(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのシラン変性金属酸化物を含んでなる化学機械研磨組成物であって、該シラン変性金属酸化物は、式−Ｓｉ(Ｘ)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｉ)]３−ｎを有する少なくとも１つの非両性イオン性シリル基が結合されている金属酸化物を含んでおり、ここでＸは、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であり、ここでＧは、ケイ素含有基のＳｉまたは該金属酸化物の表面金属原子であり；ＲおよびＲ''は、独立して、分岐もしくは分岐していないアルキレン、アルケニレンまたはアルキニレン基あるいはアリーレン、ヘテロアリーレン、アルキルアリーレンまたはアリールアルキレン基であり；ＨＥＴは、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、もしくはＮＲ’であり；Ｌは結合基であり；ｍは０、１、２、３、４、５もしくは６であり；ｎは０、１、もしくは２であり；かつ
ａ）ｍが０である場合には、Ｉは−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、または−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋基であり；
ｂ）ｍが１以上であり、かつＨＥＴがＳである場合には、Ｉは、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−または−Ｑ＋Ａ−基であり、
ｃ）ｍが１以上であり、かつＨＥＴがＯである場合には、Ｉは−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、もしくは−Ｑ＋Ａ−基であり、そして
ｄ）ｍが１以上であり、かつＨＥＴがＮＨまたはＮＲ’である場合には、Ｉは、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、または−Ｑ＋Ａ−基であり；
Ｒ’は、同じでも異なっていてもよく、分岐もしくは分岐していない、置換もしくは非置換アルキル、アルケニルまたはアルキニル基、あるいは置換もしくは非置換アリール、ヘテロアリール、アルキルアリールまたはアリールアルキル基であり、Ｑ＋は、複素環式もしくは芳香族複素環式第四級アンモニウム基、Ｍ＋は、カチオン性対イオンであり、Ａ−は、アニオン性対イオンであり、かつ該金属酸化物が、フュームドシリカ、コロイド状シリカ、沈降シリカ、シリカゲルまたはシリカエーロゲルである、
化学機械研磨組成物。
【請求項２】
ＨＥＴが、ＳまたはＯである、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項３】
ＨＥＴが、ＮＲ’またはＮＨであり、かつＩが、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、または−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋基である、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項４】
Ｌが、結合あるいは−ＣＯ−、−ＣＯＮＲ’−、−ＳＯ３−、−ＳＯ２−、−ＳＯ２ＮＲ’−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＮＲ’−、または−ＣＨ２ＣＨ(ＯＨ)−基である、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項５】
ｍが、０であり、かつＬが、結合である、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項６】
前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｉ)]３−ｎを有する少なくとも１つのシラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成品であり、ここでＸ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または酸素含有置換基であり、かつＹは−ＯＨまたは加水分解性置換基である、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項７】
前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｚ)]３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成物であって、次いで反応して前記シラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であり、ここでＸ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または酸素含有置換基であり、Ｙは、−ＯＨまたは加水分解性置換基であり、かつＺはハロゲン、チオール基またはアミノ基である、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項８】
前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＨ]３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成物であって、次いで式Ｚ’−(Ｒ−Ｉ)を有する化合物と反応して前記シラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であり、ここでＸ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または酸素含有置換基であり、Ｙは、−ＯＨまたは加水分解性置換基であり、ｍは０でなく、かつＺ’は、親電子基である、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項９】
前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ')ｎ(Ｒ''−Ｚ'')３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成品であって、次いで式Ｈ−(ＨＥＴ−Ｌ−Ｒ−Ｉ)を有する化合物と反応して前記シラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であり、ここでＸ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または酸素含有置換基であり、Ｙは、−ＯＨまたは加水分解性置換基であり、かつＺ''は、親電子基である、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項１０】
少なくとも１つのシラン変性金属酸化物を含んでなる化学機械研磨組成物であって、該シラン変性金属酸化物は、少なくとも１つの非両性イオン性シリル基が結合されている金属酸化物を含んでおり、該シリル基は、少なくとも１つの−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、または−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋基を含み、Ｒ’は、同じでも異なっていてもよく、分岐もしくは分岐していない、置換もしくは非置換アルキル、アルケニルまたはアルキニル基、あるいは置換もしくは非置換アリール、ヘテロアリール、アルキルアリールまたはアリールアルキル基であり、Ｍ＋はカチオン性対イオンであり、Ａ−はアニオン性対イオンであり、かつ該金属酸化物が、フュームドシリカ、コロイド状シリカ、沈降シリカ、シリカゲルまたはシリカエーロゲルである、化学機械研磨組成物。
【請求項１１】
少なくとも１つのシリル基が結合されている金属酸化物を含んでなるシラン変性金属酸化物であって、該シリル基が、少なくとも１つの−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、または−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋基を含み、Ｒ’は、同じでも異なっていてもよく、分岐もしくは分岐していない、置換もしくは非置換アルキル、アルケニルまたはアルキニル基あるいは置換もしくは非置換アリール、ヘテロアリール、アルキルアリールまたはアリールアルキル基であり、Ｍ＋は、カチオン性対イオンであり、かつ該金属酸化物が、フュームドシリカ、コロイド状シリカ、沈降シリカ、シリカゲルまたはシリカエーロゲルである、シラン変性金属酸化物。
【請求項１２】
シラン変性金属酸化物であって、該シラン変性金属酸化物が、式−Ｓｉ(Ｘ)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｉ)]３−ｎを有する少なくとも１つの非両性イオン性シリル基が結合されている金属酸化物を含んでおり、Ｘは、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であり、Ｇは、ケイ素含有基のＳｉまたは該金属酸化物の表面金属原子であり；ＲおよびＲ''は、独立して、分岐もしくは分岐していないアルキレン、アルケニレンまたはアルキニレン基あるいはアリーレン、ヘテロアリーレン、アルキルアリーレンまたはアリールアルキレン基であり；ＨＥＴは、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、もしくはＮＲ’であり；Ｌは、結合基であり；ｍは、０、１、２、３、４、５または６であり；ｎは、０、１または２であり；かつ
ａ）ｍが０である場合には、Ｉは−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋または−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋基であり；
ｂ）ｍが１以上であり、かつＨＥＴがＳである場合には、Ｉは、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋または−Ｑ＋Ａ−基であり、
ｃ）ｍが１以上であり、かつＨＥＴがＯである場合には、Ｉは−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、もしくは−Ｑ＋Ａ−基であり、そして
ｄ）ｍが１以上であり、かつＨＥＴがＮＨまたはＮＲ’である場合には、Ｉは、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、または−Ｑ＋Ａ−基であり；
Ｒ’は、同じでも異なっていてもよく、分岐もしくは分岐していない、置換もしくは非置換アルキル、アルケニルまたはアルキニル基あるいは置換もしくは非置換アリール、ヘテロアリール、アルキルアリールまたはアリールアルキル基であり、Ｑ＋は、芳香族複素環式第四級アンモニウム基であり、Ｍ＋は、カチオン性対イオンであり、Ａ−はアニオン性対イオンであり、かつ該金属酸化物が、フュームドシリカ、コロイド状シリカ、沈降シリカ、シリカゲルまたはシリカエーロゲルである、シラン変性金属酸化物。
【請求項１３】
ＨＥＴが、ＳまたはＯである、請求項１２記載のシラン変性金属酸化物。
【請求項１４】
ＨＥＴが、ＮＲ’またはＮＨである、請求項１２記載のシラン変性金属酸化物。
【請求項１５】
Ｌが、結合あるいは、−ＣＯ−、−ＣＯＮＲ’−、−ＳＯ３−、−ＳＯ２−、−ＳＯ２ＮＲ’−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯ−，−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＮＲ’−、または−ＣＨ２ＣＨ(ＯＨ)−基である、請求項１２記載のシラン変性金属酸化物。
【請求項１６】
前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｉ)]３−ｎを有する少なくとも１つのシラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成物であり、Ｘ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または酸素含有置換基であり、かつＹは、−ＯＨまたは加水分解性置換基である、請求項１２記載のシラン変性金属酸化物。
