特許 7334148 ＴｉＮ－ＳｉＮ ＣＭＰ用途の高選択性のための窒化物抑制剤

(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】2023-08-18

(45)【発行日】2023-08-28

(54)【発明の名称】ＴｉＮ－ＳｉＮ ＣＭＰ用途の高選択性のための窒化物抑制剤

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20230821BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622D

【請求項の数】 24

(21)【出願番号】P 2020514598

(86)(22)【出願日】2018-08-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-11-26

(86)【国際出願番号】 US2018046429

(87)【国際公開番号】W WO2019055160

(87)【国際公開日】2019-03-21

【審査請求日】2021-07-20

(31)【優先権主張番号】15/706,192

(32)【優先日】2017-09-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(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 リミティド ライアビリティ カンパニー

(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】100195213

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 健治

(74)【代理人】

【氏名又は名称】胡田 尚則

(72)【発明者】

【氏名】チェン チー－シェン

(72)【発明者】

【氏名】チウ イー－ホン

(72)【発明者】

【氏名】ホアン フン－チョン

(72)【発明者】

【氏名】イエ ミン－チー

【審査官】境 周一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１０７４０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１１－５１７５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１０９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５３２３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１４９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０６９４５７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

化学機械研磨組成物であって、
（ａ）ポリ（２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸）およびポリスチレンスルホン酸から選択されるアニオン性ポリマーを含む表面を有するアルミナ粒子と、
（ｂ）（Ｉ）ポリオキシアルキレン官能基およびスルホネート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤、ならびに（ＩＶ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびサルフェート官能基を含む第２の界面活性剤、から選択される除去速度抑制剤と、
（ｃ）水性キャリアと、を含み、鉄含有触媒と、リン酸、有機酸、ホスホネート化合物およびニトリルから選択される安定剤とをさらに含有する、化学機械研磨組成物。

【請求項2】

前記アルミナ粒子が、前記研磨組成物中に０．００１重量％～１０重量％の濃度で存在する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項3】

前記除去速度抑制剤が、前記研磨組成物中に０．００１重量％～５重量％の濃度で存在する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項4】

前記除去速度抑制剤がポリオキシエチレン基を含む、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項5】

前記除去速度抑制剤が、ラウリルポリオキシエチレンエーテルサルフェートを含む界面活性剤、エトキシル化Ｃ_６－Ｃ_１２アルコールを含む第１の界面活性剤およびＣ_１０－Ｃ_１４アルキルアリールスルホネートを含む第２の界面活性剤、スルホン化アルキルジフェニルオキシドを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、アルファオレフィンスルホネートを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、ならびにそれらの組み合わせ、から選択される、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項6】

前記除去速度抑制剤が、エトキシル化Ｃ_６－Ｃ_１２アルコールを含む第１の界面活性剤およびＣ_１０－Ｃ_１４アルキルアリールスルホネートを含む第２の界面活性剤、を含む、請求項５に記載の研磨組成物。

【請求項7】

前記除去速度抑制剤が、スルホン化アルキルジフェニルオキシドを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、を含む、請求項５に記載の研磨組成物。

【請求項8】

前記研磨組成物が１～５のｐＨを有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項9】

腐食防止剤をさらに含む、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項10】

前記研磨組成物が腐食防止剤を含み、前記腐食防止剤が、ヘキシルアミン、テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン、オクチルアミン、ジエチレントリアミン、ジブチルベンジルアミン、アミノプロピルシラノール、アミノプロピルシロキサン、ドデシルアミン、チロシン、アルギニン、グルタミン、グルタミン酸、シスチン、リジン、グリシン（アミノ酢酸）、およびそれらの組み合わせ、から選択される、請求項９に記載の研磨組成物。

【請求項11】

基板を化学機械的に研磨する方法であって、
（ｉ）その表面上に窒化チタン（ＴｉＮ）層および窒化ケイ素（ＳｉＮ）層を含む基板を準備することと、
（ｉｉ）研磨パッドを準備することと、
（ｉｉｉ）化学機械研磨組成物として、
（ａ）研削粒子と、
（ｂ）（Ｉ）ポリオキシアルキレン官能基およびスルホネート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤、ならびに（ＩＶ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびサルフェート官能基を含む第２の界面活性剤、から選択される除去速度抑制剤と、
（ｃ）水性キャリアと、
を含み、鉄含有触媒と、リン酸、有機酸、ホスホネート化合物およびニトリルから選択される安定剤とをさらに含有する、前記化学機械研磨組成物を準備することと、
（ｉｖ）前記基板を前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物に接触させることと、
（ｖ）前記基板に対して前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物を相対的に動かして、前記基板の表面上の前記ＴｉＮ層の少なくとも一部および同前記ＳｉＮ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であって、前記ＴｉＮ層が前記ＳｉＮ層よりも速く選択的に除去されること、を含む方法。

【請求項12】

前記ＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性が１５：１より大きい、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記研削粒子がコロイドシリカ粒子およびアルミナ粒子から選択され、前記アルミナ粒子がアニオン性ポリマーを含む表面を有する、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記研削粒子がアルミナ粒子であり、前記アルミナ粒子がアニオン性ポリマーを含む表面を有する、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記アニオン性ポリマーが、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、ビニルスルホン酸、２－（メタクリロイルオキシ）エタンスルホン酸、スチレンスルホン酸、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、ビニルホスホン酸、２－（メタクロイルオキシ）エチルホスフェート、およびそれらの組み合わせ、から選択される繰り返し単位を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記研削粒子が前記研磨組成物中に０．００１重量％～１０重量％の濃度で存在する、請求項１１に記載の方法。

【請求項17】

前記除去速度抑制剤がポリオキシエチレン基を含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項18】

前記除去速度抑制剤が、ラウリルポリオキシエチレンエーテルサルフェートの塩を含む界面活性剤、エトキシル化Ｃ_６－Ｃ_１２アルコールを含む第１の界面活性剤およびＣ_１０－Ｃ_１４アルキルアリールスルホネートを含む第２の界面活性剤、スルホン化アルキルジフェニルオキシドを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、アルファオレフィンスルホネートを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、ならびにそれらの組み合わせ、から選択される、請求項１１に記載の方法。

【請求項19】

前記除去速度抑制剤が、エトキシル化Ｃ_６－Ｃ_１２アルコールを含む第１の界面活性剤およびＣ_１０－Ｃ_１４アルキルアリールスルホネートを含む第２の界面活性剤、を含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記除去速度抑制剤が、スルホン化アルキルジフェニルオキシドを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、を含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項21】

前記除去速度抑制剤が前記研磨組成物中に０．００１重量％～５重量％の濃度で存在する、請求項１１に記載の方法。

【請求項22】

前記研磨組成物が１～５のｐＨを有する、請求項１１に記載の方法。

【請求項23】

前記研磨組成物が腐食防止剤をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項24】

前記研磨組成物が腐食防止剤を含み、前記腐食防止剤が、ヘキシルアミン、テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン、オクチルアミン、ジエチレントリアミン、ジブチルベンジルアミン、アミノプロピルシラノール、アミノプロピルシロキサン、ドデシルアミン、チロシン、アルギニン、グルタミン、グルタミン酸、シスチン、リジン、グリシン（アミノ酢酸）、およびそれらの組み合わせ、から選択される、請求項２３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

高度な半導体デバイス（メモリと論理回路の両方）の製造において、特定の統合スキームでは、バリア層に到達した際に除去が停止する（一般に「ストップ・オン・バリア」と呼ばれる）、金属（例えば、Ｃｕ、ＣｕＭｎ、Ｔａ、ＴａＮ、Ａｌ、ＡｌＣｏ、Ｃｏ、ＣｏＭｏ、Ｒｕ、ＲｕＴａ、ＲｕＴｉＮ、Ｍｎ、ＴｉＮ（セルフストップ）、Ｗ、Ｐｔ）、誘電体（例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ポリシリコン）、またはポリマー（例えば、光反応性（ＰＲ）、スピンオングラス（ＳＯＧ）タイプの酸化物）の選択的な除去が要求される。基板の表面の化学機械研磨（ＣＭＰ）のための組成物および方法は、当該技術分野においてよく知られている。半導体基板（例えば、集積回路製造用）の表面のＣＭＰ用の研磨組成物（研磨スラリー、ＣＭＰスラリー、およびＣＭＰ組成物としても知られる）は、典型的には、研削剤および様々な添加剤化合物を含む。窒化チタン（ＴｉＮ）と窒化ケイ素（ＳｉＮ）で形成されたバリア層の場合、ストップ・オン・バリアプロセスは、典型的なＣＭＰ組成物が、ＴｉＮまたはＳｉＮ層に対して上にある金属層の除去に特に選択的ではないので、困難な場合がある。

【0002】

ストップ・オン・バリア技術の特定の用途の１つは、酸化物基板上のバリア層上に配置されたタングステン層のＣＭＰ除去を含むタングステンゲート形成である。酸化物基板の窪みには、バリア層の一部が並んでおり、タングステン金属が充填されている。研磨中、タングステン層は、バリア層の平面部分までＣＭＰによって除去される。次に、窪み内のタングステンの一部が研磨によって除去され、ゲート構造が形成される。ストップ・オン・バリア技術の主な困難性の１つは、バリア層の平面部分の望ましくない除去であり、これはゲートの高さを小さくすることや他の問題をもたらし得る。多くの場合、ＣＭＰ組成物は、バリア層が露出したときに材料除去を確実かつ一貫して停止するほど十分に選択的ではない。例として、ＴｉＮおよびＳｉＮの選択性がゲートの高さを制御する役割を果たすので、ＴｉＮおよびＳｉＮの適切な選択性を得ることは、タングステンゲートバフ研磨用途にとって望ましい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ＣＭＰ組成物および方法の現在の理解にもかかわらず、適切なバリア層の選択性（ＴｉＮ：ＳｉＮ）を得ながら、バリア層（例えば、ＴｉＮまたはＳｉＮ）上で適切な金属層除去（例えば、タングステン）を提供するＣＭＰ組成物および方法に対する技術の必要性が依然として存在する。本明細書に記載される方法および組成物は、この必要性に対処する。

【0004】

本発明は、基板、例えばＴｉＮおよびＳｉＮを含む基板を研磨するのに適したＣＭＰ組成物および方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、（ａ）研削粒子と、（ｂ）（Ｉ）ポリオキシアルキレン官能基およびスルホネート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤、ならびに（ＩＶ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびサルフェート官能基を含む第２の界面活性剤、から選択される除去速度抑制剤と、（ｃ）水性キャリアと、を含む化学機械研磨組成物を提供する。

【0006】

本発明はまた、基板を化学機械的に研磨する方法であって、（ｉ）その表面上に窒化チタン（ＴｉＮ）層および窒化ケイ素（ＳｉＮ）層を含む基板を準備することと、（ｉｉ）研磨パッドを準備することと、（ｉｉｉ）化学機械研磨組成物として、（ａ）研削粒子と、（ｂ）（Ｉ）ポリオキシアルキレン官能基およびスルホネート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤、ならびに（ＩＶ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびサルフェート官能基を含む第２の界面活性剤、から選択される除去速度抑制剤と、（ｃ）水性キャリアと、を含む前記化学機械研磨組成物を準備することと、（ｉｖ）基板を前記研磨パッドおよび化学機械研磨組成物に接触させることと、（ｖ）基板に対して研磨パッドおよび化学機械研磨組成物を相対的に動かして、前記基板の表面上の前記ＴｉＮ層の少なくとも一部および同前記ＳｉＮ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であって、前記ＴｉＮ層が前記ＳｉＮ層よりも速く選択的に除去されることと、ＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性が１５：１より大きいこと、を含む方法を提供する。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本発明は、（ａ）研削粒子、（ｂ）除去速度抑制剤、および（ｃ）水性キャリアから本質的になる、またはそれらからなることを含む化学機械研磨組成物を提供する。本発明はまた、ＴｉＮ層およびＳｉＮ層を含む基板であって、ＴｉＮ層がＳｉＮ層よりも速く選択的に除去される、基板を化学機械的に研磨する方法を提供する。

