合物（ここで、第２の研磨配合物は、２〜４のｐＨを示し、そして第２の研磨配合物は、≧１，５００Å/分の第２のポリシリコン除去速度及び１：１〜１９：１の第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；第２の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；そして少なくとももう少しのポリシリコン及び少なくとも幾らかの窒化ケイ素を基板から除去することを含む方法［ここで、第１のポリシリコン除去速度、第１のポリシリコン対二酸化ケイ素除去速度選択比、第２のポリシリコン除去速度及び第２のポリシリコン対二酸化ケイ素除去速度選択比は全て、２００mm研磨機（ここで、ケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織サブパッドを含む）上で、９３回転/分のプラテン速度、８７回転/分のキャリア速度、２００ml/分のケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、及び３４．５kPaの公称ダウンフォースで示される］を提供する。
【００１０】
詳細な説明
本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング濃縮物は、希釈することにより、フローティングポリシリコンゲートフィーチャーの形成における第１の研磨工程に使用するための、大きなポリシリコン除去速度及び大きなポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を提供するようになる、濃縮物の第１の希釈液を提供することができ；そして次に、希釈することにより、非選択的スラリーが望ましい、フローティングポリシリコンゲートフィーチャーの形成のための第２の研磨工程に使用するための、第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を提供するようになる、濃縮物の第２の希釈液を提供することができる。
【００１１】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング法に使用するのに適切な基板は、窒化ケイ素上に堆積したポリシリコンを有する半導体基板を含む。
【００１２】
本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に含有される水は、好ましくは偶発的な不純物を制限するために脱イオン及び蒸留の少なくとも一方が行われる。
【００１３】
本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物中のコロイダルシリカ砥粒は、動的光散乱法により測定するとき≦１００nm（好ましくは５〜１００nm；更に好ましくは１０〜６０nm；最も好ましくは２０〜６０nm）の平均粒度を有する。
【００１４】
本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、好ましくは０．１〜２５重量％（更に好ましくは１〜２０重量％、更になお好ましくは５〜２０重量％、最も好ましくは５〜１０重量％）のコロイダルシリカ砥粒を含有する。
【００１５】
本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物中のジ第４級カチオンは、式（Ｉ）：
【化２】
［式中、Ｒ１は、Ｃ２−６アルキル基から選択され（好ましくは、Ｒ１は、−（ＣＨ２）６−基及び−（ＣＨ２）４−基から選択され；最も好ましくは、Ｒ１は、−（ＣＨ２）４−基である）；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ独立にＣ２−６アルキル基から選択される（好ましくは、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれブチル基である）］で示される。本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、好ましくは０．０１〜１重量％（更に好ましくは０．０５〜０．５重量％、最も好ましくは０．０５〜０．１重量％）の式（Ｉ）のジ第４級物質を含む。最も好ましくは、本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、０．０５〜０．１重量％の式（Ｉ）［式中、Ｒ１は、−（ＣＨ２）４−基であり、そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ−（ＣＨ２）３ＣＨ３基である］のジ第４級物質を含む。
【００１６】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、任意的に、好ましくは防蝕剤を含まない。「防蝕剤を含まない」という用語は、本明細書及び添付の請求の範囲において使用されるとき、そのケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物が、ベンゾトリアゾール；１，２，３−ベンゾトリアゾール；５，６−ジメチル−１，２，３−ベンゾトリアゾール；１−（１，２−ジカルボキシエチル）ベンゾトリアゾール；１−［Ｎ，Ｎ−ビス（ヒドロキシエチル）アミノメチル］ベンゾトリアゾール；又は１−（ヒドロキシメチル）ベンゾトリアゾールを含有しないことを意味する。
【００１７】
本発明のケミカルメカニカルポリッシング法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、好ましくは酸化剤を含まない。「酸化剤を含まない」という用語は、本明細書及び添付の請求の範囲において使用されるとき、そのケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物が、過酸化水素、過硫酸塩（例えば、一過硫酸アンモニウム(ammonium monopersulfate)、及び二過硫酸カリウム(potassium dipersulfate)）及び過ヨウ素酸塩（例えば、過ヨウ素酸カリウム）のような酸化剤を含有しないことを意味する。
【００１８】
本発明の方法に使用される第１の希釈液は、好ましくは脱イオン水及び蒸留水の少なくとも一方を含む。好ましくは、第１の希釈液は、ｐＨ調整剤（好ましくは、ｐＨ調整剤は、水酸化アンモニウム及び水酸化カリウムから選択され；最も好ましくは、水酸化カリウムである）並びに脱イオン水及び蒸留水の少なくとも一方を含む。更に好ましくは、第１の希釈液は、脱イオン水及び蒸留水から選択される。最も好ましくは、第１の希釈液は、脱イオン水である。
