特許 6595510 高い除去速度と低欠陥性を有する、ポリシリコン及び窒化物を上回り酸化物に対して選択的なＣＭＰ組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6595510

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】高い除去速度と低欠陥性を有する、ポリシリコン及び窒化物を上回り酸化物に対して選択的なＣＭＰ組成物

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20191010BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20191010BHJP

   C09K 3/14 20060101ALI20191010BHJP

   C09G 1/02 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 622D

   H01L21/304 621D

   B24B37/00 H

   C09K3/14 550D

   C09K3/14 550Z

   C09G1/02

【請求項の数】19

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2016-570038(P2016-570038)

(86)(22)【出願日】2015年5月29日

(65)【公表番号】特表2017-526160(P2017-526160A)

(43)【公表日】2017年9月7日

(86)【国際出願番号】US2015033277

(87)【国際公開番号】WO2015184320

(87)【国際公開日】20151203

【審査請求日】2018年5月9日

(31)【優先権主張番号】14/289,728

(32)【優先日】2014年5月29日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500397411

【氏名又は名称】キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100077517

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 敬

(74)【代理人】

【識別番号】100087413

【弁理士】

【氏名又は名称】古賀 哲次

(74)【代理人】

【識別番号】100093665

【弁理士】

【氏名又は名称】蛯谷 厚志

(74)【代理人】

【識別番号】100173107

【弁理士】

【氏名又は名称】胡田 尚則

(74)【代理人】

【識別番号】100128495

【弁理士】

【氏名又は名称】出野 知

(74)【代理人】

【識別番号】100195213

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 健治

(72)【発明者】

【氏名】ティナ リ

(72)【発明者】

【氏名】ケビン ドッカリー

(72)【発明者】

【氏名】レンホーァ ジア

(72)【発明者】

【氏名】ジェフリー ダイサード

【審査官】 山口 大志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１０１５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８２２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５０１４０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ３７／００

Ｃ０９Ｇ １／０２

Ｃ０９Ｋ ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）０．０５質量％〜１０質量％のセリア研磨剤、
（ｂ）１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの式Ｉ：

【化1】

（式中、Ｘ¹及びＸ²はＯ、Ｃ、及びＳから独立に選択され、
Ｙ¹及びＹ²はＯＨ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、及び式：Ｃ_xＨ_yＦ_zの基から独立に選択され、
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は水素、Ｆ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、Ｃ₆〜Ｃ₁₀アリール、及びヘテロ芳香族から独立に選択され、
ｘは１〜２０の整数であり、
ｚは、１〜４１の整数であり、
ｍは３〜５００の整数であり、かつ、
Ｙ¹又はＹ²の少なくとも一方がＣ_xＨ_yＦ_zであるか、またはＲ¹〜Ｒ⁴の少なくとも１つがＦである。）
のポリマー、
（ｃ）水、及び
（ｄ）（ｉ）式ＩＩ：

【化2】

（式中、Ｘ¹及びＸ²は水素、‐ＯＨ、及び‐ＣＯＯＨから独立に選択され、かつ、Ｘ¹及びＸ²の少なくとも一方は‐ＣＯＯＨであり、
Ｚ¹及びＺ²は独立にＯ又はＳであり、
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は水素、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル、及びＣ₇〜Ｃ₁₀アリールから独立に選択され、
ｎは３〜５００の整数である。）
のイオン性ポリマー、及び
（ｉｉ）ポリアクリレート
から選択されるイオン性ポリマー
を含み、１〜４．５のｐＨを有する化学機械研磨組成物。

【請求項2】

Ｙ¹及びＹ²の各々がＣ_xＨ_yＦ_zである、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項3】

Ｘ¹及びＸ²の各々がＯである、請求項１又は２に記載の研磨組成物。

【請求項4】

Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴が、独立に水素又はＦである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨組成物。

【請求項5】

ｘが１〜９の整数である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨組成物。

【請求項6】

ｘが１〜８の整数であり、ｙが１〜４０の整数である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨組成物。

【請求項7】

前記式Ｉのポリマーが５００ダルトン〜１０，０００ダルトンの分子量を有し、ｍが８又はそれより大きい整数である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の研磨組成物。

【請求項8】

前記研磨組成物が、ポリビニルアルコールをさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の研磨組成物。

【請求項9】

（ｉ）基材を、研磨パッド並びに
（ａ）０．０５質量％〜１０質量％のセリア研磨剤、
（ｂ）１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの式Ｉ：

【化3】

（式中、Ｘ¹及びＸ²はＯ、Ｃ、及びＳから独立に選択され、
Ｙ¹及びＹ²はＯＨ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、及び式：Ｃ_xＨ_yＦ_zの基から独立に選択され、
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は水素、Ｆ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、Ｃ₆〜Ｃ₁₀アリール、及びヘテロ芳香族から独立に選択され、
ｘは１〜２０の整数であり、
ｚは、１〜４１の整数であり、
ｍは３〜５００の整数であり、かつ、
Ｙ¹又はＹ²の少なくとも一方がＣ_xＨ_yＦ_zであるか、またはＲ¹〜Ｒ⁴の少なくとも１つがＦである。）
のポリマー、
（ｃ）水、及び
（ｄ）（ｉ）式ＩＩ：

【化4】

（式中、Ｘ¹及びＸ²は水素、‐ＯＨ、及び‐ＣＯＯＨから独立に選択され、かつ、Ｘ¹及びＸ²の少なくとも一方は‐ＣＯＯＨであり、
Ｚ¹及びＺ²は独立にＯ又はＳであり、
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は水素、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル、及びＣ₇〜Ｃ₁₀アリールから独立に選択され、
ｎは３〜５００の整数である。）
のイオン性ポリマー、及び
（ｉｉ）ポリアクリレート
から選択されるイオン性ポリマー
を含み、１〜４．５のｐＨを有する化学機械研磨組成物と接触させることと、
（ｉｉ）前記研磨パッド及び前記化学機械研磨組成物を前記基材に対して動かすことと、（ｉｉｉ）前記基材の少なくとも一部を摩耗させて前記基材を研磨することと
を含む、基材を化学機械研磨する方法。

【請求項10】

Ｙ¹及びＹ²の各々がＣ_xＨ_yＦ_zである、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

Ｘ¹及びＸ²の各々がＯである、請求項９又は１０に記載の方法。

【請求項12】

Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴の各々が、独立に水素又はＦである、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

ｘが１〜９の整数である、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項14】

ｘが１〜８の整数であり、ｙが１〜４０の整数である、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項15】

前記式Ｉのポリマーが５００ダルトン〜１０，０００ダルトンの分子量を有し、ｍが８又はそれより大きい整数である、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項16】

前記研磨組成物がポリビニルアルコールをさらに含む、請求項９〜１５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項17】

前記基材が酸化ケイ素を含み、前記酸化ケイ素の少なくとも一部を摩耗させて前記基材を研磨する、請求項９〜１６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項18】

前記基材が窒化ケイ素をさらに含み、前記窒化ケイ素の少なくとも一部を摩耗させて前記基材を研磨する、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記基材がポリシリコンをさらに含み、前記ポリシリコンの少なくとも一部を摩耗させて前記基材を研磨する、請求項１７又は１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

基材の表面を平坦化又は研磨するための組成物及び方法は、当分野でよく知られている。（研磨スラリーとしても知られている）研磨組成物は、典型的には液体キャリア中に研磨材料を含み、研磨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り表面に適用される。典型的な研磨材料としては、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、及び酸化スズが挙げられる。研磨組成物は、典型的には、研磨パッド（例えば、研磨布又はディスク）と共に使用される。研磨組成物中に懸濁されることの代わりに、又はそれに加えて、研磨材料は研磨パッドに組み込まれてよい。

【0002】

半導体装置の要素を分離するための方法としてシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）プロセスに大きな注目が向けられており、そこでは窒化ケイ素層がシリコン基材上に形成され、シャロートレンチはエッチング又はフォトリソグラフィを介して形成され、誘電体層（例えば酸化物）がトレンチを充填するように堆積する。このように形成されたトレンチ又は線の深さの多様さのために、典型的には基材の上に過剰の誘電体材料を堆積させて、全てのトレンチの完全な充填を確実にすることが必要である。過剰な誘電体材料は、次いで典型的には窒化ケイ素層を露出させるように化学機械平坦化プロセスにより除去される。窒化ケイ素層が露出した際、化学機械研磨組成物にさらされた基材の最大面積は窒化ケイ素を含み、それは、次いで高度に平坦で均一な表面を達成するように研磨される必要がある。

【0003】

一般的に、これまでの実践は、窒化ケイ素研磨に優先する酸化物研磨に対する選択性が重視されていた。したがって、窒化ケイ素層の露出で全体の研磨速度が減少するため、窒化ケイ素層は、化学機械平坦化プロセス中にストップ層として機能している。

【0004】

近年、ポリシリコン研磨に優先する酸化物研磨に対する選択性も重視されている。例えば、一連のＢＲＩＪ^TM及びポリエチレンオキシド界面活性剤、並びにＰＬＵＲＯＮＩＣ^TMＬ‐６４、１５のＨＬＢを有す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は、ポリシリコンに対する酸化物の研磨選択性を増加させることが主張されている（Ｌｅｅら、「Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｎｏｎｉｏｎｉｃ Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ ｏｎ Ｏｘｉｄｅ‐ｔｏ‐Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ｄｕｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ」、Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、１４９（８）：Ｇ４７７‐Ｇ４８１（２００２）を参照）。また、米国特許第６６２６９６８号は、ポリシリコンに対する酸化ケイ素の研磨選択性が、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と疎水性の官能基を有するポリマー添加剤の使用によって改善できることを開示する。

