JP2006520530A - ケイ素含有誘電体の研磨方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、化学機械的研磨組成物を用いてケイ素含有誘電体層を研磨する方法に関する。この化学機械的研磨組成物は、ｐＨが４〜７であり、且つ（ａ）無機研磨材、（ｂ）研磨添加剤、及び（ｃ）液体キャリヤを含有する。ここで用いられる研磨添加剤は、ｐＫ_ａ約３〜約９の官能基を有し、且つアリールアミン、アミノアルコール、脂肪族アミン、複素環式アミン、ヒドロキサム酸、アミノカルボン酸、環状モノカルボン酸、不飽和モノカルボン酸、置換フェノール、スルホンアミド、チオール、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。また本発明は、無機研磨材としてセリアを使用する化学機械的研磨系に関する。

Description

本発明は、ケイ素含有誘電体基材の研磨方法に関する。

基材表面を平坦化又は研磨するための組成物及び方法は当業界でよく知られている。研磨組成物（研磨用スラリーとしても知られる）は、一般に水溶液中に研磨材を含有し、研磨組成物を染みこませたパッドと表面を接触させることによって表面に適用される。典型的な研磨材として、二酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、及び酸化スズが挙げられる。例えば米国特許第５，５２７，４２３号は、この表面を、水性媒体中に高純度の金属酸化物微粒子を含有する研磨用スラリーと接触させることにより金属層を化学機械的に研磨する方法について記載している。この研磨用スラリーは一般に、研磨パッド（例えば研磨布又はディスク）と共に用いられる。好適な研磨パッドは、連続気泡多孔質網状組織を有する焼結ポリウレタン研磨パッドの使用について開示している米国特許第６，０６２，９６８号、第６，１１７，０００号、及び第６，１２６，５３２号、並びに表面の構造すなわちパターンを有する固体研磨パッドの使用について開示している米国特許第５，４８９，２３３号で記載されている。あるいは研磨材は研磨パッドに組み込むこともできる。米国特許第５，９５８，７９４号は、固定研磨材研磨パッドについて開示している。

一般に従来の研磨系及び研磨方法は、半導体ウェハーの平坦化において完全には満足のいくものではない。特に研磨組成物及び研磨パッドは、望ましいとはいえない研磨速度又は研磨選択性を有することがあり、また半導体表面を化学機械的に研磨するのにそれらを使用すると、表面品質の低品位を引き起こすことがある。半導体ウェハーの性能はその表面の平坦性と直接に関連しているので、高い研磨効率、選択性、均一性、及び除去速度をもたらし、且つ表面欠陥を最少にする高品質の研磨をもたらす研磨組成物及び方法を用いることは非常に重要である。

半導体ウェハー用の効果的な研磨系を作り出すことの難しさは、その半導体ウェハーの複雑性に由来する。半導体ウェハーは一般に、その上に複数のトランジスタが形成されている基材からなる。集積回路は、基材中の領域及び基材上の層をパターン形成することによって、その基材に化学的且つ物理的に接続される。動作可能な半導体ウェハーを生産し且つウェハーの収率、性能、及び信頼性を最大にするためには、下側の構造又は形状に悪影響を及ぼすことなく、ウェハーの選択表面が研磨されることが望ましい。実際に、半導体製造工程段階が適切に平坦化されたウェハー表面に対して行われない場合には、半導体製造において様々な問題が起こることがある。

一般に誘電材料を研磨するための研磨組成物は、誘電体の十分な除去速度を得るために、アルカリ性のｐＨを必要とする。例えば米国特許第４，１６９，３３７号、第４，４６２，１８８号、及び第４，８６７，７５７号は、アルカリ性ｐＨでシリカ研磨材を含有している二酸化ケイ素除去用の研磨組成物を開示している。同様に国際公開第００／２５９８４号、第０１／５６０７０号、及び第０２／０１６２０号は、アルカリ性ｐＨでヒュームドシリカを含有しているシャロートレンチ分離（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ（ＳＴＩ））研磨用の研磨組成物を開示している。欧州特許公開第８５３ １１０ Ａ１号は、ｐＨが１１〜１３の研磨組成物について記載しており、この組成物はその称するところによれば、ＳＴＩ研磨における選択性を向上させる。米国特許出願公開第２００１／００５１４３３ Ａ１号は、誘電体の化学機械的研磨（ＣＭＰ）用の、ヒュームドシリカとセシウム塩を含有しているｐＨが７又はそれよりも大きい研磨組成物を開示している。このようなアルカリ性研磨組成物は、二酸化ケイ素誘電材料の除去には効果的だが、ＳＴＩ基材の場合でのように二酸化ケイ素層と窒化ケイ素層との両方を有する基材では不十分な選択性を与える。ＳＴＩ研磨における選択性を改良するためにキレート酸添加剤を使用することが当業界で知られている。例えば米国特許第５，７３８，８００号、第６，０４２，７４１号、第６，１３２，６３７号、及び第６，２１８，３０５号は、研磨材（例えばセリア又はシリカ）を含有している研磨組成物中において、酸含有錯化剤を使用することを開示している。米国特許第５，６１４，４４４号は、誘電体材料の除去を抑制するために、アニオン、カチオン、又は非イオンの極性基を有する化学添加剤と、無極性の有機成分を使用することを開示している。欧州特許公開第１ ０６１ １１１ Ａ１号は、セリア研磨材、カルボン酸基又はスルホン酸基を有する有機化合物を含有しているＳＴＩ研磨用の研磨組成物を開示している。

