(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械的研磨組成物において、
（ａ）第１研磨粒子であって、前記第１研磨粒子が湿式セリア粒子であり、４０ｎｍ〜１００ｎｍのメジアン粒子サイズを有し、前記研磨組成物中に、０．００５重量％〜２重量％の濃度で存在し、少なくとも３００ｎｍの粒子サイズ分布を有するものである第１研磨粒子、
（ｂ）官能化窒素含有ヘテロ環、官能化硫黄含有ヘテロ環、ナフトエ酸、及びそれらの組み合わせから選択された官能化ヘテロ環であって、前記官能化ヘテロ環が、前記研磨組成物中に、１００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍの濃度で存在する官能化ヘテロ環、
（ｃ）ｐＨ調節剤、及び
（ｄ）水性担体を含み、
前記研磨組成物のｐＨが１〜６であり、
前記第１研磨粒子が、三座（ｔｒｉｄｅｎｔａｔｅ）ヒドロキシル基を含む表面を有し、前記第１研磨粒子が、２．０×１０−５モル／ｍ２以上である三座ヒドロキシル基の表面被覆率を有し、そして、
前記第１研磨粒子のラマンスペクトルは、４５８ｃｍ−１におけるピーク及び５８３ｃｍ−１におけるピークを含み、前記４５８ｃｍ−１におけるピークの強度対５８３ｃｍ−１におけるピークの強度の比が、１００以下である、
化学機械的研磨組成物。
【請求項２】
前記第１研磨粒子が、前記研磨組成物中に、０．１重量％〜０．５重量％の濃度で存在する、請求項１に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項３】
前記官能化ヘテロ環が、ピコリン酸、キナルジン酸及びそれらの組み合わせから選択された官能化窒素含有ヘテロ環を含む、請求項１に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項４】
前記ｐＨ調節剤が、アルキルアミン、アルコールアミン、第４級アミンヒドロキシド、アンモニア、及びそれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項５】
前記ｐＨ調節剤が、トリエタノールアミンである、請求項４に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項６】
前記研磨組成物のｐＨが、３．５〜５である、請求項１に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項７】
前記研磨組成物が、
カルボン酸モノマー、スルホン化モノマーまたはホスホン化モノマーと、アクリレート、ポリビニルピロリドンまたはポリビニルアルコールとのアニオン性コポリマー；
ポリビニルピロリドンまたはポリエチレングリコールである非イオン性ポリマー；
アミノシラン、ウレイドシランまたはグリシジルシランであるシラン；
官能化ピリジンのＮ−オキシド；
デンプン；
シクロデキストリン；及び
それらの組み合わせから選択される添加剤をさらに含み、
前記添加剤が、前記化学機械的研磨組成物中に、２５ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの濃度で存在する、請求項１に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項８】
前記添加剤が、２−ヒドロキシエチルメタクリル酸及びメタクリル酸のコポリマー、ポリビニルピロリドン、アミノプロピルシラントリオール、ピコリン酸Ｎ−オキシド、デンプン、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びそれらの組み合わせから選択される、請求項７に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項９】
前記研磨組成物が、カチオン性ポリマー及びカルボン酸をさらに含み、
ここで、前記カチオン性ポリマーが第４級アミンであり、前記カチオン性ポリマーが前記研磨組成物中に、１ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍの濃度で存在し、また、
ここで、前記カルボン酸のｐＫａは、１〜６であり、前記カルボン酸は、前記研磨組成物中に、２５ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの濃度で存在し、
前記研磨組成物のｐＨが、前記カルボン酸のｐＫａの２単位以内である、請求項１に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項１０】
前記カチオン性ポリマーが、ポリ（ビニルイミダゾリウム）である、請求項９に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項１１】
前記カルボン酸のｐＫａが、３．５〜５である、請求項９に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項１２】
前記カルボン酸が、酢酸である、請求項９に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項１３】
前記研磨組成物が、カチオン性ポリビニルアルコール及びカチオン性セルロースから選択されたカチオン性ポリマーをさらに含み、前記カチオン性ポリマーが、前記研磨組成物中に、１ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍの濃度で存在する、請求項１に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項１４】
下記のステップを含む基板の研磨方法：
（ｉ）基板を提供するステップ；
（ｉｉ）研磨パッドを提供するステップ；
（ｉｉｉ）請求項１に記載の化学機械的研磨組成物を提供するステップ；
（ｉｖ）前記基板を前記研磨パッド及び前記化学機械的研磨組成物と接触させるステップ；及び
（ｖ）前記研磨パッド及び前記化学機械的研磨組成物を前記基板に対して移動させて、前記基板の少なくとも一部分を研磨して前記基板を研磨するステップ。
【請求項１５】
下記のステップを含む基板の研磨方法：
（ｉ）基板を提供するステップであって、前記基板がシリコン酸化物層を含むものであるステップ；
（ｉｉ）研磨パッドを提供するステップ；
（ｉｉｉ）請求項１〜１３のいずれか１項に記載の化学機械的研磨組成物を提供するステップ；
（ｉｖ）前記基板を前記研磨パッド及び前記化学機械的研磨組成物と接触させるステップ；及び
（ｖ）前記研磨パッド及び前記化学機械的研磨組成物を前記基板に対して移動させて、前記基板の表面上の前記シリコン酸化物層の少なくとも一部分を研磨して前記基板を研磨するステップ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
集積回路及び他の電子装置の製造において、導電性、半導体性、及び誘電性材料の複数の層が基板表面上に蒸着されたり、基板表面から除去される。材料の層が基板上に順次に蒸着され、基板から除去されるにつれて、基板の最上面は非平面になって平坦化を必要とする。表面を平坦化したり、表面を“研磨する”とは、基板の表面から材料を除去して、一般的に均して平坦な表面を形成する工程である。平坦化（ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）は、粗い表面、凝集した材料、結晶格子の損傷、スクラッチ及び汚染された層または材料のような所望しない表面形状及び表面欠陷を除去するのに有用である。平坦化は、また特徴部分を充填するために使用された過剰に蒸着された材料を除去することによって基板上に特徴部分を形成し、その後のメタライズ及び処理レベルのための平滑な表面を提供するのに有用である。
【０００２】
基板の表面を平坦化または研磨するための組成物及び方法は、当該技術分野において周知である。化学機械的平坦化、または化学機械的研磨（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組成物として知られている化学組成物またはより簡単に研磨組成物（研磨スラリーとも称される）を利用する。研磨組成物は、典型的に、基板の表面を、研磨組成物で飽和された研磨パッド（例えば、研磨布または研磨ディスク）と接触させることによって基板に塗布される。基板の研磨は、典型的に、研磨組成物の化学的活性及び／または研磨組成物中に懸濁されるか研磨パッド（例えば、固定研磨パッド）に混入された研磨剤の機械的活性によって助長される。
【０００３】
集積回路のサイズが縮小され、チップ上の集積回路の数が増加するにつれて、回路を構成する構成成分などは、典型的なチップで利用可能な限られた空間に適合するように、互いに近接して配置されなければならない。最適な半導体性能を保障するためには、回路間の効果的な分離が重要である。このために、浅いトレンチが半導体基板内にエッチングされ、集積回路の活性領域を絶縁させる絶縁材料で充電する。より具体的に、浅いトレンチ分離（ＳＴＩ）は、シリコン基板上にシリコン窒化物層を形成し、エッチングまたはフォトリソグラフィを介して浅いトレンチを形成し、トレンチを充電するために誘電体層を蒸着する工程である。このようにして形成されたトレンチの深さの変化によって、通常的に、すべてのトレンチの完全な充電を保障するために、基板の上部に過剰の誘電体材料を蒸着することが必要である。誘電体材料（例えば、酸化シリコン）は、基板の下部にあるトポグラフィーに一致する。従って、基板の表面は、酸化物パターンと呼ばれる、トレンチ間の上部にある酸化物の隆起になった領域を特徴とする。酸化物パターンは、トレンチの外部にある過剰酸化物誘電体材料の段差によって特徴付けられる。過剰の誘電体材料は、典型的に、ＣＭＰ工程によって除去され、これは、追加工程のための平坦な表面を付加的に提供する。酸化物パターンが研磨され、表面の平坦性が近づくにつれて、酸化物層は、ブランケット酸化物と呼ばれる。
【０００４】
研磨組成物は、研磨速度（すなわち、除去速度）及びその平坦化効率に従って特徴づけることができる。研磨速度は、基板の表面から材料を除去する速度を指し、通常、単位時間当りの長さ（厚さ）（例えば、オングスターラーーム（Å）／分）の単位で表現される。平坦化効率は、基板から除去された材料の量に対するステップ高さの減少に関連する。具体的に、研磨表面、例えば、研磨パッドは、先ず、その表面の“高い地点”に接触し、平坦な表面を形成するために材料を除去しなければならない。材料の除去が少ない平坦な表面を達成する工程は、平坦性を達成するためにより多くの材料を除去する必要がある工程よりもっと効率的であると考えられる。
【０００５】
しばしば、酸化シリコンパターンの除去速度は、ＳＴＩプロセスにおける誘電体研磨ステップに対する速度を制限することができ、従って、酸化シリコンパターンの高い除去速度が装置処理量を増加させるのに好ましい。しかし、ブランケット除去速度が速過ぎると、露出したトレンチで酸化物の過剰研磨によって、トレンチの腐食をもたらし、素子欠陷を増加させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
改善された平坦化効率を提供しながら、有用な除去速度を提供する酸化シリコン含有基板の化学機械的研磨のための組成物及び方法が依然として必要である。本発明は、そのような研磨組成物及び方法を提供する。本発明のそれら及び他の利点だけでなく、追加の発明的特徴は、本明細書に提供された本発明の説明から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、機械的研磨組成物において、（ａ）第１研磨粒子であって、前記第１研磨粒子が湿式セリア粒子であり、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズを有し、前記研磨組成物中に、約０．００５重量％〜約２重量％の濃度で存在し、少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有するものである第１研磨粒子、（ｂ）官能化窒素含有ヘテロ環、官能化硫黄含有ヘテロ環、ナフトエ酸、及びそれらの組み合わせから選択された官能化ヘテロ環であって、前記官能化ヘテロ環が、研磨組成物中に、約１００ｐｐｍ〜約１５００ｐｐｍの濃度で存在する官能化ヘテロ環、（ｃ）ｐＨ調節剤、及び（ｄ）水性担体を含み、前記研磨組成物のｐＨが約１〜約６である、化学機械的研磨組成物を提供する。
【０００８】
本発明は、また、（ｉ）基板を提供するステップであって、前記基板がシリコン酸化物層を含むものであるステップ；（ｉｉ）研磨パッドを提供するステップ；（ｉｉｉ）下記（ａ）〜（ｄ）を含む化学機械的研磨組成物を提供するステップ：（ａ）第１研磨粒子であって、前記第１研磨粒子が湿式セリア粒子であり、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズを有し、前記研磨組成物中に、約０．００５重量％〜約２重量％の濃度で存在し、少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有するものである第１研磨粒子、（ｂ）官能化窒素含有ヘテロ環、官能化硫黄含有ヘテロ環、ナフトエ酸、及びそれらの組み合わせから選択された官能化ヘテロ環であって、前記官能化ヘテロ環が研磨組成物中に、約１００ｐｐｍ〜約１５００ｐｐｍの濃度で存在する官能化ヘテロ環（ｃ）ｐＨ調節剤、及び（ｄ）水性担体を含み、前記研磨組成物のｐＨが約１〜約６であり；（ｉｖ）前記基板を研磨パッド及び化学機械的研磨組成物と接触させるステップ；及び（ｖ）前記研磨パッド及び化学機械的研磨組成物を基板に対して移動させて、前記基板の表面上のシリコン酸化物層の少なくとも一部分を研磨して基板を研磨するステップを含む、基板の研磨方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（１）約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約２００ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子（すなわち、研磨組成物１Ａに含まれた比較セリア粒子）（２）約５４ｎｍのメジアン粒子サイズを有する湿式セリア粒子及び約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズを有する湿式セリア粒子の混合物であって、前記セリア粒子混合物が約２００ｎｍの粒子サイズ分布を有する混合物（すなわち、研磨組成物１Ｂに含まれた比較セリア粒子）、及び（３）約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約３８０ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子（すなわち、研磨組成物１Ｃに含まれた本発明による第１研磨粒子）に対する粒子の相対重量対粒子の粒子サイズ（μｍ）を示す。
【図２】本発明による第１研磨粒子、すなわち、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズを有し、約３８０ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子の実施形態の滴定曲線だけでなく、約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約２００ｎｍの粒子サイズ分布を有する比較湿式セリア粒子の滴定曲線を示すためのｐＨ対ＫＯＨの体積（ｍＬ）を示す。
【図３】本発明による第１研磨粒子、すなわち、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約３８０ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子の実施形態だけでなく、約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約２００ｎｍの粒子サイズ分布を有する比較湿式セリア粒子の滴定曲線の正規化された１次導関数（ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）を示す。
【図４】本発明による第１研磨粒子、すなわち、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約３８０ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子の実施形態のラマンスペクトルのラマン強度対波数（ｃｍ−１）を示す。
