(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の（ａ）〜（ｄ）を含んでなる化学機械研磨組成物であって、
（ａ）３０ｎｍ以下の平均粒子径を有する湿式法セリア研磨剤粒子、前記セリア研磨剤粒子は、前記組成物中で集塊を含まない、
（ｂ）前記組成物の０．００１質量％〜１質量％の量の、少なくとも１種のアルコールアミン、
（ｃ）少なくとも１種のノニオン性界面活性剤、および、
（ｄ）水、
６以上および９．５以下のｐＨを有する、研磨組成物。
【請求項２】
前記研磨剤粒子が、１２ｎｍ以下の平均一次粒子径を有する、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項３】
前記研磨剤粒子が、前記組成物の０．００１質量％〜２質量％の量で存在する、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項４】
前記アルコールアミンが、６〜１０のｐＫｉを有する、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項５】
前記アルコールアミンが、７〜１１のｐＫａを有する官能基を有する、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項６】
前記アルコールアミンが、２−ジメチルアミノ−２−メチルプロパノール、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、エタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオール、ビス−トリス、トリスまたはそれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項７】
前記ノニオン性界面活性剤が、７〜１８の親水性親油性バランスを有する、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項８】
前記ノニオン性界面活性剤が、ポリソルベート、ソルビタン、ポリオキシエチレンエーテル、エトキシレート、アクリル、ポリエーテルポリオール、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項９】
前記ノニオン性界面活性剤が、ポリソルベート２０、ポリソルベート６０、ポリソルベート６５、ポリソルベート８０、ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン（４０）ノニルフェニルエーテル、ペンタエリスリトールエトキシレート、グリセロールプロポキシレート−ブロック−エトキシレート、アクリル共重合体、ポリプロピレンオキシド系トリオール、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項１０】
前記ノニオン性界面活性剤が、前記組成物の０．００１質量％〜１質量％の量で存在する、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項１１】
増粘剤を更に含む、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項１２】
前記増粘剤が、セルロース系化合物、デキストラン、ポリビニルアルコール、カラギーナン、キトサン、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１１記載の研磨組成物。
【請求項１３】
前記増粘剤が、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１１記載の研磨組成物。
【請求項１４】
前記増粘剤が、前記組成物の０．００１質量％〜１質量％の量で存在する、請求項１１記載の研磨組成物。
【請求項１５】
カチオン性ポリマーを更に含む、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項１６】
増粘剤を更に含む、請求項１５記載の研磨組成物。
【請求項１７】
前記カチオン性ポリマーが、ポリ（メタクリルオキシエチルトリメチルアンモニウム）クロリド（polyMADQUAT）、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）クロリド（polyDADMAC）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（アリルアミン）、ポリ（ビニルイミダゾリウム）（poly(vinylimidazolium))、ポリ（ビニルピリジウム）、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１５記載の研磨組成物。
【請求項１８】
前記カチオン性ポリマーが、前記組成物の０．００１質量％〜１質量％の量で存在する、請求項１５記載の研磨組成物。
【請求項１９】
基材の化学機械研磨方法であって、
（ｉ）基剤を研磨パッドおよび、以下の（ａ）〜（ｄ）を含む研磨組成物と接触させること、
（ａ）３０ｎｍ以下の平均粒子径を有する湿式法セリア研磨剤粒子、前記セリア研磨剤粒子は、前記組成物中で集塊を含まない、
（ｂ）前記組成物の０．００１質量％〜１質量％の量の、少なくとも１種のアルコールアミン、
（ｃ）少なくとも１種のノニオン性界面活性剤、および、
（ｄ）水、
ここで、該組成物は６以上および９．５以下のｐＨを有している、ならびに、
（ｉｉ）該研磨パッドおよび該研磨組成物を該基材に対して動かして、該基材の少なくとも一部を削り取って該基材を研磨すること、
を含んでなる、方法。
【請求項２０】
前記基材が、ポリシリコンおよび酸化ケイ素を含み、かつ少なくとも該酸化ケイ素が、該基材から除去されて、該基材が研磨される、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記ポリシリコンに比較して、より多くの酸化ケイ素が、より大きな速度で前記基材から除去される、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記基材からの酸化ケイ素の前記除去速度が、ポリシリコンの除去速度と比較して、少なくとも１０倍高い、請求項２１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
基材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、当技術分野でよく知られている。研磨組成物（研磨スラリーとしても知られている）は、典型的には液体キャリア中に研磨材料を含んでおり、そして表面に対して、その表面を、研磨組成物で飽和された研磨パッドと接触させることによって適用される。典型的な研磨材料としては、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、および酸化スズが挙げられる。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）と組合わせて用いられる。研磨組成物中に懸濁される代わりに、もしくは、懸濁されるのに加えて、研磨材料は、研磨パッド中に組み込むことができる。
【背景技術】
【０００２】
シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）プロセスは、半導体装置の素子を絶縁するための方法である。ＳＴＩプロセスでは、ポリシリコン層が、シリコン基材上に形成され、浅いトレンチが、エッチングやフォトリソグラフィーによって形成され、そして誘電体層（例えば、酸化物）が、そのトレンチを充填するように堆積される。この方法で形成されたトレンチの深さ、または線の多様性のために、全てのトレンチの完全な充填を確実にするために、過剰の誘電体材料を、基材の上面上に堆積することが、典型的には必要である。
【０００３】
過剰の誘電体材料は、次いで、典型的には、ポリシリコン層を露出させるように、化学機械平坦化プロセスによって除去される。ポリシリコン層が露出されると、化学機械研磨組成物に曝露された基材の最も大きな面積は、ポリシリコンを含み、これは次いで、高度に平坦な、そして均一な表面を得るように研磨されなければならない。従って、全体の研磨速度は、ポリシリコン層の露出で減少するので、ポリシリコン層は、化学機械平坦化プロセスの間に停止層として作用している。
【０００４】
ＳＴＩ基材は、典型的には、慣用の研磨組成物を用いて研磨される。しかしながら、慣用の研磨組成物でＳＴＩ基材を研磨することは、基材表面の過剰研磨またはＳＴＩフィーチャの凹部の形成および他のトポグラフィカルな（topographical）欠陥、例えば基材表面上のマイクロスクラッチをもたらすことが観察されている。また、基材の過剰研磨は、酸化物の損失および下にある酸化物が曝露されての研磨もしくは化学的活性からの損傷をもたらして、それは装置品質および性能に悪影響を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基材、例えば、半導体、特にはポリシリコン基材、の研磨および平坦化の間に、所望の平坦化効率、均一性、および除去速度を示し、一方で、研磨および平坦化の間の、欠陥、例えば表面欠陥および下にある構造への損傷ならびに微細構成を最小化する、研磨組成物および研磨方法への必要性がなお存在している。本発明は、そのような研磨組成物および方法を提供する。本発明のそれらの、および他の利点、ならびに更なる本発明の特徴は、ここで与えられる本発明の説明から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、本発明は、以下の（ａ）〜（ｃ）を含む、から本質的になる、もしくは、からなる化学機械研磨組成物を提供する。
（ａ）３０ｎｍ以下の平均粒子径を有する湿式法セリア研磨剤粒子、
（ｂ）少なくとも１種のアルコールアミン、および、
（ｃ）水、
ここで、この研磨組成物は、６以上のｐＨを有している。
【０００７】
他の態様では、本発明は、基材の研磨方法を提供する。本方法は、基材を、研磨パッドおよび下記の（ａ）〜（ｃ）を含む研磨組成物と接触させることを含んでいる。
（ａ）３０ｎｍ以下の平均粒子径を有する湿式法セリア研磨剤粒子、
（ｂ）少なくとも１種のアルコールアミン、
（ｃ）水、
ここで、この研磨組成物は、６以上のｐＨを有している。本方法は、研磨パッドおよび研磨組成物を基材に対して動かして、基材の少なくとも一部を削り取って、基材を研摩することを更に含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、ここで記載した例１の研磨組成物の、ｐＨ（Ｘ軸）、２−ジメチルアミノ−２−メチルプロパノール（ＤＭＡＭＰ）濃度（Ｙ軸）、およびポリソルベート２０濃度（Ｚ軸）に対する、高密度プラズマ（ＨＤＰ）除去速度のキューブプロットである。
【０００９】
【図２】図２は、ここで記載した例２の研磨組成物の、ポリソルベート２０濃度（Ｘ軸）およびトリエタノールアミン濃度（Ｙ軸）に対する、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）の除去速度のスクエアプロットである。