【００１９】
本発明の方法に使用される第２の希釈液は、好ましくは脱イオン水及び蒸留水の少なくとも一方を含む。第２の希釈液は、任意的に、更にｐＨ調整剤を含む。好ましくは、第２の希釈液は、脱イオン水又は蒸留水から選択される。最も好ましくは、第２の希釈駅は、脱イオン水である。
【００２０】
好ましいｐＨ調整剤は、酸類及び塩基類を包含する。好ましい酸ｐＨ調整剤は、リン酸、硝酸、硫酸及び塩酸から選択される（最も好ましくは、硝酸）。好ましい塩基ｐＨ調整剤は、水酸化アンモニウム及び水酸化カリウムから選択される（最も好ましくは、水酸化カリウム）。
【００２１】
本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物の種々の希釈液の研磨性能パラメーター（即ち、ポリシリコン除去速度、窒化ケイ素除去速度及びポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比）は、２〜１１の研磨ｐＨの範囲にわたって広く調節可能である。３４．５kPa（５psi）のダウンフォースでの実施例に設定される研磨条件下で、使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物の希釈液は、２，０００〜７，０００Å/分の調節可能なポリシリコン除去速度；１〜１，０００Å/分（好ましくは１〜６００Å/分）の調節可能な窒化ケイ素除去速度及び１：１〜８００：１の調節可能なポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示す。
【００２２】
好ましくは、本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物の希釈液は、３４.５kPa（５psi）のダウンフォースでの実施例に設定される研磨条件下で測定するとき、２〜１１のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物ｐＨに対応して、それぞれ２,０００〜７，０００Å/分の目的に合わせられるポリシリコン除去速度を示す。
【００２３】
好ましくは、本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、３４．５kPa（５psi）のダウンフォースでの実施例に設定される研磨条件下で測定するとき、２〜１１のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物ｐＨに対応して、それぞれ１〜６００Å/分の目的に合わせられる窒化ケイ素除去速度を示す。
【００２４】
好ましくは、本発明の方法に使用されるケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、３４．５kPa（５psi）のダウンフォースでの実施例に設定される研磨条件下で測定するとき、２〜１１のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物ｐＨに対応して、それぞれ１：１〜８００：１のポリシリコン対窒化ケイ素の目的に合わせられる除去速度選択比を示す。
【００２５】
本発明の方法に使用される第１の研磨配合物は、第１の希釈液をケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えることにより調製する。好ましくは、第１の研磨配合物は、＞４〜１１（更に好ましくは＞６〜１１）のｐＨを示す。好ましくは、第１の研磨配合物は、０．０１〜６重量％（更に好ましくは０．０４〜１重量％）のコロイダルシリカ砥粒；及び０．０００１〜０．１重量％（好ましくは０．０００５〜０．５重量％）の式（Ｉ）（最も好ましくは、式中、Ｒ１は、−（ＣＨ２）４−基であり；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ−（ＣＨ２）３ＣＨ３基である）のジ第４級物質(a diquaternary substance)を含有する。好ましくは、第１の研磨配合物は、≧２，０００（更に好ましくは２，０００〜７，０００Å/分）の第１のポリシリコン除去速度及び２０：１〜８００：１の第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される。
【００２６】
本発明の方法に使用される第２の研磨配合物は、第２の希釈液をケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えることにより調製する。好ましくは、第２の研磨配合物は、２〜４（更に好ましくは３〜４）のｐＨを示す。好ましくは、第２の研磨配合物は、１〜６重量％（更に好ましくは２〜６重量％）のコロイダルシリカ砥粒；及び０．０１〜０．１重量％（好ましくは０．０２〜０．１重量％）の式（Ｉ）（最も好ましくは、式中、Ｒ１は、−（ＣＨ２）４−基であり；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ−（ＣＨ２）３ＣＨ３基である）のジ第４級物質(a diquaternary substance)を含有する。好ましくは、第２の研磨配合物は、≧１，５００Å/分（更に好ましくは１，５００〜４，０００Å/分）の第２のポリシリコン除去速度及び１：１〜１９：１（更に好ましくは１：１〜９：１）の第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される。
【００２７】
