特許 7404255 ＳＴＩ用途の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】

(24)【登録日】2023-12-15

(45)【発行日】2023-12-25

(54)【発明の名称】ＳＴＩ用途のＣＭＰ組成物

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20231218BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20231218BHJP

   C09K 3/14 20060101ALI20231218BHJP

   C09G 1/02 20060101ALI20231218BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622D

B24B37/00 H

C09K3/14 550D

C09K3/14 550Z

C09G1/02

【請求項の数】 28

(21)【出願番号】P 2020547167

(86)(22)【出願日】2019-03-05

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-07-15

(86)【国際出願番号】 US2019020647

(87)【国際公開番号】W WO2019177802

(87)【国際公開日】2019-09-19

【審査請求日】2022-02-08

(31)【優先権主張番号】15/920,813

(32)【優先日】2018-03-14

(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】サラ ブロスナン

【審査官】内田 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１８５５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２９４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１４３７９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００８１５４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２８１４８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－２３２０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１７２２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５２８８４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ３７／００

Ｃ０９Ｋ ３／１４

Ｃ０９Ｇ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）セリア研削粒子、
（ｂ）カチオン性ポリマー、前記カチオン性ポリマーは、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）－ｃｏ－ポリ（アクリルアミド）、ポリ（２－ジメチルアミノ）エチルメタクリレート）メチルクロリド４級塩、ポリビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート、ポリ（ジメチルアミン－ｃｏ－エピクロロヒドリン）、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）－ｃｏ－ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムクロリド）－ｃｏ－ポリ（Ｎ－ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（メタクリルアミド）－ｃｏ－ポリ（ビニルイミダゾール）－ｃｏ－ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）、ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（ジメチルアミノエチルメタクリレートメチルサルフェート）、ポリ（ビニルカプロラクタム）－ｃｏ－ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）、またはそれらの組み合わせを含む、
（ｃ）ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル、ポリエチレングリコールラウリルエーテル、ポリエチレングリコールオレイルエーテル、ポリ（エチレン）－ｃｏ－ポリ（エチレングリコール）、オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、またはそれらの組み合わせを含む非イオン性ポリマー、
（ｄ）飽和一酸、および
（ｅ）水性キャリアを含む、化学機械研磨組成物。

【請求項2】

前記セリア研削粒子が、か焼セリア粒子、湿式セリア粒子、湿式ベース加工セリア粒子、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項3】

前記セリア研削粒子が、前記研磨組成物中に０．０００５質量％～１０質量％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】

前記カチオン性ポリマーが、前記研磨組成物中に０．０００５質量％～０．０２５質量％の濃度で存在する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項5】

前記非イオン性ポリマーが、前記研磨組成物中に０．０００５質量％～０．５質量％の濃度で存在する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項6】

前記飽和一酸が、ギ酸、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項7】

前記飽和一酸が、前記研磨組成物中に０．０００１質量％～０．５質量％の濃度で存在する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項8】

殺生物剤、スケール防止剤、分散剤、ｐＨ調整剤、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、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項9】

前記研磨組成物のｐＨが、３．０～５．０である、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項10】

不飽和一酸をさらに含む、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項11】

前記不飽和一酸が、Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸を含む、請求項１０に記載の研磨組成物。

【請求項12】

前記Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸が、アクリル酸、２－ブテン酸、２－ペンテン酸、ｔｒａｎｓ－２－ヘキセン酸、ｔｒａｎｓ－３－ヘキセン酸、２－ヘキシン酸、２，４－ヘキサジエン酸、ソルビン酸カリウム、ｔｒａｎｓ－２－メチル－２－ブテン酸、３，３－ジメチルアクリル酸、またはそれらの立体異性体を含むそれらの組み合わせを含む、請求項１１に記載の研磨組成物。

【請求項13】

前記Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸が、２－ブテン酸を含む、請求項１２に記載の研磨組成物。

【請求項14】

前記不飽和一酸が、前記研磨組成物中に０．０００１質量％～０．５質量％の濃度で存在する、請求項１０に記載の研磨組成物。

【請求項15】

基板を化学機械的に研磨する方法であって、
（ｉ）基板の表面上に誘電体層を含む前記基板を提供することと、
（ｉｉ）研磨パッドを提供することと、
（ｉｉｉ）
（ａ）セリア研削粒子、
（ｂ）カチオン性ポリマー、前記カチオン性ポリマーは、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）－ｃｏ－ポリ（アクリルアミド）、ポリ（２－ジメチルアミノ）エチルメタクリレート）メチルクロリド４級塩、ポリビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート、ポリ（ジメチルアミン－ｃｏ－エピクロロヒドリン）、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）－ｃｏ－ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムクロリド）－ｃｏ－ポリ（Ｎ－ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（メタクリルアミド）－ｃｏ－ポリ（ビニルイミダゾール）－ｃｏ－ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）、ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（ジメチルアミノエチルメタクリレートメチルサルフェート）、ポリ（ビニルカプロラクタム）－ｃｏ－ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）、またはそれらの組み合わせを含む、
（ｃ）ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル、ポリエチレングリコールラウリルエーテル、ポリエチレングリコールオレイルエーテル、ポリ（エチレン）－ｃｏ－ポリ（エチレングリコール）、オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、またはそれらの組み合わせを含む非イオン性ポリマー、
（ｄ）飽和一酸、および
（ｅ）水性キャリアを含む、化学機械研磨組成物を提供することと、
（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と接触させることと、
（ｖ）前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物を前記基板に対して動かし、前記基板の表面上の前記誘電体層の少なくとも一部を研削し、前記基板を研磨することと、を含む方法。

【請求項16】

前記セリア研削粒子が、か焼セリア粒子、湿式セリア粒子、湿式ベース加工セリア粒子、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記セリア研削粒子が、前記研磨組成物中に０．０００５質量％～１０質量％の濃度で存在する、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

前記カチオン性ポリマーが、前記研磨組成物中に０．０００５質量％～０．０２５質量％の濃度で存在する、請求項１５に記載の方法。

【請求項19】

前記非イオン性ポリマーが、前記研磨組成物中に０．０００５質量％～０．５質量％の濃度で存在する、請求項１５に記載の方法。

【請求項20】

前記飽和一酸が、ギ酸、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項21】

前記飽和一酸が、前記研磨組成物中に、０．０００１質量％～０．５質量％の濃度で存在する、請求項１５に記載の方法。

【請求項22】

前記研磨組成物のｐＨが、３．０～５．０である、請求項１５に記載の方法。

【請求項23】

前記研磨組成物が、不飽和一酸をさらに含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項24】

前記不飽和一酸が、Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸を含む、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

前記Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸が、アクリル酸、２－ブテン酸、２－ペンテン酸、ｔｒａｎｓ－２－ヘキセン酸、ｔｒａｎｓ－３－ヘキセン酸、２－ヘキシン酸、２，４－ヘキサジエン酸、ソルビン酸カリウム、ｔｒａｎｓ－２－メチル－２－ブテン酸、３，３－ジメチルアクリル酸、またはそれらの立体異性体を含むそれらの組み合わせを含む、請求項２４に記載の方法。

【請求項26】

前記不飽和一酸が、前記研磨組成物中に、０．０００１質量％～０．５質量％の濃度で存在する、請求項２３に記載の方法。

【請求項27】

前記誘電体層が、酸化ケイ素を含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項28】

前記基板が、前記基板の表面上に窒化ケイ素（ＳｉＮ）層をさらに含む、請求項１５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

基板の表面を平坦化または研磨するための組成物および方法は、当該技術分野において周知である。研磨組成物（研磨スラリーとしても知られる）は、典型的には、液体キャリア（例えば水性キャリア）中に研削材料を含み、表面を研磨組成物で飽和した研磨パッドと接触させることにより表面に適用される。典型的な研削材料は、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、および酸化スズを含む。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）とともに組み合わせて使用される。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、研削材料は、研磨パッドに組み込まれてもよい。

【0002】

半導体デバイスの素子を分離するための方法として、シリコン基板上に窒化ケイ素（ＳｉＮ）層を形成し、エッチングまたはフォトリソグラフィーにより浅いトレンチを形成し、また誘電体層（例えば酸化物）を堆積させてトレンチを充填する、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）プロセスに大きな注目が集まっている。このようにして形成されたトレンチ、またはラインの深さの変化に起因して、全トレンチの完全な充填を確実にするために、基板の上に過剰の誘電材料を堆積させることが典型的には必要である。次いで、典型的には、過剰の誘電材料を化学機械的平坦化プロセスによって除去して、窒化ケイ素層を露出させる。窒化ケイ素層が露出すると、化学機械研磨組成物に曝露される基板の最大の領域は窒化ケイ素を含み、これは次いで、高度に平坦で均一な表面を達成するために研磨されなければならない。典型的には、窒化ケイ素研磨よりも酸化物研磨の選択性を強調することが望ましい。したがって、窒化ケイ素層が露出すると全体的な研磨速度が低下するため、窒化ケイ素層は化学機械平坦化プロセス中に停止層として機能する。

【0003】

ＳＴＩ基板は、典型的には、従来の研磨媒体および研削剤含有研磨組成物を使用して研磨される。しかしながら、従来の研磨媒体および研削剤含有研磨組成物を用いたＳＴＩ基板の研磨は、基板表面の過剰研磨、またはＳＴＩフィーチャにおけるくぼみの形成、および基板表面上のマイクロスクラッチ等の他のトポグラフィ欠陥をもたらすことが観察されている。ＳＴＩフィーチャに過剰研磨およびくぼみを形成するこの現象は、ディッシングと呼ばれる。基板フィーチャのディッシングは、トランジスタおよびトランジスタ部品の相互の絶縁不良を引き起こして短絡をもたらすことにより、デバイスの製造に悪影響を与える可能性があるため、ディッシングは望ましくない。さらに、基板の過剰研磨により、例えば浸食、ＳｉＮ損失、酸化物損失、および下にある酸化物が研磨または化学的活性による損傷にさらされる等、他の望ましくない影響が生じ、デバイスの品質および性能に悪影響を及ぼす可能性がある。

【0004】

加えて、特にセリア研削剤を含むいくつかの既存の研磨組成物は、ある特定の濃度を超えると研磨組成物の不安定性のために濃縮される能力が制限され、研削成分の沈殿につながる。したがって、濃縮された研磨組成物の不安定性によって、より希釈された研磨組成物の製造が必要であり、これは輸送および保管されなければならない材料の量を増加させる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、当該技術分野において、適切な除去速度、低い欠陥率、低いＳｉＮ損失、低い浸食、および適切なディッシング性能を有し、一方でさらに強化された分散安定性を示す、窒化ケイ素に対する酸化ケイ素の望ましい選択性を提供できる研磨組成物および方法が依然として必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、（ａ）セリア研削粒子、（ｂ）カチオン性ポリマー、（ｃ）ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル、ポリエチレングリコールラウリルエーテル、ポリエチレングリコールオレイルエーテル、ポリ（エチレン）－ｃｏ－ポリ（エチレングリコール）、オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、またはそれらの組み合わせを含む非イオン性ポリマー、（ｄ）飽和一酸、および（ｅ）水性キャリアを含む、化学機械研磨組成物を提供する。

