(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、７５ｎｍ〜２００ｎｍ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、カルボン酸、スルホン酸、リン酸、またはそれらの組み合わせで官能化されており、かつ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）カチオン性ポリマーであって、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の濃度で存在するものであるカチオン性ポリマー、
（ｄ）カルボン酸であって、前記カルボン酸のｐＫａが１〜６であり、前記カルボン酸が前記研磨組成物中に、２５ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの濃度で存在するものであるカルボン酸、
（ｅ）ｐＨ調節剤、及び
（ｆ）水性担体を含み、
前記研磨組成物のｐＨが、１〜６であり、前記研磨組成物のｐＨは、前記カルボン酸のｐＫａの２単位以内である、化学機械的研磨組成物。
【請求項２】
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、７５ｎｍ〜２００ｎｍ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カルボン酸、スルホン酸、リン酸、またはそれらの組み合わせで官能化されており、かつ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）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であって、前記カチオン性ポリマーが、前記研磨組成物中に、１ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍの濃度で存在するものであるカチオン性ポリマー、
（ｄ）ｐＨ調節剤、及び
（ｅ）水性担体を含み、
前記研磨組成物のｐＨが、１〜６である、化学機械的研磨組成物。
【請求項３】
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又は２に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項４】
前記研磨組成物が、第２研磨粒子をさらに含み、前記第２研磨粒子が湿式セリア粒子であり、１ｎｍ〜６０ｎｍ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％の濃度で存在する、請求項１又は２に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項５】
前記第１研磨粒子及び第２研磨粒子が総量で０．１重量％〜０．５重量％の濃度で前記研磨組成物中に存在する、請求項４に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項６】
前記官能化ヘテロ環が、官能化窒素含有ヘテロ環を含み、前記官能化窒素含有ヘテロ環が、ピコリン酸である、請求項１又は２に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項７】
前記官能化ヘテロ環が、官能化窒素含有ヘテロ環を含み、前記官能化窒素含有ヘテロ環が、キナルジン酸である、請求項１又は２に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項８】
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１に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項９】
前記ポリ（ビニルイミダゾリウム）が、前記研磨組成物中に、１ｐｐｍ〜５ｐｐｍの濃度で存在する、請求項８に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項１０】
前記カルボン酸のｐＫａ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１１】
前記カルボン酸が、酢酸である、請求項１０に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項１２】
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又は２に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項１３】
前記ｐＨ調節剤が、トリエタノールアミンである、請求項１２に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項１４】
前記研磨組成物のｐＨが、３．５〜５である、請求項１又は２に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項１５】
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である、請求項２に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項１６】
前記カチオン性ポリビニルアルコールが、前記研磨組成物中に、１ｐｐｍ〜４０ｐｐｍの濃度で存在する、請求項２に記載の化学機械的研磨組成物。
【請求項１７】
下記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又は２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１８】
下記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１〜１４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要素などは、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、オングストローム（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、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７５ｎｍ〜約２００ｎｍ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）カチオン性ポリマーであって、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、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在するものであるカチオン性ポリマー、（ｄ）カルボン酸であって、前記カルボン酸のｐＫａが約１〜約６であり、前記カルボン酸が前記研磨組成物中に約２５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍの濃度で存在するものであるカルボン酸、（ｅ）ｐＨ調節剤、及び（ｆ）水性担体を含み、前記研磨組成物のｐＨが約１〜約６であり、前記研磨組成物のｐＨは、カルボン酸のｐＫａの約２単位以内である化学機械的研磨組成物を提供する。
【０００８】
本発明は、また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７５ｎｍ〜約２００ｎｍ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）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であって、前記カチオン性ポリマーが前記研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在するものであるカチオン性ポリマー、（ｄ）ｐＨ調節剤、及び（ｅ）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。
【０００９】
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）〜（ｆ）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７５ｎｍ〜約２００ｎｍ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）カチオン性ポリマーであって、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、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在するものであるカチオン性ポリマー、（ｄ）カルボン酸であって、前記カルボン酸のｐＫａが約１〜約６であり、前記カルボン酸が前記研磨組成物中に約２５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍの濃度で存在するものであるカルボン酸、（ｅ）ｐＨ調節剤、及び（ｆ）水性担体、前記研磨組成物のｐＨが約１〜約６であり、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；（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。