【００１０】
【図３】図３は、ここで記載した例２の研磨組成物の、５０％密度でのピッチ長さ（Ｘ軸）に対するディッシング（Ｙ軸）の線グラフである。
【００１１】
【図４】図４は、ここで記載した例３の研磨組成物（Ｘ軸）の、ＴＥＯＳ、ＨＤＰ、およびポリシリコン除去速度（Ｙ軸）の棒グラフである。
【００１２】
【図５】図５は、ここで記載した例３の研磨組成物の、５０％密度でのピッチ長さ（Ｘ軸）に対する、ディッシング（Ｙ軸）の線グラフである。
【００１３】
【図６】図６は、ここで記載した例４の研磨組成物（Ｘ軸）の、ＴＥＯＳ、ＨＤＰ、およびポリシリコン除去速度（Ｙ軸）の棒グラフである。
【００１４】
【図７】図７は、ここで記載した例６の研磨組成物（Ｘ軸）に対する、ＴＥＯＳ、ＨＤＰ、およびポリシリコン除去速度（Ｙ軸）の棒グラフである。
【００１５】
【図８】図８は、異なる閾値（Ｘ軸）での、ここで記載した例６の研磨組成物のランダム欠陥数（ＤＣＮ）（Ｙ軸）のボックスプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の態様では、以下の（ａ）〜（ｃ）を含む、から本質的になる、もしくは、からなる、化学機械研磨組成物が提供される。
（ａ）３０ｎｍ以下の平均粒子径を有する湿式法セリア研磨剤粒子、
（ｂ）１種もしくは２種以上のアルコールアミン、および、
（ｃ）水、
ここで、この化学機械研磨組成物のｐＨは、６以上である。
そのような研磨組成物は、スラリーの形態であることができ、そしていずれかの好適な表面、例えば機械的に弱い表面（例えば、ポリシリコン）を、ここに記載したような研磨パッドを含む好適な化学機械研磨（ＣＭＰ）装置で研磨するように用いることができる。
【００１７】
幾つかの態様では、本研磨組成物は、誘電体層（例えば、酸化物）の高い除去速度を達成する。更には、幾つかの態様では、本研磨組成物は、ポリシリコンおよび／または窒化ケイ素の低い除去速度を達成する。更に、幾つかの態様では、本研磨組成物は、誘電体層の高い除去速度を達成する一方で、ポリシリコンおよび／または窒化ケイ素の低い除去速度を同時に達成する。更に、幾つかの態様では、本研磨組成物は、基材上に存在する材料の損失において均一性を示す。ここで用いられる用語「均一性」は、基材の特定の領域（例えば、基材の端部、中央部（middle）、中心部（center））からの基材上の材料の合計の損失の尺度を表し、そしてそれぞれの領域からの測定値を比較した場合に、より近い値が、より大きな均一性に相当する。更には、幾つかの態様では、本研磨組成物は、誘電体層のトレンチ内で低いディッシングを示す。ここで用いられる用語「ディッシング」は、誘電体層で充填されたトレンチ中に形成される凹部（recess）の程度を表す。ディッシングは、誘電体で充填されたトレンチと隣接するフィーチャ（例えば、ポリシリコンフィーチャ）の間の高さの差を取得することによって測定される。ディッシングは、当業者に知られている偏光解析法によって測定することができる。更に、幾つかの態様では、本研磨組成物は、研磨される基材上に低い欠陥を達成する。ここで用いられる用語「欠陥」は、研磨組成物で基材が研磨された後の、基材上に存在する欠陥（例えば、引掻き傷）の数を表す。欠陥性は、当業者に知られている走査型電子顕微鏡によって測定することができる。
【００１８】
本化学機械研磨組成物は、セリア研磨剤を含んでいる。当業者に知られているように、セリアは、希土類元素金属セリウムの酸化物であり、そしてまた酸化セリウム（ceric oxide）、酸化セリウム（cerium oxide）（例えば、セリウム（ＩＶ）酸化物）、または二酸化セリウムとしても知られている。セリウム（ＩＶ）酸化物（ＣｅＯ２）は、シュウ酸セリウムまたは水酸化セリウムを焼成することによって形成することができる。また、セリウムは、セリウム（ＩＩＩ）酸化物、例えばＣｅ２Ｏ３を形成する。セリア研磨剤は、セリアのそれらの、または他の酸化物のいずれかの１種もしくは２種以上であることができる。
【００１９】
セリア研磨剤は、いずれかの好適な種類であることができる。好ましくは、セリア研磨剤は、湿式法セリアである。ここで用いられる「湿式法」セリアは、沈降、縮合重合、または同様のプロセスによって調製されたセリアを表す（対立するものとして、例えば、ヒュームドまたは熱分解法セリア）。例えば、幾つかの態様では、湿式法セリアは、セリウム含有前駆体を、ｐＨおよび圧力を調整して、沈降を制御して、制御された粒子径を得ることによって沈降させることによって形成することができる。従って、焼成プロセスが、典型的には、セリア含有前駆体から酸化セリウムを分離し、そしてアニールして所望の結晶性を得る乾式法とは対照的に、湿式法技術は、この方法で、粒子の成長を制御することによってより小さな粒子をもたらすことができる。
【００２０】
湿式法セリア研磨剤を含む本発明の研磨組成物は、本発明の方法によって基材を研磨するのに用いられた場合には、より低い欠陥を示すことが典型的には見出された。特定の理論によって拘束されることは望まないが、湿式法セリアは、実質的に球形のセリア粒子および／またはより小さなセリア凝集粒子を含んでおり、それによって本発明の方法に用いられた場合には、より低い基材の欠陥性をもたらすことが信じられる。ここに記載された湿式法セリア粒子は、基材、例えばウエハと、より小さな運動量およびエネルギーで接触し、それによって欠陥、例えば引掻き傷の大きさおよび頻度を低減させることが、更に信じられる。例となる湿式法セリアとしては、Rhodia（Cranbury、ニュージャージー州）から商業的に入手可能なHC-60（商標）セリアがある。
【００２１】
非球形粒子では、粒子のサイズは、その粒子を取り囲む最小の球の直径である。ここで用いられる修飾されていない用語「粒子径」は、一次粒子および二次粒子の一方または両方を表すことができる。一次粒子は、水性媒体（例えば、水）中に分散されたこれらの個々のセリア粒子を表し、一方で、二次粒子は、水中で互いに融合した個々のセリア粒子の凝集体を表す。粒子サイズは、好適な技術を用いて、例えば、当業者に知られているレーザー回折技術を用いて、測定することができる。
【００２２】
セリア研磨剤粒子は、４０ｎｍ以下、例えば３５ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、２９ｎｍ以下、２８ｎｍ以下、２７ｎｍ以下、２６ｎｍ以下、２５ｎｍ以下、２４ｎｍ以下、２３ｎｍ以下、２２ｎｍ以下、２１ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１８ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、１２ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、７ｎｍ以下、５ｎｍ以下、３ｎｍ以下、１ｎｍ以下、または０．１ｎｍ以下のいずれかの好適な平均粒子径（すなわち、平均粒子直径）を有することができる。上記の端点のそれぞれは、数値的に適切なように、例えば１ｎｍ〜４０ｎｍの範囲の、例えば０．１ｎｍ、１ｎｍ、２ｎｍ、３ｎｍ、４ｎｍ、５ｎｍ、６ｎｍ、７ｎｍ、１０ｎｍ、１２ｎｍ、１５ｎｍ、１８ｎｍ、２０ｎｍ、２２ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、３５ｎｍ、または３９ｎｍの下限値を有することができる。例えば、セリア研磨剤粒子は、０．１ｎｍ〜４０ｎｍ、例えば１４ｎｍ〜２４ｎｍ、１８ｎｍ〜２３ｎｍ、１７ｎｍ〜２１ｎｍ、３ｎｍ〜２７ｎｍ、５ｎｍ〜２６ｎｍ、７ｎｍ〜３０ｎｍ、または１５ｎｍ〜２５ｎｍなどの平均粒子径を有することができる。好ましくは、セリア研磨剤粒子は、３０ｎｍ以下の平均粒子径を有している。
【００２３】
幾つかの態様では、研磨組成物は、１６ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するセリア研磨剤粒子を含むことができる。セリア研磨剤粒子は、１６ｎｍ以下、例えば１５ｎｍ以下、１４ｎｍ以下、１２ｎｍ以下、１１ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、９ｎｍ以下、８ｎｍ以下、７ｎｍ以下、６ｎｍ以下、５ｎｍ以下、３ｎｍ以下、または１ｎｍ以下のいずれかの好適な平均一次粒子径を有することができる。上記の端点のそれぞれは、数値的に適切なように、例えば０．１ｎｍ〜１６ｎｍの範囲の、０．１ｎｍ、１ｎｍ、２ｎｍ、３ｎｍ、４ｎｍ、５ｎｍ、６ｎｍ、７ｎｍ、１０ｎｍ、１２ｎｍ、１４ｎｍ、または１６ｎｍの下限値を有することができる。例えば、セリア研磨剤粒子は、０．１ｎｍ〜１６ｎｍ、例えば１ｎｍ〜１１ｎｍ、４ｎｍ〜７ｎｍ、２ｎｍ〜１０ｎｍ、３ｎｍ〜８ｎｍ、または５ｎｍ〜９ｎｍの平均一次粒子径を有することができる。好ましくは、セリア研磨剤粒子は、１２ｎｍ以下の平均一次粒子径を有する。
【００２４】
セリア研磨剤粒子は、４０ｎｍ以下、例えば３５ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、２９ｎｍ以下、２８ｎｍ以下、２７ｎｍ以下、２６ｎｍ以下、または２５ｎｍ以下のいずれかの好適な平均二次粒子径（すなわち、平均粒子直径）を有することができる。上記の端点のそれぞれは、数値的に適切なように、２５ｎｍ〜４０ｎｍの範囲の、例えば２５ｎｍ、２６ｎｍ、２７ｎｍ、２８ｎｍ、２９ｎｍ、３０ｎｍ、３５ｎｍ、３９ｎｍ、または４０ｎｍの下限値を有することができる。例えば、セリア研磨剤粒子は、２５ｎｍ〜４０ｎｍ、例えば２６ｎｍ〜３５ｎｍ、２７ｎｍ〜３０ｎｍ、または２８ｎｍ〜２９ｎｍの平均二次粒子径を有することができる。好ましくは、セリア研磨剤粒子は、３０ｎｍ以下の平均二次粒子径を有している。
【００２５】
幾つかの態様によれば、セリア研磨剤粒子は、研磨組成物中に集塊を実質的に含まない。集塊は、研磨組成物中により大きな粒子径を生成し、従って研磨組成物で研磨されている基材表面上により高い衝突衝撃を生み出す。従って、集塊は、基材表面上により高い欠陥性をもたらす可能性がある。ここで用いられる用語「実質的に含まない」は、集塊がないか、または実体のない量の集塊を意味している。実体のない量の集塊は、例えば、研磨組成物中の全てのセリア粒子が１質量％以下、例えば、０．５質量％以下、０．１質量％以下、０．０１質量％以下、または０．００１質量％以下であることができる。
【００２６】
セリア粒子は、本発明の研磨組成物中で、好ましくはコロイド状に安定である。用語コロイドは、液体キャリア中の研磨剤粒子の懸濁液を表している。コロイド状に安定は、経時的な懸濁液の維持を表している。本発明の文脈では、セリア研磨剤は、研磨剤が１００ｍＬのメスシリンダ中に置かれ、そして無撹拌で２時間静置させ、メスシリンダの底部５０ｍＬ中の粒子の濃度（ｇ／ｍＬで［Ｂ］）と、メスシリンダの上部５０ｍＬ中の粒子の濃度（ｇ／ｍＬで［Ｔ］）との間の差異を、研磨剤組成物中の初期の粒子濃度（ｇ／ｍＬで［Ｃ］）によって割り算して、０．５以下（すなわち、｛［Ｂ］−｛Ｔ｝｝／［Ｃ］≦０．５）である場合に、コロイド状に安定であると考えられる。より好ましくは、［Ｂ］−［Ｔ］／［Ｃ］の値は、０．３以下であり、そして最も好ましくは０．１以下である。