【0007】

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）基板の表面上に誘電体層を含む基板を提供することと、（ｉｉ）研磨パッドを提供することと、（ｉｉｉ）（ａ）セリア研削粒子、（ｂ）カチオン性ポリマー、（ｃ）ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル、ポリエチレングリコールラウリルエーテル、ポリエチレングリコールオレイルエーテル、ポリ（エチレン）－ｃｏ－ポリ（エチレングリコール）、オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、またはそれらの組み合わせを含む非イオン性ポリマー、（ｄ）飽和一酸、および（ｅ）水性キャリアを含む、化学機械研磨組成物を提供することと、（ｉｖ）基板を研磨パッドおよび化学機械研磨組成物と接触させることと、（ｖ）研磨パッドおよび化学機械研磨組成物を基板に対して動かし、基板の表面上の誘電体層の少なくとも一部を研削することと、を含む方法を提供する。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明は、（ａ）セリア研削粒子、（ｂ）カチオン性ポリマー、（ｃ）ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル、ポリエチレングリコールラウリルエーテル、ポリエチレングリコールオレイルエーテル、ポリ（エチレン）－ｃｏ－ポリ（エチレングリコール）、オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、またはそれらの組み合わせを含む非イオン性ポリマー、（ｄ）飽和一酸、および（ｅ）水性キャリアを含む、化学機械研磨組成物を提供する。

【0009】

化学機械研磨組成物は、セリア研削粒子を含む。周知であるように、セリアは、希土類金属セリウムの酸化物であり、セリウム酸化物、酸化セリウム（例えば酸化セリウム（ＩＶ））、また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）（ＣｅＯ_２）は、シュウ酸セリウムまたは水酸化セリウムをか焼することにより形成され得る。セリウムはまた、例えば、Ｃｅ_２Ｏ_３等の酸化セリウム（ＩＩＩ）を形成する。セリア研削粒子は、これらまたはセリアの他の酸化物のいずれか１つ以上を含み得る。

【0010】

セリア研削粒子は、任意の適切なタイプであり得る。一実施形態において、セリア研削粒子は、か焼セリア粒子、湿式セリア粒子、湿式ベースプロセスセリア粒子またはそれらの組み合わせを含むか、それらから本質的になるか、またはそれらからなる。好ましい実施形態において、セリア研削粒子は、湿式セリア粒子または湿式プロセスベースのセリア粒子を含む。

【0011】

本明細書で使用される場合、「湿式セリア粒子」または「湿式プロセスベースのセリア粒子」（本明細書では総称して「湿式プロセス」セリア粒子）は、沈殿、縮合重合、または同様のプロセスにより調製されたセリアを指す（例えばヒュームドまたは焼成セリアと対照的）。特定の理論に束縛されることを望まないが、湿式プロセスセリアは、ほぼ球形のセリア粒子および／またはより小さな凝集セリア粒子を含み、それにより、本発明の方法で使用した場合、より低い基板欠陥率をもたらすと考えられる。例示的な湿式プロセスセリアは、Ｒｈｏｄｉａから市販されているＨＣ６０（商標）セリアである。

【0012】

セリア研削粒子は、任意の適切な平均サイズ（すなわち平均粒径）を有し得る。平均セリア研削粒子サイズが小さすぎる場合、研磨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、平均セリア研削粒子サイズが大きすぎる場合、研磨組成物は、例えば、低い基板欠陥率等の望ましくない研磨性能を示し得る。したがって、セリア研削粒子は、約１０ｎｍ以上、例えば約１５ｎｍ以上、約２０ｎｍ以上、約２５ｎｍ以上、約３０ｎｍ以上、約３５ｎｍ以上、約４０ｎｍ以上、約４５ｎｍ以上、または約５０ｎｍ以上の平均粒子サイズを有することができる。代替的に、または追加的に、セリア研削粒子は、約１，０００ｎｍ以下、例えば約７５０ｎｍ以下、約５００ｎｍ以下、約２５０ｎｍ以下、約１５０ｎｍ以下、または約１００ｎｍ以下、約７５ｎｍ以下、または約５０ｎｍ以下の平均粒子サイズを有し得る。したがって、セリア研削粒子は、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サイズを有し得る。例えば、セリア研削粒子は、約１０ｎｍ～約１，０００ｎｍ、例えば、約１０ｎｍ～約７５０ｎｍ、約１５ｎｍ～約５００ｎｍ、約２０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約２５ｎｍ～約１５０ｎｍ、約２５ｎｍ～約１００ｎｍ、約５０ｎｍ～約１５０ｎｍ、または約５０ｎｍ～約１００ｎｍの平均粒子サイズを有し得る。球状のセリア研削粒子の場合、粒子のサイズは粒子の直径である。非球状のセリア粒子の場合、粒子のサイズは、粒子を包含する最小球の直径である。セリア研削粒子の粒子サイズは、任意の適切な技術を使用して、例えばレーザー回折技術を使用して測定され得る。適切な粒子サイズ測定機器は、例えば、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｍａｌｖｅｒｎ，ＵＫ）から入手可能である。

【0013】

いくつかの実施形態において、研磨組成物のセリア研削粒子は、多峰性粒子サイズ分布を示す。本明細書で使用される場合、「多峰性」という用語は、セリア研削粒子が少なくとも２つの極大値（例えば、２つ以上の極大値、３つ以上の極大値、４つ以上の極大値、または５つ以上の極大値）を有する平均粒子サイズ分布を示すことを意味する。好ましくは、これらの実施形態において、セリア研削粒子は二峰性粒子サイズ分布を示す、すなわち、セリア研削粒子は２つの平均粒子サイズ極大値を有する粒子サイズ分布を示す。「最大値」および「極大値」という用語は、粒子サイズ分布における１つまたは複数のピークを意味する。１つまたは複数のピークは、セリア研削粒子について本明細書に記載されている平均粒子サイズに対応する。したがって、例えば、粒子数対粒子サイズのプロットは、二峰性粒子サイズ分布を反映し、第１のピークは、約７５ｎｍ～約１５０ｎｍ（例えば、約８０ｎｍ～約１４０ｎｍ、約８５ｎｍ～約１３０ｎｍ、または約９０ｎｍ～約１２０ｎｍ）の粒子サイズ範囲にあり、第２のピークは、約２５ｎｍ～約７０ｎｍ（例えば、約３０ｎｍ～約６５ｎｍ、約３５ｎｍ～約６５ｎｍ、または約４０ｎｍ～約６０ｎｍ）の粒子サイズ範囲にある。多峰性粒子分布を有するセリア研削粒子は、それぞれが単峰性粒子サイズ分布を有する２つの異なるタイプのセリア研削粒子を組み合わせることによって得ることができる。

【0014】

セリア研削粒子は、好ましくは、本発明の研磨組成物中でコロイド的に安定である。コロイドという用語は、水性キャリア（例えば水）中のセリア研削粒子の懸濁液を指す。コロイド安定性とは、その懸濁液の経時的な維持を指す。本発明の文脈では、研削剤を１００ｍＬのメスシリンダーに入れ、２時間撹拌せずに静置した際に、メスシリンダーの底部５０ｍＬにおける粒子の濃度（［Ｂ］、単位ｇ／ｍＬ）と、メスシリンダーの上部５０ｍＬにおける粒子の濃度（［Ｔ］、単位ｇ／ｍＬ）との差を、研削組成物における粒子の初期濃度（［Ｃ］、単位ｇ／ｍＬ）で除した値が０．５以下である（すなわち｛［Ｂ］－［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）場合、研削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。

【0015】

研磨組成物は、任意の適切な濃度のセリア研削粒子を含み得る。本発明の研磨組成物に含まれるセリア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場合がある。対照的に、研磨組成物に含まれるセリア研削粒子が多すぎる場合、研磨組成物は、望ましくない研磨性能を示す可能性がある、および／または費用効果がない可能性がある、および／または安定性に欠ける可能性がある。セリア研削粒子は、研磨組成物中に約１０質量％以下、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％以下の濃度で存在してもよい。代替的に、または追加的に、セリア研削粒子は、研磨組成物中に約０．０００５質量％以上、例えば、約０．００１質量％以上、約０．００５質量％以上、約０．０１質量％以上、約０．０５質量％以上、または約０．１質量％以上の濃度で存在してもよい。したがって、セリア研削粒子は、研磨組成物中に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存在してもよい。例えば、セリア研削粒子は、研磨組成物中に約０．０００５質量％～約１０質量％、例えば０．００１質量％～約９質量％、約０．００５質量％～約８質量％、約０．０１質量％～約７質量％、約０．０５質量％～約６質量％、約０．１質量％～約５質量％、約０．５質量％～約４質量％、約１質量％～約３質量％、または約１．５質量％～約２．５質量％の濃度で存在してもよい。一実施形態において、セリア研削粒子は、研磨組成物中に約０．２質量％～約０．６質量％（例えば、約０．４質量％）の濃度で存在してもよい。別の実施形態において、研磨組成物は、濃縮物として、約１～３質量％（例えば、約１．２質量％または約１．６質量％）のセリア研削粒子を含む。

【0016】

研磨組成物は、１種以上のカチオン性ポリマーを含む。本明細書で使用される場合、「カチオン性ポリマー」という用語は、カチオン性コポリマーを含む。適切なカチオン性ポリマーの非限定的な例は、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）－ｃｏ－ポリ（アクリルアミド）、ポリ（２－ジメチルアミノ）エチルメタクリレート）メチルクロリド４級塩、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、ポリビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート、ポリ（ジメチルアミン－ｃｏ－エピクロロヒドリン）、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）－ｃｏ－ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムクロリド）－ｃｏ－ポリ（Ｎ－ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（メタクリルアミド）－ｃｏ－ポリ（ビニルイミダゾール）－ｃｏ－ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）、ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（ジメチルアミノエチルメタクリレートメチルサルフェート）、ポリ（ビニルカプロラクタム）－ｃｏ－ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）、またはそれらの組み合わせを含むカチオン性ポリマーを含む。カチオン性ポリマーは４級アンモニウム基を有する２つ以上のモノマー単位を含むため、カチオン性ポリマーは典型的には２つ以上の４級アンモニウム基を含むことが理解されるであろう。

【0017】

特定の理論に束縛されることを望まないが、カチオン性ポリマーは、研磨組成物のディッシングおよび浸食性能を改善し、それにより、特に本発明の組成物（例えば、非イオン性ポリマー、飽和一酸、および不飽和一酸（存在する場合））の他の成分と組み合わせて、ディッシング制御剤として作用すると考えられる。カチオン性ポリマーは、研磨中に負に帯電した酸化物表面に引き付けられ、酸化物／セリア廃棄物にも引き付けられてこれらの帯電種を隔離し、それによって良好なディッシング保護を提供すると考えられている。非カチオン性ポリマー／コポリマー（例えば、ポリビニルアルコール誘導体を含むポリマーまたはコポリマー）を含む従来の研磨組成物は、大きなフィーチャ（５０μｍ超）では適切な性能を発揮し得るが、小さなフィーチャ（２００ｎｍ未満）では低い性能を発揮する。対照的に、本発明の研磨組成物は、大きなフィーチャおよび小さなフィーチャの両方で適切な性能を示す。