【００１０】
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）〜（ｅ）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７５ｎｍ〜約２００ｎｍ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）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であって、前記カチオン性ポリマーが前記研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在するものであるカチオン性ポリマー、（ｄ）ｐＨ調節剤、及び（ｅ）水性担体、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】
【００１１】
【図１】第４級アミン及びカルボン酸であるカチオン性ポリマーを含む研磨組成物（すなわち、前記研磨組成物４Ｂ〜４Ｆ）だけでなく、カチオン性ポリマーまたはカルボン酸を含まない研磨組成物（すなわち、前記研磨組成物４Ａ）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２】（１）カチオン性ポリマーまたはカルボン酸を含まない研磨組成物（すなわち、前記研磨組成物５Ａ）、（２）カチオン性ポリマーを含まないが、カルボン酸を含む研磨組成物（すなわち、前記研磨組成物５Ｂ及び５Ｃ）、及び（３）第４級アミン及びカルボン酸であるカチオン性ポリマーを含む研磨組成物（すなわち、前記研磨組成物５Ｄ及び５Ｅ）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３】（１）カチオン性ポリマーまたはカルボン酸を含まない研磨組成物（すなわち、前記研磨組成物５Ａ）、（２）カチオン性ポリマーを含まないが、カルボン酸を含む研磨組成物（すなわち、前記研磨組成物５Ｂ及び５Ｃ）、及び（３）第４級アミン及びカルボン酸であるカチオン性ポリマーを含む研磨組成物（すなわち、前記研磨組成物５Ｄ及び５Ｅ）に対するブランケットＴＥＯＳ除去速度（ＲＲ）（Å／ｍｉｎ）を示す。
【図４】カチオン性ポリマーを含まない研磨組成物（すなわち、前記研磨組成物６Ａ）だけでなく、カチオン性ポリビニルアルコールであるカチオン性ポリマーを含む研磨組成物（すなわち、前記研磨組成物６Ｂ〜６Ｄ）に対する５０％密度の５００μｍフィーチャ上の残余ステップ高さ（Å）対トレンチ損失（Å）を示す。
【図５】カチオン性ポリマーを含まない研磨組成物（すなわち、前記研磨組成物６Ａ）だけでなく、カチオン性ポリビニルアルコールであるカチオン性ポリマーを含む研磨組成物（すなわち、前記研磨組成物６Ｂ〜６Ｄ）に対する７０％密度の１００μｍフィーチャ上の残余ステップ高さ（Å）対トレンチ損失（Å）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、化学機械的研磨組成物を提供する。一実施形態において、前記研磨組成物は、（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７５ｎｍ〜約２００ｎｍ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）カチオン性ポリマーであって、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、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在するものであるカチオン性ポリマー、（ｄ）カルボン酸であって、前記カルボン酸のｐＫａが約１〜約６であり、前記カルボン酸が前記研磨組成物中に約２５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍの濃度で存在するものであるカルボン酸、（ｅ）ｐＨ調節剤、及び（ｆ）水性担体を含むとか、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ことができ、前記研磨組成物のｐＨは、約１〜約６であり、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。
【００１３】
また他の実施形態において、前記研磨組成物は、（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７５ｎｍ〜約２００ｎｍ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）カチオン性ポリマーであって、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、前記カチオン性ポリマーが前記研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在するものであるカチオン性ポリマー、（ｄ）ｐＨ調節剤、及び（ｅ）水性担体を含むとか、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ことができ、前記研磨組成物のｐＨは、約１〜約６である。
【００１４】
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。
【００１５】
第１研磨粒子は、約７５ｎｍ〜約２００ｎｍのメジアン粒子サイズを有する。一つ粒子の粒子サイズは、前記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として市販中である。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。
【００１６】
例えば、第１研磨粒子は、約７５ｎｍ以上、例えば、約８０ｎｍ以上、約８５ｎｍ以上、約９０ｎｍ以上、約９５ｎｍ以上、約１００ｎｍ以上、約１１５ｎｍ以上、約１２０ｎｍ以上、または約１２５ｎｍ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２００ｎｍ以下、例えば、約１８５ｎｍ以下、約１７５ｎｍ以下、約１６５ｎｍ以下、約１６０ｎｍ以下、約１５０ｎｍ以下、約１４０ｎｍ以下、または約１３５ｎｍ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７５ｎｍ〜約２００ｎｍ、例えば、約７５ｎｍ〜約１７５ｎｍ、約７５ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約７５ｎｍ〜約１２５ｎｍ、約７５ｎｍ〜約１１５ｎｍ、約９０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約９０ｎｍ〜約１２０ｎｍ、約１００ｎｍ〜約２００ｎｍ、または約１００ｎｍ〜約１７５ｎｍ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７５ｎｍ〜約１２５ｎｍのメジアン粒子サイズ、例えば、約８０ｎｍのメジアン粒子サイズ、約８５ｎｍのメジアン粒子サイズ、約９５ｎｍのメジアン粒子サイズ、約１００ｎｍのメジアン粒子サイズ、約１０５ｎｍのメジアン粒子サイズ、または約１１５ｎｍのメジアン粒子サイズを有する。
【００１７】
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。
【００１８】
好ましくは、第１研磨粒子は、前記研磨組成物中に、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、前記研磨組成物中に、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％、または約０．２８重量％の濃度で存在する。
【００１９】
前記研磨組成物は、場合によって、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、そ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。
【００２０】
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。
【００２１】