【図５】本発明による第１研磨粒子の実施形態の３つのロット、すなわち、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズを有し、約３８０ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子の３つのロットのラマンスペクトルで、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比だけでなく、約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約２００ｎｍの粒子サイズ分布を有する比較湿式セリア粒子の１つのロットのラマンスペクトルで、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比を示す。
【図６】約５４ｎｍのメジアン粒子サイズを有する湿式セリア粒子及び約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズを有する湿式セリア粒子の混合物であって、前記湿式セリア粒子の混合物が約２００ｎｍの粒子サイズ分布を有する混合物（すなわち、研磨組成物１Ｂに含まれた比較セリア粒子）を含む研磨組成物だけでなく、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約３８０ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子（すなわち、研磨組成物１Ｃに含まれた本発明による第１研磨粒子）を含む研磨組成物に対する残余ステップ高さ（Å）対トレンチ損失（Å）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、化学機械的研磨組成物において、（ａ）第１研磨粒子であって、第１研磨粒子が湿式セリア粒子であり、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズを有し、研磨組成物中に、約０．００５重量％〜約２重量％の濃度で存在し、少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有するものである第１研磨粒子、（ｂ）官能化窒素含有ヘテロ環、官能化硫黄含有ヘテロ環、ナフトエ酸及びそれらの組み合わせから選択された官能化ヘテロ環であって、前記官能化ヘテロ環が、研磨組成物中に、約１００ｐｐｍ〜約１５００ｐｐｍの濃度で存在する官能化ヘテロ環、（ｃ）ｐＨ調節剤、及び（ｄ）水性担体を含み、前記研磨組成物のｐＨが約１〜約６である化学機械的研磨組成物を提供する。
【００１１】
前記研磨組成物は、第１研磨粒子を含む。第１研磨粒子は、湿式セリア粒子である。例えば、第１研磨粒子は、コロイド状セリア粒子を含む沈殿されたセリア粒子または縮合重合されたセリア粒子であり得る。
【００１２】
第１研磨粒子は、任意の適切な工程によって製造され得る。例えば、第１研磨粒子は、下記の工程によって製造された湿式セリア粒子であり得る。典型的に、本発明による湿式セリア粒子を合成する第１ステップは、セリア前駆体を水に溶解させることである。前記セリア前駆体は、任意の適切なセリア前駆体であることができ、任意の適切な電荷、例えば、Ｃｅ３＋またはＣｅ４＋を有するセリア塩を含むことができる。適切なセリア前駆体は、例えば、硝酸セリウムＩＩＩ、硝酸セリウムＩＶアンモニウム、炭酸セリウムＩＩＩ、硫酸セリウムＩＶ、及び塩化セリウムＩＩＩを含む。好ましくは、前記セリア前駆体は、硝酸セリウムＩＩＩである。
【００１３】
前記セリア前駆体溶液のｐＨは、典型的に、増加されて非晶質Ｃｅ（ＯＨ）３を形成する。前記溶液のｐＨは、任意の適切なｐＨに増加され得る。例えば、前記溶液のｐＨは、約１０以上のｐＨ、例えば、約１０．５以上のｐＨ、約１１以上のｐＨ、または約１２以上のｐＨに増加され得る。典型的に、前記溶液は、約１４以下のｐＨ、例えば、約１３．５以下のｐＨ、または約１３以下のｐＨを有するだろう。任意の適切な塩基が、前記溶液のｐＨを増加させるのに使用され得る。適切な塩基には、例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＯＨ及び水酸化テトラメチルアンモニウムが含まれる。有機塩基、例えば、エタノールアミン及びジエタノールアミンがまた適合である。前記溶液は、ｐＨが増加し、非晶質Ｃｅ（ＯＨ）３が形成されるにつれて、白く濁るはずだろう。
【００１４】
前記セリア前駆体溶液は、典型的に、数時間混合される。例えば、前記溶液は、約１時間以上、例えば、約２時間以上、約４時間以上、約６時間以上、約８時間以上、約１２時間以上、約１６時間以上、約２０時間以上、または約２４時間以上混合することができる。典型的に、前記溶液は、約１時間〜約２４時間、例えば、約２時間、約８時間、または約１２時間混合される。混合が完了すると、前記溶液を加圧容器に移して、加熱することができる。
【００１５】
前記セリア前駆体溶液は、任意の適切な温度に加熱することができる。例えば、前記溶液は、約５０℃以上、例えば、約７５℃以上、約１００℃以上、約１２５℃以上、約１５０℃以上、約１７５℃以上、または約２００℃以上の温度に加熱され得る。代替的にまたは付加的に、前記溶液は、約５００℃以下、例えば、約４５０℃以下、約４００℃以下、約３７５℃以下、約３５０℃以下、約３００℃以下、約２５０℃以下、約２２５℃以下、または約２００℃以下の温度に加熱することができる。従って、前記溶液は、前述した終点のうちの任意の２つによって限定される範囲内の温度に加熱することができる。例えば、前記溶液は、約５０℃〜約３００℃、例えば、約５０℃〜約２７５℃、約５０℃〜約２５０℃、約５０℃〜約２００℃、約７５℃〜約３００℃、約７５℃〜約２５０℃、約７５℃〜約２００℃、約１００℃〜約３００℃、約１００℃〜約２５０℃、または約１００℃〜約２２５℃の温度に加熱され得る。
【００１６】
前記セリア前駆体溶液は、典型的に、数時間加熱される。例えば、前記溶液は、約１時間以上、例えば、約５時間以上、約１０時間以上、約２５時間以上、約５０時間以上、約７５時間以上、約１００時間以上、または約１１０時間以上加熱することができる。代替的にまたは付加的に、前記溶液は、約２００時間以下、例えば、約１８０時間以下、約１６５時間以下、約１５０時間以下、約１２５時間以下、約１１５時間以下、または約１００時間以下加熱され得る。従って、前記溶液は、前述した終点のうちの任意の２つに限定される時間加熱され得る。例えば、前記溶液は、約１時間〜約１５０時間、例えば、約５時間〜約１３０時間、約１０時間〜約１２０時間、約１５時間〜約１１５時間、または約２５時間〜約１００時間加熱され得る。
【００１７】
加熱後、前記セリア前駆体溶液を濾過して、沈殿したセリア粒子を分離することができる。前記沈殿物は、過糧の水で洗浄して、未反応のセリア前駆体を除去することができる。沈殿物と過糧の水との混合物は、各洗浄ステップ後に濾過して、不純物を除去することができる。十分に洗浄されると、前記セリア粒子を追加的な処理、例えば、焼結のために乾燥するとか、または前記セリア粒子を直接再分散させることができる。
【００１８】
前記セリア粒子は、場合に応じて、再分散前に乾燥及び焼結され得る。用語“焼結”及び“焼成”は、本明細書において相互交換的に使用され、下記で説明される条件下の前記セリア粒子の加熱を指す。セリア粒子の焼結は、その結晶性に影響を及ぼす。任意の特定の理論に結付させようとするのではないが、延長された時間の間に高温で前記セリア粒子を焼結させると、前記粒子の測定格子構造の欠陷が減少すると考えられる。任意の適切な方法がセリア粒子を焼結させるのに使用され得る。例えば、前記セリア粒子は、乾燥されることができ、次いで上昇された温度で焼結され得る。乾燥は、室温または上昇された温度で実行され得る。特に、乾燥は、約２０℃〜約４０℃、例えば、約２５℃、約３０℃、または約３５℃の温度で実行され得る。代替的にまたは付加的に、乾燥は、約８０℃〜約１５０℃、例えば、約８５℃、約１００℃、約１１５℃、約１２５℃、または約１４０℃の上昇された温度で実行され得る。セリア粒子が乾燥された後、これを粉砕して粉末を作ることができる。粉砕は、ジルコニアのような任意の適切な粉砕材料を使用して実行することができる。
【００１９】
セリア粒子は、任意の適切なオーブン内で任意の適切な温度で焼結することができる。例えば、セリア粒子は、約２００℃以上、例えば、約２１５℃以上、約２２５℃以上、約２５０℃以上、約２７５℃以上、約３００℃以上、約３５０℃以上、または約３７５℃以上の温度で焼結され得る。代替的にまたは付加的に、セリア粒子は、約１０００℃以下、例えば、約９００℃以下、約７５０℃以下、約６５０℃以下、約５５０℃以下、約５００℃以下、約４５０℃以下、または約４００℃以下の温度で焼結され得る。従って、セリア粒子は、前述した終点のうちの任意の２つによって限定される温度で焼結することができる。例えば、セリア粒子は、約２００℃〜約１０００℃、例えば、約２５０℃〜約８００℃、約３００℃〜約７００℃、約３２５℃〜約６５０℃、約３５０℃〜約６００℃、約３５０℃〜約５５０℃、約４００℃〜約５５０℃、約４５０℃〜約８００℃、約５００℃〜約１０００℃、または約５００℃〜約８００℃の温度で焼結することができる。
【００２０】
セリア粒子は、任意の適切な時間長さで焼結することができる。例えば、セリア粒子は、約１時間以上、例えば、約２時間以上、約５時間以上、または約８時間以上間焼結することができる。代替的にまたは付加的に、セリア粒子は、約２０時間以下、例えば、約１８時間以下、約１５時間以下、約１２時間以下、または約１０時間以下焼結することができる。従って、セリア粒子は、前述した終点のうちの任意の２つによって限定される時間にわたって焼結することができる。例えば、セリア粒子は、約１時間〜約２０時間、例えば、約１時間〜約１５時間、約１時間〜約１０時間、約１時間〜約５時間、約５時間〜約２０時間、または約１０時間〜約２０時間焼結することができる。
【００２１】
また、前記セリア粒子は、また様々な温度で前述した範囲内の様々な時間長さで焼結することができる。例えば、セリア粒子は、区域炉（ｚｏｎｅ  ｆｕｒｎａｃｅ）内で焼結することができ、ここで、セリア粒子は、様々な長さの時間一つ以上の温度に暴露する。例えば、セリア粒子は、約２００℃〜約１０００℃の温度で約１時間以上焼結することができ、次いで、約２００℃〜約１０００℃の範囲内の異なる温度で約１時間以上焼結することができる。
【００２２】
セリア粒子は、典型的に、適切な担体、例えば、水性担体、特に水に再分散される。セリア粒子が焼結されると、その後、セリア粒子は、焼結完了後に再分散される。任意の適切な工程がセリア粒子を再分散させるのに使用され得る。典型的に、セリア粒子は、適切な酸を使用してセリア粒子及び水の混合物のｐＨを低下させることによって再分散される。ｐＨが低下されるに応じて、セリア粒子の表面は、カチオン性ゼータ電位を発生させる。このようなカチオン性ゼータ電位は、セリア粒子間に反発力を誘発させて、れらの再分散を容易にする。任意の適切な酸を使用して前記混合物のｐＨを低下させることができる。適切な酸には、例えば、塩酸及び硝酸が含まれる。高度に水溶性であり、親水性官能基を有する有機酸がまた適合である。適切な有機酸には、例えば、酢酸が含まれる。Ｈ３ＰＯ４及びＨ２ＳＯ４のような多価アニオンを有する酸は一般的に好ましくない。前記混合物のｐＨは、任意の適切なｐＨに低下させることができる。例えば、前記混合物のｐＨは、約２〜約５、例えば、約２．５、約３、約３．５、約４、または約４．５に低下することができる。典型的に、前記混合物のｐＨは、約２未満に低下しない。
【００２３】
再分散されたセリア粒子は、典型的に、それらの粒子サイズを減少させるために粉砕される。好ましくは、セリア粒子は、再分散と同時に粉砕される。粉砕は、ジルコニアのような任意の適切な粉砕材料を使用して実行することができる。粉砕は、また、超音波または湿式ジェット工程を使用して実行することができる。粉砕後、セリア粒子を濾過して任意の残っている大きな粒子を除去することができる。例えば、セリア粒子は、約０．３μｍ以上、例えば、約０．４μｍ以上、または約０．５μｍ以上の細孔サイズを有するフィルターを使用して濾過することができる。
【００２４】
第１研磨粒子は、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズを有する。粒子の粒子サイズは、粒子を含む最小球の直径である。第１研磨粒子の粒子サイズは、任意の適切な技術を使用して測定され得る。例えば、第１研磨粒子の粒子サイズは、ディスク遠心分離機、すなわち、差動遠心分離沈殿（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ  ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ＤＣＳ）を使用して測定され得る。適切なディスク遠心分離粒子サイズ測定器具は、例えば、ＣＰＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｐｒａｉｒｉｅｖｉｌｌｅ、ＬＡ）から、例えば、ＣＰＳディスク遠心分離機モデルＤＣ２４０００ＵＨＲとして商業的に入手可能である。他に明示されない限り、本明細書において報告され請求されたメジアン粒子サイズ値は、ディスク遠心分離測定に基づく。
【００２５】
例えば、第１研磨粒子は、約４０ｎｍ以上、例えば、約４５ｎｍ以上、約５０ｎｍ以上、約５５ｎｍ以上、約６０ｎｍ以上、約６５ｎｍ以上、約７０ｎｍ以上、約７５ｎｍ以上、または約８０ｎｍ以上のメジアン粒子サイズを有することができる。代替的にまたは付加的に、第１研磨粒子は、約１００ｎｍ以下、例えば、約９５ｎｍ以下、約９０ｎｍ以下、約８５ｎｍ以下、約８０ｎｍ以下、約７５ｎｍ以下、約７０ｎｍ以下、または約６５ｎｍ以下のメジアン粒子サイズを有することができる。従って、第１研磨粒子は、前述した終点のうちの任意の２つによって限定される範囲内のメジアン粒子サイズを有することができる。例えば、第１研磨粒子は、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍ、例えば、約４０ｎｍ〜約８０ｎｍ、約４０ｎｍ〜約７５ｎｍ、約４０ｎｍ〜約６０ｎｍ、約５０ｎｍ〜約１００ｎｍ、約５０ｎｍ〜約８０ｎｍ、約５０ｎｍ〜約７５ｎｍ、約５０ｎｍ〜約７０ｎｍ、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍ、約６０ｎｍ〜約８０ｎｍ、約６０ｎｍ〜約８５ｎｍ、または約６５ｎｍ〜約７５ｎｍのメジアン粒子サイズを有することができる。好ましくは、第１研磨粒子は、約６０ｎｍ〜約８０ｎｍのメジアン粒子サイズ、例えば、約６５ｎｍのメジアン粒子サイズ、約７０ｎｍのメジアン粒子サイズ、または約７５ｎｍのメジアン粒子サイズを有する。
【００２６】
第１研磨粒子は、研磨組成物中に、約０．００５重量％〜約２重量％の濃度で存在する。例えば、第１研磨粒子は、研磨組成物中に、約０．００５重量％以上、例えば、約０．００７５重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０２５重量％以上、約０．０５重量％以上、約０．０７５重量％以上、約０．１重量％以上、または約０．２５重量％以上の濃度で存在することができる。代替的にまたは付加的に、第１研磨粒子は、研磨組成物中に、約２重量％以下、例えば、約１．７５重量％以下、約１．５重量％以下、約１．２５重量％以下、約１重量％以下、約０．７５重量％以下、約０．５重量％以下、または約０．２５重量％以下の濃度で存在することができる。従って、第１研磨粒子は、前述した終点のうちの任意の２つによって限定される範囲内の濃度で研磨組成物中に存在することができる。例えば、第１研磨粒子は、研磨組成物中に、約０．００５重量％〜約２重量％、例えば、約０．００５重量％〜約１．７５重量％、約０．００５重量％〜約１．５重量％、約０．００５重量％〜約１．２５重量％、約０．００５重量％〜約１重量％、約０．０１重量％〜約２重量％、約０．０１重量％〜約１．５重量％、約０．０５重量％〜約２重量％、約０．０５重量％〜約１．５重量％、約０．１重量％〜約２重量％、約０．１重量％〜約１．５重量％、または約０．１重量％〜約１重量％の濃度で存在することができる。
【００２７】