【0018】

カチオン性ポリマーは、任意の適切な分子量を有し得る。カチオン性ポリマーは、約２００ｇ／ｍｏｌ以上、例えば、約２５０ｇ／ｍｏｌ以上、約３００ｇ／ｍｏｌ以上、約４００ｇ／ｍｏｌ以上、約５００ｇ／ｍｏｌ以上、約６００ｇ／ｍｏｌ以上、約７５０ｇ／ｍｏｌ以上、約１，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１，５００ｇ／ｍｏｌ以上、約２，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約２，５００ｇ／ｍｏｌ以上、約３，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約３，５００ｇ／ｍｏｌ以上、約４，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約４，５００ｇ／ｍｏｌ以上、約５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約５，５００ｇ／ｍｏｌ以上、約６，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約６，５００ｇ／ｍｏｌ以上、約７，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約７，５００ｇ／ｍｏｌ以上、約１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約２０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約２５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約３０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約３５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約４０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約４５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約５０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約７５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１００，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１２５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１５０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１７５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約２００，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約２２５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約２５０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約２７５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約３００，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約３２５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約３５０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約３７５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約４００，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約４２５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約４５０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約４７５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、または約５００，０００ｇ／ｍｏｌ以上の平均分子量を有し得る。代替的に、または追加的に、カチオン性ポリマーは、約１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約９７５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約９５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約９２５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約９００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約８７５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約８５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約８２５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約８００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約７７５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約７５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約７２５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約７００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約６７５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約６５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約６２５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約６００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約５７５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約５５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、または約５２５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の平均分子量を有し得る。したがって、カチオン性ポリマーは、前述の端点のいずれか２つによって区切られた範囲内の平均分子量を有し得る。例えば、カチオン性ポリマーは、約２００ｇ／ｍｏｌ～約１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、約２５０ｇ／ｍｏｌ～約９７５，０００ｇ／ｍｏｌ、約３００ｇ／ｍｏｌ～約９５０，０００ｇ／ｍｏｌ、約４００ｇ／ｍｏｌ～約９２５，０００ｇ／ｍｏｌ、約５００ｇ／ｍｏｌ～約９００，０００ｇ／ｍｏｌ、約６００ｇ／ｍｏｌ～約８７５，０００ｇ／ｍｏｌ、約７５０ｇ／ｍｏｌ～約８５０，０００ｇ／ｍｏｌ、約１，０００ｇ／ｍｏｌ～約８２５，０００ｇ／ｍｏｌ、約１，５００ｇ／ｍｏｌ～約８００，０００ｇ／ｍｏｌ、約２，０００ｇ／ｍｏｌ～約７７５，０００ｇ／ｍｏｌ、約２，５００ｇ／ｍｏｌ～約７５０，０００ｇ／ｍｏｌ、約３，０００ｇ／ｍｏｌ～約７２５，０００ｇ／ｍｏｌ、約３，５００ｇ／ｍｏｌ～約７００，０００ｇ／ｍｏｌ、約４，０００ｇ／ｍｏｌ～約６７５，０００、約４，５００ｇ／ｍｏｌ～約６５０，０００ｇ／ｍｏｌ、約５，０００ｇ／ｍｏｌ～約６２５，０００ｇ／ｍｏｌ、約５，５００ｇ／ｍｏｌ～約６５０，０００、約６，０００ｇ／ｍｏｌ～約６２５，０００ｇ／ｍｏｌ、約６，５００ｇ／ｍｏｌ～約６００，０００ｇ／ｍｏｌ、約７，０００ｇ／ｍｏｌ～約５７５，０００ｇ／ｍｏｌ、約７，５００ｇ／ｍｏｌ～約５５０，０００ｇ／ｍｏｌ、約１０，０００ｇ／ｍｏｌ～約５２５，０００ｇ／ｍｏｌ、約１５，０００ｇ／ｍｏｌ～約５００，０００ｇ／ｍｏｌ、約２０，０００ｇ／ｍｏｌ～約４７５，０００ｇ／ｍｏｌ、約２５，０００ｇ／ｍｏｌ～約４５０，０００ｇ／ｍｏｌ、約３０，０００ｇ／ｍｏｌ～約４２５，０００ｇ／ｍｏｌ、約３５，０００ｇ／ｍｏｌ～約４００，０００ｇ／ｍｏｌ、約４０，０００ｇ／ｍｏｌ～約３７５，０００、約４５，０００ｇ／ｍｏｌ～約３５０，０００ｇ／ｍｏｌ、約５０，０００ｇ／ｍｏｌ～約３２５，０００ｇ／ｍｏｌ、約７５，０００ｇ／ｍｏｌ約３００，０００ｇ／ｍｏｌ、約１００，０００ｇ／ｍｏｌ～約２７５，０００ｇ／ｍｏｌ、約１２５，０００～約２５０，０００ｇ／ｍｏｌ、約１５０，０００ｇ／ｍｏｌ～約２２５，０００ｇ／ｍｏｌ、または約１７５，０００～約２００，０００ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有し得る。

【0019】

カチオン性ポリマーは、研磨組成物中に任意の好適な濃度で存在し得る。カチオン性ポリマーの濃度は、研磨組成物中に存在するカチオン性ポリマーの総量を指す。カチオン性ポリマーは、研磨組成物中に約５ｐｐｍ以上、例えば、約１０ｐｐｍ以上、約１５ｐｐｍ以上、約２０ｐｐｍ以上、約２５ｐｐｍ以上、約３０ｐｐｍ以上、約３５ｐｐｍ以上、約４０ｐｐｍ以上、約４５ｐｐｍ以上、約５０ｐｐｍ以上、約５５ｐｐｍ以上、約６０ｐｐｍ以上、約６５ｐｐｍ以上、約７０ｐｐｍ以上、約７５ｐｐｍ以上、約８０ｐｐｍ以上、約８５ｐｐｍ以上、約９０ｐｐｍ以上、約９５ｐｐｍ以上、約１００ｐｐｍ以上、約１０５ｐｐｍ以上、約１１０ｐｐｍ以上、約１１５ｐｐｍ以上、約１２０ｐｐｍ以上、約１２５ｐｐｍ以上、約１３０ｐｐｍ以上、約１３５ｐｐｍ以上、約１４０ｐｐｍ以上、約１４５ｐｐｍ以上、または約１５０ｐｐｍ以上の濃度で存在し得る。代替的に、または追加的に、カチオン性ポリマーは、研磨組成物中に約２５０ｐｐｍ以下、例えば、約２４５ｐｐｍ以下、約２４０ｐｐｍ以下、約２３５ｐｐｍ以下、約２３０ｐｐｍ以下、約２２５ｐｐｍ以下、約２２０ｐｐｍ以下、約２１５ｐｐｍ以下、約２１０ｐｐｍ以下、約２０５ｐｐｍ以下、約２００ｐｐｍ以下、約１９５ｐｐｍ以下、約１９０ｐｐｍ以下、約１８５ｐｐｍ以下、約１８０ｐｐｍ以下、約１７５ｐｐｍ以下、約１７０ｐｐｍ以下、約１６５ｐｐｍ以下、約１６０ｐｐｍ以下、または約１５５ｐｐｍ以下の濃度で存在し得る。したがって、カチオン性ポリマーは、研磨組成物中に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存在し得る。例えば、カチオン性ポリマーは、研磨組成物中に約５ｐｐｍ～約２５０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約２４５ｐｐｍ、約１５ｐｐｍ～約２４０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約２３５ｐｐｍ、約２５ｐｐｍ～約２３０ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ～約２２５ｐｐｍ、約３５ｐｐｍ～約２２０ｐｐｍ、約４０ｐｐｍ～約２１５ｐｐｍ、約４５ｐｐｍ～約２１０ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ～約２０５ｐｐｍ、約５５ｐｐｍ～約２００ｐｐｍ、約６０ｐｐｍ～約１９５ｐｐｍ、約６５ｐｐｍ～約１９０ｐｐｍ、約７０ｐｐｍ～約１８５ｐｐｍ、約７５ｐｐｍ～約１８０ｐｐｍ、約８０ｐｐｍ～約１７５ｐｐｍ、約８５ｐｐｍ～約１７０ｐｐｍ、約９０ｐｐｍ～約１６５ｐｐｍ、約９５ｐｐｍ～約１６０ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ～約１５５ｐｐｍ、約１０５ｐｐｍ～約１５０ｐｐｍ、約１１０ｐｐｍ～約１４５ｐｐｍ、約１１５ｐｐｍ～約１４０ｐｐｍ、約１２０ｐｐｍ～約１３５ｐｐｍ、または約１２５ｐｐｍ～約１３０ｐｐｍの濃度で存在し得る。

【0020】

一実施形態において、カチオン性ポリマーは、研磨組成物中に約５ｐｐｍ～約２５０ｐｐｍの濃度で存在する。別の実施形態において、カチオン性ポリマーは、研磨組成物中に約１０ｐｐｍ～約１００ｐｐｍの濃度で存在する。さらに別の実施形態において、カチオン性ポリマーは、研磨組成物中に約３５ｐｐｍ～約６０ｐｐｍの濃度で存在する。

【0021】

特に明記しない限り、本明細書でｐｐｍとして表される単位は、組成物の総質量に対する成分の質量比を反映することを意図している。したがって、例えば、１０００ｐｐｍおよび０．１質量％という用語は同義である。

【0022】

研磨組成物は、ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル、ポリエチレングリコールラウリルエーテル、ポリエチレングリコールオレイルエーテル、ポリ（エチレン）－ｃｏ－ポリ（エチレングリコール）、オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、またはそれらの組み合わせを含む非イオン性ポリマーを含む。特定の理論に束縛されることを望まないが、非イオン性ポリマーは、カチオン性ポリマーとともに機能して、研磨性能を改善する（例えば、研磨中の適切な除去速度およびプロファイル性能を維持するのに役立つ）。

【0023】

非イオン性ポリマーは、任意の適切な分子量を有し得る。非イオン性ポリマーは、約２５０ｇ／ｍｏｌ以上、例えば、約３００ｇ／ｍｏｌ以上、約４００ｇ／ｍｏｌ以上、約５００ｇ／ｍｏｌ以上、約６００ｇ／ｍｏｌ以上、約７５０ｇ／ｍｏｌ以上、約１，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約１，５００ｇ／ｍｏｌ以上、約２，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約２，５００ｇ／ｍｏｌ以上、約３，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約３，５００ｇ／ｍｏｌ以上、約４，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約４，５００ｇ／ｍｏｌ以上、約５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約５，５００ｇ／ｍｏｌ以上、約６，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約６，５００ｇ／ｍｏｌ以上、約７，０００ｇ／ｍｏｌ以上、または約７，５００ｇ／ｍｏｌ以上の平均分子量を有し得る。代替的に、または追加的に、非イオン性ポリマーは、約５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、例えば約４５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約４０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約３５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約３０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約２５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約２０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、または約１０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の平均分子量を有し得る。したがって、非イオン性ポリマーは、前述の端点のいずれか２つによって区切られた範囲内の平均分子量を有し得る。例えば、非イオン性ポリマーは、約２５０ｇ／ｍｏｌ～約５０，０００ｇ／ｍｏｌ、約２５０ｇ／ｍｏｌ～約４５，０００ｇ／ｍｏｌ、約２５０ｇ／ｍｏｌ～約４０，０００ｇ／ｍｏｌ、約２５０ｇ／ｍｏｌ～約３５，０００ｇ／ｍｏｌ、約１，０００ｇ／ｍｏｌ～約３０，０００ｇ／ｍｏｌ、約１，０００ｇ／ｍｏｌ～約２５，０００ｇ／ｍｏｌ、約１，０００ｇ／ｍｏｌ～約２０，０００ｇ／ｍｏｌ、約２，０００ｇ／ｍｏｌ～約１５，０００ｇ／ｍｏｌ、約３，０００ｇ／ｍｏｌ～約１０，０００ｇ／ｍｏｌ、約７，５００ｇ／ｍｏｌ～約５０，０００ｇ／ｍｏｌ、約７，５００ｇ／ｍｏｌ～約４０，０００ｇ／ｍｏｌ、または約７，５００ｇ／ｍｏｌ～約３５，０００ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有し得る。

