特許 7148521 炭化ケイ素を研磨するための組成物及び方法

(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】

(24)【登録日】2022-09-27

(45)【発行日】2022-10-05

(54)【発明の名称】炭化ケイ素を研磨するための組成物及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20220928BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20220928BHJP

   C09K 3/14 20060101ALI20220928BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622D

B24B37/00 H

C09K3/14 550D

C09K3/14 550Z

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2019536830

(86)(22)【出願日】2017-12-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-02-20

(86)【国際出願番号】 US2017067947

(87)【国際公開番号】W WO2018128849

(87)【国際公開日】2018-07-12

【審査請求日】2020-11-26

(31)【優先権主張番号】15/398,933

(32)【優先日】2017-01-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】500397411

【氏名又は名称】シーエムシー マテリアルズ，インコーポレイティド

(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】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100117019

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100108903

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 和広

(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】ロマン イバノフ

(72)【発明者】

【氏名】フェルナンド フン ロウ

(72)【発明者】

【氏名】コー チョン－ユアン

(72)【発明者】

【氏名】グレン ホワイトナー

【審査官】中田 剛史

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２２１５２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１２６４５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－２０１６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０２１１８１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１６８０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９４００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３５８７９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００５－５１３７６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ３７／００

Ｃ０９Ｋ ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板（但し、窒化チタン（ＴｉＮ）またはチタン／窒化チタン（Ｔｉ／ＴｉＮ）バリア層を含む基板を除く）を化学機械研磨する方法であって、
（ｉ）基板を提供すること、前記基板は、炭化ケイ素層を前記基板の表面上に含むものである；
（ｉｉ）研磨パッドを提供すること；
（ｉｉｉ）
（ａ）シリカ粒子、
（ｂ）ポリスチレンスルホン酸、ポリ（２－アクリルアミド－２－メチル－１－プロパンスルホン酸）及びポリ（スチレンスルホン酸－コ－マレイン酸）から選択され、そして７５，０００ｇ／モル～２００，０００ｇ／モルの平均分子量を有するスルホン酸モノマー単位を含むポリマー及び
（ｃ）水
を含む研磨組成物を提供すること、前記研磨組成物のｐＨは２～５である；
（ｉｖ）前記基板を前記研磨パッド及び前記研磨組成物と接触させること；ならびに
（ｖ）前記研磨パッド及び前記研磨組成物を前記基板に対して相対的に移動させて前記基板の表面上の前記炭化ケイ素層の少なくとも一部を研削して前記基板を研磨すること
を含む、方法。

【請求項2】

前記シリカ粒子がアルミニウムイオンを含み、前記アルミニウムイオンが前記シリカ粒子中に均質に分布している、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記シリカ粒子の平均粒径が４０ｎｍ～６０ｎｍである、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

スルホン酸モノマー単位を含む前記ポリマーがポリスチレンスルホン酸である、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記研磨組成物がさらに酸化剤を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記研磨組成物がさらに緩衝剤を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記基板がさらに、窒化ケイ素層を前記基板の表面上に含み、
前記基板の表面上の前記窒化ケイ素層の少なくとも一部を研削して前記基板を研磨する、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記基板がさらに、酸化ケイ素層を前記基板の表面上に含み、
前記基板の表面上の前記酸化ケイ素層の少なくとも一部を研削して前記基板を研磨する、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

炭化ケイ素層を基板の表面上に含む基板（但し、窒化チタン（ＴｉＮ）またはチタン／窒化チタン（Ｔｉ／ＴｉＮ）バリア層を含む基板を除く）のための化学機械研磨組成物であって、
（ａ）アルミニウムイオンを含有するシリカ粒子、前記アルミニウムイオンは前記シリカ粒子中に均質に分布しており、前記シリカ粒子の平均粒径が４０ｎｍ～８０ｎｍである、
（ｂ）ポリスチレンスルホン酸、ポリ（２－アクリルアミド－２－メチル－１－プロパンスルホン酸）及びポリ（スチレンスルホン酸－コ－マレイン酸）から選択され、そして７５，０００ｇ／モル～２００，０００ｇ／モルの平均分子量を有するスルホン酸モノマー単位を含むポリマー、
（ｃ）緩衝剤及び
（ｄ）水
を含み、前記化学機械研磨組成物のｐＨが２～５である、前記化学機械研磨組成物。

【請求項10】

前記シリカ粒子の平均粒径が４０ｎｍ～６０ｎｍである、請求項９に記載の化学機械研磨組成物。

【請求項11】

前記シリカ粒子が実質的に球状である、請求項９に記載の化学機械研磨組成物。

【請求項12】

前記緩衝剤が、ギ酸、マロン酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸及びリン酸から選択される、請求項９に記載の化学機械研磨組成物。

【請求項13】

前記研磨組成物がさらに酸化剤を含む、請求項９に記載の化学機械研磨組成物。

【請求項14】

前記酸化剤が過酸化水素である、請求項１３に記載の化学機械研磨組成物。

【請求項15】

前記化学機械研磨組成物が、ピペラジン化合物、４－モルホリン化合物、アミノスルホン酸化合物、置換型アミン化合物、第三級アミン化合物、もしくはビスアミン化合物、またはそれらの塩を含有しない、請求項９に記載の化学機械研磨組成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明の背景
基板の表面を平坦化または研磨するための組成物及び方法は当技術分野でよく知られている。研磨組成物（研磨スラリーとしても知られている）は、典型的には研削材を液体担体中に含有するものであり、研磨組成物を染み込ませた研磨パッドを表面と接触させることによって表面に塗布される。典型的な研削材としては、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、研磨布またはディスク）と一緒に使用される。研削材は、研磨組成物中に懸濁される代わりに、またはそれに加えて、研磨パッド中に組み込まれていることもある。

【0002】

次世代の半導体デバイスは、より高い硬度ならびに、高出力、高温及び高頻度の動作用途のために望ましい他の特性を有する材料の使用を組み込んでいる。そのような材料には炭化ケイ素及び窒化ケイ素が含まれる。炭化ケイ素は、電気特性と、高い実動作温度、良好な耐食性及び高い熱特性を含めた熱物理的特性との望ましい組み合わせを有する材料である。窒化ケイ素は、エッチング停止マスク、電気絶縁体、化学拡散障壁としての、またはコンデンサの誘電材料としての実用性を有する高強度硬質材料である。しかしながら、炭化ケイ素及び窒化ケイ素は、集積回路を構成する他の材料よりも著しく硬く、より化学的に不活性である。