好ましくは、第１研磨粒子は、研磨組成物中に、約０．１重量％〜約０．５重量％、例えば、約０．１５重量％〜約０．４重量％、約０．１５重量％〜約０．３５重量％、または約０．２重量％〜約０．３重量％の濃度で存在する。より好ましくは、第１研磨粒子は、研磨組成物中に、約０．１重量％〜約０．３重量％、例えば、約０．１重量％、約０．１５重量％、約０．２重量％、約０．２５重量％、約０．２８重量％、または約０．２９重量％の濃度で存在する。
【００２８】
第１研磨粒子は、少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有する。粒子サイズ分布は、最大粒子の粒子サイズと最小粒子の粒子サイズとの間の差を指す。例えば、第１研磨粒子は、少なくとも約３１５ｎｍ、例えば、少なくとも約３２０ｎｍ、少なくとも約３２５ｎｍ、少なくとも約３３０ｎｍ、少なくとも約３４０ｎｍ、少なくとも約３５０ｎｍ、少なくとも約３５５ｎｍ、少なくとも約３６０ｎｍ、少なくとも約３６５ｎｍ、少なくとも約３７０ｎｍ、少なくとも約３７５ｎｍ、または少なくとも約３８０ｎｍの粒子サイズ分布を有することができる。好ましくは、第１研磨粒子は、少なくとも約３２０ｎｍ、例えば、少なくとも約３２５ｎｍ、少なくとも約３３５ｎｍ、または少なくとも約３５０ｎｍの粒子サイズ分布を有する。典型的に、第１研磨粒子は、約５００ｎｍ以下、例えば、約４７５ｎｍ以下、約４５０ｎｍ以下、約４２５ｎｍ以下、または約４１５ｎｍ以下の粒子サイズ分布を有するだろう。従って、第１研磨粒子は、前述した終点のうちの任意の２つによって限定される範囲内の粒子サイズ分布を有することができる。例えば、第１研磨粒子は、約３１５ｎｍ〜約５００ｎｍ、例えば、約３２０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約３２５ｎｍ〜約４７５ｎｍ、約３３５ｎｍ〜約４６０ｎｍ、または約３４０ｎｍ〜約４５０ｎｍの粒子サイズ分布を有することができる。
【００２９】
第１研磨粒子は、第１研磨粒子の粒子サイズ分布が少なくとも約３００ｎｍである限り、任意の適切な最大粒子サイズ及び任意の適切な最小粒子サイズを有することができる。
【００３０】
例えば、第１研磨粒子は、約１ｎｍ〜約５０ｎｍ、例えば、約１ｎｍ〜約４０ｎｍ、約１ｎｍ〜約３０ｎｍ、約１ｎｍ〜約２５ｎｍ、約１ｎｍ〜約２０ｎｍ、約５ｎｍ〜約２５ｎｍ、または約１０ｎｍ〜約２５ｎｍの最小粒子サイズを有することができる。好ましくは、第１研磨粒子は、約１０ｎｍ〜約３０ｎｍ、例えば、約１５ｎｍ、約２０ｎｍ、または約２５ｎｍの最小粒子サイズを有する。
【００３１】
第１研磨粒子は、約２５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、例えば、約２５０ｎｍ〜約４５０ｎｍ、約２５０ｎｍ〜約４００ｎｍ、約３００ｎｍ〜約５００ｎｍ、または約３００ｎｍ〜約４００ｎｍの最大粒子サイズを有することができる。好ましくは、第１研磨粒子は、約３５０ｎｍ〜約４５０ｎｍ、例えば、約３７５ｎｍ、約４００ｎｍ、または約４２５ｎｍの最大粒子サイズを有する。
【００３２】
セリア粒子は、下記のように、その表面に３つの優勢な形態のヒドロキシル基を有する：
【００３３】
【表１】
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表１に示したように、セリア粒子の表面のヒドロキシル基は、異なるｐＫａ値を有する。これらの異なるｐＫａ値の結果として、ヒドロキシル基は、異なる反応性を有する。任意の特定の理論に結付させようとするのではないが、セリア粒子は、その表面に主に二座のヒドロキシル基を含むが、増加された三座のものを含むセリア粒子は、化学機械的研磨組成物により高い除去速度を提供すると考えられる。従って、セリア粒子の表面に三座ヒドロキシル基の量を最適化することが研磨性能を向上させることができると考えられる。
【００３４】
三座ヒドロキシル基のｐＫａ値が低いため、酸／塩基滴定を使用して、セリア粒子の表面上に存在する三座ヒドロキシル基の量を近似させることができる。特に、セリア粒子は、適切な酸で酸性ｐＨに調節した後、適切な塩基で滴定することができる。例えば、セリア粒子は、適切な酸、例えば、ＨＣｌＯ４、ＨＣｌ、またはＨＮＯ３を使用して、約４未満のｐＨ、例えば、約３．５のｐＨ、約３のｐＨ、約２．５のｐＨ、または約２のｐＨに調節された後、次いで、適切な塩基、例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨまたはＮＨ４ＯＨに滴定され得る。セリア粒子が粒子表面上に三座ヒドロキシル基を含む場合、滴定曲線の正規化された１次導関数は、２つのピークを含むだろう：ｐＨ６直下のショルダーピーク（ｐｅａｋ  ｓｈｏｕｌｄｅｒ）及び約ｐＨ７の水の脱プロトン化の優勢なピーク。ｐＨ６直下のショルダーピークは、セリア粒子表面に存在する三座ヒドロキシル基に該当する。ショルダーピーク面積を計算して、粒子と反応する塩基、例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨまたはＮＨ４ＯＨの量を測定することができる。三座ヒドロキシル基の量は、セリア粒子の表面上に存在する三座ヒドロキシル基の量とセリア粒子と反応する塩基の量との間に１：１対応を仮定することによって計算され得る。三座ヒドロキシル基の量は、セリア粒子のＢＥＴ表面積に割って、セリア粒子の表面に存在する三座ヒドロキシル基の表面積を計算することができる。
【００３５】
好ましくは、第１研磨粒子は、三座ヒドロキシル基を含む表面を有する。例えば、第１研磨粒子は、約２．０×１０−５モル／ｍ２以上、例えば、約２．１×１０−５モル／ｍ２以上、約２．２×１０−５モル／ｍ２以上、約２．３×１０−５モル／ｍ２以上、約２．４×１０−５モル／ｍ２以上、約２．５×１０−５モル／ｍ２以上、約２．７５×１０−５モル／ｍ２以上、約３．０×１０−５モル／ｍ２以上、または約３．２５×１０−５モル／ｍ２以上の三座ヒドロキシル基の表面被服率を有することができる。代替的にまたは付加的に、第１研磨粒子は、約６．０×１０−５モル／ｍ２以下、例えば、約５．５×１０−５モル／ｍ２以下、約５．０×１０−５モル／ｍ２以下、約４．５×１０−５モル／ｍ２以下、約４．０×１０−５モル／ｍ２以下、約３．５×１０−５モル／ｍ２以下、約３．０×１０−５モル／ｍ２以下、約２．７５×１０−５モル／ｍ２以下、または約２．５モル／ｍ２以下の三座ヒドロキシル基の表面被服率を有することができる。従って、第１研磨粒子は、前述した終点のうちの任意の２つによって限定される範囲内の三座ヒドロキシル基の表面被服率を有することができる。例えば、第１研磨粒子は、約２．０×１０−５モル／ｍ２〜約６×１０−５モル／ｍ２、例えば、約２．２×１０−５モル／ｍ２〜約５．０×１０−５モル／ｍ２、約２．２×１０−５モル／ｍ２〜約４．０×１０−５モル／ｍ２、約２．３×１０−５モル／ｍ２〜約３．０×１０−５モル／ｍ２、約２．５×１０−５モル／ｍ２〜約３．７５×１０−５モル／ｍ２、または約２．７５×１０−５モル／ｍ２〜約４．０×１０−５モル／ｍ２の三座ヒドロキシル基の表面被服率を有することができる。
【００３６】
第１研磨粒子は、また、好ましくは、粒子の表面上に欠陷を有する。任意の特定の理論に結付させようとするのではないが、セリア粒子の粉砕は、セリア粒子の表面上に欠陷をもたらすことができ、このような欠陷は、また化学機械的研磨組成物中のセリア粒子の性能にも影響を及ぼす。特に、セリア粒子は、粉砕される時に破砕されることができて、あまり有利でない表面状態が露出することができる。この過程は、リラクゼーション（ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）として知られており、セリア粒子の表面周囲にある原子が制限された再構成能力を有するようにし、より有利な状態に戻って、粒子表面に欠陷が形成されるようにする。
【００３７】
ラマン分光法は、粒子表面上に存在する欠陷の量を定量化するのに使用することができる。特に、セリア粒子を遠心分離することができ、上清液を除去することができ、セリア粒子を６０℃で一晩乾燥させることができる。適切なレーザーを使用して乾燥粉末のラマンスペクトルを収集することができる。例えば、５３２ｎｍレーザーを使用して、乾燥粉末のラマンスペクトルを収集することができる。ラマンスペクトルで最も優勢なピークは、約４５８ｃｍ−１で存在するはずであり、これはＣｅ−０振動に該当する。約４５８ｃｍ−１におけるピーク以後のはるかに小さな一連のピーク（例えば、５８３ｃｍ−１、６６０ｃｍ−１及び１１５９ｃｍ−１におけるピーク）は、表面欠陷に敏感であり、セリア粒子表面の欠陷が増加するにつれて強度が増加するだろう。表面欠陷の量は、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度を約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度に割ることによって近似化され得る。表面欠陷の量が増加するにつれて、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比はより小さくなる。他に明示しない限り、本明細書で報告され請求された約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比を計算するのに使用されたラマンスペクトルは、５３２ｎｍレーザーを使用して生成される。
【００３８】
好ましくは、第１研磨粒子のラマンスペクトルは、約４５８ｃｍ−１におけるピーク及び約５８３ｃｍ−１におけるピークを含み、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比は、約１００以下、例えば、約９０以下、約８０以下、約７５以下、約６５以下、または約５５以下である。より好ましくは、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比は、約６０以下、例えば、約５９以下、約５８以下、約５７以下、約５６以下、または約５５以下である。代替的にまたは付加的に、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比は、約２以上、例えば、約５以上、約７以上、約１０以上、約１２以上、約１５以上、約２０以上、約２５以上、または約３０以上であり得る。従って、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比は、前述した終点のうちの任意の２つによって限定される範囲内の任意の数であり得る。例えば、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比は、約２〜約１００、例えば、約４〜約９０、約６〜約８０、約１０〜約６０、約２５〜約５８、約３０〜約５６、または約３０〜約５５であり得る。
【００３９】
本明細書に記述された方法に従って製造された第１研磨粒子は、前述した方法に従ってスクリーニングして、本明細書に記述された好ましい表面化学を有する第１研磨粒子、例えば、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズ及び少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有する第１研磨粒子であって、ここで、第１研磨粒子が三座ヒドロキシル基を含む表面を有し、第１研磨粒子が、約２．０×１０−５モル／ｍ２以上の三座ヒドロキシル基の表面被服率を有する第１研磨粒子及び／または約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズ及び少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有する第１研磨粒子であって、ここで、第１研磨粒子のラマンスペクトルが約４５８ｃｍ−１におけるピーク及び約５８３ｃｍ−１におけるピークを含み、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比が、約１００以下の第１研磨粒子を確認することができる。本明細書に記述された研磨組成物は、好ましくは、本明細書に記述された方法に従って製造され、本明細書に記述された好ましい表面化学を有する第１研磨粒子を含む。
【００４０】
前記研磨組成物は、選択的に追加研磨粒子（例えば、第２研磨粒子、第３研磨粒子など）を含むことができる。前記追加研磨粒子は、例えば、ジルコニア（例えば、酸化ジルコニウム）、チタニア（例えば、二酸化チタン）、ゲルマニア（例えば、二酸化ゲルマニウム、酸化ゲルマニウム）、マグネシア（例えば、酸化マグネシウム）、酸化ニッケル、これらの共成形物またはそれらの組み合わせの金属酸化物研磨粒子のような第１研磨粒子と異なる金属の金属酸化物研磨粒子であり得る。前記追加研磨粒子は、また、ゼラチン、ラテックス、セルロース、ポリスチレンまたはポリアクリレートの有機粒子であり得る。あるいは、前記研磨組成物は、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズ及び少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子である第１研磨粒子を含むことができ、前記研磨組成物は、任意の追加研磨粒子を含まない。
【００４１】
前記追加研磨粒子は、また、第１研磨粒子と異なるタイプのセリアであるセリア（例えば、酸化セリウム）の金属酸化物研磨粒子、すなわち、湿式セリア粒子ではないセリア粒子、例えばピュームドセリア粒子（ｆｕｍｅｄ  ｃｅｒｉａ  ｐａｒｔｉｃｌｅ）であり得る。あるいは、前記研磨組成物は、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズ及び少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子である第１研磨粒子を含むことができ、前記研磨組成物は、任意の追加セリア粒子を含まない。
【００４２】
前記追加研磨粒子は、また、本明細書に記述された第１研磨粒子の好ましい表面化学と異なる表面化学を有する湿式セリア粒子、例えば、三座ヒドロキシル基を含まない表面を有する湿式セリア粒子；三座ヒドロキシル基を含む表面を有し、約２．３×１０−５モル／ｍ２未満の三座ヒドロキシル基の表面被服率を有する湿式セリア粒子；湿式セリア粒子のラマンスペクトルが約５８３ｃｍ−１におけるピークを含まない湿式セリア粒子；または、湿式セリア粒子のラマンスペクトルが約４５８ｃｍ−１におけるピーク及び約５８３ｃｍ−１におけるピークを含み、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比が、約１００を超過する湿式セリア粒子であリ得る。
【００４３】
あるいは、前記研磨組成物は、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズ及び少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有し、本明細書に記述された好ましい表面化学を有する湿式セリア粒子である第１研磨粒子を含むことができ、前記研磨組成物は、任意の追加湿式セリア粒子を含まない。例えば、前記研磨組成物は、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズ及び少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子である第１研磨粒子を含むことができ、第１研磨粒子は、三座ヒドロキシル基を含む表面を有し、第１研磨粒子は、約２．３×１０−５モル／ｍ２以上の三座ヒドロキシル基の表面被服率を有し、前記研磨組成物は、任意の追加湿式セリア粒子を含まない。前記研磨組成物は、また、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズ及び少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子である第１研磨粒子を含むことができ、第１研磨粒子のラマンスペクトルは、約４５８ｃｍ−１におけるピーク及び約５８３ｃｍ−１におけるピークを含み、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比は、約１００以下であり、前記研磨組成物は、任意の追加湿式セリア粒子を含まない。
【００４４】
