特許 7311396 ケミカルメカニカルポリッシングパッド及び研磨方法

(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】2023-07-10

(45)【発行日】2023-07-19

(54)【発明の名称】ケミカルメカニカルポリッシングパッド及び研磨方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/24 20120101AFI20230711BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20230711BHJP

   C08G 18/28 20060101ALI20230711BHJP

   C08G 18/38 20060101ALI20230711BHJP

   C08G 18/32 20060101ALI20230711BHJP

   B24B 37/00 20120101ALN20230711BHJP

【ＦＩ】

B24B37/24 C

H01L21/304 622F

C08G18/28

C08G18/38 019

C08G18/32 006

C08G18/32 037

B24B37/00 H

【請求項の数】 10

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019198322

(22)【出願日】2019-10-31

(65)【公開番号】P2020075355

(43)【公開日】2020-05-21

【審査請求日】2022-10-17

(31)【優先権主張番号】16/182,133

(32)【優先日】2018-11-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】504089426

【氏名又は名称】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

(74)【代理人】

【識別番号】110001508

【氏名又は名称】弁理士法人 津国

(72)【発明者】

【氏名】マシュー・アール・ガディンスキ

(72)【発明者】

【氏名】モハマッド・ティー・イスラム

(72)【発明者】

【氏名】イ・グォ

(72)【発明者】

【氏名】ジョージ・シー・ジェイコブ

【審査官】永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１３８５６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１３９４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７１７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２９６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５２８４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－４３３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０４８８５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ３７／２４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｃ０８Ｇ １８／２８

Ｃ０８Ｇ １８／３８

Ｃ０８Ｇ １８／３２

Ｂ２４Ｂ ３７／００

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

メモリ、シリコンディスク、ガラス、及び半導体基板の少なくとも１つから選択される基板を研磨するための正のゼータ電位を有するケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）研磨パッドであって、この研磨パッドは組成物を有する研磨層及び研磨表面を含み、そしてこの組成物は、（ａ）～（ｄ）：
（ａ）１分子当たり平均少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基を有する多官能性イソシアナート；
（ｂ）ヒドロキシル置換された第４級アンモニウムからなる第１硬化剤；
（ｃ）第２硬化剤であって、第４級アンモニウムを含まない第２硬化剤；及び
（ｄ）任意選択的に、複数の微量要素
を含む成分の反応生成物であり、そして前記第１硬化剤は、第１硬化剤と第２硬化剤との総モル量に基づいて５０モル％以上で存在し、そして（ｂ）及び（ｃ）の硬化剤中の合わせた反応性水素基対（ａ）の多官能性イソシアナート中の少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基の化学量論比は、０．８～１．１であり、そして前記正のゼータ電位は、研磨パッド全体の表面にわたって一定であり、硝酸又は水酸化カリウムを使用して脱イオン水のｐＨを調整することにより２～１２のｐＨ範囲にわたってｐＨに依存しない、研磨パッド。

【請求項2】

第１硬化剤が、１分子当たり少なくとも２個のヒドロキシル基を含む、請求項１記載のケミカルメカニカルポリッシングパッド。

【請求項3】

第１硬化剤が、１分子当たり少なくとも３個のヒドロキシル基を含む、請求項２記載のケミカルメカニカルポリッシングパッド。

【請求項4】

第２硬化剤が、アミンを含む、請求項１記載のケミカルメカニカルポリッシングパッド。

【請求項5】

第２硬化剤が、０．１重量％未満の第３級アミンを含む、請求項４記載のケミカルメカニカルポリッシングパッド。

【請求項6】

アミンが、芳香族アミンである、請求項４記載のケミカルメカニカルポリッシングパッド。

【請求項7】

芳香族アミンが、４，４’－メチレンビス（２－クロロアニリン）（ＭＢＯＣＡ）である、請求項６記載のケミカルメカニカルポリッシングパッド。

【請求項8】

第４級アンモニウムが、メチル硫酸トリス（２－ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムである、請求項１記載のケミカルメカニカルポリッシングパッド。

【請求項9】

第４級アンモニウムが、塩化（２，３－ジヒドロキシプロピル）トリメチルアンモニウムである、請求項１記載のケミカルメカニカルポリッシングパッド。

【請求項10】

ゼータ電位が、＋９０から＋１６０ｍＶの範囲にある、請求項１記載のケミカルメカニカルポリッシングパッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に先進の半導体デバイスのケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）の分野に関する。より具体的には、本発明は、化学修飾されたＣＭＰパッド、及び先進の半導体デバイスのケミカルメカニカルポリッシング方法を対象とする。

【背景技術】

【0002】

集積回路その他の電子デバイスの製造において、導電性材料、半導体材料及び絶縁材料の複数の層が半導体ウェーハの表面上に堆積されたり、そこから除去されたりする。導電性材料、半導体材料、及び絶縁材料の薄層は、多くの堆積手法によって堆積することができる。最新の加工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る物理気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、及び電気化学的めっき法（ＥＣＰ）を含む。

【0003】

材料の層が順次堆積され除去されるにつれ、ウェーハの最上面は平坦でなくなる。後続の半導体加工（例えば、メタライゼーション）はウェーハが平らな表面を有することを要求するため、ウェーハを平坦化する必要がある。平坦化は、望ましくない表面トポグラフィー及び表面欠陥（例えば、粗面、凝集物質、結晶格子損傷、スクラッチ、及び汚染層又は物質など）を除くのに有用である。

【0004】

ケミカルメカニカルプラナリゼーション、すなわち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ために使用される一般的な手法である。従来のＣＭＰにおいては、ウェーハはキャリアアセンブリに取り付けられ、ＣＭＰ装置内に研磨パッドと接触して配置される。キャリアアセンブリは、ウェーハに調節可能な圧力を提供し、ウェーハを研磨パッドに押し付ける。パッドを、外部駆動力によってウェーハに対して動かす（例えば、回転）。それと同時に、化学組成物（「スラリー」）その他の研磨溶液がウェーハと研磨パッドとの間に提供される。このように、パッド表面及びスラリーの化学的及び機械的作用によって、ウェーハ表面が研磨されて、平坦化される。