【００２７】
セリア研磨剤粒子は、いずれかの好適な量で、研磨組成物中に存在することができる。本発明の研磨組成物が、少な過ぎるセリア研磨剤を含む場合には、その組成物は、十分な除去速度を示さない可能性がある。反対に、研磨組成物が多過ぎるセリア研磨剤を含む場合には、研磨組成物は、望ましくない研磨性能を示す可能性があり、および／または費用効率が高くない可能性があり、および／または安定性を欠く可能性がある。
【００２８】
有利には、幾つかの態様では、セリア研磨剤粒子は、しばしば１０〜１２質量％の固形分を超える慣用の系に比較して、より小さい固形分濃度で存在する。本発明の態様による、より少ない量のセリア研磨剤粒子の使用は、より低い欠陥性および実質的な費用節約をもたらす可能性がある。
【００２９】
例えば、セリア研磨剤粒子は、０．００５質量％以上、例えば０．００１質量％以上、０．０００５質量％以上、０．０１質量％以上、０．０５質量％以上、０．１質量％以上、または０．５質量％以上の濃度で存在することができる。あるいは、もしくは、加えて、セリア研磨剤粒子は、１０質量％以下、例えば９質量％以下、８質量％以下、７質量％以下、５質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１質量％以下の濃度で研磨剤組成物中に存在することができる。従って、研磨組成物は、上記の端点のいずれか２つによって拘束される範囲内の濃度でセリア研磨剤粒子を含むことができる。例えば、セリア研磨剤粒子は、０．０００５質量％〜１０質量％、例えば０．１質量％〜１．０質量％、０．０１質量％〜３．０質量％、０．００５質量％〜７．０質量％、０．０５質量％〜９．０質量％、０．５質量％〜８．０質量％、または０．００１質量％〜５．０質量％の濃度で存在することができる。好ましくは、セリア研磨剤粒子は、研磨組成物中に０．００１質量％〜２．０質量％の濃度で存在する。幾つかの態様では、セリア研磨剤粒子は、１質量％以下、例えば０．１質量％〜１質量％、例えば０．１質量％〜０．７質量％、０．１質量％〜０．５質量％、０．１質量％〜０．３質量％（例えば０．２質量％）の量で存在する。
【００３０】
幾つかの態様では、研磨されている基材の表面特性を修正して、基材表面を、研磨剤粒子との相互作用により受容的とするように、アルコールアミンが研磨組成物中に含まれる。研磨組成物のｐＨは、研磨組成物と研磨されている基材の表面の間の相互作用を定めるのに重要な役割を果たす。アルコールアミンが、幾つかの態様では、セリア研磨剤粒子を不安定化することなく、研磨組成物のｐＨを少なくとも約６、７またはそれ以上のｐＨ（例えば、６〜１１のｐＨ）に増加させるのを促進するように含まれる。この点において、未変性のセリア粒子は、より低いｐＨ（例えば、４）を有する可能性があり、そしてアルコールアミンは、研磨組成物中で一次ｐＨ調節剤として作用することができ、６のｐＨでは、溶液から沈降する凝集した粒子の形態への粒子の成長を妨げる。従って、アルコールアミンの存在は、セリア研磨剤粒子の集塊の開始および、さもなければ６のｐＨで発生する可能性があるその沈殿を低減することができる。
【００３１】
研磨組成物のｐＨは、少なくとも６以上、例えば６．５以上、７以上、７．５以上、８以上、８．５以上、９以上、９．５以上、または１０以上のいずれかの好適なｐＨであることができる。更に、研磨組成物のｐＨは、１４以下、例えば１３．５以下、１３以下、１２．５以下、１２以下、１１．５以下、１１以下、１０．５以下、１０以下、９．５以下、９以下、８．５以下、または８以下であることができる。従って、研磨組成物のｐＨは、上記の端点のいずれかによって拘束された範囲内であることができる。例えば、研磨組成物のｐＨは、６〜１４、例えば６〜１０、６〜８、６〜７、７〜１４、７〜１０、または８〜１２であることができる。
【００３２】
アルコールアミンがこのｐＨ範囲内で基材と相互作用するためには、幾つかの態様では、アルコールアミンは、望ましくは７〜１１、例えば７．５〜１０、例えば８〜９のｐＫａ（水中）を有する官能基を有しており、例えば、それによってアルコールアミンは水中で塩基として作用する。幾つかの態様では、アルコールアミンは、６〜１０、例えば７．５〜９、例えば６．５〜７の等電点（ｐＫｉ、ｐＩとも表される）を有している。
【００３３】
アルコールアミンは、いずれかの好適なアルコールアミンであることができる。好ましくは、アルコールアミンは、２−ジメチルアミノ−２−メチルプロパノール（ＤＭＡＭＰ）、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、エタノールアミン、２−アミノ−２−２メチル−１，３−プロパンジオール、それらのビス−トリス、トリス、共形成生成物、またはそれらの組合わせである。
【００３４】
アルコールアミンは、いずれかの好適な濃度で存在することができる。例えば、アルコールアミンは、０．０００５質量％以上、例えば０．００５質量％以上、０．０１質量％以上、０．０５質量％以上、０．１質量％以上、または０．５質量％以上の濃度で存在することができる。あるいは、もしくは、加えて、アルコールアミンは、研磨組成物中に、５質量％以下、例えば４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１質量％以下の濃度で存在することができる。従って、アルコールアミンは、研磨組成物中に、上記の端点のいずれか２つによって拘束される範囲内の濃度で存在することができる。例えば、アルコールアミンは、０．００５質量％〜５質量％、例えば０．０１質量％〜３質量％、０．１質量％〜２質量％、０．００５質量％〜４質量％、または０．０５質量％〜１質量％の濃度で存在することができる。好ましくは、アルコールアミンは、研磨組成物中に、０．００１質量％〜１質量％の濃度で存在する。
【００３５】
研磨組成物のｐＨは、いずれかの好適な手段によって達成および／または維持することができる。より具体的には、研磨組成物は、単独で、またはアルコールアミン、ｐＨ緩衝剤、もしくはそれらの組わせと併せて用いられる、第２のｐＨ調整剤を更に含むことができる。第２のｐＨ調整剤は、いずれかの好適なｐＨ調整化合物、例えばいずれかの好適な酸であることができる。典型的には、酸は、酢酸、硝酸、リン酸、シュウ酸、およびそれらの組合わせである。好ましくは、酸は、硝酸である。第２のｐＨ調整剤は、代替的には塩基であることができる。塩基は、いずれかの好適な塩基であることができる。典型的には、塩基は、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、およびそれらの組合わせである。ｐＨ緩衝剤は、いずれかの好適な緩衝剤であることができる。例えば、ｐＨ緩衝剤は、リン酸塩、硫酸塩、酢酸塩、ホウ酸塩、アンモニウム塩などであることができる。研磨組成物は、好適な量が、ここで説明したｐＨ範囲内に、研磨組成物のｐＨを達成および／または維持するのに用いられる限りにおいて、いずれかの好適な量のｐＨ調整剤および／またはｐＨ緩衝剤を含むことができる。
【００３６】
随意選択的に、幾つかの態様では、研磨組成物は、１種もしくは２種以上のノニオン性界面活性剤を含むことができる。ノニオン性界面活性剤は、いずれかの好適なノニオン性界面活性剤であることができる。好ましくは、ノニオン性界面活性剤は、ポリソルベート、ポリソルベート２０、ポリソルベート６０、ポリソルベート６５、ポリソルベート８０、ポリソルベート８５、ソルビタン、ポリオキシエチレンエーテル、エトキシレート、アクリル、ポリエーテルポリオール、hydropalat 3233、ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン（４０）ノニルフェニルエーテル、ペンタエリトリトールエトキシレート、グリセロールプロポキシレート−ブロック−エトキシレート、アクリル共重合体、ポリプロピレンオキシド系トリオール、それらの共形成生成物、またはそれらの組み合わせである。いくつかの態様では、ノニオン性ポリマーは、界面活性剤および／または湿潤剤として機能する。ノニオン性界面活性剤の存在は、ポリシリコンの除去速度を低下させる一方で、誘電体層（例えば、酸化物）の有用な除去速度を有利に可能にする。更には、ノニオン性界面活性剤の存在は、本発明の幾つかの態様では、低いディッシングを可能にする。更に、本発明の幾つかの態様では、ノニオン性界面活性剤の存在は、研磨されている基材の低い欠陥性を可能にする。
【００３７】
研磨組成物中に存在するのであれば、ノニオン性界面活性剤は、研磨組成物中にいずれかの好適な濃度で存在することができる。例えば、ノニオン性界面活性剤は、０．０００５質量％以上、例えば０．００５質量％以上、０．０１質量％以上、０．０５質量％以上、０．１質量％以上、または０．５質量％以上の濃度で存在することができる。あるいは、もしくは、加えて、ノニオン性界面活性剤は、研磨組成物中に、５質量％以下、例えば４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１質量％以下の濃度で存在することができる。従って、ノニオン性界面活性剤は、研磨組成物中に、上記の端点のいずれか２つによって拘束された濃度で存在することができる。例えば、ノニオン性界面活性剤は、０．００５質量％〜５質量％、例えば０．０１質量％〜３質量％、０．１質量％〜２質量％、０．００５質量％〜４質量％、または０．０５質量％〜１質量％の濃度で存在することができる。好ましくは、ノニオン性界面活性剤は、研磨組成物中に、０．００１質量％〜１．０質量％の濃度で存在する。
【００３８】
ノニオン性界面活性剤は、いずれかの好適な親水性親油性バランス（ＨＬＢ）を有することができる。例えば、ノニオン性界面活性剤は、３以上、例えば４以上、５以上、６以上、７以上、８以上、９以上、１０以上、または１１以上のＨＬＢを有することができる。あるいは、もしくは、加えて、ノニオン性界面活性剤は、２２以下、例えば２１以下、２０以下、１９以下、１８以下、１７以下、１６以下、１５以下、１４以下、１３以下、または１２以下のＨＬＢを有することができる。従って、ノニオン性界面活性剤は、上記の端点のいずれか２つによって拘束された範囲のＨＬＢを有することができる。例えば、ノニオン性界面活性剤は、３〜２２、４〜２１、５〜２０、６〜１９、１０〜１３、または８〜１５のＨＬＢを有することができる。好ましくは、ノニオン性界面活性剤は、７〜１８のＨＬＢを有している。
【００３９】
随意選択的に、幾つかの態様では、研磨組成物は、１種もしくは２種以上の増粘剤を含むことができる。増粘剤は、例えば、ディッシング低減剤として作用するように含むことができる。増粘剤は、いずれかの好適な増粘剤であることができる。好ましくは、増粘剤は、セルロース化合物、デキストラン、ポリビニルアルコール、カラギーナン、キトサン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、それらの共形成生成物、またはそれらの組み合わせである。