【0005】

ＳＴＩ基材は、典型的には、従来の研磨媒体及び研磨剤含有研磨組成物を用いて研磨される。しかし、従来の研磨媒体及び研磨剤含有研磨組成物でのＳＴＩ基材を研磨は、基材表面の過剰研磨、又はＳＴＩフィーチャにおける凹部の形成、及び基材表面上のマイクロスクラッチ等の他のトポグラフィー欠陥をもたらすことが観察されている。過剰研磨及びＳＴＩフィーチャにおける凹部の形成のこの現象は、ディッシングと呼ばれている。基材フィーチャのディッシングは、トランジスタ及びトランジスタ部品の相互の分離の破壊を引き起こし、それによって短絡を引き起こすことによってデバイスの製造に悪影響を与える場合があるため、ディッシングは望ましくない。加えて、基材の過剰研磨はまた、酸化物の損失及び下にある酸化物の露出をもたらして、研磨又は化学的活性により損傷する場合があり、それは、装置の品質及び性能に悪影響を与える。

【0006】

したがって、当分野において、酸化ケイ素、窒化ケイ素及びポリシリコンの望ましい選択性を与えることができ、かつ、適した除去速度、低欠陥性、及び適したディッシング性能を有する研磨組成物及び方法に対する必要が依然として存在している。

【発明の概要】

【0007】

本発明は、（ａ）約０．０５質量％〜約１０質量％のセリア研磨剤、（ｂ）約１０ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの式Ｉ：

【0008】

【化1】

【0009】

（式中、Ｘ¹及びＸ²はＯ、Ｃ、及びＳから独立に選択され、Ｙ¹及びＹ²はＯＨ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、及び式Ｃ_xＨ_yＦ_zの基から独立に選択され、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は水素、Ｆ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、Ｃ₆〜Ｃ₁₀アリール、及びヘテロ芳香族から独立に選択され、ｘは１〜約２０の整数であり、ｚは、１〜約４１の整数であり、ｍは約３〜約５００の整数であり、かつ、Ｙ¹又はＹ²の少なくとも一方がＣ_xＨ_yＦ_zであるか、またはＲ¹〜Ｒ⁴の少なくとも１つがＦである。）
のポリマー、及び（ｃ）水を含み、本質的にこれからなり、またはこれからなり、約１〜約４．５のｐＨを有する化学機械研磨組成物を提供する。

【0010】

本発明は、（ｉ）基材を、研磨パッド並びに（ａ）約０．０５質量％〜約１０質量％のセリア研磨剤、（ｂ）約１０ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの式Ｉ：

【0011】

【化2】

【0012】

（式中、Ｘ¹及びＸ²はＯ、Ｃ、及びＳから独立に選択され、Ｙ¹及びＹ²はＯＨ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、及び式Ｃ_xＨ_yＦ_zの基から独立に選択され、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は水素、Ｆ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、Ｃ₆〜Ｃ₁₀アリール、及びヘテロ芳香族から独立に選択され、ｘは１〜約２０の整数であり、ｚは、１〜約４１の整数であり、ｍは約３〜約５００の整数であり、かつ、Ｙ¹又はＹ²の少なくとも一方がＣ_xＨ_yＦ_zであるか、またはＲ¹〜Ｒ⁴の少なくとも１つがＦである。）
のポリマー、及び（ｃ）水を含み、本質的にこれからなり、またはこれからなり、約１〜約４．５のｐＨを有する化学機械研磨組成物と接触させることと、（ｉｉ）研磨パッド及び化学機械研磨組成物を基材に対して動かすことと、（ｉｉｉ）基材の少なくとも一部を摩耗させて基材を研磨することとを含む、基材を化学機械研磨する方法も提供する。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明は、（ａ）約０．０５質量％〜約１０質量％のセリア研磨剤、（ｂ）約１０ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの式Ｉ：

【0014】

【化3】

【0015】

（式中、Ｘ¹及びＸ²はＯ、Ｃ、及びＳから独立に選択され、Ｙ¹及びＹ²はＯＨ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、及び式Ｃ_xＨ_yＦ_zの基から独立に選択され、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は水素、Ｆ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、Ｃ₆〜Ｃ₁₀アリール、及びヘテロ芳香族から独立に選択され、ｘは１〜約２０の整数であり、ｚは、１〜約４１の整数であり、ｍは約３〜約５００の整数であり、かつ、Ｙ¹又はＹ²の少なくとも一方がＣ_xＨ_yＦ_zであるか、またはＲ¹〜Ｒ⁴の少なくとも１つがＦである。）
のポリマー、及び（ｃ）水を含み、本質的にこれからなり、またはこれからなり、約１〜約４．５のｐＨを有する化学機械研磨組成物を提供する。

【0016】

化学機械研磨組成物は、セリア研磨剤を含む。当業者に知られているように、セリアは希土類金属セリウムの酸化物であり、またセリウム（ｃｅｒｉｃ）酸化物、酸化セリウム（例えば酸化セリウム（ＩＶ））、又は二酸化セリウムとしても知られている。酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ₂）は、シュウ酸セリウム又は水酸化セリウムを焼成することにより形成することができる。セリウムはまた、例えばＣｅ₂Ｏ₃等の酸化セリウム（ＩＩＩ）も形成する。セリア研磨剤は、これらの、又はセリアの他の酸化物のいずれか１種若しくはそれより多くであることができる。

【0017】

セリア研磨剤は、任意の適した種類のものであることができる。本明細書で使用される「湿式」セリアは、沈殿、縮合重合、又は同様のプロセスにより調製されたセリアを指す（例えば、ヒュームド又は熱分解法セリアに対するものとして）。湿式セリア研磨剤を含む本発明の研磨組成物は、典型的には、本発明の方法にしたがって基材を研磨するのに使用される際、より低い欠陥を示すことが見出された。特定の理論に拘束されることは望まないが、湿式セリアは球状セリア粒子及び／又はより小さな凝集セリア粒子を含み、それによって、本発明の方法で使用される際により低い基材欠陥をもたらすと考えられる。例示的な湿式セリアは、Ｒｈｏｄｉａから市販で入手可能なＨＣ‐６０^TMセリアである。

【0018】

セリア粒子は、任意の適した平均サイズ（すなわち、平均粒子直径）を有することができる。平均セリア粒子サイズが小さすぎると、研磨組成物が十分な除去速度を示さない場合がある。対照的に、平均セリア粒子サイズが大きすぎると、研磨組成物は、例えばよくない基材欠陥等の望ましくない研磨性能を示す場合がある。したがって、セリア粒子は約１０ｎｍ以上、例えば約１５ｎｍ以上、約２０ｎｍ以上、約２５ｎｍ以上、約３０ｎｍ以上、約３５ｎｍ以上、約４０ｎｍ以上、約４５ｎｍ以上、又は約５０ｎｍ以上の平均粒子サイズを有することができる。代わりに、又は加えて、セリアは約１０００ｎｍ以下、例えば約７５０ｎｍ以下、約５００ｎｍ以下、約２５０ｎｍ以下、約１５０ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約７５ｎｍ以下、又は約５０ｎｍ以下の平均粒子サイズを有することができる。したがって、セリアは、上記の端点の任意の２つにより区切られた平均粒子サイズを有することができる。例えば、セリアは約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍ、約１０ｎｍ〜約７５０ｎｍ、約１５ｎｍ〜約５００ｎｍ、約２０ｎｍ〜約２５０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約２５ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約２５ｎｍ〜約１００ｎｍ、又は約５０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、又は約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの平均粒子サイズを有することができる。非球状セリア粒子に関して、粒子のサイズは粒子を包含する最も小さい球の直径である。セリアの粒子サイズは、任意の適した技術を用いて、例えばレーザー回折法を用いて測定することができる。適した粒子サイズ測定装置は、例えば、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｍａｌｖｅｒｎ、英国）から入手可能である。

【0019】

セリア粒子は、好ましくは本発明の研磨組成物中でコロイド状に安定である。コロイドという用語は、液体キャリア（例えば水）中のセリア粒子の懸濁液を指す。コロイド安定性は、時間を通じた懸濁液の維持を指す。本発明に関して、研磨剤が１００ｍＬのメスシリンダ中に入れられ、そして無撹拌で２時間静置されたときに、メスシリンダの底部５０ｍＬ中の粒子濃度（ｇ／ｍＬでの［Ｂ］）及びメスシリンダの上部５０ｍＬ中の粒子濃度（ｇ／ｍＬでの［Ｔ］）の間の差異を、研磨組成物中の粒子の初期の濃度（ｇ／ｍＬでの［Ｃ］）で除して、０．５以下である場合（すなわち、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）には、研磨剤は、コロイド状に安定であると考えられる。より好ましくは、この［Ｂ］−［Ｔ］／［Ｃ］の値は０．３以下であり、最も好ましくは０．１以下である。

【0020】

研磨組成物は、任意の適した量のセリア研磨剤を含むことができる。本発明の研磨組成物が含むセリア研磨剤が少な過ぎる場合には、組成物は十分な除去速度を示さない場合がある。対照的に、研磨組成物が含む研磨剤が多過ぎる場合には、したがって研磨組成物は望ましくない研磨性能を示す場合があり、及び／又は費用効率が高くない場合があり、及び／又は安定性を欠く場合がある。研磨組成物は約１０質量％以下のセリア、例えば約９質量％以下、約８質量％以下、約７質量％以下、約６質量％以下、約５質量％以下、約４質量％以下、約３質量％以下、約２質量％以下、約１質量％以下、約０．９質量％以下、約０．８質量％以下、約０．７質量％以下、約０．６質量％以下のセリア、又は約０．５質量％以下のセリアを含むことができる。代わりに、又は加えて、研磨組成物は約０．０５質量％以上、例えば約０．１質量％以上、約０．２質量％以上、約０．３質量％以上、約０．４質量％以上、約０．５質量％以上、又は約１質量％以上のセリアを含むことができる。したがって、研磨組成物は、上記の端点の任意の２つにより区切られた量のセリアを含むことができる。例えば、研磨組成物は約０．０５質量％〜約１０質量％のセリア、例えば０．１質量％〜約１０質量％、約０．１質量％〜約９質量％、約０．１質量％〜約８質量％、約０．１質量％〜約７質量％、約０．１質量％〜約６質量％、約０．１質量％〜約５質量％のセリア、約０．１質量％〜約４質量％、約０．１質量％〜約３質量％のセリア、約０．１質量％〜約２質量％のセリア、約０．１質量％〜約１質量％のセリア、約０．２質量％〜約２質量％のセリア、約０．２質量％〜約１質量％のセリア、又は約０．３質量％〜約０．５質量％のセリアを含むことができる。１つの実施態様において、研磨組成物は、使用の時点で約０．２質量％〜約０．６質量％のセリア（例えば、０．４質量％のセリア）を含む。別の実施態様において、研磨組成物は、濃縮物として約２．４質量％のセリアを含む。