望ましくは、前記研磨組成物は、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズ及び少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子である第１研磨粒子を含むことができ、前記研磨組成物は、任意の追加湿式セリア粒子を含まない。
【００４５】
前記研磨組成物が追加研磨粒子（例えば、第２研磨粒子、第３研磨粒子など）を含む場合、前記追加研磨粒子は、任意の適切なメジアン粒子サイズを有することができる。例えば、前記研磨組成物は、第２研磨粒子を含むことができ、第２研磨粒子は、約１ｎｍ〜約６０ｎｍ、例えば、約１ｎｍ〜約５５ｎｍ、約１ｎｍ〜約５０ｎｍ、約１ｎｍ〜約４０ｎｍ、約１ｎｍ〜約３５ｎｍ、約１ｎｍ〜約３０ｎｍ、約１ｎｍ〜約２５ｎｍ、約１ｎｍ〜約２０ｎｍ、約５ｎｍ〜約５０ｎｍ、約５ｎｍ〜約３５ｎｍ、または約１５ｎｍ〜約３０ｎｍのメジアン粒子サイズを有することができる。あるいは、第２研磨粒子は、約１００ｎｍ〜約３５０ｎｍ、例えば、約１００ｎｍ〜約３００ｎｍ、約１０５ｎｍ〜約３５０ｎｍ、約１１５ｎｍ〜約３５０ｎｍ、約１３５ｎｍ〜約３２５ｎｍ、約１５０ｎｍ〜約３１５ｎｍ、約１７５ｎｍ〜約３００ｎｍ、約２００ｎｍ〜約２７５ｎｍ、または約２２５ｎｍ〜約２５０ｎｍのメジアン粒子サイズを有することができる。好ましくは、前記追加研磨粒子（例えば、第２研磨粒子、第３研磨粒子など）は、約１ｎｍ〜約３５ｎｍのメジアン粒子サイズ、または約１２５ｎｍ〜約３００ｎｍのメジアン粒子サイズを有する。
【００４６】
前記追加研磨粒子（すなわち、第２研磨粒子、第３研磨粒子など）は、研磨組成物中に任意の適切な濃度で存在することができる。好ましくは、前記追加研磨粒子は、研磨組成物中に、約０．００５重量％〜約２重量％の濃度で存在する。例えば、前記追加研磨粒子は、研磨組成物中に、約０．００５重量％以上、例えば、約０．００７５重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０２５重量％以上、約０．０５重量％以上、約０．０７５重量％以上、約０．１重量％以上、または約０．２５重量％以上の濃度で存在することができる。代替的にまたは付加的に、前記追加研磨粒子は、研磨組成物中に、約２重量％以下、例えば、約１．７５重量％以下、約１．５重量％以下、約１．２５重量％以下、約１重量％以下、約０．７５重量％以下、約０．５重量％以下、または約０．２５重量％以下の濃度で存在することができる。従って、前記追加研磨粒子は、研磨組成物中に前述した終点のうちの任意の２つによって限定される範囲内の濃度で存在することができる。例えば、前記研磨組成物は、第２研磨粒子を含むことができ、第２研磨粒子は、研磨組成物中に、約０．００５重量％〜約２重量％、例えば、約０．００５重量％〜約１．７５重量％、約０．００５重量％〜約１．５重量％、約０．００５重量％〜約１．２５重量％、約０．００５重量％〜約１重量％、約０．０１重量％〜約２重量％、約０．０１重量％〜約１．７５重量％、約０．０１重量％〜約１．５重量％、約０．０５重量％〜約２重量％、約０．０５重量％〜約１．５重量％、約０．１重量％〜約２重量％、または約０．１重量％〜約１．５重量％の濃度で存在することができる。より好ましくは、前記追加研磨粒子は、研磨組成物中に、約０．０１重量％〜約０．５重量％、例えば、約０．０２５重量％、約０．０５重量％、約０．０８重量％、約０．１重量％、約０．１５重量％、約０．２重量％、約０．２５重量％、約０．３重量％、または約０．４重量％の濃度で存在する。
【００４７】
前記研磨組成物が、追加研磨粒子（例えば、第２研磨粒子、第３研磨粒子など）を含む場合、前記研磨組成物は、選択的に、マルチモーダル（ｍｕｌｔｉｍｏｄａｌ）粒子サイズ分布を示すことができる。本明細書で使用される用語“マルチモーダル”は、前記研磨組成物が少なくとも２つの最大値（例えば、２以上の最大値、３以上の最大値、４以上の最大値、または５以上の最大値）を有するメジアン粒子サイズ分布を示すことを意味する。特に、前記研磨組成物が、第２研磨粒子を含む場合、前記研磨組成物は、マルチモーダル粒子サイズ分布を示すことができ、すなわち、前記研磨組成物は、２つのメジアン粒子サイズの最大値を有する粒子サイズ分布を示す。用語“最大値”及び“最大値など”は、粒子サイズ分布のピークまたはピークなどを意味する。前記ピークまたはピークなどは、第１、第２及び任意の追加研磨粒子に対して、本明細書で記述されたメジアン粒子サイズに対応する。従って、例えば、前記研磨組成物が、第１研磨粒子及び第２研磨粒子を含み、追加研磨粒子を含まない場合、その後、粒子サイズ対粒子数または相対粒子重量のプロットは、粒子サイズの第１ピークが約４０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲であり、粒子サイズの第２ピークが約１ｎｍ〜約３５ｎｍの範囲であるマルチモーダル粒子サイズ分布を反映することができる。
【００４８】
前記研磨組成物中に存在する第１研磨粒子及び任意の追加研磨粒子は、望ましくは、研磨組成物中に、より具体的には、研磨組成物の水性担体中に懸濁される。研磨粒子が研磨組成物中に懸濁される場合、前記研磨粒子は、好ましくは、安定したコロイドである。コロイドという用語は、水性担体中の研磨粒子の懸濁を指す。コロイド安全性は、時間の経過による懸濁液の維持を指す。本発明に関連して、研磨粒子を１００ｍｌのメスシリンダーに入れ、２時間撹拌せずに放置されるようにする場合、前記メスシリンダーの下部５０ｍｌの粒子濃度（ｇ／ｍｌ換算［Ｂ］）と前記メスシリンダーの上部５０ｍｌの粒子濃度（ｇ／ｍｌ換算［Ｔ］）との間の差を前記研磨組成物の初期粒子濃度（ｇ／ｍｌ換算［Ｃ］）で割った値が０．５以下であると、（すなわち、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）、研磨組成物は、安定したコロイドと見なされる。［Ｂ］−［Ｔ］／［Ｃ］の値は、望ましくは０．３以下であり、好ましくは０．１以下である。
【００４９】
前記研磨組成物は、官能化窒素含有ヘテロ環、官能化硫黄含有ヘテロ環、ナフトエ酸及びそれらの組み合わせから選択された官能化ヘテロ環をさらに含む。前記官能化ヘテロ環は、任意の適切な官能基で官能化され得る。例えば、前記官能化ヘテロ環は、カルボン酸、スルホン酸、リン酸、アミン、またはそれらの組み合わせで官能化され得る。好ましくは、前記官能化ヘテロ環は、カルボン酸で官能化される。
【００５０】
前記官能化窒素含有ヘテロ環は、任意の適切な官能化窒素含有ヘテロ環であリ得る。例えば、前記官能化窒素含有ヘテロ環は、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、キノリン、ベンゾトリアゾール、ベンゾチアゾール、トリアゾール、インドール、ベンズイミダゾール、及びそれらの組み合わせから選択され得る。特に、前記官能化窒素含有ヘテロ環は、ピコリン酸、ピコリルアミン、キナルジン酸及びそれらの組み合わせから選択され得る。
【００５１】
前記官能化窒素含有ヘテロ環の窒素は、任意の適切なｐＫａを有することができる。例えば、前記官能化窒素含有ヘテロ環の窒素は、約５以上、例えば、約６以上、約８以上、約１０以上、または約１５以上のｐＫａを有することができる。好ましくは、前記官能化窒素含有ヘテロ環の窒素は、研磨組成物のｐＨよりも高いｐＫａを有する。例えば、前記研磨組成物のｐＨが約１である場合、前記官能化窒素含有ヘテロ環の窒素は、約１超過、例えば、約２超過、約３超過、約３．５超過、約４超過、約４．５超過、約５超過、または約５．５超過のｐＫａを有することができる。
【００５２】
前記官能化硫黄含有ヘテロ環は、任意の適切な官能化硫黄含有ヘテロ環であリ得る。例えば、前記官能化硫黄含有ヘテロ環は、チオフェンであリ得る。特に、前記官能化硫黄含有ヘテロ環は、2-カルボキシチオフェンであリ得る。
【００５３】
前記官能化ヘテロ環は、任意の適切なナフトエ酸であリ得る。例えば、前記官能化ヘテロ環は、２−ヒドロキシ−１−ナフトエ酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３、５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、１、４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、及びそれらの組み合わせから選択されたナフトエ酸であリ得る。
【００５４】
好ましくは、前記研磨組成物は、官能化窒素含有ヘテロ環である官能化ヘテロ環を含む。より好ましくは、前記研磨組成物は、ピリジン、キノリン、及びそれらの組み合わせから選択された官能化窒素含有ヘテロ環を含む。さらにより好ましくは、前記研磨組成物は、ピコリン酸、キナルジン酸及びそれらの組み合わせから選択された官能化窒素含有ヘテロ環を含む。
【００５５】
従って、前記官能化ヘテロ環は、官能化窒素含有ヘテロ環を含むことができ、前記官能化窒素含有ヘテロ環は、ピコリン酸である。さらに、前記研磨組成物は、官能化窒素含有ヘテロ環を含むことができ、前記官能化窒素含有ヘテロ環は、キナルジン酸である。
【００５６】
前記官能化ヘテロ環は、研磨組成物中に、約１００ｐｐｍ〜約１５００ｐｐｍの濃度で存在する。例えば、前記官能化ヘテロ環は、研磨組成物中に、約１００ｐｐｍ〜約１３００ｐｐｍ、例えば、約１００ｐｐｍ〜約１２００ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ〜約８００ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ〜約７５０ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ〜約６５０ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、約２５０ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍ、約２５０ｐｐｍ〜約８００ｐｐｍ、約５００ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍ、または約５００ｐｐｍ〜約８００ｐｐｍの濃度で存在することができる。好ましくは、前記官能化ヘテロ環は、研磨組成物中に、約１００ｐｐｍ〜約８００ｐｐｍ、例えば、約２００ｐｐｍ、約３００ｐｐｍ、約４５０ｐｐｍ、約５００ｐｐｍ、約６００ｐｐｍ、約７００ｐｐｍ、または約７５０ｐｐｍの濃度で存在する。
【００５７】
前記研磨組成物は、ｐＨ調節剤をさらに含む。前記ｐＨ調節剤は、任意の適切なｐＨ調節剤であリ得る。例えば、前記ｐＨ調節剤は、アルキルアミン、アルコールアミン、第４級アミンヒドロキシド、アンモニア、またはそれらの組み合わせであリ得る。特に、前記ｐＨ調節剤は、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨまたはＴＭＡ−ＯＨ）またはテトラエチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＥＡＨまたはＴＥＡ−ＯＨ）であり得る。好ましくは、前記ｐＨ調節剤は、トリエタノールアミンである。
【００５８】
前記ｐＨ調節剤は、研磨組成物中に任意の適切な濃度で存在することができる。好ましくは、前記ｐＨ調節剤は、研磨組成物中に本明細書に記述されたｐＨ範囲、例えば、約１〜約６の範囲、または約３．５〜約５の範囲内で前記研磨組成物のｐＨを確立及び／または維持するのに十分な濃度で存在する。例えば、前記ｐＨ調節剤は、研磨組成物中に、約１０ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍ、例えば、約５０ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍ、または約１００ｐｐｍ〜約１５０ｐｐｍの濃度で存在することができる。
【００５９】
前記研磨組成物は、水性担体を含む。前記水性担体は、水（例えば、脱イオン水）を含み、一つ以上の水混和性（ｗａｔｅｒ−ｍｉｓｃｉｂｌｅ）有機溶媒を含むことができる。使用され得る有機溶媒の例としてあは、アルコール、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−ヘキサノールなど；アルデヒド、例えば、アセチルアルデヒドなど；ケトン、例えば、アセトン、ジアセトンアルコール、メチルエチルケトンなど；エステル、例えば、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸エチル、酢酸メチル、乳酸メチル、乳酸ブチル、乳酸エチルなど；スルホキシド、例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグライムなどを含んだエーテル；アミド、例えば、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ−メチルピロリドンなど；多価アルコール及びその誘導体、例えば、エチレングリコール、グリセロール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなど；及び窒素含有有機化合物、例えば、アセトニトリル、アミルアミン、イソプロピルアミン、イミダゾール、ジメチルアミンなどが含まれる。好ましくは、前記水性担体は、水のみであり、すなわち、有機溶媒が存在しないものである。
【００６０】
前記研磨組成物のｐＨは、約１〜約６である。典型的に、前記研磨組成物は、約３以上のｐＨを有する。また、前記研磨組成物のｐＨは、典型的に、約６以下である。例えば、ｐＨは、約３．５〜約６の範囲、例えば、約３．５のｐＨ、約４のｐＨ、約４．５のｐＨ、約５のｐＨ、約５．５のｐＨ、約６のｐＨ、またはこれらのｐＨ値中の任意の２つによって規定される範囲のｐＨであり得る。
【００６１】
前記研磨組成物は、また、カルボン酸モノマー、スルホン化モノマー、またはホスホン化モノマーと、アクリレート、ポリビニルピロリドンまたはポリビニルアルコールとのアニオン性コポリマー（例えば、２−ヒドロキシエチルメタクリル酸とメタクリル酸のコポリマー）；ポリビニルピロリドンまたはポリエチレングリコールである非イオン性ポリマー；アミノシラン、シラン、またはグリシジルシランであるシラン；官能化ピリジンのＮ−オキシド（例えば、ピコリン酸Ｎ−オキシド）；デンプン；シクロデキストリン（例えば、α−シクロデキストリンまたはβ−シクロデキストリン）、及びそれらの組み合わせから選択された添加剤を含むことができる。
【００６２】
前記添加剤が非イオン性ポリマーであり、前記非イオン性ポリマーがポリビニルピロリドンである場合、ポリビニルピロリドンは、任意の適切な分子量を有することができる。例えば、ポリビニルピロリドンは、約１０、０００ｇ／モル〜約１、０００、０００ｇ／モル、例えば、約２０、０００ｇ／モル、約３０、０００ｇ／モル、約４０、０００ｇ／モル、約５０、０００ｇ／モル、または約６０、０００ｇ／モルの分子量を有することができる。前記添加剤が非イオン性ポリマーであり、前記非イオン性ポリマーがポリエチレングリコールである場合、ポリエチレングリコールは、任意の適切な分子量を有することができる。例えば、ポリエチレングリコールは、約２００ｇ／モル〜約２００、０００ｇ／モル、例えば、約８０００ｇ／モル、約１００、０００ｇ／モルの分子量を有することができる。
【００６３】
前記添加剤がシランである場合、シランは、任意の適切なアミノシラン、ウレイドシラン、またはグリシジルシランであリ得る。例えば、シランは、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルシラントリオール、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラントリオール、（Ｎ、Ｎ−ジメチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、ウレイドプロピルトリエトキシシラン、または３−グリシドプロピルジメチルエトキシシランであリ得る。
【００６４】
好ましくは、前記研磨組成物が添加剤を含む場合、前記添加剤は、２−ヒドロキシエチルメタクリル酸とメタクリル酸のコポリマー、ポリビニルピロリドン、アミノプロピルシラントリオール、ピコリン酸Ｎ−オキシド、デンプン、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、及びそれらの組み合わせから選択される。
【００６５】