【0003】

その上、既知の研磨組成物及び方法は、許容不可能な高レベルで二酸化ケイ素などの材料を半導体ウェハから除去することなく炭化ケイ素を選択的に同ウェハから除去する能力を提供しない。集積回路デバイスの技術が進歩するにつれて、従来の材料は、進歩した集積回路に必要とされるレベルの性能を実現すべく新規かつ特異な方法で使用されてきている。特に、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び二酸化ケイ素は、新規かつよりいっそう複雑なデバイス構成を実現すべく様々な組み合わせで使用されてきている。一般に、構造の複雑さ及び性能特性は、異なる用途によって様々である。

【0004】

したがって、比較的高い炭化ケイ素除去速度を提供する新規な研磨方法及び組成物を開発すること、ならびに炭化ケイ素を半導体ウェハの表面上に存在する他の材料よりも優先して選択的に除去することが必要とされ続けている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、基板を化学機械研磨する方法であって、（ｉ）基板を提供することを含み、基板が、炭化ケイ素層を基板の表面上に含むものであり；（ｉｉ）研磨パッドを提供すること；（ｉｉｉ）（ａ）シリカ粒子、（ｂ）スルホン酸モノマー単位を含むポリマー及び（ｃ）水を含む研磨組成物を提供することを含み、研磨組成物のｐＨが約２～約５であり；（ｉｖ）基板を研磨パッド及び研磨組成物と接触させること；ならびに（ｖ）研磨パッド及び研磨組成物を基板に対して相対的に移動させて基板の表面上の炭化ケイ素層の少なくとも一部を研削して基板を研磨することを含む、当該方法を提供する。

【0006】

本発明はさらに、化学機械研磨組成物であって、（ａ）アルミニウムイオンを含有するシリカ粒子を含み、アルミニウムイオンがシリカ粒子中に均質に分布しており、シリカ粒子の平均粒径が約４０ｎｍ～約８０ｎｍであり、（ｂ）スルホン酸モノマー単位を含むポリマー、（ｃ）緩衝剤及び（ｄ）水を含み、研磨組成物のｐＨが約２～約５である、当該研磨組成物を提供する。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本発明は、（ａ）シリカ粒子、（ｂ）スルホン酸モノマー単位を含むポリマー、（ｃ）任意選択の緩衝剤、及び（ｄ）水を含む化学機械研磨組成物を提供し、当該研磨組成物のｐＨは約２～約５である。

【0008】

研磨組成物はシリカ粒子を含む。シリカ粒子は任意の好適なシリカ粒子であり得る。シリカ粒子は沈降シリカ粒子または縮合重合シリカ粒子であり得る。いくつかの実施形態では、シリカ粒子は、Ｎｉｓｓａｎ ＣｈｅｍｉｃａｌからのＳｎｏｗｔｅｘ（商標）シリカ粒子などの沈降シリカを含む。Ｓｎｏｗｔｅｘ（商標）シリカ粒子の非限定的な例としては、ＳＴ－ＯＬ－４０、ＳＴ－ＯＺＬ－３５、及びＳＴ－ＰＭＳＯ製品が挙げられる。いくつかの実施形態では、シリカ粒子は、シリカ粒子とメルカプトアルキルトリアルコキシシランなどのメルカプトシランとの縮合、及びそれに続くメルカプト基のスルフェートまたはスルホネートへの酸化によって調製された、アニオン性シリカ粒子を含む。好適なアニオン性シリカ粒子の非限定的な例は、Ｆｕｓｏ ＣｈｅｍｉｃａｌからのＰＬ－３Ｄ及び、米国公開出願第２０１６／０２２２２５４号に記載されているような、アルミニウムイオンで表面改質されたコロイド状シリカ粒子ＷＬ８３Ａである。いくつかの実施形態では、シリカ粒子はアルミニウムイオンを含有し、アルミニウムイオンはシリカ粒子中に均質に分布している。アルミニウムイオンを含有するシリカ粒子は、アルミニウムイオンを含有するケイ酸塩水溶液を使用する沈降プロセスによって調製することができる。アルミニウムイオンは、ケイ酸塩水溶液に添加され得るかまたは、ケイ酸塩を調製するために使用される原材料に起因するケイ酸塩の不純物または低レベル成分として存在し得る。この実施形態では、粒子が均質な溶液から形成されるため、アルミニウムイオンはシリカ粒子全体に均質に分布している。これは、シリカ粒子の表面にアルミニウムイオンが会合するようにアルミニウムイオン含有溶液を既に形成されたシリカ粒子と接触させるシリカ粒子のアルミニウムドープとは異なるものである。好適なアルミニウムイオン含有シリカ粒子の非限定的な例は、ＮａｌｃｏからのＴＸ１３５７３製品である。

【0009】

シリカ粒子は任意の好適な平均粒径（すなわち平均粒子直径）を有し得る。球状シリカ粒子の場合、粒径は粒子の直径である。非球状シリカ粒子の場合、粒径は、粒子を包含する最小球の直径である。シリカの粒径は、任意の好適な技法を用いて、例えばレーザー回折技法を用いて測定することができる。好適な粒径測定機器は例えばＭａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｍａｌｖｅｒｎ，ＵＫ）から入手することができる。平均シリカ粒径が小さ過ぎる場合、研磨組成物は十分な除去速度を発揮しない可能性がある。対照的に、平均シリカ粒径が大き過ぎる場合、研磨組成物は、望ましくない研磨性能、例えば不良な基板欠陥などを呈する可能性がある。

【0010】

したがって、シリカ粒子の平均粒径は約４０ｎｍ以上、例えば約４５ｎｍ以上または約５０ｎｍ以上であり得る。あるいは、またはさらに、シリカ粒子の平均粒径は約８０ｎｍ以下、例えば、約７５ｎｍ以下、約７０ｎｍ以下、約６５ｎｍ以下、または約６０ｎｍ以下であり得る。よって、シリカ粒子は、上記端点の任意の２つによって制限された平均粒径を有し得る。例えば、シリカ粒子の平均粒径は、約４０ｎｍ～約８０ｎｍ、約４０ｎｍ～約７５ｎｍ、約４０ｎｍ～約７０ｎｍ、約４０ｎｍ～約６５ｎｍ、約４０ｎｍ～約６０ｎｍ、約４５ｎｍ～約８０ｎｍ、約４５ｎｍ～約７５ｎｍ、約４５ｎｍ～約７０ｎｍ、約４５ｎｍ～約６５ｎｍ、約４５ｎｍ～約６０ｎｍ、約５０ｎｍ～約８０ｎｍ、約５０ｎｍ～約７５ｎｍ、約５０ｎｍ～約７０ｎｍ、約５０ｎｍ～約６５ｎｍ、または約５０ｎｍ～約６０ｎｍであり得る。