【0021】

化学機械研磨組成物は、本開示に記載される式Ｉのポリマーを含む。

【0022】

ある実施態様において、ポリマーは、Ｙ¹又はＹ²の少なくとも１つがＣ_xＨ_yＦ_zである式Ｉのものである。ある実施態様において、ポリマーは、Ｙ¹及びＹ²の両方がＣ_xＨ_yＦ_zである式Ｉのものである。ある実施態様において、ｘは１〜９の整数である。ある実施態様において、ｘは１〜８の整数であり、ｙは１〜４０の整数である。当業者により理解されるように、式Ｃ_xＨ_yＦ_zの基において、ｘ、ｙ及びｚの任意の２つを特定することにより、第３の変数の計算を可能にするように、ｙ＋ｚ＝２ｘ＋１である。ある好ましい実施態様において、ポリマーは、Ｘ¹及びＸ²の各々がＯである式Ｉのものである。ある実施態様において、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴の各々は、独立に水素又はＦである。これらの実施態様のある種において、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴の少なくとも１つはＦであり、Ｙ¹及びＹ²は、Ｙ¹及びＹ²に関して本開示に記載された基のいずれかであることができる。式Ｉの適したポリマーの非限定的な例としては、ＤｕＰｏｎｔにより供給されたポリマーのＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMシリーズのメンバー、例えばＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMＦＳ‐３０、ＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMＦＳ‐３１、ＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMＦＳ‐３４、ＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMＦＳ‐３５、ＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMＦＳ‐６５、ＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMＦＳ‐８１、及びＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMＳＴ‐１００ＨＳが挙げられる。

【0023】

式Ｉのポリマーは、任意の適した分子量を有することができる。式Ｉのポリマーは約５００ｇ／モル以上、例えば約６００ｇ／モル以上、約７５０ｇ／モル以上、約１，０００ｇ／モル以上、約１，５００ｇ／モル以上、約２，０００ｇ／モル以上、約２，５００ｇ／モル以上、約３，０００ｇ／モル以上、３，５００ｇ／モル以上、約４，０００ｇ／モル以上、約４，５００ｇ／モル以上、約５，０００ｇ／モル以上、約５，５００ｇ／モル以上、約６，０００ｇ／モル以上、約６，５００ｇ／モル以上、約７０００ｇ／モル以上、又は約７，５００ｇ／モル以上の平均分子量を有することができる。代わりに、又は加えて、式Ｉのポリマーは約１０，０００ｇ／モル以下、例えば約９，０００ｇ／モル以下、約８，０００ｇ／モル以下、約７，５００ｇ／モル以下、約７，０００ｇ／モル以下、約６，５００ｇ／モル以下、約６，０００ｇ／モル以下、約５，５００ｇ／モル以下、約５，０００ｇ／モル以下、約４，５００ｇ／モル以下、約４，０００ｇ／モル以下、約３，５００ｇ／モル以下、約３，０００ｇ／モル以下、約２，５００ｇ／モル以下、又は約２，０００ｇ／モル以下の平均分子量を有することができる。したがって、式Ｉのポリマーは、上記の端点の任意の２つにより区切られた平均分子量を有することができる。例えば、式Ｉのポリマーは、約５００ｇ／モル〜約１０，０００ｇ／モル、約５００ｇ／モル〜約９，０００ｇ／モル、約５００ｇ／モル〜約８，０００ｇ／モル、約５００ｇ／モル〜約７，０００ｇ／モル、約５００ｇ／モル〜約６，０００ｇ／モル、約５００ｇ／モル〜約５，０００ｇ／モル、約１０００ｇ／モル〜約１０，０００ｇ／モル、約１０００ｇ／モル〜約９，０００ｇ／モル、約１０００ｇ／モル〜約８，０００ｇ／モル、約１０００ｇ／モル〜約７，０００ｇ／モル、約１０００ｇ／モル〜約６，０００ｇ／モル、又は約１０００ｇ／モル〜約５，０００ｇ／モルの平均分子量を有することができる。

【0024】

研磨組成物は、使用の時点で任意の適した量の式Ｉのポリマーを含む。研磨組成物は約１０ｐｐｍ以上、例えば約１５ｐｐｍの以上、約２０ｐｐｍ以上、約２５ｐｐｍ以上、約３０ｐｐｍ以上、約３５ｐｐｍ以上、又は約４０ｐｐｍ以上の式Ｉのポリマーを含むことができる。代わりに、又は加えて、研磨組成物は約１０００ｐｐｍ以下、例えば約８００ｐｐｍ以下、約６００ｐｐｍ以下、約４００ｐｐｍ以下、約２００ｐｐｍ以下、約１００ｐｐｍ以下、約８０ｐｐｍ以下、約６０ｐｐｍ以下、又は約４０ｐｐｍ以下の式Ｉのポリマーを含むことができる。したがって、研磨組成物は上記の端点の任意の２つにより区切られた量の式Ｉのポリマーを含むことができる。例えば、研磨組成物は約１０ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍ、約１５ｐｐｍ〜約８００ｐｐｍ、約１５ｐｐｍ〜約６００ｐｐｍ、約１５ｐｐｍ〜約４００ｐｐｍ、約１５ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍ、約１５ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、約１５ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、約１５ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、又は約１５ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍの式Ｉのポリマーを含むことができる。

【0025】

化学機械研磨組成物は、（ａ）式ＩＩ：

【0026】

【化4】

【0027】

（式中、Ｘ¹及びＸ²は水素、‐ＯＨ、及び‐ＣＯＯＨから独立に選択され、Ｘ¹及びＸ²の少なくとも一方は‐ＣＯＯＨであり、Ｚ¹及びＺ²は独立にＯ又はＳであり、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は水素、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル、及びＣ₇〜Ｃ₁₀アリールから独立に選択され、ｎは約３〜約５００の整数である。）
のイオン性ポリマー、及び（ｂ）ポリアクリレートから選択されるイオン性ポリマーを任意選択的に含む。

【0028】

ある実施態様において、イオン性ポリマーは、Ｘ¹及びＸ²が両方とも‐ＣＯＯＨである式ＩＩのものである。ある実施態様において、イオン性ポリマーは、Ｚ¹及びＺ²が両方ともＯであり、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴が水素である式ＩＩのものである。ある好ましい実施態様において、イオン性ポリマーは、Ｘ¹及びＸ²が両方とも‐ＣＯＯＨであり、Ｚ¹及びＺ²が両方ともＯであり、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴が水素である式ＩＩのものである。式ＩＩの適したイオン性ポリマーの非限定的な例は、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈから入手可能な６００ｇ／モル（ＰＤＡ６００）の平均分子量を有するポリ（エチレングリコール）ジカルボン酸である。

【0029】

ある実施態様において、イオン性ポリマーはポリアクリレートである。ポリアクリレートは、非修飾ポリアクリレートであることができる。ある実施態様において、ポリアクリレートは疎水性変性ポリアクリレートである。適したポリアクリレートの非限定的な例は、Ｋａｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＭｉｇｈｔｙ２１ＥＳである。

【0030】

イオン性ポリマーは、任意の適した分子量を有することができる。イオン性ポリマーは、約２５０ｇ／モル以上、例えば約３００ｇ／モル以上、約４００ｇ／モル以上、約５００ｇ／モル以上、約６００ｇ／モル以上、約７５０ｇ／モル以上、約１，０００ｇ／モル以上、約１，５００ｇ／モル以上、約２，０００ｇ／モル以上、約２，５００ｇ／モル以上、約３，０００ｇ／モル以上、約３，５００ｇ／モル以上、約４，０００ｇ／モル以上、約４，５００ｇ／モル以上、約５，０００ｇ／モル以上、約５，５００ｇ／モル以上、約６，０００ｇ／モル以上、約６，５００ｇ／モル以上、約７，０００ｇ／モル以上、又は約７，５００ｇ／モル以上の平均分子量を有することができる。代わりに、又は加えて、イオン性ポリマーは約１５，０００ｇ／モル以下、例えば約１４，０００ｇ／モル以下、約１３，０００ｇ／モル以下、約１２，０００ｇ／モル以下、約１１，０００ｇ／モル以下、約１０，０００ｇ／モル以下、約９，０００ｇ／モル以下、約８，０００ｇ／モル以下、約７，５００ｇ／モル以下、約７，０００ｇ／モル以下、約６，５００ｇ／モル以下、約６，０００ｇ／モル以下、約５，５００ｇ／モル以下、約５，０００ｇ／モル以下、約４，５００ｇ／モル以下、約４，０００ｇ／モル以下、約３，５００ｇ／モル以下、約３，０００ｇ／モル以下、約２，５００ｇ／モル以下、又は約２，０００ｇ／モル以下の平均分子量を有することができる。したがって、イオン性ポリマーは、上記の端点の任意の２つにより区切られた平均分子量を有することができる。例えば、イオン性ポリマーは約２５０ｇ／モル〜約１５，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約１４，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約１３，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約１２，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約１１，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約１０，０００ｇ／モル、約４００ｇ／モル〜約１０，０００ｇ／モル、約４００ｇ／モル〜約８，０００ｇ／モル、約４００ｇ／モル〜約６，０００ｇ／モル、約４００ｇ／モル〜約４，０００ｇ／モル、約４００ｇ／モル〜約２，０００ｇ／モルなどの平均分子量を有することができる。