本発明の基板のケミカルメカニカルポリッシングのための方法は、好ましくは、基板（ここで、基板は、窒化ケイ素上に堆積したポリシリコンオーバーバーデンを含む）を提供すること；ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物［ここで、ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、本質的に水、０．１〜２５重量％（好ましくは１〜２０重量％；更に好ましくは５〜２０重量％；最も好ましくは５〜１０重量％）の動的光散乱法により測定するとき≦１００nm（好ましくは５〜１００nm；更に好ましくは１０〜６０nm；最も好ましくは２０〜６０nm）の平均粒度を有するコロイダルシリカ砥粒；０．０１〜１重量％（更に好ましくは０．０５〜０．５重量％；最も好ましくは０．０５〜０．１重量％）の式（Ｉ）（式中、Ｒ１は、Ｃ２−Ｃ６アルキル基であり（好ましくは、Ｒ１は、−（ＣＨ２）６−基及び−（ＣＨ２）４−基から選択され；最も好ましくは、Ｒ１は、−（ＣＨ２）４−基である）；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ独立にＣ２−６アルキル基から選択される（好ましくは、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれブチル基である））のジ第４級カチオンよりなる］を提供すること；第１の希釈液（好ましくは、第１の希釈液は、水酸化アンモニウム及び水酸化カリウムから選択されるｐＨ調整剤（好ましくは水酸化カリウム）並びに脱イオン水及び蒸留水の少なくとも一方を含み；更に好ましくは、第１の希釈液は、脱イオン水及び蒸留水から選択され；最も好ましくは、第１の希釈液は、脱イオン水である）を提供すること；第２の希釈液（好ましくは、第２の希釈液は、脱イオン水及び蒸留水の少なくとも一方を含み；更に好ましくは、第２の希釈液は、脱イオン水及び蒸留水から選択され；最も好ましくは、第２の希釈液は、脱イオン水である）を提供すること；第１の希釈液を第１部のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第１の研磨配合物（ここで、第１の研磨配合物は、＞４〜１１（更に好ましくは＞６〜１１）のｐＨを示し、そして第１の研磨配合物は、≧２，０００Å/分（好ましくは２，０００〜７，０００Å/分）の第１のポリシリコン除去速度及び２０：１〜８００：１の第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に動的接触を作り出すこと；第１の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；基板からポリシリコンオーバーバーデンを除去すること；第２の希釈液を第２部のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第２の研磨配合物（ここで、第２の研磨配合物は、２〜４（好ましくは３〜４）のｐＨを示し、そして第２の研磨配合物は、≧１，５００Å/分（好ましくは１，５００〜４，０００Å/分）の第２のポリシリコン除去速度及び１：１〜１９：１（更に好ましくは１：１〜９：１）の第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；第２の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；そして少なくとももう少しのポリシリコン及び少なくとも幾らかの窒化ケイ素を基板から除去することを含む［好ましくは、ここで、第１のポリシリコン除去速度、第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比、第２のポリシリコン除去速度及び第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比は全て、２００mm研磨機（ここで、ケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織サブパッドを含む）上で、９３回転/分のプラテン速度、８７回転/分のキャリア速度、２００ml/分のケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、及び３４．５kPa（５psi）の公称ダウンフォースで示される］。
【００２８】
以下の実施例において本発明の幾つかの実施態様が今から詳細に記述される。
【００２９】
実施例１〜１４
ケミカルメカニカルポリッシング組成物の調製
実施例１及び１４のケミカルメカニカルポリッシング組成物は、表１にリストされる量の成分を合わせて残りを脱イオン水とし、硝酸又は水酸化カリウムにより組成物のｐＨを表１にリストされる最終ｐＨに調整することによって調製した。実施例２〜１３のケミカルメカニカルポリッシング組成物は、実施例１のケミカルメカニカルポリッシング組成物を脱イオン水で希釈することにより調製した。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【化３】
【００３２】
実施例ＰＡ１〜ＰＡ１３
ケミカルメカニカルポリッシング除去速度実験
ポリシリコン及び窒化ケイ素の除去速度研磨試験は、実施例１〜１３により調製したケミカルメカニカルポリッシング組成物を使用して実施した。具体的には、表１に特定されるケミカルメカニカルポリッシング組成物１〜１３のそれぞれのポリシリコン及び窒化ケイ素の除去速度。研磨除去速度実験は、２００mmブランケットウェーハ（即ち、８ｋポリシリコンシートウェーハ；及び１．５Ｋ窒化ケイ素シートウェーハ；販売：SEMATECH SVTC）で実施した。Applied Materials ２００mm Mirra（登録商標）ポリッシャーを使用した。全ての研磨実験は、IC1010（商標）ポリウレタン研磨パッド（販売：Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.）を、２０．７kPa（３psi）のダウンフォース、２００ml/分のケミカルメカニカルポリッシングスラリー組成物流量、９３rpmの台回転速度及び８７rpmのキャリア回転速度で使用して実施した。Diagrid（登録商標）AD3BG-150855ダイヤモンドパッドコンディショナー（販売：Kinik Company）を使用して研磨パッドを調整した。この研磨パッドは、コンディショナーで１４．０lbs（６．３５kg）のダウンフォースを２０分間用いて慣らし運転した。 研磨パッドは、研磨に先立ち９lbs（４．１kg）のダウンフォースを１０分間用いて実験室内で更に調整した。研磨パッドは、研磨パッドの中心から１．７〜９．２インチの１０スイープ/分での研磨中、９lbs（４．１kg）のダウンフォースでその場で更に調整した。除去速度は、端３mmを除いて４９点の渦巻状走査を用いるKLA-Tencor FX200計測装置を使用して、研磨前後の膜厚を測定することにより求めた。除去速度実験の結果は、表２に提供される。
【００３３】
【表２】
【００３４】
実施例ＰＢ１〜ＰＢ１３
ケミカルメカニカルポリッシング除去速度実験