【0011】

シリカ粒子は、本発明の研磨組成物中でコロイド的に安定であることが好ましい。コロイドという用語は、シリカ粒子の液体担体（例えば水）懸濁液を指す。コロイド安定性とは、時を経てその懸濁液が維持されることを指す。本発明に関して、シリカ粒子を１００ｍＬメスシリンダーに入れて撹拌せずに２時間置いたときにメスシリンダーの底部５０ｍＬ分における粒子の濃度（ｇ／ｍＬ表示で［Ｂ］）とメスシリンダーの上部５０ｍＬ分における粒子の濃度（ｇ／ｍＬ表示で［Ｔ］）との差を組成物中のシリカ粒子の初期濃度（ｇ／ｍＬ表示で［Ｃ］）で割ったものが０．５以下（つまり、｛［Ｂ］－［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）である場合、シリカ粒子はコロイド的に安定であるとみなされる。より好ましくは、［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。

【0012】

研磨組成物は任意の好適な量のシリカ粒子を含み得る。本発明の研磨組成物が含むシリカが少なすぎる場合、組成物は十分な除去速度を発揮しない可能性がある。対照的に、研磨組成物が含むシリカが多すぎる場合には、研磨組成物は、望ましくない研磨性能を呈する可能性、費用対効果が良くない可能性、及び／または安定性を欠く可能性がある。研磨組成物は約１０質量％以下のシリカ粒子、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％以下または約０．５質量％以下のシリカ粒子を含み得る。あるいは、またはさらに、研磨組成物は約０．０５質量％以上のシリカ粒子、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％以上または約１質量％以上のシリカ粒子を含み得る。よって、研磨組成物は、上記端点の任意の２つによって制限された量のシリカ粒子を有し得る。例えば、研磨組成物は約０．０５質量％～約１０質量％のシリカ粒子、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％、約０．１質量％～約４質量％、約０．１質量％～約３質量％、約０．１質量％～約２質量％、約０．１質量％～約１質量％、約０．２質量％～約２質量％、約０．２質量％～約１質量％、約０．２質量％～約０．６質量％、または約０．３質量％～約０．５質量％のシリカ粒子を含み得る。一実施形態では、研磨組成物は約０．５質量％～約３質量％のシリカ粒子（例えば、約１質量％～約３質量％のシリカ粒子または約１質量％～約２質量％のシリカ粒子）を含む。

【0013】

研磨組成物は、スルホン酸モノマー単位を含んでいるポリマーを含むが、これを以下ではスルホン酸ポリマーまたはコポリマーと呼ぶ。スルホン酸モノマー単位は、式－ＳＯ_３Ｈの基を１つ以上含む任意の好適なスルホン酸モノマー単位であり得る。好適なスルホン酸（ホモ）ポリマーの非限定的な例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸（例えば、ポリ（４－スチレンスルホン酸））、ポリアリルスルホン酸、ポリエチルアクリレートスルホン酸、ポリブチルアクリレートスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸などが挙げられる。好適なスルホン酸コポリマーには、スルホン酸モノマー単位と、カルボン酸基またはカルボン酸基の誘導体、例えばアミドを含むモノマーとを含むコポリマーが含まれる。好適なスルホン酸コポリマーの非限定的な例としては、ポリ（２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸）、ポリ（４－スチレンスルホン酸－コ－マレイン酸）などが挙げられる。好ましい実施形態では、スルホン酸ポリマーはポリスチレンスルホン酸である。スルホン酸ポリマーは、その遊離酸形態で提供され得るか、その塩として提供され得るか、またはその部分塩として提供され得る。

【0014】

スルホン酸ポリマーまたはコポリマーは、任意の好適な分子量を有し得る。スルホン酸ポリマーまたはコポリマーの平均分子量は約５０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、例えば、約５５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約６０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約６５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約７０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約７５，００００ｇ／ｍｏｌ以上、約８０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約８５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約９０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約９５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１００，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１２０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１３０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１４０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１５０，０００ｇ／ｍｏｌ以上であり得る。あるいは、またはさらに、スルホン酸ポリマーまたはコポリマーの平均分子量は約２００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、例えば、約１９５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約１９０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約１８５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約１８０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約１７５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約１７０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約１６５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約１６０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約１５５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約１５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下であり得る。よって、スルホン酸ポリマーまたはコポリマーは、上記端点の任意の２つによって制限された平均分子量を有し得る。例えば、スルホン酸ポリマーまたはコポリマーの平均分子量は約５０，０００ｇ／ｍｏｌ～約２００，０００ｇ／ｍｏｌ、約６０，０００ｇ／ｍｏｌ～約２００，０００ｇ／ｍｏｌ、約７０，０００ｇ／ｍｏｌ～約２００，０００ｇ／ｍｏｌ、約７５，０００ｇ／ｍｏｌ～約２００，０００ｇ／ｍｏｌ、約８０，０００ｇ／ｍｏｌ～約２００，０００ｇ／ｍｏｌ、約９０，０００ｇ／ｍｏｌ～約２００，０００ｇ／ｍｏｌ、約１００，０００ｇ／ｍｏｌ～約２００，０００ｇ／ｍｏｌ、約５０，０００ｇ／ｍｏｌ～約１９０，０００ｇ／ｍｏｌ、約５０，０００ｇ／ｍｏｌ～約１８０，０００ｇ／ｍｏｌ、約５０，０００ｇ／ｍｏｌ～約１７０，０００ｇ／ｍｏｌ、約５０，０００ｇ／ｍｏｌ～約１６０，０００ｇ／ｍｏｌ、約５０，０００ｇ／ｍｏｌ～約１５０，０００ｇ／ｍｏｌ、または約７５，０００ｇ／ｍｏｌ～約１５０，０００ｇ／ｍｏｌであり得る。