【００４０】
研磨組成物中に存在するのであれば、増粘剤は、研磨組成物中にいずれかの好適な濃度で存在することができる。例えば、増粘剤は、０．０００５質量％以上、例えば０．００５質量％以上、０．０１質量％以上、０．０５質量％以上、０．１質量％以上、または０．５質量％以上の濃度で存在することができる。あるいは、もしくは、加えて、増粘剤は、５質量％以下、例えば４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１質量％以下の濃度で研磨組成物中に存在することができる。従って、増粘剤は、上記の端点のいずれか２つによって拘束された範囲の濃度で、研磨組成物中に存在することができる。例えば、増粘剤は、０．００５質量％〜５質量％、例えば０．０１質量％〜３質量％、０．１質量％〜２質量％、０．００５質量％〜４質量％、または０．０５質量％〜１質量％の濃度で存在することができる。好ましくは、増粘剤は、０．００１質量％〜１質量％の濃度で、研磨組成物中に存在することができる。
【００４１】
随意選択的に、幾つかの態様では、研磨組成物は、例えば、除去速度促進剤、欠陥低減剤、またはその両方として作用する、１種もしくは２種以上のカチオン性ポリマーを含むことができる。カチオン性ポリマーは、いずれかの好適なカチオン性ポリマーであることができる。好ましくは、カチオン性ポリマーは、ポリ（メタクリルオキシエチルトリメチルアンモニウム）クロリド（polyMADQUAT）、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）クロリド（polyDADMAC）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（アリルアミン）、ポリ（ビニルイミダゾリウム）（poly(vinylimidazolium))、ポリ（ビニルピリジウム）、それらの共形成生成物またはそれらの組合わせである。
【００４２】
研磨組成物中に存在するのであれば、カチオン性ポリマーは、研磨組成物中にいずれかの好適な濃度で存在することができる。例えば、カチオン性ポリマーは、０．０００５質量％以上、例えば０．００５質量％以上、０．０１質量％以上、０．０５質量％以上、０．１質量％以上、または０．５質量％以上の濃度で存在することができる。あるいは、もしくは、加えて、カチオン性ポリマーは、研磨組成物中に、５質量％以下、例えば４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１質量％以下の濃度で存在することができる。従って、カチオン性ポリマーは、研磨組成物中に、上記の端点のいずれか２つによって拘束された範囲の濃度で存在することができる。例えば、カチオン性ポリマーは、０．００５質量％〜５質量％、例えば０．０１質量％〜３質量％、０．１質量％〜２質量％、０．００５質量％〜４質量％、または０．０５質量％〜１質量％の濃度で存在することができる。好ましくは、カチオン性ポリマーは、研磨組成物中に、０．００１質量％〜１質量％の濃度で存在する。
【００４３】
随意選択的に、研磨組成物は、１種もしくは２種以上の添加剤を更に含んでいる。例示的な添加剤としては、調整剤、酸（例えば、スルホン酸）、錯化剤（例えば、アニオン性ポリマー錯化剤）、キレート化剤、殺生物剤、スケール抑制剤、分散剤などが挙げられる。
【００４４】
殺生物剤は、いずれかの好適な殺生物剤であることができ、そして研磨組成物中にいずれかの好適な量で存在することができる。好適な殺生物剤は、イソチアゾリノン（isothiazolinone）殺生物剤である。研磨組成物中に用いられる殺生物剤の量は、典型的には１〜５０ｐｐｍ、好ましくは１０〜２０ｐｐｍである。
【００４５】
研磨組成物は、いずれかの好適な技術によって調製することができ、その多くは当業者に知られている。研磨組成物は、バッチまたは連続プロセスによって調製することができる。通常は、研磨組成物は、ここに記載された成分を、いずれかの順序で組み合わせることによって調製することができる。ここで用いられる用語「成分」は、個々の成分（例えば、セリア研磨剤、アルコールアミン、水、随意選択的なノニオン性界面活性剤、随意選択的な増粘剤、随意選択的なカチオン性ポリマーおよび／またはいずれかの随意選択的な添加剤）ならびに、成分のいずれかの組合わせ（例えば、セリア研磨剤、アルコールアミン、水、随意選択的なノニオン性界面活性剤、随意選択的な増粘剤、随意選択的なカチオン性ポリマーなど）を含んでいる。
【００４６】
例えば、研磨組成物は、（ｉ）液体キャリアの全てまたは一部を準備すること、（ｉｉ）分散液を調製するためのいずれかの好適な手段を用いて、液体キャリア中に、セリア研磨剤、アルコールアミン、水、随意選択的なノニオン性界面活性剤、随意選択的な増粘剤、随意選択的なカチオン性ポリマーおよび／またはいずれかの随意選択的な添加剤を分散させること、（ｉｉｉ）分散液のｐＨを必要に応じて調整すること、ならびに（ｉｖ）随意選択的に、好適な量のいずれかの他の随意選択的な成分および／または添加剤を混合物に加えること、によって調製することができる。
【００４７】
あるいは、研磨組成物は、（ｉ）酸化セリウムスラリー中に、１種もしくは２種以上の成分（例えば、水、随意選択的なノニオン性界面活性剤、随意選択的な増粘剤、随意選択的なカチオン性ポリマーおよび／またはいずれかの随意選択的な添加剤）を準備すること、（ｉｉ）添加剤溶液中に１種もしくは２種以上の成分を準備すること（例えば、水、随意選択的なノニオン性界面活性剤、随意選択的な増粘剤、随意選択的なカチオン性ポリマーおよび／またはいずれかの随意選択的な添加剤）、（ｉｉｉ）酸化セリウムスラリーと添加剤溶液を混合して、混合物を形成すること、（ｉｖ）随意選択的に、好適な量のいずれかの他の随意選択的な添加剤を混合物に加えること、ならびに（ｖ）混合物のｐＨを必要に応じて調整することによって調製することができる。
【００４８】
研磨組成物は、セリア研磨剤、アルコールアミン、随意選択的なノニオン性界面活性剤、随意選択的な増粘剤、随意選択的なカチオン性ポリマーおよび／またはいずれかの随意選択的な添加剤、ならびに水を含む１液型系として供給することができる。あるいは、本研磨組成物は、酸化セリウムスラリーおよび添加剤溶液を含む２液型系として供給することができ、ここで酸化セリウムスラリーは、セリア研磨剤、辞意選択的なノニオン性界面活性剤、随意選択的な増粘剤、随意選択的なカチオン性ポリマーおよび／または随意選択的な添加剤から本質的になる、または、からなっている。２液型の系は、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混合比を変化させることによって、基材の全体的な平坦化特性および研磨速度の調整を可能にさせる。
【００４９】
そのような２液型の研磨系を用いるのに、種々の方法を用いることができる。例えば、酸化セリウムスラリーおよび添加剤溶液を、供給パイプの出口で結合され、そして連結された異なるパイプによって、研磨台に供給することができる。酸化セリウムスラリーおよび添加剤溶液は、研磨の直ぐ前または直前に混合することができ、あるいは研磨台に同時に供給することができる。更には、２液型が混合された場合には、所望により、研磨組成物を調整し、そして基材研磨特性をもたらすように、脱イオン水を加えることができる。
【００５０】
同様に、３、４または５液型以上の系を本発明と関連して用いることができ、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を、１種もしくは２種以上の随意選択的な成分を、および／または１種もしくは２種以上の同じ成分を異なる濃度で、含んでいる。
【００５１】
２つもしくは３つ以上の貯蔵装置中に容れられた成分を混合して、使用の地点で、または使用の地点の近傍で研磨組成物を生成させるために、貯蔵装置は、典型的には、それぞれの貯蔵装置から研摩組成物の使用の地点（例えば、プラテン、研磨パッド、または基材表面自体）へと導く、１つもしくは２つ以上の流れ経路が与えられている。ここで用いられる用語「使用の地点」は、研磨組成物が基材表面に適用される地点（例えば、研磨パッドまたは基材表面自体）を表している。用語「流れ経路」は、個々の貯蔵容器から、そこに貯蔵された成分の使用の地点への流れの流路を意味している。流れ経路は、それぞれ使用の地点に直接に導くことができるか、または２つもしくは３つ以上の流れ経路を、いずれかの地点で、使用の地点に導く単一の流れ経路中に組み合わせることができる。更には、いずれかの流れ経路（例えば、個々の流れ経路または組み合わされた流れ経路）を、成分の使用の地点に到達する前に、先ず１つもしくは２つ以上の他の装置（例えば、ポンプ装置、計量装置、混合装置など）に導くことができる。
【００５２】
研磨組成物の成分は、使用の地点に独立に供給することができ（例えば、成分は基材表面に供給され、そこで成分は研磨プロセスの間に混合される）、または１種もしくは２種以上の成分は、使用の地点への供給の前に、例えば使用の地点への供給の直ぐ前、もしくは直前に、混合することができる。成分が、プラテン上で、混合された形態に、加えられる５分間以内前に、例えばプラテン上で、混合された形態に、加えられる４分間以内、３分間以内、２分間以内、１分間以内、４５秒間以内、３０秒間以内、１０秒間以内前に、或いは使用の地点で成分の供給と同時に（例えば、成分は分配器で混合される）混合される場合には、成分は「使用の地点への供給の直前に」混合される。また、成分が、使用の地点の５ｍ以内で、例えば使用の地点の１ｍ以内で、あるいは使用の地点の１０ｃｍ以内で（例えば、使用の地点の１ｃｍ以内で）混合される場合には、成分は、「使用の地点への供給の直前に」混合される。
【００５３】
研磨組成物の２種もしくは３種以上の成分が、使用の地点に到達する前に混合された場合には、それらの成分は、流れ経路の中で混合することができ、そして混合装置の使用なしに、使用の地点へと供給される。あるいは、１種もしくは２種以上の流れ経路を、２種もしくは３種以上の成分の混合を促進するように、混合装置中に導くことができる。いずれかの好適な混合装置を用いることができる。例えば、混合装置は、ノズルまたはジェット（例えば、高圧ノズルまたはジェット）であることができ、それを通して２種もしくは３種以上の成分が流れる。あるいは、混合装置は、１つもしくは２つ以上の入口（それによって、研磨スラリーの２種もしくは３種以上の成分が混合機へと導入される）、および少なくとも１つの出口（それを通して混合された成分が混合機を出て、直接に、または装置の他の要素を経由して（例えば、１つもしくは２つ以上の流れ経路を経由して）使用の地点に供給される））を含む容器型の混合装置であることができる。更に、混合装置は、２つ以上のチャンバーを含むことができ、それぞれのチャンバーは、少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口を有しており、２種もしくは３種以上の成分がそれぞれのチャンバー中で混合される。容器型の装置が用いられる場合には、混合装置は、それらの成分の混合を更に促進するように、好ましくは混合機構を含んでいる。混合機構は、当技術分野で通常知られており、そして攪拌機（stirrers）、混合機、攪拌機（agitators）、翼付きバッフル、ガススパージャーシステム、振とう機などが挙げられる。