しかし、研磨及び平坦化において表面欠陥並びに下側構造及び形状の損傷などの欠陥を最少にしながら、誘電体基材の研磨及び平坦化における望ましい平坦化効率、選択性、均一性、及び除去速度を示す研磨系及び研磨方法がまだ必要とされている。本発明は、そのような化学機械的研磨系及び方法を提供するものである。本発明のこれら及び他の利点は、本明細書中で提供される本発明の説明から明らかになるはずである。

本発明は、（ｉ）ケイ素含有誘電体層を有する基材を、化学機械的研磨系と接触させること、並びに（ｉｉ）このケイ素含有誘電体層の少なくとも一部を削って、この基材を研磨することを含む基材の研磨方法を提供する。この化学機械的研磨系は、（ａ）無機研磨材、（ｂ）ｐＫ_ａ約３〜約９の官能基を有する研磨添加剤、及び（ｃ）液体キャリヤを含有する。この研磨添加剤は、アリールアミン、アミノアルコール、脂肪族アミン、複素環式アミン、ヒドロキサム酸、アミノカルボン酸、環状モノカルボン酸、不飽和モノカルボン酸、置換フェノール、スルホンアミド、チオール、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される化合物である。この研磨組成物は、約７又はそれ未満のｐＨを有し、且つ無機研磨材粒子と静電的に会合する架橋ポリマー研磨材粒子を有意の量で含有しない。この官能基は望ましくは、アミン、カルボン酸、アルコール、チオール、スルホンアミド、イミド、ヒドロキサム酸、バルビツル酸、これらの塩、及びそれらの組み合わせから選択される。

本発明は更に、（ａ）平均粒径が約１５０ｎｍ又はそれ未満のセリア研磨材、（ｂ）アリールアミン、アミノアルコール、脂肪族アミン、複素環式アミン、ヒドロキサム酸、アミノカルボン酸、環状モノカルボン酸、不飽和モノカルボン酸、置換フェノール、スルホンアミド、チオール、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される化合物であり、且つｐＫ_ａ約３〜約９の官能基を有する研磨添加剤、及び（ｃ）液体キャリヤを含有している化学機械的研磨組成物を提供する。この化学機械的研磨組成物は、約３〜約６のｐＨを有する。

本発明は、（ａ）研磨材、（ｂ）ｐＫ_ａ約３〜約９の官能基を有する研磨添加剤、及び（ｃ）液体キャリヤを含有している化学機械的研磨系（ＣＭＰ）、並びにこのＣＭＰ系を用いて、ケイ素含有誘電体層を有する基材を研磨する方法に関する。

本明細書中で述べるＣＭＰ系は、無機研磨材を含有している。この無機研磨材は、任意の適切な形態（例えば研磨材粒子）であることができ、また液体キャリヤ中に懸濁していてもよく、又は研磨パッドの研磨表面に固定されていてもよい。この研磨パッドは、任意の適切な研磨パッドであることができる。液体キャリヤ中に懸濁している研磨添加剤及び任意の他の成分（例えば研磨材）が、このＣＭＰ系の研磨組成物を形成する。

第一の実施形態では、無機研磨材は任意の適切な無機研磨材であることができる。例えばこの無機研磨材は、アルミナ（例えばα−アルミナ、γ−アルミナ、δ−アルミナ、及びヒュームドアルミナ）、シリカ（例えば、コロイド状に分散させた縮合重合シリカ、沈降シリカ、及びヒュームドシリカ）、セリア、チタニア、ジルコニア、クロミア、酸化鉄、ゲルマニア、マグネシア、これらと共に生成される生成物、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される金属酸化物研磨材であることができる。この無機研磨材はまた、炭化ケイ素、窒化ホウ素などであってもよい。この金属酸化物研磨材は、任意選択で逆に帯電させた高分子電解質で静電気的に被覆されていてよく、例えばポリスチレンスルホン酸被覆アルミナなどの高分子電解質被覆アルミナ研磨材であってよい。このＣＭＰ系は、無機研磨材粒子と静電的に会合する架橋ポリマー研磨材粒子をいかなる有意の量でも含有しない。架橋ポリマー研磨材を導入すると、全体の研磨の除去速度が低下する恐れがある。従ってＣＭＰ系中に存在する架橋ポリマー研磨材粒子の量は、無機研磨材の研磨特性を妨げないように十分に少なくなければならない。好ましくはこのＣＭＰ系は、無機粒子の量の約１０重量％未満（例えば約５重量％未満、又は約１重量％未満）の量の架橋ポリマー粒子を含有する。このＣＭＰ系は好ましくは、無機研磨材粒子と静電的に会合する架橋ポリマー研磨材粒子を全く含有しない。