前記添加剤（すなわち、カルボン酸モノマー、スルホン化モノマーまたはホスホン化モノマーと、アクリレート、ポリビニルピロリドンまたはポリビニルアルコールとのアニオン性コポリマー；シラン；官能化ピリジンのＮ−オキシド；デンプン、シクロデキストリン、またはそれらの組み合わせを含む）は、化学機械的研磨組成物中に任意の適切な濃度で存在することができる。好ましくは、前記添加剤は、研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、例えば、約５ｐｐｍ〜約４００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約４００ｐｐｍ、約１５ｐｐｍ〜約４００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ〜約４００ｐｐｍ、約２５ｐｐｍ〜約４００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約３５０ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約２７５ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約３５０ｐｐｍ、または約１００ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍの濃度で存在する。より好ましくは、前記添加剤は、研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍ、例えば、約１ｐｐｍ〜約２７５ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、または約３５ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在する。
【００６６】
前記研磨組成物は、場合によって、カチオン性ポリマーをさらに含む。前記カチオン性ポリマーは、第４級アミン、カチオン性ポリビニルアルコール、カチオン性セルロース、及びそれらの組み合わせから選択される。前記研磨組成物は、選択的に、前述された添加剤中の一つ以上、すなわち、カルボン酸モノマー、スルホン化モノマー、またはホスホン化モノマーと、アクリレート、ポリビニルピロリドン、またはポリビニルアルコールとのアニオン性コポリマー；非イオン性ポリマー；シラン；官能化ピリジンのＮ−オキシド；デンプン；シクロデキストリンのうちの一つ以上に加えて、第４級アミン、カチオン性ポリビニルアルコール、カチオン性セルロース及びそれらの組み合わせから選択されたカチオン性ポリマーを含むことができる。あるいは、前記研磨組成物は、前述した添加剤のうちの一つ以上を含有せず、すなわち、カルボン酸モノマー、スルホン化モノマーまたはホスホン化モノマーと、アクリレート、ポリビニルピロリドンまたはポリビニルアルコールとのアニオン性コポリマー；非イオン性ポリマー；シラン；官能化ピリジンのＮ−オキシド；デンプン；シクロデキストリンのうちの一つ以上を含有せず、カチオン性ポリマーを含むことができる。
【００６７】
前記カチオン性ポリマーは、任意の適切な第４級アミンであリ得る。例えば、前記カチオン性ポリマーは、ポリ（ビニルイミダゾリウム）、ポリ（メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム）ハロゲン化物、例えば、ポリ（メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム）塩化（ポリＭＡＤＱＵＡＴ）、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）ハロゲン化物、例えば、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）塩化（ポリＤＡＤＭＡＣ）、及びポリクオタニウム−２から選択された第４級アミンであリ得る。好ましくは、前記カチオン性ポリマーが第４級アミンである場合、前記カチオン性ポリマーは、ポリ（ビニルイミダゾリウム）である。
【００６８】
前記カチオン性ポリマーは、任意の適切なカチオン性ポリビニルアルコールまたはカチオン性セルロースであリ得る。好ましくは、前記カチオン性ポリマーは、カチオン性ポリビニルアルコールである。例えば、前記カチオン性ポリビニルアルコールは、Ｎｉｐｐｏｎ  Ｇｏｓｅｉ  ＧＯＨＳＥＦＩＭＥＲ  Ｋ２１０ＴＭポリビニルアルコール製品であリ得る。
【００６９】
前記カチオン性ポリマー（すなわち、第４級アミン、カチオン性ポリビニルアルコール、カチオン性セルローズ、またはそれらの組み合わせを含む）は、研磨組成物中に任意の適切な濃度で存在することができる。好ましくは、前記カチオン性ポリマーは、研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍ、例えば、約１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約２５ｐｐｍ、約５ｐｐｍ〜約２２５ｐｐｍ、約５ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、約５ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約２１５ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、約１５ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍ、約２５ｐｐｍ〜約１７５ｐｐｍ、約２５ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、または約３０ｐｐｍ〜約１５０ｐｐｍの濃度で存在する。
【００７０】
前記カチオン性ポリマーがポリ（ビニルイミダゾリウム）である場合、前記カチオン性ポリマーは、好ましくは、約１ｐｐｍ〜約１０ｐｐｍ、例えば、約２ｐｐｍ、約５ｐｐｍ、約６ｐｐｍ、約７ｐｐｍ、約８ｐｐｍ、または約９ｐｐｍの濃度で研磨組成物中に存在する。より好ましくは、前記カチオン性ポリマーがポリ（ビニルイミダゾリウム）である場合、前記カチオン性ポリマーは、好ましくは、約１ｐｐｍ〜約５ｐｐｍ、例えば、約２ｐｐｍ、約３ｐｐｍ、または約４ｐｐｍの濃度で研磨組成物中に存在する。
【００７１】
前記研磨組成物がカチオン性ポリマーを含み、前記カチオン性ポリマーが第４級アミンである場合、前記研磨組成物は、カルボン酸をさらに含む。前記研磨組成物がカチオン性ポリマーを含み、前記カチオン性ポリマーがカチオン性ポリビニルアルコール及びカチオン性セルロースから選択された場合、前記研磨組成物は、場合によって、カルボン酸をさらに含む。カルボン酸のｐＫａは、約１〜約６である。好ましくは、カルボン酸のｐＫａは、約２〜約６である。より好ましくは、カルボン酸のｐＫａは、約３．５〜約５である。
【００７２】
カルボン酸は、約１〜約６のｐＫａを有する任意の適切なカルボン酸であリ得る。例えば、カルボン酸は、酢酸、プロピオン酸、及びブタン酸から選択され得る。好ましくは、カルボン酸は、酢酸である。
【００７３】
カルボン酸は、研磨組成物中に任意の適切な濃度で存在することができる。好ましくは、カルボン酸は、研磨組成物中に、約１０ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍ、例えば、約１０ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍ、約２５ｐｐｍ〜約７５０ｐｐｍ、約２５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、約２５ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍ、約３５ｐｐｍ〜約３５０ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約４２５ｐｐｍ、約５５ｐｐｍ〜約４００ｐｐｍ、または約７５ｐｐｍ〜約３５０ｐｐｍの濃度で存在する。より好ましくは、カルボン酸は、研磨組成物中に、約２５ｐｐｍ〜約１５０ｐｐｍ、例えば、約４０ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ、約６０ｐｐｍ、約７５ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ、または約１２５ｐｐｍの濃度で存在する。
【００７４】
望ましくは、前記研磨組成物のｐＨは、カルボン酸のｐＫａの約２単位以内である。一例として、前記研磨組成物のｐＨが約３．５である場合、カルボン酸のｐＫａは、好ましくは、約１．５〜約５．５である。
【００７５】
前記研磨組成物は、場合によって、一つ以上の他の添加剤をさらに含む。前記研磨組成物は、粘度増進剤及び凝固剤（例えば、ウレタンポリマーのような高分子レオロジー調節剤）、分散剤、抗菌剤（例えば、ＫＡＴＨＯＮＴＭＬＸ）などを含んだ界面活性剤及び／またはレオロジー調節剤を含むことができる。適切な界面活性剤には、例えば、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、アニオン性高分子電解質、非イオン性界面活性剤、両方性界面活性剤、フッ素化界面活性剤、これらの混合物などが含まれる。
【００７６】
前記研磨組成物は、多数の技術が当業者に公知されている任意の適切な技術によって製造され得る。前記研磨組成物は、バッチ式または連続式工程で製造され得る。一般的に、前記研磨組成物は、任意の順序で本明細書の構成成分などを組み合わせて製造され得る。本明細書で使用される用語“構成成分”には、個々の構成成分など（例えば、第１研磨粒子、官能化ヘテロ環、ｐＨ調節剤など）だけでなく、構成成分など（例えば、第１研磨粒子、官能化ヘテロ環、ｐＨ調節剤など）の任意の組み合わせが含まれる。
【００７７】
例えば、前記官能化ヘテロ環は、所望の濃度（複数）で水に添加され得る。次いで、ｐＨを（必要に応じて）調節することができ、第１研磨粒子を所望の濃度で混合物に添加して研磨組成物を生成することができる。前記研磨組成物は、使用直前に（例えば、使用前約１分以内、または使用前約１時間以内、または使用前約７日以内）前記研磨組成物に添加された一つ以上の成分を使用して、使用前に製造され得る。前記研磨組成物は、また、研磨作業中に基板の表面に成分などを混合することによって製造され得る。
【００７８】
前記研磨組成物は、また、使用前に適正量の水性担体、特に水で希釈するように意図された濃縮物として提供され得る。このような実施形態において、前記研磨組成物濃縮物は、適正量の水で濃縮物を希釈する場合、前記研磨組成物の各構成成分が各構成成分に対して前記に列挙された適正範囲内の量で前記研磨組成物中に存在するようにする量で、第１研磨粒子、官能化ヘテロ環、ｐＨ調節剤、及び水を含むことができる。また、当業者が理解できるように、前記濃縮物は、他の構成成分が前記濃縮物に少なくとも部分的にまたは完全に溶解するようにするために、最終研磨組成物中に存在する水の適正な分画を含むことができる。
【００７９】
前記研磨組成物は、使用前にまたは甚だしくは使用直前に製造されることができるが、前記研磨組成物は、また、使用地点またはその付近で前記研磨組成物の構成成分などを混合することによって生成され得る。本明細書で使用される用語“使用地点”は、研磨組成物が基板表面（例えば、研磨パッドまたは基板表面自体）に適用される地点を指す。前記研磨組成物を使用直前混合過程を使用して製造する場合、前記研磨組成物の構成成分などは、２つ以上の貯蔵装置に別途に貯蔵される。
【００８０】
使用地点でまたはその付近で前記研磨組成物を製造するために貯蔵装置に含まれた構成成分などを混合するために、前記貯蔵装置は、典型的に、各々の貯蔵装置から前記研磨組成物の使用地点（例えば、プラテン（ｐｌａｔｅｎ）、研磨パッド、または基板表面）に連結される一つ以上の流線（ｆｌｏｗ  ｌｉｎｅ）によって提供される。用語“流線”は、個別貯蔵容器からその内部に貯蔵された構成成分の使用地点までの流れ経路を意味する。前記一つ以上の流線は、それぞれ使用地点に直接連結され得るとか、または、一つ超過の流線が使用される状況の場合、２つ以上の流線が、使用地点に連結された単一流線に任意の地点で組み合わされることができる。また、前記一つ以上の流線（例えば、個々流線または組み合わせ流線）のうちの任意の一つは、前記構成成分（複数）の使用地点に到達される前に、先ず一つ以上の他の装置（例えば、ポンピング装置、測定装置、混合装置など）に連結され得る。
【００８１】
前記研磨組成物の構成成分などは、独立的に、使用地点に伝達され得るとか（例えば、研磨過程中に前記構成成分などが混合される基板表面に前記構成成分などが伝達されるとか）、または、前記構成成分などが使用地点に伝達される直前に組み合わされることができる。構成成分などは、これらが使用地点に到達される１０秒未満前に、好ましくは、使用地点に到達される５秒未満前に、より好ましくは、使用地点に到達される１秒未満前に、または甚だしくは前記構成成分などの使用地点への伝達と同時に（例えば、前記構成成分などは、ディスペンサーで組み合わされる）組み合わされる場合、“使用地点への伝達直前”に組み合わされる。構成成分などは、また、これらが使用地点５ｍ以内に、例えば、使用地点１ｍ以内に、または甚だしくは使用地点１０ｃｍ以内に（例えば、使用地点１ｃｍ以内に）組み合わされる場合、“使用地点への伝達直前に”組み合わされる。
【００８２】
前記研磨組成物の２つ以上の構成成分などが使用地点に到逹する前に組み合わせる場合、前記構成成分などは、流線で組み合わされることができ、混合装置を使用することなく、使用地点に伝達され得る。あるいは、一つ以上の流線は、２つ以上の構成成分などの組み合わせを容易にする混合装置に連結され得る。任意の適切な混合装置が使用され得る。例えば、前記混合装置は、２つ以上の成分が流れるノズルまたは噴出口（ｊｅｔ）（例えば、高圧ノズルまたは噴出で）であり得る。あるいは、前記混合装置は、前記研磨組成物の２つ以上の構成成分などが混合機に導入される一つ以上の流入口及び混合された成分が前記混合機から流出されて、前記装置の他の部材を介するとか（例えば、一つ以上の流線を介するとか）、または直接的に使用地点に伝達される少なくとも一つの流出口を含む容器型混合装置であリ得る。また、前記混合装置は、各々のチャンバが少なくとも一つの流入口及び少なくとも一つの流出口を有し、２つ以上の構成成分などが各チャンバに組み合わされている一つ以上のチャンバを含むことができる。容器型混合装置が使用される場合、前記混合装置は、好ましくは、構成成分などの組み合わせをさらに容易にするための混合メカニズムを含む。混合メカニズムは、当業界に一般的に公知されており、スターラー（ｓｔｉｒｒｅｒ）、ブレンダー、攪拌機、パドルバッフル（ｐａｄｄｌｅｄ  ｂａｆｆｌｅｓ）、ガススパージャシステム、バイブレーターなどを含む。
【００８３】
本発明は、また、本明細書に記述された研磨組成物で基板を研磨する方法を提供する。基板の研磨方法は、（ｉ）基板を提供するステップ；（ｉｉ）研磨パッドを提供するステップ；（ｉｉｉ）前述した化学機械的研磨組成物を提供するステップ；（ｉｖ）前記基板を研磨パッド及び化学機械的研磨組成物と接触させるステップ；及び（ｖ）前記研磨パッド及び化学機械的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分を研磨して基板を研磨するステップを含む。
【００８４】
また、本発明は、（ｉ）基板を提供するステップであって、前記基板がシリコン酸化物層を含むステップ；（ｉｉ）研磨パッドを提供するステップ；（ｉｉｉ）前述した化学機械的研磨組成物を提供するステップ；（ｉｖ）基板を研磨パッド及び化学機械的研磨組成物と接触させるステップ；及び（ｖ）前記研磨パッド及び化学機械的研磨組成物を基板に対して移動させて、前記基板の表面上のシリコン酸化物層の少なくとも一部分を研磨して基板を研磨するステップを含む基板研磨方法を提供する。
【００８５】