前記追加研磨粒子は、また、第１研磨粒子のメジアン粒子サイズと異なるメジアン粒子サイズを有する湿式セリア粒子であり得る。好ましくは、前記研磨組成物が、第２研磨粒子を含む場合、第２研磨粒子は、湿式セリア粒子であり、第２研磨粒子は、第１研磨粒子のメジアン粒子サイズと異なるメジアン粒子サイズを有する。
【００２２】
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、第１研磨粒子のメジアン粒子サイズよりも小さいメジアン粒子サイズを有することができ、例えば、第２研磨粒子は、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ、例えば、約１５ｎｍ〜約９５ｎｍ、約２０ｎｍ〜約９０ｎｍ、約２５ｎｍ〜約８５ｎｍ、約２５ｎｍ〜約８０ｎｍ、約２５ｎｍ〜約７５ｎｍ、または約３５ｎｍ〜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２研磨粒子は、約１ｎｍ〜約６０ｎｍ、例えば、約１ｎｍ〜約５５ｎｍ、約１ｎｍ〜約２５ｎｍ、約１０ｎｍ〜約６０ｎｍ、約１０ｎｍ〜約５５ｎｍ、約２５ｎｍ〜約６０ｎｍ、約３０ｎｍ〜約６０ｎｍ、または約３５ｎｍ〜約６０ｎｍのメジアン粒子サイズを有する。より好ましくは、第２研磨粒子は、約４０ｎｍ〜約６０ｎｍ、例えば、約５０ｎｍ、約５２ｎｍ、約５４ｎｍ、約５５ｎｍ、または約５８ｎｍのメジアン粒子サイズを有する。
【００２３】
代替的に、前記研磨組成物は、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、前記追加研磨粒子は、第１研磨粒子のメジアン粒子サイズよりも大きい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１２５ｎｍ〜約１μｍ、例えば、約１２５ｎｍ〜約８５０ｎｍ、約１２５ｎｍ〜約７５０ｎｍ、約１５０ｎｍ〜約６００ｎｍ、約１５０ｎｍ〜約５５０ｎｍ、約１７５ｎｍ〜約５００ｎｍ、約２００ｎｍ〜約５００ｎｍ、約２２５ｎｍ〜約４５０ｎｍ、または約２５０ｎｍ〜約４００ｎｍのメジアン粒子サイズを有することができる。
【００２４】
前記追加研磨粒子（すなわち、第２研磨粒子、第３研磨粒子などを含む）は、前記研磨組成物中に、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、前記研磨組成物中に、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、前記研磨組成物中に、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２研磨粒子は、前記研磨組成物中に、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２研磨粒子は、前記研磨組成物中に、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、第２研磨粒子は、前記研磨組成物中に、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、第２研磨粒子は、前記研磨組成物中に、約０．０１重量％〜約０．５重量％、例えば、約０．０２５重量％、約０．０３５重量％、約０．０５重量％、約０．０７５重量％、約０．１重量％、約０．１５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。
【００２５】
好ましくは、前記研磨組成物が第２研磨粒子を含む場合、第１研磨粒子及び第２研磨粒子は、前記研磨組成物中に、総量で、約０．１重量％〜約０．５重量％の濃度で存在する。例えば、第１研磨粒子及び第２研磨粒子は、前記研磨組成物中に、総量で、約０．１重量％〜約０．５重量％、例えば、約０．１重量％〜約０．４重量％、約０．１重量％〜約０．３重量％、約０．１重量％〜約０．２５重量％、約０．２５重量％〜約０．５重量％、約０．２５重量％〜約０．４重量％、または約０．３重量％〜約０．５重量％の濃度で存在することができる。
【００２６】
前記研磨組成物は、好ましくは、少なくとも約１００ｎｍの粒子サイズ分布を有する。より具体的には、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（例えば、第１研磨粒子；第１研磨粒子及び第２研磨粒子；第１研磨粒子、第２研磨粒子及び第３研磨粒子など）は、好ましくは、少なくとも約１００ｎｍの粒子サイズ分布を有する。前記粒子サイズ分布は、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、前記研磨組成物に存在する第１研磨粒子及び任意の追加研磨粒子は、少なくとも約１１５ｎｍ、例えば、少なくとも約１２５ｎｍ、少なくとも約１３５ｎｍ、少なくとも約１５０ｎｍ、少なくとも約１６０ｎｍ、少なくとも約１７５ｎｍ、少なくとも約１８０ｎｍ、少なくとも約１８５ｎｍ、少なくとも約１９０ｎｍ、少なくとも約２００ｎｍ、または少なくとも約２２５ｎｍの粒子サイズ分布を有することができる。典型的に、前記研磨組成物に存在する第１研磨粒子及び任意の追加研磨粒子は、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、前記研磨組成物に存在する第１研磨粒子及び任意の追加研磨粒子は、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、前記研磨組成物に存在する第１研磨粒子及び任意の追加研磨粒子は、約１００ｎｍ〜約５００ｎｍ、例えば、約１００ｎｍ〜約４００ｎｍ、約１００ｎｍ〜約３５０ｎｍ、約１００ｎｍ〜約３００ｎｍ、約１００ｎｍ〜約２００ｎｍ、または約１１５ｎｍ〜約１７５ｎｍの粒子サイズ分布を有することができる。好ましくは、前記研磨組成物に存在する第１研磨粒子及び任意の追加研磨粒子は、少なくとも約１１５ｎｍ、例えば、少なくとも約１２０ｎｍ、少なくとも約１２５ｎｍ、少なくとも約１３０ｎｍ、少なくとも約１４０ｎｍ、少なくとも約１５０ｎｍ、または少なくとも約１７０ｎｍの粒子サイズ分布を有する。
【００２７】
前記研磨組成物は、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。従って、前記研磨組成物に存在する第１研磨粒子及び任意の追加研磨粒子（例えば、第１研磨粒子；第１研磨粒子及び第２研磨粒子；第１研磨粒子、第２研磨粒子及び第３研磨粒子など）は、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。
【００２８】
例えば、前記研磨組成物に存在する第１研磨粒子及び任意の追加研磨粒子は、約１ｎｍ〜約１５０ｎｍ、例えば、約１ｎｍ〜約１２５ｎｍ、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ、約１ｎｍ〜約８０ｎｍ、約１ｎｍ〜約７５ｎｍ、約２５ｎｍ〜約１２５ｎｍ、または約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの最小粒子サイズを有することができる。好ましくは、前記研磨組成物に存在する第１研磨粒子及び任意の追加研磨粒子は、約１０ｎｍ〜約７５ｎｍ、例えば、約１５ｎｍ、約２５ｎｍ、または約４０ｎｍ、約５０ｎｍ、約６０ｎｍ、または約７０ｎｍの最小粒子サイズを有する。
【００２９】
前記研磨組成物に存在する第１研磨粒子及び任意の追加研磨粒子は、約２５０ｎｍ〜約１μｍ、例えば、約２５０ｎｍ〜約８００ｎｍ、約２５０ｎｍ〜約６００ｎｍ、約３００ｎｍ〜約７５０ｎｍ、または約３００ｎｍ〜約５００ｎｍの最大研磨粒子サイズを有することができる。好ましくは、前記研磨組成物に存在する第１研磨粒子及び任意の追加研磨粒子は、約３５０ｎｍ〜約７００ｎｍ、例えば、約３７５ｎｍ、約４００ｎｍ、約５００ｎｍ、または約６００ｎｍの最大粒子サイズを有する。
【００３０】
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、二重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、粒子数対粒子サイズのプロットは、約７５ｎｍ〜約２００ｎｍの粒子サイズ範囲の第１ピーク及び約１ｎｍ〜約６０ｎｍの粒子サイズ範囲の第２ピークを有する二重モーダル粒子サイズ分布を反映することができる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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り得る。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。
【００３４】
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。
【００３５】