【0015】

研磨組成物は、任意の好適な量のスルホン酸ポリマーまたはコポリマーを含む。スルホン酸ポリマーまたはコポリマーの量とは、研磨組成物中に存在するスルホン酸ポリマーまたはコポリマーの総量のことを指す。研磨組成物はスルホン酸ポリマーまたはコポリマーを約１ｐｐｍ以上、例えば、約５ｐｐｍ以上、約１０ｐｐｍ以上、約２０ｐｐｍ以上、約３０ｐｐｍ以上、約４０ｐｐｍ以上または約５０ｐｐｍ以上含み得る。あるいは、またはさらに、研磨組成物は、約５００ｐｐｍ以下、例えば、約４５０ｐｐｍ以下、約４００ｐｐｍ以下、約３５０ｐｐｍ以下、約３００ｐｐｍ以下、約２５０ｐｐｍ以下、約２００ｐｐｍ以下、約１５０ｐｐｍ以下または約１００ｐｐｍ以下のスルホン酸ポリマーまたはコポリマーを含み得る。よって、研磨組成物は、上記端点の任意の２つによって制限された量のスルホン酸ポリマーまたはコポリマーを含み得る。例えば、研磨組成物は、約１ｐｐｍ～約５００ｐｐｍ、約５ｐｐｍ～約４５０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約４００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約３５０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約３００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約２５０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約２００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約３００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約２５０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約２００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約１５０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約９０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約８０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約７０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約６０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約５０ｐｐｍ、または約１０ｐｐｍ～約４０ｐｐｍのスルホン酸ポリマーまたはコポリマーを含み得る。

【0016】

特定の実施形態では、研磨組成物はさらに酸化剤を含む。酸化剤は任意の適切な酸化剤であり得る。望ましいことに、酸化剤は、炭化ケイ素を含む基板を研磨するために使用された場合に炭化ケイ素除去速度を増加させる。好適な酸化剤の非限定的な例は過酸化水素である。

【0017】

研磨組成物は任意の好適な量の酸化剤を含み得る。例えば、研磨組成物は約０．１質量％～約５質量％の酸化剤（例えば、約０．５質量％～約３質量％の酸化剤）を含み得る。

【0018】

研磨組成物は水を含む。水は任意の好適な水であり得、例えば、脱イオン水または蒸留水であり得る。いくつかの実施形態では、研磨組成物はさらに、水と組み合わせて１つ以上の有機溶媒を含み得る。例えば、研磨組成物はさらに、ヒドロキシル溶媒、例えばメタノールまたはエタノール、ケトン溶媒、アミド溶媒、スルホキシド溶媒などを含み得る。好ましくは、研磨組成物は純水を含む。

【0019】

研磨組成物のｐＨは約２～約５である。よって、研磨組成物のｐＨは約２以上、例えば、約２．２以上、約２．４以上、約２．６以上、約２．８以上、約３．０以上、約３．２以上または約３．４以上であり得る。あるいは、またはさらに、研磨組成物のｐＨは約５以下、例えば、約４．８以下、約４．６以下、約４．４以下、約４．２以下または約４．０以下であり得る。よって、研磨組成物は、上記端点の任意の２つによって制限されたｐＨを有し得る。例えば、研磨組成物のｐＨは約２～約５、例えば、約２．２～約５、約２．２～約４．８、約２．４～約４．８、約２．４～約４．６、約２．４～約４．４、約２．４～約４．２、または約２．６～約４．０であり得る。

【0020】

研磨組成物のｐＨは、任意の好適な酸または塩基を使用して調整され得る。好適な酸の非限定的な例としては、硝酸、硫酸、リン酸ならびに、ギ酸及び酢酸などの有機酸が挙げられる。好適な塩基の非限定的な例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化アンモニウムが挙げられる。

【0021】

研磨組成物は場合によってさらに緩衝剤を含む。緩衝剤は、研磨組成物を本明細書中で列挙されるｐＨに維持することができる任意の好適な緩衝剤であり得る。好適な緩衝剤の非限定的な例としては、ギ酸、マロン酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸及びリン酸が挙げられる。

【0022】

化学機械研磨組成物は場合によってさらに１つ以上の添加剤を含む。添加剤の例としては、調整剤、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）、キレート剤、殺生物剤、スケール抑制剤、分散剤などが挙げられる。

【0023】

殺生物剤は、存在している場合、任意の好適な殺生物剤であり得、任意の好適な量で研磨組成物中に存在し得る。好適な殺生物剤はイソチアゾリノン殺生物剤である。研磨組成物中の殺生物剤の量は典型的には約１ｐｐｍ～約５００ｐｐｍ、好ましくは約１０ｐｐｍ～約１２５ｐｐｍである。

【0024】

特定の実施形態では、研磨組成物は、ピペラジン化合物、４－モルホリン化合物、アミノスルホン酸化合物、置換型アミン化合物、第三級アミン化合物、もしくはビスアミン化合物、またはそれらの塩を含有しない。本明細書中で使用する場合、「含有しない」という語句は、列挙した化合物を研磨組成物が痕跡汚染物量でしか含んでいないことを意味し、当該量は、研磨中に研磨組成物によって得ることができるＳｉＣ除去速度、ＳｉＮ除去速度またはＳｉＯ除去速度のどれに影響を与えるにも不十分な量である。特定の実施形態では、研磨組成物は、置換型４－モルホリン誘導体、例えば、３－（Ｎ－モルホリノ）プロパンスルホン酸（ＭＯＰＳ）、４－モルホリンエタンスルホン酸（ＭＥＳ）、β－ヒドロキシ－４－モルホリンプロパンスルホン酸（ＭＯＰＳＯ）、及びそれらの組み合わせを含有しない。特定の実施形態では、研磨組成物は、アミノスルホン酸、例えば、２－［（２－ヒドロキシ－１，１－ビス（ヒドロキシメチル）エチル）アミノ］エタンスルホン酸（ＴＥＳ）、Ｎ－［トリス（ヒドロキシメチル）メチル］－３－アミノプロパンスルホン酸（ＴＡＰＳ）、Ｎ－トリス（ヒドロキシメチル）メチル－４－アミノブタンスルホン酸（ＴＡＢＳ）、Ｎ－（２－アセトアミド）－２－アミノエタンスルホン酸（ＡＣＥＳ）、Ｎ，Ｎ－ビス（２－ヒドロキシエチル）－２－アミノエタンスルホン酸（ＢＥＳ）、３－（シクロヘキシルアミノ）－１－プロパンスルホン酸（ＣＡＰＳ）、２－（シクロヘキシルアミノ）エタンスルホン酸（ＣＨＥＳ）、及びそれらの組み合わせを含有しない。特定の実施形態では、研磨組成物は、置換型アミン化合物、例えば、２－ヒドロキシ－３－［トリス（ヒドロキシメチル）メチルアミノ］－１－プロパンスルホン酸（ＴＡＰＳＯ）、Ｎ－［トリス（ヒドロキシメチル）メチル］グリシン（ＴＲＩＣＩＮＥ）、Ｎ，Ｎ－ビス（２－ヒドロキシエチル）グリシン（ＢＩＣＩＮＥ）、Ｎ－（２－アセトアミド）イミノ二酢酸（ＡＤＡ）、２，２－ビス（ヒドロキシメチル）－２，２’，２’’－ニトリロトリエタノール（ＢＩＳ－ＴＲＩＳ）、３－（シクロヘキシルアミノ）－２－ヒドロキシ－１－プロパンスルホン酸（ＣＡＰＳＯ）、３－（Ｎ，Ｎ－ビス［２－ヒドロキシエチル］アミノ）－２－ヒドロキシプロパンスルホン酸（ＤＩＰＳＯ）、及びそれらの組み合わせを含有しない。特定の実施形態では、研磨組成物は、置換型ビスアミン化合物、例えば、１，３－ビス［トリス（ヒドロキシメチル）メチルアミノ］プロパン（ＢＩＳ－ＴＲＩＳ ＰＲＯＰＡＮＥ）を含有しない。