より具体的には、本発明は、（ｉ）基板を提供するステップであって、前記基板がシリコン酸化物層を含むステップ；（ｉｉ）研磨パッドを提供するステップ；（ｉｉｉ）（ａ）第１研磨粒子であって、第１研磨粒子が湿式セリア粒子であり、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズを有し、研磨組成物中に、約０．００５重量％〜約２重量％の濃度で存在し、少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有する第１研磨粒子、（ｂ）官能化窒素含有ヘテロ環、官能化硫黄含有ヘテロ環、ナフトエ酸、及びそれらの組み合わせから選択された官能化ヘテロ環であって、前記官能化ヘテロ環が研磨組成物中に、約１００ｐｐｍ〜約１５００ｐｐｍの濃度で存在する官能化ヘテロ環、（ｃ）ｐＨ調節剤、及び（ｄ）水性担体を含む化学機械的研磨組成物であって、前記研磨組成物のｐＨが約１〜約６である化学機械的研磨組成物を提供するステップ；（ｉｖ）基板を前記研磨パッド及び前記化学機械的研磨組成物と接触させるステップ；及び（ｖ）前記研磨パッド及び化学機械的研磨組成物を基板に対して移動させて、前記基板の表面上のシリコン酸化物層の少なくとも一部分を研磨して基板を研磨するステップを含む基板の研磨方法を提供する。
【００８６】
本発明の研磨組成物は、任意の適切な基板を研磨するのに有用である。前記研磨組成物は、シリコン酸化物層を含む基板の研磨に特に有用である。適切な基板には、これに制限されるのではないが、平面パネルディスプレイ、集積回路、メモリまたは剛性ディスク、金属、半導体、層間絶縁膜（ｉｎｔｅｒ−ｌａｙｅｒ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ、ＩＬＤ）装置、マイクロ電気機械システム（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ、ＭＥＭＳ）、強誘電体及び磁気ヘッド（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｈｅａｄ）が含まれる。前記研磨組成物は、浅いトレンチ分離工程を経た基板を平坦化または研磨するのに特に適合である。基板は、少なくとも一つの他の層、例えば、絶縁層をさらに含むことができる。前記絶縁層は、金属酸化、多孔性金属酸化、ガラス、有機ポリマー、フッ素化有機ポリマー、またはこれらの任意の他の適切な高いまたは低組み合わせであリ得る。前記絶縁層には、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはそれらの組み合わせが含まれるとか、それらから必須に構成されるとか、またはそれらから構成され得る。前記シリコン酸化物層には、多くのものなどが当業界に公知されている任意の適切なシリコン酸化物が含まれるとか、それらから必須に構成されるとか、またはそれらから構成され得る。例えば、前記シリコン酸化物層には、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物、ボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、高アスペクト比工程（ＨＡＲＰ）酸化物、スピンオン誘電体（ＳＯＤ）酸化物、化学気相蒸着（ＣＶＤ）酸化物、プラズマ強化テトラエチルオルトシリケート（ＰＥＴＥＯＳ）、熱酸化物または非ドープシリケートガラスが含まれることができる。前記基板には、金属層がさらに含まれることができる。前記金属には、例えば、銅、タンタル、タングステン、チタン、白金、ルテニウム、イリジウム、アルミニウム、ニッケル、またはそれらの組み合わせのような、多くのものなどが当業界に公知された任意の適切な金属が含まれるとか、それらから必須に構成されるとか、またはそれらから構成され得る。
【００８７】
本発明によれば、基板は、任意の適切な技術によって、本明細書に記述された研磨組成物を使用して平坦化または研磨され得る。本発明の研磨方法は、特に化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置と共に使用するのに適合である。典型的に、ＣＭＰ装置は、使用時に、運動中であり、軌道、線形または円運動から由来する速度を有するプラテン、プラテンと接触されており、運動中にプラテンと共に移動する研磨パッド、及び接触によって研磨される基板を維持させ、前記研磨パッドの表面に対して移動される担体が含まれる。基板の研磨は、基板を本発明の研磨組成物及び典型的に、研磨パッドと接触されるように配置させた後、前記研磨組成物及び典型的に、前記研磨パッドを使用して、本発明に記述された基板、例えば、シリコン酸化物または一つ以上の基板材料の少なくとも一部分を研磨させることによって行われる。本発明による基板の研磨のために、任意の適切な研磨条件が使用され得る。
【００８８】
基板は、任意の適切な研磨パッド（例えば、研磨表面）と共に、前記化学機械的研磨組成物によって平坦化または研磨され得る。適切な研磨パッドには、例えば、織布及び不織布研磨パッドが含まれる。また、適切な研磨パッドには、密度、硬度、厚さ、圧縮率、圧縮時反発力及び圧縮弾性率が異なる任意の適切なポリマーが含まれることができる。適切なポリマーには、例えば、ポリ塩化ビニル、ポルフッ化ビニル、ナイロン、プルオロカーボン、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、それらの共成形物及びそれらの混合物が含まれる。
【００８９】
望ましくは、ＣＭＰ装置には、多くのものなどが当業界に公知されている現場研磨終点検出システムがさらに含まれる。加工物の表面から反射された光または他の放射線を分析することによって研磨工程を検査及びモニタリングするための技術は、当業界に公知されている。このような方法は、例えば、米国特許第５、１９６、３５３号、米国特許第５、４３３、６５１号、米国特許第５、６０９、５１１号、米国特許第５、６４３、０４６号、米国特許第５、６５８、１８３号、米国特許第５、７３０、６４２号、米国特許第５、８３８、４４７号、米国特許第５、８７２、６３３号、米国特許第５、８９３、７９６号、米国特許第５、９４９、９２７、及び米国特許第５、９６４、６４３号に記述されている。望ましくは、研磨される加工物に対する研磨工程の進行の検査またはモニタリングは、研磨終点の測定、すなわち、特定の加工物に対する研磨工程が終了される時点の測定を可能にする。
【００９０】
実施形態
（１）実施形態（１）では、化学機械的研磨組成物において、
（ａ）第１研磨粒子であって、前記第１研磨粒子が湿式セリア粒子であり、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズを有し、研磨組成物中に、約０．００５重量％〜約２重量％の濃度で存在し、少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有するものである第１研磨粒子、
（ｂ）官能化窒素含有ヘテロ環、官能化硫黄含有ヘテロ環、ナフトエ酸、及びそれらの組み合わせから選択された官能化ヘテロ環であって、前記官能化ヘテロ環が研磨組成物中に、約１００ｐｐｍ〜約１５００ｐｐｍの濃度で存在する官能化ヘテロ環、
（ｃ）ｐＨ調節剤、及び
（ｄ）水性担体を含み、
前記研磨組成物のｐＨが約１〜約６である、化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９１】
（２）実施形態（２）では、第１研磨粒子が三座ヒドロキシル基を含む表面を有し、第１研磨粒子が、約２．０×１０−５モル／ｍ２以上の三座ヒドロキシル基の表面被服率を有する、実施形態（１）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９２】
（３）実施形態（３）では、第１研磨粒子のラマンスペクトルが、約４５８ｃｍ−１におけるピーク及び約５８３ｃｍ−１におけるピークを含み、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比が、約１００以下である、実施形態（１）及び実施形態（２）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９３】
（４）実施形態（４）では、第１研磨粒子が、研磨組成物中に、約０．１重量％〜約０．５重量％の濃度で存在する、実施形態（１）〜（３）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９４】
（５）実施形態（５）では、前記官能化ヘテロ環が、ピコリン酸、キナルジン酸、及びそれらの組み合わせから選択される官能化窒素含有ヘテロ環を含む、実施形態（１）〜（４）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９５】
（６）実施形態（６）では、ｐＨ調節剤が、アルキルアミン、アルコールアミン、第４級アミンヒドロキシド、アンモニア、及びそれらの組み合わせから選択される、実施形態（１）〜（５）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９６】
（７）実施形態（７）では、ｐＨ調節剤が、トリエタノールアミンである、実施形態（６）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９７】
（８）実施形態（８）では、前記研磨組成物のｐＨが、約３．５〜約５である、実施形態（１）〜（７）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９８】
（９）実施形態（９）では、前記研磨組成物が、
カルボン酸モノマー、スルホン化モノマーまたはホスホン化モノマーと、アクリレート、ポリビニルピロリドンまたはポリビニルアルコールとのアニオン性コポリマー、
ポリビニルピロリドンまたはポリエチレングリコールである非イオン性ポリマー、
アミノシラン、ウレイドシランまたはグリシジルシランであるシラン；
官能化ピリジンのＮ−オキシド（例えば、ピコリン酸Ｎ−オキシド）、
デンプン、
シクロデキストリン、及び
それらの組み合わせから選択された添加剤をさらに含み、前記添加剤が、前記化学機械的研磨組成物中に、約２５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍの濃度で存在する、実施形態（１）〜（８）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９９】
（１０）実施形態（１０）では、前記添加剤が、２−ヒドロキシエチルメタクリル酸及びメタクリル酸のコポリマー、ポリビニルピロリドン、アミノ−プロピルシラントリオール、ピコリン酸Ｎ−オキシド、デンプン、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、及びそれらの組み合わせから選択される、実施形態（９）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【０１００】
（１１）実施形態（１１）では、前記研磨組成物が、
第４級アミンであって、研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在するカチオン性ポリマー及び
ｐＫａが約１〜約６であり、研磨組成物中に、約２５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍの濃度で存在するカルボン酸をさらに含み、
前記研磨組成物のｐＨが、前記カルボン酸のｐＫａの約２単位以内である、実施形態（１）〜（１０）のいずいれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【０１０１】
（１２）実施形態（１２）では、前記カチオン性ポリマーが、ポリ（ビニルイミダゾリウム）である、実施形態（１１）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【０１０２】
（１３）実施形態（１３）では、前記カルボン酸のｐＫａが、約３．５〜約５である、実施形態（１１）または（１２）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【０１０３】
（１４）実施形態（１４）では、前記カルボン酸が、酢酸である、実施形態（１１）〜（１３）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【０１０４】
（１５）実施形態（１５）では、前記研磨組成物が、カチオン性ポリビニルアルコール及びカチオン性セルロースから選択されたカチオン性ポリマーをさらに含み、前記カチオン性ポリマーが、研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在する、実施形態（１）〜（１０）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【０１０５】
（１６）実施形態（１６）では、
（ｉ）基板を提供するステップ；
（ｉｉ）研磨パッドを提供するステップ；
（ｉｉｉ）実施形態（１）〜（１５）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物を提供するステップ；
（ｉｖ）前記基板を前記研磨パッド及び前記化学機械的研磨組成物と接触させるステップ；及び
（ｖ）前記研磨パッド及び前記化学機械的研磨組成物を基板に対して移動させて、前記基板の少なくとも一部分を研磨して基板を研磨するステップを含む基板の研磨方法が提供される。
【０１０６】
（１７）実施形態（１７）では、
（ｉ）基板を提供するステップであって、前記基板が、シリコン酸化物層を含むものであるステップ；
（ｉｉ）研磨パッドを提供するステップ；
（ｉｉｉ）実施形態（１）〜（１５）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物を提供するステップ；
（ｉｖ）基板を前記研磨パッド及び前記化学機械的研磨組成物と接触させるステップ；及び
（ｖ）前記研磨パッド及び前記化学機械的研磨組成物を基板に対して移動させて、前記基板の表面上のシリコン酸化物の少なくとも一部分を研磨して基板を研磨するステップを含む基板の研磨方法が提供される。
【０１０７】
実施例
下記の実施例は、本発明をさらに説明するが、もちろん、本発明の範囲を限定するものとして解釈するべきではない。
【０１０８】
実施例１
本実施例では、湿式セリア粒子であり、約４０ｎｍ〜約１００ｎｍのメジアン粒子サイズを有し、少なくとも約３００ｎｍの粒子サイズ分布を有する研磨粒子、すなわち、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物の有効性が立証される。
【０１０９】
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ブランケットウエハーを３つの研磨組成物（すなわち、研磨組成物１Ａ〜１Ｃ）で研磨した。各々の研磨組成物１Ａ〜１Ｃは、３５０ｐｐｍのピコリン酸及び水を含み、トリエタノールアミンを使用してｐＨ４．０にｐＨ調節した。各々の研磨組成物は、また、表２に列挙されたタイプの湿式セリア粒子を０．２重量％含んでいる。特に、研磨組成物１Ａ〜１Ｃに含まれた研磨粒子のそれぞれについて、表２では、ディスク遠心分離機、すなわち、ＣＰＳディスク遠心分離機モデルＤＣ２４０００ＵＨＲによって測定されたメジアン粒子サイズ（“ＭＰＳ”）及び研磨粒子の粒子サイズ分布（“ＰＳＤ”）が列挙される。セリア粒子の混合物を含む研磨組成物１Ｂに対して、表２は、ディスク遠心分離機、すなわち、ＣＰＳディスク遠心分離機モデルＤＣ２４０００ＵＨＲによって測定されたセリア粒子の混合物の粒子サイズ分布を反映する。
【０１１０】
表２では、また、研磨組成物１Ａ〜１Ｃに含まれた研磨粒子の表面上に存在する三座ヒドロキシル基（“表面三座ヒドロキシル”）の表面被服率が列挙される。より具体的に、研磨組成物１Ａ〜１Ｃに含まれた研磨粒子は、粒子表面上に存在する三座ヒドロキシル基の含量によって特性化された。粒子の表面上に存在する三座ヒドロキシル基の量を本明細書に記述された手順に従って測定した。特に、酸／塩基滴定を使用して、粒子表面に存在する三座ヒドロキシル基の量を近似させた。前記粒子をＨＣｌＯ４でｐＨ２．５に調節した後、ＫＯＨで滴定した。ｐＨ６直下のショルダーピークの面積を計算して、前記粒子表面に存在する三座ヒドロキシル基の量を測定するのに使用した。前記粒子の表面上に存在する三座ヒドロキシル基の量を前記粒子のＢＥＴ表面積に割って、三座ヒドロキシル基の表面被服率（モル／ｍ２）を測定した。研磨組成物１Ａに含まれた第１研磨粒子は、約１３ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有し；研磨組成物１Ｂに含まれた第１研磨粒子は、約３０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有し；研磨組成物１Ｂに含まれた第２研磨粒子は、約１３ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有し；研磨組成物１Ｃに含まれた第１研磨粒子は、約３０．８ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有していた。