【００５４】
また、研磨組成物は、濃縮物として提供することができ、濃縮物は、使用の前に適切な量の水で希釈されることが意図されている。そのような態様では、研磨組成物濃縮物は、研磨組成物の成分を、濃縮物を適切な量の水で希釈した場合に、研磨組成物のそれぞれの成分が、研磨組成物中に、それぞれの成分について上記した適切な範囲内の量で存在するような量で含んでいる。例えば、セリア研磨剤、アルコールアミン、随意選択的なノニオン性界面活性剤、随意選択的な増粘剤、随意選択的なカチオン性ポリマーおよび／またはいずれかの随意選択的な添加剤は、濃縮物中に、それぞれの成分について上記した濃度よりも２倍大きい（例えば、３倍、４倍、または５倍の）量でそれぞれ存在することができ、それによって、濃縮物が等体積の水（例えば、それぞれ２等体積の水、３等体積の水、または４等体積の水）で希釈された場合に、それぞれの成分が、研磨組成物中に、それぞれの成分について上記で説明した範囲内の量で存在するようになる。更に、当業者に理解されるように、セリア研磨剤、アルコールアミン、随意選択的なノニオン性界面活性剤、随意選択的な増粘剤、随意選択的なカチオン性ポリマーおよび／またはいずれかの随意選択的な添加剤が、濃縮物中に少なくとも部分的に、または完全に溶解されるように、濃縮物は、最終的な研磨組成物中に存在する水の適切な割合を含むことができる。
【００５５】
また、本発明の態様では、ここで記載された研磨組成物の態様で、基材を研磨する方法を提供する。基材の研磨方法は、（ｉ）基材を準備すること、（ｉｉ）研磨パッドを準備すること、（ｉｉｉ）本発明の態様による研磨組成物を準備すること、（ｉｖ）基材を、研磨パッドおよび研磨組成物と接触させること、ならびに（ｖ）研磨パッドおよび研磨組成物を、基材に対して動かして、基材の少なくとも１部を削り取って基材を研磨すること、を含んでいる。
【００５６】
特に、本方法の幾つかの態様は、基材を、研磨パッドならびに、（ａ）３０ｎｍ以下の平均粒子径を有する湿式法セリア研磨剤粒子、（ｂ）少なくとも１種のアルコールアミン、および（ｃ）水、を含む研磨組成物と接触させることを含んでいる。この研磨組成物は６以上のｐＨを有している。本方法は、研磨パッドおよび研磨組成物を、基材に対して動かして、基材の少なくとも１部を削り取って基材を研磨することを更に含んでいる。
【００５７】
接触させる工程では、研磨組成物は、当業者によって理解されるように、好適な量で存在する。
【００５８】
削り取る工程は、例えば、基材の所望の研磨を達成させるように、好適な時間に亘って行われる。
【００５９】
研磨組成物は、いずれかの好適な基材を研磨するために用いることができ、そして低誘電率材料を含む少なくとも１つの層（典型的には表面層）を含む基材を研磨するのに特に有用である。好適な基材としては、半導体工業で用いられるウエハが挙げられる。ウエハは、典型的には、例えば金属、金属酸化物、金属窒化物、金属複合材、金属合金、低誘電率材料、またはそれらの組合わせを含んでいる、もしくは、からなっている。本発明の方法は、酸化ケイ素および／またはポリシリコンの幾らかの部分が、基材から除去されて基材を研磨するように、酸化ケイ素および／またはポリシリコンを含む基材を研磨するために特に有用である。本発明の研磨組成物で研磨される誘電体層（例えば、酸化ケイ素）は、いずれかの好適な誘電率、例えば３．５以下、例えば３以下、２．５以下、２以下、１．５以下、または１以下の誘電率を有することができる。あるいは、もしくは、加えて、誘電体層は、１以上、例えば１．５以上、２以上、２．５以上、３以上、または３．５以上の誘電率を有することができる。従って、誘電体層は、上記の端点のいずれか２つによって拘束される範囲内の誘電率を有することができる。例えば、誘電体層は、１〜３．５の範囲、例えば２〜３の範囲、２〜３．５の範囲、２．５〜３の範囲、２．５〜３．５の範囲の誘電率を有することができる。
【００６０】
特定の態様では、基材は、酸化ケイ素および／または窒化ケイ素とともにポリシリコンを含んでいる。ポリシリコンは、いずれかの好適なポリシリコンであることができ、それらの多くは当技術分野で知られている。ポリシリコンは、いずれかの好適な相を有することができ、そしてアモルファス、結晶性またはそれらの組合わせであることができる。酸化ケイ素は、同様にいずれかの好適な酸化ケイ素であることができ、それらの多くは当技術分野で知られている。酸化ケイ素の好適な種類としては、ホウリンケイ酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）、プラズマ促進テトラエチルオルトケイ酸塩（ＰＥＴＥＯＳ）、テトラエチルオルトケイ酸塩（ＴＥＯＳ）、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）酸化物が挙げられるが、それらには限定されない。
【００６１】
研磨組成物は、本発明の方法によって酸化ケイ素を含む基材を研磨する場合に、望ましくは高い除去速度を示す。例えば、本発明の態様によって、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物および／またはプラズマ促進テトラエチルオルトケイ酸塩（ＰＥＴＥＯＳ）、塗布ガラス（spin-on-glass）（ＳＯＧ）および／またはテトラエチルオルトケイ酸塩（ＴＥＯＳ）を含むシリコンウエハを研磨する場合に、研磨組成物は、望ましくは、４００Å／分以上、例えば７００Å／分以上、１，０００Å／分以上、１，２５０Å／分以上、１，５００Å／分以上、１，７５０Å／分以上、２，０００Å／分以上、２，５００Å／分以上、３，０００Å／分以上、３，５００Å／分以上、４０００Å／分以上、４５００Å／分以上、または５０００Å／分以上の酸化ケイ素除去速度を示す。
【００６２】
研磨組成物は、本発明の方法によってポリシリコンおよび／または窒化ケイ素を含む基材を研磨する場合に、望ましくは低い除去速度を示す。例えば、本発明の態様によってポリシリコンを含むシリコンウエハを研磨する場合には、研磨組成物は、望ましくは、１，０００Å／分以下、例えば７５０Å／分以下、５００Å／分以下、２５０Å／分以下、１００Å／分以下、５０Å／分以下、２５Å／分以下、１０Å／分以下、または更には５Å／分以下のポリシリコンおよび／または窒化ケイ素の除去速度を示す。
【００６３】
例えば、幾つかの態様では、本発明の研磨組成物および方法は、酸化ケイ素トレンチによって分離されたポリシリコンの区画を有する用途に有用である。幾つかの態様では、研磨組成物は、ポリ上停止（stop-on-poly）（ＳＯＰ）用途、例えば、欠陥、例えば引っ掻き傷を受け易い、不揮発性メモリー装置のための「ＮＡＮＤ型フラッシュ」研摩に用いることができる。望ましくは、幾つかの態様では、本発明により研磨組成物および方法の使用は、ウエハの収率を、少なくとも９０％、例えば少なくとも９２％、または少なくとも９５％へと高めることができる。
【００６４】
研磨組成物は、基材を研磨した場合には、望ましくは、好適な技術によって測定された、低いディッシングを示す。例えば、本発明の態様で、誘電体層（例えば、酸化物）で充填されたトレンチを含む、パターン化されたシリコンウエハを研磨する場合には、研磨組成物は、望ましくは、２５００Å以下、例えば２０００Å以下、１７５０Å以下、１５００Å以下、１２５０Å以下、１０００Å以下、７５０Å以下、５００Å以下、２５０Å以下、１００Å以下、５０Å以下、または２５Å以下のディッシングを示す。
【００６５】
研磨組成物は、基材を研磨した場合に、望ましくは、好適な技術で測定された、低い粒子欠陥を示す。本発明の研磨組成物で研磨された基材上の粒子欠陥は、いずれかの好適な技術によって測定することができる。例えば、レーザー光散乱法、例えば暗視野垂直ビームコンポジット（ＤＣＮ）および暗視野傾斜ビームコンポジット（ＤＣＯ）を、研磨された基材上の粒子欠陥を測定するのに用いることができる。粒子欠陥を評価するための好適な機器が、例えばKLA-Tencorから入手可能である（例えば、１２０ｎｍの閾値または１６０ｎｍの閾値で操作されるSURFSCAN（商標）SPl装置）。
【００６６】
本研磨組成物で研磨された基材、特には酸化ケイ素および／またはポリシリコンを含むシリコンは、望ましくは、２０，０００カウント以下、例えば１７，５００カウント以下、１５，０００カウント以下、１２，５００カウント以下、３，５００カウント以下、３，０００カウント以下、２，５００カウント以下、２，０００カウント以下、１，５００カウント以下、または１，０００カウント以下のＤＣＮ値を有している。好ましくは、本発明の態様によって研磨された基材は、７５０カウント以下、例えば５００カウント、２５０カウント、１２５カウント、または更には１００カウント以下のＤＣＮ値を有している。
【００６７】
本研磨組成物の態様で研磨された基材は、望ましくは、好適な技術によって測定された、低い合計の引掻き傷のカウントを示す。例えば、研磨組成物は、望ましくは、９０カウント以下、例えば８０カウント以下、７０カウント以下、６０カウント以下、５０カウント以下、４０カウント以下、３０カウント以下、２０カウント以下、１０カウント以下、５カウント以下、２カウント以下、または１．５カウント以下の合計の引掻き傷のカウントを示す。
【００６８】
本研磨組成物の態様でポリシリコン基材を研磨する場合には、基材からのポリシリコン損失は、ポリシリコン基材の端部、中部および中心部から測定することができる。研磨組成物は、望ましくは、基材を研磨した場合に、好適な技術によって測定された、ポリシリコン損失の均一性を示す。例えば、ポリシリコン基材の端部、中部、および中心部からのポリシリコン損失値は、望ましくは、互いに５０Å以内、例えば、互いに４０Å以内、互いに３０Å以内、互いに２０Å以内、互いに１０Å以内、互いに５Å以内、互いに２．５Å以内、互いに１．０Å以内、または互いに０．１Å以内である。
【００６９】
研磨組成物は、同時に表面不完全度、欠陥、腐食、浸食および停止層の除去を最小化しながら、特定の材料に選択的な効果的な研磨を与えるように誂えることができる。選択性は、研磨組成物の成分の相対的な濃度を変更することによって、ある程度、制御することができる。望ましい場合には、研磨組成物は、５：１以上、例えば１０：１以上、１５：１以上、２５：１以上、５０：１以上、１００：１以上、または１５０：１以上の、二酸化ケイ素のポリシリコンに対する研磨選択性で、基材を研磨するのに用いることができる。特定の配合品は、例えば２０：１以上、または更には３０：１以上の、更により高い酸化ケイ素のポリシリコンに対する選択性を示すことができる。例えば、酸化ケイ素の除去速度（Å／分）は、ポリシリコンの除去速度と比較して、１０倍以上高い可能性がある。
【００７０】