好ましくは無機研磨材は、カチオン性研磨材、より好ましくはセリアである。このセリアは任意の適切な方法により生産することができる。半導体の研磨、特にシャロートレンチ分離加工において一般に用いられるセリア研磨材の１つのタイプは、米国特許第５，４６０，７０１号、第５，５１４，３４９号、及び第５，８７４，６８４号に記載されているような気相合成により生産されるセリアである。このようなセリア研磨材は、Ｎａｎｏｐｈａｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓにより、例えばＮａｎｏＴｅｈ^{（登録商標）}酸化セリウムとして、またＦｅｒｒｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより販売されている。他の好適なセリア研磨材としては、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｎａｎｏ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｒｈｏｄｉａにより販売されているものなどの、水熱プロセスにより形成される沈降セリア研磨材を挙げることができる。

無機研磨材は、任意の適切な一次粒径を有することができる。一般には研磨材は、約２００ｎｍ又はそれ未満（例えば約１８０ｎｍ又はそれ未満）の平均一次粒径を有する。好ましくは無機研磨材は、約１６０ｎｍ又はそれ未満（例えば約１４０ｎｍ又はそれ未満）の平均一次粒径を有する。この一次粒径は望ましくは、レーザー回折技術により測定される。このＣＭＰ組成物は好ましくは、平均集塊粒径が約３００ｎｍ又はそれ未満（例えば２５０ｎｍ又はそれ未満、又は更に２００ｎｍ又はそれ未満）であるようにして、粒子の凝塊形成に対して抵抗性がある。凝塊形成のないことはまた、粒径分布の全体幅に反映され、これは一般に、平均一次粒径の±約３５％（例えば±約２５％、又は更に±約１５％）である。

第二の実施形態では、無機研磨材はセリアを含む（セリアからなる、又は本質的にセリアからなる）。好ましくはこのセリア研磨材は、セリアと静電的に会合する架橋ポリマー研磨材粒子をいかなる有意の量でも含有しない。より好ましくはこのセリア研磨材は、セリアと静電的に会合するいかなる架橋ポリマー研磨材粒子も含有しない。このセリア研磨材は、平均一次粒径が好ましくは約１８０ｎｍ又はそれ未満、より好ましくは約１５０ｎｍ又はそれ未満（又は更に約１４０ｎｍ又はそれ未満）である。一般にこのセリア研磨材は、平均粒径が約２０ｎｍ又はそれよりも大きい（例えば約５０ｎｍ又はそれよりも大きい）。この粒径分布の全体の幅は好ましくは、平均一次粒径の±約５０％（例えば±約４０％、±約３０％、又は更に±約２０％）である。幾つかの用途については、このセリアは液体キャリヤ中に懸濁していることが好ましい。他の用途ではこのセリアは、研磨パッドの研磨表面に固定されていることが好ましい。

第一の実施形態又は第二の実施形態の無機研磨材は、液体キャリヤ中に懸濁されているときに、好ましくはコロイド状態で安定である。コロイドという用語は、液体キャリヤ中の研磨材粒子の懸濁を意味する。コロイドの安定性は、時間を通して懸濁が維持されることを意味する。本発明に関して研磨材は、その研磨材を１００ｍＬメスシリンダーに入れ、２時間のあいだ攪拌せずに放置したときに、メスシリンダーの底の５０ｍＬ中の粒子の濃度（ｇ／ｍＬで表した〔Ｂ〕）とメスシリンダーの上部の５０ｍＬ中の粒子の濃度（ｇ／ｍＬで表した〔Ｔ〕）の差を、その研磨材組成物中の粒子の最初の濃度（ｇ／ｍＬで表した〔Ｃ〕）で除したものが０．５又はそれ未満（すなわち、｛〔Ｂ〕−〔Ｔ〕｝／〔Ｃ〕≦０．５）であれば、コロイド状態で安定であるとみなす。より好ましくは、この｛〔Ｂ〕−〔Ｔ〕｝／〔Ｃ〕の値は、０．３又はそれ未満、好ましくは０．１又はそれ未満であることが望ましい。