【請求項１７】
前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｚ)]３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成物であって、次いで反応して前記シラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であり、Ｘ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または酸素含有置換基であり、Ｙは、−ＯＨまたは加水分解性置換基であり、かつＺは、ハロゲン、チオール基またはアミノ基である、請求項１２記載のシラン変性金属酸化物。
【請求項１８】
前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＨ]３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成物であって、次いで式Ｚ’−(Ｒ−Ｉ)を有する化合物と反応して前記シラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であり、Ｘ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または酸素含有置換基であり、Ｙは、−ＯＨまたは加水分解性置換基であり、ｍは０ではなく、かつＺ’は、親電子基である、請求項１２記載のシラン変性金属酸化物。
【請求項１９】
前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ(Ｒ''−Ｚ'')３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成物であって、次いで式Ｈ−(ＨＥＴ−Ｌ−Ｒ−Ｉ)を有する化合物と反応して前記シラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であり、Ｘ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または酸素含有置換基であり、Ｙは、−ＯＨまたは加水分解性置換基であり、かつＺ''は、親電子基である、請求項１２記載のシラン変性金属酸化物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シラン変性金属酸化物および、それを含む化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を含めた組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータおよび電子工業で用いられる電子部品の小型化において、大きな進歩がなされている。電子部品の小型化は、典型的には、電子基板を作り上げるための、多数の金属および酸化物層の堆積、エッチングおよび／または研磨を含んでいる。しかしながら、小型化は、部品の品質への懸念を引き起こし、その多くは、コンピュータおよび電子基板材料を精確に研磨することによって克服されている。電子部品表面を精確に研磨するために、研磨される表面の組み合わせに適合する化学機械研磨（ＣＭＰ）スラリーを開発することが必要となってきている。
【０００３】
典型的には、金属酸化物研磨材が、化学機械研磨スラリーに用いられており、そして研磨材粒子の表面の化学的性質を改質する幾つかの方法が開示されている。例えば、米国特許第5,645,736号明細書には、研磨材粒子を、研磨される基板上の一時的な膜もしくはマトリックス中に分散させるために、オルガノポリシロキサンポリマーを用いた、加工品の研磨方法が開示されている。また、米国特許第5,767,016号明細書には、有機金属化合物、例えばアミノプロピルトリエトキシシランと組み合わせ研磨材粒子を含んだ、研磨組成物が開示されている。これらの粒子は、次いで、半導体装置を研磨するために、スラリー中で用いられる。更に、米国特許第6,582,623号明細書には、少なくとも１種の表面金属水酸化物を含んだ少なくとも１種の金属酸化物研磨材粒子と少なくとも１種の非加水分解性置換基を含む少なくとも１種のシラン化合物との組み合わせの生成物である、シラン変性研磨材粒子の分散液を含んだＣＭＰ組成物が開示されている。更に、米国特許第7,044,836号明細書には、金属酸化物粒子を含んだ研磨組成物を用いた基板の研磨方法であって、シラン化合物が金属酸化物粒子の表面の一部に付着しており、ポリマーがそのシラン化合物に付着している表面を有する金属酸化物粒子を含んだ研磨組成物を用いた基板の研磨方法が記載されている。このポリマーは、水溶性または水に乳化性のポリマーである。更に、国際特許出願公開第2007/146680号には、シリカ表面および、そのシリカ表面に共有結合している多数の両性イオン性官能基を含んだ、安定化されたシリカコロイドが記載されており、これはＣＭＰ組成物に用いることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような取り組みが、有用な研磨組成物を生み出す一方で、当工業界には、幅広いｐＨ範囲にわたってコロイド安定性である金属酸化物研磨材を含んだ化学機械研磨組成物への要求が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、少なくとも１種のシリル基が結合されている金属酸化物を含んだ、少なくとも１種のシラン変性金属酸化物を含む化学機械研磨組成物に関する。このシリル基は、少なくとも１つの−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−または−Ｑ＋Ａ−基を含んでおり、ここでＲ’は、同じでも異なっていてもよく、分岐した、もしくは分岐していない、置換もしくは非置換のアルキル、アルケニルまたはアルキニル基、あるいは置換もしくは非置換のアリール、ヘテロアリール、アルキルアリールまたはアリールアルキル基であり、Ｑ＋は、複素環式もしくは芳香族複素環式第四級アンモニウム基であり、Ｍ＋は、カチオン性対イオンであり、そしてＡ−は、アニオン性対イオンである。好ましくは、このシリル基は、式−Ｓｉ(Ｘ)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｉ)]３−ｎを有しており、ここでＸは、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であり、ここでＧは、ケイ素含有基のＳｉもしくは金属酸化物の表面金属原子であり；ＲおよびＲ''は、独立して、分岐もしくは分岐していないアルキレン、アルケニレン、またはアルキニレン基あるいはアリーレン、ヘテロアリーレン、アルキルアリーレンまたはアリールアルキレン基であり；ＨＥＴは、ヘテロ原子基であり；Ｌは結合基であり；ｍは０、１、２、３、４、５または６であり；ｎは０、１または２であり；そしてＩは、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−、または−Ｑ＋Ａ−基である。このシリル基は、非両性イオン性基であることができ、例えば、ｍが０ではなく、そしてＨＥＴがＳまたはＯである場合には、Ｉが−ＳＯ３−Ｍ＋、−０Ｓ０３−Ｍ＋、−ＳＳ０３−Ｍ＋、−ＮＨＳ０３−Ｍ＋、−ＮＲ’Ｓ０３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−、または−Ｑ＋Ａ−基であり、あるいはＨＥＴがＮＲ’である場合には、Ｉが−ＮＲ’３＋Ａ−または−Ｑ＋Ａ−基であるような基である。本発明は、更に、ＣＭＰ組成物中に用いられるシラン変性金属酸化物に関する。
【０００６】
前述の包括的な記載と、下記の詳細な説明は両方とも、典型的なものであり、そして説明のためだけのものであり、そして特許請求した本発明に更なる説明を提供することを意図したものであることが理解されなければならない。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、化学機械研磨組成物および、それに用いられるシラン変性金属酸化物に関する。
【０００８】
本発明の化学機械研磨組成物は、研磨材成分として、少なくとも１種のシラン変性金属酸化物を含んでおり、そしてこの変性研磨材は、少なくとも１つのシリル基が結合されている金属酸化物を含んでいる。この金属酸化物は、シラン変性剤との反応を受けることができる表面ヒドロキシド基を有する、当技術分野で知られているいずれかの無機酸化物であることができる。例えば、この金属酸化物は、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、それらの混合物、およびそれらの化学混和剤（すなわち、原子的に混合されたまたはコーティングされた金属酸化物混合物を含む粒子）であることができる。好ましくは、金属酸化物研磨材は、シリカ（二酸化ケイ素）であり、フュームドシリカ、コロイド状シリカ、沈降シリカ、シリカゲル、またはシリカエーロゲルが挙げられる。より好ましくは、この金属酸化物は、フュームドシリカまたはコロイド状シリカである。
【０００９】
この金属酸化物は、それらがどのように調製されたかに応じて、個別の単一の粒子または個別の粒子の凝集体であることができる。例えば、コロイド状シリカは、一般には単一の粒子の形態であり、一方でフュームドシリカは、典型的には一次粒子の凝集体である。従って、ここで用いられる用語「粒子」は、２個以上の一次粒子の凝集体、ならびに単一の粒子の両方を表している。この金属酸化物は、当業者に知られているいずれかの技術、例えば火炎プロセス、ゾル−ゲルプロセス、熱水プロセス、プラズマプロセス、エーロゲルプロセス、ヒューミングプロセス、沈降プロセス、メカノケミカル磨砕、採鉱、およびそれらのプロセスのいずれかの組み合わせによって、生成することができる。
【００１０】
シラン変性金属酸化物は、少なくとも１つのシリル基が結合されている金属酸化物を含んでおり、このシリル基は、シリコン含有基であって、このシリコン含有基のケイ素原子で、この金属酸化物表面に結合されている。このシリル基は、金属酸化物の表面の一部に、１つもしくは２つ以上の共役結合、１つもしくは２つ以上の静電結合（すなわち、１つもしくは２つ以上のイオン性結合）、１つもしくは２つ以上の水素結合、１つもしくは２つ以上のファンデルワールス結合、またはそれらの組み合わせで、結合されていることができる。好ましくは、このシリル基は、１つもしくは２つ以上の共役結合で、金属酸化物粒子の一部に結合されている。
【００１１】
このシリル基は、更に少なくとも１つの−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−または−Ｑ＋Ａ−基を含んでいる。Ｒ’は、同じでも異なっていてもよく、分岐もしくは分岐していない、置換もしくは非置換のアルキル、アルケニルまたはアルキニル基あるいは、置換もしくは非置換のアリール、ヘテロアリール、アルキルアリール、またはアリールアルキル基であり、Ｑ＋は、複素環式もしくは芳香族複素環式第四級アンモニウム基（例えば、ピリジニウム基）であり、Ｍ＋は、カチオン性対イオンであり、そしてＡ−は、アニオン性対イオンである。対イオンとして、Ｍ＋とＡ−は、イオン交換または他の既知の技術によって、シリル基から取り除くことができ、更に下記で議論される。カチオン性対イオンの好適な例としては、金属カチオン（例えば、Ｎａ＋、Ｌｉ＋およびＫ＋）、Ｈ＋、アンモニウムイオン（ＮＨ４＋、ならびにプロトン化した第一級、第二級または第三級アルキルアミンおよびプロトン化した芳香族アミン、例えばピリジンを含めて）、第四級アンモニウムイオン（アルキル化第三級アミンおよび芳香族アミンを含めて）ならびにそれらの混合物が挙げられる。このカチオンは、好ましくはアンモニウムまたは第四級アンモニウムイオンである。アニオン性対イオンの好適な例としては、ハライド（Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−またはＩ−）、ヒドロキシド、アセテート、ナイトレート、カルボキシレート、スルフェート、メタンスルホナート、メチルスルフェート、およびそれらの混合物が挙げられる。アニオン性対イオンは、好ましくはナイトレート、アセテート、カルボキシレート、メタンスルホナート、またはメチルスルフェートである。具体的なシリル基の例としては、−ＳＯ３− ＮＨＭｅ３＋基、−ＳＯ３− ＮＨ４＋基、−ＳＳＯ３− Ｎａ＋基，−ＳＳＯ３− ＮＨ４＋基、−Ｎ(Ｍｅ)ＳＯ３− ＮＨＭｅ３＋基、−ＮＨＳＯ３− ＮＨＭｅ３＋基、−ＮＭｅ３＋ Ｃｌ−基、−ＮＭｅ３＋ Ｂｒ−基、−ＮＥｔ３＋ Ｃｌ−基、−ＮＣ５Ｈ５＋ Ｃｌ−基、または−ＮＣ５Ｈ５＋ ＮＯ３−基が挙げられる。