【0024】

研磨組成物は、任意の適切な量の非イオン性ポリマーを含む。非イオン性ポリマーの濃度は、研磨組成物中に存在する非イオン性ポリマーの総量を指す。非イオン性ポリマーは、研磨組成物中に約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、約５０ｐｐｍ以上、約７５ｐｐｍ以上、約１００ｐｐｍ以上、約１２５ｐｐｍ以上、約１５０ｐｐｍ以上、約１７５ｐｐｍ以上、約２００ｐｐｍ以上、約２５０ｐｐｍ以上、約３００ｐｐｍ以上、約３５０ｐｐｍ以上、約４００ｐｐｍ以上、約４５０ｐｐｍ以上、約５００ｐｐｍ以上、約５５０ｐｐｍ以上、約６００ｐｐｍ以上、約６５０ｐｐｍ以上、約７００ｐｐｍ以上、約７５０ｐｐｍ以上、約８００ｐｐｍ以上、約８５０ｐｐｍ以上、約９００ｐｐｍ以上、約９５０ｐｐｍ以上、約１０００ｐｐｍ以上、約１２５０ｐｐｍ以上、約１５００ｐｐｍ以上、約１７５０ｐｐｍ以上、約２０００ｐｐｍ以上、約２２５０ｐｐｍ以上、約２５００ｐｐｍ以上、約２７５０ｐｐｍ以上、または約３０００ｐｐｍ以上の濃度で存在し得る。代替的に、または追加的に、非イオン性ポリマーは、研磨組成物中に約５０００ｐｐｍ以下、例えば、約４９００ｐｐｍ以下、約４８００ｐｐｍ以下、約４７００ｐｐｍ以下、約４６００ｐｐｍ以下、約４５００ｐｐｍ以下、約４４００ｐｐｍ以下、約４３００ｐｐｍ以下、約４２００ｐｐｍ以下、約４１００ｐｐｍ以下、約４０００ｐｐｍ以下、約３９００ｐｐｍ以下、約３８００ｐｐｍ以下、約３７００ｐｐｍ以下、約３６００ｐｐｍ以下、約３５００ｐｐｍ以下、約３４００ｐｐｍ以下、約３３００ｐｐｍ以下、約３２００ｐｐｍ以下、または約３１００ｐｐｍ以下の濃度で存在し得る。したがって、非イオン性ポリマーは、研磨組成物中に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存在し得る。例えば、非イオン性ポリマーは、研磨組成物中に約１ｐｐｍ～約５０００ｐｐｍ、約５ｐｐｍ～約４９００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約４８００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約４７００ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ～約４６００ｐｐｍ、約４０ｐｐｍ～約４７００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ～約４６００ｐｐｍ、約７５ｐｐｍ～約４５００ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ～約４４００ｐｐｍ、約１２５ｐｐｍ～約４３００ｐｐｍ、約１５０ｐｐｍ～約４２００ｐｐｍ、約１７５ｐｐｍ～約４１００ｐｐｍ、約２００ｐｐｍ～約４０００ｐｐｍ、約２５０ｐｐｍ～約３９００ｐｐｍ、約３００ｐｐｍ～約３８００ｐｐｍ、約３５０ｐｐｍ～約３７００ｐｐｍ、約４００ｐｐｍ～約３６００ｐｐｍ、約４５０ｐｐｍ～約３５００ｐｐｍ、約５００ｐｐｍ～約３４００ｐｐｍ、約５５０ｐｐｍ～約３３００ｐｐｍ、約６００ｐｐｍ～約３２００ｐｐｍ、約６５０ｐｐｍ～約３１００ｐｐｍ、約７００ｐｐｍ～約３０００ｐｐｍ、約７５０ｐｐｍ～約２７５０ｐｐｍ、約８００ｐｐｍ～約２５００ｐｐｍ、約８５０ｐｐｍ～約２２５０ｐｐｍ、約９００ｐｐｍ～約２０００ｐｐｍ、約１０００ｐｐｍ～約１７５０ｐｐｍ、または約１２５０ｐｐｍ～約１５００ｐｐｍの濃度で存在し得る。

【0025】

一実施形態において、非イオン性ポリマーは、研磨組成物中に約１ｐｐｍ～約２０００ｐｐｍの濃度で存在する。別の実施形態において、非イオン性ポリマーは、研磨組成物中に約５０ｐｐｍ～約１２００ｐｐｍの濃度で存在する。

【0026】

研磨組成物は、飽和一酸を含む。特定の理論に束縛されることを望まないが、飽和一酸は、適切な除去速度を維持するために、基板研磨中に速度促進剤として作用すると考えられている。例えば、研磨中にディッシング制御剤（例えばカチオン性ポリマー）の濃度を増加させると、ディッシング性能が改善される一方で、典型的には酸化物除去速度が低下する。

【0027】

一実施形態において、飽和一酸は、ギ酸、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、またはそれらの組み合わせを含む。別の実施形態において、飽和一酸は、酢酸を含む。

【0028】

研磨組成物は、任意の適切な濃度の飽和一酸を含み得る。飽和一酸は、研磨組成物中に約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、約５０ｐｐｍ以上、約７５ｐｐｍ以上、約１００ｐｐｍ以上、約１２５ｐｐｍ以上、約１５０ｐｐｍ以上、約１７５ｐｐｍ以上、約２００ｐｐｍ以上、約２５０ｐｐｍ以上、約３００ｐｐｍ以上、約３５０ｐｐｍ以上、約４００ｐｐｍ以上、約４５０ｐｐｍ以上、約５００ｐｐｍ以上、約５５０ｐｐｍ以上、約６００ｐｐｍ以上、約６５０ｐｐｍ以上、約７００ｐｐｍ以上、約７５０ｐｐｍ以上、約８００ｐｐｍ以上、約８５０ｐｐｍ以上、約９００ｐｐｍ以上、約９５０ｐｐｍ以上、約１０００ｐｐｍ以上、約１２５０ｐｐｍ以上、約１５００ｐｐｍ以上、約１７５０ｐｐｍ以上、約２０００ｐｐｍ以上、約２２５０ｐｐｍ以上、約２５００ｐｐｍ以上、約２７５０ｐｐｍ以上、または約３０００ｐｐｍ以上の濃度で存在し得る。代替的に、または追加的に、飽和一酸は、研磨組成物中に約５０００ｐｐｍ以下、例えば、約４９００ｐｐｍ以下、約４８００ｐｐｍ以下、約４７００ｐｐｍ以下、約４６００ｐｐｍ以下、約４５００ｐｐｍ以下、約４４００ｐｐｍ以下、約４３００ｐｐｍ以下、約４２００ｐｐｍ以下、約４１００ｐｐｍ以下、約４０００ｐｐｍ以下、約３９００ｐｐｍ以下、約３８００ｐｐｍ以下、約３７００ｐｐｍ以下、約３６００ｐｐｍ以下、約３５００ｐｐｍ以下、約３４００ｐｐｍ以下、約３３００ｐｐｍ以下、約３２００ｐｐｍ以下、または約３１００ｐｐｍ以下の濃度で存在し得る。したがって、飽和一酸は、研磨組成物中に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存在し得る。例えば、飽和一酸は、研磨組成物中に約１ｐｐｍ～約５０００ｐｐｍ、約５ｐｐｍ～約４９００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約４８００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約４７００ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ～約４６００ｐｐｍ、約４０ｐｐｍ～約４７００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ～約４６００ｐｐｍ、約７５ｐｐｍ～約４５００ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ～約４４００ｐｐｍ、約１２５ｐｐｍ～約４３００ｐｐｍ、約１５０ｐｐｍ～約４２００ｐｐｍ、約１７５ｐｐｍ～約４１００ｐｐｍ、約２００ｐｐｍ～約４０００ｐｐｍ、約２５０ｐｐｍ～約３９００ｐｐｍ、約３００ｐｐｍ～約３８００ｐｐｍ、約３５０ｐｐｍ～約３７００ｐｐｍ、約４００ｐｐｍ～約３６００ｐｐｍ、約４５０ｐｐｍ～約３５００ｐｐｍ、約５００ｐｐｍ～約３４００ｐｐｍ、約５５０ｐｐｍ～約３３００ｐｐｍ、約６００ｐｐｍ～約３２００ｐｐｍ、約６５０ｐｐｍ～約３１００ｐｐｍ、約７００ｐｐｍ～約３０００ｐｐｍ、約７５０ｐｐｍ～約２７５０ｐｐｍ、約８００ｐｐｍ～約２５００ｐｐｍ、約８５０ｐｐｍ～約２２５０ｐｐｍ、約９００ｐｐｍ～約２０００ｐｐｍ、約１０００ｐｐｍ～約１７５０ｐｐｍ、または約１２５０ｐｐｍ～約１５００ｐｐｍの濃度で存在し得る。

【0029】

一実施形態において、飽和一酸は、研磨組成物中に約１ｐｐｍ～約３６００ｐｐｍの濃度で存在する。別の実施形態において、飽和一酸は、研磨組成物中に約１００ｐｐｍ～約９００ｐｐｍの濃度で存在する。

【0030】

いくつかの実施形態において、本発明の研磨組成物は、不飽和一酸をさらに含む。出願人らは、驚くべきことに、不飽和一酸が窒化ケイ素停止剤として作用し、またディッシング制御剤として作用して、ＳｉＮ選択性を増大させることを発見した。

【0031】

一実施形態において、不飽和一酸は、Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸を含む。一例として、Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸は、アクリル酸、２－ブテン酸、２－ペンテン酸、ｔｒａｎｓ－２－ヘキセン酸、ｔｒａｎｓ－３－ヘキセン酸、２－ヘキシン酸、２，４－ヘキサジエン酸、ソルビン酸カリウム、ｔｒａｎｓ－２－メチル－２－ブテン酸、３，３－ジメチルアクリル酸、またはそれらの立体異性体を含むそれらの組み合わせを含み得る。

【0032】

別の実施形態において、Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸は、２－ブテン酸（すなわち、クロトン酸またはトランス－２－ブテン酸）を含む。