【0025】

研磨組成物は任意の好適な技法で調製することができ、その多くは当業者に知られている。研磨組成物はバッチまたは連続プロセスで調製することができる。一般に、研磨組成物は、その成分を任意の順序で合わせることによって調製することができる。本明細書中で使用する「成分」という用語は、個々の原料（例えば、シリカ粒子、スルホン酸ポリマーまたはコポリマー、任意選択の緩衝剤、任意選択の酸化剤、任意選択のｐＨ調整剤など）を含むだけでなく、原料（例えば、シリカ粒子、スルホン酸ポリマーまたはコポリマー、任意選択の緩衝剤、任意選択の酸化剤、任意選択のｐＨ調整剤など）の任意の組み合わせも含む。

【0026】

例えば、シリカ粒子を水中に分散させることができる。その後、成分を研磨組成物中に組み込むことができる任意の方法でスルホン酸ポリマーまたはコポリマー、任意選択の緩衝剤、及び任意選択の酸化剤を添加及び混合することができる。酸化剤は研磨組成物の調製中の任意の時間に添加することができる。研磨組成物は使用前に調製することができ、１つ以上の成分、例えば酸化剤は、使用直前（例えば、使用前の約１分以内または使用前の約１時間以内または使用前の約７日間以内）に研磨組成物に添加することができる。研磨組成物はまた、研磨操作中に基板の表面で成分を混合することによって調製することもできる。

【0027】

研磨組成物は、シリカ粒子、スルホン酸ポリマーまたはコポリマー、任意選択の緩衝剤、任意選択の酸化剤、任意選択のｐＨ調整剤、及び水を含む単一パッケージシステムとして供給され得る。あるいは、シリカ粒子を水分散体として第１容器内に入れて供給することができ、スルホン酸ポリマーまたはコポリマー、任意選択の緩衝剤、任意選択の酸化剤、及び任意選択のｐＨ調整剤を乾燥形態で、あるいは水溶液または水分散体として、第２容器に入れて供給することができる。酸化剤は、望ましくは、研磨組成物の他成分とは別に供給され、使用の少し前（例えば、使用前１週間以内、使用前１日以内、使用前１時間以内、使用前１０分以内または使用前１分以内）に例えば最終使用者によって研磨組成物の他成分と合わせられる。第１または第２容器内の成分を乾燥形態とすることができる一方、他の容器に入った成分を水性分散体の形態とすることができる。さらに、第１及び第２容器内の成分は、異なるｐＨ値を有するかあるいは、実質的に類似するかまたは等しくさえあるｐＨ値を有することが好適である。研磨組成物のその他の容器２個または容器３個以上での成分の組み合わせは当業者の知識の範囲内である。

【0028】

本発明の研磨組成物は、使用前に適量の水で希釈することが意図された濃縮物として提供されることもできる。そのような実施形態では、研磨組成物濃縮物は、濃縮物を適量の水と、既に適量で存在していない場合の酸化剤とで希釈したときに研磨組成物の各成分が上に列挙した各成分の適切な範囲内の量で研磨組成物中に存在することになるような量の、シリカ粒子、スルホン酸ポリマーまたはコポリマー、任意選択の緩衝剤、任意選択のｐＨ調整剤、場合によって存在する任意選択の酸化剤を含み得る。例えば、シリカ粒子、スルホン酸ポリマーまたはコポリマー、任意選択の緩衝剤、及び任意選択のｐＨ調整剤はそれぞれ、各成分について上に列挙した濃度よりも約２倍（例えば、約３倍、約４倍または約５倍）高い濃度で存在し得、その結果、濃縮物を好適な量の任意選択の酸化剤と一緒に等体積の水（例えば、それぞれ２倍等体積の水、３倍等体積の水、または４倍等体積の水）で希釈したときに各成分は、各成分について上に記した範囲内の量で研磨組成物中に存在することになる。さらに、当業者には理解されるであろうが、濃縮物は、他成分が少なくとも部分的または完全に濃縮物中に溶解することを確保するために、最終研磨組成物中に存在する水を適切な割合で含有し得る。

【0029】

本発明はさらに、基板を化学機械研磨する方法であって、（ｉ）基板を提供することを含み、基板が、炭化ケイ素層を基板の表面上に含むものであり；（ｉｉ）研磨パッドを提供すること；（ｉｉｉ）（ａ）シリカ粒子、（ｂ）スルホン酸モノマー単位を含むポリマー及び（ｃ）水を含む研磨組成物を提供することを含み、研磨組成物のｐＨが約２～約５であり；（ｉｖ）基板を研磨パッド及び研磨組成物と接触させること；ならびに（ｖ）研磨パッド及び研磨組成物を基板に対して相対的に移動させて基板の表面上の炭化ケイ素層の少なくとも一部を研削して基板を研磨することを含む、当該方法を提供する。