【００１２】
好ましくは、シラン変性金属酸化物のシリル基は、式−Ｓｉ(Ｘ)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｉ)]３−ｎを有している。Ｘは、独立して、同じでも異なっていていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基、ここでＧは、ケイ素含有基のＳｉまたは金属酸化物の表面金属原子である。ここで用いられる用語「加水分解性」は、水性の系中でＳｉ−ＯＨ基を形成するであろう置換基、例えばアルコキシ基、を表している。用語「非加水分解性」は、水性の系中で、Ｓｉ−ＯＨを形成する加水分解を受けない置換基を表している。好適な例としては、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族基、またはアルケニル基が挙げられ、それらは、それぞれが、更に１つもしくは２つ以上の官能基で置換されていてもよい。この式の中で、ＲおよびＲ''は、独立して、分岐もしくは分岐していないアルキレン（例えば、メチレン、エチレン、またはプロピレン）、アルケニレン、またはアルキニレン基、あるいはアリーレン、ヘテロアリーレン、アルキルアリーレン、またはアリールアルキレン基である。また、ＲおよびＲ''は、更なる官能基、例えばヒドロキシルまたはアルコキシ基を含んでいてもよい。ＨＥＴは、ヘテロ原子基、例えばＳ、ＮＲ’またはＯであり、ここでＲ’は、上記の通りである。Ｌは結合基であり、ここで用いられるのは、(Ｒ−Ｉ)基を金属酸化物に結合させる結合または化学基である。化学基の例としては、−ＣＯ−、−ＣＯＮＲ’−、−ＳＯ３−、−ＳＯ２−、−ＳＯ２ＮＲ’−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＮＲ’−、−ＣＨ２ＣＨ(ＯＨ)−などが挙げられるが、それらには限定されず、ここでＲ’は上記の通りである。この式中、ｍは０、１、２、３、４、５または６であり、そして好ましくは０、１または２であり、そしてｎは０、１または２である。ｍが０でない場合は、それぞれのＨＥＴは同じかまたは異なっていてよい。従って、例えば、シリル基は、式−Ｓｉ(Ｘ)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ１)ｐ(Ｒ''−ＨＥＴ２)ｑ−(Ｒ−Ｉ)]３−ｎを有していてよく、ここでＨＥＴ１およびＨＥＴ２は、異なるヘテロ原子基であり、そしてｐ＋ｑ＝ｍである。同様に、それぞれのＲ''はまた、ｍが０でない場合には、同じでも異なっていてもよい。Ｉは、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−、または−Ｑ＋Ａ−基であり、ここでＲ’、Ｍ＋、Ａ−およびＱ＋は、上記の通りである。具体的な例としては、ｍが０でない場合には、ＨＥＴは、ＳまたはＯであることができ、そしてＩは、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−または−Ｑ＋Ａ−基であることができ、あるいはＨＥＴは、ＮＲ’であることができ、そしてＩは、−ＮＲ’３＋Ａ−、または−Ｑ＋Ａ−基であることができる。従って、これらの例によって示されるように、シリル基は、非両性イオン性基であることができ、そうして、同一の基の中に、隣接していない正に荷電した原子および負に荷電した原子を含む基である、両性イオン（また、分子内塩とも称される）を含まない。
【００１３】
シラン変性金属酸化物は、当技術分野で知られているいずれかの方法を用いて調製することができる。例えば、改質研磨材は、金属酸化物とシラン化合物の結合（combination）生成品であることができ、このシラン化合物は金属酸化物の処理剤と考えることができる。用いることができるシラン化合物の好適な分類としては、アルコキシシラン、シラザン、ハロシラン、およびカルボキシシラン（例えばアセトキシシラン）が挙げられる。例えば、シラン変性金属酸化物は、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[（Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｉ)]３−ｎを有する少なくとも１つのシラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成品であることができる。この式中、Ｒ、Ｒ''、ＨＥＴ、Ｌ、Ｉ、ｍおよびｎは、上記の通りである。Ｘ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であることができ、ここでＧは、ケイ素含有基のＳｉ、または金属酸化物の表面金属原子であり、そしてＸと同じでも異なっていてもよく、Ｙは、−ＯＨまたは加水分解性置換基である。Ｘ’およびＹの加水分解性置換基の好適な例としては、アルコキシ基、ハロゲン（例えば、Ｃｌ基）、カルボキシレート（例えば、アセテート基）、アミン、およびアミドが挙げられるがそれらには限定されない。
【００１４】
あるいは、本発明のシラン変性金属酸化物は、少なくとも１種の表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、反応性官能基を有する少なくとも１種の前駆体シラン化合物であって、この前駆体シラン化合物は次いで第２の処理剤と反応して、式−Ｓｉ(Ｘ)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｉ)]３−ｎを有するシリル基を形成する前駆体シラン化合物との結合生成物として調製することができる。この２段法の１つの例としては、シラン変性金属酸化物は、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｚ)３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成物であって、次いで反応して、上記のシリル基が結合しているシラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であることができる。この式中、Ｒ、Ｒ''、ＨＥＴ、Ｘ’、ｍ、ｎおよびＹは上記の通りであり、そしてＺは、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−、または−Ｑ＋Ａ−基へと化学的に変換することができる基であり、ハロゲン（これらは、例えば、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−、または−Ｑ＋Ａ−へと変換することができる）、チオール基（これは、いずれかの好適な酸化剤を用いて、−ＳＯ３−Ｍ＋へと変換することができる）、あるいはアミノ基（これは、例えば、アルキル化によって、−ＮＲ’３＋Ａ−基へと、またはスルホン化によって、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋もしくは−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋へと変換することができる）が挙げられる。具体的な例としては、ｎが２であり、両方のＸ’がヒドロキシまたは加水分解性置換基である場合には、好適なシラン化合物としては、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、クロロプロピルトリアルコキシシラン、アミノプロピルトリアルコキシシラン、およびＮ−アルキルアザ−シラシクロペンタン（例えば、Ｎ−メチルアザ−２，２，４−トリメチル−２−シラシクロペンタン）が挙げられる。他の好適なシラン化合物は、当業者によく知られている。
【００１５】
この２段法の第２の例としては、シラン変性金属酸化物は、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＨ]３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成物であって、次いで式Ｚ’−(Ｒ−Ｉ)を有する化合物と反応して、上記のシリル基が結合されているシラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であることができる。これらの式において、Ｒ、Ｒ''、ＨＥＴ、Ｘ’、ｍ、ｎ、ＹおよびＩは、上記の通りであり、そしてこの具体的な例では、ｍは０ではない。この例では、ｍは０でないので、金属酸化物と前駆体シラン化合物との結合生成物は、末端ＨＥＴ−Ｈ求核基、例えばアルコール、チオール、またはアミン基（またはそれらの塩）を備えた結合された基を有している。Ｚ’は電子吸引性の化学基であり、求核性のＨＥＴ−Ｈ基と反応して結合基、Ｌを形成する。具体的な例としては、Ｚ’は、エポキシ基（これは求核性ＨＥＴ−Ｈ基と反応して−ＣＨ２ＣＨ(ＯＨ)−結合基を形成するであろう）、アルファ、ベータ−不飽和カルボニル基、例えばアクリルアミド基（これは求核性ＨＥＴ−Ｈ基と反応して−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯ−、または−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＮＲ’−結合基を形成するであろう）、またはカルボン酸誘導体（これは求核性ＨＥＴ−Ｈ基と反応して−ＣＯ−または−ＣＯＮＲ’−結合基を形成するであろう）であることができる。
【００１６】
この２段法の第３の例としては、シラン変性金属酸化物は、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ(Ｒ''−Ｚ'')３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分加水分解誘導体との結合生成物であって、次いで式Ｈ−(ＨＥＴ−Ｌ−Ｒ−Ｉ)を有する化合物と反応して上記のシリル基が結合されているシラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であることができる。これらの式中で、Ｒ、Ｒ''、ＨＥＴ、Ｘ’、Ｌ、ｎ、ＹおよびＩは、上記の通りである。Ｚ''は、親電子基、例えばハロゲン、エポキシ、アルファ、ベータ−不飽和カルボニル基、またはカルボン酸誘導体であり、それらは求核性のＨ−ＨＥＴ、例えばアルコール、チオール、もしくはアミン基（またはそれらの塩）と反応する。また、他の具体的な組み合わせも可能であり、当業者には知られているであろう。
【００１７】
これらの結合生成品は、シラン化合物と、表面金属水酸化物を有する金属酸化物とを会合させるための、いずれかの既知の方法によって調製することができる。例えば、シラン化合物は、溶媒、例えば水または水／アルコール混合物中に溶解して、そして金属酸化物の表面上に噴霧することができ、それをその後に乾燥してシラン変性金属酸化物を生成することができる。あるいは、シラン変性金属酸化物は、表面金属水酸化物を有する金属酸化物を、溶媒、例えば水また水／アルコール混合物（例えば、水とメタノールとの混合物）と混合し、そしてこの金属酸化物を溶媒中に機械的に分散させることによって調製することができる。一旦分散すると、シラン化合物は、単体で、または溶液としてのいずれでも、この分散液へ加えて、シラン変性金属酸化物を分散液として生成することができ、これを処理溶液から分離して、そして乾燥させるか、あるいは化学機械研磨スラリーの製造に直接に用いるかのいずれかとすることができる。更に、前駆体シラン化合物が、これらの例示した方法のいずれにおいても、シラン化合物の代わりに用いることができ、そしてシラン変性金属酸化物を形成する反応は、これらの成分が混合された後のいずれの段階でも起こる可能性があり、それによってシラン変性金属酸化物を形成し、それは化学機械研磨組成物を調製するために用いることができる。また、結合されたシリル基の対イオンは、当技術分野で知られているいずれかの方法、例えば中和、ダイアフィルトレーションを用いて、または種々の種類のイオン交換樹脂を用いて、変えることができる。
【００１８】
シラン変性金属酸化物は、所望の分散安定性および研磨結果を得るために十分な量の結合されたシリル基を有している。例えば、シリル基の総量は、変性金属酸化物の表面積当たりに、約０．１〜約６．０マイクロモル／ｍ２、例えば約０．５〜約３．０マイクロモル／ｍ２であることができる。しかしながら、単層を超える被覆も許容することができる。
【００１９】
