特表 2024-535370 誘電体のＣＭＰに使用される高分子量ポリマーを含むシリカ系スラリー組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-30

(54)【発明の名称】誘電体のＣＭＰに使用される高分子量ポリマーを含むシリカ系スラリー組成物

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240920BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20240920BHJP

   B24B 37/12 20120101ALI20240920BHJP

   C09K 3/14 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622D

B24B37/00 H

B24B37/12 D

C09K3/14 550D

C09K3/14 550Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024518463

(86)(22)【出願日】2022-09-23

(85)【翻訳文提出日】2024-05-08

(86)【国際出願番号】 US2022044486

(87)【国際公開番号】W WO2023049317

(87)【国際公開日】2023-03-30

(31)【優先権主張番号】63/247,429

(32)【優先日】2021-09-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】リース， ブライアン

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン， ブリタニー

(72)【発明者】

【氏名】ナイク， サジョ

(72)【発明者】

【氏名】ルー， ルン－タイ

(72)【発明者】

【氏名】ロン， キム

(72)【発明者】

【氏名】ナプトン， エリオット

(72)【発明者】

【氏名】ロベロ， ダグラス

(72)【発明者】

【氏名】ブロスナン， サラ

【テーマコード（参考）】

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C158DA12

3C158EB00

3C158ED05

3C158ED10

3C158ED16

3C158ED24

3C158ED26

5F057AA17

5F057AA28

5F057BA15

5F057BA24

5F057BB15

5F057BB16

5F057BB19

5F057CA12

5F057DA03

5F057EA01

5F057EA07

5F057EA16

5F057EA17

5F057EA21

5F057EA29

5F057EA33

5F057EA40

(57)【要約】

本発明は（ａ）約３．０重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；（ｂ）約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するアニオン性ポリマー；及び（ｃ）水を含む化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１ｃＰの粘度、約０．２ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比、及び約９から約１２のｐＨを有する、研磨組成物を提供する。本発明は（ａ）約３．０重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；（ｂ）約３００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有する非イオン性ポリマー；及び（ｃ）水を含む化学機械研磨組成物であって、少なくとも約２ｃＰの粘度、及び約９から約１２のｐＨを有する、研磨組成物を更に提供する。本発明はまた、前記組成物を使用して、基板、特に酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、又はそれらの組み合わせを含む基板を化学機械研磨する方法を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）約３．０重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；
（ｂ）約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するアニオン性ポリマー；及び
（ｃ）水
を含む化学機械研磨組成物であって、
少なくとも約１ｃＰの粘度、約０．２ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比、及び約９から約１２のｐＨを有する、研磨組成物。

【請求項2】

約３．５重量％から約８重量％のシリカ砥粒を含む、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項3】

約３．５重量％から約５重量％のシリカ砥粒を含む、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項4】

約１０から約１２のｐＨを有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項5】

少なくとも約２ｃＰの粘度を有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項6】

約０．４ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比を有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項7】

ポリマーが、約１０００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項8】

ポリマーが、約２０００ｋＤａから約４０００ｋＤａの重量平均分子量を有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項9】

ポリマーが、カルボキシレート基、ホスホネート基、スルホネート基、又はそれらの組み合わせを含むアニオン性モノマーを含むアニオン性ポリマーを含む、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項10】

ポリマーが、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホネート、２－アクリルアミド－２－メチルブタンスルホン酸、［２－メチル－２－［（１－オキソ－２－プロペニル）アミノ］プロピル］－ホスホン酸、マレイン酸、メタクリル酸、アクリル酸、それらの塩、及びそれらの組み合わせから選択されるアニオン性モノマーを含むアニオン性ポリマーを含む、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項11】

ポリマーが、カルボキシメチルセルロース、疎水変性ポリアクリレートコポリマー、ポリ－２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、ポリスチレンスルホネート、それらの塩、及びそれらの組み合わせから選択されるアニオン性ポリマーを含む、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項12】

約１００ｐｐｍから約２０００ｐｐｍのポリマーを含む、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項13】

シリカ砥粒が、約６０ｎｍから約１５０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径を有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項14】

シリカ砥粒が、約８０ｎｍから約１２０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径を有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項15】

シリカ砥粒が少なくとも１．１の平均アスペクト比を有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項16】

シリカ砥粒が少なくとも１．２５の平均アスペクト比を有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項17】

シリカ砥粒が、約２０ｃｍ^２／ｇから約６０ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項18】

シリカ砥粒が、約３０ｃｍ^２／ｇから約４５ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項19】

（ａ）約３．０重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；
（ｂ）約３００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有する非イオン性ポリマー；及び
（ｃ）水
を含む化学機械研磨組成物であって、
少なくとも約１．２ｃＰの粘度、及び約９から約１２のｐＨを有する、研磨組成物。

【請求項20】

非イオン性ポリマーが、ポリアルキレンオキシド、ポリエーテルアミン、ポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマー、ポリアクリルアミド、疎水変性ポリアクリルアミド、セルロース、疎水変性セルロース、シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー、疎水変性ポリアクリレートポリマー、多糖類、疎水変性多糖類、ポリスチレン、及びそれらの組み合わせから選択される、請求項１９に記載の研磨組成物。

【請求項21】

（ｉ）基板を提供し、
（ｉｉ）研磨パッドを提供し、
（ｉｉｉ）
（ａ）約３．０重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；
（ｂ）約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するアニオン性ポリマー；及び
（ｃ）水
を含む化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１ｃＰの粘度、約０．２ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比、及び約９から約１２のｐＨを有する研磨組成物を提供し、
（ｉｖ）基板を研磨パッド及び化学機械研磨組成物と接触させ、そして
（ｖ）研磨パッド及び化学機械研磨組成物を基板に対して移動させて、基板の少なくとも一部を摩耗させて基板を研磨する
ことを含む、基板を化学機械研磨する方法。

【請求項22】

（ｉ）基板を提供し、
（ｉｉ）研磨パッドを提供し、
（ｉｉｉ）
（ａ）約３．０重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；
（ｂ）約３００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有する非イオン性ポリマー；及び
（ｃ）水
を含む化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１．２ｃＰの粘度、及び約９から約１２のｐＨを有する研磨組成物を提供する
ことを含む、基板を化学機械研磨する方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

集積回路及び他の電子デバイスの製造では、導電体、半導体、及び誘電体材料の複数の層が基板表面上に堆積され、又は基板表面から除去される。材料層が順次に基板上に堆積され、基板から除去されるにつれて、基板の最上面が非平面状になり、平坦化を必要とする場合がある。表面の平坦化、又は表面の「研磨」は、基板の表面から材料を除去して、ほぼ平坦な平面を形成するプロセスである。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、例えば粗い表面、凝集した材料、結晶格子損傷、スクラッチ、及び汚染された層又は材料を除去するのに有用である。平坦化はまた基板上にフィーチャを形成するのに有用であり、フィーチャは、フィーチャを埋めるために、かつメタライゼーション及びプロセシングの後続のレベルのために平坦な表面を提供するために、使用された過剰の堆積材料を除去することにより形成される。

【0002】

基板の表面を平坦化し又は研磨するための組成物及び方法は、当該技術分野でよく知られている。化学機械平坦化、又は化学機械研磨（ＣＭＰ）は、基板を平坦化するために使用される一般的な技術である。ＣＭＰは、基板から材料を選択的に除去するために、ＣＭＰ組成物、又はより単純に研磨組成物（研磨スラリーとも呼ばれる）として知られる化学組成物を利用する。研磨組成物は、典型的には、研磨組成物で飽和された研磨パッド（例えば、研磨クロス又は研磨ディスク）に基板の表面を接触させることによって基板に適用される。基板の研磨は、典型的には、研磨組成物の化学的活性及び／又は研磨組成物中に懸濁され若しくは研磨パッド（例えば、固定砥粒研磨パッド）に取り込まれた砥粒の機械的作用によって更に促進される。

【0003】

集積回路のサイズが縮小し、チップ上の集積回路の数が増加するにつれて、典型的なチップ上で利用できる限られたスペースに適応するために、回路を構成するコンポーネントを互いにより近接させて配置する必要がある。最適な半導体性能を確保するには、回路間の効果的な分離が重要である。このために、半導体基板内にシャロートレンチがエッチングされ、絶縁材料が埋められて、集積回路の活性領域が分離される。例えば、シャロー・トレンチ・アイソレーション（ＳＴＩ）は、シリコン基板上に窒化ケイ素層を形成し、エッチング又はフォトリソグラフィによってシャロートレンチを形成し、誘電体層を堆積してトレンチを埋めるプロセスである。このようにして形成されたトレンチの深さは変動するため、典型的には、全てのトレンチの完全な充填を確実にするために基板の上面に過剰な誘電体材料を堆積させる必要がある。誘電体材料（例えば、酸化ケイ素）は、基板の下側のトポグラフィーに一致する。

【0004】

このように、誘電体材料が配された後、堆積された誘電体材料の表面は、誘電体材料内のトレンチによって分離された誘電体材料の隆起エリアの平坦でない組み合わせによって特徴付けられ、誘電体材料の隆起エリアとトレンチが下側表面の対応する隆起エリア及びトレンチと整合する。隆起した誘電体材料及びトレンチを含む基板表面の領域は、例えば「パターン材料」、「パターン酸化物」、又は「パターン誘電体」など、基板のパターンフィールドと呼ばれる。パターンフィールドは、トレンチ高さに対する誘電体材料の隆起エリアの高さの差である「段差（ステップ高さ）」によって特徴付けられる。

【0005】

過剰の誘電体材料は典型的には、更なるプロセシングのために平坦な表面を更に提供するＣＭＰプロセスによって除去される。隆起エリア材料の除去中に、トレンチからも所定量の材料が除去される。このトレンチからの材料の除去は、「トレンチ・エロージョン」又は「トレンチ損失」と呼ばれる。トレンチ損失は、初期段差を排除することによってパターン誘電体材料の平坦化を達成する際にトレンチから除去される材料の量（厚さ、例えばオングストローム（Å））である。トレンチ損失は、初期トレンチ厚から最終トレンチ厚を引いたものとして計算される。望ましいのは、トレンチからの材料除去速度が、隆起エリアからの除去速度よりも十分に低いことである。このように、隆起エリアの材料が（トレンチから除去される材料と比較して速い速度で）除去されると、パターン誘電体は、「ブランケット誘電体」又は「ブランケット酸化物」など、プロセシングされた基板表面の「ブランケット」領域と呼ばれることがある、高度に平坦化された表面になる。

【0006】

研磨組成物は、その研磨速度（すなわち、除去速度）とその平坦化効率に従って特徴付けることができる。研磨速度は、基板の表面からの材料の除去速度を指し、通常、単位時間当たり（例えば、１分当たり）の長さ（厚さ、例えば、オングストローム（Å））の単位で表される。基板の異なる領域、又は研磨工程の異なる段階に関する異なる除去速度が、プロセス性能を評価する際に重要でありうる。「パターン除去速度」又は「アクティブ除去速度」とは、基板がかなりの段差を示すプロセス段階においてパターン誘電体層の隆起エリアからの誘電体材料を除去する速度である。「ブランケット除去速度」とは、段差が大幅に（例えば、本質的に完全に）低減されたときの、研磨工程の終了時にパターン誘電体層の平坦化された（すなわち、「ブランケット」）エリアから誘電体材料を除去する速度を指す。平坦化効率は、基板から除去された材料の量に対する段差低減（すなわち、段差低減をトレンチ損失で割ったもの）に関連する。具体的には、研磨表面、例えば研磨パッドは、最初に表面の「ハイポイント」に接触し、平坦な表面を形成するために材料を除去する必要がある。より少ない材料の除去で平坦な表面を達成する結果となるプロセスが、平坦性を達成するためにより多くの材料の除去を必要とするプロセスよりも効率的であると考えられる。

【0007】

多くの場合、パターン材料の除去速度がＳＴＩプロセスにおける誘電体研磨工程に対して律速となる可能性があるため、デバイスのスループットを向上させるためには高い除去速度が望まれる。しかし、一般に、高い除去速度を達成するには、高充填量の砥粒（コロイダルシリカなど）が必要となる。しかして、高充填量の砥粒（例えば、コロイダルシリカ）を配合した従来から使用されている研磨組成物は、法外に高価であった。