【0005】

パッドとスラリー粒子との間の接触力に加えて、表面力もウェーハとスラリー粒子の間に作用し、ＣＭＰ材料除去速度に影響を与える。

【0006】

米国特許出願公開第２０１７／０１２０４１６号は、研磨物品の表面全体にわたってゼータ電位の変動領域を有する研磨物品を開示している。活性スラリーが正のゼータ電位を有する砥粒（例えば、アルミナ）を含む場合、研磨表面は、研磨物品の表面の他の領域と比較してより負のゼータ電位を有し、研磨物品と液体界面との界面に砥粒を引き付けるように設計することができる。

【0007】

米国特許第９，４８４，２１２号は、ＣＭＰパッドの研磨層用の酸化ケイ素材料と窒化ケイ素との間の除去速度選択比を改善する方法を開示している。これは、１～６の研磨ｐＨで測定された正の表面電荷を持つシリカ砥粒の使用と共に、研磨層組成物に使用される原料の特定の組合せによって達成される。

【0008】

ＷＯ２０１８０２１４２８は、正のゼータ電位を有する研磨パッドを開示している。その研磨パッドは、第３級アミンポリウレタンで作られている。

【0009】

より高いＣＭＰ平坦化性能及び生産性を有する改善されたケミカルメカニカルポリッシングパッドに対するニーズが存在している。本発明は、表面全体にわたって一定の正のゼータ電位を有する化学修飾されたＣＭＰパッド、及びこの改善されたパッドを正に帯電したスラリーと対にして、研磨性能を改善する方法を提供することによって、このニーズを満たすものである。

【発明の概要】

【0010】

一実施態様は、メモリ、シリコンディスク、ガラス、及び半導体基板の少なくとも１つから選択される基板を研磨するための正のゼータ電位を有するケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）研磨パッドであって、この研磨パッドは組成物を有する研磨層及び研磨表面を含み、そしてこの組成物は、（ａ）～（ｄ）：
（ａ）１分子当たり平均少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基を有する多官能性イソシアナート；
（ｂ）ヒドロキシル置換された第４級アンモニウムからなる第１硬化剤；
（ｃ）第２硬化剤であって、第４級アンモニウムを含まない第２硬化剤；及び
（ｄ）任意選択的に、複数の微量要素
を含む成分の反応生成物であり、そして前記第１硬化剤は、第１硬化剤と第２硬化剤との総モル量に基づいて５０モル％以上で存在し、そして（ｂ）及び（ｃ）の硬化剤中の合わせた反応性水素基対（ａ）の多官能性イソシアナート中の少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基の化学量論比は、０．８～１．１であり、そして前記正のゼータ電位は、研磨パッド全体の表面にわたって一定であり、硝酸又は水酸化カリウムを使用して脱イオン水のｐＨを調整することにより２～１２のｐＨ範囲にわたってｐＨに依存しない、研磨パッドを提供する。

【0011】

別の実施態様は、第４級アンモニウムが、１分子当たり少なくとも２個のヒドロキシル基を含有することを提供する。

【0012】

別の実施態様は、第４級アンモニウムが、１分子当たり少なくとも３個のヒドロキシル基を含有することを提供する。

【0013】

別の実施態様は、第２硬化剤がアミンを含むことを提供する。

【0014】

別の実施態様は、第２硬化剤が０．１重量％未満の第３級アミンを含有することを提供する。

【0015】

別の実施態様は、アミンが芳香族アミンであることを提供する。

【0016】

別の実施態様は、芳香族アミンが４，４’－メチレンビス（２－クロロアニリン）（ＭＢＯＣＡ）であることを提供する。

【0017】

別の実施態様は、第４級アンモニウムがメチル硫酸トリス（２－ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムであることを提供する。

【0018】

別の実施態様は、第４級アンモニウムが塩化（２，３－ジヒドロキシプロピル）トリメチルアンモニウムであることを提供する。

【0019】

別の実施態様は、ゼータ電位が＋９０から＋１６０ｍＶの範囲にあることを提供する。

【0020】

別の実施態様は、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、
基板を用意すること；
水及びシリカ砥粒を含む研磨スラリーを用意すること；
正のゼータ電位を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドであって、この研磨パッドは組成物を有する研磨層及び研磨表面を含み、そしてこの組成物は、（ａ）～（ｄ）：
（ａ）１分子当たり平均少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基を有する多官能性イソシアナート；
（ｂ）ヒドロキシル置換された第４級アンモニウムからなる第１硬化剤；
（ｃ）第２硬化剤であって、第４級アンモニウムを含まない第２硬化剤；及び
（ｄ）任意選択的に、複数の微量要素
を含む成分の反応生成物であり、そして前記第１硬化剤は、第１硬化剤と第２硬化剤との総モル量に基づいて５０モル％以上で存在し、そして（ｂ）及び（ｃ）の硬化剤中の合わせた反応性水素基対（ａ）の多官能性イソシアナート中の少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基の化学量論比は、０．８～１．１であり、そして前記正のゼータ電位は、研磨パッド全体の表面にわたって一定であり、硝酸又は水酸化カリウムを使用して脱イオン水のｐＨを調整することにより２～１２のｐＨ範囲にわたってｐＨに依存しない、研磨パッドを用意すること；
研磨表面と基板の間に動的運動を作り出し、基板の表面を研磨すること；そして
研磨表面と基板の間の界面又はその近傍において、ケミカルメカニカルポリッシングパッドに研磨スラリーを施用すること
を含む方法を提供する。