【０１１１】
表２では、また、研磨組成物１Ａ〜１Ｃに含まれた研磨粒子のラマンスペクトルで、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比（“ピーク比”）が列挙される。より具体的に、研磨組成物１Ａ〜１Ｃに含まれた粒子に対する約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比を本明細書に記述された手順に従って測定した。特に、前記粒子を遠心分離した後、上清液を除去し、粒子を６０℃で一晩乾燥した。５３２ｎｍレーザーを使用して乾燥粉末のラマンスペクトルを収集した。
【０１１２】
【表２】
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【０１１３】
また、図１は、研磨組成物１Ａ〜１Ｃに含まれた異なるタイプの湿式セリア粒子によって示されるメジアン粒子サイズ及び粒子サイズ分布の差を示す。特に、図１は、（１）約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約２００ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子（すなわち、研磨組成物１Ａに含まれた比較セリア粒子）、（２）約５４ｎｍのメジアン粒子サイズを有する湿式セリア粒子及び約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズを有する湿式セリア粒子の混合物であって、前記セリア粒子の混合物が、約２００ｎｍの粒子サイズ分布を有する混合物（すなわち、研磨組成物１Ｂに含まれた比較セリア粒子）、及び（３）約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約３８０ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子（すなわち、研磨組成物１Ｃに含まれた本発明による第１研磨粒子）のメジアン粒子サイズ及び粒子サイズ分布を示す。図１に示されたように、研磨組成物１Ｂが２つの個々のメジアン粒子サイズを有するセリア粒子の混合物を含むとしても、研磨組成物１Ｃに含まれた本発明による第１研磨粒子は、研磨組成物１Ａ及び１Ｂに含まれた比較セリア粒子の粒子サイズ分布に比べてはるかに広い粒子サイズ分布を示す。
【０１１４】
図２は、約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約２００ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子（すなわち、研磨組成物１Ａに含まれた比較セリア粒子）の滴定曲線だけはなく、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約３８０ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子（すなわち、研磨組成物１Ｃに含まれた本発明による第１研磨粒子）の滴定曲線を示す。特に、図２は、本発明による第１研磨粒子及び比較セリア粒子に対するｐＨ対ＫＯＨの体積（ｍＬ）を示す。
【０１１５】
図３は、図２に示した滴定曲線の正規化された１次導関数を示す。より具体的には、図３は、本発明による第１研磨粒子及び比較セリア粒子の滴定曲線の正規化された１次導関数を示す。図３に示したように、比較セリア粒子に対する滴定曲線の正規化された１次導関数は、約ｐＨ７でただ一つのピークを示し、これは、測定されたただ一つのピークが水の脱プロトン化であることを示唆する。逆に、本発明による第１研磨粒子に対する滴定曲線の正規化された１次導関数は、２つのピーク、すなわち、ｐＨ６直下のショルダーピーク及び約ｐＨ７での水の脱プロトン化に対する優勢なピークを示す。ｐＨ６直下のショルダーピークは、本発明による第１研磨粒子の表面に存在する三座ヒドロキシル基に対応する。
【０１１６】
図４は、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約３８０ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子（すなわち、研磨組成物１Ｃに含まれた本発明による第１研磨粒子）のラマンスペクトルを示す。図４に示したように、スペクトルで、最も優勢なピークは、Ｃｅ−０振動に対応するものであって、約４５８ｃｍ−１に存在する。図４は、また、約５８３ｃｍ−１におけるより小さいピークを示し、これは表面欠陷に敏感であり、粒子表面の欠陷が増加するにつれて強度が増加する。
【０１１７】
図５は、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約３８０ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子の異なる３つのロット（すなわち、本発明による第１研磨粒子の３つのロット）のラマンスペクトルで、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比を示す。ロット１の第１研磨粒子は、研磨組成物１Ｃに含まれた。図５は、また、約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約２００ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子（すなわち、研磨組成物１Ａに含まれた比較セリア粒子）のラマンスペクトルで、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比を示す。図５に示したように、ラマンスペクトルで、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比は、下記の通りである：
【０１１８】
【表３】
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【０１１９】
図５及び表３に示されたように、本発明による第１研磨粒子は、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比が、より大きい比較セリア粒子に比べて、約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比がより小さい。従って、図５は、本発明による第１研磨粒子が粒子表面上により多い量の欠陷を有するということを示す。
【０１２０】
ＴＥＯＳブランケットウエハーを研磨組成物１Ａ〜１Ｃを使用して同一の研磨条件下で研磨した。特に、ウエハーをＭｉｒｒａＴＭ研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０ＴＭパッド（ダウ・ケミカル）を使用して研磨した。研磨パラメータは、下記の通りである：２０．６８ｋＰａ（３ｐｓｉ）のダウンフォース（ｄｏｗｎｆｏｒｃｅ）、１００ｒｐｍのプラテン速度、８５ｒｐｍのヘッド速度、及び１５０ｍＬ／ｍｉｎの研磨流れ。研磨後、ブランケットＴＥＯＳの除去速度をÅ／ｍｉｎで測定した。結果は、表４に要約されている。
【０１２１】
ＴＥＯＳパターンウエハー（ＴＥＯＳ  ｐａｒｔｅｍ  ｗａｆｅｒ）をまた、研磨組成物１Ｂ及び１Ｃを使用して研磨した。ＴＥＯＳパターンウエハーは、５０％の密度と５００μｍのフィーチャサイズ（ｆｅａｔｕｒｅ  ｓｉｚｅ）を有する。ＴＥＯＳパターンウエハーを研磨組成物１Ａ及び１Ｂを使用して同一の研磨条件下で研磨した。特に、ＲｅｆｌｅｘｉｏｎＴＭ研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０ＴＭパッド（ダウ・ケミカル）を使用してウエハーを研磨した。研磨パラメータは、下記の通りである：１２．４１ｋＰａ（１．８ｐｓｉ）のダウンフォース、１２６ｒｐｍのプラテン速度、１２５ｒｐｍのヘッド速度、及び２００ｍＬ／ｍｉｎの研磨流れ。５５秒の研磨（“５５ｓ”）、６０秒の研磨（“６０ｓ”）、６５秒研磨（“６５ｓ”）、及び７０秒の研磨（“７０ｓ”）後、残余ＴＥＯＳステップ高さ（Å）及びトレンチ損失（Å）を測定した。結果は、表４に要約されている。
【０１２２】
【表４】
0006748096.tif 000005
【０１２３】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が、シリコン酸化物層（すなわち、ＴＥＯＳ）を含む基板を研磨するのに特に効果的であることを立証する。特に、研磨組成物１Ｃは、本発明による第１研磨粒子を含まないが、３００ｎｍよりも顕著に小さい粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子を含む研磨組成物１Ａ及び１Ｂによって提供されるブランケットＴＥＯＳ除去速度よりも顕著に大きいブランケットＴＥＯＳ除去速度を示した。従って、これらの結果は、広い粒子サイズ分布及び最適化された表面化学を有する湿式セリア粒子によって提供される除去速度の改善を立証する。
【０１２４】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が改善された平坦化効率を提供することをさらに立証する。図６及び表４は、研磨組成物１Ｂ及び１Ｃに対するトレンチ損失（Å）と残余ステップ高さ（Å）との間の関係を示す。特に、図６は、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ及び約３８０ｎｍの粒子サイズ分布を有する湿式セリア粒子を含む研磨組成物１Ｃだけでなく、約５４ｎｍのメジアン粒子サイズを有する湿式セリア粒子及び約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズを有する湿式セリア粒子の混合物であって、約２００ｎｍの粒子サイズ分布を有するセリア粒子混合物を含む研磨組成物１Ｂに対する残余ステップ高さ（Å）対トレンチ損失（Å）を示す。図６に示したように、研磨組成物１Ｃは、研磨が進行され、残余ステップ高さが減少するにつれて、より低いレンチ損失を示した。従って、これらの結果は、研磨組成物１Ｃが研磨組成物１Ｂに比べて、平坦化効率の改善を提供することを立証する。
【０１２５】
実施例２
本実施例は、本発明による第１研磨粒子及びカルボン酸モノマー、スルホン化モノマーまたはホスホン化モノマーと、アクリレート、ポリビニルピロリドン、またはポリビニルアルコールとのアニオン性コポリマーである添加剤を含む研磨組成物の有効性を立証する。
【０１２６】
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ブランケットウエハーを、４つの研磨組成物（すなわち、研磨組成物２Ａ〜２Ｄ）を使用して研磨した。各々の研磨組成物２Ａ〜２Ｄは、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ、約３８０ｎｍの粒子サイズ分布、約２．３×１０−５モル／ｍ２の三座ヒドロキシル基の表面被服率及びラマンスペクトルで、約５４．８の約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比を有する０．２８５重量％の湿式セリア粒子を含んでいる。各々の研磨組成物２Ａ〜２Ｄは、また５００ｐｐｍのピコリン酸及び水を含んでおり、トリエタノールアミンを使用してｐＨ４．０にｐＨ調節した。研磨組成物２Ｂ〜２Ｄは、また、表５に列挙された量で列挙されたタイプのメタクリル酸及び２−ヒドロキシエチルメタクリル酸のコポリマーを含んでいる。特に、表５で、前記アニオン性コポリマーに含まれた２−ヒドロキシエチルメタクリル酸対メタクリル酸の比が報告される。
【０１２７】
ＴＥＯＳパターンウエハーをまた、５０秒間研磨組成物２Ａ〜２Ｄを使用して研磨した。ＴＥＯＳパターンウエハーは、５０％の密度と５００μｍのフィーチャサイズを有していた。ＴＥＯＳブランケットウエハー及びＴＥＯＳパターンウエハーを研磨組成物２Ａ〜２Ｄを使用して同一の研磨条件下で研磨した。特に、ＭｉｒｒａＴＭ研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０ＴＭパッド（ダウ・ケミカル）を使用してウエハーを研磨した。研磨パラメータは、下記の通りである：２０．６８ｋＰａ（３ｐｓｉ）のダウンフォース、１００ｒｐｍのプラテン速度、８５ｒｐｍのヘッド速度、及び１５０ｍＬ／ｍｉｎの研磨流れ。ブランケットＴＥＯＳ及びパターンＴＥＯＳの除去速度（Å／ｍｉｎ）、トレンチ損失（Å）、及び残余ＴＥＯＳステップ高さ（Å）を測定した。結果は、表５に要約されている。
【０１２８】
【表５】
0006748096.tif 000006
【０１２９】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が、選択的に、アニオン性コポリマーと組み合わせて使用される場合、シリコン酸化物層（すなわち、ＴＥＯＳ）を含む基板を研磨するのに特に効果的であることを立証する。特に、各々の研磨組成物２Ａ〜２Ｄは、高いブランケットＴＥＯＳ及びパターンＴＥＯＳ除去速度を示した。従って、これらの結果は、本発明による第１研磨粒子、すなわち、広い粒子サイズ分布及び最適化された表面化学を有する湿式セリア粒子によって提供される好ましい除去速度を立証する。
【０１３０】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が、アニオン性コポリマーと組み合わせて使用されるとき、改善された平坦化効率を提供することをさらに立証する。特に、研磨組成物２Ｄは、研磨組成物２ＡのパターンＴＥＯＳ除去速度よりもわずかに低いパターンＴＥＯＳ除去速度を示したが、研磨組成物２Ｄは、同様の残余ステップ高さとほぼ７００Åのトレンチ損失の改善を示した。また、研磨組成物２Ｂ及び２Ｃは、研磨組成物２Ａに比べて、トレンチ損失の有意な改善を示した。
【０１３１】
実施例３
本実施例は、本発明による第１研磨粒子及び非イオン性ポリマーである添加剤を含む研磨組成物の有効性を立証する。
【０１３２】
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ブランケットウエハーを６０秒間５つの研磨組成物（すなわち、研磨組成物３Ａ〜３Ｅ）を使用して研磨した。それぞれの研磨組成物３Ａ〜３Ｅは、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ、約３８０ｎｍの粒子サイズ分布、約２．３×１０−５モル／ｍ２の三座ヒドロキシル基の表面被服率及びラマンスペクトルで、約５４．８の約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比を有する０．２８５重量％の湿式セリア粒子を含む。また、各々の研磨組成物３Ａ〜３Ｅは、５００ｐｐｍのピコリン酸及び水を含んでおり、トリエタノールアミンを使用して、ｐＨ４．０にｐＨ調節した。研磨組成物３Ｂ〜３Ｅは、また、表６に列挙された量で非イオン性ポリマー添加剤、すなわち、４０、０００の分子量を有するポリビニルピロリドンを含む。
【０１３３】
ＴＥＯＳパターンウエハーをまた、５０秒間研磨組成物３Ａ〜３Ｄを使用して研磨した。ＴＥＯＳパターンウエハーは、５０％の密度と５００μｍのフィーチャサイズを有していた。ＴＥＯＳブランケットウエハーとＴＥＯＳパターンウエハーを同一の研磨条件下で研磨した。特に、ＲｅｆｌｅｘｉｏｎＴＭ研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０ＴＭパッド（ダウ・ケミカル）を使用してウエハーを研磨した。研磨パラメータは、下記の通りである：２２．０６ｋＰａ（３．２ｐｓｉ）のダウンフォース、１２５ｒｐｍのプラテン速度、１２６ｒｐｍのヘッド速度、及び２００ｍＬ／ｍｉｎの研磨流れ、研磨後、ブランケットＴＥＯＳ及びパターンＴＥＯＳの除去速度（Å／ｍｉｎ）、トレンチ損失（Å）、及び残余ＴＥＯＳステップ高さ（Å）を測定した。結果は、表６に要約されている。
【０１３４】
【表６】
0006748096.tif 000007
【０１３５】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が、選択的に、非イオン性ポリマーと組み合わせて使用するとき、シリコン酸化物層（すなわち、ＴＥＯＳ）を含む基板を研磨するのに特に効果的であることを立証する。特に、研磨組成物３Ａ〜３Ｅは、高いブランケットＴＥＯＳ除去速度を示し、研磨組成物３Ａ及び３Ｄは、高いパターンＴＥＯＳ除去速度を示した。