ポリシリコン及び窒化ケイ素の除去速度研磨試験は、実施例１〜１３により調製したケミカルメカニカルポリッシング組成物を使用して実施した。具体的には、表１に特定されるケミカルメカニカルポリッシング組成物１〜１３のそれぞれのポリシリコン及び窒化ケイ素の除去速度。研磨除去速度実験は、２００mmブランケットウェーハ（即ち、８ｋポリシリコンシートウェーハ；及び１．５Ｋ 窒化ケイ素シートウェーハ；販売：SEMATECH SVTC）で実施した。Applied Materials ２００mm Mirra（登録商標）ポリッシャーを使用した。全ての研磨実験は、IC1010（商標）ポリウレタン研磨パッド（販売：Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.）を、３４．５kPa（５psi）のダウンフォース、２００ml/分のケミカルメカニカルポリッシングスラリー組成物流量、９３rpmの台回転速度及び８７rpmのキャリア回転速度で使用して実施した。Diagrid（登録商標）AD3BG-150855ダイヤモンドパッドコンディショナー（販売：Kinik Company）を使用して研磨パッドを調整した。この研磨パッドは、コンディショナーで１４．０lbs（６．３５kg）のダウンフォースを２０分間用いて慣らし運転した。研磨パッドは、研磨に先立ち９lbs（４．１kg）のダウンフォースを１０分間用いて実験室内で更に調整した。研磨パッドは、研磨パッドの中心から１．７〜９．２インチの１０スイープ/分での研磨中、９lbs（４．１kg）のダウンフォースでその場で更に調整した。除去速度は、端３mmを除いて４９点の渦巻状走査を用いるKLA-Tencor FX200計測装置を使用して、研磨前後の膜厚を測定することにより求めた。除去速度実験の結果は、表３に提供される。
【００３５】
【表３】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のケミカルメカニカルポリッシングのための方法であって、
窒化ケイ素上に堆積したポリシリコンオーバーバーデンを含む基板を提供すること；
ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物［ここで、ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、本質的に
水、
０．１〜２５重量％の≦１００nmの平均粒度を有するコロイダルシリカ砥粒；
０．０１〜１重量％の式（Ｉ）：
【化４】
（式中、Ｒ１は、Ｃ２−Ｃ６アルキル基であり；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ独立にＣ２−Ｃ６アルキル基から選択される）で示されるジ第４級カチオンよりなる］を提供すること；
第１の希釈液を提供すること；
第２の希釈液を提供すること；
第１の希釈液を第１部分のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第１の研磨配合物（ここで、第１の研磨配合物は、＞４〜１１のｐＨを示し、そして第１の研磨配合物は、≧２，０００Å/分の第１のポリシリコン除去速度及び２０：１〜８００：１の第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；
ケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；
ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に動的接触を作り出すこと；
第１の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；
基板からポリシリコンオーバーバーデンを除去すること；
第２の希釈液を第２部分のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第２の研磨配合物（ここで、第２の研磨配合物は、２〜４のｐＨを示し、そして第２の研磨配合物は、≧１，５００Å/分の第２のポリシリコン除去速度及び１：１〜１９：１の第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；
第２の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；そして
少なくとももう少しのポリシリコン及び少なくとも幾らかの窒化ケイ素を基板から除去することを含む方法。
【請求項２】
第１の希釈液及び第２の希釈液が、脱イオン水である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の希釈液が、脱イオン水及びｐＨ調整剤の組合せである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が、防蝕剤を含まず、かつ酸化剤を含まない、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
Ｒ１が、Ｃ４アルキル基であり；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７が、それぞれＣ４アルキル基である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が、防蝕剤を含まない、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が、酸化剤を含まない、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が、防蝕剤を含まず、かつ酸化剤を含まない、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物のｐＨが、脱イオン水の添加により調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
第１のポリシリコン除去速度、第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比、第２のポリシリコン除去速度及び第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比が全て、２００mm研磨機（ここで、ケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織サブパッドを含む）上で、９３回転/分のプラテン速度、８７回転/分のキャリア速度、２００ml/分のケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、及び３４．５kPaの公称ダウンフォースで示される、請求項１に記載の方法。