【0008】

従って、砥粒（例えば、コロイダルシリカ）の高充填量を必要とせずに、パターン材料の高除去速度を示しうる、化学機械研磨のための自己停止型ＣＭＰ組成物及び方法に対する必要性が依然として残っている。

【0009】

本発明は、このような研磨組成物及び方法を提供する。本発明のこれらの利点及び他の利点、並びに追加の発明の特徴は、ここに提供された発明の記載から明らかになるであろう。

【発明の概要】

【0010】

本発明は、（ａ）約０．００１重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；（ｂ）約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するアニオン性ポリマー；及び（ｃ）水を含む化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１ｃＰの粘度、約０．２ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比、及び約９から約１２のｐＨを有する、研磨組成物を提供する。

【0011】

本発明は、（ａ）約０．００１重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；（ｂ）約３００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有する非イオン性ポリマー；及び（ｃ）水を含む化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１．２ｃＰの粘度、及び約９から約１２のｐＨを有する研磨組成物をまた提供する。

【0012】

本発明は、（ｉ）基板を提供し、（ｉｉ）研磨パッドを提供し、（ｉｉｉ）（ａ）約０．００１重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；（ｂ）約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するアニオン性ポリマー；及び（ｃ）水を含む化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１ｃＰの粘度、約０．２ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比、及び約９から約１２のｐＨを有する研磨組成物を提供し、（ｉｖ）基板を研磨パッド及び化学機械研磨組成物と接触させ、そして（ｖ）研磨パッド及び化学機械研磨組成物を基板に対して移動させて、基板の少なくとも一部を摩耗させて基板を研磨することを含む、基板を化学機械研磨する方法を更に提供する。

【0013】

本発明は、（ｉ）基板を提供し、（ｉｉ）研磨パッドを提供し、（ｉｉｉ）（ａ）約０．００１重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；（ｂ）約３００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有する非イオン性ポリマー；及び（ｃ）水を含む化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１．２ｃＰの粘度、及び約９から約１２のｐＨを有する研磨組成物を提供し、（ｉｖ）基板を研磨パッド及び化学機械研磨組成物と接触させ、そして（ｖ）研磨パッド及び化学機械研磨組成物を基板に対して移動させて、基板の少なくとも一部を摩耗させて基板を研磨することを含む、基板を化学機械研磨する方法をまた更に提供する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施例１に記載したように、ポリマーを含まない対照研磨組成物と比較して、８重量％のシリカ砥粒と約４５０ｋＤａの重量平均分子量を有する１０００ｐｐｍのポリアクリル酸ポリマーを含む研磨組成物についての、動的光散乱（ＤＬＳ）粒径（ｎｍ）の関数としてＴＥＯＳ除去速度（Å／分）を示すプロットである。

【0015】

【図2A】実施例３に記載したように、３重量％のシリカ砥粒又は５重量％のシリカ砥粒を含む研磨組成物についての、ポリアクリル酸ポリマー分子量（Ｄａ）の関数としてＴＥＯＳ除去速度（Å／分）を示すプロットである。

【0016】

【図2B】実施例３に記載したように、３重量％のシリカ砥粒又は５重量％のシリカ砥粒を含む研磨組成物についての、ポリアクリル酸ポリマー分子量（Ｄａ）の関数としてＳｉＮ除去速度（Å／分）を示すプロットである。

【0017】

【図3】実施例３に記載されるように、３重量％のシリカ砥粒又は５重量％のシリカ砥粒を含む研磨組成物についての、研磨組成物粘度（ｃＰ）の関数としてＴＥＯＳ除去速度（Å／分）を示すプロットである。

【0018】

【図4A】実施例３に記載されるように、３重量％のシリカ砥粒を含む研磨組成物についての、ポリマー分子量（ｋＤａ）の関数として粘度（ｃＰ）を示すプロットである。

【0019】

【図4B】実施例３に記載されるように、３重量％のシリカ砥粒を含む研磨組成物についての、ポリマー分子量（ｋＤａ）の関数としてＴＥＯＳ除去速度（Å／分）を示すプロットである。

【0020】

【図5】実施例６に記載されるように、ポリマーを含まない対照研磨組成物と比較して、約８００ｋＤａの重量平均分子量を有するポリアクリル酸ポリマーを含む研磨組成物についての、シリカ砥粒充填量（重量％）の関数として粘度（ｃＰ）を示すプロットである。

【0021】

【図6A】実施例６に記載されるように、ポリマーを含まない対照研磨組成物と比較して、約８００ｋＤａの重量平均分子量を有するポリアクリル酸ポリマーを含む研磨組成物についての、シリカ砥粒充填量（重量％）の関数としてＴＥＯＳ除去速度（Å／分）を示すプロットである。

【0022】

【図6B】実施例６に記載されるように、約８００ｋＤａの重量平均分子量を有するポリアクリル酸ポリマーを任意選択的に含む研磨組成物についての、シリカ砥粒充填量（重量％）の関数としてＳｉＮ除去速度（Å／分）を示すプロットである。

【0023】

【図6C】実施例６に記載されるように、ポリマーを含まない対照研磨組成物と比較して、約８００ｋＤａの重量平均分子量を有するポリアクリル酸ポリマーを含む研磨組成物についての、粘度（ｃＰ）の関数としてＴＥＯＳ除去速度（Å／分）を示すプロットである。

【0024】

【図6D】実施例６に記載されるように、ポリマーを含まない対照研磨組成物と比較して、約８００ｋＤａの重量平均分子量を有するポリアクリル酸ポリマーを含む研磨組成物についての、粘度（ｃＰ）の関数としてＳｉＮ除去速度（Å／分）を示すプロットである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明は、（ａ）約０．００１重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；（ｂ）約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するアニオン性ポリマー；及び（ｃ）水を含み、それらから本質的になり、又はそれらからなる化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１ｃＰの粘度、約０．２ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比、及び約９から約１２のｐＨを有する、研磨組成物を提供する。加えて、本発明は、（ａ）約０．００１重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；（ｂ）約３００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有する非イオン性ポリマー；及び（ｃ）水を含み、それらから本質的になり、又はそれらからなる化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１．２ｃＰの粘度、及び約９から約１２のｐＨを有する研磨組成物を提供する。

【0026】

研磨組成物はシリカ砥粒を含む。ここで使用される場合、「シリカ砥粒」、「シリカ砥粒粒子」、「シリカ粒子」、及び「砥粒粒子」という用語は、互換的に使用することができ、任意のシリカ粒子（例えば、コロイダルシリカ粒子）を指しうる。シリカ粒子（例えば、コロイダルシリカ粒子）は、変性（例えば、表面変性）又は未変性であり得、負の固有ゼータ電位又は正の固有ゼータ電位を有しうる。ここで使用される場合、「固有ゼータ電位」という語句は、研磨組成物にシリカ砥粒を添加する前のシリカ砥粒のゼータ電位を指す。例えば、固有ゼータ電位は、中性（すなわち、ｐＨ約７）の水溶液中で測定される、研磨組成物にシリカ砥粒を添加する前のシリカ砥粒のゼータ電位を指しうる。当業者であれば、シリカ砥粒を研磨組成物に添加する前に、シリカ砥粒が負の固有ゼータ電位を有するか又は正の固有ゼータ電位を有するかを決定することができるであろう。シリカ砥粒（例えば、コロイダルシリカ粒子）などの分散粒子上の電荷は、一般にゼータ電位（又は運動電位）と呼ばれる。粒子のゼータ電位は、粒子の周囲のイオンの電荷と、測定される組成物のバルク溶液（例えば、液体担体とそこに溶解している任意の他の成分）の電荷との間の電位差を指す。ゼータ電位は典型的には、水性媒体のｐＨに依存する。所与の研磨組成物について、粒子の等電点は、ゼータ電位がゼロになるｐＨとして定義される。ｐＨが等電点から離れて増加又は減少すると、それに応じて表面電荷（従ってゼータ電位）も（負又は正のゼータ電位値に）減少又は増加する。固有ゼータ電位と研磨組成物のゼータ電位は、Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｂｅｄｆｏｒｄ Ｈｉｌｌｓ，Ｎ．Ｙ．）から入手可能なモデルＤＴ－１２０２音響及び電気音響分光計を使用して得ることができる。ここで使用される場合、「負のゼータ電位」という語句は、研磨組成物中で測定した場合に負の表面電荷を示すシリカ砥粒を指す。ここで使用される場合、「正のゼータ電位」という語句は、研磨組成物中で測定した場合に正の表面電荷を示すシリカ砥粒を指す。

【0027】

幾つかの実施態様では、シリカ砥粒は、研磨組成物中で測定した場合に０ｍＶ未満のゼータ電位を有する、すなわち、シリカ砥粒は、研磨組成物中で測定した場合に負のゼータ電位を有する。例えば、シリカ砥粒は、化学機械研磨組成物中で－１０ｍＶ以下のゼータ電位、化学機械研磨組成物中で－２０ｍＶ以下のゼータ電位、化学機械研磨組成物中で－３０ｍＶ以下のゼータ電位、又は化学機械研磨組成物中で－４０ｍＶ以下のゼータ電位を有しうる。幾つかの実施態様では、シリカ砥粒は、約０ｍＶから約－６０ｍＶ、例えば、約－１０ｍＶから約－６０ｍＶ、約－１０ｍＶから約－５０ｍＶ、約－１０ｍＶから約－４０ｍＶ、約－２０ｍＶから約－６０ｍＶ、約－２０ｍＶから約－５０ｍＶ、約－２０ｍＶから約－４０ｍＶ、約－３０ｍＶから約－４０ｍＶ、又は約－２０ｍＶから約－３０ｍＶの負のゼータ電位を有する。

【0028】

シリカ砥粒（例えば、コロイダルシリカ粒子）は、変性（例えば、表面変性）されていても未変性であってもよく、負の固有ゼータ電位又は正の固有ゼータ電位を有しうる。従って、シリカ砥粒（例えば、コロイダルシリカ粒子）は、化学機械研磨組成物に添加する前に、正のゼータ電位又は負のゼータ電位を有しうる。例えば、シリカ粒子（例えば、コロイダルシリカ粒子）は、化学機械研磨組成物に添加する前に、０ｍＶ未満（例えば、－５ｍＶ以下）の固有ゼータ電位を有しうる。或いは、シリカ粒子（例えば、コロイダルシリカ粒子）は、化学機械研磨組成物に添加する前に、０ｍＶ以上（例えば、５ｍＶ以上）の固有ゼータ電位を有しうる。

【0029】

シリカ粒子（例えば、コロイダルシリカ粒子）は、様々な方法によって調製することができ、その幾つかの例は商業的に使用され、知られている。有用なシリカ粒子には、「ゾルゲル」法と呼ばれる方法又はケイ酸塩イオン交換などの既知の方法を使用して調製されうる沈降又は縮合重合シリカが含まれる。縮合重合シリカ粒子は、多くの場合、Ｓｉ（ＯＨ）_４を縮合させて実質的に球形（例えば、球形、卵形、又は楕円形）の粒子を形成することによって調製される。前駆体Ｓｉ（ＯＨ）_４は、例えば、高純度アルコキシシランの加水分解によって、又はケイ酸塩水溶液の酸性化によって得ることができる。米国特許第５２３０８３３号には、コロイダルシリカ粒子溶液を調製する方法が記載されている。

【0030】

幾つかの実施態様では、シリカ砥粒はコロイダルシリカである。当業者には知られているように、コロイダルシリカは、微細な非晶質、非多孔質で、典型的には球形の粒子の液相懸濁液である。コロイダルシリカは、縮合重合又は沈降シリカ粒子の形態をとりうる。幾つかの実施態様では、シリカは湿式法型のシリカ粒子の形態である。粒子、例えばコロイダルシリカは、任意の適切な平均サイズ（すなわち、平均粒径）を有しうる。平均砥粒粒径が小さすぎると、研磨組成物が十分な除去速度を示すことができない場合がある。対照的に、平均砥粒粒径が大きすぎると、研磨組成物が、例えば劣った基板欠陥率などの望ましくない研磨性能を示す場合がある。