【0021】

別の実施態様は、シリカ砥粒が、１～６の研磨ｐＨで測定された正の表面電荷を有することを提供する。

【0022】

更に別の実施態様は、研磨スラリーが３～５のｐＨを有することを提供する。

【0023】

本実施態様のこれらと他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明を読むことにより当業者には更に容易に理解されるであろう。わかりやすいように別々の実施態様として上記及び下記に開示された実施態様の若干の特徴はまた、単一の実施態様に組合せて提供されてもよい。逆に、単一の実施態様に即して説明されている開示された実施態様のさまざまな特徴はまた、別個に又は任意のサブコンビネーションとして提供されてもよい。

【発明を実施するための形態】

【0024】

［発明の詳細な説明］
特に明記又は定義されない限り、本明細書に使用される全ての技術用語及び科学用語は、本開示が関係する技術分野の当業者によって一般に理解されている意味を有する。

【0025】

特に断らない限り、全ての百分率、部、比率などは重量基準である。

【0026】

量、濃度、その他の値又はパラメーターが、範囲、好ましい範囲、又は好ましい上限値と好ましい下限値のリストのいずれかとして与えられる場合、範囲が別々に開示されているか否かにかかわりなく、任意の範囲上限又は好ましい値と、任意の範囲下限又は好ましい値との任意の対から形成されるあらゆる範囲を特定的に開示しているものとして理解されるべきである。本明細書に数値の範囲が記載される場合、特に断わらない限り、その範囲は、その端点、並びに範囲内の全ての整数及び分数を含むことが意図されている。

【0027】

特に断わらない限り、温度及び圧力の条件は周囲温度及び標準圧力である。記載される範囲は全て閾値を包含し、かつ組合せ可能である。

【0028】

特に断わらない限り、括弧を含む用語は、括弧が存在しないとした場合の用語全体、及び括弧内の内容を含まない用語、並びに各選択肢の組合せのいずれかをいう。よって、「（ポリ）イソシアナート」という用語は、イソシアナート、ポリイソシアナート、又はこれらの混合物をいう。

【0029】

本明細書に使用されるとき、「ＡＳＴＭ」という用語は、ＡＳＴＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｗｅｓｔ Ｃｏｎｓｈｏｈｏｃｋｅｎ，ＰＡの刊行物のことをいう。

【0030】

本明細書に使用されるとき、特に断らない限り、「分子量」又は「平均分子量」という用語は、その製造業者によって報告されたとおりの所与の物質の式量を意味する。平均分子量とは、所与の物質における分子の分布（例えば、ポリマー分布）について報告された分子量のことをいう。

【0031】

本明細書に使用されるとき、反応混合物の「化学量論」という用語は、所与の反応混合物におけるＮＣＯ基のモル当量対ＯＨ基のモル当量数の比をいう。

【0032】

本明細書に使用されるとき、「ポリイソシアナート」という用語は、ブロックされたイソシアナート基を含む、３個以上のイソシアナート基を有する任意のイソシアナート基含有分子を意味する。

【0033】

本明細書に使用されるとき、「ポリウレタン」という用語は、二官能性又は多官能性イソシアナートからの重合生成物、例えば、ポリエーテル尿素、ポリイソシアヌラート、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリウレタン尿素、これらのコポリマー及びこれらの混合物をいう。

【0034】

本明細書に使用されるとき、「反応混合物」という用語は、研磨パッドにおける微量要素のような任意の非反応性添加剤、及びポリウレタン反応生成物の湿潤硬度（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０－１５（２０１５）によるショアＤ又はショアＡ）を低下させるための任意の添加剤を含む。

【0035】

本明細書に使用されるとき、「半導体ウェーハ」という用語は、パターンのない半導体又はパターンを有する半導体のような半導体基板、半導体デバイス、種々のレベルの相互接続のための種々のパッケージ（シングルチップウェーハ又はマルチチップウェーハ、発光ダイオード（ＬＥＤ）用の基板、又ははんだ接続を必要とする他のアセンブリを含む）を包含することが意図されている。

【0036】

本明細書に使用されるとき、「半導体基板」という用語は、半導体材料を含む任意の構造物を意味すると定義される。半導体基板は、半導体デバイス、及び半導体デバイスのアクティブ部又は操作可能部を含む１つ以上の半導体層又は構造を有する任意の基板を含む。

【0037】

本明細書に使用されるとき、「半導体デバイス」という用語は、そこに少なくとも１つのマイクロ電子デバイスが製造されたか、又は製造されつつある半導体基板をいう。

【0038】

本明細書に使用されるとき、「ショアＤ硬度」及び「ショアＡ硬度」という用語は、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０－１５（２０１５），“Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｒｕｂｂｅｒ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ－Ｄｕｒｏｍｅｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ”により、所与の時間後に測定された所与の材料の硬度値である。硬度は、それぞれＤ又はＡプローブを備えたＲｅｘ Ｈｙｂｒｉｄ硬度テスター（Ｒｅｘ Ｇａｕｇｅ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｉｎｃ．，Ｂｕｆｆａｌｏ Ｇｒｏｖｅ，ＩＬ）で測定された。硬度測定ごとに４つの試料を積み重ねてシャッフルし；かつ、試験される各試験片を、試験前に２３℃で相対湿度５０％に５日間置き、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０－１５（２０１５）に概説された方法を使用してコンディショニングして、硬度試験の再現性を改善した。

【0039】

本明細書に使用されるとき、「ＳＧ」又は「比重」という用語は、本発明による研磨パッド又は層から切り出された矩形の重量／体積比をいう。

【0040】

本明細書に使用されるとき、「ＭＢＯＣＡ」という用語は、市販のアニリンである、４，４’－メチレンビス（２－クロロアニリン）を意味する。

【0041】

本明細書に使用されるとき、「ＭＣＤＥＡ」という用語は、市販のアニリンである、ビス（４－アミノ－２－クロロ－３，５－ジエチルフェニル）メタンを意味する。

【0042】

本明細書に使用されるとき、「ＭＴＥＯＡ ＭｅＯＳＯ３」という用語は、メチル硫酸トリス（２－ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム、即ちＢＡＳＦから市販されている第４級アンモニウムである、Ｂａｓｉｏｎｉｃ ＦＳ－０１若しくはＥｆｋａ（登録商標）ＩＯ６７８３を意味する。