本発明によれば、基材は、いずれかの好適な技術によって、ここに記載された研磨組成物で平坦化、または研磨することができる。本発明の研磨方法は、ＣＭＰ装置と共に使用するのに特に好適である。典型的には、ＣＭＰ装置は、プラテン（使用の場合には、動作し、そして軌道の、直線状の、または円形の動作からもたらされる速度を有している）、プラテンに接触しており、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させ、そして動かすことによって研磨される基材を支持する支持体を含んでいる。本発明の研磨組成物の態様は、増大されたプラテン速度（例えば、５０ｒｐｍ以上、例えば１００ｒｐｍ以上）を可能にする。基材の研磨は、基材を本発明の研磨組成物および望ましくは研磨パッドと接触させて配置し、そして次いで基材、例えばここに記載された１種もしくは２種以上の基材材料の表面の少なくとも一部を研摩組成物で削り取って、基材を研磨することによって起こる。
【００７１】
基材は、いずれかの好適な研磨パッド（例えば、研磨表面）を用いて研磨組成物で研磨することができる。好適な研磨パッドとしては、例えば織られた、および不織の研磨パッドが挙げられる。更には、好適な研磨パッドは、様々な密度、硬度、厚さ、圧縮性、圧縮への反発の能力、および圧縮弾性率のいずれかの好適なポリマーを含むことができる。好適なポリマーとしては、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、ポリアクリル酸エステル、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、それらの共形成された生成物、ならびにそれらの混合物が挙げられる。軟質ポリウレタン研磨パッドは、本発明の研磨方法とともに特に有用である。典型的なパッドとしては、SURFIN（商標）000、SURFIN（商標）SSW1、SPM3100（例えば、Eminess Technologiesから商業的に入手可能である)、POLITEX（商標）、およびFujibo POLYPAS（商標）27が挙げられるが、それらには限定されない。特に好ましい研磨パッドとしては、Cabot Microelectronicsから商業的に入手可能なEPIC（商標）D100パッドがある。
【００７２】
望ましくは、ＣＭＰ装置は、その場での研磨終点検知システムを更に含んでおり、その多くは当技術分野で知られている。加工品の表面から反射された光または他の輻射線を分析することによって研磨プロセスを検査および監視するための技術が、当技術分野で知られている。そのような方法が、例えば米国特許第5,196,353号明細書、米国特許第5,433,651号明細書、米国特許第5,609,511号明細書、米国特許第5,643,046号明細書、米国特許第5,658,183号明細書、米国特許第5,730,642号明細書、米国特許第5,838,447号明細書、米国特許第5,872,633号明細書、米国特許第5,893,796号明細書、米国特許第5,949,927号明細書、および米国特許第5,964,643号明細書に記載されている。望ましくは、研磨されている加工品に対する研磨プロセスの進行の検査および監視は、研磨終点の決定、すなわち特定の加工品に対して研磨プロセスを何時停止するかの決定を可能にする。
【実施例】
【００７３】
下記の例は、本発明を更に説明するが、しかしながら、勿論のこと、本発明の範囲を限定するものとは決して理解されてはならない。
【００７４】
例１
この例は、ｐＨ、ＤＭＡＭＰ、ポリソルベート、および３０ｎｍ以下の平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子の、研磨組成物１Ａ〜１Ｉで研磨された均一な酸化ケイ素膜（ブランケットウエハ）からの酸化ケイ素の除去速度への効果を示している。この例の研磨組成物は、６０００ｐｐｍのポリエチレングリコール（ＰＥＧ）８０００、種々の量のポリソルベート２０およびＤＭＡＭＰ−８０（表１Ａ中に示されたように）、および２．４％の、３０ｎｍ以下の平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子を含んでいた。更に、これらの研磨剤組成物のｐＨ値が表１Ａに列挙されている。全ての配合品は、０．４３％の固形分で試験された。
【００７５】
テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）および高密度プラズマ（ＨＤＰ）のブランケットウエハが、研磨組成物１Ａ〜１Ｉで、Mirra（商標）ＣＭＰ装置（Applied Materials, Inc.、Santa Clara、カリフォルニア州）で研磨された。Mirra（商標）プロセスの研磨パラメータは、下記の表１Ｂに示されている。
【００７６】
研磨に続いて、それぞれの研磨組成物について、ＨＤＰ除去速度が、Å／分で測定された。結果を図１に示したが、これは与えられた研磨組成物のｐＨ（Ｘ軸）、ＤＭＡＭＰ量（Ｙ軸）およびtween-20量（Ｚ軸）で生み出されたＨＤＰ除去速度を示すキューブプロットである。
【００７７】
【表１Ａ】
0006466925.tif 000002
【００７８】
【表１Ｂ】
0006466925.tif 000003
【００７９】
これらの結果は、より高いＤＭＡＭＰ量を有する研磨組成物では、より高い酸化ケイ素除去速度が得られたことを示している。特に、研磨組成物１Ｇは、研磨組成物１Ｃよりも約４倍高い除去速度を示した。この２つの研磨組成物における唯一の差異は、研磨組成物１ＧのＤＭＡＭＰのｐｐｍが、研磨組成物１Ｃよりも５倍大きいことであった。
【００８０】
また、これらの結果は、より低いｐＨが、より高い除去速度に最適であることを示している。特に、研磨組成物１Ｂは、研磨組成物１Ｈよりも１０倍超高い除去速度を有していた。この２つの研磨組成物における唯一の差異は、研磨組成物１Ｂが、より酸性であることであった。
【００８１】
更に、これらの結果は、より高いポリソルベータ２０の量で、酸化ケイ素除去速度が増大することを示している。特に、研磨組成物１Ｃは、研磨組成物１Ｈよりも約７倍高い除去速度を示した。この２つの研磨組成物における唯一の差異は、研磨組成物１Ｃでは、ポリソルベート２０（ｐｐｍ）が４倍大きいことであった。
【００８２】
例２
この例は、ポリソルベート、トリエタノールアミン、および３０ｎｍ以下の平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子の、研磨組成物２Ａ〜２Ｅで研磨されるＴＥＯＳブランケットウエハからの酸化ケイ素の除去層度への効果を示している。更に、この例では、研磨組成物２Ａ〜２Ｅで研磨された、ポリシリコン膜中にパターン化された（パターンウエハ）、酸化ケイ素で充填されたトレンチ内に、研磨組成物２Ａ〜２Ｅが生成させるディッシングを測定した。この例の研磨組成物は、６０００ｐｐｍのポリエチレングリコール（ＰＥＧ）８０００、種々の量の除去速度促進剤トリエタノールアミン、およびポリソルベート２０（表２Ａ中に示したような）、および２．４％の、３０ｎｍ以下の平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子を含んでいた。全ての配合物は、０．４３％の固形分で試験した。
【００８３】
ＴＥＯＳのブランケットウエハが、研磨組成物２Ａ〜２Ｅで研磨された。更に、パターンウエハが、研磨組成物２Ａ〜２Ｅで研磨された。研磨は、Reflexion（商標）ＣＭＰ装置（Applied Materials, Inc.、Santa Clara、カリフォルニア州）で行った。Reflexion（商標）プロセスの研磨パラメータは、下記の表２Ｂに示されている。
【００８４】
ディッシングは、F5偏光解析法装置（KLA-Tencor（Milpitas、カリフォルニア州））によって、トレンチ内部の酸化ケイ素膜と周りのポリシリコン膜の間の厚さの差異を比較することによって、測定したが、より大きな差異が、より大きなディッシングの比率に相当する。
【００８５】
研磨に続いて、ＴＥＯＳ除去速度を、Å／分で測定し、その結果は、図２に示したが、これは、与えられた研磨組成物についての、ポリソルベート２０の量（Ｘ軸）、およびトリエタノールアミンの量（Ｙ軸）で生成されるＴＥＯＳ除去速度を示すプロットである。
【００８６】
それぞれの研磨組成物によって示されるディッシングを、Åで測定し、そして図３に示したが、これは、それぞれの研磨組成物についての、５０％密度で種々の長さのピッチ（Ｘ軸）内で測定されたディッシング（Ｙ軸）を示す線グラフである。
【００８７】
【表２Ａ】
0006466925.tif 000004
【００８８】
【表２Ｂ】
0006466925.tif 000005
【００８９】
これらの結果は、より高いＴＥＯＳ除去速度は、与えられた研磨組成物中に存在するポリソルベートの量にかかわらずに、より少ないトリエタノールアミンの量を有する研磨組成物で得られることを示している。特に、研磨組成物２Ｄおよび２Ｃは、研磨組成物２Ｃが、５倍の量のポリソルベート２０を含んでいたのもかかわらず、匹敵する除去速度を有していた。更に、これらの結果は、研磨組成物２Ａおよび２Ｂを比較した場合に示されるように、特定の研磨組成物について、より多いトリエタノールアミンは、より高いｐＨの水準とより低い除去速度に寄与したので、より高いｐＨは、除去速度に有害であることを示している。
【００９０】
更に、これらの結果は、表２Ａ中の研磨組成物は、貧弱なディッシング性能を示すことを示している。より具体的には、図３には、５０％密度における種々のピッチサイズ（ミクロンで測定された）内のディッシングがプロットされている。最も小さなピッチサイズにおいてさえも、全ての研磨組成物が１０００Å超のディッシングを示した。研磨組成物２Ｂは、種々のミクロンピッチサイズにおいて最も小さなディッシングを有しており、より高いポリソルベート２０の量が、酸化ケイ素トレンチ内のディッシングを低減させることを示唆していた。
【００９１】
例３
この例は、種々のノニオン性界面活性剤、Igepal CO- 890、Igepal CA-630、および３０ｎｍ以下の平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子の、１）研磨組成物３Ａ〜３Ｌで研磨されるブランケットウエハからの酸化ケイ素の除去速度、２）研磨組成物３Ａ〜３Ｌで研磨される均一なポリシリコン膜（ポリシリコンブランケットウエハ）からのポリシリコンの除去速度、および３）研磨組成物３Ａ〜３Ｌの、パターンウエハ上のディッシング、への効果を示している。この例の研磨組成物は、６０００ｐｐｍのＰＥＧ８０００、種々の種類のノニオン性界面活性剤（表３中に示されている）、１０００ｐｐｍのIgepal CO-890、および２．４％の、３０ｎｍ以下の平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子を含んでいた。全ての配合物は、０．４３％の固形分で試験した。（研磨組成物３Ｋおよび３Ｌでは、CA-630（それぞれ、１０００および２０００ｐｐｍ）が、１０００ｐｐｍのIgepal CO-890で置き換えられた。
【００９２】
また、それぞれのノニオン性界面活性剤についての親水性―親油性バランス（ＨＬＢ）が、表３に列挙されている。