【0031】

従って、シリカ砥粒（例えば、シリカ粒子又はコロイダルシリカ粒子）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、約５０ｎｍ以上、約６０ｎｍ以上、約７０ｎｍ以上、又は約８０ｎｍ以上の平均粒径を有しうる。或いは、又は加えて、シリカ砥粒は、約２００ｎｍ以下、例えば、約１７５ｎｍ以下、約１５０ｎｍ以下、約１４０ｎｍ以下、約１３０ｎｍ以下、約１２５ｎｍ以下、約１２０ｎｍ以下、約１１０ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約７５ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、又は約４０ｎｍ以下の平均粒径を有しうる。従って、シリカ砥粒は、前述のエンドポイントの何れか二つによって境界付けられる平均粒径を有しうる。非球形のシリカ砥粒粒子の場合、粒子のサイズは粒子を取り囲む最小の球の直径である。シリカ砥粒粒子の粒径は、任意の適切な技術、例えばレーザー回折技術を使用して測定することができる。適切な粒径測定機器は、例えば、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｍａｌｖｅｒｎ，ＵＫ）から入手可能である。

【0032】

例えば、シリカ砥粒（例えば、シリカ粒子又はコロイダルシリカ粒子）は、約１０ｎｍから約２００ｎｍ、約２０ｎｍから約２００ｎｍ、約２０ｎｍから１７５ｎｍ、約２０ｎｍから約１５０ｎｍ、約２５ｎｍから約１２５ｎｍ、約２５ｎｍから約１００ｎｍ、約３０ｎｍから約１００ｎｍ、約３０ｎｍから約７５ｎｍ、約３０ｎｍから約４０ｎｍ、又は約５０ｎｍから約１００ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径を有しうる。幾つかの実施態様では、シリカ砥粒は、約６０ｎｍから約１５０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径を有する。所定の実施態様では、シリカ砥粒は、約８０ｎｍから約１２０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径を有する。

【0033】

シリカ砥粒（例えば、シリカ粒子又はコロイダルシリカ粒子）は、任意の適切な表面積を有しうる。シリカ砥粒粒子の表面積は、任意の適切な技術を使用して、例えば、ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を使用して測定することができる。如何なる特定の理論にも束縛されることを望まないが、ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）理論は、固体表面上のガス分子の物理的吸着を利用して、材料の比表面積の近似値を提供する。例えば、シリカ砥粒は、約１５ｃｍ^２／ｇ以上、約２０ｃｍ^２／ｇ以上、約２５ｃｍ^２／ｇ以上、又は約３０ｃｍ^２／ｇ以上の平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有しうる。或いは、又は加えて、シリカ砥粒は、約１００ｃｍ^２／ｇ以下、例えば、約７５ｃｍ^２／ｇ以下、約６０ｃｍ^２／ｇ以下、約５０ｃｍ^２／ｇ以下、約４５ｃｍ^２／ｇ以下、又は約４０ｃｍ^２／ｇ以下の平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有しうる。従って、シリカ砥粒は、前述のエンドポイントの何れか二つによって境界付けられる平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有しうる。

【0034】

例えば、シリカ砥粒は、約１５ｃｍ^２／ｇから約１００ｃｍ^２／ｇ、約１５ｃｍ^２／ｇから約７５ｃｍ^２／ｇ、約１５ｃｍ^２／ｇから約６０ｃｍ^２／ｇ、約１５ｃｍ^２／ｇから約５０ｃｍ^２／ｇ、約１５ｃｍ^２／ｇから約４５ｃｍ^２／ｇ、約１５ｃｍ^２／ｇから約４０ｃｍ^２／ｇ、約２０ｃｍ^２／ｇから約１００ｃｍ^２／ｇ、約２０ｃｍ^２／ｇから約７５ｃｍ^２／ｇ、約２０ｃｍ^２／ｇから約６０ｃｍ^２／ｇ、約２０ｃｍ^２／ｇから約５０ｃｍ^２／ｇ、約２０ｃｍ^２／ｇから約４５ｃｍ^２／ｇ、約２０ｃｍ^２／ｇから約４０ｃｍ^２／ｇ、約２５ｃｍ^２／ｇから約１００ｃｍ^２／ｇ、約２５ｃｍ^２／ｇから約７５ｃｍ^２／ｇ、約２５ｃｍ^２／ｇから約６０ｃｍ^２／ｇ、約２５ｃｍ^２／ｇから約５０ｃｍ^２／ｇ、約２５ｃｍ^２／ｇから約４５ｃｍ^２／ｇ、約２５ｃｍ^２／ｇから約４０ｃｍ^２／ｇ、約３０ｃｍ^２／ｇから約１００ｃｍ^２／ｇ、約３０ｃｍ^２／ｇから約７５ｃｍ^２／ｇ、約３０ｃｍ^２／ｇから約６０ｃｍ^２／ｇ、約３０ｃｍ^２／ｇから約５０ｃｍ^２／ｇ、約３０ｃｍ^２／ｇから約４５ｃｍ^２／ｇ、又は約３０ｃｍ^２／ｇから約４０ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有しうる。幾つかの実施態様では、シリカ砥粒は、約２０ｃｍ^２／ｇから約６０ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する。所定の実施態様では、シリカ砥粒は、約３０ｃｍ^２／ｇから約４５ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する。

【0035】

幾つかの実施態様では、シリカ砥粒（例えば、コロイダルシリカ粒子）は、卵形又は楕円形である。従って、シリカ砥粒（例えば、コロイダルシリカ粒子）は、１を超える平均アスペクト比（すなわち、幅と高さの比）、例えば、少なくとも１．１の平均アスペクト比、少なくとも１．２の平均アスペクト比、少なくとも１．２５の平均アスペクト比、又は少なくとも１．３の平均アスペクト比を有しうる。或いは、又は加えて、シリカ砥粒は、２以下の平均アスペクト比（すなわち、幅と高さの比）、例えば、１．７５以下の平均アスペクト比、１．５以下の平均アスペクト比、又は１．４以下の平均アスペクト比を有しうる。従って、シリカ砥粒は、前述のエンドポイントの何れか二つによって境界付けられる平均アスペクト比を有しうる。幾つかの実施態様では、シリカ砥粒は少なくとも１．１の平均アスペクト比を有する。所定の実施態様では、シリカ砥粒は少なくとも１．２５の平均アスペクト比を有する。

【0036】

例えば、シリカ砥粒（例えば、コロイダルシリカ粒子）は、約１．１から約２、約１．１から約１．７５、約１．１から約１．５、約１．１から約１．４、約１．２から約２、約１．２から約１．７５、約１．２から約１．５、約１．２から約１．４、約１．２５から約２、約１．２５から約１．７５、約１．２５から約１．５、約１．２５から約１．４、約１．３から約２、約１．３から約１．７５、約１．３から約１．５、又は約１．３から約１．４の平均アスペクト比（すなわち、幅と高さの比）を有しうる。幾つかの実施態様では、シリカ砥粒は、約１．１から約１．５の平均アスペクト比を有する。所定の実施態様では、シリカ砥粒は、約１．２５から約１．５の平均アスペクト比を有する。

【0037】

幾つかの実施態様では、シリカ砥粒（例えば、コロイダルシリカ粒子）は、（ｉ）約６０ｎｍから約１５０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径、（ｉｉ）少なくとも１．１の平均アスペクト比、及び（ｉｉｉ）約２０ｃｍ^２／ｇから約６０ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する。所定の実施態様では、シリカ砥粒は、（ｉ）約８０ｎｍから約１２０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径、（ｉｉ）少なくとも１．２５の平均アスペクト比、及び（ｉｉｉ）約３０ｃｍ^２／ｇから約４５ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する。

【0038】

シリカ砥粒（例えば、シリカ粒子又はコロイダルシリカ粒子）は、研磨組成物中でコロイド的に安定であることが好ましい。コロイドという用語は、液体担体（例えば、水）中の粒子の懸濁液を指す。コロイド安定性とは、時間が経過してもその懸濁液が維持されることを指す。この発明の文脈では、砥粒を１００ｍＬのメスシリンダーに入れ、２時間撹拌せずに静置したとき、メスシリンダーの底部５０ｍＬ内の粒子濃度（［Ｂ］ｇ／ｍＬ）とメスシリンダーの上部５０ｍＬ内の粒子濃度（［Ｔ］ｇ／ｍＬ）の差を砥粒組成物中の粒子の初期濃度（［Ｃ］ｇ／ｍＬ）で割ったものが０．５以下である場合（すなわち、｛［Ｂ］－［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）、砥粒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。

【0039】

シリカ砥粒は、研磨組成物中に任意の適切な量で存在しうる。本発明の研磨組成物が含む砥粒が少なすぎると、組成物は十分な除去速度を示さない場合がある。対照的に、研磨組成物が含む砥粒が多すぎると、研磨組成物は望ましくない研磨性能を示す場合があり、及び／又は費用効率性が悪い場合があり、及び／又は安定性に欠ける場合がある。研磨組成物は、約１０重量％以下のシリカ砥粒、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％以下のシリカ砥粒を含みうる。或いは、又は加えて、研磨組成物は、約３．０重量％以上、約３．５重量％以上、又は約４．０重量％以上のシリカ砥粒を含みうる。従って、研磨組成物は、必要に応じて、前述のエンドポイントの何れか二つによって境界付けされる量でシリカ砥粒を含みうる。

【0040】

例えば、幾つかの実施態様では、シリカ砥粒は、研磨組成物中に約３．０重量％から約１０重量％、約３．０重量％から約８重量％、約３．０重量％から約６重量％、約３．０重量％から約５重量％、約３．５重量％から約１０重量％、約３．５重量％から約８重量％、約３．５重量％から約６重量％、約３．５重量％から約５重量％、約４．０重量％から約１０重量％、約４．０重量％から約８重量％、約４．０重量％から約６重量％、約４．０重量％から約５重量％、約４．５重量％から約１０重量％、約４．５重量％から約８重量％、約４．５重量％から約５重量％の量で存在しうる。幾つかの実施態様では、研磨組成物は、約３．０重量％から約１０重量％（例えば、約３．５重量％から約８重量％）のシリカ砥粒を含む。所定の実施態様では、研磨組成物は、約３．０重量％から約５重量％（例えば、約３．５重量％から約５重量％）のシリカ砥粒を含む。他の実施態様では、研磨組成物は、約４．０重量％から約１０重量％（例えば、約４．０重量％から約８重量％）のシリカ砥粒を含む。

【0041】

化学機械研磨組成物は、約３００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するポリマーを含む。例えば、ポリマーは、約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａ、例えば、約５００ｋＤａから約７０００ｋＤａ、約１０００ｋＤａから約７０００ｋＤａ、約１５００ｋＤａから約７０００ｋＤａ、約２０００ｋＤａから約７０００ｋＤａ、約３０００ｋＤａから約７０００ｋＤａ、約１０００ｋＤａから約６０００ｋＤａ、約１５００ｋＤａから約６０００ｋＤａ、約２０００ｋＤａから約６０００ｋＤａ、約３０００ｋＤａから約６０００ｋＤａ、約１０００ｋＤａから約５０００ｋＤａ、約１５００ｋＤａから約５０００ｋＤａ、約２０００ｋＤａから約５０００ｋＤａ、約３０００ｋＤａから約５０００ｋＤａ、約１０００ｋＤａから約４０００ｋＤａ、約１５００ｋＤａから約４０００ｋＤａ、約２０００ｋＤａから約４０００ｋＤａ、約３０００ｋＤａから約４０００ｋＤａの重量平均分子量を有しうる。幾つかの実施態様では、ポリマーは、約１０００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有する。所定の実施態様では、ポリマーは、約２０００ｋＤａから約４０００ｋＤａの重量平均分子量を有する。

【0042】

ポリマーは、任意の適切な多分散指数（ＰＤＩ）を有しうる。例えば、ポリマーは、少なくとも約１、例えば、少なくとも約１．１、少なくとも約１．２、少なくとも約１．３、少なくとも約１．４、少なくとも約１．５、少なくとも約１．６、少なくとも約１．７、少なくとも約１．８、少なくとも約１．９、少なくとも約２．０の多分散指数を有しうる。幾つかの実施態様では、ポリマーは少なくとも約１．３の多分散指数を有する。所定の実施態様では、ポリマーは少なくとも約１．５の多分散指数を有する。