【0008】

研削粒子は、任意の適切な研削粒子とすることができる。例示的な研削粒子として、例えば、アルミナ（例えば、酸化アルミニウム）、シリカ（例えば、二酸化ケイ素）、セリア（例えば、酸化セリウム）、ジルコニア（例えば、酸化ジルコニウム）、チタニア（例えば、二酸化チタン）、ゲルマニア（例えば、二酸化ゲルマニウム、酸化ゲルマニウム）、マグネシア（例えば、酸化マグネシウム）、それらの共形成生成物、またはそれらの組み合わせ、の金属酸化物研削粒子が挙げられる。金属酸化物研削粒子は、任意の適切な種類の金属酸化物粒子、例えば、ヒュームド金属酸化物粒子、湿式プロセス金属酸化物粒子（例えば、沈殿金属酸化物粒子または縮合重合金属酸化物粒子）、コロイド状金属酸化物粒子、または表面修飾された金属酸化物粒子（例えば、表面修飾されたポリマー）とすることができる。

【0009】

本発明の方法の態様に沿って、研磨組成物は、本発明の研磨方法によりＳｉＮ層よりも速くＴｉＮ層が選択的に除去されるという条件で、任意の適切な研削粒子を含むことができる。本発明の方法のいくつかの実施形態において、研磨組成物はアルミナ粒子を含み、アルミナ粒子はアニオン性ポリマーを含む表面を有する。

【0010】

いくつかの実施形態では、研磨組成物はコロイドシリカ粒子を含む。例示的なコロイダルシリカ粒子として、例えば、ＦＵＳＯ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）からのＰＬ－３ＤおよびＰＬ－２コロイダルシリカ（それぞれ、約３５ｎｍおよび約２５ｎｍの平均粒子サイズ）が挙げられる。

【0011】

好ましい実施形態では、研削粒子は、アルミナ粒子から選択され、アルミナ粒子は、アニオン性ポリマー、コロイドシリカ粒子、およびそれらの組み合わせを含む表面を有する。別の好ましい実施形態では、研削粒子は、アルミナ粒子から本質的になること、またはそれからなることを含み、アルミナ粒子はアニオン性ポリマーを含む表面を有する。さらに別の好ましい実施形態では、研削粒子は、コロイドシリカ粒子から本質的になること、またはそれからなることを含む。

【0012】

アルミナ粒子は、ヒュームドアルミナ粒子または非ヒュームドα－アルミナ粒子とすることができる。ヒュームドアルミナ粒子は一般に、一次粒子の凝集体の形をしているが、凝集体は、かなりのエネルギー入力なしでは容易に個々の一次粒子には分解されない。一次粒子は概して球形であるが、凝集体は一次粒子の鎖状構造であり、概して球形ではない。非ヒュームドα－アルミナ粒子はアルミナの結晶形であり、典型的には凝集体を形成しない。好ましい実施形態では、アルミナ粒子は非ヒュームドα－アルミナ粒子である。

【0013】

研削粒子（例えば、コロイドシリカ粒子、アニオン性ポリマーを含む表面を有するアルミナ粒子）は、任意の適切な粒子径を有することができる。粒子の粒子径は、粒子を包含する最小球の直径である。研削粒子は、約１０ｎｍ以上、例えば、約１５ｎｍ以上、約２０ｎｍ以上、約２５ｎｍ以上、約３５ｎｍ以上、約４５ｎｍ以上、約５０ｎｍ以上、約５５ｎｍ以上、約６０ｎｍ以上、約７５ｎｍ以上、または約１００）ｎｍ以上の平均粒子径を有することができる。あるいは、または加えて、研削粒子は、約１，０００ｎｍ以下、例えば、約９５０ｎｍ以下、約９５０ｎｍ以下、約９００ｎｍ以下、約８５０ｎｍ以下、約８００ｎｍ以下、約７５０ｎｍ以下、約７００ｎｍ以下、約６５０ｎｍ以下、約６００ｎｍ以下、約６５０ｎｍ以下、約５００ｎｍ以下、約４７５ｎｍ以下、約４５０ｎｍ以下、約４２５ｎｍ以下、約４００ｎｍ以下、約３７５ｎｍ以下、約３５０ｎｍ以下、約３２５ｎｍ以下、約３００ｎｍ以下、約２７５ｎｍ以下、約２５０ｎｍ以下、約２２５ｎｍ以下、約２００ｎｍ以下、約１７５ｎｍ以下、約１６０ｎｍ以下、約１５０ｎｍ以下、約１２５ｎｍ以下、約１１５ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約９０）ｎｍ以下、または約８０ｎｍ以下の平均粒子径を有することができる。例えば、セリア、ジルコニア、シリカ、およびアルミナ粒子は、約２５ｎｍ～約２５０ｎｍ、例えば、約３５ｎｍ～約２００ｎｍ、約４５ｎｍ～約１５０ｎｍ、約５０ｎｍ～約１２５ｎｍ、約５５ｎｍ～約１２０ｎｍ、または約６０ｎｍ～約１１５ｎｍの平均粒子径を有することができる。したがって、研削粒子は、前述の端点のいずれか２つで区切られた範囲内の平均粒子径を有することができる。例えば、研削粒子は、約１０ｎｍ～約１０００ｎｍ、約２５ｎｍ～約９５０ｎｍ、約３０ｎｍ～約９００ｎｍ、約３５ｎｍ～約８５０ｎｍ、約４０ｎｍ～約８００ｎｍ、約４５ｎｍ～約７５０ｎｍ、約５０ｎｍ～約７００ｎｍ、約５５ｎｍ～約６５０ｎｍ、約６０ｎｍ～約６００ｎｍ、約７５ｎｍ～約５５０ｎｍ、約１００ｎｍ～約５００ｎｍ、約２５ｎｍ～約４５０ｎｍ、約３０ｎｍ～約４００ｎｍ、約３５ｎｍ～約３５０ｎｍ、約４０ｎｍ～約３００ｎｍ、約４５ｎｍ～約２５０ｎｍ、または約５０ｎｍ～約２００ｎｍの平均粒子径を有することができる。

【0014】

研削粒子の粒子径は、任意の好適な手法、例えば、光散乱技術を使用して測定することができる。適切な粒子サイズ測定機器は、例えば、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｍａｌｖｅｒｎ，ＵＫ）から入手できる。

【0015】

化学機械研磨組成物は、任意の好適な量の研削粒子を含むことができる。組成物が含む研削粒子が少なすぎる場合、組成物は十分な除去速度を示さない可能性がある。対照的に、研磨組成物が含む研削粒子が多すぎる場合、組成物は、望ましくない研磨性能を示す可能性があり、費用効果がない可能性があり、および／または安定性に欠ける可能性がある。したがって、研削粒子は、約１０重量％以下、例えば、約９重量％以下、約８重量％以下、約７重量％以下、約６重量％以下、約５重量％以下、約４重量％以下、約３重量％以下、または約２重量％以下の濃度で研磨組成物中に存在することができる。あるいは、または加えて、研削粒子は、約０．００１重量％以上、例えば、約０．００５重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、約０．５重量％以上、約１重量％以上、または約１．５重量％以上の濃度で研磨組成物中に存在することができる。したがって、研削粒子は、前述の端点のいずれか２つで区切られた範囲内の濃度で研磨組成物中に存在することができる。例えば、研削粒子は、約０．００１重量％～１０重量％、例えば約０．００５重量％～約９重量％、約０．０１重量％～約８重量％、約０．０５重量％～約７重量％、約０．１重量％～約６重量％、約０．５重量％～約５重量％、約１重量％～約４重量％、または約１．５重量％～約３重量％の濃度で研磨組成物中に存在することができる。

【0016】

一実施形態では、研削粒子は、研磨組成物中に約０．０１重量％～約１重量％の濃度で存在する。別の実施形態では、研削粒子は、研磨組成物中に約０．０３重量％～約１重量％の濃度で存在する。

【0017】

研削粒子が研磨組成物中にて懸濁される場合には、研削粒子は望ましくはコロイド安定性がある。本明細書で使用される「コロイド安定性」という用語は、液体キャリア（例えば、水）中の研削粒子の懸濁液を指し、その懸濁液の経時的な維持を指す。本発明の文脈において、研削粒子を１００ｍＬのメスシリンダーに入れ、２時間にわたって無撹拌で静置した際、メスシリンダー底部の５０ｍＬ中の粒子濃度（ｇ／ｍＬ換算で［Ｂ］）とメスシリンダー上部の５０ｍＬ中の粒子濃度（ｇ／ｍＬ換算で［Ｔ］）との間の差を、研磨組成物中の粒子の初期濃度（ｇ／ｍＬ換算で［Ｃ］）で割った値が、０．５以下（すなわち、｛［Ｂ］－［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）の場合、研削粒子は、コロイド安定性と考えられる。［Ｂ］－［Ｔ］／［Ｃ］の値は、望ましくは０．３以下であり、好ましくは０．１以下である。

【0018】

アルミナ粒子は、アニオン性ポリマーを含む（例えば、コーティングされる）表面を有することが好ましい。アニオン性ポリマーは、典型的には静電的に、アルミナ粒子と相互作用し、アルミナ粒子は、水性キャリアに懸濁されるか、研磨パッドに固定されて、研削粒子の表面の少なくとも一部をコーティングする。特に、アニオン性ポリマーは、ＣＭＰ組成物のｐＨで適切なゼータ電位を有するアルミナ粒子と結合する。ゼータ電位とは、固体と液体の界面を横切る電位、具体的には帯電したコロイド粒子（例えば、アルミナ粒子）を取り巻くイオンの拡散層を横切る電位を指す。アルミナ粒子のゼータ電位はｐＨによって異なる。例えば、正のゼータ電位を持つアルミナ粒子は、アニオン性ポリマーと静電的に相互作用することができる。また、アルミナ粒子表面に十分な正のサイトを有するわずかに負のゼータ電位を有するアルミナ粒子は、１つ以上のアニオン性ポリマーと静電的に相互作用することができる。アルミナ粒子は、好ましくは、ＣＭＰ組成物のｐＨで正のゼータ電位を有する。アルミナ粒子のゼータ電位は、アニオン性ポリマーとアルミナ粒子との相互作用により低下する。

【0019】

α－アルミナの粒子は典型的には、未処理／コーティングされていない状態で正に帯電した表面を持つため、アニオン性ポリマーとα－アルミナの粒子との結合により、ポリマーまたはコポリマーの酸性官能基の少なくとも一部が脱プロトン化され、これにより、ポリマーをアルミナ粒子と一緒に負に帯電させる。

【0020】

アルミナ粒子の表面は、任意の適切な量のアニオン性ポリマーでコーティングすることができる。例えば、約５重量％以上（例えば、約１０重量％以上、約２０重量％以上、約３０重量％以上、約５０重量％以上、実質的にすべて、またはすべて）のアルミナ粒子の表面をアニオン性ポリマーでコーティングすることができる。したがって、アニオン性ポリマーの存在は、部分的または全体的にコーティングされた研削剤（例えば、部分的または全体的にコーティングされたアルミナ粒子または部分的または全体的にコーティングされた研削剤研磨パッド）をもたらし得る。

【0021】

アニオン性ポリマーは、任意の適切なアニオン性ポリマーまたはコポリマーとすることができる。典型的には、アニオン性ポリマーは、カルボン酸官能基、スルホン酸官能基、ホスホン酸官能基、およびそれらの組み合わせ、から選択される繰り返し単位を含む。好ましくは、アニオン性ポリマーは、アクリル酸、アニオン性ポリマーが、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、ビニルスルホン酸、２－（メタクリロイルオキシ）エタンスルホン酸、スチレンスルホン酸、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、ビニルホスホン酸、２－（メタクロイルオキシ）エチルホスフェート、およびそれらの組み合わせ、から選択される繰り返し単位を含む。より好ましくは、アニオン性ポリマーは、ポリ（２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸）およびポリスチレンスルホン酸から選択される。

【0022】

アルミナ粒子に対するアニオン性ポリマーの重量比は、アルミナ粒子の重量に対し、概して約０．０１以上（例えば、約０．０５以上、約０．１以上、約０．１６以上、または約０．２以上）である。好ましくは、アルミナ粒子に対するアニオン性ポリマーの重量比は約３以下（例えば、約２以下、または約１以下）である。