【0033】

研磨組成物は、任意の適切な濃度の不飽和一酸を含み得る。不飽和一酸は、研磨組成物中に約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、約５０ｐｐｍ以上、約７５ｐｐｍ以上、約１００ｐｐｍ以上、約１２５ｐｐｍ以上、約１５０ｐｐｍ以上、約１７５ｐｐｍ以上、約２００ｐｐｍ以上、約２５０ｐｐｍ以上、約３００ｐｐｍ以上、約３５０ｐｐｍ以上、約４００ｐｐｍ以上、約４５０ｐｐｍ以上、約５００ｐｐｍ以上、約５５０ｐｐｍ以上、約６００ｐｐｍ以上、約６５０ｐｐｍ以上、約７００ｐｐｍ以上、約７５０ｐｐｍ以上、約８００ｐｐｍ以上、約８５０ｐｐｍ以上、約９００ｐｐｍ以上、約９５０ｐｐｍ以上、約１０００ｐｐｍ以上、約１２５０ｐｐｍ以上、約１５００ｐｐｍ以上、約１７５０ｐｐｍ以上、約２０００ｐｐｍ以上、約２２５０ｐｐｍ以上、約２５００ｐｐｍ以上、約２７５０ｐｐｍ以上、または約３０００ｐｐｍ以上の濃度で存在し得る。代替的に、または追加的に、不飽和一酸は、研磨組成物中に約５０００ｐｐｍ以下、例えば、約４９００ｐｐｍ以下、約４８００ｐｐｍ以下、約４７００ｐｐｍ以下、約４６００ｐｐｍ以下、約４５００ｐｐｍ以下、約４４００ｐｐｍ以下、約４３００ｐｐｍ以下、約４２００ｐｐｍ以下、約４１００ｐｐｍ以下、約４０００ｐｐｍ以下、約３９００ｐｐｍ以下、約３８００ｐｐｍ以下、約３７００ｐｐｍ以下、約３６００ｐｐｍ以下、約３５００ｐｐｍ以下、約３４００ｐｐｍ以下、約３３００ｐｐｍ以下、約３２００ｐｐｍ以下、または約３１００ｐｐｍ以下の濃度で存在し得る。したがって、不飽和一酸は、研磨組成物中に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存在し得る。例えば、不飽和一酸は、研磨組成物中に約１ｐｐｍ～約５０００ｐｐｍ、例えば、約５ｐｐｍ～約４９００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約４８００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約４７００ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ～約４６００ｐｐｍ、約４０ｐｐｍ～約４７００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ～約４６００ｐｐｍ、約７５ｐｐｍ～約４５００ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ～約４４００ｐｐｍ、約１２５ｐｐｍ～約４３００ｐｐｍ、約１５０ｐｐｍ～約４２００ｐｐｍ、約１７５ｐｐｍ～約４１００ｐｐｍ、約２００ｐｐｍ～約４０００ｐｐｍ、約２５０ｐｐｍ～約３９００ｐｐｍ、約３００ｐｐｍ～約３８００ｐｐｍ、約３５０ｐｐｍ～約３７００ｐｐｍ、約４００ｐｐｍ～約３６００ｐｐｍ、約４５０ｐｐｍ～約３５００ｐｐｍ、約５００ｐｐｍ～約３４００ｐｐｍ、約５５０ｐｐｍ～約３３００ｐｐｍ、約６００ｐｐｍ～約３２００ｐｐｍ、約６５０ｐｐｍ～約３１００ｐｐｍ、約７００ｐｐｍ～約３０００ｐｐｍ、約７５０ｐｐｍ～約２７５０ｐｐｍ、約８００ｐｐｍ～約２５００ｐｐｍ、約８５０ｐｐｍ～約２２５０ｐｐｍ、約９００ｐｐｍ～約２０００ｐｐｍ、約１０００ｐｐｍ～約１７５０ｐｐｍ、または約１２５０ｐｐｍ～約１５００ｐｐｍの濃度で存在し得る。

【0034】

一実施形態において、不飽和一酸は、研磨組成物中に約１ｐｐｍ～約１５００ｐｐｍの濃度で存在する。別の実施形態において、不飽和一酸は、研磨組成物中に約２５０ｐｐｍ～約１０００ｐｐｍの濃度で存在する。

【0035】

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－ヘキサノール等のアルコール、アセチルアルデヒド等のアルデヒド、アセトン、ジアセトンアルコール、メチルエチルケトン等のケトン、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、乳酸エチル等のエステル、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、ジグリム等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－メチルピロリドン等のアミド、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等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、ジメチルアミン等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。

【0036】

いくつかの実施形態において、研磨組成物は、添加剤をさらに含む。

【0037】

一実施形態において、添加剤は、存在する場合、殺生物剤、スケール防止剤、分散剤、速度向上剤、およびそれらの組み合わせから選択される。本発明の実施形態によれば、研磨組成物は、１種より多くのの添加剤（例えば、２種以上の添加剤、３種以上の添加剤、４種以上の添加剤等）を含んでもよい。

【0038】

殺生物剤は、存在する場合、任意の適切な殺生物剤であってもよく、研磨組成物中に任意の適切な量で存在し得る。適切な殺生物剤は、イソチアゾリノン殺生物剤である。殺生物剤は、研磨組成物中に約１ｐｐｍ～約７５０ｐｐｍ、好ましくは約１００ｐｐｍ～約２００ｐｐｍの濃度で存在し得る。

【0039】

研磨組成物は、任意の好適なｐＨを有することができる。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種以上の化合物（すなわちｐＨ調整剤）を含んでもよい。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切な化合物を使用して調整され得る。ｐＨ調整剤は、望ましくは水溶性であり、研磨組成物の他の成分と適合性である。典型的には、研磨組成物は、使用ポイントで約４～約７のｐＨを有する。

【0040】

一実施形態において、研磨組成物のｐＨは、約３．０～約５．０（例えば、約３．５、約４、および／または約４．５）である。

【0041】

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。「成分」という用語は、本明細書で使用される場合、個々の成分（例えば、セリア研削粒子、カチオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、飽和一酸、任意選択の不飽和一酸、任意選択のｐＨ調整剤、および／またはいずれかの任意選択の添加剤）ならびに成分の任意の組み合わせ（例えば、セリア研削粒子、カチオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、飽和一酸、任意選択の不飽和一酸、任意選択のｐＨ調整剤、および／またはいずれかの任意選択の添加剤等）を含む。

【0042】

例えば、研磨組成物は、（ｉ）水性キャリアの全部または一部を提供すること、（ｉｉ）セリア研削粒子、カチオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、飽和一酸、任意選択の不飽和一酸、任意選択のｐＨ調整剤、および／またはいずれかの任意選択の添加剤を、そのような分散液を調製するための任意の適切な手段を使用して分散すること、（ｉｉｉ）必要に応じて分散液のｐＨを調整すること、ならびに（ｉｖ）任意選択で、適切な量のいずれかの他の任意選択の成分および／または添加剤を混合物に添加することにより調製され得る。

【0043】

代替として、研磨組成物は、（ｉ）１種以上の成分（例えば、水性キャリア、カチオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、飽和一酸、任意選択の不飽和一酸、任意選択のｐＨ調整剤、および／またはいずれかの任意選択の添加剤）を酸化セリウムスラリーに提供すること、（ｉｉ）添加剤溶液に１種以上の成分を提供すること（例えば、水性キャリア、カチオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、飽和一酸、任意選択の不飽和一酸、任意選択のｐＨ調整剤、および／またはいずれかの任意選択の添加剤）、（ｉｉｉ）酸化セリウムスラリーおよび添加剤溶液を組み合わせて混合物を形成すること、（ｉｖ）任意選択で、適切な量のいずれかの他の任意選択の添加剤を混合物に添加すること、ならびに（ｖ）混合物のｐＨを適切に調整することにより調製され得る。

【0044】

研磨組成物は、セリア研削粒子、カチオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、飽和一酸、任意選択の不飽和一酸、任意選択のｐＨ調整剤、および／またはいずれかの任意選択の添加剤、ならびに水性キャリアを含む１パッケージ系として供給することができる。代替的に、本発明の研磨組成物は、第１のパッケージに酸化セリウムスラリーおよび第２のパッケージに添加剤溶液を含む２パッケージ系として供給され、酸化セリアスラリーは、セリア研削粒子、カチオン性ポリマー、任意選択のｐＨ調整剤、および／またはいずれかの任意選択の添加剤、ならびに水性キャリアから本質的になり、またはそれらからなり、添加剤溶液は、非イオン性ポリマー、飽和一酸、任意選択の不飽和一酸、任意選択のｐＨ調整剤、および／またはいずれかの任意選択の添加剤から本質的になる、またはそれらからなる。２パッケージ系では、２つのパッケージ、すなわち酸化セリウムスラリーおよび添加剤溶液のブレンド比を変更することにより、基板の全体的な平坦化特性および研磨速度を調整することができる。

【0045】

そのような２パッケージ研磨系（例えば、ＡパックおよびＢパック）を利用するために、さまざまな方法を使用することができる。例えば、酸化セリウムスラリーおよび添加剤溶液は、供給配管の出口で接合および接続されたさまざまな配管によって研磨テーブルに送達され得る。酸化セリウムスラリーおよび添加剤溶液は、研磨のすぐ前または直前に混合されてもよく、または、研磨テーブル上で同時に供給されてもよい。さらに、２つのパッケージを混合する際、所望により脱イオン水を添加して、研磨組成物および得られる基板研磨特性を調整することができる。

【0046】

同様に、本発明に関連して、３、４、またはそれ以上のパッケージ系を利用することができ、複数の容器のそれぞれは、本発明の化学機械研磨組成物の異なる成分、１種以上の任意選択の成分、および／または異なる濃度の同じ成分の１種以上を含む。

【0047】

２つ以上の保管デバイスに収容される成分を混合して使用ポイントまたはその付近で研磨組成物を生成するために、保管デバイスには、典型的には、各保管デバイスから研磨組成物の使用ポイント（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が提供される。本明細書で使用される場合、「使用ポイント」という用語は、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）に適用されるポイントを指す。「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ポイントまでの、流れの経路を意味する。フローラインはそれぞれ使用ポイントに直接つながるか、または２つ以上のフローラインが、任意の場所で、使用ポイントにつながる単一のフローラインに結合され得る。さらに、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、成分の使用ポイントに到達するのに先立ち、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、混合デバイス等）につながってもよい。

【0048】

研磨組成物の成分は、独立して使用ポイントに送達されてもよく（例えば、成分は基板表面に送達され、その後研磨プロセス中に成分が混合される）、または成分の１種以上が、使用ポイントに送達される前、例えば使用ポイントへの送達のすぐ前もしくは直前に混合されてもよい。成分が混合形態でプラテンに追加される約５分以内前に、例えば混合形態でプラテンに添加される約４分以内、約３分以内、約２分以内、約１分以内、約４５秒（ｓ）以内、約３０秒以内、約１０秒以内前に組み合わされる場合、または使用ポイントへの成分の送達と同時に組み合わされる場合（例えば、成分は、分注器で組み合わされる）、成分は、「使用ポイントへの送達直前に」組み合わされる。成分はまた、成分が使用ポイントの５分（ｍ）以内、例えば、使用ポイントの１ｍ以内で、またはさらには使用ポイントの１０ｃｍ以内で（例えば、使用ポイントの１ｃｍ以内で）混合される場合、「使用ポイントへの送達直前に」組み合わされる。