【0043】

ポリマーは、アニオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、又はそれらの組み合わせを含む。ポリマーは、任意の適切な構造タイプでありうる。例えば、ポリマーはホモポリマー又はコポリマーでありうる。ポリマーがコポリマーである実施態様では、コポリマーは、交互コポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、又はグラフトコポリマーとして存在し得、任意の適切な数の異なるモノマー単位を有しうる。例えば、コポリマーは、２種の異なるモノマー単位、３種の異なるモノマー単位、４種の異なるモノマー単位、５種の異なるモノマー単位、又は６種の異なるモノマー単位を含みうる。コポリマーモノマー単位は、任意の適切な濃度及び任意の適切な割合で存在しうる。

【0044】

幾つかの実施態様では、ポリマーは非イオン性ポリマーを含む。ここで使用される場合、「非イオン性ポリマー」という用語は、約９から約１２のｐＨでカチオン又はアニオン電荷を持たない任意のポリマーを指す。例えば、非イオン性ポリマーは、ポリアルキレンオキシド（例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）又はポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ））、ポリエーテルアミン、ポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマー、ポリアクリルアミド、疎水性変性ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、セルロース、疎水性変性セルロース、シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー、疎水性変性ポリアクリレートポリマー、多糖類、疎水性変性多糖類、ポリスチレン、及びそれらの組み合わせから選択されうる。ここで使用される場合、「疎水性変性」という用語は、水素（例えば、Ｎ－Ｈ又はＯ－Ｈ）をＣ_１－２０アルキル置換基で置換するように変性された化学モチーフ（例えば、アミド、酸、アルコール、又はアミン）を指す。例えば、「疎水変性ポリアクリレートポリマー」という用語は、全ての酸部分がエステル部分で置換されたポリアクリル酸ポリマーを指す。好ましい実施態様では、ポリマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）若しくはポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、又はそれらの組み合わせを含む。

【0045】

幾つかの実施態様では、ポリマーはアニオン性ポリマーを含む。ここで使用される場合、「アニオン性ポリマー」という用語は、約９から約１２のｐＨでアニオン電荷を有する任意のポリマーを指す。例えば、アニオン性ポリマーは、カルボキシレート基、ホスホネート基、スルホネート基、又はそれらの組み合わせを含むアニオン性モノマーを含む任意のポリマー（例えば、ホモポリマー又はコポリマー）でありうる。幾つかの実施態様では、アニオン性ポリマーは、アクリルアミド、疎水変性アクリルアミドモノマー、疎水変性アクリレートモノマー、又はそれらの組み合わせを更に含む。

【0046】

幾つかの実施態様では、ポリマーは、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホネート、２－アクリルアミド－２－メチルブタンスルホン酸、［２－メチル－２－［（１－オキソ－２－プロペニル）アミノ］プロピル］－ホスホン酸、マレイン酸、メタクリル酸、アクリル酸、それらの塩、及びそれらの組み合わせから選択されるアニオン性モノマーを含むアニオン性モノマーを含む。所定の実施態様では、ポリマーは、カルボキシメチルセルロース、疎水変性ポリアクリレートコポリマー（例えば、疎水変性アクリレート／アクリル酸コポリマー）、ポリ－２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、ポリスチレンスルホネート、それらの塩、及びそれらの組み合わせから選択されるアニオン性ポリマーを含む。好ましい実施態様では、ポリマーは、ポリアクリル酸、ポリ２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、アクリル酸／２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸コポリマー、それらの塩、又はそれらの組み合わせを含む。

【0047】

研磨組成物は、任意の適切な量のポリマーを含みうる。研磨組成物は、約２５ｐｐｍ以上、例えば約５０ｐｐｍ以上、約１００ｐｐｍ以上、又は約２００ｐｐｍ以上のポリマーを含みうる。或いは、又は加えて、研磨組成物は、約５０００ｐｐｍ以下、例えば、約４０００ｐｐｍ以下、約３０００ｐｐｍ以下、約２０００ｐｐｍ以下、又は約１０００ｐｐｍ以下のポリマーを含みうる。従って、研磨組成物は、前述のエンドポイントの何れか二つによって境界付けされる量でポリマーを含みうる。例えば、研磨組成物は、約２５ｐｐｍから約５０００ｐｐｍのポリマー、例えば約２５ｐｐｍから約４０００ｐｐｍ、約２５ｐｐｍから約３０００ｐｐｍ、約２５ｐｐｍから約２０００ｐｐｍ、約２５ｐｐｍから１０００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍから５０００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍから約４０００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍから約３０００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍから約２０００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍから約１０００ｐｐｍ、約１００ｐｐｍから約５０００ｐｐｍ、又は約１００ｐｐｍから約１０００ｐｐｍのポリマーを含みうる。幾つかの実施態様では、研磨組成物は、約５０ｐｐｍから約５０００ｐｐｍのポリマーを含む。所定の実施態様では、研磨組成物は、約１００ｐｐｍから約２０００ｐｐｍのポリマーを含む。

【0048】

研磨組成物は水性担体を含む。水性担体は水（例えば、脱イオン水）を含み、一又は複数種の水混和性有機溶媒を含みうる。使用されうる有機溶媒の例には、例えば、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）のようなスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグリム等を含むエーテル；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及び多価アルコール誘導体；及びアセトニトリル、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含窒素有機化合物が含まれる。好ましくは、水性担体は水単独、すなわち有機溶媒が存在しない水である。

【0049】

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）一又は複数種の化合物（すなわち、ｐＨ調整化合物）を含みうる。研磨組成物のｐＨは、研磨組成物のｐＨを調整できる任意の適切な化合物を使用して調整することができる。ｐＨ調整化合物は、水溶性であり、研磨組成物の他の成分と相溶性であることが望ましい。典型的には、化学機械研磨組成物は、ユースポイントにおいて約９から約１２のｐＨ（例えば、約９．５から約１２、約１０から約１２、約１０．５から約１２、約１１から約１２、約９．５から約１１．５、約１０から約１１．５、約１０．５から約１１．５、約９．５から約１１、約１０から約１１、約１０．５から約１１．５、又は約１１から約１２のｐＨ）を有する。幾つかの実施態様では、研磨組成物はユースポイントにおいて約９から約１２のｐＨを有する。所定の実施態様では、研磨組成物はユースポイントにおいて約１０から約１２のｐＨを有する。他の実施態様では、研磨組成物はユースポイントにおいて約１０から約１１のｐＨを有する。

【0050】

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

【0051】

化学機械研磨組成物は、任意選択的に一又は複数種の添加剤を更に含む。例示的な添加剤には、コンディショナー、酸（例えば、スルホン酸）、錯化剤、キレート剤、殺生物剤、スケール防止剤、及び分散剤が含まれる

【0052】

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しうる。適切な殺生物剤は、イソチアゾリノン殺生物剤などである。殺生物剤は、約１から約７５０ｐｐｍ、好ましくは約２０から約２００ｐｐｍの濃度で研磨組成物中に存在しうる。

【0053】

研磨組成物は、少なくとも約１ｃＰ、例えば少なくとも約１．１ｃＰ、少なくとも約１．２ｃＰ、少なくとも約１．３ｃＰ、少なくとも約１．４ｃＰ、少なくとも約１．５ｃＰ、少なくとも約２ｃＰ、少なくとも約２．５ｃＰ、又は少なくとも約３ｃＰの粘度を有する。幾つかの実施態様では、研磨組成物は少なくとも約１．３ｃＰの粘度を有する。所定の実施態様では、例えば、非イオン性ポリマーが使用される場合、研磨組成物は少なくとも約１．２ｃＰの粘度を有する。

【0054】

研磨組成物の粘度を定量する複数の方法が存在する。ここで言及される場合、粘度測定は、鋼製二重壁同心円筒ボブ及びカップジオメトリを利用するＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ＨＲ２ハイブリッドレオメータで定量された値を反映する。この機器では、ボブ寸法は、内径３１．９８ｍｍ、外径３５．８ｍｍである。カップ寸法は、内径３０．２１ｍｍ、外径３７．０３である。内筒高さは５５ｍｍ、浸漬高さは５３ｍｍである。ジオメトリ動作ギャップは２０００ミクロンである。ドローロッドイナーシャ、ボブイナーシャ、ボブフリクション、及びボブ回転マッピングを、各使用前にＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＴＲＩＯＳソフトウェアバージョン４．１．１．３３０７３によって調整した。サンプルを、ＴＲＩＯＳソフトウェアを使用してペルチェ加熱ジャケットによって維持された２５℃において測定した。

【0055】

測定は、使い捨てピペットを使用してカップの外筒中に試験対象のスラリー１４グラムを入れ、次にカップを２５℃に予め設定された加熱ジャケット中に配して行った。円筒ボブをドローロッドに取り付け、ギャップ高さを２０００ミクロンの動作ギャップに設定した。

【0056】

各サンプルに対する実験手順は、１２０秒の温度浸漬に設定し、その後１０ ｌ／ｓから１００ ｌ／ｓまで１０進当たり５ポイントの対数せん断速度スイープを続けた。一回目のスイープの完了直後に、１０秒の温度浸漬に続いて同じサンプルで二回目のせん断速度スイープが自動的に開始されるように設定し、１００ ｌ／ｓから１０ ｌ／ｓまで１０進当たり５ポイントで対数的にスイープした。データポイントは、最大平衡時間６０秒、サンプル期間５秒、及び３回の測定内で連続する５％許容誤差での定常状態センシングを利用して収集した。制御された速度アドバンスにはソフトモーターモードを使用した。両スイープからのデータポイントを一緒に平均して、試験した各サンプルについて２５Ｃでの平均粘度を得た。研磨組成物は、約０．２ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％、例えば、約０．３ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％、約０．４ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％、又は約０．５ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比を有する。幾つかの実施態様では、研磨組成物は、約０．３ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比を有する。所定の実施態様では、研磨組成物は、約０．４ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比を有する。

【0057】

研磨組成物は、多くが当業者に知られている任意の適切な技術によって製造することができる。研磨組成物は、バッチプロセス又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混合することによって調製される。ここで使用される「成分」という用語には、個々の成分（例えば、砥粒、ポリマー、及び／又は任意の他の任意選択的添加剤）並びに成分（例えば、砥粒、ポリマー、及び／又は任意の他の任意選択的添加剤など）の任意の組み合わせが含まれる。

【0058】

例えば、研磨組成物は、（ｉ）液体担体の全部又は一部を提供し、（ｉｉ）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、砥粒、ポリマー、及び／又は任意の他の任意選択的添加剤を分散させ、（ｉｉｉ）分散液のｐＨを適切に調整し、及び（ｉｖ）任意選択的に、適切な量の他の任意選択的成分及び／又は添加剤を混合物に添加することによって、調製することができる。

【0059】

研磨組成物は、砥粒、ポリマー、任意の他の任意選択的添加剤、及び水を含むワンパッケージ系として供給することができる。或いは、本発明の研磨組成物は、第一のパッケージに砥粒スラリーを、第二のパッケージに添加剤溶液を含むツーパッケージ系として供給することができ、ここで、砥粒スラリーは、砥粒粒子と水から本質的になるか又はそれらからなり、添加剤溶液は、ポリマー及び／又は任意の他の任意選択的添加剤から本質的になるか又はそれらからなる。ツーパッケージ系では、ツーパッケージ、すなわち砥粒スラリーと添加剤溶液のブレンド比を変えることにより、研磨組成物の特性を調整することができる。

【0060】

このようなツーパッケージ研磨系を利用するために、様々な方法を用いることができる。例えば、砥粒スラリーと添加剤溶液を、供給配管の出口で接合され連結された異なる配管によって研磨テーブルに送達させることができる。砥粒スラリーと添加剤溶液を、研磨の直ぐ前又は研磨直前に混合することができ、又は研磨テーブル上に同時に供給することができる。更に、二つのパッケージを混合する際、所望に応じて脱イオン水を添加して、研磨組成物と得られる基板研磨特性を調整することができる。

【0061】

同様に、３、４、又はそれ以上のパッケージ系を本発明に関連して利用することができ、複数の容器のそれぞれが、本発明の化学機械研磨組成物の異なる成分、一又は複数種の任意選択的成分、及び／又は異なる濃度での一又は複数の同じ成分を含む。