【0031】

研磨組成物は、使用の時点で任意の適した量のイオン性ポリマーを含む。研磨組成物は、約０．００１質量％以上、例えば約０．００５質量％以上、約０．０１質量％以上、約０．０２５質量％以上、約０．０５質量％以上、約０．０７５質量％以上、又は約０．１質量％以上のイオン性ポリマーを含むことができる。代わりに、又は加えて、研磨組成物は約１質量％以下、例えば約０．９質量％以下、約０．８質量％以下、約０．７質量％以下、約０．６質量％以下、約０．５質量％以下、約０．４質量％以下、又は約０．３質量％以下のイオン性ポリマーを含むことができる。したがって、研磨組成物は、上記の端点の任意の２つにより区切られた量のイオン性ポリマーを含むことができる。例えば、研磨組成物は約０．００１質量％〜約１質量％、約０．０１質量％〜約０．９質量％、約０．０２５質量％〜約０．８質量％、約０．０５質量％〜約０．７質量％、又は約０．１質量％〜約０．５質量％などのイオン性ポリマーを含むことができる。

【0032】

化学機械研磨組成物は、任意選択的に１種又はそれより多くのポリビニルアルコールを含む。ポリビニルアルコールは、任意の適したポリビニルアルコールであることができ、また直鎖又は分岐ポリビニルアルコールであることができる。適した分岐ポリビニルアルコールの非限定的な例は、日本合成（日本）から入手可能なＮｉｃｈｉｇｏ Ｇ‐ポリマー、たとえばＯＫＳ‐１００９及びＯＫＳ‐１０８３製品である。

【0033】

ポリビニルアルコールは、任意の適した加水分解度を有することができる。加水分解度は、遊離のヒドロキシル基及びアセチル化ヒドロキシル基の合計に対する、ポリビニルアルコール上に存在する遊離のヒドロキシル基の量を指す。好ましくは、ポリビニルアルコールは約９０％以上、例えば約９２％以上、約９４％以上、約９６％以上、約９８％以上、又は約９９％以上の加水分解度を有する。

【0034】

ポリビニルアルコールは、任意の適した分子量を有することができる。ポリビニルアルコールは約２５０ｇ／モル以上、例えば約３００ｇ／モル以上、約４００ｇ／モル以上、約５００ｇ／モル以上、約６００ｇ／モル以上、約７５０ｇ／モル以上、約１，０００ｇ／モル以上、約２，０００ｇ／モル以上、約３，０００ｇ／モル以上、約４，０００ｇ／モル以上、約５，０００ｇ／モル以上、約７，５００ｇ／モル以上、約１０，０００ｇ／モル以上、約１５，０００ｇ／モル以上、約２０，０００ｇ／モル以上、約２５，０００ｇ／モル以上、約３０，０００ｇ／モル以上、約５０，０００ｇ／モル以上、又は約７５，０００ｇ／モル以上の平均分子量を有することができる。代わりに、又は加えて、ポリビニルアルコールは約２５０，０００ｇ／モル以下、例えば約２００，０００ｇ／モル以下、約１８０，０００ｇ／モル以下、約１５０，０００ｇ／モル以下、約１００，０００ｇ／モル以下、約９０，０００ｇ／モル以下、約８５，０００ｇ／モル以下、約８０，０００ｇ／モル以下、約７５，０００ｇ／モル以下、約５０，０００ｇ／モル以下、約４５，０００ｇ／モル以下、約４０，０００ｇ／モル以下、約３５，０００ｇ／モル以下、約３０，０００ｇ／モル以下、約２５，０００ｇ／モル以下、約２０，０００ｇ／モル以下、約１５，０００ｇ／モル以下、約１２，５００ｇ／モル以下、又は約１０，０００ｇ／モル以下の平均分子量を有することができる。したがって、ポリビニルアルコールは、上記の端点の任意の２つにより区切られた平均分子量を有することができる。例えば、ポリビニルアルコールは約２５０ｇ／モル〜約２５０，０００ｇ／モル、２５０ｇ／モル〜約２００，０００ｇ／モル、２５０ｇ／モル〜約１８０，０００ｇ／モル、２５０ｇ／モル〜約１５０，０００ｇ／モル、２５０ｇ／モル〜約１００，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約７５，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約５０，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約２５，０００ｇ／モル、約２５０ｇ／モル〜約１０，０００ｇ／モル、約１０，０００ｇ／モル〜約１００，０００ｇ／モル、約１０，０００ｇ／モル〜約７５，０００ｇ／モル、約１０，０００ｇ／モル〜約５０，０００ｇ／モル、約１０，０００ｇ／モル〜約４０，０００ｇ／モル、約５０，０００ｇ／モル〜約１００，０００ｇ／モル、約７５，０００ｇ／モル〜約１００，０００ｇ／モル、約２５，０００ｇ／モル〜約２００，０００ｇ／モル、又は約５０，０００ｇ／モル〜約１８０，０００ｇ／モルなどの平均分子量を有することができる。

【0035】

研磨組成物は、使用の時点で任意の適した量のポリビニルアルコールを含む。研磨組成物は約０．００１質量％以上、例えば約０．００５質量％以上、約０．０１質量％以上、約０．０２５質量％以上、約０．０５質量％以上、約０．０７５質量％以上、又は約０．１質量％以上のポリビニルアルコールを含むことができる。代わりに、又は加えて、研磨組成物は約１質量％以下、例えば約０．９質量％以下、約０．８質量％以下、約０．７質量％以下、約０．６質量％以下、約０．５質量％以下、約０．４質量％以下、又は約０．３質量％以下のポリビニルアルコールを含むことができる。したがって、研磨組成物は、上記の端点の任意の２つにより区切られた量のイオン性ポリマーを含むことができる。例えば、研磨組成物は、約０．００１質量％〜約１質量％、約０．０１質量％〜約０．９質量％、約０．０２５質量％〜約０．８質量％、約０．０５質量％〜約０．７質量％、又は約０．１質量％〜約０．５質量％などのポリビニルアルコールを含むことができる。

【0036】

化学機械研磨組成物は、任意選択的に、ポリビニルアルコールとは異なる１種又はそれより多くのノニオン性ポリマーを含む。本発明の１つの実施態様によれば、研磨組成物は、ポリアルキレングリコール、ポリエーテルアミン、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、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー、疎水性変性ポリアクリレートコポリマー、親水性ノニオン性ポリマー、多糖類、及びこれらの混合物からなる群から選択された１種又はそれより多くのノニオン性ポリマーを含む。ノニオン性ポリマーは、好ましくは水溶性であり、研磨組成物の他の成分と相溶性である。幾つかの実施態様において、ノニオン性ポリマーは界面活性剤及び／又は湿潤剤として機能する。

【0037】

化学機械研磨組成物は、研磨組成物のｐＨを調整することができる（すなわち、調整する）１種又はそれより多くの化合物（すなわち、ｐＨ調整化合物）を含むことができる。研磨組成物のｐＨは、研磨組成物のｐＨを調整することができる任意の適した化合物を用いて調整することができる。望ましいｐＨ調整化合物は水溶性であり、研磨組成物の他の成分と相溶性である。典型的には、化学機械研磨組成物は、使用の時点で約１〜約７のｐＨを有する。好ましくは、化学機械研磨組成物は、使用の時点で約１〜約４．５のｐＨを有する。

【0038】

本発明の研磨組成物は、緩衝能力を提供するように構成することができる。典型的には、研磨組成物のバッファリングは、塩基性化合物、又はｐＫａ値若しくは式ＩＩのイオン性ポリマーのｐＫａ値の範囲内の値に研磨組成物のｐＨ値を調整する化合物の添加により達成することができる。任意の適した塩基性化合物を用いてｐＨ値を調整し、緩衝能力を与えてよい。適した塩基性化合物の非限定的な例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、及びトリエタノールアミン等の有機アミン類が挙げられる。式ＩＩのイオン性ポリマーは、本質的に酸性である。したがって、研磨組成物が式ＩＩのイオン性ポリマーを含む場合、塩基性化合物の存在は研磨組成物に緩衝能力を与える。

【0039】

他の実施態様において、研磨組成物は、ｐＨを調整することができる別の化合物（それは、研磨組成物の酸性のｐＨを別個に緩衝することができる）を含むことが望ましい。したがって、これらの実施態様において、研磨組成物のｐＨは７．０未満（例えば、６．５±０．５、６．０±０．５、５．５±０．５、５．０±０．５、４．５±０．５、４．０±０．５、３．５±０．５、３．０±０．５、２．５±０．５、２．０±０．５、１．５±０．５、又は１．０±０．５）であることが望ましい。典型的には、これらの実施態様における研磨組成物のｐＨは、使用の時点で約１〜約４．５である。したがって、研磨組成物のｐＨを調整することができる化合物は、典型的には、２５℃で測定した場合に約３〜約７のｐＫａを有する少なくとも１種のイオン化可能基を有する。

【0040】

ｐＨを調整し、緩衝することができる化合物は、アンモニウム塩、アルカリ金属塩、カルボン酸、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、ホウ酸塩、及びこれらの混合物からなる群から選択することができる。

【0041】

化学機械研磨組成物は、任意選択的に、１種又はそれより多くの添加剤を更に含む。例示的な添加剤としては、コンディショナー、酸（例えばスルホン酸）、錯化剤（例えばアニオン性ポリマー錯化剤）、キレート化剤、殺生物剤、スケール抑制剤、分散剤などが挙げられる。

【0042】

殺生物剤は、存在する場合には、任意の適した殺生物剤であることができ、任意の適した量で研磨組成物に存在することができる。適した殺生物剤は、イソチアゾリノン殺生物剤である。研磨組成物に用いられる殺生物剤の量は、典型的には約１〜約５０ｐｐｍ、好ましくは約１０〜約２０ｐｐｍである。

【0043】

酸、塩基又は塩（例えば、イオン性ポリマー、塩基、水酸化アンモニウムなど）である研磨組成物のいずれかの成分は、研磨組成物の水中に溶解された場合には、カチオン及びアニオンとして、解離された形態で存在することができることが理解されるであろう。本開示に記載された研磨組成物中に存在する係る化合物の量は、研磨組成物の調製に用いられる解離されていない化合物の質量を指すことが理解されるであろう。