シラン変性金属酸化物は、研磨材粒子の形態に応じて、当技術分野で知られているいずれかの方法を用いて、化学機械研磨組成物中に組み込むことができる。例えば、シラン変性金属酸化物は、固体の形態、例えば粉末もしくはペースト、であることができ、そして種々の既知の分散技術を用いて、例えば、シラン変性金属酸化物を適当な媒体、例えば脱イオン水、へ徐々に加えて、コロイド状分散液を形成させ、そしてこの分散液を、当業者に知られている高せん断混合条件に掛けることによって、化学機械研磨組成物中に混合することができる。あるいは、シラン変性金属酸化物は、液体媒体中の分散液またはスラリーの形態であることができ、そして希釈され、濃縮され、または更に化学機械研磨組成物中に配合することができる。分散液の形態では、液体媒体は、好ましくは水性媒体であり、これは５０質量％超の水を含んでおり、そして、例えば水、もしくは水と水に混和性の溶媒、例えばアルコールとの混合物であることができる。好ましくは、シラン変性酸化物は、約３質量％〜約４５質量％の固形分の範囲、そして好ましくは１０質量％〜２０質量％の固形分の範囲の濃縮された水性分散液として、化学機械研磨組成物中に混合される。
【００２０】
本発明の化学機械研磨組成物は、所望の研磨結果を得るのに十分な量のシラン変性金属酸化物を含んでおり、例えば研磨される表面の種類に応じて変えることができる。一般には、シラン変性金属酸化物は、組成物の総質量を基準にして約１５％以下の量で存在している。金属層の研磨のためには、シラン変性金属酸化物は、約０．１〜７質量％の量で存在していることが好ましく、酸化物層の研磨のためには、シラン変性金属酸化物は、シラン変性研磨材粒子が約５〜約１５質量％の量で存在していることが好ましい。
【００２１】
本発明の化学機械研磨組成物は、更に１種もしくは２種以上の所望による化学機械研磨スラリー添加剤、例えば、酸、錯化剤、酸化剤、触媒、安定剤、分散剤、界面活性剤、腐食抑制剤、緩衝剤、溶液のｐＨを調整するための化合物などを含むことができる。化学機械研磨スラリーおよび組成物中に有用であると当技術分野で知られているいずれかの成分を、上記のシラン変性金属酸化物と共に用いることができる。
【００２２】
例えば、化学機械研磨組成物は、更に、酸、例えば無機酸（例えば、硝酸、リン酸、硫酸、それらの塩、およびそれらの組み合わせ）または有機酸（例えば、シュウ酸、マロン酸、酒石酸、酢酸、乳酸、プロピオン酸、フタル酸、安息香酸、クエン酸、コハク酸、それらの塩、およびそれらの組み合わせ）を含むことができる。また、化学機械研磨組成物は、更に界面活性剤を含むことができる。好適な界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素化界面活性剤、およびそれらの混合物が挙げられるが、それらには限定されない。
【００２３】
更に、化学機械研磨組成物は、更に酸化剤を含むことができる。好適な酸化剤としては、無機および有機過−化合物、臭素酸塩、硝酸塩、塩素酸塩、クロム酸塩、ヨウ素酸塩、鉄および銅塩（例えば、硝酸塩、硫酸塩、ＥＤＴＡおよびクエン酸塩）、希土類および遷移金属酸化物（例えば、四酸化オスミウム）、フェリシアン化カリウム、重クロム酸カリウム、ヨウ素酸など、が挙げられる。過−化合物は（Hawleyによる、Condensed Chemical Dictionaryで規定されているように）、少なくとも１つのペルオキシ基（−Ｏ−Ｏ−）を含む化合物または、元素をその最高の酸化状態で含んでいる化合物である。少なくとも１つのペルオキシ基を含む化合物の例としては、過酸化水素およびその付加物、例えば過酸化尿素、および過炭酸塩、有機過酸化物、例えば過酸化ベンゾイル、過酢酸、およびジターシャリブチルペルオキシド、単過硫酸塩（ＳＯ５−２）、二過硫酸塩（Ｓ２Ｏ８−２）、および過酸化ナトリウムが挙げられるが、それらには限定されない。元素をその最高の酸化状態で含む化合物の例としては、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、過ホウ素酸、過ホウ素酸塩、および過マンガン酸塩が挙げられるが、それらには限定されない。
【００２４】
更に、化学機械研磨組成物は、更にキレート化剤もしくは錯化剤を含むことができ、これは、除去される基材層の除去速度を向上させる添加剤である。好適なキレート化剤もしくは錯化剤としては、例えば、カルボニル化合物（例えば、アセチルアセトネートなど）、単純なカルボキシレート（例えば、アセテート、アリールカルボキシレートなど）、１つもしくは２つ以上のヒドロキシル基を含むカルボキシレート（例えば、グリコラート、ラクテート、グリコナート、没食子酸およびその塩、など）、ジ−、トリ−、およびポリ−カルボキシレート（例えば、オキサレート、フタレート、シトレート、サクシネート、タルトレート、マレート、エデテート（例えば、ＥＤＴＡ二カリウム）、ポリアクリレート、それらの混合物など）、１つもしくは２つ以上のスルホン基および／またはホスホン基を含むカルボキシレートなど、を挙げることができる。また、好適なキレート化剤または錯化剤としては、例えば、ジ−、トリ−、もしくはポリアルコール（例えば、エチレングリコール、ピロカテコール、ピロガロール、タンニン酸など）およびアミン含有化合物（例えば、アンモニア、アミノ酸、アミノアルコール、ジ−、トリ−およびポリアミンなど）を挙げることができる。
【００２５】
好ましくは、化学機械研磨組成物のｐＨは、２〜１１であり、より好ましくは２〜８または３〜１０である。驚くべきことに、上記のシラン変性金属酸化物を含む化学機械研磨組成物は、広範囲なｐＨ範囲を通して安定であることが見出された。従って、シラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物（粒子径が、フュームド金属酸化物では、好ましくは約３００ｎｍ未満、例えば約２００ｎｍ未満、そして約１５０ｎｍ未満であり、そして、コロイド状金属酸化物では、好ましくは約３００ｎｍ未満、例えば約２００ｎｍ未満、約１５０ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、そして約２５ｎｍ未満である）中に良好に分散され、そして分散したままであり、ｐＨが変化しても、集塊になったり、沈降したりする傾向にはない。従って、本発明の化学機械研磨組成物は、変性されていない研磨材粒子分散液に比べて、向上した貯蔵寿命安定性を有している。更に、これらのＣＭＰ組成物は、例えば研磨操作の間に発生する可能性があるｐＨ変化に対して安定であるために、これらのＣＭＰ組成物はまた、目的の表面の向上された研磨特性を与えることが予期される。また、これらの組成物は、向上した配合の柔軟性を与え、研磨する人が、特定の表面または所望の研磨速度に対してこの組成物を誂えることを可能にする。
【００２６】
本発明の化学機械研磨組成物は、少なくとも１つの金属層を含むいずれかの好適な基板を研磨するのに用いることができる。好適な基板としては、集積回路、メモリーもしくは硬質ディスク、金属、層間誘電体（ＩＬＤ）装置、半導体、マイクロ電子機械システム、強誘電体、および磁気ヘッドが挙げられるが、それらには限定されない。この金属層は、いずれかの好適な金属を含んでいることができる。例えば、この金属層は、銅、タンタル、チタン、アルミニウム、ニッケル、白金、ルテニウム、イリジウム、またはロジウムを含むことができる。この基板は、更に少なくとも１つの絶縁層を含むことができる。この絶縁層は、金属酸化物、多孔質金属酸化物、ガラス、有機ポリマー、フッ化有機ポリマー、またはいずれかの他の好適な高ｋまたは低ｋ絶縁層であることができる。
【００２７】
基板層は、当技術分野で知られているいずれかの方法を用いて研磨することができる。例えば、本発明の化学機械研磨組成物は、プラテン（これは、使用時には、動き、そして軌道、直線または円運動からの結果である速度を有している）、このプラテンと接触しており、そして動作中は、プラテンと共に動く研磨パッド、ならびに研磨パッドの表面に対して接触しそして動くことによって研磨される、基板を保持する支持体、含む装置を用いた慣用の方法によって、基板のフィーチャー（features）を研磨するのに用いることができる。基板の研摩は、この基板を研磨パッドと本発明の研磨組成物とに接触させて配置して、そして次いで、この基板を研磨するようにこの基板の少なくとも一部を研摩するように、この研磨パッドを基材に対して動かすことによって起こる。本発明の化学機械研磨組成物は、基板に直接適用されてよく、研摩パッドに適用されてもよく、または基材の研摩の間に、制御された方法でそれらの両方に適用されてもよい。しかしながら、これらの研摩組成物は、研摩パッドに適用され、それがその後に基板表面に接触させられて、その後に、基板が研磨されるように、このパッドが基板表面に対して動かされることが好ましい。本発明の研摩組成物は、次いで、このパッド／基板表面で十分な量の研摩組成物を維持するために、連続して、または断続的に研摩パッドへと適用される。研摩の終点に達した場合には、研摩パッドへの研摩組成物の流れは遮断されて、そして過剰な研摩組成物は、脱イオン水または他の溶媒で、基板から洗い流される。
【実施例】
【００２８】
本発明は、下記の例によって更に明確にされ、それらは本来、例示のためだけを意図している。
【００２９】
例１〜１５
下記の例は、本発明の化学機械研磨組成物中に用いるためのシラン変性金属酸化物の調製を説明している。これらの例では、試料のゼータ電位は、Brookhaven Instruments（ニューヨーク州、ホールトヴィル）のZeta Plus、またはColloidal Dynamics（ロードアイランド州、ウォーウィック）のZetaProbeのいずれかを用いて測定した。平均体積粒径（ｍｖ）は、脱イオン水中で、Microtrac（登録商標）Ultrafine Particle Analyzerを用いて、動的光散乱法によって測定した。
【００３０】
例１
メルカプトプロピルトリメトキシシラン（７．０７ｇ）を、１７７．８ｇ（４５％固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma-Aldrichから入手可能）、６４ｇの水、および１６０ｇのメタノールの攪拌されている混合物へと加えた。この混合物を次いで、５０℃で９０時間加熱した。この混合物を室温に冷却し、そしてその一部２００ｇを取り出した。過酸化水素（３０％溶液を６．０５ｇ）を、その取り出した一部に加え、そしてこの混合物を５０時間にわたり６５℃で加熱した。更なる過酸化水素（３０％溶液を６．１２ｇ）加え、そして加熱を１５時間継続し、スルホネート基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液を形成した。この分散液のｐＨは、１．７であった。
【００３１】
この水性シラン変性金属酸化物分散液の試料を、必要に応じて水酸化アンモニウムと硝酸で、３、６および１０のｐＨ値に調整した。また、対イオンは、例えばテトラメチルアンモニウムに、例えばこの試料を適正なイオン交換カラムに通すか、または他の既知の方法を用いることによって、変更可能であった。ｐＨを調整されたそれぞれの試料のゼータ電位と平均体積粒径（ｍｖ）を測定し、そしてその結果を下記の表１中に示した。
【００３２】
【表１】
0005843613.tif 000002
【００３３】
これらの結果が示すように、スルホネート基が結合されているシラン変性金属酸化物は、３〜１０のｐＨで、良好な水性分散液を形成した。大きな負のゼータ電位は、結合されたスルホネート基が、これらのｐＨ値では、負に荷電していることを表している。
【００３４】
更に、これらの試料は、ｐＨ３および６で、４５℃に９７日間にわたりエージングさせ、そしてゼータ電位と粒子径を測定した。これらの結果を下記の表２に示した。
【００３５】
【表２】
0005843613.tif 000003
【００３６】
これらの結果は、エージングの後でさえも、スルホネート基が結合されているシラン変性金属化合物は、これらのｐＨ値で、良好に分散したままであることを示している。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。
【００３７】
比較として、２０％（固形分基準）の未処理のLudox CLXシリカ、４０％の水および４０％のメタノールの分散液を、硝酸と水酸化アンモニウムで３と６のｐＨ値に調整することによって、試料を調製した。４５℃で９７日間にわたり、ｐＨ６でエージングしたこの比較試料は、ゲル化し、一方で、ｐＨ３でエージングした比較試料は、２５０ｎｍ超の大きさに成長した。
【００３８】
例２