【０１３６】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が、非イオン性ポリマーと組み合わせて使用するとき、改善された平坦化効率を提供することをさらに立証する。特に、研磨組成物３Ｄは、研磨組成物３ＡのパターンＴＥＯＳ除去速度よりもわずかに低いパターンＴＥＯＳ除去速度を示したが、研磨組成物３Ｄは、研磨組成物３Ａに比べて、トレンチ損失、及び残余ステップ高さの有意な改善を示した。
【０１３７】
実施例４
本実施例は、本発明による第１研磨粒子及びシランである添加剤を含む研磨組成物の有効性を立証する。
【０１３８】
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ブランケットウエハーを３つの研磨組成物（すなわち、研磨組成物４Ａ〜４Ｃ）を使用して研磨した。各々の研磨組成物４Ａ〜４Ｃは、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ、約３８０ｎｍの粒子サイズ分布、約２．３×１０−５モル／ｍ２の三座ヒドロキシル基の表面被服率及びラマンスペクトルで、約５４．８の約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比を有する０．２８５重量％の湿式セリア粒子を含んでいる。また、各々の研磨組成物４Ａ〜４Ｃは、５００ｐｐｍのピコリン酸及び水を含んでおり、トリエタノールアミンを使用してｐＨ４．０にｐＨ調節した。研磨組成物４Ｂ及び４Ｃは、また、表７に列挙された量でシラン添加剤、すなわち、アミノプロピルシラントリオールを含んでいる。
【０１３９】
ＴＥＯＳパターンウエハーをまた、５０秒間研磨組成物４Ａ〜４Ｃを使用して研磨した。ＴＥＯＳパターンウエハーは、５０％の密度と、５００μｍフィーチャサイズを有していた。ＴＥＯＳブランケットウエハーとＴＥＯＳパターンウエハーを研磨組成物４Ａ〜４Ｃを使用して同一の研磨条件下で研磨した。特に、ＭｉｒｒａＴＭ研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０ＴＭパッド（ダウ・ケミカル）を使用してウエハーを研磨した。研磨パラメータは、下記の通りである：２０．６８ｋＰａ（３ｐｓｉ）のダウンフォース、１００ｒｐｍのプラテン速度、８５ｒｐｍのヘッド速度、及び１５０ｍＬ／ｍｉｎの研磨流れ。研磨後、ブランケットＴＥＯＳ及びパターンＴＥＯＳの除去速度（Å／ｍｉｎ）、トレンチ損失（Å）、及び残余ＴＥＯＳステップ高さ（Å）を測定した。結果は、表７に要約されている。
【０１４０】
【表７】
0006748096.tif 000008
【０１４１】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が、選択的に、シランと組み合わせて使用するとき、シリコン酸化物層（すなわち、ＴＥＯＳ）を含む基板を研磨するのに特に効果的であることを立証する。特に、研磨組成物４Ａ〜４Ｃは、高いパターンＴＥＯＳ除去速度を示した。また、これらの結果は、研磨組成物４ＡのパターンＴＥＯＳ除去速度と同様のパターンＴＥＯＳ除去速度を有するが、また、研磨組成物４Ａに比べて低いブランケットＴＥＯＳ除去速度を有する研磨組成物４Ｂ及び４Ｃの“自己停止（ｓｅｌｆ−ｓｔｏｐｐｉｎｇ）”特性を立証する。言い換えれば、研磨組成物４Ｂ及び４Ｃは、先ずパターンＴＥＯＳを非常に高い除去速度で研磨し、ブランケットＴＥＯＳに到達されると、減少された除去速度を示し、従って、所望しないレンチ損失が抑制される。表７に示したように、それぞれの研磨組成物４Ｂ及び４Ｃは、研磨組成物４Ａよりもさらに低いトレンチ損失を示した。
【０１４２】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が、シランと組み合わせて使用するとき、改善された平坦化効率を提供することをさらに立証する。特に、研磨組成物４Ｂ及び４Ｃは、研磨組成物４ＡのパターンＴＥＯＳ除去速度と同様のパターンＴＥＯＳ除去速度を示したが、研磨組成物４Ｂ及び４Ｃは、研磨組成物４Ａに比べてトレンチ損失、及び残余ステップ高さの改善を示した。
【０１４３】
実施例５
本実施例は、本発明による第１研磨粒子及び官能化ピリジンのＮ−オキシドである添加剤を含む研磨組成物の有効性を立証する。
【０１４４】
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）パターンウエハーを２つの研磨組成物（すなわち、研磨組成物５Ａ及び５Ｂ）を使用して研磨した。各々の研磨組成物５Ａ及び５Ｂは、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ、約３８０ｎｍの粒子サイズ分布、約２．３×１０−５モル／ｍ２の三座ヒドロキシル基の表面被服率及びラマンスペクトルで、約５４．８の約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比を有する湿式セリア粒子を含んていた。各々の研磨組成物５Ａ及び５Ｂは、また、ピコリン酸及び水を含んでおり、トリエタノールアミンを使用してｐＨ４．０にｐＨ調節した。研磨組成物５Ａは、０．２８５重量％の湿式セリア粒子及び５００ｐｐｍのピコリン酸を含んでおり、研磨組成物５Ｂは、０．２重量％の湿式セリア粒子及び３５０ｐｐｍのピコリン酸を含んでいた。研磨組成物５Ｂは、また、５０ｐｐｍのピコリン酸Ｎ−オキシドを含んでいた。
【０１４５】
ＴＥＯＳパターンウエハーを５０秒間研磨組成物５Ａ及び５Ｄを使用して研磨した。ＴＥＯＳパターンウエハーは、５０％の密度と５００μｍフィーチャサイズを有していた。ＴＥＯＳパターンウエハーを研磨組成物５Ａ及び５Ｂを使用して同一の研磨条件下で研磨した。特に、ＭｉｒｒａＴＭ研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０ＴＭパッド（ダウ・ケミカル）を使用してウエハーを研磨した。研磨パラメータは、下記の通りである：２０．６８ｋＰａ（３ｐｓｉ）のダウンフォース、１００ｒｐｍのプラテン速度、８５ｒｐｍのヘッド速度、及び１５０ｍＬ／ｍｉｎの研磨流れ。研磨後、ＴＥＯＳ除去速度（Å／ｍｉｎ）及び残余ＴＥＯＳステップ高さ（Å）を測定した。結果は、表８に要約されている。
【０１４６】
【表８】
0006748096.tif 000009
【０１４７】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が、選択的に、官能化ピリジンのＮ−オキシドと組み合わせて使用するとき、シリコン酸化物層（すなわち、ＴＥＯＳ）を含む基板を研磨するのに特に効果的であることを立証する。特に、それぞれの研磨組成物５Ａ及び５Ｂは、高いパターンＴＥＯＳ除去速度を示した。
【０１４８】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が、官能化ピリジンのＮ−オキシドと組み合わせて使用するとき、改善された平坦化効率を提供することをさらに立証する。特に、研磨組成物５Ｂは、研磨組成物５Ａによって提供されるパターンＴＥＯＳ除去速度と同様のパターンＴＥＯＳ除去速度を示したが、研磨組成物５Ｂは、研磨組成物５Ａに比べて、残余ステップ高さの実質的な改善を示した。
【０１４９】
実施例６
本実施例は、本発明による第１研磨粒子及びデンプンである添加剤を含む研磨組成物の有効性を立証する。
【０１５０】
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）パターンウエハーを２つの研磨組成物（すなわち、研磨組成物６Ａ及び６Ｂ）を使用して研磨した。各々の研磨組成物６Ａ及び６Ｂは、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ、約３８０ｎｍの粒子サイズ分布、約２．３×１０−５モル／ｍ２の三座ヒドロキシル基の表面被服率及びラマンスペクトルで、約５４．８の約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比を有する０．２８５重量％の湿式セリア粒子を含んでいた。また、それぞれの研磨組成物６Ａ及び６Ｂは、５００ｐｐｍのピコリン酸及び水を含んでおり、トリエタノールアミンを使用してｐＨ４．０にｐＨ調節した。研磨組成物６Ｂは、２５０ｐｐｍのデンプンを含んでいた。
【０１５１】
ＴＥＯＳパターンウエハーを５０秒間研磨組成物６Ａを使用して研磨し、８０秒間研磨組成物６Ｂを使用して研磨した。ＴＥＯＳパターンウエハーは、５０％の密度と５００μｍのフィーチャサイズを有していた。ＴＥＯＳパターンウエハーを研磨組成物６Ａ及び６Ｂを使用して同一の研磨条件下で研磨した。特に、ＭｉｒｒａＴＭ研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０ＴＭパッド（ダウ・ケミカル）を使用してウエハーを研磨した。研磨パラメータは、下記の通りである：２０．６８ｋＰａ（３ｐｓｉ）のダウンフォース、１００ｒｐｍのプラテン速度、８５ｒｐｍのヘッド速度、及び１５０ｍＬ／ｍｉｎの研磨流れ。研磨後、ＴＥＯＳ除去速度（Å／ｍｉｎ）及び残余ＴＥＯＳステップ高さ（Å）を測定した。結果は、表９に要約されている。
【０１５２】
【表９】
0006748096.tif 000010
【０１５３】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が、選択的に、デンプンと組み合わせて使用するとき、シリコン酸化物層（すなわち、ＴＥＯＳ）を含む基板を研磨するのに特に効果的であることを立証する。特に、それぞれの研磨組成物６Ａ及び６Ｂは、高いパターンＴＥＯＳ除去速度を示した。
【０１５４】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が、デンプンと組み合わせて使用するとき、改善された平坦化効率を提供することをさらに立証する。特に、研磨組成物６Ｂは、研磨組成物６Ａによって提供されるパターンＴＥＯＳ除去速度よりもわずかに低いパターンＴＥＯＳ除去速度を示したが、研磨組成物６Ｂは、研磨組成物６Ａに比べて残余ステップ高さの有意な改善を示した。
【０１５５】
実施例７
本実施例は、本発明による第１研磨粒子及びシクロデキストリンである添加剤を含む研磨組成物の有効性を立証する。
【０１５６】
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）パターンウエハーを５０秒間５つの研磨組成物（すなわち、研磨組成物７Ａ〜７Ｅ）を使用して研磨した。各々の組成物７Ａ〜７Ｅは、約７３ｎｍのメジアン粒子サイズ、約３８０ｎｍの粒子サイズ分布、約２．３×１０−５モル／ｍ２の三座ヒドロキシル基の表面被服率及びラマンスペクトルで、約５４．８の約４５８ｃｍ−１におけるピーク強度対約５８３ｃｍ−１におけるピーク強度の比を有する０．２８５重量％の湿式セリア粒子を含んでいた。それぞれの研磨組成物７Ａ〜７Ｅは、５００ｐｐｍのピコリン酸及び水を含んでおり、トリエタノールアミンを使用してｐＨ４．０にｐＨ調節した。研磨組成物７Ｂ〜７Ｅは、また、表１０に列挙された量でαまたはβシクロデキストリンを含んでいた。
【０１５７】
ＴＥＯＳパターンウエハーは、５０％の密度と５００μｍのフィーチャサイズを有していた。ＴＥＯＳパターンウエハーを研磨組成物７Ａ〜７Ｅを使用して同一の研磨条件下で研磨した。特に、ＭｉｒｒａＴＭ研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０ＴＭパッド（ダウ・ケミカル）を使用してウエハーを研磨した。研磨パラメータは、下記の通りである：２０．６８ｋＰａ（３ｐｓｉ）のダウンフォース、１００ｒｐｍのプラテン速度、８５ｒｐｍのヘッド速度、及び１５０ｍＬ／ｍｉｎの研磨流れ。研磨後、ＴＥＯＳ除去速度（Å／ｍｉｎ）及び残余ＴＥＯＳステップ高さ（Å）を測定した。結果は、表１０に要約されている。
【０１５８】
【表１０】
0006748096.tif 000011
【０１５９】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が、選択的に、シクロデキストリンと組み合わせて使用するとき、シリコン酸化物層（すなわち、ＴＥＯＳ）を含む基板を研磨するのに特に効果的であることを立証する。特に、それぞれの研磨組成物７Ａ〜７Ｅは、高いパターンＴＥＯＳ除去速度を示した。
【０１６０】
これらの結果は、本発明による第１研磨粒子を含む研磨組成物が、シクロデキストリンと組み合わせて使用するとき、改善された平坦化効率を提供することをさらに立証する。特に、研磨組成物７Ｂ〜７Ｅは、研磨組成物７Ａによって提供されるパターンＴＥＯＳ除去速度と同様のパターンＴＥＯＳ除去速度を示したが、研磨組成物７Ｂ〜７Ｅは、研磨組成物７Ａに比べて残余ステップ高さの改善を示した。
【０１６１】
本明細書に引用された特許公報、特許出願及び特許を含むすべての参照文献は、各々の参照文献が、本明細書において、個別的且つ具体的に、その全文が参照として含まれるものと指定され、説明されたように、同一の程度に本明細書で参照として含まれる。
【０１６２】
本発明を記述する文脈において（特に、下記の特許請求の範囲の文脈において）、用語“一つ”（ａ、ａｎ）及び“前記”（ｔｈｅ）及び“少なくとも一つの”及び同様の同様の指示対象物は、本明細書において特に指定されるとか、文脈上明らかに矛盾しない限り、単数及び複数の形態をすべて含むものと理解されるべきである。一つ以上の項目のリストの前に用語“少なくとも一つの”が使用された場合（例えば、“Ａ及びＢのうちの少なくとも一つ”）には、本明細書において特に指定されるとか、文脈上明らかに矛盾しない限り、列挙項目から選択される一つの項目（ＡまたはＢ）、または２つ以上の列挙項目の任意の組み合わせ（Ａ及びＢ）を意味するものと理解されるべきである。用語“〜を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”、“〜を有する（ｈａｖｉｎｇ）”、“〜を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）”及び“〜を含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）”は、特に言及されない限り、開放型用語として理解されるべきである（すなわち、“これに限定されるのではないが、〜を含む”を意味する）。本明細書において値の範囲が列挙された場合、これは、本明細書において特に指示されない限り、単に、前記範囲内に属する各々の個々の値を個別的に言及する略式方法として提供されるものであり、各々の個々の値は、本明細書において個別的に引用されたもののように、本明細書に混入される。本明細書に記述されたすべての方法は、本明細書において特に指示されるとか、文脈上明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行することができる。本明細書において提供される任意の例及びすべての例、または例示的な用語（例えば、“〜のような”）の使用は、単に、本発明をよりよく説明するためのものであり、特に請求されない限り、本発明の範囲に限定を置こうとするものではない。本明細書内の用語は、任意の非請求要素を本発明の実行に不可欠なものとして指定するものと解釈されるべきではない。
【０１６３】
本発明の実施のために、本発明者らが知っている最良の方式を含めで、本発明の好ましい実施形態が本明細書において記述される。前述された説明を読むなら、当業者は、これらの好ましい実施形態の変形が明らかになるだろう。本発明者らは、これらの変形を適切なものと当業者が使用することができるものと期待し、本発明者らは、本明細書において具体的に記述されたもの以外の方式で本発明を実行することができることを意図する。従って、本発明は、適用法規によって許容されるように、本明細書に添付された特許請求の範囲に引用される請求客体のすべての変形形態及び均等物を含む。また、本明細書で特に指示されるとか、文脈上明らかに矛盾しない限り、すべての可能な変形の前述された要素の任意の組み合わせが本発明に含まれる。
【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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