【0044】

研磨組成物は、任意の適した技術により製造することができ、その多くが当業者に知られている。研磨組成物は、バッチ又は連続プロセスで調製することができる。通常は、研磨組成物は、研磨組成物の成分を混合することにより調製される。本開示で用いられる用語「成分」は、個々の材料（例えば、セリア研磨剤、式Ｉのポリマー、任意選択的なイオン性ポリマー、任意選択的なポリビニルアルコール、任意選択的なノニオン性ポリマー、任意選択的なｐＨ調整剤、及び／又は任意の任意選択的な添加剤）、及び材料（例えば、セリア研磨剤、式Ｉのポリマー、任意選択的なイオン性ポリマー、任意選択的なポリビニルアルコール、任意選択的なノニオン性ポリマーなど）の任意の組み合わせを含む。

【0045】

例えば、研磨組成物は、（ｉ）液体キャリアの全部又は一部を与えること、（ｉｉ）セリア研磨剤、式Ｉのポリマー、任意選択的なイオン性ポリマー、任意選択的なポリビニルアルコール、任意選択的なノニオン性ポリマー、任意選択的なｐＨ調整剤及び／又は任意の任意選択的な添加剤を、そのような分散液を調製するための任意の適した手段を用いて分散させること、（ｉｉｉ）その分散液のｐＨを必要に応じて調整すること、並びに（ｉｖ）任意選択的に、適した量の任意の他の任意選択的な成分及び／又は添加剤を混合物に加えること、により調製することができる。

【0046】

代わりに、研磨組成物は、（ｉ）酸化セリウムスラリー中の１種又はそれより多くの成分（例えば液体キャリア、任意選択的なポリビニルアルコール、任意選択的なノニオン性ポリマー、任意選択的なｐＨ調整剤、及び／又は任意の任意選択的な添加剤）を与えること、（ｉｉ）添加剤溶液中の１種又はそれより多くの成分（例えば液体キャリア、式Ｉのポリマー、任意選択的なイオン性ポリマー、任意選択的なポリビニルアルコール、任意選択的なノニオン性ポリマー、任意選択的なｐＨ調整剤、及び／又は任意の任意選択的な添加剤）を与えること、（ｉｉｉ）酸化セリウムスラリーと添加剤溶液とを混合して混合物を形成すること、（ｉｖ）任意選択的に、適した量の任意の他の任意選択的な添加剤を混合物に加えること、並びに（ｖ）混合物のｐＨを必要に応じて調整すること、により調製することができる。

【0047】

研磨組成物は、セリア研磨剤、式Ｉのポリマー、任意選択的なイオン性ポリマー、任意選択的なポリビニルアルコール、任意選択的なノニオン性ポリマー、任意選択的なｐＨ調整剤、及び／又は任意の任意選択的な添加剤、及び水を含む１パッケージの系として供給することができる。代わりに、本発明の研磨組成物は、第一のパッケージ中の酸化セリウムスラリー及び第二のパッケージ中の添加剤溶液を含む２パッケージの系として供給され、そこでは、酸化セリウムスラリーは、セリア研磨剤、任意選択的なポリビニルアルコール、任意選択的なノニオン性ポリマー、任意選択的なｐＨ調整剤、及び／又は任意の任意選択的な添加剤及び水から本質的になり、またはこれからなり、添加剤溶液は、式Ｉのポリマー、任意選択的なイオン性ポリマー、任意選択的なポリビニルアルコール、任意選択的なノニオン性ポリマー、任意選択的なｐＨ調整剤、及び／又は任意の任意選択的な添加剤から本質的になり、またはこれからなる。２パッケージの系は、２つのパッケージ、すなわち酸化セリウムスラリー及び添加剤溶液の混合比率を変えることによって、基材の広範囲な平坦化特性及び研磨速度の調整を可能にする。

【0048】

種々の方法により、そのような２パッケージの研磨系を用いることができる。例えば、酸化セリウムスラリー及び添加剤溶液は、供給配管の出口で合流し、接続されている異なるパイプによって研磨台に輸送されることができる。酸化セリウムスラリー及び添加剤溶液は、研磨の少し前又は直前に混合することができ、または研磨台上に同時に供給することができる。さらに、２つのパッケージを混合する際に、所望により、脱イオン水を加えて研磨組成物及び得られる基材研磨特性を調整することができる。

【0049】

同様に、３、４、又はそれより多くのパッケージの系を本発明に関して用いることができ、ここで複数の容器の各々は、本発明の化学機械研磨組成物の異なる成分、１種又はそれより多くの任意選択的な成分、及び／又は異なる濃度の１種又はそれより多くの同じ成分を含む。

【0050】

２つ又はそれより多くの貯蔵装置中に入れられた成分を混合して、使用の地点又は使用の地点の近傍で研磨組成物を製造するために、貯蔵装置は、典型的には、各貯蔵装置から研摩組成物の使用の地点（例えば、プラテン、研磨パッド、又は基材表面）に導く、１つ又はそれより多くのフローラインを備えている。本開示で用いられる用語「使用の地点」は、研磨組成物が、基材表面に適用される地点（例えば、研磨パッド又は基材表面自体）を指す。用語「フローライン」は、個々の貯蔵容器からそこに貯蔵された成分の使用の地点までの流れの経路を意味する。フローラインは、各々が使用の地点に直接に導くことができ、または２つ又はそれより多くのフローラインが、任意の地点で使用の地点へと導く単一のフローラインにまとめられることができる。さらに、フローライン（例えば、個々のフローライン又はまとめられたフローライン）のいずれかは、１種又は複数種の成分の使用の地点に到達する前に、先ず１つ又はそれより多くの他の装置（例えば、パイプ装置、測定装置、混合装置など）に導くことができる。

【0051】

研磨組成物の成分は、独立に使用の地点に輸送されることができ（例えば、これらの成分は基材表面に輸送され、そこでこれらの成分が研磨プロセスの間に混合される）、または１種又はそれより多くの成分を、使用の地点への輸送の前に、例えば使用の地点への輸送の少し前、又は直前に混合することができる。成分が、プラテン上に混合された形態で加えられる約５分間以内前に、例えばプラテン上に混合された形態で加えられる約４分間以内、約３分間以内、約２分間以内、約１分間以内、約４５秒間以内、約３０秒間以内、約１０秒間以内前に、又は使用の地点で成分の輸送と同時に（例えば、成分は分配器において混合される）混合される場合には、成分は、「使用の地点への輸送の直前に」混合される。また、成分が、使用の地点の５ｍ以内、たとえば使用の地点の１ｍ以内、又は使用の地点の１０ｃｍ以内（例えば、使用の地点の１ｃｍ以内）で混合される場合には、成分は、「使用の地点への輸送の直前に」混合される。

【0052】

研磨組成物の２種又はそれより多くの成分が使用の地点に到達する前に混合される場合には、成分はフローライン中で混合されることができ、混合装置の使用なしに使用の地点に輸送されることができる。代わりに、１つ又はそれより多くのフローラインを混合装置中に導いて、２種又はそれより多くの成分の混合を促進することができる。任意の適した混合装置を用いることができる。例えば、混合装置はノズル又はジェット（例えば、高圧ノズル又はジェット）であることができ、それを通して、２種又はそれより多くの成分が流れる。代わりに、混合装置は１つ又はそれより多くの入口（それらの入口によって、研磨スラリーの２種又はそれより多くの成分が、混合器に導入される）、及び少なくとも１つの出口（それを通して、混合された成分がその混合器を出て、使用の地点に直接的に、又は装置の他の要素を介して（例えば、１つ又はそれより多くのフローラインを介して）輸送される）を含む容器型の混合装置であることができる。さらに、混合装置は２つ以上のチャンバーを含むことができ、各チャンバーは少なくとも１つの入口及び少なくとも１つの出口を有し、２種又はそれより多くの成分が各チャンバー中で混合される。容器型の混合装置が用いられる場合には、混合装置は、好ましくは成分の混合を更に促進する混合機構を含む。混合機構は、当分野で一般的に知られており、攪拌機（ｓｔｉｒｒｅｒ）、混合機、攪拌機（ａｇｉｔａｔｏｒ）、パドル付きバッフル、ガススパージャー装置、振とう機などが挙げられる。

【0053】

また、研磨組成物は、使用の前に、適切な量の水で希釈されることが意図されている濃縮物として提供することができる。係る実施態様において、研磨組成物濃縮物は、適切な量の水で濃縮物を希釈すると、研磨組成物の各成分が、各成分について上記した適切な範囲内の量で研磨組成物中に存在するような量で、研磨組成物の成分を含む。例えば、セリア研磨剤、式Ｉのポリマー、任意選択的なイオン性ポリマー、任意選択的なポリビニルアルコール、任意選択的なノニオン性ポリマー、任意選択的なｐＨ調整剤、及び／又は任意の任意選択的な添加剤は、各成分について上記した濃度よりも約２倍（例えば、約３倍、約４倍又は約５倍）を超える量で濃縮物中にそれぞれ存在することができ、それによって、その濃縮物が、等体積の水（例えば、それぞれ２等体積の水、３等体積の水、又は４等体積の水）で希釈された場合に、各成分は、研磨組成物中に各成分について上記で記載した範囲内の量で存在するようになる。さらに、当業者により理解されるように、セリア研磨剤、式Ｉのポリマー、任意選択的なイオン性ポリマー、任意選択的なポリビニルアルコール、任意選択的なノニオン性ポリマー、任意選択的なｐＨ調整剤、及び／又は任意の任意選択的な添加剤が、濃縮物中に少なくとも部分的に、又は完全に溶解されていることを確実にするために、濃縮物は、最終的な研磨組成物中に存在する水の適切なフラクションを含むことができる。