【0023】

アルミナ粒子は、任意の適切な時点でアニオン性ポリマーで処理することができる。例えば、アルミナ粒子は、研磨組成物の他の成分に前処理されたアルミナ粒子を添加する前に、前処理されたアルミナ粒子を調製するための別のステップでアニオン性ポリマーで処理することができる。あるいは、アニオン性ポリマーは、アルミナ粒子を研磨組成物に添加する前、添加中、または添加後に研磨組成物に別々に添加することができる。これに関して、アルミナ粒子に対するアニオン性ポリマーの重量比は、研磨組成物中のアニオン性ポリマーの総重量を指すと理解され、アルミナ粒子に結合したアニオン性ポリマーの重量に限定されない。

【0024】

本発明にかかるアニオン性ポリマーを含む表面を有するアルミナ粒子を調製するための例示的な方法は以下の通りである。ポリ（２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸）を脱イオン水に溶解し、水酸化カリウムを添加してｐＨを３～４に調整する。次に、消泡剤を追加する。アルミナ粒子（すなわち、非ヒュームドα－アルミナ粒子）を４０～４５分間にわたって５００ｍＬ／ｍｉｎの速度で混合物に添加し、混合物を１０分間高せん断混合する。得られたポリマー被覆粒子は、約１７０ｎｍの平均粒子径を有し、２～９のｐＨ範囲にわたって－３０ｍＶ未満のゼータ電位を有する。

【0025】

本発明の化学機械研磨組成物は、除去速度抑制剤を含む。好ましくは、除去速度抑制剤は、（Ｉ）ポリオキシアルキレン官能基およびスルホネート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤、ならびに（ＩＶ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびサルフェート官能基を含む第２の界面活性剤、から選択される。特定の理論に縛られることを望まないが、研磨中に除去速度抑制剤の界面活性剤（複数可）が基板に吸着すると考えられる。さらに、基板に対する除去速度抑制剤の相対的親和性は、少なくとも部分的に、基板の性質（例えば、基板の構造、基板の形状、基板上に存在する材料）および研磨条件に依存する。したがって、所与の基板上の本発明の組成物および方法の研磨性能（例えば、除去速度、選択性、欠陥性など）は、除去速度抑制剤の性質を変更することにより変更することができる。

【0026】

出願人は、驚くべきことに、本発明の研磨組成物における、１つ以上のスルホネート（－ＳＯ_３ ^－）官能基および／またはサルフェート（－ＳＯ_４ ^２－）官能基と組み合わせたポリオキシアルキレン官能基（例えば、ポリオキシエチレン官能基）を含む除去速度抑制剤の存在が、ＳｉＮに対するＴｉＮの望ましい除去速度選択性を提供することを見出した。除去速度抑制剤は、有利には、研磨中の本発明の研磨組成物中においてＳｉＮ対するＴｉＮの選択性を改善し、これにより、ゲート高さ制御およびＴｉＮ残渣除去の改善が促進される。特定の理論に縛られることを望まないが、ＳｉＮに対するＴｉＮの選択性（例えば、ＳｉＮ除去速度に対するＴｉＮ除去速度の比）は、本発明の研磨組成物の除去速度抑制剤中に存在する、１つ以上のポリオキシアルキレン官能基、１つ以上のスルホネート官能基、および／または１つ以上のサルフェート官能基の相対濃度を調整することにより制御できると考えられる。

【0027】

本発明の研磨組成物の除去速度抑制剤は、任意の適切な方法で提供することができる。例えば、本発明の研磨組成物の除去速度抑制剤は、単一界面活性剤系（例えば、１成分系）として提供することができ、すなわち、除去速度抑制剤は、同じ界面活性剤分子内のポリオキシアルキレン官能基およびスルホネート官能基を含む界面活性剤、または同じ界面活性剤分子内のポリオキシアルキレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤を含む。あるいは、除去速度抑制剤は、多成分系（例えば、２成分系、または３成分系など）として提供することができ、除去速度抑制剤は、化合物の混合物であり得、第１の界面活性剤は、ポリオキシアルキレン官能基を含み、第２の界面活性剤は、スルホネートおよび／またはサルフェート官能基を含み、化合物の混合物は、本明細書に記載の除去速度抑制剤として機能する。さらに、多成分混合物の各化合物は、混合物の特性とは無関係に、界面活性剤であってもよい。典型的には、多成分系として提供される除去速度抑制剤は、ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤を含み、および／またはポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびサルフェート官能基を含む第２の界面活性剤を含む。

【0028】

本明細書で使用される「第１の界面活性剤」および「第２の界面活性剤」という用語は、ポリオキシアルキレン官能基、スルホネート官能基、および／またはサルフェート官能基を含む別個の界面活性剤を指すために使用され、これらの用語は、本発明の研磨組成物への添加の順序を指したり、暗に意味したりするものではない。

【0029】

さらに、当業者に理解される「スルホネート」および「サルフェート」という用語は、界面活性剤が塩形態または酸形態で組成物に添加されるかどうかに関係なく、界面活性剤のアニオン形態を指す。

【0030】

除去速度抑制剤のポリオキシアルキレン官能基は、任意の適切なポリオキシアルキレン官能基とすることができる。好ましくは、ポリオキシアルキレン官能基は、ポリオキシエチレン官能基である。別の例示的なポリオキシアルキレン官能基は、ポリオキシプロピレン基である。例として、ポリオキシアルキレン官能基を含む適切な界面活性剤は、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート（すなわち、ポリソルベート２０またはポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート）であり、これは、例えば、Ｃｒｏｄａ，Ｉｎｃ．からＴＷＥＥＮ（商標）２０の商品名で市販されている。ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートは、ラウリン酸の添加前にソルビタンのエトキシ化（ポリエチレングリコールの２０繰り返し単位）から形成されるポリソルベート型非イオン性界面活性剤である。当該技術分野で知られているように、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートは、様々な商品名の下で様々な供給源から容易に入手可能である。

【0031】

ポリオキシアルキレン官能基を含む他の適切な界面活性剤として、例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ｔ－オクチルフェノキシポリエトキシエタノール（例えば、ＴＲＩＴＯＮ（商標）Ｘ－１００）（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）、ノニルフェノールエトキシレート（例えば、ＩＧＥＰＡＬ（商標）ＣＯ－６３０）（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）が挙げられる。

【0032】

本発明のＣＭＰ組成物中にＴＷＥＥＮ（商標）２０が存在する場合、それは、スルホネート官能基またはサルフェート官能基のいずれかを含む少なくとも１つ以上の界面活性剤（例えば、第２の界面活性剤）とともに存在する。

【0033】

本発明の一態様に沿って、除去速度抑制剤は、スルホネート官能基またはサルフェート官能基を含む界面活性剤を含む。スルホネート官能基を含む適切な界面活性剤として、例えば、アルファオレフィンスルホネート（ＡＯＳ）、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）、およびそれらの組み合わせが挙げられる。

【0034】

アルファオレフィンスルホネート（ＡＯＳ）は、例えば、直鎖アルファオレフィンとすることができる。直鎖アルファオレフィンとして、例えば、１－ブテン、１－ヘキセン、１－オクテン、１－デセン、１－ドデセン、１－テトラデセン、１－ヘキサデセン、１－オクタデセンなどが挙げられる。また、Ｃ_２０－Ｃ_２４、Ｃ_２４－Ｃ_３０、およびＣ_２０－Ｃ_３０のアルケンのより高いブレンドも含まれる。典型的には、Ｃ_１０－Ｃ_１４直鎖アルファオレフィンは、界面活性剤の製造に使用される。例として、これらの化合物は、ベンゼンと反応して、直鎖アルキルベンゼン（ＬＡＢ）を作製し、さらに直鎖アルキルベンゼンスルホネート（ＬＡＢＳ）にスルホン化され得る。

【0035】

ポリスチレンスルホネートは、ポリスチレンから誘導されたポリマーであるが、スルホネート官能基も含み、典型的には、ナトリウム形態またはカルシウム形態で供給される。

【0036】

スルホネート官能基を含む他の適切な界面活性剤は、ＤＯＷＦＡＸ（商標）の商品名でＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）から市販されているアニオン性界面活性剤のスルホン化アルキルジフェニルオキシドシリーズであり、以下の化学構造（Ｉ）により特徴付けられる：

【化1】

式中、Ｒは任意の適切な基とすることができ、Ｘは任意の適切なカチオンとすることができる。一実施形態においては、Ｒは、Ｃ_{１－Ｃ３０}直鎖状または分岐状、飽和または不飽和のアルキル基である。Ｃ_１－Ｃ_３０アルキル基の例示としては、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、ｓｅｃ－ブチル、イソブチル、ｔ－ブチル、ペンチル、イソペンチル、エチル－ヘキシル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシルなどが挙げられる。いくつかの実施形態では、アルキル基は、ＯおよびＮからなる群から選択される１つ以上のヘテロ原子を含み、Ｘ^＋は、Ｈ^＋または適切なカチオンである。例示的なカチオンとして、ＩＡ族金属（すなわち、アルカリ金属）、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、およびフランシウムが挙げられる。好ましい実施形態では、Ｒは、式（Ｉ）の化合物であるＣ_{６－Ｃ２２}アルキル基である。

【0037】

適切なスルホン化アルキルジフェニルオキシド界面活性剤の例として、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）から商品名ＤＯＷＦＡＸ（商標）Ｃ１０Ｌ、ＤＯＷＦＡＸ（商標）Ｃ６Ｌ、ＤＯＷＦＡＸ（商標）３Ｂ２、およびＤＯＷＦＡＸ（商標）２Ａ１で市販されている界面活性剤が挙げられる。

【0038】

本明細書に記載のＣＭＰ組成物に適したスルホネート官能基を含む界面活性剤の他の非限定的な例として、アルキルアリールスルホネート（例えば、ドデシルベンゼンスルホネートなどのアルキルベンゼンスルホネート）、アルキルスルホネート（例えば、アルキルグリセリドスルホネート、アルキルエーテルスルホネート、およびアルキルスルホアセテート）、スルホスクシネート（例えば、モノアルキルスルホスクシネート、およびジアルキルスルホスクシネート）、アシルタウレート、およびアシルイセチオネートが挙げられる。

【0039】

本発明の研磨組成物がアルキルアリールスルホネートを含む場合、アルキル基は、スルホン酸基に対して任意の位置でアリール（例えば、ベンゼン）部分に結合することができる。アルキル基は、概して６個を超える炭素原子を含み、直鎖状または分岐状であり得る。分枝アルキル基は、一次炭素（例えば、メチレン基）、二次炭素、または三次炭素を介してアリール部分に結合することができる。好ましいアルキルアリールスルホネートは、ドデシルベンゼンスルホネートであり、そこでは、ドデシル基が、合計１２個の炭素を有する任意のアルキル基であり得、したがって、直鎖状または分岐状であり得る。分枝ドデシル基は、一次炭素（例えば、メチレン基）、二次炭素、または三次炭素を介してベンゼン部分に結合することができる。好ましくは、ドデシル基は、二次炭素原子を介してベンゼン基に結合した直鎖ドデシル鎖を含む（すなわち、鎖の一端ではなくドデシル鎖に沿って内部的に）。

【0040】

サルフェート基を含む適切な界面活性剤の例は、その塩（例えば、ラウリル硫酸ナトリウムおよびラウリル硫酸アンモニウム）を含むアルキルサルフェート界面活性剤（例えば、ラウリルサルフェート）である。

【0041】

ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤を含む例示的な除去速度抑制剤は、エトキシ化Ｃ_６－Ｃ_１２アルコール（ＣＡＳ ６８４３９－４５－２）とＣ_１０－Ｃ_１４アルキルアリールスルホネートの混合物である。この混合物は、例えば、商品名ＺＥＴＡＳＰＥＲＳＥ（商標）２３００でＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，ＰＡ）から市販されている。