【請求項１】
基板のケミカルメカニカルポリッシングのための方法であって、
窒化ケイ素上に堆積したポリシリコンオーバーバーデンを含む基板を提供すること；
ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物［ここで、ケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物は、本質的に
水、
０．１〜２５重量％の≦１００nmの平均粒度を有するコロイダルシリカ砥粒；
０．０１〜１重量％の式（Ｉ）：
【化４】
（式中、Ｒ１は、Ｃ２−Ｃ６アルキル基であり；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ独立にＣ２−Ｃ６アルキル基から選択される）で示されるジ第４級カチオンよりなる］を提供すること；
第１の希釈液を提供すること；
第２の希釈液を提供すること；
第１の希釈液を第１部分のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第１の研磨配合物（ここで、第１の研磨配合物は、＞４〜１１のｐＨを示し、そして第１の研磨配合物は、≧２，０００Å/分の第１のポリシリコン除去速度及び２０：１〜８００：１の第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；
ケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること；
ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に動的接触を作り出すこと；
第１の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；
基板からポリシリコンオーバーバーデンを除去すること；
第２の希釈液を第２部分のケミカルメカニカルポリッシング組成物濃縮物に加えて、第２の研磨配合物（ここで、第２の研磨配合物は、２〜４のｐＨを示し、そして第２の研磨配合物は、≧１，５００Å/分の第２のポリシリコン除去速度及び１：１〜１９：１の第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比を示すように調整される）を生成させること；
第２の研磨配合物をケミカルメカニカルポリッシングパッド上のケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に又はその近くに分配すること；そして
少なくとももう少しのポリシリコン及び少なくとも幾らかの窒化ケイ素を基板から除去することを含む方法。
【請求項２】
第１の希釈液及び第２の希釈液が、脱イオン水である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の希釈液が、脱イオン水及びｐＨ調整剤の組合せである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が、防蝕剤を含まず、かつ酸化剤を含まない、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
Ｒ１が、Ｃ４アルキル基であり；そしてＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７が、それぞれＣ４アルキル基である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が、防蝕剤を含まない、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が、酸化剤を含まない、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物が、防蝕剤を含まず、かつ酸化剤を含まない、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
ケミカルメカニカルポリッシング組成物のｐＨが、脱イオン水の添加により調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
第１のポリシリコン除去速度、第１のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比、第２のポリシリコン除去速度及び第２のポリシリコン対窒化ケイ素除去速度選択比が全て、２００mm研磨機（ここで、ケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織サブパッドを含む）上で、９３回転/分のプラテン速度、８７回転/分のキャリア速度、２００ml/分のケミカルメカニカルポリッシング組成物流量、及び３４．５kPaの公称ダウンフォースで示される、請求項１に記載の方法。
【公開番号】特開２０１３−９８５５７（Ｐ２０１３−９８５５７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−２３５７０８（Ｐ２０１２−２３５７０８）
【出願日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【出願人】（５０４０８９４２６）ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ シーエムピー ホウルディングス インコーポレイテッド (125)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３５７０８（Ｐ２０１２−２３５７０８）
【出願日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【出願人】（５０４０８９４２６）ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ シーエムピー ホウルディングス インコーポレイテッド (125)
【Ｆターム（参考）】
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