【0062】

二つ以上の貯蔵装置に含まれる成分を混合してユースポイント又はその近くで研磨組成物を生成するために、貯蔵装置には典型的には、各貯蔵装置から研磨組成物のユースポイント（例えば、プラテン、研磨パッド、又は基板表面）に至る一つ又は複数のフローラインが設けられる。ここで使用される場合、「ユースポイント」という用語は、研磨組成物が基板表面（例えば、研磨パッド又は基板表面自体）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、個々の貯蔵容器から、その中に保存されている成分のユースポイントまでの流路を意味する。フローラインはそれぞれがユースポイントに直接導かれるか、或いは二つ以上のフローラインが、任意のポイントで組み合わされて、ユースポイントに導かれる単一のフローラインとされる場合がある。更に、フローラインの何れか（例えば、個々のフローライン又は組み合わせたフローライン）が、成分のユースポイントに到達する前に、先ず一又は複数の他の装置（例えば、ポンプ装置、測定装置、混合装置など）に導かれる場合がある。

【0063】

研磨組成物の成分は、ユースポイントに独立して送達させることができ（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）、又は成分の一又は複数種がユースポイントへの送達前、例えば、ユースポイントへの送達の少し前又は直前に混合することができる。成分がプラテン上に混合形態で添加される約５分前以降、例えばプラテン上に混合形態で添加される約４分前以降、約３分前以降、約２分前以降、約１分前以降、約４５秒前以降、約３０秒前以降、約１０秒前以降に、或いはユースポイントにおける成分の送達と同時に混合される（例えば成分がディスペンサーで混合される）場合、成分は「ユースポイントへの送達の直前に」混合される。成分がユースポイントから５ｍ以内、例えばユースポイントから１ｍ以内、又は更にはユースポイントから１０ｃｍ以内（例えばユースポイントから１ｃｍ以内）で混合される場合、成分はまた「ユースポイントへの送達の直前に」混合される。

【0064】

研磨組成物の成分の二種以上がユース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内で混合され、混合装置を使用せずにユースポイントに送達されうる。或いは、フローラインの一又は複数を混合装置に導いて、二種以上の成分の混合を促進することもできる。任意の適切な混合装置を使用することができる。例えば、混合装置は、成分の二種以上が貫流するノズル又はジェット（例えば、高圧ノズル又はジェット）でありうる。或いは、混合装置は、研磨スラリーの二種以上の成分がミキサーに導入される一又は複数の入口と、混合された成分が直接又は装置の他の部材を介して（例えば、一又は複数のフローラインを介して）ミキサーを出てユースポイントまで送達される際に通る少なくとも一の出口とを備える容器型の混合装置でありうる。更に、混合装置は一を超えるチャンバーを具備し得、各チャンバーは少なくとも一の入口と少なくとも一の出口を有し、二種以上の成分が各チャンバー内で混合される。容器型の混合装置が使用される場合、混合装置は、好ましくは成分の混合を更に容易にする混合機構を備える。混合機構は当該技術分野で一般的に知られており、スターラー、ブレンダー、アジテーター、パドルバッフル、ガススパージャーシステム、バイブレーターなどを含む。

【0065】

研磨組成物は、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することもできる。このような実施態様では、研磨組成物濃縮物は、濃縮物を適切な量の水で希釈すると、研磨組成物の各成分が各成分について上に記載した適切な範囲内の量で研磨組成物中に存在するような量で研磨組成物の成分を含む。例えば、砥粒、ポリマー、及び／又は任意の他の任意選択的添加剤はそれぞれ濃縮物中に、濃縮物を等量の水（例えば、それぞれ２等量の水、３等量の水、又は４等量の水）で希釈すると、各成分が研磨組成物中に、各成分について上に記載した範囲内の量で研磨組成物中に存在するように、各成分について上に記載した濃度よりも約２倍（例えば、約３倍、約４倍、又は約５倍）多い量である量で存在しうる。更に、当業者には理解されるように、濃縮物は、砥粒粒子、ポリマー、及び／又は任意の他の任意選択的添加剤が少なくとも部分的に又は完全に濃縮物に溶解され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適切な割合を含みうる。

【0066】

本発明は更に、（ｉ）基板を提供し、（ｉｉ）研磨パッドを提供し、（ｉｉｉ）（ａ）約２．５重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；（ｂ）約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するアニオン性ポリマー；及び（ｃ）水を含む化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１ｃＰの粘度と、約０．２ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比を有する研磨組成物を提供し、（ｉｖ）基板を研磨パッド及び化学機械研磨組成物と接触させ、そして（ｖ）研磨パッド及び化学機械研磨組成物を基板に対して移動させて、基板の少なくとも一部を摩耗させて基板を研磨することを含む、基板を化学機械研磨する方法を提供する。

【0067】

化学機械研磨組成物は、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、低誘電体材料からなる少なくとも一層（典型的には表面層）を含む基板を研磨するのに特に有用である。適切な基板には、半導体産業で使用されるウェーハが含まれる。ウェーハは典型的には、例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属複合体、金属合金、又はそれらの組み合わせを含むか又はそれらからなる。本発明の方法は、酸化ケイ素及び／又はポリシリコン、例えば前述の材料の何れか一種又は全てを含む基板を研磨するのに特に有用である。幾つかの実施態様では、基板は、基板の表面上に酸化ケイ素及びポリシリコンを含み、基板の表面上の酸化ケイ素及び／又はポリシリコンの少なくとも一部を摩耗させて基板を研磨する。

【0068】

幾つかの実施態様では、基板は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、又はそれらの組み合わせを含む。ポリシリコンは、多くが当該技術分野で知られている任意の適切なポリシリコンでありうる。ポリシリコンは、任意の適切な相を有し得、非晶質、結晶、又はそれらの組み合わせでありうる。窒化ケイ素は、多くが当該技術分野で知られている任意の適切な窒化ケイ素でありうる。窒化ケイ素は、任意の適切な相を有し得、非晶質、結晶、又はそれらの組み合わせでありうる。酸化ケイ素も同様に、多くが当該技術分野で知られている任意の適切な酸化ケイ素でありうる。酸化ケイ素の適切な種類には、限定されないが、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物及び／又はプラズマ増強オルトケイ酸テトラエチル（ＰＥＴＥＯＳ）及び／又はオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、熱酸化物、及び非ドープ型ケイ酸塩ガラスが含まれる。所定の実施態様では、基板は酸化ケイ素及びポリシリコンを含む。

【0069】

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もたらすと同時に、表面の不完全性、欠陥、コロージョン、エロージョン及びストップ層の除去を最小限に抑えるように調整することができる。選択比は、研磨組成物の成分の相対濃度を変えることによって、ある程度まで制御することができる。ここで使用される場合、「選択比」という用語は、二種の異なる標的材料の除去速度比を指す。例えば、選択比は、二種の異なる材料の除去速度比、又は二種の異なるトポグラフィーの除去速度比（例えば、ブランケット除去対アクティブ除去）を指しうる。

【0070】

幾つかの実施態様では、（ａ）約３重量％から約１０重量％のシリカ砥粒と（ｂ）約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するアニオン性ポリマーとを含む化学機械研磨組成物は、約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するポリマーを含まない同一の化学機械研磨組成物によってもたらされる除去速度よりも少なくとも３０％大きい（例えば、少なくとも４０％大きい、少なくとも５０％大きい、少なくとも６０％大きい、少なくとも７０％大きい、又は少なくとも８０％大きい）酸化ケイ素除去速度をもたらす。

【0071】

幾つかの実施態様では、（ａ）約３重量％から約１０重量％のシリカ砥粒と（ｂ）約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するアニオン性ポリマーとを含む化学機械研磨組成物は、約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するポリマーを含まない同一の化学機械研磨組成物によってもたらされる除去速度よりも少なくとも３０％大きい（例えば、少なくとも４０％大きい、少なくとも５０％大きい、少なくとも６０％大きい、少なくとも７０％大きい、又は少なくとも８０％大きい）ポリシリコン除去速度をもたらす。

【0072】

幾つかの実施態様では、（ａ）約３重量％から約１０重量％のシリカ砥粒と（ｂ）約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するアニオン性ポリマーとを含む化学機械研磨組成物は、約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するポリマーを含まない同一の化学機械研磨組成物によってもたらされる除去速度よりも少なくとも３０％大きい（例えば、少なくとも４０％大きい、少なくとも５０％大きい、少なくとも６０％大きい、少なくとも７０％大きい、又は少なくとも８０％大きい）窒化ケイ素除去速度をもたらす。

【0073】

幾つかの実施態様では、（ａ）約３重量％から約１０重量％のシリカ砥粒と（ｂ）約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するアニオン性ポリマーとを含む化学機械研磨組成物は、約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するポリマーを含まない同一の化学機械研磨組成物によってもたらされる除去速度よりも少なくとも３０％大きい（例えば、少なくとも４０％大きい、少なくとも５０％大きい、少なくとも６０％大きい、少なくとも７０％大きい、又は少なくとも８０％大きい）ホウリンケイ酸ガラス除去速度をもたらす。

【0074】

本発明の研磨組成物は、適切な技術によって判定されて、基板を研磨する際に粒子欠陥が少ないことが望ましい。好ましい実施態様では、本発明の化学機械研磨組成物は、低欠陥率に寄与する湿式プロセスセリアを含む。本発明の研磨組成物を用いて研磨された基板上の粒子欠陥は、任意の適切な技術によって判定することができる。例えば、暗視野垂直ビーム複合体（ＤＣＮ）及び暗視野斜めビーム複合体（ＤＣＯ）などのレーザー光散乱技術を使用して、研磨された基板上の粒子欠陥を判定できる。粒子欠陥を評価するための適切な機器は、例えば、ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒから入手可能である（例えば、１２０ｎｍ閾値又は１６０ｎｍ閾値で動作するＳＵＲＦＳＣＡＮ（登録商標）ＳＰＩ機器）。

【0075】

本発明の研磨組成物で研磨される基板（例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、又はそれらの組み合わせ）、特に酸化ケイ素及び／又はポリシリコンを含むシリコンは、望ましくは、約２００００カウント以下、例えば約１７５００カウント以下、約１５０００カウント以下、約１２５００カウント以下、約３５００カウント以下、約３０００カウント以下、約２５００カウント以下、約２０００カウント以下、約１５００カウント以下、又は約１０００カウント以下のＤＣＮ値を有する。好ましくは、本発明の一実施態様に従って研磨された基板は、約７５０カウント以下、例えば、約５００カウント以下、約２５０カウント以下、約１２５カウント以下、又は更には約１００カウント以下のＤＣＮ値を有する。

【0076】

或いは、又は加えて、本発明の化学機械研磨組成物を用いて研磨された基板は、望ましくは、適切な技術によって判定されて、低スクラッチを示す。例えば、本発明の一実施態様に従って研磨されたシリコンウェーハは、例えばレーザー光散乱技術などの当該技術分野で知られている任意の適切な方法によって判定されて、約２５０スクラッチ以下、又は約１２５スクラッチ以下を有することが望ましい。

【0077】

本発明の化学機械研磨組成物及び方法は、化学機械研磨装置と組み合わせて使用するのに特に適している。典型的には、装置は、使用時に運動しており、軌道運動、直線運動、又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、運動中にプラテンと共に移動する研磨パッドと、基板を研磨パッドの表面に接触させて相対的に移動させることによって、研磨される基板を保持するキャリアを具備する。基板の研磨は、基板を研磨パッド及び本発明の研磨組成物と接触させて配置し、次に研磨パッドを基板に対して移動させて、基板の少なくとも一部を摩耗させて基板を研磨することによって行われる。