【0049】

研磨組成物の２種以上の成分が使用ポイント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ポイント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。代替的に、混合デバイスは、研磨スラリーの２種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を介して（例えば、１つ以上のフローラインを介して）使用ポイントに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ってもよい。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種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、バイブレーター等を含む。

【0050】

研磨組成物はまた、使用前に適切な量の水で希釈することを意図した濃縮物として提供され得る。そのような実施形態において、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、研磨組成物中に上に列挙された各成分の適切な範囲内の量で存在するような量で、研磨組成物の成分を含むことができる。例えば、セリア研削粒子、カチオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、飽和一酸、任意選択のｐＨ調整剤、および／またはいずれかの任意選択の添加剤はそれぞれ、濃縮物中に、各成分について上記した濃度の約２倍（例えば、約３倍、約４倍、または約５倍）の量で存在してもよく、したがって、濃縮物が等量の水（例えば、それぞれ、２等量の水、３等量の水、または４等量の水）で希釈される場合、各成分は、研磨組成物中に、各成分について上記した範囲内の量で存在することになる。さらに、当業者には理解されるように、濃縮物は、カチオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、飽和一酸、任意選択の不飽和一酸、任意選択のｐＨ調整剤、および／またはいずれかの任意選択の添加剤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適切な割合の水を含有し得る。望ましくは、本発明の研磨組成物は、使用ポイントでの研磨組成物よりも４倍濃縮された濃縮物の形態である場合、コロイド的に安定である。

【0051】

本発明は、基板を化学機械的に研磨する方法であって、（ｉ）基板の表面上に誘電体層を含む基板を提供することと、（ｉｉ）研磨パッドを提供することと、（ｉｉｉ）（ａ）セリア研削粒子、（ｂ）カチオン性ポリマー、（ｃ）ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル、ポリエチレングリコールラウリルエーテル、ポリエチレングリコールオレイルエーテル、ポリ（エチレン）－ｃｏ－ポリ（エチレングリコール）、オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、またはそれらの組み合わせを含む非イオン性ポリマー、（ｄ）飽和一酸、および（ｅ）水性キャリアを含む、化学機械研磨組成物を提供することと、（ｉｖ）基板を研磨パッドおよび化学機械研磨組成物と接触させることと、（ｖ）研磨パッドおよび化学機械研磨組成物を基板に対して動かし、基板の表面上の誘電体層の少なくとも一部を研削することと、を含む方法を提供する。

【0052】

研磨組成物は、任意の適切な基板を研磨するために使用することができ、誘電材料で構成された少なくとも１つの層（典型的には表面層）を含む基板の研磨に特に有用である。適切な基板は、半導体産業で使用されるウエハを含む。ウエハは、典型的には、例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属複合体、金属合金、低誘電材料、またはそれらの組み合わせを含む、またはそれらからなる。本発明の方法は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、および／またはポリシリコン、例えば、前述の材料のいずれか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。

【0053】

いくつかの実施形態において、誘電体層（例えば酸化ケイ素）を含む基板は、窒化ケイ素層をさらに含む。

【0054】

ある特定の実施形態において、基板は、酸化ケイ素および／または窒化ケイ素と組み合わせたポリシリコンを含む。ポリシリコンは、任意の適切なポリシリコンであってもよく、その多くは当該技術分野において知られている。ポリシリコンは、任意の適切な相を有することができ、非晶質、結晶、またはそれらの組み合わせであってもよい。

【0055】

一実施形態において、誘電体層は、酸化ケイ素を含む。酸化ケイ素も同様に、任意の適切な酸化ケイ素であってもよく、その多くの形態は当該技術分野において知られている。適切なタイプの酸化ケイ素は、これらに限定されないが、ボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、プラズマ強化オルトケイ酸テトラエチル（ＰＥＴＥＯＳ）、熱酸化物、非ドープケイ酸塩ガラス、および高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物を含む。

【0056】

本発明の研磨組成物は、望ましくは、本発明の方法に従って酸化ケイ素を含む基板を研磨する際に高い除去速度を示す。例えば、ＨＤＰ酸化物および／またはＰＥＴＥＯＳおよび／またはオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）等、本発明の実施形態による酸化ケイ素を含むシリコンウエハを研磨する場合、研磨組成物は、望ましくは、約５００Å／分以上、例えば、約５５０Å／分以上、約６００Å／分以上、約６５０Å／分以上、約７００Å／分以上、約７５０Å／分以上、約８００Å／分以上、約８５０Å／分以上、約９００Å／分以上、約９５０Å／分以上、約１０００Å／分以上、約１１００Å／分以上、約１２００Å／分以上、約１３００Å／分以上、約１４００Å／分以上、約１５００Å／分以上、約１６００Å／分以上、約１７００Å／分以上、約１８００Å／分以上、約１９００Å／分以上、約２０００Å／分以上、約２１００Å／分以上、約２２００Å／分以上、約２３００Å／分以上、約２４００Å／分以上、約２５００Å／分以上、約２６００Å／分以上、約２７００Å／分以上、約２８００Å／分以上、約２９００Å／分以上、約３０００Å／分以上、約３１００Å／分以上、約３２００Å／分以上、約３３００Å／分以上、約３４００Å／分以上、約３５００Å／分以上、約３６００Å／分以上、約３７００Å／分以上、約３８００Å／分以上、約３９００Å／分以上、約４０００Å／分以上、約４１００Å／分以上、約４２００Å／分以上、約４３００Å／分以上、約４４００Å／分以上、約４５００Å／分以上、約４６００Å／分以上、約４７００Å／分以上、約４８００Å／分以上、約４９００Å／分以上、または約５０００Å／分以上の酸化ケイ素の除去速度を示す。

【0057】

本発明の研磨組成物は、望ましくは、本発明の方法に従って窒化ケイ素を含む基板を研磨する際に低い除去速度を示す。例えば、本発明の実施形態に従って窒化ケイ素を含むシリコンウエハを研磨する際、研磨組成物は、望ましくは、約５００Å／分以下、例えば、４００Å／分以下、約３００Å／分以下、約２００Å／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、または約５０Å／分以下、約４０Å／分以下、約３０Å／分以下、約２０Å／分以下、約１０Å／分以下、約５Å／分以下、約３Å／分以下、または約１Å／分以下の窒化ケイ素除去速度を示す。いくつかの実施形態において、研磨組成物は、検出不可能なほど低い窒化ケイ素除去速度を示す。

【0058】

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提供し、同時に表面不良、欠陥、腐食、浸食、およびストップ層の除去を最小化するように調整され得る。特定の理論に束縛されることを望まないが、適切な欠陥性能は、少なくとも部分的には、セリア研削粒子の研磨パッドへの付着力の低下に起因すると考えられている。研磨パッドへのセリア研削粒子の付着が減少すると、研磨中の下向きの力が高くなる（例えば、１平方インチあたり４ポンド（ｐｓｉ））。さらに、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。望ましい場合には、本発明の化学機械研磨組成物を使用して、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、約１５０：１以上、約２００：１以上、約２５０：１以上、約３００：１以上、約３５０：１以上、約４００：１以上、約４５０：１以上、または約５００：１以上）の酸化ケイ素除去速度対窒化ケイ素除去速度の比（すなわち選択性）で基板を研磨することができる。

【0059】

本発明の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、運動し、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動く研磨パッドと、研磨パッドの表面に対して基板を接触させて動かすことにより研磨されるように基板を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するように配置され、次いで研磨パッドを基板に対して動かして、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。

【0060】

基板は、任意の適切な研磨パッド（例えば研磨表面）を使用して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、さまざまな密度、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を含み得る。軟質ポリウレタン研磨パッドは、本発明の研磨方法との併用において特に有用である。典型的なパッドは、これらに限定されないが、ＳＵＲＦＩＮ（商標）０００、ＳＵＲＦＩＮ（商標）ＳＳＷ１、ＳＰＭ３１００（例えばＥｍｉｎｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されている）、ＰＯＬＩＴＥＸ（商標）、ＮＥＸＰＬＡＮＡＲ（登録商標）Ｅ６０８８（Ｃａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ａｕｒｏｒａ、ＩＬ）、およびＦｕｊｉｂｏ ＰＯＬＹＰＡＳ（商標）２７を含む。好ましい研磨パッドは、Ｃａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから市販されているＥＰＩＣ（商標）Ｄ１００パッドである。別の好ましい研磨パッドは、ＮＥＸＰＬＡＮＡＲ（登録商標）Ｅ６０８８である。

【0061】

望ましくは、化学機械研磨装置は、現場で研磨の端点を検出する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。研磨する基板の表面から反射する光または他の放射を分析することによる研磨プロセスを検査および監視する技術は、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、研磨する基板に関する研磨プロセスの進行の検査または監視により、研磨の端点の決定、すなわち特定の基板に関する研磨プロセスをいつ終了するかの決定が可能になる。

【0062】

実施形態
（１）実施形態（１）では、（ａ）セリア研削粒子、（ｂ）カチオン性ポリマー、（ｃ）ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル、ポリエチレングリコールラウリルエーテル、ポリエチレングリコールオレイルエーテル、ポリ（エチレン）－ｃｏ－ポリ（エチレングリコール）、オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、またはそれらの組み合わせを含む非イオン性ポリマー、（ｄ）飽和一酸、および（ｅ）水性キャリアを含む化学機械研磨組成物が提示される。

【0063】

（２）実施形態（２）では、セリア研削粒子が、か焼セリア粒子、湿式セリア粒子、湿式ベース加工セリア粒子、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態（１）の研磨組成物が提示される。

【0064】

（３）実施形態（３）では、セリア研削粒子が、研磨組成物中に約０．０００５質量％～約１０質量％の濃度で存在する、実施形態（１）または（２）の研磨組成物が提示される。

【0065】

（４）実施形態（４）では、カチオン性ポリマーが、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）－ｃｏ－ポリ（アクリルアミド）、ポリ（２－ジメチルアミノ）エチルメタクリレート）メチルクロリド４級塩、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、ポリビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート、ポリ（ジメチルアミン－ｃｏ－エピクロロヒドリン）、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）－ｃｏ－ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムクロリド）－ｃｏ－ポリ（Ｎ－ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（メタクリルアミド）－ｃｏ－ポリ（ビニルイミダゾール）－ｃｏ－ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）、ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（ジメチルアミノエチルメタクリレートメチルサルフェート）、ポリ（ビニルカプロラクタム）－ｃｏ－ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態（１）～（３）のいずれか１つの研磨組成物が提示される。

【0066】

（５）実施形態（５）では、カチオン性ポリマーが、研磨組成物中に約０．０００５質量％～約０．０２５質量％の濃度で存在する、実施形態（１）～（４）のいずれか１つの研磨組成物が提示される。

【0067】

（６）実施形態（６）では、非イオン性ポリマーが、研磨組成物中に約０．０００５質量％～約０．５質量％の濃度で存在する、実施形態（１）～（５）のいずれか１つの研磨組成物が提示される。