【0030】

化学機械研磨組成物は、任意の好適な基板を研磨するために使用することができ、とりわけ、炭化ケイ素を含む少なくとも１つの層（典型的には表面層）を含む基板を研磨するのに有用である。好適な基板には、半導体産業で使用されるウェハが含まれる。ウェハは典型的には例えば金属、金属酸化物、金属窒化物、金属複合材、金属合金、低誘電率材料またはそれらの組み合わせを含むかまたはそれらからなる。本発明の方法は、炭化ケイ素、窒化ケイ素及び／または酸化ケイ素、例えば、上記材料のうちの任意の１つ、２つまたは特に３つ全てを含む基板を研磨するのに特に有用である。好ましい実施形態では、基板の表面に炭化ケイ素層を含んでいる基板を研磨するために化学機械研磨組成物を使用することができる。

【0031】

特定の実施形態では、基板は、炭化ケイ素を窒化ケイ素及び／または酸化ケイ素と組み合わせて含む。炭化ケイ素は、任意の好適な炭化ケイ素であり得、その多くの形態は当技術分野で知られている。炭化ケイ素は任意の好適なポリタイプを有し得る。窒化ケイ素は任意の好適な窒化ケイ素であり得る。酸化ケイ素も同様に任意の好適な酸化ケイ素であり得、その多くの形態は当技術分野で知られている。酸化ケイ素の好適な種類としては、限定されないが例えば、ＴＥＯＳ、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）、ＰＥＴＥＯＳ、熱酸化物、未ドープケイ酸ガラス、及びＨＤＰ酸化物が挙げられる。

【0032】

本発明の化学機械研磨組成物は、望ましいことに、炭化ケイ素を含む基板を本発明の方法に従って研磨する場合に高い除去速度を発揮する。例えば、炭化ケイ素を含むシリコンウェハを本発明の実施形態に従って研磨する場合、研磨組成物は、望ましいことに、約５００Å／分以上、約７００Å／分以上、約８００Å／分以上、約９００Å／分以上、約１，０００Å／分以上、約１，１００Å／分以上、約１，２５０Å／分以上、約１，５００Å／分以上、約１，７５０Å／分以上、または約２，０００Å／分以上の炭化ケイ素除去速度を発揮する。

【0033】

本発明の化学機械研磨組成物は、望ましいことに、窒化ケイ素を含む基板を本発明の方法に従って研磨する場合に低い除去速度を呈する。例えば、窒化ケイ素を含むシリコンウェハを本発明の実施形態に従って研磨する場合、研磨組成物は、望ましいことに、約２００Å／分以下、例えば、約１５０Å／分以下、約１００Å／分以下、約９０Å／分以下、約８０Å／分以下、約７０Å／分以下、約６０Å／分以下、約５０Å／分以下、約４０Å／分以下、さらには約３０Å／分以下の窒化ケイ素の除去速度を呈する。かくして、炭化ケイ素層と窒化ケイ素層とを含む基板を研磨するために使用する場合に研磨組成物は、望ましいことに、窒化ケイ素層よりも炭化ケイ素層を研磨する選択性を発揮する。第２材料よりも第１材料を研磨する選択性は、第１材料と第２材料との除去速度の比率として定義することができる。第１材料の除去速度が第２材料の除去速度よりも大きい場合、研磨組成物は、第１材料の除去に選択性を呈するとみなすことができる。

【0034】

本発明の化学機械研磨組成物は、望ましいことに、酸化ケイ素を含む基板を本発明の方法に従って研磨する場合に低い除去速度を呈する。例えば、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物、プラズマ強化テトラエチルオルトシリケート（ＰＥＴＥＯＳ）及び／またはテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）などの酸化ケイ素を含むシリコンウェハを本発明の実施形態に従って研磨する場合、研磨組成物は、望ましいことに、約２００Å／分以下、例えば、約１５０Å／分以下、約１００Å／分以下、約９０Å／分以下、約８０Å／分以下、約７０Å／分以下、約６０Å／分以下、約５０Å／分以下、約４０Å／分以下、さらには約３０Å／分以下の酸化ケイ素の除去速度を呈する。かくして、炭化ケイ素層と酸化ケイ素層とを含む基板を研磨するために使用する場合に研磨組成物は、望ましいことに、酸化ケイ素層よりも炭化ケイ素層を研磨する選択性を発揮する。

【0035】

本発明の化学機械研磨組成物は、特定の薄層材料に対して選択的となる所望の研磨範囲での効果的な研磨を提供すると同時に表面の不完全性、欠陥、腐食、侵食、及び停止層の除去を最小限に抑えるように、適合させることができる。選択性は、研磨組成物の成分の相対濃度を変化させ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は、窒化ケイ素に対する炭化ケイ素の研磨選択性が約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、または約１５０：１以上）である基板を研磨するために使用することができる。また、本発明の化学機械研磨組成物を使用して酸化ケイ素に対する炭化ケイ素の約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、または約１５０：１以上）の研磨選択性で基板を研磨することができる。このように、実施形態では、研磨組成物及び研磨方法は、少なくとも１つの炭化ケイ素層と、少なくとも１つの窒化ケイ素層及び／または少なくとも１つの酸化ケイ素層とを含む基板を研磨するために用いられる場合、窒化ケイ素及び／または酸化ケイ素の除去に比べて炭化ケイ素の除去を優先的に行うことを可能にする。

【0036】

本発明の化学機械研磨組成物及び方法は特に、化学機械研磨装置と一緒に用いるのに適している。典型的には、装置は、使用時に運動して公転運動、線形運動または円運動によって生じる速度を有する定盤と、定盤に接触して運動時に定盤と共に移動する研磨パッドと、基板に接触すること及び研磨パッドの表面に対して相対的に基板を移動させることによって研磨基板を保持する担体とを含む。基板の研磨は、基板が研磨パッド及び本発明の研磨組成物に接触して配置されていること、ならびにその後に基板の表面の少なくとも一部を研削して基板を研磨すべく研磨パッドが基板に対して相対的に移動することによって起こる。

【0037】

任意の好適な研磨パッド（例えば研磨面）を使用して基板を化学機械研磨組成物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、織布及び不織布研磨パッドが挙げられる。さらに、好適な研磨パッドは、様々な密度、硬さ、厚み、圧縮性、圧縮時の反発能、及び圧縮係数を有する任意の好適なポリマーを含み得る。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、それらの共形成生成物、及びそ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の関連において特に有用である。典型的なパッドとしては、限定されないが、ＳＵＲＦＩＮ（商標）０００、ＳＵＲＦＩＮ（商標）ＳＳＷ１、ＳＰＭ３１００（例えば、Ｅｍｉｎｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓによって市販されている）、ＰＯＬＩＴＥＸ（商標）、及びＦｕｊｉｂｏ ＰＯＬＹＰＡＳ（商標）２７（Ｆｕｊｉｂｏ Ｈ７０００、Ｈ８００、Ｈ６００、Ｈ８０４など。これらの例が本当に必要であるかは定かでない）が挙げられる。