【0054】

また、本発明は、（ｉ）基材を、研磨パッド及び本開示に記載した化学機械研磨組成物と接触させることと、（ｉｉ）基材に対して研磨パッドを、化学機械研磨組成物をそれらの間に置いて動かすことと、（ｉｉｉ）基材の少なくとも一部を摩耗させて基材を研磨することとを含む、基材を化学機械研磨する方法も提供する。

【0055】

化学機械研磨組成物は、任意の適した基材を研磨するのに用いることができ、低誘電体材料で構成される少なくとも１つの層（典型的には表面層）を含む基材を研磨するために特に有用である。適した基材としては、半導体産業で用いられるウエハが挙げられる。ウエハは、例えば金属、金属酸化物、金属窒化物、金属複合体、金属アロイ、低誘電体材料、又はこれらの組み合わせを典型的に含み、又はこれからなる。本発明の方法は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、及び／又はポリシリコン、例えば前記の材料のいずれかの１つ、２つ、又は特に３つ全部を含む基材を研磨するために特に有用である。

【0056】

ある実施態様において、基材は、ポリシリコンを酸化ケイ素及び／又は窒化ケイ素との組み合わせで含む。ポリシリコンは、任意の適したポリシリコンであることができ、その多くは当分野で知られている。ポリシリコンは、任意の適した相を有することができ、アモルファス、結晶性、又はこれらの組み合わせであることができる。酸化ケイ素は、同様に任意の適した酸化ケイ素であることができ、その多くは当分野で知られている。適した酸化ケイ素の種類としては、ホウリンケイ酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）、ＰＥＴＥＯＳ、熱酸化物、ドーブされていないケイ酸塩ガラス、及びＨＤＰ酸化物が挙げられるが、これらに限定されない。

【0057】

本発明の化学機械研磨組成物は、望ましくは、本発明の方法により酸化ケイ素を含む基材を研磨する場合に高い除去速度を示す。例えば、本発明の実施態様態様により高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物及び／又はプラズマ増強テトラエチルオルトシリケート（ＰＥＴＥＯＳ）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を研磨する場合に、研磨組成物は、望ましくは約５００Å／分以上、例えば７００Å／分以上、約１，０００Å／分以上、約１，２５０Å／分以上、約１，５００Å／分以上、約１，７５０Å／分以上、約２，０００Å／分以上、約２，５００Å／分以上、約３，０００Å／分以上、又は約３，５００Å／分以上の酸化ケイ素除去速度を示す。１つの実施態様において、酸化ケイ素の除去速度は、約４，０００Å／分以上、約４，５００Å／分以上、又は約５，０００Å／分以上であることができる。

【0058】

本発明の化学機械研磨組成物は、望ましくは、本発明の方法により窒化ケイ素を含む基材を研磨する際に低い除去速度を示す。例えば、本発明の実施態様により窒化ケイ素を含むシリコンウエハを研磨する場合には、研磨組成物は、望ましくは約２５０Å／分以下、例えば約２００Å／分以下、約１５０Å／分以下、約１００Å／分以下、約７５Å／分以下、約５０Å／分以下、又は約２５Å／分以下の窒化ケイ素の除去速度を示す。

【0059】

本発明の化学機械研磨組成物は、望ましくは、本発明の方法によりポリシリコンを含む基材を研磨する際に低い除去速度を示す。例えば、本発明の実施態様によりポリシリコンを含むシリコンウエハを研磨する際に、研磨組成物は、望ましくは約１，０００Å／分以下、例えば約７５０Å／分以下、約５００Å／分以下、約２５０Å／分以下、約１００Å／分以下、約５０Å／分以下、約２５Å／分以下、約１０Å／分以下、又は約５Å／分以下のポリシリコン除去速度を示す。

【0060】

本発明の研磨組成物は、望ましくは、基材を研磨した際に、適した技術によって決定される低い粒子欠陥を示す。好ましい実施態様において、本発明の化学機械研磨組成物は、低欠陥性に寄与する湿式セリアを含む。本発明の研磨組成物で研磨された基材上の粒子欠陥は、任意の適した技術により決定することができる。例えば、暗視野ノーマルビームコンポジット（ＤＣＮ）及び暗視野斜光ビームコンポジット（ＤＣＯ）等のレーザー光散乱技術を用いて、研磨された基材上の粒子欠陥を決定することができる。粒子欠陥を評価するための適した器具類は、例えばＫＬＡ‐Ｔｅｎｃｏｒから入手可能である（例えば、１２０ｎｍの閾値又は１６０ｎｍの閾値で操作されるＳＵＲＦＳＣＡＮ^TMＳＰ１機器）。

【0061】

本発明の研磨組成物で研磨された基材、特に酸化ケイ素及び／又は窒化ケイ素及び／又はポリシリコンを含むシリコンは、望ましくは約２０，０００カウント以下、例えば約１７，５００カウント以下、約１５，０００カウント以下、約１２，５００カウント以下、約３，５００カウント以下、約３，０００カウント以下、約２，５００カウント以下、約２，０００カウント以下、約１，５００カウント以下、又は約１，０００カウント以下のＤＣＮ値を有する。好ましくは、本発明の実施態様により研磨された基材は、約７５０カウント以下、例えば約５００カウント、約２５０カウント、約１２５カウント、又は約１００カウント以下のＤＣＮ値を有する。代わりに、又は加えて、本発明の化学機械研磨組成物による基材研磨は、望ましくは、適した技術により決定された、低い引掻き傷を示す。例えば、本発明の実施態様により研磨されたシリコンウエハは、望ましくは、当分野で知られている任意の適した方法により決定された約２５０以下の引掻き傷、又は約１２５以下の引掻き傷を有する。

【0062】

本発明の化学機械研磨組成物は、特定の薄層材料に選択的な所望の研磨範囲で効果的な研磨を与えるように調整することができ、一方で、同時に、表面の欠点、欠陥、腐食、浸食、及び停止層の除去を最小化する。この選択性は、研磨組成物の成分の相対的な濃度を変更することによって、ある程度制御することができる。望ましい場合には、本発明の化学機械研磨組成物を用いて、約５：１以上（例えば約１０：１以上、約１５：１以上、約２５：１以上、約５０：１以上、約１００：１以上、又は約１５０：１以上）のポリシリコンに対する二酸化ケイ素の研磨選択性で基材を研磨することができる。また、本発明の化学機械研磨組成物を用いて、約２：１以上（例えば約４：１以上、又は約６：１以上）のポリシリコンに対する窒化ケイ素の研磨選択性で基材を研磨することができる。ある配合は、さらに高いポリシリコンに対する二酸化ケイ素の選択性、たとえば約２０：１以上、又は約３０：１以上を示すことができる。好ましい実施態様において、本発明の化学機械研磨組成物は、窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素の選択的な研磨、及びポリシリコンに対する二酸化ケイ素の選択的な研磨を同時に与える。

【0063】

本発明の化学機械研磨組成物及び方法は、化学機械研磨装置と共に用いるのに特に適している。典型的には、この装置は、使用中に動作し、軌道、直線、又は円形運動から生じる速度を有するプラテンと、プラテンに接触しており、動作中にプラテンと共に動く研磨パッドと、基材を研磨パッドの表面に対して接触させ、動かすことによって研磨されるように基材を保持するキャリアとを含む。基材の研磨は、基材を研磨パッド及び本発明の研磨組成物と接触させて配置すること、及び次いで基材の少なくとも一部を摩耗させて基材を研磨するように、研磨パッドを基材に対して動かすことにより起こる。

【0064】

基材を、任意の適した研磨パッド（例えば研磨表面）を用いて化学機械研磨組成物により研磨することができる。適した研磨パッドとしては、例えば織られた、及び不織の研磨パッドが挙げられる。さらに、適した研磨パッドは、種々の密度、硬度、厚さ、圧縮性、圧縮に対する回復の能力、及び圧縮弾性率の任意の適したポリマーを含むことができる。適したポリマーとしては、例えばポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ナイロン、フルオロカーボン、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、これらの共形成された製造物、及びこれらの混合物が挙げられる。軟質ポリウレタン研磨パッドは、本発明の研磨方法と組み合わせて特に有用である。典型的なパッドとしては、ＳＵＲＦＩＮ^TM０００、ＳＵＲＦＩＮ^TMＳＳＷ１、ＳＰＭ３１００（例えばＥｍｉｎｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販で入手可能）、ＰＯＬＩＴＥＸ^TM、及びＦｕｊｉｂｏ ＰＯＬＹＰＡＳ^TM２７が挙げられるが、これらに限定されない。特に好ましい研磨パッドは、Ｃａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから市販で入手可能なＥＰＩＣ^TMＤ １００パッドである。別の好ましい研磨パッドは、Ｄｏｗ，Ｉｎｃ.から入手可能なＩＣ１０１０パッドである。

【0065】

望ましくは、化学機械研磨装置は、インサイチューの研磨終点検知システムをさらに含み、その多くは当分野で知られている。研磨されている基材の表面から反射された光又は他の輻射線を分析することによって研磨プロセスを検知及び監視するための技術が、当分野において知られている。係る方法は、例えば米国特許第５，１９６，３５３号明細書、米国特許第５，４３３，６５１号明細書、米国特許第５，６０９，５１１号明細書、米国特許第５，６４３，０４６号明細書、米国特許第５，６５８，１８３号明細書、米国特許第５，７３０，６４２号明細書、米国特許第５，８３８，４４７号明細書、米国特許第５，８７２，６３３号明細書、米国特許第５，８９３，７９６号明細書、米国特許第５，９４９，９２７号明細書、及び米国特許第５，９６４，６４３号明細書に記載されている。望ましくは、研磨されている基材に関する研磨プロセスの進行の検査又は監視は、研磨の終点の決定、すなわち特定の基材について研磨プロセスをいつ停止するかの決定を可能とする。