【0043】

特に断らない限り、上記の化学物質は、Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）又は他の同様の実験用化学物質の供給業者から入手された。

【0044】

更に、文脈上特に否定されない限り、単数形での参照には複数形も含まれ得る（例えば、「ａ」及び「ａｎ」は１又は１以上を指示し得る）。

【0045】

驚くべきことに、硬化剤として少なくとも５０モル％（硬化剤の総モル量に基づいて）のヒドロキシル置換された第４級アンモニウムをブレンドして、１分子あたり少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基を有する多官能性イソシアナートと反応させると、表面全体にわたって正のゼータ電位を有するポリウレタン研磨層が得られること、及び研磨層の表面の正のゼータ電位がｐＨの影響を受けないことが見出された。半導体基板は複雑さを増して進化し続けているため、除去速度を向上させ得る更に優れた特徴を持つＣＭＰパッドに対するニーズが持続する。本発明により提供されるＣＭＰパッドは、除去速度の向上を達成するための新たなツールを提供し、これまで以上に複雑な基板の製造を可能にする。本発明に適した基板には、メモリ、シリコンディスク、ガラス、半導体ウェーハ、及び半導体基板が含まれるが、これらに限定されない。

【0046】

本発明において提供されるケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨層の研磨層組成物は、（ａ）１分子当たり平均少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基を有する多官能性イソシアナート；（ｂ）ヒドロキシル置換された第４級アンモニウムからなる第１硬化剤；（ｃ）第２硬化剤であって、第４級アンモニウムを含まない第２硬化剤；及び（ｄ）任意選択的に、複数の微量要素を含む成分のポリウレタン反応生成物であって、そして前記第１硬化剤は、第１硬化剤と第２硬化剤との総モル量に基づいて５０モル％以上（更に好ましくは、５５モル％超；最も好ましくは、６０モル％～７５モル％の範囲）で存在し、そして（ｂ）及び（ｃ）の硬化剤中の合わせた反応性水素基対（ａ）の多官能性イソシアナート中の少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基の化学量論比は、０．８～１．１であり、そして前記正のゼータ電位は、研磨パッド全体の表面にわたって一定であり、硝酸又は水酸化カリウムを使用して脱イオン水のｐＨを調整することにより２～１２（更に好ましくは、３～８、最も好ましくは、４～６）のｐＨ範囲にわたってｐＨに依存しない、反応生成物である。

【0047】

好ましくは、１分子当たり平均少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基を有する多官能性イソシアナートは、（ｉ）脂肪族多官能性イソシアナート；及び（ii）プレポリマーポリオールを含む成分の反応生成物である。更に好ましくは、１分子当たり平均少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基を有する多官能性イソシアナートは、（ｉ）脂肪族多官能性イソシアナートであって、イソホロンジイソシアナート（ＩＰＤＩ）；ヘキサメチレン－１，６－ジイソシアナート（ＨＤＩ）；４，４－メチレンビス（シクロヘキシルイソシアナート）（Ｈ_１２ＭＤＩ）；１，４－シクロヘキサンジイソシアナート；１，３－シクロヘキサンジイソシアナート；１，２－シクロヘキサンジイソシアナート；２，２，４－トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート；２，４，４－トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート；１，４－ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン；１，３－ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン及びこれらの混合物からなる群より選択される、脂肪族多官能性イソシアナート；並びに（ii）プレポリマーポリオールであって、ジオール、ポリオール、ポリオールジオール、これらのコポリマー、及びこれらの混合物からなる群より選択される、プレポリマーポリオールを含む成分の反応生成物である。更により好ましくは、１分子あたり平均少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基を有する多官能性イソシアナートは、（ｉ）脂肪族多官能性イソシアナートであって、４，４－メチレンビス（シクロヘキシルイソシアナート）（Ｈ_１２－ＭＤＩ）である、脂肪族多官能性イソシアナート；及び（ii）プレポリマーポリオールであって、ジオール、ポリオール、ポリオールジオール、これらのコポリマー、及びこれらの混合物からなる群より選択される、プレポリマーポリオールを含む成分の反応生成物である

【0048】

好ましくは、プレポリマーポリオールは、ポリエーテルポリオール（例えば、ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリ（オキシプロピレン）グリコール、ポリ（オキシエチレン）グリコール）；ポリカーボネートポリオール；ポリエステルポリオール；ポリカプロラクトンポリオール；これらの混合物；並びに、これらと、エチレングリコール；１，２－プロピレングリコール；１，３－プロピレングリコール；１，２－ブタンジオール；１，３－ブタンジオール；２－メチル－１，３－プロパンジオール；１，４－ブタンジオール；ネオペンチルグリコール；１，５－ペンタンジオール；３－メチル－１，５－ペンタンジオール；１，６－ヘキサンジオール；ジエチレングリコール；ジプロピレングリコール；及び、トリプロピレングリコールからなる群より選択される１種以上の低分子量ポリオールとの混合物からなる群より選択される。更に好ましくは、プレポリマーポリオールは、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）；ポリプロピレンエーテルグリコール（ＰＰＧ）、及びポリエチレンエーテルグリコール（ＰＥＧ）の少なくとも１種からなる群より選択され；任意選択的に、エチレングリコール；１，２－プロピレングリコール；１，３－プロピレングリコール；１，２－ブタンジオール；１，３－ブタンジオール；２－メチル－１，３－プロパンジオール；１，４－ブタンジオール；ネオペンチルグリコール；１，５－ペンタンジオール；３－メチル－１，５－ペンタンジオール；１，６－ヘキサンジオール；ジエチレングリコール；ジプロピレングリコール；及び、トリプロピレングリコールからなる群より選択される少なくとも１種の低分子量ポリオールと混合される。