メルカプトプロピルトリメトキシシラン（７．０７ｇ）を、１７７．８ｇ（４５%固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma- Aldrichから入手可能）、６４ｇの水および１６０ｇのメタノールの攪拌されている混合物へと加えた。この混合物を、次いで５０℃で９０時間にわたって加熱した。この混合物を室温に冷却し、そしてその一部１６３ｇを取り出した。この取り出した一部に、過酸化水素（３０％溶液を２４．５ｇ）を加えて、そしてこの混合物を５１時間にわたり、６５℃で加熱した。結果として得られた、スルホネート基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液は、１．１のｐＨを有していた。
【００３９】
この水性のシラン変性金属酸化物分散液の試料を、必要に応じて水酸化アンモニウムと硝酸で、３、６および１０のｐＨ値に調整した。また、対イオンは、この試料を適当なイオン交換カラムに通すこと、または他の既知の方法を用いることによって、例えばテトラメチルアンモニウムへと変更することができた。ｐＨを調整されたそれぞれの試料のゼータ電位および平均体積粒径（ｍｖ）を測定して、そしてそれらの結果を下記の表３中に示した。
【００４０】
【表３】
0005843613.tif 000004
【００４１】
これらの結果が示すように、スルホネート基が結合されているシラン変性金属酸化物は、３〜１０のｐＨで、良好な水性分散液を形成した。大きな負のゼータ電位は、結合されたスルホネート基が、これらのｐＨ値では、負に荷電していることを表している。
【００４２】
更に、ｐＨを調整されたそれぞれの試料を、４５℃で３９日間に亘ってエージングして、そしてゼータ電位と粒子径を測定した。これらの結果を、下記の表４中に示した。
【００４３】
【表４】
0005843613.tif 000005
【００４４】
これらの結果は、エージングの後でさえも、スルホネート基が結合されているシラン変性金属化合物は、これらのｐＨ値で、良好に分散したままであることを示している。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。
【００４５】
比較として、２０％（固形分基準）の未処理のLudox CLXシリカ、４０％の水および４０％のメタノールの分散液を、硝酸と水酸化アンモニウムで３と６のｐＨ値に調整することによって、試料を調製した。４５℃で９７日間にわたり、ｐＨ６でエージングしたこの比較試料は、ゲル化し、一方で、ｐＨ３でエージングした比較試料は、１７５ｎｍ超の大きさに成長した。
【００４６】
例３
メルカプトプロピルトリメトキシシラン（１０．６７ｇ）を、２６６．８ｇ（４５%固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma- Aldrichから入手可能）、および２３３．８ｇの水の攪拌されている混合物へと加えた。この混合物を、次いで５０℃で２時間にわたって加熱した。この混合物を室温に冷却し、そしてその一部４０２ｇを取り出した。この取り出した一部に、過酸化水素（３０％溶液を２８．９ｇ）を加えて、そしてこの混合物を、室温で３０分間振とうし、次いで１７時間にわたり５０℃で加熱して、そして更に５．５時間に亘って最終的に８５℃で加熱した。結果として得られた、スルホネート基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液は、１．３のｐＨを有していた。
【００４７】
この水性のシラン変性金属酸化物分散液の試料を、必要に応じて水酸化アンモニウムと硝酸で、３、６および１０のｐＨ値に調整した。また、対イオンは、この試料を適当なイオン交換カラムに通すこと、または他の既知の方法を用いることによって、例えばテトラメチルアンモニウムへと変更することができた。ｐＨを調整されたそれぞれの試料のゼータ電位および平均体積粒径（ｍｖ）を測定して、そしてそれらの結果を下記の表５中に示した。
【００４８】
【表５】
0005843613.tif 000006
【００４９】
これらの結果が示すように、スルホネート基が結合されているシラン変性金属酸化物は、３〜１０のｐＨで、良好な水性分散液を形成した。大きな負のゼータ電位は、結合されたスルホネート基が、これらのｐＨ値では、負に荷電していることを表している。
【００５０】
更に、ｐＨを調整されたそれぞれの試料を、４５℃で６７日間に亘ってエージングして、そしてゼータ電位と粒子径を測定した。これらの結果を、下記の表６中に示した。
【００５１】
【表６】
0005843613.tif 000007
【００５２】
これらの結果は、エージングの後でさえも、スルホネート基が結合されているシラン変性金属化合物は、これらのｐＨ値で、良好に分散したままであることを示している。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。
【００５３】
比較として、２０％（固形分基準）の未処理のLudox CLXシリカ、および８０％の水の分散液を、硝酸と水酸化アンモニウムで３と６のｐＨ値に調整することによって、試料を調製した。４５℃で６７日間にわたりエージングしたこれらの比較試料のそれぞれは、ゲル化した。
【００５４】
例４
水（４７２ｇ）および３４ｇのCab-O-Sil M5フュームドシリカ（マサチューセッツ州、ボストン、Cabot Corp.から入手可能）を、１リットルのワーリングブレンダー中で、１５分間混合した。更に、１０３ｇのCab-O-Sil M5フュームドシリカを加えて、そして混合を、更に１５分間続けた。１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液（５６．５ｇ）を、結果として得られるスラリーに少しずつ加え、そして更に３０分間混合した。４．７４ｇの濃硝酸の添加で、ｐＨを１０．０に低下させて、そして混合を更に２５分間続けて、フュームドシリカ分散液を形成した。
【００５５】
メルカプトプロピルトリメトキシシラン（５．４６ｇ）を、このフュームドシリカ分散液の一部１９６ｇに加えて、そして結果として得られた混合物を、６５℃に加熱し、そして冷却した。その一部１２３ｇを取り出して、そして過酸化水素（３０％溶液を１１．９ｇ）次いで加えた。この混合物を、次いで４４時間に亘って５０℃で、４４時間に亘って７８℃で、そして２時間に亘って８５℃で加熱した。結果として得られた、スルホネート基が結合されているシリカ変性金属酸化物の水性分散液は、１．２のｐＨを有していた。
【００５６】
この水性のシラン変性金属酸化物分散液の試料を、必要に応じて水酸化アンモニウムと硝酸で、３、６および１０のｐＨ値に調整した。また、対イオンは、この試料を適当なイオン交換カラムに通すこと、または他の既知の方法を用いることによって、例えばテトラメチルアンモニウムへと変更することができた。ｐＨを調整されたそれぞれの試料のゼータ電位および平均体積粒径（ｍｖ）を測定して、そしてそれらの結果を下記の表７中に示した。
【００５７】
【表７】
0005843613.tif 000008
【００５８】
これらの結果が示すように、スルホネート基が結合されているシラン変性金属酸化物は、３〜１０のｐＨで、良好な水性分散液を形成した。大きな負のゼータ電位は、結合されたスルホネート基が、これらのｐＨ値では、負に荷電していることを表している。
【００５９】
更に、ｐＨを調整されたそれぞれの試料を、４５℃で４４日間に亘ってエージングして、そしてゼータ電位と粒子径を測定した。これらの結果を、下記の表８中に示した。
【００６０】
【表８】
0005843613.tif 000009
【００６１】
これらの結果は、エージングの後でさえも、スルホネート基が結合されているシラン変性金属化合物は、これらのｐＨ値で、良好に分散したままであることを示している。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。
【００６２】
比較として、２０％（固形分基準）の未処理のCab-O-Sil M5シリカ、および８０％の水の分散液を、硝酸と水酸化アンモニウムで３と６のｐＨ値に調整することによって、試料を調製した。４５℃で４４日間にわたりエージングしたこれらの比較試料のそれぞれは、ゲル化した。
【００６３】
例５
クロロプロピルトリメトキシシラン（１６．０ｇ）を、４００ｇ（４５%固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma- Aldrichから入手可能）、および４２４ｇのメタノールの攪拌されている混合物へと加えた。この混合物を、次いで６５℃で一晩加熱した。Ｎａ２Ｓ２Ｏ３（１２．８ｇ）を加えて、そしてこの混合物を６５℃で２日間加熱した。結果として得られた、チオ硫酸ナトリウム基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液は、９．３のｐＨを有していた。
【００６４】
この水性のシラン変性金属酸化物分散液の試料を、必要に応じて水酸化アンモニウムと硝酸で、３、６および１０のｐＨ値に調整した。また、対イオンは、この試料を適当なイオン交換カラムに通すこと、または他の既知の方法を用いることによって、例えばテトラメチルアンモニウムへと変更することができた。ｐＨを調整されたそれぞれの試料のゼータ電位および平均体積粒径（ｍｖ）を測定して、そしてそれらの結果を下記の表９中に示した。
【００６５】
【表９】
0005843613.tif 000010
【００６６】
これらの結果が示すように、チオ硫酸塩基が結合されているシラン変性金属酸化物は、３〜１０のｐＨで、良好な水性分散液を形成した。大きな負のゼータ電位は、結合されたチオ硫酸塩基が、これらのｐＨ値では、負に荷電していることを表している。
【００６７】
更に、ｐＨを調整されたそれぞれの試料を、４５℃で１４日間に亘ってエージングして、そしてゼータ電位と粒子径を測定した。これらの結果を、下記の表１０中に示した。
【００６８】
【表１０】
0005843613.tif 000011
【００６９】
これらの結果は、エージングの後でさえも、チオ硫酸塩基が結合されているシラン変性金属化合物は、これらのｐＨ値で、良好に分散したままであることを示している。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。
【００７０】
比較として、２０％（固形分基準）の未処理のLudox CLXシリカ、４０％の水、および４０％のメタノールの分散液を、硝酸と水酸化アンモニウムで３と６のｐＨ値に調整することによって、試料を調製した。４５℃で１４日間にわたりｐＨ６でエージングしたこの比較試料は、ゲル化し、一方で、ｐＨ３でエージングした比較試料は、７５ｎｍ超の大きさに成長した。
【００７１】
例６
Ｎ−メチル−アザ−２，２，４−トリメチル−２−シラシクロペンタン（５．９１ｇ）を、２００．４ｇ（４５％固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma-Aldrichから入手可能）、６３ｇの水、および１７７ｇのメタノールの攪拌されている混合物に加えた。この混合物を、次いで５０℃で１５．５時間に亘って加熱して、そしてこの混合物を室温に冷却した。その一部１２８ｇを取り出し、そしてこれに硫黄トリオキシドトリメチルアミン錯体（２５．７８ｇ）を加えた。結果として得られた混合物を、室温で、一晩攪拌した。結果として得た、スルファメート基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液は、７．９のｐＨを有していた。
【００７２】
この水性のシラン変性金属酸化物分散液の試料を、必要に応じて水酸化アンモニウムと硝酸で、３、６および１０のｐＨ値に調整した。また、対イオンは、この試料を適当なイオン交換カラムに通すこと、または他の既知の方法を用いることによって、例えばテトラメチルアンモニウムへと変更することができた。ｐＨを調整されたそれぞれの試料のゼータ電位および平均体積粒径（ｍｖ）を測定して、そしてそれらの結果を下記の表１１中に示した。
【００７３】
【表１１】
0005843613.tif 000012
【００７４】
これらの結果が示すように、スルファメート基が結合されているシラン変性金属酸化物は、３〜１０のｐＨで、良好な水性分散液を形成した。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。大きな負のゼータ電位は、結合されたスルファメート基が、これらのｐＨ値では、負に荷電していることを表している。また、このシラン変性金属酸化物分散液の試料は、何回かのメタノールおよびメタノール／水洗浄を用いた遠心分離によって精製された。元素分析から、この材料は、固形分を基準として、０．１０ミリモル／ｇの結合した硫黄を有していることが示された。