【実施例】

【0066】

これらの以下の例は本発明を更に説明するが、勿論のこと、その範囲を多少なりとも限定するものと解釈すべきでない。

【0067】

例を通して、以下の略語が用いられる：除去速度（ＲＲ）；テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）；窒化ケイ素（ＳｉＮ）；ポリシリコン（ｐｏｌｙＳｉ）；分子量（ＭＷ）；及びポリエチレングリコール（ＰＥＧ）。

【0068】

以下の例において、基材、シリコン上にコーティングされたＴＥＯＳ酸化ケイ素（テトラエトキシシランから調製された）、シリコン上にコーティングされたＨＤＰ（高密度プラズマ）酸化ケイ素、シリコン上にコーティングされたポリシリコン、シリコン上にコーティングされた窒化ケイ素、及びＳｉｌｙｂ Ｉｎｃ.から得られたパターン化されたウエハは、ＭＩＲＲＡ^TM（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）又はＲＥＦＬＥＸＩＯＮ^TM（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ.）のいずれかのツールを用いて研磨された。パターン化されたウエハは、酸化ケイ素コーティングされた基材上の１００μｍの窒化ケイ素フィーチャを含んでいた。ＩＣ １０１０^TM研磨パッド（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）を、全ての組成物に関して同じ研磨パラメータで用いた。標準のＭｉｒｒａ研磨パラメータは以下の通りである：ＩＣ １０１０^TMパッド、下向き力＝２０．６８ｋＰａ（３ｐｓｉ）、ヘッド速度＝８５ｒｐｍ、プラテン速度＝１００ｒｐｍ、全流速＝１５０ｍＬ／分。除去速度は、分光学的な偏光解析法を用いて膜厚を測定し、初期の厚さから最終的な厚さを差し引くことにより計算された。

【0069】

本明細書に記載の例において、研磨組成物は、等量の湿式セリア配合物及び添加剤配合物を混合することにより調製された。以下に記載のように、幾つかの場合において、研磨組成物は、研磨組成物中の特定の量のセリアを与えるように水でさらに希釈された。湿式セリアは、ＲｈｏｄｉａからのＨＣ‐６０^TM製品であった。

【0070】

湿式セリア配合物及び添加剤配合物は、それぞれ表１及び２に記載されている。ＰＥＧは、８０００の分子量を有するポリエチレングリコールを指し、Ｄｏｗ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから得られた。式Ｉのポリマーは、ＤｕＰｏｎｔから得られた種々のＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMのポリマーであった。それは、各研磨組成物に関して表２で特定されている。アニオン性ポリマーＰＤＡ６００（すなわち、式ＩＩのイオン性ポリマー）は、Ｓｉｇｍａ‐Ａｌｄｒｉｃｈから得られた６００の分子量を有するポリエチレングリコール二酸であった。アニオン性ポリマーＭｉｇｈｔｙ２１ＥＳ（すなわち、ポリアクリレートであるイオン性ポリマー）は、花王から得られた。ポリビニルアルコール（「ＰＶＡ」）は、日本合成からのＯＫＳ１００９の製品であった。Ｋｏｒｄｅｋは、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌから得られた殺生物剤であった。ＴＥＡはトリエタノールアミンである。

【0071】

【表1】

【0072】

【表2】

【0073】

例１
ＴＥＯＳとポリシリコンとを含むシリコンウエハは、研磨組成物１Ａ〜１Ｍと同じ条件で研磨した。研磨組成物は、表３に記載された組み合わせで、等量の表１及び２に記載の研磨剤配合物及び添加剤配合物を混合することによって得られた。研磨組成物１Ａ〜１Ｍの各々のｐＨは、４に調整された。研磨組成物１Ａ〜１Ｍのそれぞれは、０.４質量％の湿式セリアを含んでいた。

【0074】

研磨後、ＴＥＯＳ及びポリシリコンの除去速度が決定され、ポリシリコンに対するＴＥＯＳの選択性が計算された。結果は、表３に記載されている。

【0075】

【表3】

【0076】

表３に記載された結果から明らかであるように、式Ｉのポリマーを含んでいた研磨組成物１Ｃ〜１Ｈ、１Ｋ、及び１Ｍ（本発明）は、約１０５〜５０２のＴＥＯＳ：ポリシリコン選択性を示した。研磨組成物１Ｉは、約４７のＴＥＯＳ：ポリシリコン選択性示したが、約１８８１Å／分のＴＥＯＳ除去速度を示した。研磨組成物１Ａ、１Ｂ、及び１Ｊ（比較）は、約３２〜９７のＴＥＯＳ：ポリシリコン選択性示した。研磨組成物１Ｊ（比較）は、約９７のＴＥＯＳ：ポリシリコン選択性を示したが、約１４６０Å／分のＴＥＯＳ除去速度を示した。研磨組成物１Ｌの結果は、外れ値であると考えられた。

【0077】

例２
この例は、本発明の実施態様による本発明の研磨組成物によって示されるポリシリコン除去速度のばらつきの減少を示す。

【0078】

高密度プラズマ（「ＨＤＰ」）酸化物コーティングシリコン、ＴＥＯＳコーティングシリコン、窒化ケイ素コーティングシリコン、及びポリシリコンコーティングシリコンを含む別個の基材は、４種の異なる研磨組成物、すなわち研磨組成物２Ａ〜２Ｄにより研磨された。０.２３質量％の湿式セリアを与えるように、研磨組成物２Ａ（本発明）は、水により１：１.７に希釈された湿式セリア配合物ＷＰＣ１、及び水により１：１.５に希釈された添加剤配合物Ｆ３の等量を含んでいた。０.４質量％の湿式セリアを与えるように、研磨組成物２Ｂ（本発明）は、等量の湿式セリア配合物ＷＰＣ１及び添加剤配合物Ｆ３を含んでいた。０.２３質量％の湿式セリアを与えるように、研磨組成物２Ｃ（比較）は、水により１：１.７に希釈された湿式セリア配合物ＷＰＣ１、及び水により１：１.５に希釈された添加剤配合物Ｆ１の等量を含んでいた。０.４質量％の湿式セリアを与えるように、研磨組成物２Ｄ（比較）は、等量の湿式セリア配合物ＷＰＣ１及び添加剤配合物Ｆ１を含んでいた。研磨組成物２Ａ〜２Ｄの各々は、４のｐＨに調整された。

【0079】

研磨後、ＨＤＰ、ＴＥＯＳ、窒化ケイ素、及びポリシリコンの除去速度が決定された。研磨組成物２Ｃ及び２Ｄの各々は２回評価された。結果は、表４に記載されている。

【0080】

【表4】

【0081】

表４に記載された結果から明らかであるように、それぞれ０.２３質量％及び０.４質量％の湿式セリア、並びにそれぞれ１３ｐｐｍ及び２０ｐｐｍのＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMＦＳ‐３１を含んでいた研磨組成物２Ａ及び２Ｂ（本発明）は、ほぼ同一のポリシリコン除去速度を示した。０．２３質量％の湿式セリアを含み、ＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMＦＳ‐３１を含まない研磨組成物２Ｃ（比較）、及び０．４質量％の湿式セリアを含み、ＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMＦＳ‐３１を含まない研磨組成物２Ｄ（比較）は、非常にばらつきのあるポリシリコン除去速度を示した。

【0082】

例３
この例は、湿式セリアと、本発明の実施態様による式Ｉのポリマーとを含む研磨組成物で観察されたディッシング及び浸食、並びにポリシリコン損失及び酸化物損失に対する効果を示す。

【0083】

約３２００Åの酸化物トレンチ深さを有する酸化ケイ素でコーティングされた基材上に、最初に約１３００Åの酸化物でコーティングされた１００μｍ及び９００μｍのポリシリコンフィーチャ（約２２００Å厚さフィーチャ）を含む別個のパターン化された基材が、３種の異なる研磨組成物、研磨組成物３Ａ〜３Ｃにより研磨された。研磨組成物３Ａ（比較）は、等量の湿式セリア配合物ＷＰＣ１及び添加剤配合物Ｆ９の混合物を含んでいた。研磨組成物３Ｂ（比較）は、等量の湿式セリア配合物ＷＰＣ１及び添加剤配合物Ｆ１の混合物を含んでいた。研磨組成物３Ｃ（本発明）は、等量の湿式セリア配合物ＷＰＣ１及び添加剤配合物Ｆ３の混合物を含んでいた。添加剤の配合物Ｆ１及びＦ９は、式Ｉのポリマーを含んでいなかった。

【0084】

基材は、終点に加えて４０％過剰研磨まで研磨された。研磨後、１００μｍフィーチャのポリシリコン損失（デルタポリシリコンとして表される）、１００μｍ及び９００μｍフィーチャのトレンチ酸化物の残留、浸食及びディッシングが決定された。結果は、表５に記載されている。終点及び過剰研磨時間までの研磨時間も表５に示されている。

【0085】

【表5】

【0086】

表５に記載された結果から明らかであるように、２０ｐｐｍのＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMＦＳ‐３１を含んでいた研磨組成物３Ｃ（本発明）は、１００μｍ及び９００μｍフィーチャの両方で改善されたトレンチ酸化物保護を示した。本発明の配合物３Ｃに対して、比較例３Ａ及び３Ｂは、それぞれ１００μｍフィーチャに関して本発明の配合物３Ｃにより示されるトレンチ保護の８１％及び９７％を示す。９００μｍフィーチャ関して、比較例３Ａ及び３Ｂは、それぞれ本発明の配合物３Ｃにより示されるトレンチ保護の４０％及び９３％を示す。研磨組成物３Ｃ（本発明）は、それぞれ研磨組成物３Ａ及び３Ｂ（比較）により示されるディッシングの約５％及び３６％、並びに浸食の約４０％及び７２％を示した。