【0049】

好ましくは、１分子当たり平均少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基を有する多官能性イソシアナートは、５．５～１１．５重量％（好ましくは、６～１１重量％；更に好ましくは、７～１０．５重量％；最も好ましくは、７．２５～１０．５重量％）の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基を有するイソシアナート末端ウレタンプレポリマーである。

【0050】

好ましくは、第１硬化剤である第４級アンモニウム硬化剤は、１分子当たり２個のヒドロキシル基を含む。更に好ましくは、第４級アンモニウム硬化剤は、１分子当たり３個のヒドロキシル基を含む。好ましくは、第４級アンモニウム硬化剤は、対イオンとしてハロゲン化物、硫酸塩又は硝酸塩を含む。好ましくは、第４級アンモニウム硬化剤は、１００～５００ｇ／モルの範囲の分子量を有する。市販の第４級アンモニウム硬化剤の例には、ＢＡＳＦ製のＢａｓｉｏｎｉｃ ＦＳ－０１、即ちメチル硫酸トリス（２－ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム、塩化（２，３－ジヒドロキシプロピル）トリメチルアンモニウム、及び塩化ドデシルビス（２－ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムが含まれる。

【0051】

好ましくは、第２硬化剤はアミンである。更に好ましくは、第２硬化剤は、０．１重量％未満の第３級アミンを含有する。最も好ましくは、第２硬化剤は芳香族アミンである。好ましくは、第２硬化剤は、１００～５００ｇ／モルの範囲の分子量を有する。市販の芳香族アミン硬化剤の例には、ＭＢＯＣＡ、及びＭＣＤＥＡが含まれる。

【0052】

第２硬化剤はまた、脂肪族アミン開始ポリオール硬化剤、例えば、脂肪族アミン開始ポリエーテルポリオール硬化剤であるＶｏｒａｎｏｌ ８００を含む。

【0053】

好ましくは、第１硬化剤は、第１硬化剤と第２硬化剤との総モル量に基づいて５０モル％以上（更に好ましくは５５モル％超；最も好ましくは６０モル％～７５モル％の範囲）で存在し、そして硬化剤中の合わせた反応性水素基対（ａ）の多官能性イソシアナート中の少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基の化学量論比は、０．８～１．１である。上に開示された量の第１硬化剤が存在することにより、表面全体にわたって一定の正のゼータ電位を有する研磨層の形成が可能になる。開示された範囲外では、不十分な量の第１硬化剤がゼータ電位を研磨層の場所によって変動させてしまい、一方、過剰量の第１硬化剤は研磨層に材料の相分離を引き起こす。

【0054】

好ましくは、複数の微量要素は、封入気泡、中空コアポリマー材料、水溶性材料及び不溶性相材料（例えば、鉱油）から選択される。更に好ましくは、複数の微量要素は、封入気泡及び中空コアポリマー材料から選択される。好ましくは、複数の微量要素は、１５０μｍ未満（更に好ましくは、５０μｍ未満；最も好ましくは１０～５０μｍ）の重量平均径を有する。好ましくは、複数の微量要素は、ポリアクリロニトリル又はポリアクリロニトリルコポリマー（例えば、Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ製のＥｘｐａｎｃｅｌ（商標））のいずれかのシェル壁を有するポリマーマイクロバルーンを含む。好ましくは、複数の微量要素は、０～３５体積％の多孔度（更に好ましくは１０～２５体積％の多孔度）で研磨層組成物に配合される。好ましくは、複数の微量要素は、研磨層組成物の全体にわたって分布する。

【0055】

本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法は、基板を用意すること；水及びシリカ砥粒を含む研磨スラリーを用意すること；正のゼータ電位を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドであって、この研磨パッドは組成物を有する研磨層及び研磨表面を含み、そしてこの組成物は、（ａ）１分子当たり平均少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基を有する多官能性イソシアナート；（ｂ）ヒドロキシル置換された第４級アンモニウムからなる第１硬化剤；（ｃ）第２硬化剤であって、第４級アンモニウムを含まない第２硬化剤；及び（ｄ）任意選択的に、複数の微量要素を含む成分の反応生成物であり、そして前記第１硬化剤は、第１硬化剤と第２硬化剤との総モル量に基づいて５０モル％以上で存在し、そして（ｂ）及び（ｃ）の硬化剤中の合わせた反応性水素基対（ａ）の多官能性イソシアナート中の少なくとも２個の未反応イソシアナート（ＮＣＯ）基の化学量論比は、０．８～１．１であり、そして正のゼータ電位は、研磨パッド全体の表面にわたって一定であり、硝酸又は水酸化カリウムを使用して脱イオン水のｐＨを調整することにより２～１２のｐＨ範囲にわたってｐＨに依存しない、研磨パッドを用意すること；研磨表面と基板の間に動的運動を作り出し、基板の表面を研磨すること；そして研磨表面と基板の間の界面又はその近傍において、ケミカルメカニカルポリッシングパッドに研磨スラリーを施用することを含む。

【0056】

好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される基板は酸化ケイ素を含む。更に好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される基板は、酸化ケイ素を含む半導体基板である。更により好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される基板は、酸化ケイ素及び窒化ケイ素を含む半導体基板である。最も好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される基板は、少なくとも１種の酸化ケイ素フィーチャーと少なくとも１種の窒化ケイ素フィーチャーとを含む半導体基板であり；ここで、少なくとも１種の酸化ケイ素フィーチャー及び少なくとも１種の窒化ケイ素フィーチャーが、ケミカルメカニカルポリッシング中に研磨表面及び研磨スラリーに曝され；そして、少なくとも１種の酸化ケイ素フィーチャー及び少なくとも１種の窒化ケイ素フィーチャーの少なくともある程度が基板から除去される。