【0038】

化学機械研磨装置はさらに原位置研磨完了検出システムを含むことが望ましく、その多くは当技術分野で知られている。研磨されている基板の表面から反射される光またはその他の放射線を分析することによって研磨プロセスを検査及び監視する技法は当技術分野で知られている。そのような方法は、例えば、米国特許第５，１９６，３５３号、米国特許第５，４３３，６５１号、米国特許第５，６０９，５１１号、米国特許第５，６４３，０４６号、米国特許第５，６５８，１８３号、米国特許第５，７３０，６４２号、米国特許第５，８３８，４４７号、米国特許第５，８７２，６３３号、米国特許第５，８９３，７９６号、米国特許第５，９４９，９２７、及び米国特許第５，９６４，６４３号に記載されている。研磨されている基板に関する研磨プロセスの進行の検査または監視は、研磨完了の判定、すなわち特定の基板に関して研磨プロセスをいつ終わらせるべきかについての判定を可能にすることが望ましい。

【0039】

以下の実施例は本発明をさらに例証するものであるが、当然ながら決してその範囲を限定するものと解釈されるべきでない。

【実施例】

【0040】

実施例１
この実施例は、アルミニウムイオンを含有するシリカ粒子とスルホン酸ポリマーまたはコポリマーとを含む研磨組成物が呈する炭化ケイ素（ＳｉＣ）と窒化ケイ素（ＳｉＮ）との除去速度を比較する。

【0041】

ＳｉＣ及びＳｉＮのブランケット層を含む別個の基板を異なる９種の研磨組成物、すなわち研磨組成物１Ａ～１Ｉで研磨した。研磨組成物１Ａ～１Ｉは各々、１．０質量％のＮａｌｃｏ ＴＸ１３５７３シリカ、１２０ｐｐｍの緩衝剤、２質量％の過酸化水素、及び１５ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ（商標）殺生物剤（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）をｐＨ３．５の水中に含んでいた。研磨組成物１Ａ～１Ｉはさらに、表１に記すスルホン酸ポリマーまたはコポリマー及び緩衝剤を含んでいた。

【表1】

【0042】

研磨の後、除去速度を決定した。結果を表２に記す。

【表2】

【0043】

表２に記す結果から明らかなように、本発明の研磨組成物１Ｂ～１Ｇは、望ましいことに、良好なＳｉＣ除去速度、及びおよそ５．０～３２．４のＳｉＣ／ＳｉＮ選択性を発揮した。選択性は、ＳｉＮに対するＳｉＣの除去速度の比率を決定することによって算出される。ジオクチルスルホスクシナートを含有していた研磨組成物１Ｈは、対照研磨組成物１Ａと比較してより低いＳｉＣ除去速度及びより低いＳｉＣ／ＳｉＮ選択性を呈した。比較用研磨組成物１Ｉにおいてジオクチルスルホスクシナートの量を２５０ｐｐｍに増やすこと（つまり、単量体スルホン酸の量を増やすこと）によって、ＳｉＣ／ＳｉＮ選択性は比較用研磨組成物１Ｈと比較して向上したが、ＳｉＣ除去速度はかえって著しく低下した。

【0044】

実施例２
この実施例は、アルミニウムイオンを含有するシリカ粒子と過酸化水素とを含む研磨組成物が呈するＳｉＣ、ＳｉＮ及び酸化ケイ素（ＳｉＯ）の除去速度に対してポリスチレンスルホン酸（すなわちスルホン酸ポリマー）の量が与える影響を実証する。

【0045】

ＳｉＣ、ＳｉＮ及びＳｉＯのブランケット層を含む別個の基板を異なる５種の研磨組成物、すなわち研磨組成物２Ａ～２Ｅで研磨した。研磨組成物２Ａ～２Ｅは各々、１．０質量％のＮａｌｃｏ ＴＸ１３５７３シリカ、１２０ｐｐｍのギ酸（すなわち緩衝剤）、２質量％の過酸化水素、及び１５ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ（商標）殺生物剤をｐＨ３．５の水中に含んでいた。研磨組成物２Ｂ～２Ｅはさらに、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＡ）を表３に記す量で含有していた。

【0046】

研磨の後、ＳｉＣ、ＳｉＮ及びＳｉＯの除去速度を決定した。結果を表３に記す。

【表3】

【0047】

表３に記す結果から明らかなように、研磨組成物２Ｂ～２Ｅにポリスチレンスルホン酸を添加することはＳｉＯの除去速度に対してほとんど影響を与えなかった。ポリスチレンスルホン酸の濃度を０ｐｐｍから２５ｐｐｍに高めることによってＳｉＣ／ＳｉＮ選択性がおよそ１．６からおよそ２２．１に向上した一方、ＳｉＣ除去速度はおよそ６．７％低下した。ポリスチレンスルホン酸の濃度を３５ｐｐｍに高めることによってＳｉＣ／ＳｉＮ選択性がおよそ５８．１となったが、ＳｉＣ除去速度は、ポリスチレンスルホン酸を全く含んでいない対照研磨組成物２Ａが呈した除去速度のおよそ７１．４％に低下した。かくして、５～３５ｐｐｍのポリスチレンスルホン酸の存在は、良好なＳｉＣ除去速度を維持しながらＳｉＣ／ＳｉＮ選択性の望ましい向上をもたらした。ポリスチレンスルホン酸の量を３５ｐｐｍに増やした場合、ＳｉＣ／ＳｉＮ選択性は向上したが、ＳｉＣ除去速度は低下した。

【0048】

実施例３
この実施例は、アルミニウムイオンを含有するシリカ粒子とスルホン酸ポリマーまたはコポリマーとを含む研磨組成物が呈するＳｉＣ、ＳｉＮ及びＳｉＯの除去速度に対してｐＨが与える影響を実証する。

【0049】

ＳｉＣ、ＳｉＮ及びＳｉＯのブランケット層を含む別個の基板を異なる７種の研磨組成物、すなわち研磨組成物３Ａ～３Ｇで研磨した。研磨組成物３Ａ～３Ｇは各々、１．０質量％のＮａｌｃｏ ＴＸ１３５７３シリカ、２５ｐｐｍのポリスチレンスルホン酸（すなわちスルホン酸ポリマー）、１２０ｐｐｍのギ酸（すなわち緩衝剤）、２質量％の過酸化水素、及び１５ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ（商標）殺生物剤を水中に含んでいた。研磨組成物３Ａ～３ＧのｐＨ値を表４に報告する。