【0068】

（７）実施形態（７）では、飽和一酸が、ギ酸、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態（１）～（６）のいずれか１つの研磨組成物が提示される。

【0069】

（８）実施形態（８）では、飽和一酸が、研磨組成物中に約０．０００１質量％～約０．５質量％の濃度で存在する、実施形態（１）～（７）のいずれか１つの研磨組成物が提示される。

【0070】

（９）実施形態（９）では、殺生物剤、スケール防止剤、分散剤、ｐＨ調整剤、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、実施形態（１）～（８）のいずれか１つの研磨組成物が提示される。

【0071】

（１０）実施形態（１０）では、研磨組成物のｐＨが、約３．０～約５．０である、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。

【0072】

（１１）実施形態（１１）では、不飽和一酸をさらに含む、実施形態（１）～（１０）のいずれか１つの研磨組成物が提示される。

【0073】

（１２）実施形態（１２）では、不飽和一酸が、Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸を含む、実施形態（１１）の研磨組成物が提示される。

【0074】

（１３）実施形態（１３）では、Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸が、アクリル酸、２－ブテン酸、２－ペンテン酸、ｔｒａｎｓ－２－ヘキセン酸、ｔｒａｎｓ－３－ヘキセン酸、２－ヘキシン酸、２，４－ヘキサジエン酸、ソルビン酸カリウム、ｔｒａｎｓ－２－メチル－２－ブテン酸、３，３－ジメチルアクリル酸、またはそれらの立体異性体を含むそれらの組み合わせを含む、実施形態（１２）の研磨組成物が提示される。

【0075】

（１４）実施形態（１４）では、Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸が、２－ブテン酸を含む、実施形態（１３）の研磨組成物が提示される。

【0076】

（１５）実施形態（１５）では、不飽和一酸が、研磨組成物中に約０．０００１質量％～約０．５質量％の濃度で存在する、実施形態（１１）～（１４）のいずれか１つの研磨組成物が提示される。

【0077】

（１６）実施形態（１６）では、基板を化学機械的に研磨する方法であって、（ｉ）基板の表面上に誘電体層を含む基板を提供することと、（ｉｉ）研磨パッドを提供することと、（ｉｉｉ）（ａ）セリア研削粒子、（ｂ）カチオン性ポリマー、（ｃ）ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル、ポリエチレングリコールラウリルエーテル、ポリエチレングリコールオレイルエーテル、ポリ（エチレン）－ｃｏ－ポリ（エチレングリコール）、オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、またはそれらの組み合わせを含む非イオン性ポリマー、（ｄ）飽和一酸、および（ｅ）水性キャリアを含む、化学機械研磨組成物を提供することと、（ｉｖ）基板を研磨パッドおよび化学機械研磨組成物と接触させることと、（ｖ）研磨パッドおよび化学機械研磨組成物を基板に対して動かし、基板の表面上の誘電体層の少なくとも一部を研削することと、を含む方法が提示される。

【0078】

（１７）実施形態（１７）では、セリア研削粒子が、か焼セリア粒子、湿式セリア粒子、湿式ベース加工セリア粒子、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態（１６）の方法が提示される。

【0079】

（１８）実施形態（１８）では、セリア研削粒子が、研磨組成物中に約０．０００５質量％～約１０質量％の濃度で存在する、実施形態（１６）または（１７）の方法が提示される。

【0080】

（１９）実施形態（１９）では、カチオン性ポリマーが、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）－ｃｏ－ポリ（アクリルアミド）、ポリ（２－ジメチルアミノ）エチルメタクリレート）メチルクロリド４級塩、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、ポリビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート、ポリ（ジメチルアミン－ｃｏ－エピクロロヒドリン）、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）－ｃｏ－ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムクロリド）－ｃｏ－ポリ（Ｎ－ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（メタクリルアミド）－ｃｏ－ポリ（ビニルイミダゾール）－ｃｏ－ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）、ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（ジメチルアミノエチルメタクリレートメチルサルフェート）、ポリ（ビニルカプロラクタム）－ｃｏ－ポリ（ビニルピロリドン）－ｃｏ－ポリ（ビニルメチルイミダゾリウムメチルサルフェート）、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態（１６）～（１８）のいずれか１つの方法が提示される。

【0081】

（２０）実施形態（２０）では、カチオン性ポリマーが、研磨組成物中に約０．０００５質量％～約０．０２５質量％の濃度で存在する、実施形態（１６）～（１９）のいずれか１つの方法が提示される。

【0082】

（２１）実施形態（２１）では、非イオン性ポリマーが、研磨組成物中に約０．０００５質量％～約０．５質量％の濃度で存在する、実施形態（１６）～（２０）のいずれか１つの方法が提示される。

【0083】

（２２）実施形態（２２）では、飽和一酸が、ギ酸、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態（１６）～（２１）のいずれか１つの方法が提示される。

【0084】

（２３）実施形態（２３）では、飽和一酸が、研磨組成物中に、約０．０００１質量％～約０．５質量％の濃度で存在する、実施形態（１６）～（２２）のいずれか１つの方法が提示される。

【0085】

（２４）実施形態（２４）では、殺生物剤、スケール防止剤、分散剤、ｐＨ調整剤、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、実施形態（１６）～（２３）のいずれか１つの方法が提示される。

【0086】

（２５）実施形態（２５）では、研磨組成物のｐＨが、約３．０～約５．０である、実施形態（１６）～（２４）のいずれか１つの方法が提示される。

【0087】

（２６）実施形態（２６）では、研磨組成物が、不飽和一酸をさらに含む、実施形態（１６）～（２５）のいずれか１つの方法が提示される。

【0088】

（２７）実施形態（２７）では、不飽和一酸が、Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸を含む、実施形態（２６）の方法が提示される。

【0089】

（２８）実施形態（２８）では、Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸が、アクリル酸、２－ブテン酸、２－ペンテン酸、ｔｒａｎｓ－２－ヘキセン酸、ｔｒａｎｓ－３－ヘキセン酸、２－ヘキシン酸、２，４－ヘキサジエン酸、ソルビン酸カリウム、ｔｒａｎｓ－２－メチル－２－ブテン酸、３，３－ジメチルアクリル酸、またはそれらの立体異性体を含むそれらの組み合わせを含む、実施形態（２７）の方法が提示される。

【0090】

（２９）実施形態（２９）では、Ｃ_３－Ｃ_６不飽和一酸が、２－ブテン酸を含む、実施形態（２８）の方法が提示される。

【0091】

（３０）実施形態（３０）では、不飽和一酸が、研磨組成物中に、約０．０００１質量％～約０．５質量％の濃度で存在する、実施形態（２６）～（２９）のいずれか１つの方法が提示される。

【0092】

（３１）実施形態（３１）では、誘電体層が、酸化ケイ素を含む、実施形態（１６）～（３０）のいずれか１つの方法が提示される。

【0093】

（３２）実施形態（３２）では、基板が、基板の表面上に窒化ケイ素（ＳｉＮ）層をさらに含む、実施形態（１６）～（３１）のいずれか１つの方法が提示される。

【0094】

（３３）実施形態（３３）では、酸化ケイ素を含む誘電体層の少なくとも一部および窒化ケイ素層の少なくとも一部が研削されて基板が研磨される、実施形態（３２）の方法が提示される。

【0095】

（３４）実施形態（３４）では、酸化ケイ素を含む誘電体層の研削が酸化ケイ素除去速度を提供し、窒化ケイ素層の研削が窒化ケイ素除去速度を提供し、酸化ケイ素除去速度対窒化ケイ素除去速度の比は、約１５対１より大きい、実施形態（３３）の方法が提示される。

【0096】

（３５）実施形態（３５）では、酸化ケイ素除去速度対窒化ケイ素除去速度の比は、約３５０対１より大きい、実施形態（３４）の方法が提示される。

【実施例】

【0097】

以下の例は、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決して解釈されるべきではない。

【0098】

以下の略語が例全体で使用されている：除去速度（ＲＲ）；オルトケイ酸テトラエチル由来の酸化ケイ素（ＴＥＯＳ）；窒化ケイ素（ＳｉＮ）；除去速度（ＲＲ）；分子量（ＭＷ）；およびポリエチレングリコール（ＰＥＧ）。

【0099】

以下の例では、ＭＩＲＲＡ（商標）（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）またはＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（商標）ツール（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）のいずれかを使用して、酸化ケイ素誘電体層および窒化ケイ素層を含む基板を研磨した。１００μｍの窒化ケイ素を含むパターン化されたウエハを、Ｓｉｌｙｂ Ｉｎｃ．から得た。全ての組成物に対して、ＩＣ１０１０（商標）研磨パッド（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）またはＮＥＸＰＬＡＮＡＲ（登録商標）Ｅ６０８８研磨パッド（Ｃａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ａｕｒｏｒａ、ＩＬ）を使用した。除去速度は、分光偏光解析法を使用してフィルムの厚さを測定し、初期厚さから最終厚さを差し引くことによって計算された。

【0100】

全てのＭＩＲＲＡ（商標）（２００ｍｍ）実験において、Ａパック（セリア粒子を含む）の場合は１０５ｍＬ／分で、Ｂパックの場合は４５ｍＬ／分で研磨組成物を流すか、または１５０ｍＬ／分で流し込み、７：３の混合比（Ａパック対Ｂパック）で予備混合した。ツール条件は、典型的には、約１３ｋＰａ～約２１ｋＰａ（例えば約２～３ｐｓｉ）の下向きの力；１００ｒｐｍのプラテン速度；８５ｒｐｍのヘッド速度；平均的な強さのコンディショナーを有するハードパッド（例えばＳＡＥＳＯＬ（商標）－Ｃ７）。

【0101】

全てのＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（商標）（３００ｍｍ）実験において、Ａパック（セリア粒子を含む）の場合は１７５ｍＬ／分、Ｂパックの場合は７５ｍＬ／分で研磨組成物を流すか、または２５０ｍＬ／分で流し込み、７：３の混合比（Ａパック対Ｂパック）で予備混合した。ツール条件は、典型的には、約１３ｋＰａ～約２１ｋＰａ（例えば約２～３ｐｓｉ）の下向きの力；９３ｒｐｍのヘッド速度；８７ｒｐｍプラテン速度；平均的な強さのコンディショナーを有する持つハードパッド。

【0102】

例１
この例は、セリア研削粒子、カチオン性ポリマー、ポリエチレングリコールオクタデシルエーテルを含む非イオン性ポリマー、飽和一酸、および水性キャリアを含む化学機械研磨組成物の有効性を実証する。この例はまた、本発明の実施形態に従って、基板を化学機械的に研磨する方法を実証する。

【0103】

基板の表面上の誘電体層および基板の表面上の窒化ケイ素（ＳｉＮ）層（０．１８×０．１８μｍパターンサイズ）（セルＤフィーチャ）をそれぞれ含む個別の基板を、５つの異なる研磨組成物１Ａ～１Ｅで研磨し、ブランケット研磨性能およびパターン研磨性能を評価した。ＩＣ１０１０（商標）パッドまたはＮＥＸＰＬＡＮＡＲ（商標）Ｅ６０８８パッドのいずれかを使用して、３００ｍｍプラテンを有するＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（商標）研磨ツールで基板を研磨した。