【0078】

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、化学機械研磨組成物で研磨することができる。適切な研磨パッドには、例えば、織布及び不織布の研磨パッドが含まれる。更に、適切な研磨パッドは、様々な密度、硬度、厚さ、圧縮性、圧縮時の反発能力、及び圧縮弾性率を有する任意の適切なポリマーを含みうる。適切なポリマーには、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、それらの共形成生成物、及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が、本発明の研磨方法との関係で特に有用である。典型的なパッドには、限定されないが、ＳＵＲＦＩＮ^ＴＭ０００、ＳＵＲＦＩＮ^ＴＭＳＳＷ１、ＳＰＭ３１００ Ｅｍｉｎｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｎｅｗａｒｋ，ＤＥ）から市販されているＰＯＬＩＴＥＸ^ＴＭ、及び富士紡（大阪、日本）から市販されているＰＯＬＹＰＡＳ^ＴＭ２７、及びＣａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（Ａｕｒｏｒａ，ＩＬ）から市販されているＥＰＩＣ^ＴＭＤ１００パッド又はＮＥＸＰＬＡＮＡＲ^ＴＭＥ６０８８が含まれる。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多孔性ポリウレタンパッド（ＩＣ１０１０^ＴＭ）である。

【0079】

望ましくは、化学機械研磨装置は、その多くは当該技術分野で知られている、現場研磨エンドポイント検出システムを更に備えている。研磨中の基板の表面から反射される光又は他の放射線を分析することによって研磨プロセスを検査し監視するための技術は、当該技術分野で知られている。このような方法は、例えば、米国特許第５１９６３５３号、米国特許第５４３３６５１号、米国特許第５６０９５１１号、米国特許第５６４３０４６号、米国特許第５６５８１８３号、米国特許第５７３０６４２号、米国特許第５８３８４４７号、特許第５８７２６３３号、米国特許第５８９３７９６号、米国特許第５９４９９２７号、及び米国特許第５９６４６４３号に記載されている。望ましくは、研磨中の基板に関する研磨プロセスの進行状況を検査し又は監視することにより、研磨エンドポイントの決定、すなわち、特定の基板に関して研磨プロセスをいつ終了するかの決定が可能になる。

【0080】

［実施態様］
（１）実施態様（１）では、
（ａ）約３．０重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；
（ｂ）約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するアニオン性ポリマー；及び
（ｃ）水
を含む化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１ｃＰの粘度、約０．２ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比、及び約９から約１２のｐＨを有する研磨組成物が提供される。

【0081】

（２）実施態様（２）では、約３．５重量％から約８重量％のシリカ砥粒を含む、実施態様１の研磨組成物が提供される。

【0082】

（３）実施態様（３）では、約３．５重量％から約５重量％のシリカ砥粒を含む、実施態様１又は実施態様２の研磨組成物が提供される。

【0083】

（４）実施態様（４）では、約１０から約１２のｐＨを有する、実施態様１～３の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0084】

（５）実施態様（５）では、約１０から約１１のｐＨを有する、実施態様１～４の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0085】

（６）実施態様（６）では、少なくとも約１．３ｃＰの粘度を有する、実施態様１～５の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0086】

（７）実施態様（７）では、少なくとも約２ｃＰの粘度を有する、実施態様１～６の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0087】

（８）実施態様（８）では、約０．３ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比を有する、実施態様１～７の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0088】

（９）実施態様（９）では、約０．４ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比を有する、実施態様１～８の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0089】

（１０）実施態様（１０）では、ポリマーが約１０００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有する、実施態様１～９の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0090】

（１１）実施態様（１１）では、ポリマーが約２０００ｋＤａから約４０００ｋＤａの重量平均分子量を有する、実施態様１～１０の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0091】

（１２）実施態様（１２）では、ポリマーが、カルボキシレート基、ホスホネート基、スルホネート基、又はそれらの組み合わせを含むアニオン性モノマーを含むアニオン性ポリマーを含む、実施態様１～１１の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0092】

（１３）実施態様（１３）では、ポリマーが、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホネート、２－アクリルアミド－２－メチルブタンスルホン酸、［２－メチル－２－［（１－オキソ－２－プロペニル）アミノ］プロピル］－ホスホン酸、マレイン酸、メタクリル酸、アクリル酸、それらの塩、及びそれらの組み合わせから選択されるアニオン性モノマーを含むアニオン性ポリマーを含む、実施態様１～１２の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0093】

（１４）実施態様（１４）では、ポリマーが、カルボキシメチルセルロース、疎水変性ポリアクリレートコポリマー、ポリ－２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、ポリスチレンスルホネート、それらの塩、及びそれらの組み合わせから選択されるアニオン性ポリマーを含む、実施態様１～１３の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0094】

（１５）実施態様（１５）では、約５０ｐｐｍから約５０００ｐｐｍのポリマーを含む、実施態様１～１４の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0095】

（１６）実施態様（１６）では、約１００ｐｐｍから約２０００ｐｐｍのポリマーを含む、実施態様１～１５の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0096】

（１７）実施態様（１７）では、シリカ砥粒が約６０ｎｍから約１５０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径を有する、実施態様１～１６の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0097】

（１８）実施態様（１８）では、シリカ砥粒が約８０ｎｍから約１２０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径を有する、実施態様１～１７の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0098】

（１９）実施態様（１９）では、シリカ砥粒が少なくとも１．１の平均アスペクト比を有する、実施態様１～１８の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0099】

（２０）実施態様（２０）では、シリカ砥粒が少なくとも１．２５の平均アスペクト比を有する、実施態様１～１９の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0100】

（２１）実施態様（２１）では、シリカ砥粒が約２０ｃｍ^２／ｇから約６０ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する、実施態様１～２０の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0101】

（２２）実施態様（２２）では、シリカ砥粒が約３０ｃｍ^２／ｇから約４５ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する、実施態様１～２１の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0102】

（２３）実施態様（２３）では、シリカ砥粒がコロイダルシリカである、実施態様１～２２の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0103】

（２４）実施態様（２４）では、
（ａ）約３．０重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；
（ｂ）約３００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有する非イオン性ポリマー；及び
（ｃ）水
を含む化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１．２ｃＰの粘度、及び約９から約１２のｐＨを有する研磨組成物が提供される。

【0104】

（２５）実施態様（２５）では、非イオン性ポリマーが、ポリアルキレンオキシド、ポリエーテルアミン、ポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマー、ポリアクリルアミド、疎水変性ポリアクリルアミド、セルロース、疎水変性セルロース、シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー、疎水変性ポリアクリレートポリマー、多糖類、疎水変性多糖類、ポリスチレン、及びそれらの組み合わせから選択される、実施態様２４の研磨組成物が提供される。

【0105】

（２６）実施態様（２６）では、約５０ｐｐｍから約５０００ｐｐｍのポリマーを含む、実施態様２４～２５の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0106】

（２７）実施態様（２７）では、約１００ｐｐｍから約２０００ｐｐｍのポリマーを含む、実施態様２４～２６の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0107】

（２８）実施態様（２８）では、シリカ砥粒が約６０ｎｍから約１５０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径を有する、実施態様２４～２７の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0108】

（２９）実施態様（２９）では、シリカ砥粒が約８０ｎｍから約１２０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径を有する、実施態様２４～２８の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0109】

（３０）実施態様（３０）では、シリカ砥粒が少なくとも１．１の平均アスペクト比を有する、実施態様２４～２９の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0110】

（３１）実施態様（３１）では、シリカ砥粒が少なくとも１．２５の平均アスペクト比を有する、実施態様２４～３０の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0111】

（３２）実施態様（３２）では、シリカ砥粒が約２０ｃｍ^２／ｇから約６０ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する、実施態様２４～３１の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0112】

（３３）実施態様（３３）では、シリカ砥粒が約３０ｃｍ^２／ｇから約４５ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する、実施態様２４～３２の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0113】

（３４）実施態様（３４）では、シリカ砥粒がコロイダルシリカである、実施態様２４～３３の何れか一の研磨組成物が提供される。

【0114】

（３５）実施態様（３５）では、
（ｉ）基板を提供し、
（ｉｉ）研磨パッドを提供し、
（ｉｉｉ）
（ａ）約３．０重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；
（ｂ）約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するアニオン性ポリマー；及び
（ｃ）水
を含む化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１ｃＰの粘度、約０．２ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比、及び約９から約１２のｐＨを有する研磨組成物を提供し；
（ｉｖ）基板を研磨パッド及び化学機械研磨組成物と接触させ、そして
（ｖ）研磨パッド及び化学機械研磨組成物を基板に対して移動させて、基板の少なくとも一部を摩耗させて基板を研磨する
ことを含む、基板を化学機械研磨する方法が提供される。

【0115】

（３６）実施態様（３６）では、研磨組成物が約３．５重量％から約８重量％のシリカ砥粒を含む、実施態様３５の方法が提供される。

【0116】

（３７）実施態様（３７）では、研磨組成物が約３．５重量％から約５重量％のシリカ砥粒を含む、実施態様３５又は実施態様３６の方法が提供される。

【0117】

（３８）実施態様（３８）では、研磨組成物が約１０から約１２のｐＨを有する、実施態様３５～３７の何れか一の方法が提供される。

【0118】

（３９）実施態様（３９）では、研磨組成物が約１０から約１１のｐＨを有する、実施態様３５～３８の何れか一の方法が提供される。

【0119】

（４０）実施態様（４０）では、研磨組成物が少なくとも約１．３ｃＰの粘度を有する、実施態様３５～３９の何れか一の方法が提供される。

【0120】

（４１）実施態様（４１）では、研磨組成物が少なくとも約２ｃＰの粘度を有する、実施態様３５～４０の何れか一の方法が提供される。

【0121】

（４２）実施態様（４２）では、研磨組成物が、約０．３ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比を有する、実施態様３５～４１の何れか一の方法が提供される。

【0122】

（４３）実施態様（４３）では、研磨組成物が、約０．４ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比を有する、実施態様３５～４２の何れか一の方法が提供される。

【0123】

（４４）実施態様（４４）では、ポリマーが約１０００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有する、実施態様３５～４３の何れか一の方法が提供される。

【0124】

（４５）実施態様（４５）では、ポリマーが約２０００ｋＤａから約４０００ｋＤａの重量平均分子量を有する、実施態様３５～４４の何れか一の方法が提供される。

【0125】

（４６）実施態様（４６）では、ポリマーがアニオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、又はそれらの組み合わせを含む、実施態様３５～４５の何れか一の方法が提供される。

【0126】

（４７）実施態様（４７）では、ポリマーが、ポリアルキレンオキシド、ポリエーテルアミン、ポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマー、ポリアクリルアミド、疎水変性ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、セルロース、疎水変性セルロース、シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー、疎水変性ポリアクリレートポリマー、多糖類、疎水変性多糖類、ポリスチレン、及びそれらの組み合わせから選択される非イオン性ポリマーを含む、実施態様３５～４６の何れか一の方法が提供される。

【0127】

（４８）実施態様（４８）では、ポリマーが、カルボキシレート基、ホスホネート基、スルホネート基、又はそれらの組み合わせを含むアニオン性モノマーを含むアニオン性ポリマーを含む、実施態様３５～４７の何れか一の方法が提供される。

【0128】

（４９）実施態様（４９）では、ポリマーが、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホネート、２－アクリルアミド－２－メチルブタンスルホン酸、［２－メチル－２－［（１－オキソ－２－プロペニル）アミノ］プロピル］－ホスホン酸、マレイン酸、メタクリル酸、アクリル酸、それらの塩、及びそれらの組み合わせから選択されるアニオン性モノマーを含むアニオン性ポリマーを含む、実施態様３５～４８の何れか一の方法が提供される。

【0129】

（５０）実施態様（５０）では、ポリマーが、カルボキシメチルセルロース、疎水変性ポリアクリレートコポリマー、ポリ－２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、ポリスチレンスルホネート、それらの塩、及びそれらの組み合わせから選択されるアニオン性ポリマーを含む、実施態様３５～４９の何れか一の方法が提供される。

【0130】

（５１）実施態様（５１）では、研磨組成物が約５０ｐｐｍから約５０００ｐｐｍのポリマーを含む、実施態様３５～５０の何れか一の方法が提供される。

【0131】

（５２）実施態様（５２）では、研磨組成物が約１００ｐｐｍから約２０００ｐｐｍのポリマーを含む、実施態様３５～５１の何れか一の方法が提供される。

【0132】

（５３）実施態様（５３）では、シリカ砥粒が約６０ｎｍから約１５０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径を有する、実施態様３５～５２の何れか一の方法が提供される。

【0133】

（５４）実施態様（５４）では、シリカ砥粒が約８０ｎｍから約１２０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径を有する、実施態様３５～５３の何れか一の方法が提供される。