【００９３】
ＴＥＯＳ、ＨＤＰ、およびポリシリコンのブランケットウエハが、研磨組成物３Ａ〜３Ｌで研磨された。更に、パターンウエハを、研磨組成物３Ａ〜３Ｌで研磨した。研磨は、Mirra（商標）ＣＭＰ装置（Applied Materials, Inc.、Santa Clara、カリフォルニア州）で行った。ディッシングを、F5偏光解析法装置（KLA-Tencor（Milpitas、カリフォルニア州））によって測定した。
【００９４】
研磨に続いて、それぞれの研磨組成物についてのＴＥＯＳ、ＨＤＰ、およびポリシリコン除去速度を、Å／分で測定した。これらの結果を図４に示したが、これは、特定の研磨組成物（Ｘ軸）についての、３種の表面のウエハの除去速度（Ｙ軸）を示す棒グラフである。
【００９５】
それぞれの研磨組成物によって示されたディッシングを、Åで測定し、そして、図５に示したが、これはそれぞれの研磨組成物についての、種々の長さのピッチ（Ｘ軸）内で測定されたディッシング（Ｙ軸）を示す線グラフである。
【００９６】
【表３】
0006466925.tif 000006
【００９７】
これらの結果は、表３中の研磨組成物は、ポリシリコンに対してははるかに低い除去速度を維持しながら、酸化ケイ素に対しては高い除去速度を示している。研磨組成物３Ａ〜３Ｌが示す選択性は、ＣＭＰ組成物では理想的である。例えば、研磨組成物３Ｇは、１６００Å／分を超える酸化ケイ素除去速度を示したが、しかしながらポリシリコンは、１２８Å／分の速度で除去した。研磨組成物３Ｇによって示された選択性の大きさは、表３中の全ての研磨組成物によって実証された。
【００９８】
また、これらの結果は、表３中の研磨組成物が、貧弱なディッシング性能を示したことを示している。より具体的には、図５には、５０％密度での、種々のサイズのミクロンピッチ内のディッシングがプロットされている。最も小さなピッチサイズででさえも、全ての研磨組成物が１９００Å超のディッシングを示した。研磨組成物３Ｈおよび３Ｊは、種々のピッチサイズにおいて最も低いディッシングを有していた。このことは、研磨組成物３Ｈおよび３Ｊが、それぞれ最も多量のポリソルベート６５とソルビタン２０を含んでおり、それらの両方が、表３の研磨組成物中で用いられたより疎水性の界面活性剤の中にあるので、増大した疎水性が、ディッシング性能を向上させることを示唆している。
【００９９】
例４
この例は、種々のカチオン性ポリマー、ノニオン性界面活性剤、および３０ｎｍ以下の平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子の、研磨組成物４Ａ〜４Ｋで研磨されたブランケットウエハからの酸化ケイ素除去速度、および研磨組成物４Ａ〜４Ｋで研磨されたポリシリコンブランケットウエハからのポリシリコン除去速度への効果を示している。この例の研磨組成物は、６０００ｐｐｍのＰＥＧ８０００、種々の種類の分岐ＰＥＧ、およびポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）ポリマーおよびポリソルベート（表４に示したように）、および２．４％の、３０ｎｍ以下の平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子を含んでいた。全ての配合物は、０．４３％の固形分で試験した。また、ＨＬＢが、それぞれのノニオン性界面活性剤について、表４に列挙されている。
【０１００】
ＴＥＯＳ、ＨＤＰ、およびポリシリコンのブランケットウエハを、下記の表４に示した一連の研磨組成物４Ａ〜４Ｋで研磨した。研磨は、Mirra（商標）ＣＭＰ装置（Applied Materials, Inc.、Santa Clara、カリフォルニア州）で行った。
【０１０１】
研磨に続いて、それぞれの研磨組成物についてのＴＥＯＳ、ＨＤＰ、およびポリシリコン除去速度を、Å／分で測定した。これらの結果を図６に示したが、これは、特定の研磨組成物（Ｘ軸）についての、３種の表面のウエハの除去速度（Ｙ軸）を示す棒グラフである。
【０１０２】
【表４Ａ】
0006466925.tif 000007
【表４Ｂ】
0006466925.tif 000008
【０１０３】
これらの結果は、研磨組成物４Ａ〜４Ｉが、概して高い酸化ケイ素除去速度を示し、一方で、同時に、低いポリシリコン除去速度を維持していることを示している。より具体的には、これらの結果は、除去速度は、当該研磨組成物に含まれるポリソルベートの量にかかわらずに、研磨組成物４Ａ〜４Ｉの間で一致しているので、研磨組成物４Ａ〜４Ｉ中のエトキシル化分子（例えば、ＰＥＧ）の存在が、これらの除去速度データの原因であることを示している。例えば、研磨組成物４Ｆおよび４Ｈは、異なる種類および量のポリソルベートを含むにもかかわらず、ほぼ同じ酸化ケイ素除去速度および低いシリコン除去速度を示した。
【０１０４】
研磨組成物４Ｊおよび４Ｋは、非常に低い、そして従ってより理想的ではない酸化ケイ素除去速度、ならびに非常に低いポリシリコン除去速度を示した。研磨組成物４Ｊおよび４Ｋは、同じ量のZephrym PD-4913、ＰＥＧ側鎖を含む櫛型ポリマーを含んでおり、それがこれらの研磨組成物の低い酸化ケイ素除去速度の原因となっていた。
【０１０５】
例５
この例は、増粘剤および、３０ｎｍ以下の平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子の、１）研磨剤５Ａ〜５Ｄで研磨されたブランケットウエハからの酸化ケイ素除去速度、２）研磨剤５Ａ〜５Ｄで研磨されたポリシリコンブランケットウエハからのポリシリコン除去速度、および３）パターンウエハ上の、研磨剤５Ａ〜５Ｄのディッシング、への効果を示している。この例の研磨組成物は、６０００ｐｐｍのＰＥＧ８０００、ヒドロキシエチルセルロース、および種々の種類のポリソルベート（表５Ａ中に示されている）、および２．４％の、３０ｎｍ以下の平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子を含んでいた。全ての配合物は，０．４３％の固形分で試験した。ＴＥＯＳ、ＨＤＰ、およびポリシリコンのブランケットウエハを、一連の研磨組成物５Ａ〜５Ｄで研磨した。更に、パターンウエハを、研磨組成物５Ａ〜５Ｄで研磨した。研磨は、Mirra（商標）ＣＭＰ装置（Applied Materials, Inc.、Santa Clara、カリフォルニア州）で行った。ディッシングを、F5偏光解析法装置（KLA-Tencor（Milpitas、カリフォルニア州））によって測定した。
【０１０６】
研磨に続いて、それぞれの研磨組成物について、ＴＥＯＳ、ＨＤＰ、およびポリシリコン除去速度を、Å／分で測定した。それらの結果を下記の表５Ｂに示したが、これはそれぞれの研磨組成物について、Å／分での酸化ケイ素およびポリシリコン除去速度の両方を列挙した表である。研磨に続いて、それぞれの研磨組成物によって示されたディッシングをÅで測定し、そして表５Ｂに列挙した。
【０１０７】
【表５Ａ】
0006466925.tif 000009
【０１０８】
【表５Ｂ】
0006466925.tif 000010
【０１０９】
これらの結果は、研磨組成物５Ａ〜５Ｄ中の増粘剤、ヒドロキシエチルセルロースの存在が、特に研磨組成物５Ｃおよび５Ｄの、実質的により低いディッシングの比率の生成の原因であったことを示している。特に、研磨組成物５Ｄは、１００Å未満のディッシングを示し、一方で、１０００Å／分超の酸化ケイ素除去速度および、非常に低いポリシリコン除去速度を維持していた。このデータは、ヒドロキシエチルセルロースが、酸化ケイ素およびポリシリコンの両方について理想的な除去速度を維持しながら、例２および３に存在する高いディッシング比率への解決策を与えることを示している。
【０１１０】
この例の研磨組成物が、概して理想的な除去速度およびより低いディッシング比率を示す一方で、試験されたブランケットウエハ表面上に、粒子の残渣が存在したまま残った。研磨が終了した後にブランケットウエハ上に残った残渣で、ウエハ表面を引掻き傷の試験を行う能力が完全に妨げられる。
【０１１１】
例６
この例は、カチオン性ポリマーｐｏｌｙＭＡＤＱＵＡＴおよび、３０ｎｍ以下の平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子の、１）研磨剤６Ａ〜６Ｄで研磨されるブランケットウエハからの酸化ケイ素除去速度、２）研磨剤６Ａ〜６Ｄで研磨されるポリシリコンブランケットウエハからのポリシリコン除去速度、および３）ブランケットウエハ上で、研磨剤６Ａ〜６Ｄによって示される欠陥数（ＤＣＮ）、への効果を示している。また、それらの効果は、対照の研磨組成物と比較された。この例の研磨組成物は、６０００ｐｐｍのＰＥＧ８０００、６６０ｐｐｍのポリソルベート８５、トリエタノールアミン（４００または６００ｐｐｍ）、カチオン性ポリマー、ｐｏｌｙＭＡＤＱＵＡＴ（Alco 4773、２０または５０ｐｐｍ）、および２．４％の、３０ｎｍの平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子を含んでいた。全ての配合物は、０．４３％の固形分で試験した。
【０１１２】
図７および図８中の対照は、６００ｐｐｍのヒドロキシエチルセルロース、１３２０ｐｐｍのポリソルベート８５、および４００ｐｐｍのトリエタノールアミンを含んでいた。
【０１１３】
ＴＥＯＳ、ＨＤＰ、およびポリシリコンのブランケットウエハを、一連の研磨組成物６Ａ〜６Ｄおよび対照の研磨組成物で研磨した。研磨は、Mirra（商標）ＣＭＰ装置（Applied Materials, Inc.、Santa Clara、カリフォルニア州）で行った。
【０１１４】
研磨に続いて、研磨組成物６Ａ〜６Ｄおよび対照の研磨組成物について、ＴＥＯＳ、ＨＤＰ、およびポリシリコン除去速度を、Å／分で測定した。それらの結果を図７に示したが、これは特定の研磨組成物（Ｘ軸）についての、３種の表面のウエハの除去速度（Ｙ軸）を示す棒グラフである。
【０１１５】
ＤＣＮの結果が図８に示されているが、これはそれぞれの研磨組成物（Ｘ軸）についての、２つの異なる閾値（０．１６および０．３ミクロン）で示されたランダム欠陥数（Ｙ軸）のボックスプロットである。欠陥数は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、研磨後のウエハ表面上の引掻き傷を検知することによって発生させた。
【０１１６】
【表６】
0006466925.tif 000011
【０１１７】
これらの結果は、研磨組成物６Ａ〜６ＤへのAlco-4773の添加は、Alco-4773を含まない対照と比較した場合に、欠陥数を低減するように作用することを示している。特に、研磨組成物６Ａおよび６Ｃは、より低いポリシリコン除去速度を維持しながら、対照と比較して、より大きな酸化ケイ素除去速度を示した。また、研磨組成物６Ａおよび６Ｃは、０．１６ミクロンの閾値で測定された欠陥において、対照と比較して、有意な欠陥数の低下を示した。
【０１１８】