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り得る。例えば、前記官能化硫黄含有ヘテロ環は、チオフェンであり得る。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り得る。
【００３６】
前記官能化ヘテロ環は、任意の適切なナフトエ酸であり得る。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り得る。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
前記研磨組成物は、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。特に、前記研磨組成物は、（ａ）カチオン性ポリマーであって、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、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在するカチオン性ポリマー及びカルボン酸であって、前記カルボン酸のｐＫａが約１〜約６であり、前記カルボン酸が、前記研磨組成物中に、約２５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍの濃度で存在するカルボン酸、または（ｂ）カチオン性ポリマーであって、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、前記カチオン性ポリマーが、前記研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在するカチオン性ポリマーをさらに含む。
【００４１】
前記カチオン性ポリマーは、任意の適切な第４級アミンであり得る。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級アミンであり得る。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。
【００４２】
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り得る。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  Ｋ２１０（商標）ポリビニルアルコール製品であり得る。
【００４３】
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スまたはそれらの組み合わせを含む）は、前記研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在する。例えば、前記カチオン性ポリマーは、前記研磨組成物中に、約１ｐｐｍ以上、例えば、約５ｐｐｍ以上、約１０ｐｐｍ以上、約２５ｐｐｍ以上、約４０ｐｐｍ以上、約５０ｐｐｍ以上、または約６０ｐｐｍ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、前記カチオン性ポリマーは、前記研磨組成物中に、約２５０ｐｐｍ以下、例えば、約２２５ｐｐｍ以下、約２１５ｐｐｍ以下、約２００ｐｐｍ以下、約１７５ｐｐｍ以下、約１６０ｐｐｍ以下、約１５０ｐｐｍ以下、約１２５ｐｐｍ以下、約１１５ｐｐｍ以下、または約１００ｐｐｍ以下の濃度で存在することができる。従って、前記カチオン性ポリマーは、前記研磨組成物中に、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、前記カチオン性ポリマーは、前記研磨組成物中に、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の濃度で存在することができる。
【００４４】
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、前記研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約１０ｐｐｍ、例えば、約２ｐｐｍ、約４ｐｐｍ、約５ｐｐｍ、約６ｐｐｍ、約７ｐｐｍ、約８ｐｐｍ、または約９ｐｐｍの濃度で存在する。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、前記研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約５ｐｐｍ、例えば、約２ｐｐｍ、約３ｐｐｍ、または約４ｐｐｍの濃度で存在する。
【００４５】
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る場合、前記研磨組成物は、場合により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。
【００４６】
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り得る。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。
【００４７】
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、前記研磨組成物中に、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、前記研磨組成物中に、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。
【００４８】
前記研磨組成物のｐＨは、約１〜約６である。典型的には、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、またはそれらのｐＨ値中の任意の２つの値で定義される範囲のｐＨを有する。好ましくは、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。
【００４９】
前記研磨組成物のｐＨは、任意の適切な手段によって達成及び／または維持され得る。より具体的には、前記研磨制組成物は、ｐＨ調節剤、ｐＨ緩衝剤またはそれらの組み合わせをさらに含むことができる。好ましくは、前記研磨組成物は、ｐＨ調節剤を含む。前記ｐＨ調節剤は、任意の適切なｐＨ調節剤であり得る。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り得る。例えば、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。
【００５０】
前記ｐＨ調節剤は、前記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、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を達成及び／または維持するのに十分な濃度で研磨組成物中に存在する。例えば、ｐＨ調節剤は、前記研磨組成物中に、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。
【００５１】
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れらの誘導体、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。
【００５２】
前記研磨組成物は、また、カルボン酸モノーマー、スルホン化モノーマー、またはホスホン化モノーマーのアニオン性コポリマー及びアクリレート、ポリビニルピロリドンまたはポリビニルアルコール（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、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（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。
【００５３】
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。
【００５４】
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り得る。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り得る。
【００５５】
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。
【００５６】
前記添加剤（すなわち、カルボン酸モノーマー、スルホン化モノーマーまたはホスホン化モノーマーのアニオン性コポリマー、及びアクリレート、ポリビニルピロリドンまたはポリビニルアルコール；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。
【００５７】
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、ＫＡＴＨＯＮ（商標）ＬＸ）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、それらの混合物などが含まれる。