【0057】

好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される研磨スラリーは、水及びシリカ砥粒を含み、シリカ砥粒は１～６（好ましくは２～５；更に好ましくは２．５～５；最も好ましくは２．７５～４．７５）の研磨ｐＨで測定された正の表面電荷を有する。更に好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される研磨スラリーは、水；及び、０．１～６重量％のシリカ砥粒を含み、シリカ砥粒は１～６（好ましくは２～５；更に好ましくは２．５～５；最も好ましくは２．７５～４．７５）の研磨ｐＨで測定された正の表面電荷を有する。更により好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される研磨スラリーは、水；及び、０．５～５重量％のシリカ砥粒を含み、シリカ砥粒は１～６（好ましくは２～５；更に好ましくは２．５～５；最も好ましくは２．７５～４．７５）の研磨ｐＨで測定された正の表面電荷を有する。最も好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される研磨スラリーは、水；及び、０．７５～２重量％のシリカ砥粒を含み、シリカ砥粒は１～６（好ましくは２～５；更に好ましくは２．５～５；最も好ましくは２．７５～４．７５）の研磨ｐＨで測定された正の表面電荷を有する。

【0058】

好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される研磨スラリーに含まれる水には、脱イオン化及び蒸留の少なくとも一方を行い、偶発的不純物を制限する。

【0059】

好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される研磨スラリーに含まれるシリカ砥粒は、コロイダルシリカ砥粒であって、コロイダルシリカ砥粒は１～６（好ましくは２～５；更に好ましくは２．５～５；最も好ましくは２．７５～４．７５）の研磨ｐＨで測定された正の表面電荷を有する。更に好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される研磨スラリーに含まれるシリカ砥粒は、動的光散乱法により測定されるとき≦１００ｎｍの平均粒径を有するコロイダルシリカ砥粒であって、コロイダルシリカ砥粒は１～６（好ましくは２～５；更に好ましくは２．５～５；最も好ましくは２．７５～４．７５）の研磨ｐＨで測定された正の表面電荷を有する。最も好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される研磨スラリーに含まれるシリカ砥粒は、動的光散乱法により測定されるとき５～１００ｎｍ（更に好ましくは１０～６０ｎｍ；最も好ましくは２０～６０ｎｍ）の平均粒径を有するコロイダルシリカ砥粒であって、コロイダルシリカ砥粒は１～６（好ましくは２～５；更に好ましくは２．５～５；最も好ましくは２．７５～４．７５）の研磨ｐＨで測定された正の表面電荷を有する。

【0060】

好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される研磨スラリーは、１～６の研磨ｐＨを有する。更に好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される研磨スラリーは、２～５の研磨ｐＨを有する。更により好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される研磨スラリーは、２．５～５の研磨ｐＨを有する。最も好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される研磨スラリーは、２．７５～４．７５の研磨ｐＨを有する。

【0061】

好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法において、用意される研磨スラリーは、分散剤、界面活性剤、緩衝剤、消泡剤及び殺生物剤からなる群より選択される追加の添加剤を更に含む。

【0062】

好ましくは、研磨表面は、研磨表面にマクロテクスチャーを付与することにより基板の研磨用に適合されている。更に好ましくは、研磨表面は、研磨表面にマクロテクスチャーであって、穿孔及び溝の少なくとも一方から選択されるマクロテクスチャーを付与することにより基板の研磨用に適合されている。穿孔は、研磨表面から研磨層の厚さの途中まで伸びていてもよく、貫通していてもよい。好ましくは、溝は、研磨中にケミカルメカニカルポリッシングパッドが回転すると、少なくとも１つの溝が研磨されている基板の表面上を掃引するように、研磨表面に配置される。好ましくは、研磨表面は、湾曲溝、直線溝及びこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも１つの溝を含むマクロテクスチャーを有する。

【0063】

好ましくは、研磨表面は、研磨表面にマクロテクスチャーを付与することにより基板の研磨用に適合されており、マクロテクスチャーは研磨層に形成された溝パターンを研磨表面に含む。好ましくは、溝パターンは複数の溝を含む。更に好ましくは、溝パターンは、溝デザインから選択される。好ましくは、溝デザインは、同心円溝（円形でもらせん形でもよい）、湾曲溝、斜交平行溝（例えば、パッド表面にわたってＸ－Ｙ格子として配置される）、他の規則的デザイン（例えば、六角形、三角形）、タイヤ溝型パターン、不規則なデザイン（例えば、フラクタルパターン）、及びこれらの組合せからなる群より選択される。更に好ましくは、溝デザインは、ランダム溝、同心円溝、らせん溝、斜交平行溝、Ｘ－Ｙ格子溝、六角溝、三角溝、フラクタル溝及びこれらの組合せからなる群より選択される。最も好ましくは、研磨表面には、らせん溝パターンが形成されている。溝の輪郭は、好ましくは、まっすぐな側壁を有する矩形から選択されるか、又は溝の断面が、「Ｖ」字形、「Ｕ」字形、鋸歯、及びこれらの組合せであってもよい。

【0064】

好ましくは、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、２０～１５０ミル（更に好ましくは３０～１２５ミル；最も好ましくは４０～１２０ミル）の平均厚さの研磨層を有する。

【0065】

本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、多孔性及び非多孔性（即ち、無充填）の両方の形状で提供され得る研磨層を有する。好ましくは、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ＡＳＴＭ Ｄ１６２２により測定されるとき≧０．６ｇ／ｃｍ^３の密度を持つ研磨層を有する。更に好ましくは、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ＡＳＴＭ Ｄ１６２２により測定されるとき０．７～１．１（更に好ましくは０．７５～１．０；最も好ましくは０．７５～０．９５）ｇ／ｃｍ^３の密度を持つ研磨層を有する。

【0066】

好ましくは、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０により測定されるとき１０～６０のショアＤ硬度を持つ研磨層を有する。更に好ましくは、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０により測定されるとき１５～５０（最も好ましくは２０～４０）のショアＤ硬度を持つ研磨層を有する。

【0067】

好ましくは、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ＡＳＴＭ Ｄ４１２により測定されるとき１００～５００％（更に好ましくは２００～４５０％；最も好ましくは３００～４００％）の破断伸びを持つ研磨層を有する。