【0042】

一実施形態では、本発明の研磨組成物は、同じ界面活性剤分子内にポリオキシアルキレン官能基とスルホネートまたはサルフェート官能基との両方を有する界面活性剤を含む除去速度抑制剤を含む。例示的な「単一界面活性剤」（例えば、同じ界面活性剤分子内にポリオキシアルキレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤）は、ラウレス硫酸アンモニウムおよびその塩（例えば、ラウリルポリオキシエチレン硫酸ナトリウムまたはラウリルポリオキシエチレン硫酸アンモニウム）であり、これは、ポリオキシアルキレン官能基とサルフェート官能基との両方を有することを特徴とし、例えば、Ｓｉｎｏ－Ｊａｐａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から商品名シノネート（商標）１１０５ＳＦで市販されており、Ｋａｏ Ｇｌｏｂａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌから商品名ＥＭＡＬ（商標）２０Ａで市販されている。

【0043】

好ましい実施形態では、除去速度抑制剤は、ラウリルポリオキシエチレンエーテルサルフェート、アルコキシル化アルカノールおよびアルキルアリールスルホネート、スルホン化アルキルアリールオキシドおよびアルコキシル化ポリソルビタン、α－オレフィンスルホネートおよびアルコキシル化ポリソルビタン、ならびにそれらの組み合わせ、から選択される。好ましくは、除去速度抑制剤は、アルコキシル化アルカノールであり、アルコキシル化アルカノールは、エトキシ化Ｃ_６－Ｃ_１２アルコールを含む。別の好ましい実施形態では、除去速度抑制剤は、アルコキシル化ポリソルビタンであり、アルコキシル化ポリソルビタンは、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレートを含む。

【0044】

別の好ましい実施形態では、除去速度抑制剤は、ラウリルポリオキシエチレンエーテルサルフェートの塩を含む界面活性剤、エトキシル化Ｃ_６－Ｃ_１２アルコールを含む第１３の界面活性剤およびＣ_１０－Ｃ_１４アルキルアリールスルホネートを含む第２の界面活性剤、スルホン化アルキルジフェニルオキシドを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、アルファオレフィンスルホネートを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、およびそれらの組み合わせ、から選択される。

【0045】

さらに別の好ましい実施形態では、除去速度抑制剤は、エトキシル化Ｃ_６－Ｃ_１２アルコールを含む第１の界面活性剤およびＣ_１０－Ｃ_１４アルキルアリールスルホネートを含む第２の界面活性剤、を含む。

【0046】

さらに別の好ましい実施形態では、除去速度抑制剤は、スルホン化アルキルジフェニルオキシドを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、を含む。

【0047】

当業者によって理解されるように、サルフェートおよびスルホネート官能基はイオン化可能であり、したがって、任意の適切な塩形態で本発明の研磨組成物中に存在し得る。

【0048】

化学機械研磨組成物は、任意の好適な量の除去速度抑制剤を含むことができる。組成物が含む除去速度抑制剤が少なすぎる場合、組成物は十分な選択性を示さない可能性がある。対照的に、研磨組成物が含む除去速度抑制剤が多すぎる場合、研磨組成物は、望ましくない研磨性能を示す可能性があり、費用効果がない可能性があり、かつ／または安定性または選択性に欠ける可能性がある。したがって、除去速度抑制剤は、約５重量％以下、例えば、約４．５重量％以下、約４重量％以下、約３．５重量％以下、約３重量％以下、約２．５重量％以下、約２重量％以下、約１．５重量％以下、または約１重量％以下の濃度で研磨組成物中に存在することができる。あるいは、または加えて、除去速度抑制剤は、約０．００１重量％以上、例えば、約０．００５重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、または約０．５重量％以上の濃度で研磨組成物中に存在することができる。したがって、除去速度抑制剤は、前述の端点のいずれか２つで区切られた範囲内の濃度で研磨組成物中に存在することができる。例えば、除去速度抑制剤は、約０．００１重量％～５重量％、例えば約０．００５重量％～約４．５重量％、約０．０１重量％～約４重量％、約０．０５重量％～約３．５重量％、約０．１重量％～約３重量％、約０．５重量％～約２．５重量％、約１重量％～約２重量％の濃度で研磨組成物中に存在することができる。

【0049】

一実施形態では、除去速度抑制剤は、研磨組成物中に約０．００５重量％～約１重量％の濃度で存在する。別の実施形態では、除去速度抑制剤は、研磨組成物中に約０．１重量％の濃度で存在する。

【0050】

研磨組成物は水性キャリアを含む。水性キャリアは、水（例えば、脱イオン水）を含み、１種以上の水混和性有機溶媒を含有してもよい。使用できる有機溶媒の例には、プロペニルアルコール、イソプロピルアルコール、エタノール、１－プロパノール、メタノール、１－ヘキサノールなどのアルコール、アセチルアルデヒドなどのアルデヒド、アセトン、ジアセトンアルコール、メチルエチルケトンなどのケトン、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸エチル、酢酸メチル、乳酸メチル、乳酸ブチル、乳酸エチルなどのエステル、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグリムなどのスルホキシドを含むエーテル、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ－メチルピロリドンなどのアミド、エチレングリコール、グリセロール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなどの多価アルコールおよびその誘導体、ならびにアセトニトリル、アミルアミン、イソプロピルアミン、イミダゾール、ジメチルアミンなどの窒素含有有機化合物が挙げられる。好ましくは、水性キャリアは水のみ、すなわち有機溶媒は存在しない。

【0051】

本発明の研磨組成物は、酸性ｐＨ（すなわち、７未満）を有する。例えば、研磨組成物は、約６．５以下、例えば約６以下、約５．５以下、約５以下、約４．５以下、または約４以下のｐＨを有することができる。あるいは、または加えて、研磨組成物は、約１．０以上、例えば、約１．５以上、約２．０以上、約２．５以上、約３．０以上、または約３．５以上のｐＨを有することができる。したがって、研磨組成物は、前述の端点のいずれか２つで区切られた範囲内のｐＨを有することができる。例えば、研磨組成物は、約１．０～約７、約１．５～約６．５、約２．０～約６．０、約２．５～約５．５、約３．０～約５．０、約３．５～約４．５、または約４のｐＨを有することができる。典型的には、研磨組成物は、約１～約５のｐＨを有する。

【0052】

好ましい実施形態では、研磨組成物は、約２～約４のｐＨを有する。

【0053】

研磨組成物は、特定の範囲内にｐＨを維持することができる１つ以上の化合物（例えば、ｐＨ調整剤または緩衝剤）を任意選択的にさらに含む。緩衝剤は、研磨組成物の酸性ｐＨを維持することができる。研磨組成物は、緩衝剤が水溶性であり、組成物の他の成分と適合性がある限り、任意の適切な緩衝剤を含むことができる。例えば、研磨組成物に緩衝剤を含めることは、不安定な研磨組成物または不適切な研磨性能をもたらしてはならない。適切な緩衝剤は、当技術分野で知られている。いくつかの実施形態では、研磨組成物は２つ以上の緩衝剤を含む。例示的な緩衝剤として、酢酸カリウム、炭酸カリウム、およびそれらの混合物が挙げられる。

【0054】

研磨組成物は、存在する場合、任意の適切な量の緩衝剤を含むことができる。研磨組成物は、所望の研磨性能を維持しながら所望のｐＨを維持するための量の緩衝剤を含有することができる。研磨組成物中の緩衝剤（複数可）の濃度が低すぎる場合、ｐＨは、許容範囲内（すなわち、酸性）に維持されない可能性がある。あるいは、緩衝剤（複数可）の濃度が高すぎる場合、研磨組成物は、望ましくない研磨性能を示す可能性があり、費用効果がなく、および／または安定性に欠ける可能性がある。

【0055】

本発明の研磨組成物は、１つ以上のｐＨ調整剤を任意選択的にさらに含む。当業者によって理解されるように、ｐＨ調整剤は、研磨組成物のｐＨを調節（例えば、調整）するために添加される。研磨組成物は、ｐＨ調整剤が研磨組成物の他の成分と適合性がある限り、任意の適切なｐＨ調整剤を含むことができる。一実施形態では、ｐＨ調整剤は水酸化カリウムである。別の実施形態では、ｐＨ調整剤は硝酸である。

【0056】

研磨組成物は、必要に応じて、追加の成分（すなわち、添加剤）を任意選択的にさらに含む。例えば、所望の研磨用途に応じて、本発明の研磨組成物は、研磨性能を改善または強化するための１つ以上の添加剤を含むことができる。添加剤は、望ましくは、研磨組成物の他の成分と適合性がある。一実施形態では、本発明の研磨組成物は、界面活性剤、触媒、酸化剤、安定剤、腐食防止剤、殺生物剤、およびそれらの組み合わせから選択される添加剤をさらに含む。

【0057】

好ましい実施形態では、研磨組成物は、触媒または腐食防止剤をさらに含む。本発明の態様に沿って、研磨組成物は、望ましい研磨性能を得るために、必要に応じて触媒と腐食防止剤の両方を含むことができる。別の好ましい実施形態では、研磨組成物は腐食防止剤をさらに含む。

【0058】

一実施形態では、本発明の研磨組成物は、１つ以上の酸化剤を含むことができる。酸化剤は、金属層をその対応する酸化物または水酸化物、例えば、アルミニウムから酸化アルミニウム、チタンから酸化チタン、タングステンから酸化タングステン、および銅から酸化銅に酸化する。研磨組成物は、酸化剤が水溶性であり、組成物の他の成分と適合性である限り、任意の適切な酸化剤を含むことができる。例えば、研磨組成物に酸化剤を含めることは、不安定な研磨組成物または不適切な研磨性能をもたらしてはならない。さらに、当業者は、酸化剤の選択が特定の研磨用途に適合しなければならないことを理解するであろう。例えば、いくつかの研磨用途では、基板がアルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物によって汚染されることは望ましくない場合がある。酸化剤は、スラリー製造プロセス中に、またはＣＭＰ作業の直前に（例えば、半導体製造施設に位置するタンク内で）研磨組成物に添加されてもよい。

【0059】

適切な酸化剤は、当技術分野で知られており、例えば、過酸化物（例えば、過酸化水素および尿素過酸化水素などのその付加物；過炭酸塩；過酸化ベンゾイル、過酢酸、およびジ－ｔ－ブチル過酸化物などの有機過酸化物；モノ過硫酸塩（ＳＯ_５ ^－２）、二過硫酸塩（ＳＯ_２Ｏ_８ ^－２）、および過酸化ナトリウム）、硝酸カリウム、およびヨウ素酸カリウムが挙げられる。他の例示的な酸化剤として、最高の酸化状態の元素を有する化合物（例えば、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、過臭素酸、過臭素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、過ホウ酸、過ホウ酸塩、および過マンガン酸塩）が挙げられる。さらに他の例示的な酸化剤として、非過化合物（例えば、臭素酸塩、塩素酸塩、ヨウ素酸塩、ヨウ素酸、および硝酸セリウムアンモニウムなどのセリウム（ＩＶ）化合物）が挙げられる。いくつかの実施形態では、研磨組成物は２つ以上の酸化剤を含む。

【0060】

好ましい実施形態では、酸化剤は過酸化水素である。

【0061】

本発明の研磨組成物は、存在する場合、任意の適切な量の酸化剤を含むことができる。研磨組成物中の酸化剤の濃度が低すぎる場合、金属基板は、適切な速度で金属酸化物に酸化されず、それにより研磨性能が阻害される（除去速度の低下および／または欠陥性能の劣化）。対照的に、研磨組成物中の酸化剤の濃度が高すぎる場合、研磨組成物は望ましくない研磨性能を示し、費用効果がなく、および／または安定性に欠ける可能性がある。したがって、酸化剤は、約０．１重量％～１０重量％、例えば約０．１重量％～約６重量％、約０．２重量％～約５重量％、約０．３重量％～約４重量％、約０．５重量％～約３重量％、または約０．２５重量％～約２重量％の濃度で研磨組成物中に存在することができる。例えば、酸化剤は、研磨組成物中に約１重量％の濃度で存在することができる。