【0050】

研磨の後、ＳｉＣ、ＳｉＮ及びＳｉＯの除去速度を決定した。結果を表４に記す。

【表4】

【0051】

表４に記す結果から明らかなように、ＳｉＣ除去速度はｐＨ２．５からｐＨ５．０までは高いままであったが、ｐＨ６．０でのＳｉＣ除去速度は、ｐＨ５．０での除去速度のおよそ４５％であった。ＳｉＣ／ＳｉＮ選択性は、ｐＨ２．５での２４．３から、ｐＨ４．５での４７．０にまで及んだが、ｐＨ６．０では１８．０であった。ＳｉＣ／ＳｉＯ選択性は、ｐＨ２．５での３．８から、ｐＨ３．０での７．５にまで上昇し、ｐＨ５．０での１３．４から、ｐＨ６．０での６．０にまで低下した。したがって、これらの実施形態では、ＳｉＣ／ＳｉＮ選択性は３．０～５．０のｐＨ範囲において最適化された。ｐＨ値２．５でのＳｉＯ除去速度は、ｐＨ値３．０で認められた除去速度の２倍超であった。ｐＨ値６．０でのＳｉＮ除去速度は、ｐＨ５．０で認められたＳｉＮ除去速度の半分未満であった。

【0052】

実施例４
この実施例は、スルホン酸ポリマーまたはコポリマーと緩衝剤とをさらに含む研磨組成物が呈するＳｉＣ、ＳｉＮ及びＳｉＯの除去速度に対してシリカ粒子が与える影響を実証する。

【0053】

ＳｉＣ、ＳｉＮ及びＳｉＯのブランケット層を含む別個の基板を異なる７種の研磨組成物、すなわち研磨組成物４Ａ～４Ｇで研磨した。研磨組成物４Ａ～４Ｇは各々、２５ｐｐｍのポリスチレンスルホン酸（すなわちスルホン酸ポリマー）、１２０ｐｐｍのギ酸（すなわち緩衝剤）、２質量％の過酸化水素、及び１５ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ（商標）殺生物剤をｐＨ３．５の水中に含んでいた。研磨組成物４Ａ～４Ｇの各々はさらに、表５に列挙する種類のシリカを１．０質量％含んでいた。ＣＭＣ ＷＬ－８３Ａは、米国公開出願第２０１６／０２２２２５４号に記載されているような、アルミニウムイオンで表面改質されたコロイド状シリカ粒子である。

【0054】

研磨の後、ＳｉＣ、ＳｉＮ及びＳｉＯの除去速度を決定した。結果を表５に記す。

【表5】

【0055】

表５に記す結果から明らかなように、Ｎａｌｃｏ ＴＸ１３５７３シリカ粒子を含有する研磨組成物４Ａは最も高いＳｉＣ／ＳｉＮ選択性を発揮した。Ｎｉｓｓａｎ ＳＴ－ＯＺＬ－３５シリカ粒子を含有する研磨組成物４Ｆは、最も高いＳｉＣ除去速度を発揮した。Ｎｉｓｓａｎ ＳＴ－ＰＳＭＯシリカを含有する研磨組成物４Ｇは、最も高いＳｉＣ／ＳｉＯ選択性を発揮した。これらの結果は、ＳｉＣ、ＳｉＮ及びＳｉＯの除去速度ならびにＳｉＣ／ＳｉＮ及びＳｉＣ／ＳｉＯ選択性が特定のシリカ粒子の使用によって調整され得ることを実証している。

【0056】

本明細書中で引用される、刊行物、特許出願及び特許を含めた全ての参考文献は、これをもって参照により、各参考文献を参照により援用することを個別かつ具体的に示しその全体を本明細書中に記した場合と同じ程度に援用される。

【0057】

本発明の記載に関して（特に、以下の特許請求の範囲に関して）「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」及び「少なくとも１つ」という用語ならびに同様の指示対象の使用は、本明細書中での別段の指示、または文脈から明らかな否定がなされていない限り、単数形及び複数形を両方とも包含すると解釈されるべきである。１つ以上の項目の列挙を伴う「少なくとも１つ」（例えば、「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」）という用語の使用は、本明細書中での別段の指示、または文脈から明らかな否定がなされていない限り、列挙項目（ＡまたはＢ）から選択される１つの項目、または列挙項目の２つ以上の任意の組み合わせ（Ａ及びＢ）を意味すると解釈されるべきである。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含有する」という用語は、別段の注釈がなされていない限り、オープンエンド形式の用語として（つまり、「含むが限定はされない」という意味で）解釈されるべきである。本明細書中での値の範囲の列挙は、本明細書において別段の指示がなされていない限り、単に範囲内に入る各個々の値に個別に言及する手短な方法としての役割を果たすことを意図したものに過ぎず、各個々の値は、あたかもそれを本明細書中で個別に列挙したかのように本明細書に援用される。本明細書に記載の全ての方法は、本明細書中での別段の指示、あるいは文脈から明らかな否定がなされていない限り、任意の好適な順序で実施することができる。本明細書中で提供するありとあらゆる例または例示表現（例えば、「など」）の使用は、単に本発明をよりよく例示することを意図したものに過ぎず、別段の特許請求がなされていない限り本発明の範囲に限定を加えるものではない。明細書中のいかなる表現も、特許請求されていない何らかの要素が本発明の実施に必須であると示すものとして解釈されるべきでない。

【0058】

本明細書中には、本発明を実施するために本発明者らが知っている最良の形態を含めた本発明の好ましい実施形態が記載されている。それらの好ましい実施形態の変化形態は、上記の記載を読むことによって当業者に明らかとなり得る。本発明者らは、当業者が適宜そのような変化形態を採用するということを予期しており、本発明者らは、本明細書中に具体的に記載されている以外の形態で本発明が実施されることも企図している。したがって、本発明は、適用される法律によって許可されるように、本明細書に添付する特許請求の範囲の中で列挙する主題の全ての改変形態及び均等物を含む。さらに、本明細書中での別段の指示、あるいは文脈から明らかな否定がなされていない限り、可能なあらゆる変化形態において上記要素の任意の組み合わせが本発明に包含される。