【００７５】
例７
Ｎ−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニウムクロリドのメタノール中の５０％溶液（１２．４ｇ）を、８９ｇ（４５％固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma-Aldrichから入手可能）、２８．４ｇの水、および７１ｇのメタノールの攪拌されている混合物に加えた。この混合物を、６８℃で、２４時間に亘って加熱した。結果として得た、第四級アンモニウムクロリド基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液は、８．４のｐＨを有していた。
【００７６】
この水性のシラン変性金属酸化物分散液の試料を、必要に応じて水酸化アンモニウムと硝酸で、３、６および１０のｐＨ値に調整した。また、対イオンは、例えばこの試料を適当なイオン交換カラムに通すこと、または他の既知の方法を用いることによって、アセテートへと変更することができた。ｐＨを調整されたそれぞれの試料のゼータ電位および平均体積粒径（ｍｖ）を測定して、そしてそれらの結果を下記の表１２中に示した。
【００７７】
【表１２】
0005843613.tif 000013
【００７８】
これらの結果が示すように、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物は、３〜１０のｐＨで、良好な水性分散液を形成した。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。大きな正のゼータ電位は、結合された第四級アンモニウム基が、これらのｐＨ値では、正に荷電していることを表している。
【００７９】
例８
（３−クロロプロピル）トリメトキシシラン（２３．９ｇ）を、４４４．５ｇ（４５％固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma-Aldrichから入手可能）、１４５ｇの水および３８８ｇのメタノールの攪拌されている混合物へ加えた。この混合物を、次いで６５℃で１８時間に亘って加熱した。この混合物を室温に冷却して、そしてその一部１０３ｇを取り出した。３，４−ルチジン（２．６９ｇ）を加え、そしてこの混合物を１５１時間に亘って６５℃で加熱した。結果として得た、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液は、７．０のｐＨを有していた。
【００８０】
この水性シラン変性金属酸化物分散液のｐＨを、水酸化アンモニウムで、１０に調整して、そしてゼータ電位と平均体積粒径（ｍｖ）を測定した。ゼータ電位は、３０ｍＶであることが分かり、そして平均体積粒径（ｍｖ）は、５４ｎｍであることが分かった。また、対イオンは、例えばこの試料を適正なイオン交換カラムに通すか、または他の既知の方法を用いることによって、アセテートに変更可能であった。これらの結果が示すように、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物は、ｐＨ１０で、良好な水性分散液を形成し、そして、大きな正のゼータ電位は、このシラン変性金属酸化物が、このｐＨ値では、正に荷電していることを表している。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。
【００８１】
例９
（３−ブロモプロピル）トリメトキシシラン（４．３９ｇ）を、６６．８ｇ（４５％固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma-Aldrichから入手可能）、２３．２ｇの水および６０．０ｇのメタノールの攪拌されている混合物へ加えた。この混合物を、次いで６５℃で５時間に亘って加熱した。トリメチルアミンの２５％水溶液（４．３９ｇ）を加え、そしてこの混合物を、日中は室温で攪拌しながら、二晩に亘って６５℃で加熱した。結果として得た、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液は、９．５のｐＨを有していた。
【００８２】
この水性シラン変性金属酸化物分散液のｐＨを、水酸化アンモニウムで、１０に調整して、そしてゼータ電位と平均体積粒径（ｍｖ）を測定した。ゼータ電位は、２０ｍＶであることが分かり、そして平均体積粒径（ｍｖ）は、４０ｎｍであることが分かった。また、対イオンは、例えばこの試料を適正なイオン交換カラムに通すか、または他の既知の方法を用いることによって、アセテートに変更可能であった。これらの結果が示すように、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物は、ｐＨ１０で、良好な水性分散液を形成し、そして、大きな正のゼータ電位は、このシラン変性金属酸化物が、このｐＨ値では、正に荷電していることを表している。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。
【００８３】
例１０
（３−メルカプトプロピル）トリメトキシシラン（１５．９８ｇ）を、４００．０ｇ（４５％固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma-Aldrichから入手可能）および４８４．８ｇの水の攪拌されている混合物へ加えた。この混合物を、次いで６５℃で２３時間に亘って加熱した。この混合物を室温に冷却して、そしてその一部１２１ｇを取り出した。（３−アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウムクロリドの７５％（３．０６ｇ）水溶液をこの取り出した一部に加え、そしてこの混合物を４３時間に亘って６５℃で加熱した。結果として得た、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液は、８．５のｐＨを有していた。
【００８４】
この水性のシラン変性金属酸化物分散液の試料を、必要に応じて水酸化アンモニウムと硝酸で、３、６および１０のｐＨ値に調整した。また、対イオンは、例えばこの試料を適当なイオン交換カラムに通すこと、または他の既知の方法を用いることによって、アセテートへと変更することができた。ｐＨを調整されたそれぞれの試料のゼータ電位および平均体積粒径（ｍｖ）を測定して、そしてそれらの結果を下記の表１３中に示した。
【００８５】
【表１３】
0005843613.tif 000014
【００８６】
これらの結果が示すように、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物は、３〜１０のｐＨで、良好な水性分散液を形成した。大きな正のゼータ電位は、第四級アンモニウム基結合されているこのシラン変性金属酸化物が、これらのｐＨ値では、正に荷電していることを表している。
【００８７】
更に、水性のシラン変性金属酸化物分散液の試料を、ｐＨ８．５で１７５日間に亘って室温でエージングして、そして次いで必要に応じて水酸化アンモニウムと硝酸で、３、６および１０のｐＨ値に調整した。ゼータ電位および粒径を測定して、そしてそれらの結果を下記の表１４中に示した。
【００８８】
【表１４】
0005843613.tif 000015
【００８９】
これらの結果は、エージングの後でさえも、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属化合物は、これらのｐＨ値に調整された場合には、良好に分散したままであることを示している。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。
【００９０】
例１１
（３−メルカプトプロピル）トリメトキシシラン（１８．８６ｇ）を、３５６．６ｇ（４５％固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma-Aldrichから入手可能）、１１５．８ｇの水および３１１．１ｇのメタノールの攪拌されている混合物へ加えた。この混合物を、次いで６５℃で１２時間に亘って加熱した。この混合物を室温に冷却して、そしてその一部１６０ｇを取り出した。（３−アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウムクロリドの７５％水溶液（５．３６ｇ）を、この取り出した一部に加え、そしてこの混合物を２３時間に亘って６５℃で加熱した。結果として得た、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液は、８．２のｐＨを有していた。
【００９１】
この水性シラン変性金属酸化物分散液のｐＨを、水酸化アンモニウムで、１０に調整して、そしてゼータ電位と平均体積粒径（ｍｖ）を測定した。ゼータ電位は、２２ｍＶであることが分かり、そして平均体積粒径（ｍｖ）は、４３ｎｍであることが分かった。また、対イオンは、例えばこの試料を適正なイオン交換カラムに通すか、または他の既知の方法を用いることによって、アセテートに変更可能であった。これらの結果が示すように、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物は、ｐＨ１０で、良好な水性分散液を形成し、そして、大きな正のゼータ電位は、このシラン変性金属酸化物が、このｐＨ値では、正に荷電していることを表している。
【００９２】
更に、水性のシラン変性金属酸化物分散液の試料を、ｐＨ８．２で１１５日間に亘って室温でエージングして、そして次いで必要に応じて水酸化アンモニウムと硝酸で、３、６および１０のｐＨ値に調整した。ゼータ電位および粒径を測定して、そしてそれらの結果を下記の表１５中に示した。
【００９３】
【表１５】
0005843613.tif 000016
【００９４】
これらの結果は、エージングの後でさえも、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属化合物は、これらのｐＨ値に調整された場合には、良好に分散したままであることを示している。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。
【００９５】
例１２
（３−メルカプトプロピル）トリメトキシシラン（１５．９８ｇ）を、４００．０ｇ（４５％固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma-Aldrichから入手可能）および４８４．８ｇの水の攪拌されている混合物へ加えた。この混合物を、次いで６５℃で２３時間に亘って加熱した。この混合物を室温に冷却して、そしてその一部１３３ｇを取り出した。グリシジルトリメチルアンモニウムクロリドの９０％水溶液（２．０３ｇ）を、この取り出した一部に加え、そしてこの混合物を４３時間に亘って６５℃で加熱した。結果として得た、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液は、８．０のｐＨを有していた。
【００９６】
この水性のシラン変性金属酸化物分散液の試料を、必要に応じて水酸化アンモニウムと硝酸で、３、６および１０のｐＨ値に調整した。また、対イオンは、例えばこの試料を適当なイオン交換カラムに通すこと、または他の既知の方法を用いることによって、アセテートへと変更することができた。ｐＨを調整されたそれぞれの試料のゼータ電位および平均体積粒径（ｍｖ）を測定して、そしてそれらの結果を下記の表１６中に示した。
【００９７】
【表１６】
0005843613.tif 000017
【００９８】
これらの結果が示すように、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物は、３〜１０のｐＨで、良好な水性分散液を形成し、そして大きな正のゼータ電位は、結合されている第四級アンモニウム基が、これらのｐＨ値では正に荷電していることを表している。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。
【００９９】
例１３
（３−メルカプトプロピル）トリメトキシシラン（１８．８６ｇ）を、３５６．６ｇ（４５％固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma-Aldrichから入手可能）、１１５．８ｇの水および３１１．１ｇのメタノールの攪拌されている混合物へ加えた。この混合物を、次いで６５℃で１２時間に亘って加熱した。この混合物を室温に冷却して、そしてその一部１１４．４ｇを取り出した。グリシリルトリメチルアンモニウムクロリドの９０％水溶液（２．４４ｇ）を、この取り出した一部に加え、そしてこの混合物を２３時間に亘って６５℃で加熱した。結果として得た、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液は、８．１のｐＨを有していた。