【0062】

本発明のいくつかの実施形態では、研磨組成物は、触媒（例えば、促進剤）をさらに含む。例として、タングステン研磨用途の場合、研磨組成物は、適切な触媒として鉄含有促進剤を含むことができる。鉄含有促進剤は、タングステンＣＭＰ作業中にタングステンの除去速度を高める鉄含有化合物である。例えば、鉄含有促進剤は、米国特許第５，９５８，２８８号および第５，９８０，７７５号に開示されているような鉄含有触媒を含んでもよい。鉄含有触媒は、水性キャリアに可溶であってもよく、例えば、フッ化物、塩化物、臭化物、およびヨウ化物を含む、硝酸鉄、硫酸鉄、およびハロゲン化鉄などの第二鉄（鉄ＩＩＩ）または第一鉄（鉄ＩＩ）化合物、ならびに過塩素酸塩、過臭素酸塩、および過ヨウ素酸塩、ならびに酢酸鉄、アセチルアセトネート、シトレート、グルコネート、マロネート、オキサラート、フタラート、およびスクシネートなどの有機鉄化合物、ならびにそれらの組み合わせを含んでもよい。一実施形態では、触媒は硝酸第二鉄である。

【0063】

化学機械研磨組成物は、任意の好適な量の触媒を含むことができる。組成物が含む触媒が少なすぎる場合、組成物は十分な除去速度を示さない可能性がある。対照的に、研磨組成物が含む触媒が多すぎる場合、組成物は、望ましくない研磨性能を示す可能性があり、費用効果がない可能性があり、かつ／または安定性に欠ける可能性がある。したがって、研磨組成物は、約５重量％以下、例えば、約４重量％以下、約３重量％以下、または約２重量％以下の触媒を含むことができる。あるいは、または加えて、研磨組成物は、約０．００５重量％以上、例えば、約０．０１重量％以上、約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、約０．５重量％以上、約１重量％以上、または約１．５重量％以上の触媒を含むことができる。したがって、研磨組成物は、前述の端点のいずれか２つによって境界付けられる量の触媒を含むことができる。例えば、研磨組成物は、約０．００５重量％～５重量％、例えば約０．０１重量％～約４重量％、約０．０５重量％～約３重量％、約０．１重量％～約２重量％、または約０．５重量％～約１重量％の量の触媒を含むことができる。

【0064】

一実施形態では、研磨組成物は、約０．０１重量％～約０．５重量％（例えば、約０．０２５重量％または約０．０５重量％）の量の触媒を含む。別の実施形態では、研磨組成物は、約０．０５重量％の量の触媒を含む。

【0065】

いくつかの実施形態では、鉄含有促進剤を含む研磨組成物は、安定剤をさらに含むことができる。特定の理論に束縛されることを望まないが、安定剤は、鉄含有促進剤が経時的に酸化剤を分解するのを防ぐと考えられている。安定剤の添加は、鉄含有促進剤の有効性を低下させ、研磨組成物に添加される安定剤の種類と量の選択がＣＭＰ性能に大きな影響を与える可能性がある。特定の理論に縛られることを望まないが、安定剤の添加は、促進剤が酸化剤と反応するのを阻害すると同時に急速なタングステン研磨速度を促進するために十分な活性で促進剤が残ることを可能にする安定剤／促進剤複合体の形成につながる可能性があると考えられている。

【0066】

有用な安定剤として、リン酸、有機酸、ホスホネート化合物、ニトリル、および金属に結合し、過酸化水素分解に対する反応性を低下させる他のリガンドが挙げられる。好ましい有機酸として、酢酸、フタル酸、クエン酸、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、アスパラギン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、グルタコン酸、ムコン酸、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、プロピレンジアミン四酢酸（ＰＤＴＡ）、およびそれらの混合物が挙げられる。一実施形態では、有機酸はマロン酸である。酸を含む安定剤は、それらの共役形態で使用されてもよく、例えば、カルボン酸の代わりにカルボキシレートが使用されてもよい。用語「酸」は、適切な安定剤を説明するために使用される場合、酸安定剤の共役塩基も含む。例えば、「アジピン酸」という用語には、アジピン酸とその共役塩基が含まれる。安定剤は、単独または組み合わせて使用でき、過酸化水素などの酸化剤が分解する速度を大幅に低下させる。

【0067】

研磨組成物は、任意の好適な量の安定剤を含むことができる。組成物が含む安定剤が少なすぎる場合、組成物は十分な研磨性能を示さない可能性がある。対照的に、研磨組成物が含む安定剤が多すぎる場合、組成物は、望ましくない研磨性能を示す可能性があり、費用効果がない可能性があり、かつ／または安定性に欠ける可能性がある。したがって、研磨組成物は、約１０重量％以下、例えば、約９重量％以下、約８重量％以下、約７重量％以下、約６重量％以下、約５重量％以下、約４重量％以下、約３重量％以下、または約２重量％以下の安定剤を含むことができる。あるいは、または加えて、研磨組成物は、約０．０１重量％以上、例えば、約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、約０．５重量％以上、約１重量％以上、または約１．５重量％以上の安定剤を含むことができる。したがって、研磨組成物は、前述の端点のいずれか２つによって境界付けられる量の安定剤を含むことができる。例えば、研磨組成物は、約０．００１重量％～約１０重量％、例えば約０．００５重量％～約９重量％、約０．０１重量％～約８重量％、約０．０５重量％～約７重量％、約０．１重量％～約６重量％、約０．５重量％～約５重量％、約１重量％～約４重量％、または約１．５重量％～約３重量％の量の安定剤を含むことができる。

【0068】

一実施形態において、研磨組成物は、約０．０１重量％～約１重量％（例えば、約０．０５重量％）の量の安定剤を含む。別の実施形態では、研磨組成物は、約０．１重量％の量の安定剤を含む。

【0069】

研磨組成物は、金属（例えば、タングステン）エッチングを阻害する化合物、すなわち腐食防止剤を任意選択的にさらに含んでもよい。適切な腐食防止剤化合物は、可溶性金属化合物への固体金属の変換を阻害すると同時に、ＣＭＰ作業による固体金属の効果的な除去を可能にする。例として、タングステンエッチングの有用な腐食防止剤である化合物のクラスには、本明細書に記載されるように、窒素含有複素環、アルキルアンモニウムイオン、アミノアルキル、およびアミノ酸（例えば、合成および天然に存在する）などの窒素含有官能基を有する化合物が含まれる。好ましい実施形態では、研磨組成物は、ヘキシルアミン、テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン、オクチルアミン、ジエチレントリアミン、ジブチルベンジルアミン、アミノプロピルシラノール、アミノプロピルシロキサン、ドデシルアミン、チロシン、アルギニン、グルタミン、グルタミン酸、シスチン、リジン、グリシン（アミノ酢酸）、およびそれらの組み合わせ、から選択される腐食防止剤を含む。

【0070】

研磨組成物は、任意の適切な量の腐食防止剤を含むことができる。組成物が含む腐食防止剤が少なすぎる場合、組成物は十分な研磨性能を示さない可能性がある。対照的に、研磨組成物が含む腐食防止剤が多すぎる場合、組成物は、望ましくない研磨性能を示す可能性があり、費用効果がない可能性があり、かつ／または安定性に欠ける可能性がある。したがって、研磨組成物は、約１０重量％以下、例えば約９重量％以下、約８重量％以下、約７重量％以下、約６重量％、約５重量％以下、約４重量％以下、約３重量％以下、または約２重量％以下の腐食防止剤を含むことができる。あるいは、または加えて、研磨組成物は、約０．０１重量％以上、例えば、約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、約０．５重量％以上、約１重量％以上、または約１．５重量％以上の腐食防止剤を含むことができる。したがって、研磨組成物は、前述の端点のいずれか２つによって境界付けられる量の腐食防止剤を含むことができる。例えば、研磨組成物は、約０．０１重量％～１０重量％、例えば約０．０５重量％～約９重量％、約０．１重量％～約８重量％、約０．５重量％～約７重量％、約１重量％～約６重量％、約１．５重量％～約５重量％、または約２重量％～約４重量％の量の腐食防止剤を含むことができる。

【0071】

一実施形態では、研磨組成物は、約０．０１重量％～約０．２重量％（例えば、約０．０５重量％）の量の腐食防止剤を含む。

【0072】

研磨組成物は、殺生物剤（例えば、ＫＡＴＨＯＮ（商標）ＬＸ）を任意選択的にさらに含んでもよい。殺生物剤は、存在する場合、任意の適切な殺生物剤であり得、任意の適切な量で研磨組成物中に存在することができる。適切な殺生物剤として、例えば、イソチアゾリノン殺生物剤が挙げられる。研磨組成物中に存在する殺生物剤の量は、典型的には約１～約５０ｐｐｍ、好ましくは約１０～約２０ｐｐｍである。

【0073】

研磨組成物の水性キャリアに溶解した場合、酸、塩基、または塩である研磨組成物の成分のいずれか（例えば、アニオン性ポリマー、除去速度抑制剤、緩衝剤など）が、カチオンおよびアニオンとして解離した形で存在し得ることが理解されよう。本明細書に記載の研磨組成物中に存在するこのような化合物の量は、研磨組成物の調製に使用される非解離化合物の重量を指すと理解されるであろう。

【0074】

研磨組成物は、その多くが当業者に知られている任意の好適な技術によって調製することができる。研磨組成物は、バッチプロセス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、研磨組成物の成分を組み合わせることにより調製される。本明細書で使用される「成分」という用語は、個々の成分（例えば、アニオン性ポリマーまたは除去速度抑制剤を含む表面を有するアルミナ粒子など）ならびに成分の任意の組み合わせ（例えば、アニオン性ポリマー、除去速度抑制剤、または１つ以上の添加剤を含む表面を有するアルミナ粒子など）を含む。

【0075】

例えば、研削粒子は、所望の濃度（複数可）で水性キャリア（例えば、水）に加えることができる。次いで、ｐＨを（所望に応じて）調整することができ、除去速度抑制剤を所望の濃度で混合物に添加して、研磨組成物を形成することができる。研磨組成物は、使用の直前に（例えば、使用前の約１分以内に、または使用前の約１時間以内に、または使用前の約７日以内に）１種以上の成分を研磨組成物に添加して、使用に先立って調製することができる。研磨組成物はまた、研磨作業中に基板の表面で成分を混合することによっても調製することができる。

【0076】

研磨組成物はまた、使用前に適切な量の水性キャリアで、特に水で希釈されることを意図した濃縮物として提供することもできる。このような実施形態において、研磨組成物濃縮物は、アルミナ粒子、除去速度抑制剤、添加剤（複数可）（存在する場合）、および水性キャリアを、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、上に列挙され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ようになる量で含むことができる。その上、当業者には理解されるように、濃縮物は、他の成分が少なくとも部分的にまたは完全に濃縮物中に溶解することを確実にするために、最終研磨組成物中に存在する水の好適な部分を含有することができる。

【0077】

研磨組成物は使用のかなり前に、または使用の少し前にさえ調製することができるが、研磨組成物はまた、使用地点またはその付近で研磨組成物の成分を混合することによって作製され得る。本明細書で使用される場合、用語「使用地点」は、研磨組成物が基板表面（例えば、研磨パッドまたは基板表面自体）に適用される点を指す。使用地点の混合を利用して研磨組成物を作製する場合、研磨組成物の成分は２つ以上の保管デバイスに別々に保管される。

【0078】

保管デバイスに収容される成分を混合して使用地点またはその付近で研磨組成物を作製するために、保管デバイスは通常、各保管デバイスから研磨組成物の使用地点（例えば、プラテン、研磨パッド、または基板表面）につながる１つ以上のフローラインとともに提供される。「フローライン」という用語は、個別の保管容器からそこに保管されている成分の使用地点までの、流れの経路を意味する。１つ以上のフローラインはそれぞれ使用地点に直接つながるか、または複数のフローラインが使用される状況では、２つ以上のフローラインを任意の地点で、使用地点に導く単一のフローラインに結合させることができる。さらに、１つ以上のフローライン（例えば、個別のフローラインまたは結合されたフローライン）のいずれかは、成分の使用地点に到達するに先立って、まず１つ以上の他のデバイス（例えば、ポンプデバイス、測定デバイス、混合デバイスなど）につながることができる。