【００５８】
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、カチオン性ポリマー、カルボン酸、ｐＨ調節剤など）だけではなく、構成成分など（例えば、第１研磨粒子、官能化ヘテロ環、カチオン性ポリマー、カルボン酸、ｐＨ調節剤など）の任意の組み合わせが含まれる。
【００５９】
例えば、前記官能化ヘテロ環、カチオン性ポリマー、カルボン酸（含まれた場合）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製造することができる。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。
【００６０】
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、カチオン性ポリマー、カルボン酸（前記研磨組成物中に含まれた場合）、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。
【００６１】
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、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製造することができる。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。前記研磨組成物が使用地点の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個別的に貯蔵される。
【００６２】
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では、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。
【００６３】
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、そ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、それらが使用地点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。
【００６４】
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す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り得る。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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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７５ｎｍ〜約２００ｎｍ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）カチオン性ポリマーであって、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、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在するものであるカチオン性ポリマー、（ｄ）カルボン酸であって、前記カルボン酸のｐＫａが約１〜約６であり、前記カルボン酸が前記研磨組成物中に約２５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍの濃度で存在するカルボン酸、（ｅ）ｐＨ調節剤、及び（ｆ）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であり、前記研磨組成物のｐＨがカルボン酸のｐＫａの約２単位以内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。
【００６８】
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７５ｎｍ〜約２００ｎｍ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）カチオン性ポリマーであって、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、前記カチオン性ポリマーが前記研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在するカチオン性ポリマー、（ｄ）ｐＨ調節剤、及び（ｅ）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）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。
【００６９】
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、またはそれらの任意の他の適切な高いまたは低組み合わせであり得る。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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
実施形態
（１）実施形態（１）では、
（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７５ｎｍ〜約２００ｎｍ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）カチオン性ポリマーであって、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、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在するものであるカチオン性ポリマー、
（ｄ）カルボン酸であって、前記カルボン酸のｐＫａが約１〜約６であり、前記カルボン酸が前記研磨組成物中に約２５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍの濃度で存在するものであるカルボン酸、
（ｅ）ｐＨ調節剤、及び
（ｆ）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であり、前記研磨組成物のｐＨが、カルボン酸のｐＫａの約２単位以内である化学機械的研磨組成物が提供される。
【００７４】
（２）実施形態（２）では、第１研磨粒子が、前記研磨組成物中に、約０．１重量％〜約０．５重量％の濃度で存在する、実施形態（１）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００７５】
（３）実施形態（３）では、前記研磨組成物が、第２研磨粒子をさらに含み、前記第２研磨粒子が湿式セリア粒子であり、約１ｎｍ〜約６０ｎｍ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％の濃度で存在する、実施形態（１）または（２）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００７６】
（４）実施形態（４）では、第１研磨粒子及び第２研磨粒子が、前記研磨組成物中に、総量で、約０．１重量％〜約０．５重量％の濃度で存在する、実施形態（３）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００７７】
（５）実施形態（５）では、前記官能化ヘテロ環が、官能化窒素含有ヘテロ環を含み、前記官能化窒素含有ヘテロ環が、ピコリン酸である、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。
【００７８】
（６）実施形態（６）では、前記官能化ヘテロ環が、官能化窒素含有ヘテロ環を含み、前記官能化窒素含有ヘテロ環が、キナルジン酸である、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。
【００７９】
（７）実施形態（７）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（１）〜（６）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【００８０】
（８）実施形態（８）では、前記ポリ（ビニルイミダゾリウム）が、前記研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約５ｐｐｍの濃度で存在する、実施形態（７）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００８１】