【0134】

（５５）実施態様（５５）では、シリカ砥粒が少なくとも１．１の平均アスペクト比を有する、実施態様３５～５４の何れか一の方法が提供される。

【0135】

（５６）実施態様（５６）では、シリカ砥粒が少なくとも１．２５の平均アスペクト比を有する、実施態様３５～５５の何れか一の方法が提供される。

【0136】

（５７）実施態様（５７）では、シリカ砥粒が約２０ｃｍ^２／ｇから約６０ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する、実施態様３５～５６の何れか一の方法が提供される。

【0137】

（５８）実施態様（５８）では、シリカ砥粒が約３０ｃｍ^２／ｇから約４５ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する、実施態様３５～５７の何れか一の方法が提供される。

【0138】

（５９）実施態様（５９）では、シリカ砥粒がコロイダルシリカである、実施態様３５～５８の何れか一の方法が提供される。

【0139】

（６０）実施態様（６０）では、基板が酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、又はそれらの組み合わせを含み、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、又はそれらの組み合わせの少なくとも一部が摩耗されて基板を研磨する、実施態様３５～５９の何れか一の方法が提供される。

【0140】

（６１）実施態様（６１）では、
（ｉ）基板を提供し、
（ｉｉ）研磨パッドを提供し、
（ｉｉｉ）
（ａ）約３．０重量％から約１０重量％のシリカ砥粒；
（ｂ）約３００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有する非イオン性ポリマー；及び
（ｃ）水
を含む化学機械研磨組成物であって、少なくとも約１．２ｃＰの粘度と約９から約１２のｐＨを有する研磨組成物を提供すること
を含む、基板を化学機械研磨する方法が提供される。

【0141】

（６２）実施態様（６２）では、非イオン性ポリマーが、ポリアルキレンオキシド、ポリエーテルアミン、ポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマー、ポリアクリルアミド、疎水変性ポリアクリルアミド、セルロース、疎水変性セルロース、シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー、疎水変性ポリアクリレートポリマー、多糖類、疎水変性多糖類、ポリスチレン、及びそれらの組み合わせから選択される、実施態様６１の方法が提供される。

【0142】

（６３）実施態様（６３）では、研磨組成物が約５０ｐｐｍから約５０００ｐｐｍのポリマーを含む、実施態様６１～６２の何れか一の方法が提供される。

【0143】

（６４）実施態様（６４）では、研磨組成物が約１００ｐｐｍから約２０００ｐｐｍのポリマーを含む、実施態様６１～６３の何れか一の方法が提供される。

【0144】

（６５）実施態様（６５）では、シリカ砥粒が約６０ｎｍから約１５０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径を有する、実施態様６１～６４の何れか一の方法が提供される。

【0145】

（６６）実施態様（６６）では、シリカ砥粒が約８０ｎｍから約１２０ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径を有する、実施態様２４～２８の何れか一の方法が提供される。

【0146】

（６７）実施態様（６７）では、シリカ砥粒が少なくとも１．１の平均アスペクト比を有する、実施態様２４～２９の何れか一の方法が提供される。

【0147】

（６８）実施態様（６８）では、シリカ砥粒が少なくとも１．２５の平均アスペクト比を有する、実施態様２４～３０の何れか一の方法が提供される。

【0148】

（６９）実施態様（６９）では、シリカ砥粒が約２０ｃｍ^２／ｇから約６０ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する、実施態様２４～３１の何れか一の方法が提供される。

【0149】

（７０）実施態様（７０）では、シリカ砥粒が約３０ｃｍ^２／ｇから約４５ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有する、実施態様２４～３２の何れか一の方法が提供される。

【0150】

（７１）実施態様（７１）では、シリカ砥粒がコロイダルシリカである、実施態様２４～３３の何れか一の方法が提供される。

【実施例】

【0151】

これら次の実施例は本発明を更に例証するものであるが、もちろん、その範囲を如何なる方法によっても限定するものとして解釈されるべきではない。

【0152】

次の略語が実施例全体を通して使用される：除去速度（ＲＲ）；オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）；窒化ケイ素（ＳｉＮ）；ポリシリコン（ポリＳｉ）；ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）；ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）；ユースポイント（ＰＯＵ）；及び重量平均分子量（ＭＷ）。

【0153】

次の実施例において、基板ＴＥＯＳ（つまり、酸化ケイ素）、ＳｉＮ（つまり、窒化ケイ素）、及び／又はポリＳｉを未処理のシリコン基板上に塗布し、ＭＩＲＲＡ^ＴＭ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）研磨ツール、ＡＰ－３００^ＴＭ（ＣＴＳ Ｃｏ．，Ｌｔｄ）研磨ツール、Ｌｏｇｉｃｏｏｌ^ＴＭ研磨ツール（Ｌｏｇｉｔｅｃｈ，Ｌｔｄ．）、又はＲＥＦＬＥＸＩＯＮ^ＴＭ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）研磨ツールの何れかを使用して研磨した。ＩＣ１０１０^ＴＭ研磨パッド（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）又はＮＥＸＰＬＡＮＡＲ^ＴＭＥ６０８８研磨パッド（Ｃａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ａｕｒｏｒａ，ＩＬ）を、全ての組成物に対して同一の研磨パラメータで使用した。パッドは３Ｍ製の１８９Ｌディスクで調整した。特に明記されていない限り、標準ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ^ＴＭ研磨パラメータは次の通りである：ＩＣ１０１０^ＴＭパッド、ダウンフォース＝２０．６８ｋＰａ（３ｐｓｉ）、ヘッド速度＝１１０ｒｐｍ、プラテン速度＝１２０ｒｐｍ、総流量＝２００ｍＬ／分。特に明記しない限り、標準Ｌｏｇｉｔｅｃｈ^ＴＭ研磨パラメータは次の通りである：ダウンフォース＝２７．５８ｋＰａ（４．０ｐｓｉ）、ヘッド速度＝８７ｒｐｍ、プラテン速度＝９３ｒｐｍ、総流量＝５０ｍＬ／分。特に明記されていない限り、標準ＡＰ－３００^ＴＭ研磨パラメータは次の通りである：ＩＣ１０１０^ＴＭパッド、ダウンフォース＝２０．６８ｋＰａ（３ｐｓｉ）、ヘッド速度＝１１０ｒｐｍ、プラテン速度＝１２０ｒｐｍ、総流量＝２００ｍＬ／分。特に明記されていない限り、標準ＭＩＲＲＡ^ＴＭ研磨パラメータは次の通りである：ＩＣ１０１０^ＴＭ又はＮＥＸＰＬＡＮＡＲ^ＴＭＥ６０８８パッド、ダウンフォース＝２７．５８ｋＰａ（４ｐｓｉ）、ヘッド速度＝５７ｒｐｍ、プラテン速度＝６３ｒｐｍ、総流量＝１７５ｍＬ／分。除去速度は、分光エリプソメトリーを使用して膜厚を測定し、初期厚から最終厚を差し引くことによって計算した。

【0154】

実施例１
この実施例は、ＴＥＯＳ、ＳｉＮ、ポリＳｉ、及びＢＰＳＧの除去速度に対する、シリカ砥粒粒子の種類及び約５４０ｋＤａの重量平均分子量を有するポリアクリル酸ポリマーの効果を実証する。

【0155】

この実施例の研磨組成物１Ａ～１Ｐに使用されるシリカ砥粒粒子Ａ１～Ａ８を表１に示す。

【0156】

この実施例で使用されるポリマーを含む研磨組成物のそれぞれについて、５４０ｋＤａ ＭＷのポリアクリル酸（ＰＡＡ）を、水酸化カリウム（ＫＯＨ）及びシリカ砥粒粒子Ａ１～Ａ８から選択されるコロイダルシリカ砥粒を含むコロイダルシリカスラリーに添加した。

【0157】

得られた組成物をユースポイントで希釈して、８重量％のコロイダルシリカ、２５００ｐｐｍのＫＯＨ、及び１０００ｐｐｍの５４０ｋＤａ ＭＷのポリアクリル酸（ＰＡＡ）を含む研磨組成物を得た。

【0158】

ＴＥＯＳ、ＳｉＮ、ポリＳｉ、又はＢＰＳＧを含む個別のブランケットウェーハ（２００ｍｍウェーハ）を、研磨組成物１Ａ～１Ｐと共に２７．６ｋＰａ（４ｐｓｉ）のダウンフォースでＮＥＸＰＬＡＮＡＲ^ＴＭＥ６０８８研磨パッドを使用して、Ｍｉｒｒａ^ＴＭツールで研磨した。組成物の動的光散乱（ｎｍ）及び粘度（ｃＰ）を測定し、ＴＥＯＳ、ＳｉＮ、ポリＳｉ、及びＢＰＳＧの除去速度を決定し、結果を表２に示す。

【0159】

表４に示される結果から明らかなように、１０００ｐｐｍの５４０ｋＤａ ＭＷのポリアクリル酸（ＰＡＡ）を含んでいた研磨組成物１Ａ、１Ｃ、１Ｅ、１Ｇ、１Ｉ、１Ｋ、１Ｍ、及び１Ｏは、ポリマーを含んでいなかった研磨組成物１Ｂ、１Ｄ、１Ｆ、１Ｈ、１Ｊ、１Ｌ、１Ｎ及び１Ｐに対して、一般に増加したＴＥＯＳ、ＳｉＮ、及びＢＰＳＧの除去速度を示した。これらの結果は、４５０ｋＤａ ＭＷのポリアクリル酸（ＰＡＡ）ポリマーを研磨組成物に添加して、ＴＥＯＳ、ＳｉＮ、及びＢＰＳＧの除去速度を増加させることができることを実証している。

【0160】

加えて、表４に示される研磨組成物のＴＥＯＳ除去速度を動的光散乱（ＤＬＳ）粒径の関数としてプロットし、その結果を図１に示す。ポリマー添加剤を含まない研磨組成物は三角形でプロットし、ポリマー添加剤を含む研磨組成物は円形でプロットしている。図１は、ＤＬＳ粒径が増加するにつれて、ＴＥＯＳ除去速度が一般に増加することを示している。

【0161】

実施例２
この実施例は、ＴＥＯＳ、ＳｉＮ、及びポリＳｉの除去速度に対する、約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するポリマーの効果を実証する。

【0162】

この実施例の研磨組成物２Ｂ～２Ｒに使用されるポリマーＰ１～Ｐ９を表３に示す。

【0163】

この実施例で使用された研磨組成物のそれぞれについて、ポリマーＰ１～Ｐ９を、水酸化カリウム（ＫＯＨ）と、約１０８ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径、約１．１５の平均アスペクト比、及び約２９ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有するコロイダルシリカ砥粒とを含むコロイダルシリカスラリーに添加した。

【0164】

得られた組成物をユースポイントで希釈して、８重量％のコロイダルシリカ、２５００ｐｐｍのＫＯＨ、及び表４に与えられたポリマー濃度を含む研磨組成物を得た。

【0165】

ＴＥＯＳ又はＳｉＮを含む個別のブランケットウェーハ（２×２インチのクーポンウェーハ）を、研磨組成物２Ａ～２Ｒと共に２７．６ｋＰａ（４ｐｓｉ）のダウンフォースでＮＥＸＰＬＡＮＡＲ^ＴＭＥ６０８８研磨パッドを使用して、Ｌｏｇｉｔｅｃｈ^ＴＭツールで研磨した。組成物の粘度（ｃＰ）を測定し、ＴＥＯＳ、ＳｉＮ、及びポリＳｉの除去速度を決定した。結果を表４に示す。

【0166】

表２に示された結果から明らかなように、請求項記載の発明のポリマーを含む研磨組成物は、ポリマーを含んでいなかった対照研磨組成物２Ａと比較して、一般にＴＥＯＳ及びＳｉＮの増加した除去速度を示した。研磨組成物２Ｊ及び２Ｋはそれぞれ１．２及び１．３の測定粘度を有していた。加えて、４００ｋＤａ未満の重量平均分子量を有するポリマーを含む研磨組成物２Ｂ及び２Ｃは、ポリマーを含んでいなかった対照研磨組成物２Ａと比較して、ＴＥＯＳ及びＳｉＮの低下した除去速度を示した。これらの結果は、本発明のポリマーを研磨組成物に添加して、ＴＥＯＳ及びＳｉＮの除去速度を増加させることができることを実証している。