【0079】

研磨組成物の成分は、独立して使用地点に送達されることができ（例えば、成分は基板表面に送達され、そこで研磨プロセス中に成分が混合される）、または成分は使用地点に送達される直前に混合することができる。成分は、それらの成分が使用地点に到達前の１０秒未満で、好ましくは使用地点に到達前の５秒未満で、より好ましくは使用地点に到達前の１秒未満で、または使用地点に到達すると同時（例えば、成分が分注機で混合される）に混合される場合、「使用地点に送達される直前に」混合される。成分はまた、それらの成分が使用地点の５ｍ以内、例えば、使用地点の１ｍ以内で、さらには使用地点の１０ｃｍ以内で（例えば、使用地点の１ｃｍ以内で）混合される場合、「使用地点に送達される直前に」混合される。

【0080】

研磨組成物の２種以上の成分が使用地点に到達する前に混合される場合、成分はフローラインで混合され、混合デバイスを使用せずに使用地点に送達されることができる。あるいは、１つ以上のフローラインは混合デバイスにつながり、２種以上の成分の混合を促進することができる。任意の好適な混合デバイスを使用することができる。例えば、混合デバイスは、２種以上の成分が流れるノズルまたはジェット（例えば、高圧ノズルまたは高圧ジェット）であり得る。あるいは、混合デバイスは、研磨組成物の２つ以上の成分がミキサーに導入される１つ以上の注入口と、混合された成分がミキサーから出て、直接または装置の他の要素（例えば、１つ以上のフローラインを介して）を介して、混合された成分がミキサーの出口まで送達される少なくとも１つの排出口と、を含む、容器型混合デバイスであり得る。さらに、混合デバイスは１つより多くのチャンバを備えることができ、各チャンバは少なくとも１つの注入口と少なくとも１つの排出口を有し、各チャンバで２つ以上の成分が混合される。容器型混合デバイスを使用する場合、混合デバイスは成分の混合をさらに促進するための、混合機構を備えることが好ましい。混合機構は当該技術分野で通常既知であり、スターラー、ブレンダー、撹拌機、パドル付きバッフル、ガススパージャーシステム、バイブレーターなどを含む。

【0081】

本発明はまた、ＴｉＮ層およびＳｉＮ層を含む基板を化学機械的に研磨する方法を提供し、ＴｉＮ層はＳｉＮ層よりも速く選択的に除去される。

【0082】

したがって、本発明は、基板を化学機械的に研磨する方法であって、（ｉ）その表面上に窒化チタン（ＴｉＮ）層および窒化ケイ素（ＳｉＮ）層を含む基板を準備することと、（ｉｉ）研磨パッドを準備することと、（ｉｉｉ）化学機械研磨組成物として、（ａ）研削粒子と、（ｂ）（Ｉ）ポリオキシアルキレン官能基およびスルホネート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤、ならびに（ＩＶ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびサルフェート官能基を含む第２の界面活性剤、から選択される除去速度抑制剤と、（ｃ）水性キャリアと、を含む前記化学機械研磨組成物を準備することと、（ｉｖ）基板を研磨パッドおよび化学機械研磨組成物に接触させることと、（ｖ）基板に対して研磨パッドおよび化学機械研磨組成物を相対的に動かして、前記基板の表面上の前記ＴｉＮ層の少なくとも一部および同前記ＳｉＮ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であって、前記ＴｉＮ層が前記ＳｉＮ層よりも速く選択的に除去されることと、を含む方法を提供する。

【0083】

本発明の研磨組成物および方法は、基板の表面にＴｉＮを、基板の表面にＳｉＮ（例えば、タングステンを含む少なくとも１つの金属層、少なくとも１つのストップ／バリア層、および少なくとも１つの誘電体層を含む基板）を含む任意の基板（例えば、フラットパネルディスプレイ、集積回路、金属、層間誘電体（ＩＬＤ）デバイス、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、強誘電体、磁気ヘッド、半導体、メモリまたは剛性ディスク、薄膜）を研磨するのに有用である。適切な基板には、例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属複合体、金属合金、低誘電材料、またはそれらの組み合わせを典型的に含む、またはそれらからなる半導体産業で使用されるウェーハも含まれる。誘電体層は、金属酸化物、多孔質金属酸化物、ガラス、有機ポリマー、フッ素化有機ポリマー、または任意の他の好適な高または低κ絶縁層とすることができる。絶縁層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、またはこれらの組み合わせ、を含む、それから本質的になる、またはそれからなることができる。酸化ケイ素層は、その多くが当該技術分野で既知である任意の好適な酸化ケイ素、を含む、それから本質的になる、またはそれからなることができる。例えば、酸化ケイ素層は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物、ポロフォスフォシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、高アスペクト比プロセス（ＨＡＲＰ）酸化物、スピンオン絶縁体（ＳＯＤ）酸化物、化学蒸着（ＣＶＤ）酸化物、プラズマ増強テトラエチルオルトシリケート（ＰＥＴＥＯＳ）、熱酸化物、またはドープされていないシリケートガラスを含むことができる。基板は、金属層をさらに含むことができる。金属は、例えば、銅、タンタル、タングステン、チタン、白金、ルテニウム、イリジウム、アルミニウム、ニッケル、またはこれらの組み合わせなどのその多くが当該技術分野で既知である任意の好適な金属、を含む、それらから本質的になる、またはそれらからなることができる。「層」という用語は、実質的に均質な表面を有する材料の連続したバルク層と、表面特徴（例えば、回路線またはビア）内に含有される材料を含む表面の両方を指す。有利には、本発明の研磨組成物は、金属層の適切な除去速度を提供しながら、ＳｉＮに対するＴｉＮの選択的除去速度を可能にする。

【0084】

本発明の化学機械研磨組成物および方法は、望ましくは、１つ以上の金属層に対して適切な除去速度を示し、ＴｉＮ除去速度をＳｉＮ除去速度と比較することにより決定される１５：１より大きいＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示す。金属層（複数可）、ストップ／バリア層（複数可）、および誘電体層（複数可）の除去速度は、研磨用途および所望のトポグラフィー要件に応じて異なる場合がある。しかしながら、存在する様々な膜／層の除去速度に関係なく、ＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度の選択性は１５：１より大きい。特定の理論に縛られることを望まないが、ＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性は、本発明の研磨組成物の様々な成分（例えば、本明細書に記載の１つ以上の除去速度抑制剤）の種類または濃度を変えることにより調整できる。

【0085】

本発明の化学機械研磨組成物および方法は、特定の薄層材料（例えば、Ｗ、ＴｉＮ、ＳｉＮ層／膜）に選択的な所望の研磨範囲で効果的な研磨を提供し、同時に表面不良、欠陥、腐食、侵食、ディッシング、およびストップ層の除去を最小化するように調整できる。選択性は、研磨組成物の成分の相対濃度を変えることにより、ある程度制御することができる。望ましい場合、本発明の化学機械研磨組成物および方法を使用して、約１５：１以上（例えば、約２０：１、約２５：１、約３０：１、約３５：１、約４０：１、約４５：１、約５０：１、約５５：１、約６０：１、約６５：１、約７０：１、約７５：１、約８０：１、約８５：１、約９０：１、約９５：１、約１００：１、約１０５：１、約１１０：１、約１１５：１、約１２０：１、または約１２５：１）の窒化ケイ素に対する窒化チタンの研磨除去速度選択性で基板を研磨することができる。

【0086】

本発明の研磨組成物および方法は、基板の表面上のＳｉＮ層および基板の表面上のＴｉＮ層を含む基板の研磨に特に適しており、金属層の適切な除去速度を提供するとともに適切なＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性も示すことができる。本発明の研磨組成物および方法は、望ましくは、絶縁膜（例えば、酸化ケイ素または窒化ケイ素）と比較してＴｉＮに対して適切な選択性を有し、それにより、金属層膜が隣接する絶縁層膜よりも激しく侵食される際に生じ得る金属層膜のディッシングまたは侵食を最小限に抑える。

【0087】

一実施形態では、研磨組成物および方法は、例えば、タングステンゲートバフ研磨用途において、タングステンをさらに含む基板を研磨するのに適している。

【0088】

本発明の化学機械研磨組成物および方法は、化学機械研磨装置とともに使用するのに特に適している。典型的には、その装置は、使用時に、運動中に、軌道運動、直線運動、または円運動から生じる速度を有するプラテンと、プラテンと接触して運転時にプラテンとともに運動する研磨パッドと、研磨パッドの表面に対して接触して動かすことにより基板が研磨されるように保持するキャリアとを含む。基板の研磨は、基板が研磨パッドおよび本発明の研磨組成物と接触して配置され、次いで研磨パッドが基板に対して運動して、基板の少なくとも一部を研削して基板を研磨することにより行われる。

【0089】

基板は、任意の好適な研磨パッド（例えば、研磨表面）を使用して化学機械研磨組成物で研磨することができる。好適な研磨パッドには、例えば、織布および不織布の研磨パッドが含まれる。さらに、好適な研磨パッドは、様々な密度、硬度、厚さ、圧縮率、圧縮時に反発する能力、および圧縮弾性率の任意の好適なポリマーを含むことができる。好適なポリマーには、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、それらの成形製品、およびそれらの混合物が含まれる。軟質ポリウレタン研磨パッドは、本発明の研磨方法と併せて特に有用である。典型的なパッドには、ＳＵＲＦＩＮ（商標）０００、ＳＵＲＦＩＮ（商標）ＳＳＷ１、ＳＰＭ３１００ Ｅｍｉｎｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）、ＰＯＬＩＴＥＸ（商標）（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）、およびＰＯＬＹＰＡＳ（商標）２７（Ｆｕｊｉｂｏ）、およびＣａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから市販されているＥＰＩＣ（商標）Ｄ１００パッドが含まれる。特に好ましい研磨パッドは、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌから市販されている硬質の微孔性ポリウレタンパッド（ＩＣ１０１０（商標））である。

【0090】

望ましくは、化学機械研磨装置は、現場研磨終点検出システムをさらに備え、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た光または他の放射を分析することにより研磨プロセスを検査および監視する技術は、当該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号、および米国特許第５，９６４，６４３号に記載されている。望ましくは、研磨されている基板に対する研磨プロセスの進行の検査または監視により、研磨終点の決定、すなわち特定の基板に対する研磨プロセスをいつ終了するかの決定を可能にする。

【0091】

実施形態
（１）実施形態（１）では、化学機械研磨組成物が提示され、化学機械研磨組成物は、（ａ）アルミナ粒子であって、アルミナ粒子はアニオン性ポリマーを含む表面を有する、アルミナ粒子と、（ｂ）（Ｉ）ポリオキシアルキレン官能基およびスルホネート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤、ならびに（ＩＶ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびサルフェート官能基を含む第２の界面活性剤、から選択される除去速度抑制剤と、（ｃ）水性キャリアと、を含む。

【0092】

（２）実施形態（２）では、アルミナ粒子が、研磨組成物中に約０．００１重量％～約１０重量％の濃度で存在する、実施形態（１）の化学機械研磨組成物が提示される。

【0093】

（３）実施形態（３）では、アニオン性ポリマーがカルボン酸官能基、スルホン酸官能基、ホスホン酸官能基、およびその組み合わせから選択される繰り返し単位を含む、実施形態（１）または（２）の化学機械研磨組成物が提示される。

【0094】

（４）実施形態（４）では、アニオン性ポリマーが、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、ビニルスルホン酸、２－（メタクリロイルオキシ）エタンスルホン酸、スチレンスルホン酸、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、ビニルホスホン酸、２－（メタクロイルオキシ）エチルホスフェート、およびそれらの組み合わせ、から選択される繰り返し単位を含む、実施形態（１）～（３）のいずれか１つの化学機械研磨組成物が提示される。

【0095】

（５）実施形態（５）では、除去速度抑制剤が、約０．００１重量％～約５重量％の濃度で研磨組成物中に存在する、実施形態（１）～（４）のいずれか１つの化学機械研磨組成物が提示される。