第一の実施形態又は第二の実施形態の無機研磨材は一般に、その研磨組成物のｐＨにおいて正のゼータ電位を有する。好ましくは研磨組成物中において研磨添加剤と組み合わされたときに、この無機研磨材の正のゼータ電位が維持される。研磨材のゼータ電位は、その研磨材を取り囲むイオンの電荷とバルク溶液（例えば、液体キャリヤ及びその中に溶解した任意の他の成分）との電荷の差を意味する。この無機研磨材のゼータ電位は、ｐＨの変化にともなって変化するはずである。４０ｍＭのＫＣｌ中においてｐＨ５のときのセリアのゼータ電位は、約＋３２ｍＶである。望ましくは研磨添加剤は、ゼータ電位の反転を引き起こす程度には研磨材と強くは相互に作用しない。このようなゼータ電位の反転は、研磨材粒子の凝塊形成及び沈降を招く恐れがある。好ましくは研磨組成物は低い導電率（例えばイオン強度）を有し、例えばｐＨ約５において約２０００μＳ／ｃｍ未満（例えば約１５００μＳ／ｃｍ未満）の導電率、及びｐＨ約４において約５００μＳ／ｃｍ未満の導電率を有する。低い導電率の値は、所望の範囲にｐＨを調整するために少量の塩基のみを必要とすることを示す。

研磨材を液体キャリヤ中で懸濁する場合、この研磨組成物は一般に、液体キャリヤ及びその中に溶解又は懸濁しているあらゆる成分の重量を基準にして、無機研磨材を約０．０１重量％〜約１０重量％（例えば、約０．０２重量％〜約５重量％、又は約０．０５重量％〜約１重量％）含む。好ましくはこの研磨組成物は、無機研磨材を約０．１重量％〜約０．５重量％含む。

研磨添加剤は、研磨されるケイ素含有誘電体層の表面特性を改変してその表面を研磨材粒子との相互作用に対してより受容性のあるものにするために、研磨組成物中に含められる。研磨組成物のｐＨは、研磨添加剤とケイ素含有誘電体層の相互作用を決定するのに重要な役割を演ずる。研磨組成物は、一般にｐＨが約７又はそれ未満、好ましくは約２〜約６．５、より好ましくは約３〜約６（例えば約３．５〜約５．５）である。このｐＨ範囲内で研磨添加剤がケイ素含有誘電体層と相互作用するためには、研磨添加剤は望ましくは、ｐＫ_ａ（水中）が約３〜約９（例えば約３〜約８、又は約３〜約７）の官能基を有する。この研磨添加剤は、好ましくはｐＫ_ａ（水中）が約４〜約９の官能基、より好ましくはｐＫ_ａ（水中）が約４〜約８（例えば、約４〜約７又は約４〜約６）の官能基を有する。更に研磨添加剤は、約−１を超す正の全体正味電荷（例えば、正味電荷＝０、＋１、＋２など）を有することが望ましい。ｐＫ_ａ約３〜約９の範囲（特に約４〜約９、又は約４〜約８）の官能基がプロトン化される場合、その正味電荷をその研磨添加剤の電荷と決める。

研磨添加剤の官能基は、任意の適切な官能基であることができ、一般にはアミン、カルボン酸、アルコール、チオール、スルホンアミド、イミド、ヒドロキサム酸、バルビツル酸、ヒドラジン、アミドキシン、これらの塩、及びそれらの組み合わせから選択される。これらの官能基を有し、且つ好適なｐＫ_ａを有する研磨添加剤としては、アリールアミン、アミノアルコール、脂肪族アミン、複素環式アミン、ヒドロキサム酸、アミノカルボン酸、環状モノカルボン酸、不飽和モノカルボン酸、置換フェノール、スルホンアミド、チオール、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される化合物が挙げられる。好ましくは研磨添加剤は、アリールアミン、複素環式アミン、アミノカルボン酸、及びこれらの組み合わせからなるからなる群より選択される。前述の研磨添加剤のいずれもが、塩の形態、例えば塩酸塩、臭化水素塩、硫酸塩、スルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、ピクリン酸塩、過フッ化酪酸塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、ハロゲン塩などからなる群より選択される塩の形態で存在することができる。