【０１００】
この水性シラン変性金属酸化物分散液のｐＨを、水酸化アンモニウムで、１０に調整して、そしてゼータ電位と平均体積粒径（ｍｖ）を測定した。ゼータ電位は、２９ｍＶであることが分かり、そして平均体積粒径（ｍｖ）は、４３ｎｍであることが分かった。また、対イオンは、例えばこの試料を適正なイオン交換カラムに通すか、または他の既知の方法を用いることによって、アセテートに変更可能であった。これらの結果が示すように、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物は、ｐＨ１０で、良好な水性分散液を形成し、そして、大きな正のゼータ電位は、このシラン変性金属酸化物が、このｐＨ値では、正に荷電していることを表している。
【０１０１】
更に、水性のシラン変性金属酸化物分散液の試料を、ｐＨ８．１で１１５日間に亘って室温でエージングして、そして次いで必要に応じて水酸化アンモニウムと硝酸で、３、６および１０のｐＨ値に調整した。ゼータ電位および粒径を測定して、そしてそれらの結果を下記の表１７中に示した。
【０１０２】
【表１７】
0005843613.tif 000018
【０１０３】
これらの結果は、エージングの後でさえも、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属化合物は、これらのｐＨ値に調整された場合には、良好に分散したままであることを示している。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。
【０１０４】
例１４
（３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（１４．５３ｇ）を、４００．１ｇ（４５％固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma-Aldrichから入手可能）および４８４．８ｇの水の攪拌されている混合物へ加えた。この混合物を、次いで６６℃で１７時間に亘って加熱した。この混合物を室温に冷却して、そしてその一部９９ｇを取り出した。（３−アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウムクロリドの７５％水溶液（２．４６ｇ）を、この取り出した一部に加え、そしてこの混合物を７３時間に亘って６５℃で加熱した。結果として得た、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液は、８．６のｐＨを有していた。
【０１０５】
この水性シラン変性金属酸化物分散液のｐＨを、水酸化アンモニウムで、１０に調整して、そしてゼータ電位と平均体積粒径（ｍｖ）を測定した。ゼータ電位は、１９ｍＶであることが分かり、そして平均体積粒径（ｍｖ）は、１１６ｎｍであることが分かった。また、対イオンは、例えばこの試料を適正なイオン交換カラムに通すか、または他の既知の方法を用いることによって、アセテートに変更可能であった。これらの結果が示すように、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物は、ｐＨ１０で、良好な水性分散液を形成し、そして、大きな正のゼータ電位は、このシラン変性金属酸化物が、このｐＨ値では、正に荷電していることを表している。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。
【０１０６】
例１５
（３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（２０．０７ｇ）を、４００．１ｇ（４５％固形分）のLudox CL-Xコロイド状シリカ分散液（Sigma-Aldrichから入手可能）、４８４．８ｇの水および３５９．０ｇのメタノールの攪拌されている混合物へ加えた。この混合物を、次いで６５℃で１７時間に亘って加熱した。この混合物を室温に冷却して、そしてその一部１１６ｇを取り出した。グリシジルトリメチルアンモニウムクロリドの９０％水溶液（２．３２ｇ）を、この取り出した一部に加え、そしてこの混合物を５時間に亘って６５℃で加熱した。結果として得た、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物の水性分散液は、１０．０のｐＨを有していた。
【０１０７】
この水性シラン変性金属酸化物分散液のｐＨを、水酸化アンモニウムで、１０に調整して、そしてゼータ電位と平均体積粒径（ｍｖ）を測定した。ゼータ電位は、２２ｍＶであることが分かり、そして平均体積粒径（ｍｖ）は、２２２ｎｍであることが分かった。また、対イオンは、例えばこの試料を適正なイオン交換カラムに通すか、または他の既知の方法を用いることによって、アセテートに変更可能であった。これらの結果が示すように、第四級アンモニウム基が結合されているシラン変性金属酸化物は、ｐＨ１０で、良好な水性分散液を形成し、そして、大きな正のゼータ電位は、このシラン変性金属酸化物が、このｐＨ値では、正に荷電していることを表している。従って、このシラン変性金属酸化物は、化学機械研磨組成物中の研磨材として用いることができることが予期される。
【０１０８】
例１６
例１〜１５中に記載されているように、これらのシラン変性金属酸化物のそれぞれは、化学機械研磨組成物の研磨材として用いることができることが予期される。
【０１０９】
特に、例１〜１５のシラン変性金属酸化物は、５質量％（固形分基準）の変性シリカ、４％の過酸化水素、０．０１８％の硝酸第二鉄９水和物、０．０１４％のマロン酸、および０．０４２％のピラジン、および残りは水を含むＣＭＰスラリーを形成するのに用いることができた。ｐＨは、必要に応じて硝酸と水酸化アンモニウムで２．３に調整することができ、そして結果として得られたスラリーは、パターン形成されたタングステンウエハを研磨するために用いることができた。
【０１１０】
更に、例１〜１５のシラン変性金属酸化物は、３質量％（固形分基準）の変性シリカ、１％の過酸化水素、０．１％のベンゾトリアゾール、および０．５％のトリシン、および残りは水を含むＣＭＰスラリーを形成するのに用いることができた。ｐＨは、必要に応じて硝酸と水酸化アンモニウムで４．１に調整することができ、そして結果として得られたスラリーは、銅を研磨するために用いることができた。
【０１１１】
また、例１〜１５のシラン変性金属酸化物は、６部（固形分基準）の変性シリカ、１０部のエタノール、０．５部の過酸化水素、０．１部のベンゾトリアゾール、０．５部のマロン酸、および９０部の水を含むＣＭＰスラリーを形成するのに用いることができた。ｐＨは、必要に応じて硝酸または水酸化アンモニウムで、４．１に調整することができ、そして結果として得られたスラリーは、銅を研磨するために用いることができる。
【０１１２】
本発明の好ましい態様の上述の説明は、例証と説明の目的で述べられたものである。網羅的であること、あるいは本発明を開示された正確な形に限定することを意図したものではない。変更および変化が、上記の教示に照らして可能であり、あるいは本発明の実施から取得できる。これらの態様は、意図される特定の目的に適合されるように種々の態様で、そして種々の変更を伴って、当業者が本発明を用いることができるように、本発明の原理およびその実際的な応用を説明するために、選択され、そして記載されている。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびそれらの等価物によって規定されることが意図されている。
本発明は、以下の態様を含んでいる。
（１）少なくとも１つのシラン変性金属酸化物を含んでなる化学機械研磨組成物であって、該シラン変性金属酸化物は、式−Ｓｉ(Ｘ)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｉ)]３−ｎを有する少なくとも１つの非両性イオン性シリル基が結合されている金属酸化物を含んでおり、ここでＸは、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であり、ここでＧは、ケイ素含有基のＳｉまたは該金属酸化物の表面金属原子であり；ＲおよびＲ''は、独立して、分岐もしくは分岐していないアルキレン、アルケニレンまたはアルキニレン基あるいはアリーレン、ヘテロアリーレン、アルキルアリーレンまたはアリールアルキレン基であり；ＨＥＴは、ヘテロ原子基であり；Ｌは結合基であり；ｍは０、１、２、３、４、５もしくは６であり；ｎは０、１、もしくは２であり；そしてＩは、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−、または−Ｑ＋Ａ−基であり、Ｒ’は、同じでも異なっていてもよく、分岐もしくは分岐していない、置換もしくは非置換アルキル、アルケニルまたはアルキニル基、あるいは置換もしくは非置換アリール、ヘテロアリール、アルキルアリールまたはアリールアルキル基であり、Ｑ＋は、複素環式もしくは芳香族複素環式第四級アンモニウム基であり、Ｍ＋は、カチオン性対イオンであり、およびＡ−は、アニオン性対イオンである、
化学機械研磨組成物。
（２）ＨＥＴが、Ｓ、ＮＲ’またはＯである、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（３）ｍが、１、２、３、４、５または６であり、かつＨＥＴが、ＳまたはＯであり、かつＩが、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−、または−Ｑ＋Ａ−基である、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（４）ｍが、１、２、３、４、５または６であり、かつＨＥＴが、ＮＲ’であり、かつＩが、−ＮＲ’３＋Ａ−または−Ｑ＋Ａ−基である、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（５）Ｌが、結合あるいは−ＣＯ−、−ＣＯＮＲ’−、−ＳＯ３−、−ＳＯ２−、−ＳＯ２ＮＲ’−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＮＲ’−、または−ＣＨ２ＣＨ(ＯＨ)−基である、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（６）ｍが、０であり、かつＬが結合である、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（７）前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する酸化金属と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｉ)]３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成品であり、ここでＸ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または式Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であり、ここでＧは、ケイ素含有基のＳｉまたは前記金属酸化物の表面金属原子であり、かつＹは、−ＯＨまたは加水分解性置換基である、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（８）前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｚ)３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成物であって、次いで反応して前記シラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であり、ここでＸ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であり、ここでＧは、ケイ素含有基のＳｉまたは前記金属酸化物の表面金属原子であり、Ｙは、−ＯＨまたは加水分解性置換基であり、かつＺは、ハロゲン、チオール基またはアミノ基である、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