（９）実施形態（９）では、カルボン酸のｐＫａが、約３．５〜約５である、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。
【００８２】
（１０）実施形態（１０）では、カルボン酸が、酢酸である、実施形態（９）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００８３】
（１１）実施形態（１１）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）〜（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。
【００８４】
（１２）実施形態（１２）では、ｐＨ調節剤が、トリエタノールアミンである、実施形態（１１）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００８５】
（１３）実施形態（１３）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）〜（１２）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【００８６】
（１４）実施形態（１４）では、
（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７５ｎｍ〜約２００ｎｍ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）カチオン性ポリマーであって、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セルロースから選択され、前記カチオン性ポリマーが、前記研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍの濃度で存在するものであるカチオン性ポリマー、
（ｄ）ｐＨ調節剤、及び
（ｅ）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される。
【００８７】
（１５）実施形態（１５）では、第１研磨粒子が、前記研磨組成物中に、約０．１重量％〜約０．５重量％の濃度で存在する、実施形態（１４）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００８８】
（１６）実施形態（１６）では、前記研磨組成物が、第２研磨粒子をさらに含み、前記第２研磨粒子が湿式セリア粒子であり、約１ｎｍ〜約６０ｎｍ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％の濃度で存在する、実施形態（１４）または（１５）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００８９】
（１７）実施形態（１７）では、第１研磨粒子及び第２研磨粒子が、前記研磨組成物中に、総量で、約０．１重量％〜約０．５重量％の濃度で存在する、実施形態（１６）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９０】
（１８）実施形態（１８）では、前記官能化ヘテロ環が、官能化窒素含有ヘテロ環を含み、前記官能化窒素含有ヘテロ環が、ピコリン酸である、実施形態（１４）〜（１７）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９１】
（１９）実施形態（１９）では、前記官能化ヘテロ環が、官能化窒素含有ヘテロ環を含み、前記官能化窒素含有ヘテロ環がキナルジン酸である、実施形態（１４）〜（１７）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９２】
（２０）実施形態（２０）では、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である、実施形態（１４）〜（１９）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９３】
（２１）実施形態（２１）では、前記カチオン性ポリビニルアルコールが、前記研磨組成物中に、約１ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍの濃度で存在する、実施形態（２０）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９４】
（２２）実施形態（２２）では、前記研磨組成物が、カルボン酸をさらに含み、カルボン酸のｐＫａが約１〜約６であり、カルボン酸が、前記研磨組成物中に、約２５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍの濃度で存在する、実施形態（１４）〜（２１）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】
（２３）実施形態（２３）では、カルボン酸のｐＫａが、約３．５〜約５である、実施形態（２２）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９６】
（２４）実施形態（２４）では、カルボン酸が酢酸である、実施形態（２２）または（２３）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９７】
（２５）実施形態（２５）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（１４）〜（２４）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】
（２６）実施形態（２６）では、ｐＨ調節剤が、トリエタノールアミンである、実施形態（２５）の化学機械的研磨組成物が提供される。
【００９９】
（２７）実施形態（２７）では、前記研磨組成物のｐＨが約３．５〜約５である、実施形態（１４）〜（２６）のいずれか一つの化学機械的研磨組成物が提供される。
【０１００】
（２８）実施形態（２８）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）〜（２７）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、基板の研磨方法が提供される。
【０１０１】
（２９）実施形態（２９）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）〜（２７）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、基板の研磨方法が提供される。
【０１０２】
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されるべきではない。
【０１０３】
実施例１
本実施例では、第４級アミンであるカチオン性ポリマーのシリコン酸化物の除去速度に対する効果が立証される。
【０１０４】
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１Ａ〜１Ｄ）で研磨した。各々の研磨組成物１Ａ〜１Ｄは、０．２重量％の湿式セリア粒子、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。特に、研磨組成物１Ａ〜１Ｄは、約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズを有する０．１重量％の湿式セリア粒子（すなわち、第１研磨粒子）、及び約５４ｎｍのメジアン粒子サイズを有する０．１重量％の湿式セリア粒子（すなわち、第２研磨粒子）を含んでいる。各々の研磨組成物１Ｂ〜１Ｄは、また、ポリ（ビニルイミダゾリウム）を表１に列挙された量で含んでいた。
【０１０５】
ＴＥＯＳブランケットウエハーを同一の研磨条件下で研磨組成物１Ａ〜１Ｄで研磨した。特に、前記ウエハーをＭｉｒｒａ（商標）研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０（商標）パッド（ダウ・ケミカル）で研磨した。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の除去速度をÅ／ｍｉｎで測定した。結果は、表１に要約されている。
【０１０６】
【表１】
0006799000.tif 000002
【０１０７】
これらの結果は、第４級アミン、すなわち、ポリ（ビニルイミダゾリウム）であるカチオン性ポリマーは、少量でもＴＥＯＳウエハーの表面に強く結合して、ウエハーの表面を保護し、除去速度を抑制するということを立証する。これらの結果は、カチオン性ポリマーの衝撃を調節するためのこと、すなわち、カチオン性ポリマーの保護効果を無力化させずに、シリコン酸化物の除去速度を増加させるための追加の添加剤の必要性をさらに立証する。