アリールアミンは任意の適切なアリールアミンであることができる。好ましくはこのアリールアミンは、第一アリールアミンである。このアリールアミンは任意選択で、Ｃ_１〜１２アルキル、Ｃ_１〜１２アルコキシ、Ｃ_６〜１２アリール、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、ヒドロキシル、チオール、スルホンアミド、アセトアミド、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される1又は複数の置換基で置換されていてもよい。例えばこのアリールアミンは、アニリン、４−クロロアニリン、３−メトキシアニリン、Ｎ−メチルアニリン、４−メトキシアニリン、ｐ−トルイジン、アントラニル酸、３−アミノ−４−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、アミノベンジルアルコール、アミノベンジルアミン、１−（２−アミノフェニル）ピロール、１−（３−アミノフェニル）エタノール、２−アミノフェニルエーテル、２，５−ビス−（４−アミノフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２−（２−アミノフェニル）−１Ｈ−１，３，４−トリアゾール、２−アミノフェノール、３−アミノフェノール、４−アミノフェノール、ジメチルアミノフェノール、２−アミノチオールフェノール、３−アミノチオールフェノール、４−アミノチオールフェノール、４−アミノフェニルメチルスルフィド、２−アミノベンゼンスルホンアミド、オルタニル酸、３−アミノベンゼンボロン酸、５−アミノイソフタル酸、スルファセタミド、メタニル酸、スルファニル酸、ｏ−又はｐ−アルサニル酸、（３Ｒ）−３−（４−トリフルオロメチルフェニルアミノ）ペンタン酸アミド、これらの塩、及びそれらの組み合わせであることができる。

アミノアルコールは、任意の適切なアミノアルコールであることができる。例えばこのアミノアルコールは、トリエタノールアミン、ベンジルジエタノールアミン、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン、ヒドロキシルアミン、テトラサイクリン、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択することができる。好ましくはこのアミノアルコールは第三アミノアルコールである。

脂肪族アミンは、任意の適切な脂肪族アミンであることができる。好ましくはこの脂肪族アミンは、メトキシアミン、ヒドロキシルアミン、Ｎ−メチルヒドロキシルアミン、Ｎ，Ｏ−ジメチルヒドロキシルアミン、β−ジフルオロエチルアミン、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジエチル（（ブチルアミノ）（２−ヒドロキシフェニル）メチル）ホスホン酸塩、イミノエタン、イミノブタン、トリアリルアミン、シアノアミン（例えば、アミノアセトニトリル、ジエチルアミノアセトニトリル、２−アミノ−２−シアノプロパン、イソプロピルアミノプロピオニトリル、ジエチルアミノプロピオニトリル、アミノプロピオニトリル、ジシアノジエチルアミン）、３−（ジメチルアミノ）プロピオニトリル）、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。この脂肪族アミンはまた、ヒドラジンであってもよい。好ましくはこのヒドラジンは、ヒドラジン、メチルヒドラジン、テトラメチルヒドラジン、Ｎ，Ｎ−ジエチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルヒドラジン、トリメチルヒドラジン、エチルヒドラジン、これらの塩（例えば塩酸塩）、及びそれらの組み合わせからなる群より選択することができる。