【0068】

好ましくは、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ＡＳＴＭ Ｄ１７０８－１０により測定されるとき１０～５０ＭＰａ（更に好ましくは１５～４０ＭＰａ；最も好ましくは２０～３０ＭＰａ）の靱性を持つ研磨層を有する。

【0069】

好ましくは、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、ＡＳＴＭ Ｄ１７０８－１０により測定されるとき５～３５ＭＰａ（更に好ましくは７．５～２０ＭＰａ；最も好ましくは１０～１５ＭＰａ）の引張強度を持つ研磨層を有する。

【0070】

好ましくは、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、研磨機のプラテンと面接触するように適合されている。更に好ましくは、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、研磨機のプラテンに固定されるように適合されている。最も好ましくは、本本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、感圧接着剤及び真空の少なくとも一方を使用してプラテンに固定されるように設計されている。好ましくは、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、プラテン接着剤を更に含み、プラテン接着剤はケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨表面とは反対側に配置されている。

【0071】

好ましくは、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、研磨層と面接触する少なくとも１つの追加層を更に含む。好ましくは、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、研磨層に接着された圧縮可能なベース層を更に含む。圧縮可能なベース層は、研磨されている基板の表面に対する研磨層の適合性を改善することが好ましい。好ましくは、圧縮可能なベース層は、圧縮可能なベース層と研磨層との間に挿入されたスタック接着剤を介して研磨層に接着される。好ましくは、スタック接着剤は、感圧接着剤、ホットメルト接着剤、コンタクト接着剤、及びこれらの組合せからなる群より選択される。更に好ましくは、スタック接着剤は、感圧接着剤及びホットメルト接着剤からなる群より選択される。最も好ましくは、スタック接着剤は反応性ホットメルト接着剤である。

【0072】

基板研磨作業における重要な一工程は、プロセスの終点を決定することである。終点検出のための一般的な原位置法は、選択した光の波長に対して透過性の窓を研磨パッドに設けることを含む。研磨中、光ビームは窓を介してウェーハ表面に向けられ、そこでビームが反射して、窓を通過して検出器（例えば、分光光度計）に戻る。戻り信号に基づいて基板表面の特性（例えば、基板表面上の膜の厚さ）を求め、終点検出が可能である。このような光に基づく終点方法を容易にするために、本発明の方法において用意されるケミカルメカニカルポリッシングパッドは、任意選択的に終点検出窓を更に含む。好ましくは、終点検出窓は、研磨層に組み込まれた一体窓；及び用意されたケミカルメカニカルポリッシングパッドに組み込まれたプラグインプレース終点検出窓ブロックから選択される。

【0073】

好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法は、回転プラテン、回転ヘッド、及び回転コンディショナーを有する研磨機を用意することを更に含み、研磨層は回転プラテンに取り付けられており；基板は回転ヘッドに固定されており；回転プラテンは、毎分９３回転のプラテン速度で回転し；回転ヘッドは、毎分８７回転のヘッド速度で回転し；基板は、３ｐｓｉのダウンフォースで研磨層の研磨表面に押し付けられ；研磨スラリーは、２００ｍＬ／分の流量で研磨表面に供給される。

【0074】

好ましくは、本発明の基板をケミカルメカニカルポリッシングする方法は、回転プラテン、回転ヘッド、及び回転コンディショナーを有する研磨機を用意することを更に含み、研磨層は回転プラテンに取り付けられており；基板は回転ヘッドに固定されており；回転プラテンは、毎分９３回転のプラテン速度で回転し；回転ヘッドは、毎分８７回転のヘッド速度で回転し；基板は、３ｐｓｉのダウンフォースで研磨層の研磨表面に押し付けられ；研磨スラリーは、２００ｍＬ／分の流量で研磨表面に供給され；回転コンディショナーはダイヤモンド研磨ディスクであり；研磨表面は、回転コンディショナーを使用して研磨され；回転コンディショナーは、研磨表面に垂直な７ポンドのコンディショナーフォースで研磨表面に押し付けられる。

【0075】

以下の例は本発明を説明するものであるが、本発明をそれらに限定するものではない。

【実施例】

【0076】

以下の表１に示される反応混合物配合物の反応生成物を含む小板は、以下の表１に示される反応混合物を、１ｃｍ開口部及び空洞を備えた幅４ ７／８インチ（１２．４ｃｍ）×長さ７ １／２インチ（１９．１ｃｍ）の成形型としてのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）でコーティングされた角枠に注型することにより、機械的試験用の小板を形成した。例１及び対照では、ポリイソシアナートプレポリマーとして、Ｌａｎｘｅｓｓ製のＰＴＭＥＧベースのプレポリマーであるＬＦ７５０Ｄを使用した。例２では、ポリイソシアナートプレポリマーとして、ＬＦ７５０Ｄと、ＤＯＷ製の変性メチレンジフェニルジイソシアナート（ＭＤＩ）プレポリマーであるＩｓｏｎａｔｅ（商標）１８１との混合物を使用した。反応混合物を、硬化前にＰＴＦＥコーティングされたブレードを入れた角枠に注ぎ入れ、それにより、それぞれ０．０６５インチ（０．１７ｃｍ）から０．０９０インチ（０．２３ｃｍ）の厚さの２つの小板を作った。研磨パッド又は研磨層の作成において使用するために、以下の表１に示される反応混合物の反応生成物を含む研磨層を、少なくとも２５インチ（６３．５ｃｍ）×２５インチ（６３．５ｃｍ）×１／４インチ（０．６３５ｃｍ）の寸法を有するＰＴＦＥコーティングされた平らな正方形のアルミニウム板上にドローダウンし、続いてドローダウンバーを用いて水平にし、次に硬化してパンチで切り取って、直径５０．８ｃｍ（２０インチ）及び平らな底を有するパッドを作成し、次に後述のとおり表面仕上げ及び溝切りを行った。