【0087】

例４
この例は、本発明の実施態様による式Ｉのポリマーを含む研磨組成物で観察されたディッシング及び浸食、並びに窒化ケイ素損失及び酸化物損失に対する効果を示す。

【0088】

約３２００Åの酸化物トレンチ深さを有する酸化ケイ素でコーティングされた基材上に、最初に約１６００Åの酸化物でコーティングされた１００μｍ及び９００μｍの窒化ケイ素フィーチャ（約１６００Å厚さフィーチャ）を含む別個のパターン化された基材が、３種の異なる研磨組成物、研磨組成物４Ａ〜４Ｃにより研磨された。研磨組成物４Ａ〜４Ｃの各々は、等量の湿式セリア配合物ＷＰＣ１及び添加剤配合物を混合することにより調製された。研磨組成物４Ａ（比較）は、添加剤配合物Ｆ９を用いて調製された。研磨組成物４Ｂ（比較）は、添加剤配合物Ｆ１を用いて調製された。研磨組成物４Ｃ（本発明）は、添加剤配合物Ｆ３を用いて調製された。

【0089】

基材は、終点に加えて約４０％過剰研磨まで研磨された。研磨後、１００μｍフィーチャの窒化ケイ素損失（デルタ窒化物として表される）、１００μｍ及び９００μｍフィーチャのトレンチ酸化物の残留、浸食及びディッシングが決定された。結果は、表６に記載されている。終点及び過剰研磨時間までの研磨時間も表６に示されている。

【0090】

【表6】

【0091】

表６に記載された結果から明らかであるように、２０ｐｐｍのＣＡＰＳＴＯＮＥ^TMＦＳ‐３１を含んでいた研磨組成物４Ｃ（本発明）は、１００μｍ及び９００μｍフィーチャの両方で改善されたトレンチ酸化物保護を示した。本発明の配合物の４Ｃに対して、比較例４Ａ及び４Ｂは、それぞれ１００μｍフィーチャに関して本発明の配合物４Ｃにより示されるトレンチ保護の７２％及び９６％を示す。９００μｍフィーチャ関して、比較例４Ａ及び４Ｂは、それぞれ本発明の配合物４Ｃにより示されるトレンチ保護の１０％及び９８％を示す。研磨組成物４Ｃ（本発明）は、それぞれ研磨組成物４Ａ及び４Ｂ（比較）により示されるディッシングの約４５％及び８０％、並びに浸食の約３８％及び７６％を示した。

【0092】

本開示で引用された刊行物、特許出願、及び特許を含む全ての参考文献は、各参考文献が個々に、また特に、参照により組み入れられるように示された場合、及びその全体が本開示に記載された場合と同程度に、参照により本開示に組み入れられる。

【0093】

不定冠詞、定冠詞、及び類似の指示物の使用は、本発明の記載の文脈において（特に以下の特許請求の範囲の文脈において）、本開示で別段の示唆がなく、または文脈により明確に否定されない限り、単数及び複数の両方を網羅すると解釈されるべきである。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」は、別段の注釈がない限り、オープンエンドの用語（すなわち、「含むが、それに限定されないこと」を意味する）であると解釈されるべきである。本開示の値の範囲の列挙は、本開示で別段の示唆がない限り、範囲内にある各別個の値を個々に指す簡単な方法として機能することが意図されるに過ぎず、各別個の値は、それが本開示に個々に記載されたように本明細書に組み入れられる。本開示に記載された全ての方法は、本開示で別段の示唆がなく、または文脈により明確に否定されない限り、任意の好適な順序で実施することができる。本開示に与えられた任意の及び全ての例、又は例示的な語句（例えば「等」）の使用は、本発明をより良好に説明することを意図するにすぎず、別段の主張がない限り、本発明の範囲を限定しない。本明細書中のどの語句も、本発明の実行に必須として、任意の特許請求の範囲に記載されていない要素を指すと解釈されるべきはでない。

【0094】

本発明の好ましい実施態様は、本開示に記載され、本発明を実施するために本発明者らに知られたベストモードを含む。これらの好ましい実施態様の変形は、前記の記載を読んだ当業者に明らかとなるであろう。本発明者らは、当業者がこのような変形を必要に応じて用いることを予期し、本発明者らは、本発明が具体的に本開示に記載されたものと異なって実行されることを意図する。したがって、本発明は、適用可能な法律により許容された添付の特許請求の範囲に記載の内容の全ての改変及び均等を含む。さらに、これらの全ての可能な変形における上記の要素の任意の組み合わせは、本開示で別段の示唆がなく、または文脈により明確に否定されない限り、本発明に包含される。
本発明は、以下の態様を含んでいる。
（１）（ａ）約０．０５質量％〜約１０質量％のセリア研磨剤、
（ｂ）約１０ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの式Ｉ：

【化5】

（式中、Ｘ¹及びＸ²はＯ、Ｃ、及びＳから独立に選択され、
Ｙ¹及びＹ²はＯＨ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、及び式：Ｃ_xＨ_yＦ_zの基から独立に選択され、
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は水素、Ｆ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、Ｃ₆〜Ｃ₁₀アリール、及びヘテロ芳香族から独立に選択され、
ｘは１〜約２０の整数であり、
ｚは、１〜約４１の整数であり、
ｍは約３〜約５００の整数であり、かつ、
Ｙ¹又はＹ²の少なくとも一方がＣ_xＨ_yＦ_zであるか、またはＲ¹〜Ｒ⁴の少なくとも１つがＦである。）
のポリマー、及び
（ｃ）水
を含み、約１〜約４．５のｐＨを有する化学機械研磨組成物。
（２）Ｙ¹及びＹ²の各々がＣ_xＨ_yＦ_zである、（１）に記載の研磨組成物。
（３）Ｘ¹及びＸ²の各々がＯである、（１）又は（２）に記載の研磨組成物。
（４）Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴が、独立に水素又はＦである、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（５）ｘが１〜９の整数である、（１）〜（４）のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（６）ｘが１〜８の整数であり、ｙが１〜４０の整数である、（１）〜（４）のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（７）前記ポリマーが約５００ダルトン〜約１０，０００ダルトンの分子量を有し、ｍが８又はそれより大きい整数である、（１）〜（６）のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（８）前記研磨組成物が、
（ａ）式ＩＩ：

【化6】

（式中、Ｘ¹及びＸ²は水素、‐ＯＨ、及び‐ＣＯＯＨから独立に選択され、かつ、Ｘ¹及びＸ²の少なくとも一方は‐ＣＯＯＨであり、
Ｚ¹及びＺ²は独立にＯ又はＳであり、
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は水素、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル、及びＣ₇〜Ｃ₁₀アリールから独立に選択され、
ｎは約３〜約５００の整数である。）
のイオン性ポリマー、及び
（ｂ）ポリアクリレート
から選択されるイオン性ポリマーをさらに含む、（１）〜（７）のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（９）前記研磨組成物が、ポリビニルアルコールをさらに含む、（１）〜（８）のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（１０）（ｉ）基材を、研磨パッド並びに
（ａ）約０．０５質量％〜約１０質量％のセリア研磨剤、
（ｂ）約１０ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの式Ｉ：

【化7】

（式中、Ｘ¹及びＸ²はＯ、Ｃ、及びＳから独立に選択され、
Ｙ¹及びＹ²はＯＨ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、及び式：Ｃ_xＨ_yＦ_zの基から独立に選択され、
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は水素、Ｆ、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル、Ｃ₆〜Ｃ₁₀アリール、及びヘテロ芳香族から独立に選択され、
ｘは１〜約２０の整数であり、
ｚは、１〜約４１の整数であり、
ｍは約３〜約５００の整数であり、かつ、
Ｙ¹又はＹ²の少なくとも一方がＣ_xＨ_yＦ_zであるか、またはＲ¹〜Ｒ⁴の少なくとも１つがＦである。）
のポリマー、及び
（ｃ）水
を含み、約１〜約４．５のｐＨを有する化学機械研磨組成物と接触させることと、
（ｉｉ）前記研磨パッド及び前記化学機械研磨組成物を前記基材に対して動かすことと、（ｉｉｉ）前記基材の少なくとも一部を摩耗させて前記基材を研磨することと
を含む、基材を化学機械研磨する方法。
（１１）Ｙ¹及びＹ²の各々がＣ_xＨ_yＦ_zである、（１０）に記載の方法。
（１２）Ｘ¹及びＸ²の各々がＯである、（１０）又は（１１）に記載の方法。
（１３）Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴の各々が、独立に水素又はＦである、（１０）〜（１２）のいずれか１項に記載の方法。
（１４）ｘが１〜９の整数である、（１０）〜（１３）のいずれか１項に記載の方法。
（１５）ｘが１〜８の整数であり、ｙが１〜４０の整数である、（１０）〜（１３）のいずれか１項に記載の方法。
（１６）前記ポリマーが約５００ダルトン〜約１０，０００ダルトンの分子量を有し、ｍが８又はそれより大きい整数である、（１０）〜（１５）のいずれか１項に記載の方法。
（１７）前記研磨組成物が、（ａ）式ＩＩ：

【化8】

（式中、Ｘ¹及びＸ²は水素、‐ＯＨ、及び‐ＣＯＯＨから独立に選択され、かつ、Ｘ¹及びＸ²の少なくとも一方は‐ＣＯＯＨであり、
Ｚ¹及びＺ²は独立にＯ又はＳであり、
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は水素、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル、及びＣ₇〜Ｃ₁₀アリールから独立に選択され、
ｎは約３〜約５００の整数である。）
のイオン性ポリマー、及び
（ｂ）ポリアクリレート
から選択されるイオン性ポリマーをさらに含む、（１０）〜（１６）のいずれか１項に記載の方法。
（１８）前記研磨組成物がポリビニルアルコールをさらに含む、（１０）〜（１７）のいずれか１項に記載の方法。
（１９）前記基材が酸化ケイ素を含み、前記酸化ケイ素の少なくとも一部を摩耗させて前記基材を研磨する、（１０）〜（１８）のいずれか１項に記載の方法。
（２０）前記基材が窒化ケイ素をさらに含み、前記窒化ケイ素の少なくとも一部を摩耗させて前記基材を研磨する、（１９）に記載の方法。
（２１）前記基材がポリシリコンをさらに含み、前記ポリシリコンの少なくとも一部を摩耗させて前記基材を研磨する、（１９）又は（２０）に記載の方法。