複素環式アミンは、単環式、二環式、及び三環式アミンを含めた任意の適切な複素環式アミンであることができる。一般にこの環式アミンは、1又は複数の窒素原子を有する三、四、五、又は六員環構造体である。好ましくはこの環状アミンは、五又は六員環構造体である。この複素環式アミンは任意選択で、Ｈ、ＯＨ、ＣＯＯＨ、ＳＯ_３Ｈ、ＰＯ_３Ｈ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、Ｆ、ＮＯ_２、ヒドラジン、Ｃ_１〜８アルキル（任意選択でＯＨ、ＣＯＯＨ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、又はＮＯ_２で置換されている）、Ｃ_６〜１２アリール（任意選択でＯＨ、ＣＯＯＨ、Ｂｒ、Ｉ、又はＮＯ_２で置換されている）、Ｃ（Ｏ）Ｈ、Ｃ（Ｏ）Ｒ（式中ＲはＣ_１〜８アルキル又はＣ_６〜１２アリールである）、及びＣ_１〜８アルケニルからなる群より選択される1又は複数の置換基により置換されている。望ましくはこの複素環式アミンは、少なくとも１つの非置換複素環窒素を有する。例えばこの複素環式アミンは、イミダゾール、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−ヒドロキシメチルイミダゾール、１−メチル−２−ヒドロキシメチルイミダゾール、ベンズイミダゾール、キノリン、イソキノリン、ヒドロキシキノリン、メラミン、ピリジン、ビピリジン、２−メチルピリジン、４−メチルピリジン、２−アミノピリジン、３−アミノピリジン、２，３−ピリジンジカルボン酸、２，５−ピリジンジカルボン酸、２，６−ピリジンジカルボン酸、５−ブチル−２−ピリジンカルボン酸、４−ヒドロキシ−２−ピリジンカルボン酸、３−ヒドロキシ−２−ピリジンカルボン酸、２−ピリジンカルボン酸、３−ベンゾイル−２−ピリジンカルボン酸、６−メチル−２−ピリジンカルボン酸、３−メチル−２−ピリジンカルボン酸、６−ブロモ−２−ピリジンカルボン酸、６−クロロ−２−ピリジンカルボン酸、３，６−ジクロロ−２−ピリジンカルボン酸、４−ヒドラジノ−３，５，６−トリクロロ−２−ピリジンカルボン酸、キノリン、イソキノリン、２−キノリンカルボン酸、４−メトキシ−２−キノリンカルボン酸、８−ヒドロキシ−２−キノリンカルボン酸、４，８−ジヒドロキシ−２−キノリンカルボン酸、７−クロロ−４−ヒドロキシ−２−キノリンカルボン酸、５，７−ジクロロ−４−ヒドロキシ−２−キノリンカルボン酸、５−ニトロ−２−キノリンカルボン酸、１−イソキノリンカルボン酸、３−イソキノリンカルボン酸、アクリジン、ベンゾキノリン、ベンズアクリジン、クロニジン、アナバシン、ノルニコチン、トリアゾロピリジン、ピリドキシン、セロトニン、ヒスタミン、ベンゾジアゼピン、アジリジン、モルホリン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＡＢＣＯ）、ヘキサメチレンテトラミン、ピペラジン、Ｎ−ベンゾイルピペラジン、１−トシルピペラジン、Ｎ−カルベトキシピペラジン、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、２−アミノチアゾール、ピロール、ピロール−２−カルボン酸及びそのアルキル、ハロゲン、又はカルボン酸置換誘導体、３−ピロリン−２−カルボン酸、エチルピロリン、ベンジルピロリン、シクロヘキシルピロリン、トリルピロリン、テトラゾール、５−シクロプロピルテトラゾール、５−メチルテトラゾール、５−ヒドロキシテトラゾール、５−フェノキシテトラゾール、５−フェニルテトラゾール、これらの塩、並びにそれらの組み合わせであることができる。この複素環式アミンはまた、イミド、アミニジン、又はバルビツル酸化合物であることもできる。例えば好適なイミドとしては、フルオロウラシル、メチルチオウラシル、５，５−ジフェニルヒダントイン、５，５−ジメチル−２，４−オキサゾリジンジオン、フタルイミド、スクシンイミド、３，３−メチルフェニルグルタルイミド、３，３−ジメチルスクシンイミド、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択されるものが挙げられる。好適なアミニジンとしては、イミダゾ［２，３−ｂ］チオキサゾール、ヒドロキシイミダゾ［２，３−ａ］イソインドール、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択されるものが挙げられる。好適なバルビツル酸としては、５，５−メチルフェニルバルビツル酸、１，５，５−トリメチルバルビツル酸、ヘキソバルビタール、５，５−ジメチルバルビツル酸、１，５−ジメチル−５−フェニルバルビツル酸、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択されるものが挙げられる。

ヒドロキサム酸は、任意の適切なヒドロキサム酸であることができる。好ましくはこのヒドロキサム酸は、ホルモヒドロキサム酸、アセトヒドロキサム酸、ベンゾヒドロキサム酸、サリチルヒドロキサム酸、２−アミノベンゾヒドロキサム酸、２−クロロベンゾヒドロキサム酸、２−フルオロベンゾヒドロキサム酸、２−ニトロベンゾヒドロキサム酸、３−ニトロベンゾヒドロキサム酸、４−アミノベンゾヒドロキサム酸、４−クロロベンゾヒドロキサム酸、４−フルオロベンゾヒドロキサム酸、４−ニトロベンゾヒドロキサム酸、４−ヒドロキシベンゾヒドロキサム酸、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。

アミノカルボン酸は、任意の適切なアミノカルボン酸であることができる。プロリン、グリシン、フェニルグリシンなどの従来のアミノカルボン酸化合物は、ｐＫ_ａがそのカルボン酸部分については約２〜２．５であり、またそのアミノ部分については９〜１０であり、本発明に関して使用するのには適切でない。これに対してグルタミン酸、β−ヒドロキシグルタミン酸、アスパラギン酸、アスパラギン、アザセリン、ヒスチジン、３−メチルヒスチジン、シトシン、７−アミノセファロスポラン酸、及びカルノシンからなる群より選択されるアミノカルボン酸は、ｐＫ_ａが約３〜約８の範囲の官能基を有する。