【0077】

二成分プロセスを使用して、各反応混合物を形成した。指示されたポリイソシアナートプレポリマー又はポリイソシアナートの混合物、及び任意選択的な微量要素は、１つの成分である。この成分を６５℃に加熱し、適切な流動性を確保した。合わせた硬化剤（例えば、ＭＴＥＯＡ ＭｅＯＳＯ３及びＭＢＯＣＡ）は別の成分である。３つの試料は全て、表１に示されるとおり、合わせた硬化剤とＮＣＯの間で同じモル化学量論を含んでいた。この二成分を、高剪断混合ヘッドを使用して混合した。混合ヘッドから出した後、反応混合物を２～５分間かけて成形型中に又はプレート上に施用し、１５分間ゲル化させてから、成形型又はプレートを硬化オーブンに入れた。次に指示された材料を、以下のサイクルを使用して硬化オーブンで硬化した：周囲温度から１０４℃の設定点まで３０分間徐々に上昇させ、次に１０４℃で１５．５時間保持し、そして次に１０４℃から２１℃に徐々に下降させた。

【0078】

例１及び２に指示された反応混合物から成形された材料小板を分析して、それらのゼータ電位を求めた。

【0079】

硬化したポリウレタンシートを成形型から取り出し、次に溝の深さが０．７６ｍｍの１０１０溝パターンを有する約２．０ｍｍ（８０ミル）厚さの研磨層へと表面仕上げ及び溝切りを行った（旋盤を用いて切削）。次に得られた各研磨溝付き研磨層を、感圧接着剤ＣＲ－ＩＩ（商標）プラテン接着剤を使用してＳＰ２１５０（商標）サブパッド（０．７６２ｍｍ、ポリウレタン（ＰＵ）フォーム、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）上に積み重ねて、研磨パッドを形成した。こうして調製されたパッドを、研磨試験に使用した。

【0080】

表１にはまた、各試料のマトリックスポリマー弾性率特性、エクスパンセル及び多孔性のないバルクポリマーの弾性率も示す。３つの試料は全て、同等の弾性率を有するため、同様の機械的特性を有することが示された。硬化剤又は硬化剤の混合物中のイオン含有量を増加させると、得られるポリマーの弾性率を低下させる効果がある。例２では、硬化剤中のイオン含有量の増加による弾性率の低下を相殺するために、追加のポリイソシアナートプレポリマーとしてＩｓｏｎａｔｅ（商標）１８１を含める必要があった。

【0081】

【表1】

【0082】

ゼータ電位
パッドを直径１インチのディスクに切り取り、両面テープでテフロン（登録商標）試料ホルダーに取り付けた。試料を４０００ＲＰＭで回転するシャフトに固定し、作用電極から１ｍｍの距離で０．１ｍＭ ＫＣｌ溶液に浸した。溶液をペルチェ素子により２５℃に保持した。

【0083】

溶液の導電率、ｐＨ、及び温度を個別に測定し、ソフトウェアに手作業で追加し、その中で次に下記式を使用して試料のゼータ電位を計算する：

【0084】

【数1】

【0085】

ｐＨ５．５での例１及び２のゼータ電位値を、単一小板の２つのランダムな位置から表２に示す。硬化剤中に５０モル％未満のＭＴＥＯＡ ＭｅＯＳＯ３を含有する例１、及びそのゼータ電位値は、５０モル％超のＭＴＥＯＡ ＭｅＯＳＯ３を有する例２のものより有意に大きく変動する。安定した研磨性能を得るには、ゼータ電位がパッド表面全体にわたって一定である必要がある。

【0086】

【表2】

【0087】

ｐＨ３、５．５、及び１０での対照及び例２のゼータ電位値は表３を示す。例２のゼータ電位は、測定された全てのｐＨで正であり、変動はわずかである。対照のゼータ電位は、ｐＨ３でのみ正であることが判り、ｐＨ範囲全体では有意に変動する。よって例２は、パッド全体にわたって安定であり、かつｐＨの関数ではない、安定な正電荷を有する。

【0088】

【表3】

【0089】

研磨
研磨試験は、２重量％砥粒に希釈した正に帯電した酸性スラリーであるＯｐｔｉｐｌａｎｅ ２３００（商標）（ＯＰ２３００、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ製）、及び１：３のスラリー：脱イオン水の希釈の負に帯電したアルカリ性スラリーであるＳｅｍｉ－Ｓｐｅｒｓｅ（商標）２５（ＳＳ２５、Ｃａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ製）を使用して、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｍｉｒｒａ（商標）研磨機で実施された。ＴＥＯＳブランケットウェーハを使用して、除去速度（ＲＲ）を求めた。特に断らない限り（プラテンｒｐｍ（ＰＳ）／キャリアｒｐｍ（ＣＳ）として）、全ての研磨実験に使用される研磨条件には、プラテン速度９３ｒｐｍ；キャリア速度８７ｒｐｍが；研磨媒体流量１５０ｍＬ／分と共に；及び指示されたダウンフォース（ＤＦ）と共に含まれる。ケミカルメカニカルポリッシングパッドは、それぞれ３．２ｋｇ（７ポンド）のダウンフォースを３０秒間使用してコンディショナーで慣らし運転された。研磨パッドは、３．２ｋｇ（７ポンド）のダウンフォースで動作する、１００％原位置コンディショニングに設定された、Ｓａｅｓｏｌ（商標）８０３１Ｃ（ＡＫ４５）ダイヤモンドコンディショニングディスクを使用して更にコンディショニングされた。除去速度（ＲＲ）は、３ｍｍの端を除いて４９点のらせん状走査を利用するＦＸ２００計測ツール（ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ，Ｍｉｌｐｉｔａｓ，ＣＡ）を用いて、研磨の前後に膜厚を測定することによって求めた。

【0090】

研磨層は、両面感圧接着剤フィルムを使用して、指示された研磨機の研磨プラテン上に取り付けた。

【0091】

表４は、３及び５ｐｓｉのダウンフォースでの対照及び例２の除去速度を示す。表４に示されるとおり、例２は、試験した両方のダウンフォースで対照よりも優れている。

【0092】

【表4】