【０１０８】
実施例２
本実施例では、第４級アミンであるカチオン性ポリマー及び約１〜約６のｐＫａを有するカルボン酸を含む研磨組成物であって、前記研磨組成物のｐＨが、カルボン酸のｐＫａの約２単位以内である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４つの研磨組成物（すなわち、研磨組成物２Ａ〜２Ｄ）で研磨した。各々の研磨組成物２Ａ〜２Ｄは、０．２８５重量％の湿式セリア粒子、７１５ｐｐｍ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ｐＨを４．０にｐＨ調節した。特に、各々の研磨組成物２Ａ〜２Ｄは、約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズを有する０．１４重量％の湿式セリア粒子（すなわち、第１研磨粒子）、及び約５４ｎｍのメジアン粒子サイズを有する０．１４重量％の湿式セリア粒子（すなわち、第２研磨粒子）を含んでいる。各々の研磨組成物２Ｂ〜２Ｄは、また、１ｐｐｍのポリ（ビニルイミダゾリウム）及び酢酸を表２に列挙された量で含んでいた。
【０１１０】
ＴＥＯＳブランケットウエハーを同一の研磨条件下で研磨組成物２Ａ〜２Ｄで研磨した。特に、前記ウエハーをＭｉｒｒａ（商標）研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０（商標）パッド（ダウ・ケミカル）で研磨した。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の除去速度をÅ／ｍｉｎで測定した。結果は、表２に要約されている。
【０１１１】
【表２】
0006799000.tif 000003
【０１１２】
これらの結果は、約１〜６であるｐＫａを有し、また、研磨組成物のｐＨの約２単位以内であるカルボン酸、すなわち、酢酸をカチオン性ポリマー、すなわち、ポリ（ビニルイミダゾリウム）を含む研磨組成物に添加する場合、高いシリコン酸化物除去速度が提供されるということを立証する。特に、各々の研磨組成物２Ｂ〜２Ｄは、酢酸を含まない研磨組成物１Ａ〜１Ｄ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高いブランケットＴＥＯＳ除去速度を提供した。また、各々の研磨組成物２Ｂ〜２Ｄは、研磨組成物２Ａによって提供されたブランケットＴＥＯＳ除去速度と同様のブランケットＴＥＯＳ除去速度を提供した。従って、これらの結果は、約１〜約６のｐＫａを有し、研磨組成物のｐＨの約２単位以内であるカルボン酸がカチオン性ポリマーの衝撃を調節して、シリコン酸化物に対する高い除去速度を提供することを立証する。
【０１１３】
実施例３
本実施例では、第４級アミンであるカチオン性ポリマー、及び約１〜約６のｐＫａを有するカルボン酸を含む研磨組成物であって、前記研磨組成物のｐＨが、カルボン酸のｐＫａの約２単位以内である研磨組成物の有効性が立証される。
【０１１４】
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ブランケットウエハーを６つの研磨組成物（すなわち、研磨組成物３Ａ〜３Ｆ）で研磨した。各々の研磨組成物３Ａ〜３Ｆは、０．２８５重量％の湿式セリア粒子、７１５ｐｐｍ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ｐＨを４．０にｐＨ調節した。特に、各々の研磨組成物３Ａ〜３Ｆは、約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズを有する０．１４重量％の湿式セリア粒子（すなわち、第１研磨粒子）、及び約５４ｎｍのメジアン粒子サイズを有する０．１４重量％の湿式セリア粒子（すなわち、第２研磨粒子）を含んでいる。各々の研磨組成物３Ｂ〜３Ｆは、また、ポリ（ビニルイミダゾリウム）及び酢酸を表３に列挙された量で含んでいた。
【０１１５】
ＴＥＯＳパターンウエハーをまた、研磨組成物３Ａ〜３Ｆを使用して６０秒間研磨した。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同一の研磨条件下で研磨組成物３Ａ〜３Ｆで研磨した。特に、前記ウエハーをＭｉｒｒａ（商標）研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０（商標）パッド（ダウ・ケミカル）で研磨した。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、ブランケット及びパターンＴＥＯＳの除去速度（Å／ｍｉｎ）及びトレンチ損失（Å）を測定した。結果は、表３に要約されている。
【０１１６】
【表３】
0006799000.tif 000004
【０１１７】
これらの結果は、第４級アミン、すなわち、ポリ（ビニルイミダゾリウム）であるカチオン性ポリマー及びカルボン酸、すなわち、酢酸を比較的少量で含む研磨組成物が高いブランケット及びパターンＴＥＯＳ除去速度を提供することを立証する（研磨組成物３Ｂ〜３Ｆ参照）。これらの結果は、甚だしくは、少量のカチオン性ポリマー、すなわち、ポリ（ビニルイミダゾリウム）を添加する場合、トレンチ損失で相当な改善が提供されるということをさらに立証する。特に、前記研磨組成物３Ｂ及び３Ｃは、研磨組成物３Ａによって提供された除去速度よりも単にわずかに低いブランケット及びパターンＴＥＯＳ除去速度を提供したが、研磨組成物３Ｂ及び３Ｃは、研磨組成物３Ａに比べてトレンチ損失で相当な改善を示した。同様に、研磨組成物３Ｆは、効果的なブランケット及びパターンＴＥＯＳ除去速度を提供し、研磨組成物３Ａに比べてトレンチ損失で実質的な改善を示した。従って、これらの結果は、カチオン性ポリマー、すなわち、ポリ（ビニルイミダゾリウム）及びカルボン酸、すなわち、酢酸の組み合わせがカチオン性ポリマーの保護効果を無力化させずに、効果的なシリコン酸化物除去速度を提供することを立証する。
【０１１８】
これらの結果は、研磨組成物３Ａに比べて高いパターンＴＥＯＳ除去速度を提供するが、また、遅いブランケットＴＥＯＳ除去速度を提供した研磨組成物３Ｄ及び３Ｅの“自己停止（ｓｅｌｆ−ｓｔｏｐｐｉｎｇ）”特性をさらに立証する。従って、研磨組成物３Ｄ及び３Ｅは、先ず、高い除去速度でパターンＴＥＯＳを研磨し、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て、好ましくないトレンチ損失を抑制する。表３に示したように、各々の研磨組成物３Ｄ及び３Ｅは、研磨組成物３Ａよりも顕著に低いトレンチ損失を示した。実際に、研磨組成物３Ｄ及び３Ｅは、測定可能なトレンチ損失を示さなかった。
【０１１９】
実施例４
本実施例では、第４級アミンであるカチオン性ポリマー、及び約１〜約６のｐＫａを有するカルボン酸を含む研磨組成物であって、前記研磨組成物のｐＨがカルボン酸のｐＫａの約２単位以内である研磨組成物の有効性が立証される。
【０１２０】
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）パターンウエハーを６つの研磨組成物（すなわち、研磨組成物４Ａ〜４Ｆ）で研磨した。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。各々の研磨組成物４Ａ〜４Ｆは、０．２８５重量％の湿式セリア粒子、７１５ｐｐｍ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ｐＨを４．０にｐＨ調節した。特に、各々の研磨組成物４Ａ〜４Ｆは、約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズを有する０．１４重量％湿式セリア粒子（すなわち、第１研磨粒子）、及び約５４ｎｍのメジアン粒子サイズを有する０．１４重量％の湿式セリア粒子（すなわち、第２研磨粒子）を含んでいる。各々の研磨組成物４Ｂ〜４Ｆは、また、ポリ（ビニルイミダゾリウム）及び酢酸を表４に列挙された量で含んでいた。
【０１２１】
ＴＥＯＳパターンウエハーを同一の研磨条件下で研磨組成物４Ａ〜４Ｆで研磨した。特に、前記ウエハーをＲｅｆｌｅｘｉｏｎ（商標）研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０（商標）パッド（ダウ・ケミカル）で研磨した。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、９３ｒｐｍのプラテン速度、８７ｒｐｍのヘッド速度、及び２５０ｍＬ／ｍｉｎの研磨流れ。残余ＴＥＯＳステップ高さ（Å）とトレンチ損失（Å）を研磨０秒後（“０ｓ”）、研磨５０秒後（“５０ｓ”）、及び研磨７５秒後（“７５ｓ”）測定した。結果は、表４に要約されている。
【０１２２】
【表４】
0006799000.tif 000005
【０１２３】