環状モノカルボン酸は、任意の適切な環状モノカルボン酸であることができる。ケイ素含有誘電体層の研磨に使用するために従来から提案されているジカルボン酸及びポリカルボン酸は、望ましい範囲のｐＫ_ａを有することができるが、無機研磨材粒子の望ましくない凝塊形成、接着性、及び／又は急速な沈降を引き起こす全体電荷を有する。望ましくは環状カルボン酸化合物は、Ｃ_４〜１２環状アルキル基又はＣ_６〜１２アリール基を有する。この環状カルボン酸化合物は任意選択で、Ｈ、ＯＨ、ＣＯＯＨ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、Ｆ、ＮＯ_２、ヒドラジン、Ｃ_１〜８アルキル（任意選択でＯＨ、ＣＯＯＨ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、又はＮＯ_２で置換されている）、Ｃ_６〜１２アリール（任意選択でＯＨ、ＣＯＯＨ、Ｂｒ、Ｉ、又はＮＯ_２で置換されている）、Ｃ（Ｏ）Ｈ、Ｃ（Ｏ）Ｒ（式中ＲはＣ_１〜８アルキル又はＣ_６〜１２アリールである）、及びＣ_１〜８アルケニルから選択される1又は複数の置換基により置換されている。好ましくは環状カルボン酸化合物は、ジヒドロキシ安息香酸又はポリヒドロキシ安息香酸ではない。好適な環状カルボン酸化合物としては、安息香酸、Ｃ_１〜１２アルキル置換安息香酸、Ｃ_１〜１２アルコキシ置換安息香酸、ナフタレン２−カルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキシル酢酸、２−フェニル酢酸、４−ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシ安息香酸、２−ピペリジンカルボン酸、シクロプロパンカルボン酸（例えばシス−２−メチルシクロプロパンカルボン酸及びトランス−４−メチルシクロプロパンカルボン酸）、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択されるものが挙げられる。特に好ましい研磨添加剤は、４−ヒドロキシ安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸、安息香酸、これらの塩、及びそれらの組み合わせである。

不飽和モノカルボン酸は、任意の適切な不飽和モノカルボン酸（例えばアルケンカルボン酸）であることができる。一般にこの不飽和モノカルボン酸は、Ｃ_３〜６−アルク−２−エン酸である。好ましくはこの不飽和モノカルボン酸は、ケイ皮酸、プロペン酸（例えば、アクリル酸、３−クロロプロプ−２−エンカルボン酸）、ブテン酸（例えば、クロトン酸、３−クロロブト−２−エンカルボン酸、４−クロロブト−２−エンカルボン酸）、ペンテン酸（例えば、シス又はトランスの２−ペンテン酸、２−メチル−２−ペンテン酸）、ヘキセン酸（例えば、２−ヘキセン酸、３−エチル−２−ヘキセン酸）、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。

置換フェノールは、任意の適切な置換フェノールであることができる。好ましくはこの置換フェノールは、ニトロ、クロロ、ブロモ、フルオロ、シアノ、アルコキシカルボニル、アルカノイル、アシル、アルキルスルホニル、及びこれらの組み合わせから選択される置換基を有する。好適なニトロフェノールとしては、ニトロフェノール、２，６−ジハロ−４−ニトロフェノール、２，６−ジ−Ｃ_１〜１２アルキル−４−ニトロフェノール、２，４−ジニトロフェノール、２，６−ジニトロフェノール、３，４−ジニトロフェノール、２−Ｃ_１〜１２アルキル−４，６−ジニトロフェノール、２−ハロ−４，６−ジニトロフェノール、ジニトロ−ｏ−クレゾール、ピクリン酸などのトリニトロフェノール、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択されるものが挙げられる。

スルホンアミドは、任意の適切なスルホンアミドであることができる。好ましくはスルホンアミドは、Ｎ−クロロトリルスルホンアミド、ジクロロフェンアミド、マフェニド、ニメスリド（ｎｉｍｅｓｕｌｉｄｅ）、スルファメチゾール、スルファペリン、スルファセタミド、スルファジアジン、スルファジメトキシン、スルファメタジン、スルファピリジン、スルファキノキサリン、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。

チオールは、任意の適切なチオールであることができる。好ましくはチオールは、二硫化水素、システアミン、システイニルシステイン、メチルシステイン、チオフェノール、ｐ−Ｃｌ−チオフェノール、ｏ−アミノチオフェノール、ｏ−メルカプトフェニル酢酸、ｐ−ニトロベンゼンチオール、２−メルカプトエタンスルホン酸塩、Ｎ−ジメチルシステアミン、ジプロピルシステアミン、ジエチルシステアミン、メルカプトエチルモルホリン、メチルチオグリコール酸塩、メルカプトエチルアミン、Ｎ−トリメチルシステイン、グルタチオン、メルカプトエチルピペリジン、ジエチルアミノプロパンチオール、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。