研磨組成物６Ｂおよび６Ｄは、５０ｐｐｍのAlco-4773を含んでおり、対照と比較した場合に、０．１６と０．３ミクロンの閾値の両方において、非常に低い欠陥数を示したが、これは、試験された研磨組成物では、Alco-4773の存在が、欠陥数を低下させることの更なる証拠を与える。
【０１１９】
例７
この例は、疎水性界面活性剤Hydropalat 3323および、３０ｎｍ以下の平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子の、１）研磨組成物７Ａ〜７Ｄで研磨されるブランケットウエハからの酸化ケイ素除去速度、２）研磨組成物７Ａ〜７Ｄで研磨されるポリシリコンブランケットウエハからのポリシリコン除去速度、３）研磨組成物７Ａ〜７Ｄで研磨されるＳＯＧブランケットウエハからのスピン−オン−グラス（ＳＯＧ）除去速度、および４）研磨組成物７Ａ〜７Ｄで研磨されるブランケットウエハ上で、研磨組成物７Ａ〜７Ｄによって示されるＤＣＮ数への効果を示している。また、これらの結果を、対照の研磨組成物と比較した。
【０１２０】
この例の研磨組成物は、６０００ｐｐｍのＰＥＧ８０００、１２０ｐｐｍのトリエタノールアミン、疎水性の界面活性剤、Hydropalat 3323（７５０または１５００ｐｐｍ）、および２．４％の、３０ｎｍ以下の平均粒子径の湿式法セリア研磨剤粒子を含んでいた。全ての配合物は、０．４３％の固形分で試験した。
【０１２１】
下記の表７Ｂ中の対照は、１０００ｐｐｍのIgepal CO890、５００ｐｐｍのポリソルベート、および１２０ｐｐｍのトリエタノールアミンを含んでいた。
【０１２２】
ＴＥＯＳ、ＳＯＧ、ＨＤＰ、およびポリシリコンのブランケットウエハが、一連の研磨組成物７Ａ〜７Ｄおよび対照で研磨された。研磨は、Mirra（商標）ＣＭＰ装置（Applied Materials, Inc.、Santa Clara、カリフォルニア州）で行った。
【０１２３】
研磨に続いて、研磨組成物７Ａ〜７Ｄおよび対照の研磨組成物について、ＴＥＯＳ、ＨＤＰ、ＳＯＧ、およびポリシリコンの除去速度を、Å／分で測定した。これらの結果を表７Ｂに列挙した。
【０１２４】
更に、研磨組成物７Ａ〜７ＤのＤＣＮ数を、０．１６ミクロンの閾値で、対照と比較した。欠陥数は、ＳＥＭを用いて、研磨後のウエハ表面上の引掻き傷を検知することによって発生させた。また、これらの結果を、表７Ｂに列挙した。
【０１２５】
【表７Ａ】
0006466925.tif 000012
【０１２６】
【表７Ｂ】
0006466925.tif 000013
【０１２７】
これらの結果は、研磨組成物７Ａ〜７ＤへのHydropalat 3323の添加は、Hydropalat 3323を含まない対照と比較した場合に、欠陥数を低減するように作用することを示している。特に、研磨組成物７Ａは、対照と比較した場合に、有意に低減された欠陥数を示しながら、高い酸化ケイ素除去速度、低いポリシリコン除去速度、および高いＳＯＧ除去速度を維持していた。
【０１２８】
研磨組成物７Ｃは、研磨組成物７Ａ〜７Ｃの間で最も高い欠陥数を有しており、対照よりもなお約１０倍少ない欠陥数を示したが、これは、Hydropalat 3233が欠陥数を低減するように作用することの更なる証拠を与える。
【０１２９】
ここに引用された全ての参照文献、例えば刊行物、特許出願、および特許は、それぞれの参照文献を個々に、そして具体的に、参照することによって本明細書の内容とし、そしてその全体をここに説明したのと同じ程度に、ここに参照することによって本明細書の内容とする。
【０１３０】
本発明を説明する文脈（特には、添付の特許請求の範囲の文脈）における用語「a」および「an」および「the」および同様の指示語の使用は、特に断りない限り、または文脈から明確に否定されない限り、単数と複数の両方を包含すると理解されなければならない。用語「含む（comprising）」、「有する（having）」、「含む（including）」および「含む（comprising）」は、特に断りの回限り開放型の用語（すなわち、「含むが、しかしながらそれらには限定されない」を意味する）と理解されなければならない。本明細書における数値範囲の記載は、特に断りのない限り、その範囲内に入るそれぞれの個々の値を独立して表すための略記方法としての役割をすることが単に意図されており、そしてそれぞれの個々の値が、それが独立して本明細書中に記載されているのと同様に本明細書中に組み込まれている。本明細書中に記載された全ての方法は、特に断りない限り、または文脈から明確に否定されない限り、いずれかの好適な順序で行うことができる。本明細書中に与えられるいずれかの、そして全ての例、または例示的な用語（例えば、「例えば」）は、単に、本発明をよりよく説明することを意図したものであり、そして特に断りのない限り、本発明の範囲に限定を加えるものではない。明細書中のいずれの用語も、いずれかの特許請求されていない要素が、本発明の実施に必須であると示していると理解されてはならない。
【０１３１】
本発明を実施するための、本発明者らに知られているベストモードを含めた、本発明の好ましい態様がここに記載されている。これらの好ましい態様の変更は、前述の説明を読むことによって、当業者には明らかとなるであろう。本発明者らは、必要に応じてそのような変更を用いることを想定しており、そして本発明者らは、本発明が、本明細書中に具体的に記載されたのとは、違ったように実施されることを意図している。従って、本発明は、適用可能な法によって許容されるように、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および等価物を含んでいる。更には、それらの全ての可能な変更における上記の要素のいずれかの組み合わせは、特に断りのない限り、または文脈から明確に否定されない限り、本発明によって包含される。
本発明は、以下の態様を含んでいる。
（１）（ａ）３０ｎｍ以下の平均粒子径を有する湿式法セリア研磨剤粒子、
（ｂ）少なくとも１種のアルコールアミン、および、
（ｃ）水、
を含んでなる化学機械研磨組成物であって、
６以上のｐＨを有する、研磨組成物。
（２）前記研磨剤粒子が、１２ｎｍ以下の平均一次粒子径を有する、（１）記載の研磨組成物。
（３）前記研磨剤粒子が、前記組成物の０．００１質量％〜２質量％の量で存在する、（１）記載の研磨組成物。
（４）前記アルコールアミンが、６〜１０のｐＫｉを有する、（１）記載の研磨組成物。
（５）前記アルコールアミンが、７〜１１のｐＫａを有する官能基を有する、（１）記載の研磨組成物。
（６）前記アルコールアミンが、２−ジメチルアミノ−２−メチルプロパノール、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、エタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオール、ビス−トリス、トリスまたはそれらのいずれかの組み合わせを含む、（１）記載の研磨組成物。
（７）前記アルコールアミンが、前記組成物の０．００１質量％〜１質量％の量で存在する、（１）記載の研磨組成物。
（８）少なくとも１種のノニオン性界面活性剤を更に含む、（１）記載の研磨組成物。
（９）前記ノニオン性界面活性剤が、７〜１８の親水性親油性バランスを有する、（８）記載の研磨組成物。
（１０）前記ノニオン性界面活性剤が、ポリソルベート、ソルビタン、ポリオキシエチレンエーテル、エトキシレート、アクリル、ポリエーテルポリオール、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、（８）記載の研磨組成物。
（１１）前記ノニオン性界面活性剤が、ポリソルベート２０、ポリソルベート６０、ポリソルベート６５、ポリソルベート８０、ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン（４０）ノニルフェニルエーテル、ペンタエリスリトールエトキシレート、グリセロールプロポキシレート−ブロック−エトキシレート、アクリル共重合体、ポリプロピレンオキシド系トリオール、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、（８）記載の研磨組成物。
（１２）前記ノニオン性界面活性剤が、前記組成物の０．００１質量％〜１質量％の量で存在する、（８）記載の研磨組成物。
（１３）増粘剤を更に含む、（１）記載の研磨組成物。
（１４）前記増粘剤が、セルロース系化合物、デキストラン、ポリビニルアルコール、カラギーナン、キトサン、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、（１３）記載の研磨組成物。
（１５）前記増粘剤が、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、（１３）記載の研磨組成物。
（１６）前記増粘剤が、前記組成物の０．００１質量％〜１質量％の量で存在する、（１３）記載の研磨組成物。
（１７）ノニオン性界面活性剤を更に含む、（１）記載の研磨組成物。
（１８）カチオン性ポリマーを更に含む、（１）記載の研磨組成物。
（１９）増粘剤を更に含む、（１８）記載の研磨組成物。
（２０）前記カチオン性ポリマーが、ポリ（メタクリルオキシエチルトリメチルアンモニウム）クロリド（polyMADQUAT）、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）クロリド（polyDADMAC）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（アリルアミン）、ポリ（ビニルイミダゾリウム）（poly(vinylimidazolium))、ポリ（ビニルピリジウム）、またはそれらの組み合わせを含む、（１８）記載の研磨組成物。
（２１）前記カチオン性ポリマーが、前記組成物の０．００１質量％〜１質量％の量で存在する、（１８）記載の研磨組成物。
（２２）ノニオン性界面活性剤を更に含む、（１８）記載の研磨組成物。
（２３）基材の化学機械研磨方法であって、
（ｉ）基剤を研磨パッドおよび、以下の（ａ）〜（ｃ）を含む研磨組成物と接触させること、
（ａ）３０ｎｍ以下の平均粒子径を有する湿式法セリア研磨剤粒子、
（ｂ）少なくとも１種のアルコールアミン、および、
（ｃ）水、
ここで、該組成物は６以上のｐＨを有している、ならびに、
（ｉｉ）該研磨パッドおよび該研磨組成物を該基材に対して動かして、該基材の少なくとも一部を削り取って該基材を研磨すること、
を含んでなる、方法。
（２４）前記基材が、ポリシリコンおよび酸化ケイ素を含み、かつ少なくとも該酸化ケイ素が、該基材から除去されて、該基材が研磨される、（２３）記載の方法。
（２５）前記ポリシリコンに比較して、より多くの酸化ケイ素が、より大きな速度で前記基材から除去される、（２４）記載の方法。
（２６）前記基材からの酸化ケイ素の前記除去速度が、ポリシリコンの除去速度と比較して、少なくとも１０倍高い、（２５）記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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