【0096】

（６）実施形態（６）では、除去速度抑制剤がポリオキシエチレン基を含む、実施形態（１）～（５）のいずれか１つの化学機械研磨組成物が提示される。

【0097】

（７）実施形態（７）では、除去速度抑制剤が、ラウリルポリオキシエチレンエーテルサルフェートを含む界面活性剤、エトキシル化Ｃ_６－Ｃ_１２アルコールを含む第１の界面活性剤およびＣ_１０－Ｃ_１４アルキルアリールスルホネートを含む第２の界面活性剤、スルホン化アルキルジフェニルオキシドを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、アルファオレフィンスルホネートを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、ならびにそれらの組み合わせ、から選択される、実施形態（１）～（６）のいずれか１つの化学機械研磨組成物が提示される。

【0098】

（８）実施形態（８）では、除去速度抑制剤が、エトキシル化Ｃ_６－Ｃ_１２アルコールを含む第１の界面活性剤およびＣ_１０－Ｃ_１４アルキルアリールスルホネートを含む第２の界面活性剤、を含む、実施形態（７）の化学機械研磨組成物が提示される。

【0099】

（９）実施形態（９）では、除去速度抑制剤が、スルホン化アルキルジフェニルオキシドを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、を含む、実施形態（７）の化学機械研磨組成物が提示される。

【0100】

（１０）実施形態（１０）では、研磨組成物が約１～約５のｐＨを有する、実施形態（１）～（９）のいずれか１つの研磨組成物が提示される。

【0101】

（１１）実施形態（１１）では、触媒または腐食防止剤をさらに含む、実施形態（１）～（１０）のいずれか１つの化学機械研磨組成物が提示される。

【0102】

（１２）実施形態（１２）では、研磨組成物が腐食防止剤を含み、腐食防止剤が、ヘキシルアミン、テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン、オクチルアミン、ジエチレントリアミン、ジブチルベンジルアミン、アミノプロピルシラノール、アミノプロピルシロキサン、ドデシルアミン、チロシン、アルギニン、グルタミン、グルタミン酸、シスチン、リジン、グリシン（アミノ酢酸）、およびそれらの組み合わせ、から選択される、実施形態（１）～（１１）のいずれか１つの化学機械研磨組成物が提示される。

【0103】

（１３）実施形態（１３）では、基板を化学機械的に研磨する方法が提示され、方法は、（ｉ）その表面上の窒化チタン（ＴｉＮ）層および窒化ケイ素（ＳｉＮ）層を含む基板を準備することと、（ｉｉ）研磨パッドを準備することと、（ｉｉｉ）化学機械研磨組成物として、（ａ）研削粒子と、（ｂ）（Ｉ）ポリオキシアルキレン官能基およびスルホネート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤、（ＩＩＩ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤、ならびに（ＩＶ）ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびサルフェート官能基を含む第２の界面活性剤、から選択される除去速度抑制剤と、（ｃ）水性キャリアと、を含む前記化学機械研磨組成物を準備することと、（ｉｖ）基板を研磨パッドおよび化学機械研磨組成物に接触させることと、（ｖ）基板に対して研磨パッドおよび化学機械研磨組成物を相対的に動かして、前記基板の表面上の前記ＴｉＮ層の少なくとも一部および同前記ＳｉＮ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であって、前記ＴｉＮ層が前記ＳｉＮ層よりも速く選択的に除去されることと、ＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性が１５：１より大きいこと、を含む。

【0104】

（１４）実施形態（１４）では、ＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性が２０：１より大きい、実施形態（１３）の基板を化学機械的に研磨する方法が提示される。

【0105】

（１５）実施形態（１５）では、研削粒子が、コロイドシリカ粒子およびアルミナ粒子から選択され、前記アルミナ粒子が、アニオン性ポリマーを含む表面を有する、実施形態（１３）または（１４）の基板を化学機械的に研磨する方法が提示される。

【0106】

（１６）実施形態（１６）では、研削粒子がアルミナ粒子であり、アルミナ粒子がアニオン性ポリマーを含む表面を有する、実施形態（１３）～（１５）のいずれか１つの基板を化学機械的に研磨する方法が提示される。

【0107】

（１７）実施形態（１７）では、アニオン性ポリマーが、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、ビニルスルホン酸、２－（メタクリロイルオキシ）エタンスルホン酸、スチレンスルホン酸、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、ビニルホスホン酸、２－（メタクロイルオキシ）エチルホスフェート、およびそれらの組み合わせ、から選択される繰り返し単位を含む、実施形態（１５）または（１６）の基板を化学機械的に研磨する方法が提示される。

【0108】

（１８）実施形態（１８）では、研削粒子が約０．００１重量％～約１０重量％の濃度で研磨組成物中に存在する、実施形態（１３）～（１７）のいずれか１つの基板を化学機械的に研磨する方法が提示される。

【0109】

（１９）実施形態（１９）では、除去速度抑制剤がポリオキシエチレン基を含む、実施形態（１３）～（１８）のいずれか１つの基板を化学機械的に研磨する方法が提示される。

【0110】

（２０）実施形態（２０）では、除去速度抑制剤が、ラウリルポリオキシエチレンエーテルサルフェートを含む界面活性剤、エトキシル化Ｃ_６－Ｃ_１２アルコールを含む第１３の界面活性剤およびＣ_１０－Ｃ_１４アルキルアリールスルホネートを含む第２の界面活性剤、スルホン化アルキルジフェニルオキシドを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、アルファオレフィンスルホネートを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、ならびにそれらの組み合わせ、から選択される、実施形態（１３）～（１９）のいずれか１つの基板を化学機械的に研磨する方法が提示される。

【0111】

（２１）実施形態（２１）では、除去速度抑制剤が、エトキシル化Ｃ_６－Ｃ_１２アルコールを含む第１の界面活性剤およびＣ_１０－Ｃ_１４アルキルアリールスルホネートを含む第２の界面活性剤、を含む、実施形態（２０）の基板を化学機械的に研磨する方法が提示される。

【0112】

（２２）実施形態（２２）では、除去速度抑制剤が、スルホン化アルキルジフェニルオキシドを含む第１の界面活性剤およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを含む第２の界面活性剤、を含む、実施形態（２０）の基板を化学機械的に研磨する方法が提示される。

【0113】

（２３）実施形態（２３）では、除去速度抑制剤が約０．００１重量％～約５重量％の濃度で研磨組成物中に存在する、実施形態（１３）～（２２）のいずれか１つの基板を化学機械的に研磨する方法が提示される。

【0114】

（２４）実施形態（２４）では、研磨組成物が約１～約５のｐＨを有する、実施形態（１３）～（２３）のいずれか１つの基板を化学機械的に研磨する方法が提示される。

【0115】

（２５）実施形態（２５）では、研磨組成物が触媒または腐食防止剤をさらに含む、実施形態（１３）～（２４）のいずれか１つの基板を化学機械的に研磨する方法が提示される。

【0116】

（２６）実施形態（２６）では、研磨組成物が腐食防止剤を含み、腐食防止剤が、ヘキシルアミン、テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン、オクチルアミン、ジエチレントリアミン、ジブチルベンジルアミン、アミノプロピルシラノール、アミノプロピルシロキサン、ドデシルアミン、チロシン、アルギニン、グルタミン、グルタミン酸、シスチン、リジン、グリシン（アミノ酢酸）、およびそれらの組み合わせ、から選択される、実施形態（２５）の基板を化学機械的に研磨する方法が提示される。

【実施例】

【0117】

以下の実施例は、本発明をさらに説明するが、もちろん、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

【0118】

特に明記しない限り、ＴｉＮウェーハとＳｉＮウェーハは、ＥＰＩＣ Ｄ１００研磨パッド（Ｃａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ａｕｒｏｒａ，ＩＬ）を取り付けたＧｎＰ ＰＯＬＩ－５００研磨デバイス（Ｇ＆Ｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．，Ｂｕｓｓａｎ，Ｓｏｕｔｈ Ｋｏｒｅａ）で次の条件で別々に研磨した：２．５ｐｓｉのダウンフォース；９３ｒｐｍのテーブル速度；８７ｒｐｍのヘッド速度；流量１００ｍＬ／ｍｉｎ；２０秒（ＴｉＮ）または３分（ＳｉＮ）の研磨時間。

【0119】

実施例では次の略語が使用される。ＲＲは除去速度を指し、ＲＲＩは除去速度抑制剤を指し、ＰＳＳはポリスチレンスルホン酸を指し、ＡＯＳはアルファオレフィンスルホネートを指す。

【0120】

実施例１
この実施例は、本発明の研磨方法および組成物のＴｉＮ：ＳｉＮ選択性に対する除去速度抑制剤の効果を実証する。

【0121】

ＴｉＮまたはＳｉＮを含む基材を、９つの研磨組成物（すなわち、研磨組成物１Ａ～１Ｉ）で研磨した。研磨組成物１Ａ～１Ｉのそれぞれは、研削剤としてポリスルホン酸ポリマーで処理されたアルミナ粒子０．０３重量％および酸化剤として過酸化水素０．５重量％を含有していた。さらに、各研磨組成物のｐＨは３であった。

【0122】

研磨組成物１Ａは対照であり、除去速度抑制剤を含有しなかった。

【0123】

研磨組成物１Ｂ～１Ｉは本発明であり、表１に示すように、次の除去速度抑制剤の１つ以上を含んでいた。アルファオレフィンスルホネート（ＡＯＳ）；ＴＷＥＥＮ（商標）２０；ＺＥＴＡＳＰＥＲＳＥ（商標）２３００（Ｚ２３００）；ＤＯＷＦＡＸ（商標）Ｃ１０Ｌ；シノネート（商標）１１５０ＳＦ；および／またはポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム（ＥＭＡＬ（商標）２０Ｃ）。

【0124】

研磨組成物１Ｂ～１Ｅは、除去速度抑制剤がポリオキシエチレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤を含む１成分組成物であった。研磨組成物１Ｆ～１Ｉは、除去速度抑制剤がポリオキシエチレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤を含む多成分（例えば、２成分系）組成物であった。

【0125】

除去速度と研磨選択性のデータを表１に示す。

【表1】

【0126】

表１に示す結果から明らかなように、１成分除去速度抑制剤（研磨組成物１Ｂ～１Ｅ）または２成分除去速度抑制剤（研磨組成物１Ｆ～１Ｉ）のいずれかを含む本発明の研磨組成物は、望ましくはＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性が１５：１より大きいことを示す。

【0127】

ポリオキシエチレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤を含む除去速度抑制剤を含有する研磨組成物１Ｂは、１０１対１のＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。ポリオキシエチレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤を含む除去速度抑制剤も含有する研磨組成物１Ｃ～１Ｅは、それぞれ１１０対１、９９対１、および１２１対１のＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。

【0128】

ポリオキシエチレン官能基を含む第１の界面活性剤およびアリールスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤を含む除去速度抑制剤を含有する研磨組成物１Ｆは、４７対１のＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。ポリオキシエチレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤を含む除去速度抑制剤を含有する研磨組成物１Ｇは、７４対１のＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。ポリオキシエチレン官能基を含む第１の界面活性剤およびアリールスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤を含む除去速度抑制剤を含有する研磨組成物１Ｈおよび１Ｉは、それぞれ４１対１および４５対１のＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。

【0129】

さらに、本発明の研磨組成物のそれぞれは、対照研磨組成物１Ａよりも高いＴｉＮ：ＳｉＮ選択性を示した。例えば、研磨組成物１Ｅは、研磨組成物１Ａよりも１３倍以上のＴｉＮ：ＳｉＮ選択性を示し、研磨組成物１Ｂ～１Ｄのそれぞれは、研磨組成物１Ａの１１倍以上のＴｉＮ：ＳｉＮ選択性を示した。

【0130】

このデータは、「１成分系」除去速度抑制剤を含有する本発明の研磨組成物（ポリオキシエチレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤を含む界面活性剤を含有した研磨組成物１Ｂ～１Ｅ）、および「２成分系」除去速度抑制剤（ポリオキシエチレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基（例えば、アリールスルホネート官能基）を含む第２の界面活性剤を含有する本発明の研磨組成物１Ｆ～１Ｉは、望ましくは１５対１より大きいＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示す。実際、「１成分系」除去速度抑制剤を含有する研磨組成物１Ｂ～１Ｅは、９５対１より大きい（研磨組成物１Ｄ）、１００対１より大きい（研磨組成物１Ｂ）、１０５より大きい（研磨組成物１Ｃ）、および１２０対１より大きい（研磨組成物１Ｅ）、ＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。さらに、「２成分系」除去速度抑制剤を含有する研磨組成物１Ｆ～１Ｉは、４０：１より大きい（研磨組成物１Ｈおよび１Ｉ）、４５対１より大きい（研磨組成物１Ｆ）、および７０対１より大きい（研磨組成物１Ｇ）、ＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。