図１及び表４は、研磨組成物４Ａ〜４Ｆ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１は、カチオン性ポリマーまたはカルボン酸を含まない研磨組成物４Ａだけでなく、カチオン性ポリマー及びカルボン酸を含む研磨組成物４Ｂ〜４Ｆ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１に示したように、研磨組成物４Ｂ〜４Ｆ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、より低いトレンチ損失を示した。また、同様のステップ高さで、研磨組成物４Ｂ〜４Ｆは、研磨組成物４Ａに比べて改善されたトレンチ損失を示した。従って、これらの結果は、研磨組成物４Ｂ〜４Ｆが、研磨組成物４Ａに比べて平坦化効率での改善を提供することを立証する。
【０１２４】
実施例５
本実施例では、第４級アミンであるカチオン性ポリマー、及び約１〜約６のｐＫａを有するカルボン酸を含む研磨組成物であって、前記研磨組成物のｐＨが、カルボン酸のｐＫａの約２単位以内である研磨組成物の有効性が立証される。
【０１２５】
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ブランケットウエハーを５つの研磨組成物（すなわち、研磨組成物５Ａ〜５Ｅ）で研磨した。各々の研磨組成物５Ａ〜５Ｅは、０．２８５重量％の湿式セリア粒子及び水を含み、トリエタノールアミンを使用してｐＨ４．０にｐＨ調節した。特に、各々の研磨組成物５Ａ〜５Ｅは、約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズを有する０．１４重量％湿式セリア粒子（すなわち、第１研磨粒子）、及び約５４ｎｍのメジアン粒子サイズを有する０．１４重量％湿式セリア粒子（すなわち、第２研磨粒子）を含んでいる。各々の研磨組成物は、また、ピコリン酸またはキナルジン酸を表５に列挙された量で含んでいた。前記研磨組成物中で一部は、また、ポリ（ビニルイミダゾリウム）及び／または酢酸を表５に列挙された量で含んでいた。
【０１２６】
ＴＥＯＳパターンウエハーをまた研磨組成物５Ａ〜５Ｅで研磨した。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同一の研磨条件下で研磨組成物５Ａ〜５Ｅで研磨した。特に、前記ウエハーをＲｅｆｌｅｘｉｏｎ（商標）研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０（商標）パッド（ダウ・ケミカル）で研磨した。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、９３ｒｐｍのプラテン速度、８７ｒｐｍのヘッド速度、及び２５０ｍＬ／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５に要約されている。
【０１２７】
また、残余ＴＥＯＳステップ高さ（Å）とトレンチ損失（Å）を研磨０秒後（“０ｓ”）、研磨４５秒後（“４５ｓ”）、及び研磨５５秒後（“５５ｓ”）測定した。結果は、表６に要約されている。
【０１２８】
【表５】
0006799000.tif 000006
【０１２９】
【表６】
0006799000.tif 000007
【０１３０】
また、図２及び表６は、研磨組成物５Ａ〜５Ｅ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２に示したように、研磨組成物５Ｄ及び５Ｅは、研磨組成物５Ａ〜５Ｃに比べて、研磨が進行され、残余ステップ高さが減少するにつれて、顕著に低いトレンチ損失を示した。また、同様のステップ高さで、研磨組成物５Ｄ及び５Ｅは、研磨組成物５Ａ〜５Ｃに比べて改善されたトレンチ損失を示した。従って、これらの結果は、研磨組成物５Ｄ及び５Ｅが研磨組成物５Ａ〜５Ｃに比べて、平坦化効率での改善を提供することを立証する。
【０１３１】
図３及び表５は、研磨組成物５Ａ〜５Ｅに対するブランケットＴＥＯＳ除去速度（Å／ｍｉｎ）を示す。特に、図３は、研磨組成物５Ｄ及び５Ｅが研磨組成物５Ａ〜５Ｃによって提供されたブランケットＴＥＯＳ除去速度よりも遅いブランケットＴＥＯＳ除去速度を示すということを示す。従って、図２及び図３は、研磨組成物５Ａ〜５Ｃに比べて、改善された平坦化効率を提供するが、研磨組成物５Ａ〜５Ｃに比べて、遅いブランケットＴＥＯＳ除去速度を示す研磨組成物５Ｄ及び５Ｅの“自己停止”特性を立証する。言い換えれば、研磨組成物５Ｄ及び５Ｅは、先ず、パターンＴＥＯＳを効果的に研磨して、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て、好ましくないトレンチ損失を抑制する。表６に示したように、各々の研磨組成物５Ｄ及び５Ｅは、研磨組成物５Ａ〜５Ｃもさらに低いトレンチ損失を示した。
【０１３２】
実施例６
本実施例では、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含む研磨組成物の有効性が立証される。
【０１３３】
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）パターンウエハーを４つの研磨組成物（すなわち、研磨組成物６Ａ〜６Ｄ）で研磨した。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、または７０％の密度と１００μｍのフィーチャサイズを有していた。各々の研磨組成物６Ａ〜６Ｄは、０．２８５重量％の湿式セリア粒子、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。特に、各々の研磨組成物６Ａ〜６Ｄは、約１０３ｎｍのメジアン粒子サイズを有する０．１４重量％の湿式セリア粒子（すなわち、第１研磨粒子）、及び約５４ｎｍのメジアン粒子サイズを有する０．１４重量％の湿式セリア粒子（すなわち、第２研磨粒子）を含んでいる。研磨組成物６Ｂ〜６Ｄは、また、ＧＯＨＳＥＦＩＭＥＲ  Ｋ２１０（商標）ポリビニルアルコール製品を表７に列挙された量で含んでいた。
【０１３４】
ＴＥＯＳパターンウエハーを同一の研磨条件下で研磨組成物６Ａ〜６Ｄで研磨した。特に、前記ウエハーをＭｉｒｒａ（商標）研摩機（アプライド・マテリアルズ）でＩＣ  １０１０（商標）パッド（ダウ・ケミカル）で研磨した。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。研磨後に、パターンＴＥＯＳの除去速度をÅ／分で測定した。５０％の５００μｍフィーチャ（表８に示されたように）及び７０％の１００μｍフィーチャ（表９に示されたように）の両方で、残余ＴＥＯＳステップ高さ（Å）及びトレンチ損失（Å）を研磨０秒後（“０ｓ”）、研磨３０秒後（“３０ｓ”）、研磨４５秒後（“４５ｓ”）、研磨６０秒後（“６０ｓ”）、及び研磨７５秒後（“７５ｓ”）測定した。結果は、表８及び表９に要約されている。
【０１３５】
【表７】
0006799000.tif 000008
【０１３６】
【表８】
0006799000.tif 000009
【０１３７】
【表９】
0006799000.tif 000010
【０１３８】
これらの結果は、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るカチオン性ポリマー（すなわち、ＧＯＨＳＥＦＩＭＥＲ  Ｋ２１０（商標）ポリビニルアルコール製品）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立証する。図４及び図５は、カチオン性ポリマーを含まない研磨組成物６Ａ及びＧＯＨＳＥＦＩＭＥＲ  Ｋ２１０（商標）ポリビニルアルコール製品を含む研磨組成物６Ｂ〜６Ｄに対するトレンチ損失（Å）と残余ステップ高さ（Å）との関係を示す。図４（５０％の５００μｍフィーチャでの研磨結果を示す）及び図５（７０％の１００μｍフィーチャでの研磨結果を示す）に示したように、研磨組成物６Ｂ〜６Ｄ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、より低いトレンチ損失を示した。また、表７に示したように、研磨組成物６Ｂ〜６Ｄは、研磨組成物６ＡのパターンＴＥＯＳ除去速度に比べて、改善されたパターンＴＥＯＳ除去速度を提供した。従って、これらの結果は、研磨組成物６Ｂ〜６Ｄがフィーチャサイズの範囲にわたって研磨組成物６Ａに比べて改善された平坦化効率を提供することを立証する。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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】
0006799000.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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