【0167】

実施例３
この実施例は、ＴＥＯＳとＳｉＮの除去速度に対するシリカ砥粒の量とポリマーの分子量の効果を実証している。

【0168】

この実施例で使用されたポリマーを含む研磨組成物のそれぞれについて、水酸化カリウム（ＫＯＨ）と、約６６ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径、約１．３の平均アスペクト比、及び約４０ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有するコロイダルシリカ砥粒とを含むコロイダルシリカスラリーに、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を添加した。

【0169】

得られた組成物をユースポイントで希釈して、３重量％又は５重量％のコロイダルシリカ、２５００ｐｐｍのＫＯＨ、及び表５に指定される分子量を有する２５０ｐｐｍのポリアクリル酸ポリマーを含む研磨組成物を得た。

【0170】

ＴＥＯＳ又はＳｉＮを含む個別のブランケットウェーハ（２×２インチのクーポンウェーハ）を、研磨組成物３Ａ～３Ｐと共に２０．６８ｋＰａ（３ｐｓｉ）のダウンフォースでＮＥＸＰＬＡＮＡＲ^ＴＭＥ６０８８研磨パッドを使用して、Ｌｏｇｉｔｅｃｈ^ＴＭツールで研磨した。組成物の動的光散乱（ｎｍ）及び粘度（ｃＰ）を測定し、ＴＥＯＳ及びＳｉＮの除去速度を決定し、結果を表５に示す。

【0171】

表５に示された結果から明らかなように、３重量％又は５重量％のコロイダルシリカを含む研磨組成物について、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）ポリマーの分子量を増加させると、ＴＥＯＳ及びＳｉＮの除去速度が増加した。より特定的には、約５００ｋＤａから約１２５０ｋＤａの重量平均分子量を有するＰＡＡポリマーを含む研磨組成物３Ｉ～３Ｋ及び３Ｎ～３Ｐが、ポリマーを含んでいなかったか、又は２５０ｋＤａ未満の重量平均分子量を有するＰＡＡポリマーを含んでいた研磨組成物３Ａ～３Ｈ及び３Ｌ～３Ｍと比較して、ＴＥＯＳ及びＳｉＮの増加した除去速度を示した。

【0172】

３重量％又は５重量％のコロイダルシリカを含む研磨組成物３Ａ～３Ｐに対するＴＥＯＳ及びＳｉＮの除去速度を、ＰＡＡポリマーの重量平均分子量の関数としてプロットし、その結果を図２Ａ及び図２Ｂに示す。図２Ａ及び図２Ｂにプロットされた結果から明らかなように、ＰＡＡポリマーの重量平均分子量が増加するにつれて、ＴＥＯＳ及びＳｉＮの除去速度が増加する。これらの結果は、約４００ｋＤａから約７０００ｋＤａの重量平均分子量を有するポリマーを研磨組成物に添加して、ＴＥＯＳ及びＳｉＮの除去速度を増加させることができることを実証している。

【0173】

３重量％又は５重量％のコロイダルシリカを含む研磨組成物３Ａ～３ＰのＴＥＯＳ除去速度を粘度の関数としてプロットし、その結果を図３に示す。図３にプロットした結果から明らかなように、研磨組成物の粘度が増加するにつれて、ＴＥＯＳ除去速度が増加する。

【0174】

加えて、研磨組成物３Ｂ～３Ｋ（図４Ａ及び４Ｂでは６Ｂ～６Ｋとして示される）に対する粘度及びＴＥＯＳ除去速度を、ＰＡＡポリマーの重量平均分子量の関数としてプロットし、その結果をそれぞれ図４Ａ及び４Ｂに示す。図４Ａ及び４Ｂにプロットされた結果から明らかなように、ＰＡＡポリマーの重量平均分子量を増加させると、スラリーの粘度が増加し、これが、研磨組成物が少なくとも約１ｃＰの粘度と約０．２ｃＰ／重量％から約１．５ｃＰ／重量％のシリカ砥粒の重量％に対する粘度（ｃＰ）の比を有している限り、ＴＥＯＳ除去速度を増加させる。

【0175】

実施例４
この実施例は、シリカ砥粒粒子の量がＴＥＯＳとＳｉＮの除去速度に及ぼす効果を実証する。

【0176】

この実施例で使用されるポリマーを含む研磨組成物のそれぞれについて、９００ｋＤａ ＭＷのポリアクリル酸（ＰＡＡ）を、約６６ｎｍの平均透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）相当粒径、約１．３の平均アスペクト比、及び約４０ｃｍ^２／ｇの平均ブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面積を有するコロイダルシリカ砥粒に添加した。

【0177】

得られた組成物をユースポイントで希釈して、２５００ｐｐｍのＫＯＨ、２５０ｐｐｍの９００ｋＤａ ＭＷのポリアクリル酸（ＰＡＡ）、及び表６に指定された量のシリカ砥粒を含む研磨組成物を得た。

【0178】

ＴＥＯＳ又はＳｉＮを含む個別のブランケットウェーハ（２×２インチのクーポンウェーハ）を、研磨組成物６Ａ～６Ｎと共に２７．６ｋＰａ（４ｐｓｉ）のダウンフォースでＮＥＸＰＬＡＮＡＲ^ＴＭＥ６０８８研磨パッドを使用して、Ｌｏｇｉｔｅｃｈ^ＴＭツールで研磨した。組成物の動的光散乱（ｎｍ）及び粘度（ｃＰ）を測定し、ＴＥＯＳとＳｉＮの除去速度を決定した。結果を表６に示す。

【0179】

表６に示される結果から明らかなように、９００ｋＤａ ＭＷのポリアクリル酸（ＰＡＡ）ポリマーを含む研磨組成物４Ｉ、４Ｋ、及び４Ｍは、ポリマーを含まなかった研磨組成物４Ｊ、４Ｌ及び４Ｎと比較して、顕著に増加したＴＥＯＳ及びＳｉＮの除去速度を示した。これらの結果は、８００ｋＤａ ＭＷのポリアクリル酸（ＰＡＡ）ポリマーを研磨組成物に添加して、ＴＥＯＳ及びＳｉＮの除去速度を高めることができることを実証している。

【0180】

研磨組成物４Ａ～４Ｎの粘度をシリカ砥粒粒子の量の関数としてプロットし、その結果を図５に示す。ポリマー添加剤を含まない研磨組成物は三角形でプロットされ、ポリマー添加剤を含む研磨組成物は円形でプロットされる。図５は、シリカ砥粒粒子の量が増加するにつれて粘度が増加することを示している。更に、９００ｋＤａ ＭＷのポリアクリル酸（ＰＡＡ）ポリマーの添加により、全てのシリカ砥粒粒子充填量に対して研磨組成物の粘度が劇的に増加する。

【0181】

加えて、研磨組成物４Ａ～４ＮのＴＥＯＳ及びＳｉＮ除去速度をシリカ砥粒粒子の量又は粘度の関数としてプロットし、その結果を図６Ａ～６Ｄに示す。ポリマー添加剤を含まない研磨組成物は三角形でプロットし、ポリマー添加剤を含む研磨組成物は円形でプロットしている。図６Ａ～６Ｄにプロットされた結果から明らかなように、シリカ砥粒粒子の量及び粘度が増加するにつれて、ＴＥＯＳ及びＳｉＮ除去速度が増加する。更に、図６Ａ～６Ｄは、９００ｋＤａ ＭＷのポリアクリル酸（ＰＡＡ）ポリマーを含む研磨組成物４Ａ、４Ｃ、４Ｅ、４Ｇ、４Ｉ、４Ｋ、及び４Ｍが、全シリカ砥粒粒子充填量及び粘度で、ポリマーを含んでいなかった研磨組成物４Ｂ、４Ｄ、４Ｆ、４Ｈ、４Ｊ、４Ｌ、及び４Ｎよりも概して性能が優れていたことを示している。ＴＥＯＳ除去速度の劇的な増加は、２５０ｐｐｍの８００ｋＤａ ＭＷのポリアクリル酸（ＰＡＡ）ポリマーを含む３重量％のシリカで起こったが、他の本発明のポリマーは、約３重量％又はそれ以上のシリカ濃度で同等のＴＥＯＳ除去速度をもたらすことが期待されうる。

【0182】

実施例５
この実施例は、非イオン性ポリマーの分子量の効果、よってスラリー粘度の増加がＴＥＯＳとＳｉＮの除去速度に及ぼす効果を実証する。

【0183】

先に記載されたように、様々な分子量（ＭＷ）のヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）を、２０００ｐｐｍ（重量）のＫＯＨ及び５重量％のコロイダルシリカを含む水溶液に添加した。ポリマーは５００ｐｐｍ（重量）の濃度で試験した。ＴＥＯＳ又はＳｉＮを含む個別のブランケットウェーハ（２×２インチのクーポンウェーハ）を、Ｅ６０８８パッド、３Ｍ Ａ１８９Ｌコンディショナー、及び３ｐｓｉのダウンフォースを使用してＬｏｇｉｔｅｃｈツールで研磨した。組成物の粘度（ｃＰ）を測定し、ＴＥＯＳとＳｉＮの除去速度を決定した。結果を表７に示す。

【0184】

表７のデータは、低ＭＷの非イオン性ポリマー（ＨＥＣ）（９０ｋ ＭＷ）をスラリーに添加すると、ポリマーを含まない対照と比較して、スラリー粘度又は除去速度に影響が観察されないことを示している。しかし、高ＭＷの非イオン性ポリマー（ＨＥＣ １．３Ｍ ＭＷ）を添加すると、粘度が２ｃｐを超えて増加し、ＴＥＯＳ除去速度が９５９Ａ／分から１３７４Ａ／分に増加する。

【0185】

ここに引用された刊行物、特許出願、及び特許を含む全ての参考文献は、あたかも各参考文献が出典明示により援用されることが個別かつ具体的に示され、その全体がここに記載されるのと同じ程度まで、出典明示によりここに援用される。

【0186】

本発明を記述する文脈（特に特許請求の範囲の文脈）における「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」及び「少なくとも一つ」という用語及び類似の指示対象の使用は、ここに別段の指示がない限り又は文脈と明らかに矛盾しない限り、単数形と複数形の双方を包含すると解釈されるべきである。一又は複数の項目のリストに続く「少なくとも一つ」という用語の使用（例えば、「Ａ及びＢの少なくとも一つ」）は、ここに別段の指示がない限り又は文脈と明らかに矛盾しない限り、列挙された項目（Ａ又はＢ）又は列挙された項目の二つ以上の任意の組み合わせ（Ａ及びＢ）から選択される一つの項目を意味すると解釈されるべきである。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語は、特に断りのない限り、オープンエンドの用語（すなわち、「含むが、そ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。ここでの値の範囲の記載は、ここに別段の指示がない限り、その範囲内に入るそれぞれの個別の値を個別に参照する簡略的な方法として機能することを単に意図しており、それぞれの個別の値は、あたかもここに個別に記載されているかのように明細書に援用される。ここに記載される全ての方法は、ここに別段の指示がない限り又は文脈と明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実施することができる。ここに提供される任意かつ全ての例、又は例示的な表現（例えば、「など」）の使用は、単に本発明をより良く明らかにすることを意図しており、別に請求項に記載されない限り、本発明の範囲に限定をもたらすものではない。本明細書の如何なる文言も、請求項に記載されていない任意の要素を本発明の実施に必須であると示すものとして解釈されるべきではない。

【0187】

本発明を実施するための発明者に知られている最良の形態を含む、本発明の好ましい実施態様がここに記載されている。これらの好ましい実施態様の変形態様は、前述の説明を読めば当業者には明らかになるであろう。本発明者は、当業者がそのような変形態様を必要に応じて用いることを期待しており、本発明がここに具体的に記載されている以外の形で実施されることを意図している。従って、本発明は、適用される法律によって認められる、ここに添付された特許請求の範囲に記載された主題の全ての変更及び均等物を含む。更に、ここに別段の指示がない限り又は文脈と明らかに矛盾しない限り、それらのあらゆる可能な変形態様における上述の要素の任意の組み合わせが本発明に包含される。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【国際調査報告】