【0131】

実施例２
この実施例は、本発明の研磨方法および組成物のＴｉＮ：ＳｉＮ選択性に対する除去速度抑制剤および研削剤の効果を実証する。

【0132】

ＴｉＮまたはＳｉＮを含む基板を、１１個の研磨組成物（すなわち、研磨組成物２Ａ～２Ｋ）で研磨した。研磨組成物２Ａ～２Ｋのそれぞれは、研削剤としてポリスルホン酸ポリマーまたはコロイドシリカ粒子（ＰＬ－３ＤまたはＰＬ－２、ＦＵＳＯ）で処理されたアルミナ粒子、および酸化剤として０．５重量％の過酸化水素を含有していた。さらに、各研磨組成物のｐＨは３であった。

【0133】

研磨組成物２Ａ、２Ｄ、および２Ｆは対照であり、除去速度抑制剤を含有しなかった。研磨組成物２Ｂ、２Ｃ、２Ｅ、および２Ｇ～２Ｋは本発明であり、表２に示すように、次の除去速度抑制剤の１つ以上を含んでいた。アルファオレフィンスルホネート（ＡＯＳ）；ＴＷＥＥＮ（商標）２０；ＺＥＴＡＳＰＥＲＳＥ（商標）２３００（Ｚ２３００）；ＤＯＷＦＡＸ（商標）Ｃ１０Ｌ；シノネート（商標）１１５０ＳＦ；および／またはポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム（ＥＭＡＬ（商標）２０Ｃ）。

【0134】

本発明の研磨組成物２Ｂ、２Ｃ、２Ｈ、および２Ｉは、除去速度抑制剤がポリオキシエチレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤を含む１成分組成物であった。研磨組成物２Ｅ、２Ｇ、２Ｊ、および２Ｋは、除去速度抑制剤がポリオキシエチレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤を含む多成分（例えば、２成分系）組成物であった。

【0135】

除去速度と研磨選択性のデータを表２に示す。

【表2】

【0136】

表２に示す結果から明らかなように、本発明の研磨方法および１成分除去速度抑制剤（研磨組成物２Ｂ、２Ｃ、２Ｈ、および２Ｉ）または２成分除去速度抑制剤（研磨組成物２Ｅ、２Ｇ、２Ｊ、および２Ｋ）のいずれかを含む組成物は、望ましくは１５：１より大きいＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示す。

【0137】

研削剤としてポリスルホン酸ポリマーで処理されたアルミナ粒子と、ポリオキシエチレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤を含む除去速度抑制剤とをそれぞれ含んだ研磨組成物２Ｂおよび２Ｃは、約１００：１のＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。研削剤としてのコロイダルシリカ粒子と、ポリオキシエチレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤を含む除去速度抑制剤とをそれぞれ含んだ研磨組成物２Ｈおよび２Ｉは、２５．６対１（２Ｈ）および４１対１（２Ｈ）のＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。研削剤としてコロイダルシリカ粒子と、ポリオキシエチレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤を含む除去速度抑制剤とをそれぞれ含んだ研磨組成物２Ｅ、２Ｇ、２Ｊ、および２Ｋは、２６対１（２Ｅ）、２３対１（２Ｇ）、１９対１（２Ｊ）、および７５．６対１（２Ｋ）のＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。

【0138】

さらに、本発明の研磨組成物のそれぞれは、対照研磨組成物よりも高いＴｉＮ：ＳｉＮ選択性を示した。例えば、本発明の研磨組成物２Ｂおよび２Ｃのそれぞれは、対照研磨組成物１Ａの少なくとも１１倍のＴｉＮ：ＳｉＮ選択性を示し、本発明の研磨組成物２Ｅは、対照研磨組成物２Ｄの５倍以上のＴｉＮ：ＳｉＮ選択性を示した。加えて、本発明の研磨組成物２Ｇは、対照研磨組成物２Ｆの９倍以上のＴｉＮ：ＳｉＮ選択性を示した。さらに、本発明の研磨組成物２Ｈ～２Ｋのそれぞれは、対照組成物のいずれよりも大きいＴｉＮ：ＳｉＮ選択性を示した。

【0139】

このデータは、「１成分系」除去速度抑制剤を含む本発明の研磨組成物（すなわち、研磨組成物２Ｂ、２Ｃ、２Ｈ、および２Ｉ）、およびコロイドシリカ粒子およびアルミナ粒子から選択される研削粒子を含有していることを示唆している。ここでアルミナ粒子は、アニオン性ポリマーとポリオキシアルキレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤とを含む表面を有し、「２成分系」除去速度抑制剤を含む本発明の研磨組成物（すなわち、研磨組成物２Ｅ、２Ｇ、２Ｊ、２Ｋ）は、研削剤としてのコロイダルシリカ粒子と、ポリオキシアルキレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤とを含有し、１５対１より大きいＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示すことが望ましい。実際、「１成分系」除去速度抑制剤を含有する研磨組成物２Ｃは、本発明の方法で９５：１（すなわち１００：１）より大きいＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示し、研磨組成物２Ｋは、「２成分系」除去速度抑制剤を含み、本発明の方法で７５：１より大きいＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。

【0140】

実施例３
この実施例は、タングステンを含む基板を研磨するときの本発明の研磨方法および組成物のＴｉＮ：ＳｉＮ選択性に対する除去速度抑制剤の効果を実証する。

【0141】

Ｗ、ＴｉＮ、およびＳｉＮを含む基板を、７個の研磨組成物（すなわち、研磨組成物３Ａ～３Ｇ）で研磨した。研磨組成物３Ａ～３Ｇのそれぞれは、研削剤としてポリスルホン酸ポリマーで処理されたアルミナ粒子０．０３重量％および酸化剤として過酸化水素０．５重量％を含有していた。さらに、各研磨組成物のｐＨは３であった。

【0142】

研磨組成物３Ａは対照であり、除去速度抑制剤も腐食防止剤も含有しなかった。

【0143】

研磨組成物３Ｂ－３Ｇは本発明であり、表３に示すように、次の除去速度抑制剤の１つ以上を含んでいた。アルファオレフィンスルホネート（ＡＯＳ）；ＴＷＥＥＮ（商標）２０；ＺＥＴＡＳＰＥＲＳＥ（商標）２３００（Ｚ２３００）；および／またはポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム（ＥＭＡＬ（商標）２０Ｃ）。

【0144】

研磨組成物３Ｂおよび３Ｃは、除去速度抑制剤がポリオキシエチレン官能基およびサルフェート官能基を含む界面活性剤を含む１成分組成物であった。研磨組成物３Ｄ～３Ｇは、除去速度抑制剤がポリオキシエチレン官能基を含む第１の界面活性剤およびスルホネート官能基を含む第２の界面活性剤を含む多成分（例えば、２成分系）組成物であった。

【0145】

研磨組成物３Ｃ、３Ｅ、および３Ｇは、腐食防止剤として０．０５重量％のグリシン、０．０２５重量％の硝酸第二鉄、および０．０５４重量％のマロン酸をさらに含んだ。

【0146】

除去速度と研磨選択性を表３に示す。

【表3】

【0147】

表３に示す結果から明らかなように、研削剤としてポリスルホン酸ポリマーで処理されたアルミナ粒子と、ポリオキシエチレン官能基およびサルフェート官能基（例えば、１成分系）を含む界面活性剤を含む除去速度抑制剤またはポリオキシエチレン官能基を含む第１の界面活性剤およびアリールスルホネート官能基／スルホネート官能基（例えば、多成分系）を含む第２の界面活性剤と、を含む研磨組成物３Ｂ～３Ｇを使用する本発明の研磨方法は、望ましくは１５：１より大きいＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。

【0148】

実際、研磨組成物３Ｂおよび３Ｃは、それぞれ１０１：１および８２：１のＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。研磨組成物３Ｄ～３Ｇは、それぞれ４７：１、４２：１、７４：１、および６８：１のＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示した。

【0149】

加えて、腐食防止剤をさらに含む研磨組成物３Ｃ、３Ｅ、および３Ｇは、腐食防止剤を含まない同一の研磨組成物と比較して、より高いタングステン除去速度を示した。例えば、研磨組成物３Ｃは、研磨組成物３Ｂ（２０オングストローム分）と比較して、研磨組成物３Ｂの６倍以上の毎分１３４オングストロームのタングステン除去速度を示した（すなわち、毎分２０オングストロームと比較して毎分１３４オングストローム）。同様に、研磨組成物３Ｅは、研磨組成物３Ｄのそれよりも３倍以上の毎分７３オングストロームのタングステン除去速度を示した（すなわち、毎分２１オングストロームと比較して毎分７３オングストローム）。加えて、研磨組成物３Ｇは、毎分７２オングストロームのタングステン除去速度を示し、これは研磨組成物３Ｈのそれよりも２倍以上である（すなわち、毎分３５オングストロームと比較して毎分７２オングストローム）。

【0150】

このデータは、「１成分系」除去速度抑制剤を含む本発明の研磨方法および組成物（すなわち、研磨組成物３Ｂおよび３Ｃ）、および「２成分系」除去速度抑制剤を含む本発明の研磨方法および組成物（すなわち、研磨組成物３Ｄ～３Ｇ）は、望ましくは、本発明の方法において、４０対１より大きい、４５対１より大きい、６５対１より大きい、７０対１より大きい、８０対１より大きい、さらには１００対１より大きいＴｉＮ：ＳｉＮ除去速度選択性を示す。さらに、腐食防止剤をさらに含む研磨組成物（すなわち、研磨組成物３Ｃ、３Ｅ、および３Ｇ）は、本発明の方法において腐食防止剤を含まない組成物よりも高いタングステン除去速度を示した。

【0151】

本明細書に引用された刊行物、特許出願および特許を含むすべての参考文献は、各参考文献が個々にかつ具体的に参照により組み入れられることが示され、その全体が本明細書に記載されているのと同じ程度に参照により本明細書に組み込まれる。

【0152】

（特に以下の特許請求の範囲の文脈において）本発明を説明する文脈における「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」および「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」という用語および同様の指示対象の使用は、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数および複数形の両方を包含すると解釈されるべきである。「少なくとも１つの」という用語に続く１つ以上の項目の列挙（例えば、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」）の使用は、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、列挙された項目（ＡまたはＢ）から選択される１つの項目、または列挙された項目（ＡおよびＢ）の２つ以上の任意の組み合わせを意味すると解釈されるべきである。「備える」、「有する」、「含む」および「含有する」という用語は、別段の記載がない限り、オープンエンド用語（すなわち、「含むがこれらに限定されない」を意味する）として解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書において別段の指示がない限り、範囲内にある各別個の値を個々に参照する簡略方法として有用であることを単に意図しており、それぞれの別個の値は本明細書に個別に列挙されているかのように、本明細書に組み込まれる。本明細書中に記載されるすべての方法は、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順序で実行することができる。本明細書において提供される任意のおよびすべての例、または例示的な用語（例えば、「～など」）の使用は、単に本発明をより明らかにすることを意図しており、別段の主張がない限り、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書中のいかなる言葉も、本発明の実施に必須であると主張されていない任意の要素を示すものとして解釈されるべきではない。

【0153】

本発明を行うために本発明者らに既知の最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載される。これらの好ましい実施形態の変形は、前述の説明を読むことにより当業者には明らかになり得る。本発明者らは、当業者がこのような変形を適切に使用することを期待しており、本発明者らは本発明が本明細書に具体的に記載されたものとは別の方法で実行されることを意図する。したがって、本発明は、適用法によって許容されるように、添付の特許請求の範囲に列挙された主題のすべての変形および同等物を含む。その上、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、それらのすべ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が本発明に包含される。