（９）前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＨ]３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体、との結合生成物であって、次いで式Ｚ’−(Ｒ−Ｉ)を有する化合物と反応して前記シラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であり、ここでＸ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であり、ここでＧは、ケイ素含有基のＳｉまたは前記金属酸化物の表面金属原子であり、Ｙは、−ＯＨまたは加水分解性置換基であり、ｍは０でなく、かつＺ’は、親電子基である、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（１０）前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ(Ｒ''−Ｚ'')３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成品であって、次いで式Ｈ−(ＨＥＴ−Ｌ−Ｒ−Ｉ)を有する化合物と反応して前記シラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であり、ここでＸ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であり、ここでＧは、ケイ素含有基のＳｉまたは前記金属酸化物の表面金属原子であり、Ｙは、−ＯＨまたは加水分解性置換基であり、かつＺ''は、親電子基である、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（１１）Ｉが、−ＳＯ３−Ｍ＋基である、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（１２）Ｉが、−ＳＳＯ３−Ｍ＋基である、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（１３）Ｉが、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋または−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋基である、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（１４）Ｉが、−ＮＲ’３＋Ａ−または−Ｑ＋Ａ−基である、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（１５）前記金属酸化物が、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア、酸化タンタル、それらの混合物、およびそれらの化学混和剤である、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（１６）前記金属酸化物が、フュームドシリカ、コロイド状シリカ、沈降シリカ、シリカゲルまたはシリカエーロゲルである、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（１７）前記金属酸化物が、フュームドシリカまたはコロイド状シリカである、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（１８）前記化学機械研磨組成物が、少なくとも１種の水性媒体を含む、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（１９）前記水性媒体が、水である、（１８）記載の化学機械研磨組成物。
（２０）前記化学機械研磨組成物が、２〜１１のｐＨを有する、（１）記載の化学機械研磨組成物。
（２１）ｐＨが、３〜１０である、（２０）記載の化学機械研磨組成物。
（２２）前記化学機械研磨組成物が、２〜８のｐＨを有する、（２０）記載の化学機械研磨組成物。
（２３）少なくとも１つのシラン変性金属酸化物を含んでなる化学機械研磨組成物であって、該シラン変性金属酸化物は、少なくとも１つの非両性イオン性シリル基が結合されている金属酸化物を含んでおり、該シリル基は、少なくとも１つの−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−、または−Ｑ＋Ａ−基を含み、Ｒ’は、同じでも異なっていてもよく、分岐もしくは分岐していない、置換もしくは非置換の、アルキル、アルケニルまたはアルキニル基、あるいは置換もしくは非置換のアリール、ヘテロアリール、アルキルアリールまたはアリールアルキル基であり、Ｍ＋はカチオン性対イオンであり、かつＡ−はアニオン性対イオンである、化学機械研磨組成物。
（２４）前記シリル基が、少なくとも１つの−ＳＳＯ３−Ｍ＋基を含む、（２３）記載の化学機械研磨組成物。
（２５）前記シリル基が、少なくとも１つの−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋または−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋基を含む、（２３）記載の化学機械研磨組成物。
（２６）前記シリル基が、少なくとも１つの−ＮＲ’３＋Ａ−または−Ｑ＋Ａ−基を含む、（２３）記載の化学機械研磨組成物。
（２７）少なくとも１つのシリル基が結合されている金属酸化物を含んでなるシラン変性金属酸化物であって、該シリル基が、少なくとも１つの−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、または−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋基を含み、Ｒ’は、同じでも異なっていてもよく、分岐もしくは分岐していない、置換もしくは非置換アルキル、アルケニルまたはアルキニル基あるいは置換もしくは非置換アリール、ヘテロアリール、アルキルアリールまたはアリールアルキル基であり、かつＭ＋は、カチオン性対イオンである、シラン変性金属酸化物。
（２８）前記シリル基が、少なくとも１つの−ＳＳＯ３−Ｍ＋基を含む、（２７）記載のシラン変性金属酸化物。
（２９）前記シリル基が、少なくとも１つの−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋または−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋基を含む、（２７）記載のシラン変性金属酸化物。
（３０）シラン変性金属酸化物であって、該シラン変性金属酸化物が、式−Ｓｉ(Ｘ)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｉ)]３−ｎを有する少なくとも１つの非両性イオン性シリル基が結合されている金属酸化物を含んでおり、Ｘは、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であり、Ｇは、ケイ素含有基のＳｉまたは該金属酸化物の表面金属原子であり；ＲおよびＲ''は、独立して、分岐もしくは分岐していないアルキレン、アルケニレンまたはアルキニレン基あるいはアリーレン、ヘテロアリーレン、アルキルアリーレンまたはアリールアルキレン基であり；ＨＥＴは、ヘテロ原子基であり；Ｌは、結合基であり；ｍは、１、２、３、４、５または６であり；ｎは、０、１または２であり；かつＩは、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−、または−Ｑ＋Ａ−基であり、Ｒ’は、同じでも異なっていてもよく、分岐もしくは分岐していない、置換もしくは非置換のアルキル、アルケニルまたはアルキニル基あるいは置換もしくは非置換のアリール、ヘテロアリール、アルキルアリールまたはアリールアルキル基であり、Ｑ＋は、複素環式または芳香族複素環式第四級アンモニウム基であり、Ｍ＋は、カチオン性対イオンであり、かつＡ−はアニオン性対イオンである、シラン変性金属酸化物。
（３１）ＨＥＴが、Ｓ、ＮＲ’またはＯである、（３０）記載のシラン変性金属酸化物。
（３２）ＨＥＴが、ＳまたはＯであり、かつＩが、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＯＳＯ３−Ｍ＋、−ＳＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋、−ＮＲ’３＋Ａ−、または−Ｑ＋Ａ−基である、（３０）記載のシラン変性金属酸化物。
（３３）ＨＥＴが、ＮＲ’であり、かつＩが、−ＮＲ’３＋Ａ−、または−Ｑ＋Ａ−基である、（３０）記載のシラン変性金属酸化物。
（３４）Ｌが、結合あるいは、−ＣＯ−、−ＣＯＮＲ’−、−ＳＯ３−、−ＳＯ２−、−ＳＯ２ＮＲ’−、−ＣＨ２ＣＨ２−ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯ−，−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＮＲ’−、または−ＣＨ２ＣＨ(ＯＨ)−基である、（３０）記載のシラン変性金属酸化物。
（３５）ｍが、０であり、かつＬが、結合である、（３０）記載のシラン変性金属酸化物。
（３６）前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｉ)]３−ｎを有する少なくとも１つのシラン化合物およびその部分的加水分解誘導体、との結合生成物であり、Ｘ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であり、Ｇは、ケイ素含有基のＳｉまたは前記金属酸化物の表面金属原子であり、かつＹは、−ＯＨまたは加水分解性置換基である、（３０）記載のシラン変性金属酸化物。
（３７）前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＬ−(Ｒ−Ｚ)３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成物であって、次いで、反応して前記シラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であり、Ｘ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であり、Ｇは、ケイ素含有基のＳｉまたは前記金属酸化物の表面金属原子であり、Ｙは、−ＯＨまたは加水分解性置換基であり、かつＺは、ハロゲン、チオール基またはアミノ基である、（３０）記載のシラン変性金属酸化物。
（３８）前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ[(Ｒ''−ＨＥＴ)ｍＨ]３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的加水分解誘導体との結合生成物であって、次いで式Ｚ’−(Ｒ−Ｉ)を有する化合物と反応して前記シラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であり、Ｘ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であり、Ｇは、ケイ素含有基のＳｉまたは前記金属酸化物の表面金属原子であり、Ｙは、−ＯＨまたは加水分解性置換基であり、ｍは０ではなく、かつＺ’は、親電子基である、（３０）記載のシラン変性金属酸化物。
（３９）前記シラン変性金属酸化物が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物と、式Ｙ−Ｓｉ(Ｘ’)ｎ(Ｒ''−Ｚ'')３−ｎを有する少なくとも１つの前駆体シラン化合物およびその部分的に加水分解された誘導体との結合生成物であって、次いで式Ｈ−(ＨＥＴ−Ｌ−Ｒ−Ｉ)を有する化合物と反応して前記シラン変性金属酸化物を形成する結合生成物であり、Ｘ’は、独立して、同じでも異なっていてもよく、−ＯＨ、加水分解性置換基、非加水分解性置換基、または式−Ｏ−Ｇ−を有する酸素含有置換基であり、Ｇは、ケイ素含有基のＳｉまたは前記金属酸化物の表面金属原子であり、Ｙは、−ＯＨまたは加水分解性置換基であり、かつＺ''は、親電子基である、（３０）記載のシラン変性金属酸化物。
（４０）Ｉが、−ＳＳＯ３−Ｍ＋基である、（３０）記載のシラン変性金属酸化物。
（４１）Ｉが、−ＮＨＳＯ３−Ｍ＋または−ＮＲ’ＳＯ３−Ｍ＋基である、（３０）記載のシラン変性金属酸化物。