【0104】

研磨組成物１Ａ（比較）は、０．２９質量％のセリア研削粒子および速度向上剤としての０．０５質量％のピコリン酸を含んでいた。研磨組成物１Ｂ（比較）は、０．２質量％のセリア研削粒子、０．０３５質量％のピコリン酸、および従来のディッシング制御剤としての０．００６５質量％の３，５－ジヒドロキシ安息香酸、従来のディッシング制御剤としての０．１２質量％のポリビニルアルコールポリマー、および従来のプロファイル制御剤としての０．００６２４質量％のポリエチレングリコールを含んでいた。研磨組成物１Ｃ（比較）は、０．２質量％のセリア研削粒子、０．０３５質量％のピコリン酸、従来のディッシング制御剤としての０．０３２質量％の１，３，５－トリヒドロキシベンゼン二水和物、従来のディッシング制御剤としての０．０６質量％のポリビニルアルコールポリマー、０．０３質量％のポリポリ（エチレングリコール）ビス（カルボキシメチル）エーテル、および従来のプロファイル制御剤としての０．００２質量％のＣＡＰＳＴＯＮＥ（商標）ＦＳ３１００（すなわち非イオン性フルオロ界面活性剤）を含んでいた。

【0105】

研磨組成物１Ｄ（発明）および１Ｅ（発明）はそれぞれ、０．２０質量％のセリア研削粒子および速度向上剤としての０．０３５質量％のピコリン酸を含んでいた。研磨組成物１Ｄは、カチオン性ポリマーとしての０．００４質量％のポリ（２－ジメチルアミノ）エチルメタクリレート）メチルクロリド４級塩、飽和一酸としての０．０４５質量％の酢酸、および非イオン性ポリマーとしての０．０２質量％のポリエチレングリコールオクタデシルエーテルを含んでいた。研磨組成物１Ｅは、カチオン性ポリマーとしての０．００３質量％のポリ（２－ジメチルアミノ）エチルメタクリレート）メチルクロリド４級塩、飽和一酸としての０．０４５質量％の酢酸、非イオン性ポリマーとしての０．０２質量％のポリエチレングリコールオクタデシルエーテル、不飽和一酸としての０．０７６８質量％のクロトン酸を含んでいた。

【0106】

研磨組成物１Ａ～１Ｅはそれぞれ、コンディショナーとしてＳＡＥＳＯＬ（商標）－Ｃ７またはＳＡＥＳＯＬ（商標）－ＤＳ８０５１も含んでいた。全ての研磨組成物はまた、トリエタノールアミンでｐＨ４．０に調整された。

【0107】

研磨後、ＴＥＯＳおよび窒化ケイ素のブランケット除去速度を測定した。ディッシング、浸食、およびＳｉＮ損失性能も計算した。結果を表１に示す。

【表1】

【0108】

表１に示される結果から明らかなように、本発明の研磨組成物１Ｄおよび１Ｅは、適切なＴＥＯＳ除去速度および選択性を維持しながら、改善されたディッシング、浸食、およびＳｉＮ損失（より少ない数）を示した。小さな不飽和一酸を含む研磨組成物１Ｅは、ブランケット除去速度を犠牲にすることなくパターン性能をさらに改善する。例えば、研磨組成物１Ｅによって示されるＳｉＮ損失は、３０００Ａ／分超のＴＥＯＳ ＲＲを維持する一方で、測定不可能なほど低かった。

【0109】

さらに、本発明の研磨組成物１Ｄおよび１Ｅは、ＴＥＯＳおよびＳｉＮとの間に望ましい選択性を示した。例えば、研磨組成物１Ｄは、約１２８対１の酸化ケイ素除去速度対窒化ケイ素除去速度の比を示し、研磨組成物１Ｅは、約３００対１の酸化ケイ素除去速度対窒化ケイ素除去速度の比を示した。

【0110】

例２
この例は、セリア研削粒子、カチオン性ポリマー、ポリエチレングリコールオクタデシルエーテルを含む非イオン性ポリマー、飽和一酸、および水性キャリアを含む化学機械研磨組成物の有効性を実証する。この例はまた、本発明の実施形態に従って、基板を化学機械的に研磨する方法を実証する。

【0111】

基板の表面上の誘電体層および基板の表面上の窒化ケイ素（ＳｉＮ）層（セルＤフィーチャ）をそれぞれ含む個別の基板を、２つの異なる研磨組成物２Ａおよび２Ｂで研磨し、ブランケット研磨性能とパターン研磨性能を評価した。各基板を、約１０００Ａの端点まで過剰に研磨した。

【0112】

研磨組成物２Ａ（比較）は、０．２０質量％のセリア研削粒子、および従来のディッシング制御剤としての０．００６５質量％の３，５－ジヒドロキシ安息香酸、従来のディッシング制御剤としての０．１２質量％のポリビニルアルコールポリマー、および従来のプロファイル制御剤としての０．００６２４質量％のポリエチレングリコールを含んでいた。研磨組成物２Ｂ（発明）は、０．２０質量％のセリア研削粒子、０．０３５質量％のピコリン酸、カチオン性ポリマーとして０．００４質量％のポリ（２－ジメチルアミノ）エチルメタクリレート）メチルクロリド４級塩、飽和一酸としての０．０４５質量％の酢酸、および非イオン性ポリマーとしての０．０２０質量％のポリエチレングリコールオクタデシルエーテルを含んでいた。

【0113】

研磨組成物２Ａおよび２Ｂはまたそれぞれ、コンディショナーとしてＳＡＥＳＯＬ（商標）－ＤＳ８０５１を含んでいた。組成物２Ｂはまた、トリエタノールアミンでｐＨ４．０に調整された。

【0114】

研磨後、ＴＥＯＳおよび窒化ケイ素のブランケット除去速度を測定した。ディッシング、浸食、およびＳｉＮ損失性能も計算した。結果を表２に示す。

【表2】

【0115】

表２に示される結果から明らかなように、本発明の研磨組成物２Ｂは、適切なＴＥＯＳ除去速度および選択性を維持しながら、改善されたディッシング、浸食、およびＳｉＮ損失（より少ない数）を示した。本発明の研磨組成物２Ｂは、約３００：１～約３６７：１の酸化ケイ素除去速度対窒化ケイ素除去速度の比を示し、比較研磨組成物２Ａの選択性よりも約３倍大きいＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性を示した。さらに、研磨組成物２Ｂにより示されるディッシングは、比較研磨組成物２Ａのディッシングの約１／２～１／４倍であり、また、研磨組成物２Ｂにより示されるＳｉＮ損失は、比較研磨組成物２Ａにより示されるＳｉＮ損失よりも下向き圧力で５０％も少なかった。

【0116】

例３
この例は、セリア研削粒子、カチオン性ポリマー、ポリエチレングリコールオクタデシルエーテルを含む非イオン性ポリマー、飽和一酸、および水性キャリアを含む化学機械研磨組成物の有効性を実証する。この例はまた、本発明の実施形態に従って、基板を化学機械的に研磨する方法を実証する。

【0117】

基板の表面上の誘電体層および基板の表面上の窒化ケイ素（ＳｉＮ）層（セルＤフィーチャ）をそれぞれ含む個別の基板を、４つの異なる研磨組成物３Ａ～３Ｄで研磨し、ブランケット研磨性能およびパターン研磨性能を評価した。

【0118】

研磨組成物３Ａ（比較）は、０．２質量％のセリア研削粒子、および０．０３５質量％のピコリン酸、従来のディッシング制御剤としての０．０３２質量％の１，３，５－トリヒドロキシベンゼン二水和物、従来のディッシング制御剤としての０．２０質量％のポリビニルアルコールポリマー、０．０３質量％のポリ（エチレングリコール）ビス（カルボキシメチル）エーテル、および従来のプロファイル制御剤としての０．００２質量％のＣａｐｓｔｏｎｅ（商標）ＦＳ３１００を含んでいた。研磨組成物３Ｂ（比較）は、０．２０質量％のセリア研削粒子、および従来のディッシング制御剤としての０．００６５質量％の３，５－ジヒドロキシ安息香酸、従来のディッシング制御剤としての０．１２質量％のポリビニルアルコールポリマー、および従来のプロファイル制御剤としての０．００６２質量％の％ポリエチレングリコールを含んでいた。

【0119】

研磨組成物３Ｃ（発明）は、０．２質量％のセリア研削粒子、カチオン性ポリマーとしての０．００４質量％のポリ（２－ジメチルアミノ）エチルメタクリレート）メチルクロリド４級塩、飽和一酸として０．０４５質量％の酢酸、および非イオン性ポリマーとしての０．０２質量％のポリエチレングリコールオクタデシルエーテルを含んでいた。研磨組成物３Ｄ（発明）は、０．２０質量％のセリア研削粒子、カチオン性ポリマーとしての０．００４質量％のポリ（２－ジメチルアミノ）エチルメタクリレート）メチルクロリド４級塩、飽和一酸としての０．０４５質量％の酢酸、非イオン性ポリマーとしての０．０２質量％のポリエチレングリコールオクタデシルエーテル、および不飽和一酸としての０．０７６８質量％のクロトン酸を含んでいた。

【0120】

研磨組成物３Ａ～３Ｄはまたそれぞれ、コンディショナーとしてＳＡＥＳＯＬ（商標）－ＤＳ８０５１を含んでいた。全ての研磨組成物はまた、トリエタノールアミンでｐＨ４．０に調整された。

【0121】

研磨後、ＴＥＯＳおよび窒化ケイ素のブランケット除去速度を測定した。ディッシング、浸食、およびＳｉＮ損失の性能も計算した。結果を表３に示す。

【表3】

【0122】

表３に示される結果から明らかなように、本発明の研磨組成物３Ｃおよび３Ｄは、適切なＴＥＯＳ除去速度および選択性を維持しながら、改善されたディッシング、浸食、およびＳｉＮ損失（より少ない数）を示した。本発明の研磨組成物３Ｃおよび３Ｄは、約１２５：１～約３１０：１を超える酸化ケイ素除去速度対窒化ケイ素除去速度の比を示し、比較研磨組成物３Ｂの選択性よりも約３倍大きいＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性を示した。さらに、研磨組成物３Ｃおよび３Ｄによって示されるディッシングは、比較研磨組成物３Ａおよび３Ｂの約１／３～１／７倍であり、研磨組成物３Ｄによって示されたＳｉＮ損失は、適切なＴＥＯＳ除去速度および選択性を示す一方で、検出不可能なほど低かった。

【0123】

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全ての参考文献は、各参考文献が個々にかつ具体的に参照により組み込まれることが示され、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。

【0124】

（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語の使用は、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈で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。１つ以上の項目の列挙に続く「少なくとも１つの」という用語（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、または文脈で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の役割を果たすことを単に意図しており、各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。本明細書に記載される全ての方法は、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈で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全ての例、または例示的な言葉（例えば、「～等」）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して特許請求されていない全ての要素を示すものとして解釈されるべきではない。

【0125】

本発明を行うための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ている。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なものとして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とおりではなく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、本明細書に添付の特許請求の範囲に列挙された主題の全ての変形および同等物を含む。さらに、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、そ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が本発明に包含される。