研磨添加剤がアリールアミンである場合、研磨添加剤は好ましくは、アニリン、アントラニル酸、メタニル酸、アミノフェノール、オルタニル酸、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。研磨添加剤が複素環式アミン化合物である場合、研磨添加剤は好ましくは、イミダゾール、キノリン、ピリジン、２−メチルピリジン、２−ピリジンカルボン酸、ピリジンジカルボン酸、２−キノリンカルボン酸、モルホリン、ピペラジン、トリアゾール、ピロール、ピロール−２−カルボン酸、テトラゾール、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。研磨添加剤がアミノカルボン酸化合物である場合、研磨添加剤は好ましくは、グルタミン酸、アスパラギン酸、システイン、ヒスチジン、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。研磨添加剤が環状モノカルボン酸化合物である場合、研磨添加剤は好ましくは、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキシル酢酸、２−フェニル酢酸、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。

研磨組成物は一般に、研磨添加剤を約５重量％又はそれ未満（例えば約２重量％又はそれ未満）の量で含有している。研磨組成物は望ましくは、研磨添加剤を約０．００５重量％又はそれよりも多量（例えば０．０１重量％又はそれよりも多量）に含有している。好ましくはこの研磨組成物は、研磨添加剤を約１重量％又はそれ未満（例えば約０．５重量％又はそれ未満）の量で含有している。

液体キャリヤは、研磨材、研磨添加剤、及びその液体キャリヤ中に溶解又は懸濁している任意の他の成分を、研磨（例えば平坦化）される適切な基材の表面に適用することを容易にするために用いられる。この液体キャリヤは、一般に水性キャリヤであり、単独の水であってもよく、又は水及び適切な水混和性溶剤を含有していてもよく、又はエマルションであってもよい。好適な水混和性溶剤としては、メタノール、エタノールなどのアルコールが挙げられる。幾つかの実施形態ではこの液体キャリヤは、超臨界流体を含む。好ましくはこの水性キャリヤは、水、より好ましくは脱イオン水からなる。液体キャリヤは任意選択で更に、研磨添加剤の可溶化を助けて基材表面における研磨添加剤の量を高めるために、溶剤又は界面活性剤を含有する。

この研磨組成物は任意選択で更に、ｐＨ調節剤、調整剤、又は緩衝剤などの１種類又は複数種類の成分を含有しており、これらは、研磨組成物のｐＨを望ましい範囲内に保つのを更に助ける。好適なｐＨ調節剤、調整剤、又は緩衝剤としては例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、クエン酸、リン酸カリウム、これらの混合物などを挙げることができる。

この研磨組成物は任意選択で更に、殺生物剤、消泡剤などの他の成分を含有する。殺生物剤は、任意の適切な殺生物剤、例えばイソチアゾリノン殺生物剤であることができる。研磨組成物において用いられる殺生物剤の量は、液体キャリヤ及びその中に溶解又は懸濁している任意の成分を基準にして一般に、約１〜約５０ｐｐｍ、好ましくは約１０〜２０ｐｐｍである。消泡剤は、任意の適切な消泡剤であることができる。例えばこの消泡剤は、ポリジメチルシロキサンポリマーであることができる。研磨組成物中に存在する消泡剤の量は、液体キャリヤ及びその中に溶解又は懸濁している任意の成分を基準にして一般に、約４０〜約１４０ｐｐｍである。

研磨組成物は、任意選択で更にアルコールを含有する。好ましくはこのアルコールは、メタノール、エタノール、又はプロパノールである。より好ましくはこのアルコールはメタノールである。一般にこのアルコールは、液体キャリヤ及びその中に溶解又は懸濁している任意の成分を基準にして、約０．０１重量％又はそれよりも多い量で研磨組成物中に存在する。このアルコールはまた、液体キャリヤ及びその中に溶解又は懸濁している任意の成分を基準にして一般に、約２重量％又はそれ未満の量で研磨組成物中に存在する。

この研磨組成物は、研磨の選択性及び／又は平坦性を改良するために任意選択で更に、界面活性剤を含有する。この界面活性剤は任意の適切な界面活性剤であることができ、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤（例えばポリアクリル酸エステル）、両性イオン界面活性剤、非イオン性界面活性剤、又はこれらの組み合わせであることができる。好ましくはこの界面活性剤は、両性イオン界面活性剤又は非イオン性界面活性剤である。好適な両性イオン界面活性剤としては、カルボン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、酸化アミン、Ｎ−ドデシル−Ｎ，Ｎ−ジメチルベタイン、ベタイン、スルホベタイン、硫酸アルキルアンモニオプロピルなどが挙げられる。好適な非イオン性界面活性剤としては、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールエトキシラート界面活性剤、ポリオキシエチレンＣ_６〜３０アルキルエーテル、ポリオキシエチレンＣ_６〜３０アルキル酸エステル、ポリオキシエチレンＣ_６〜３０アルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンＣ_６〜３０アルキルシクロヘキシルエーテル、ソルビタンＣ_６〜３０アルキル酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンＣ_６〜３０アルキル酸エステル、エチレンジアミンポリオキシエチレンなどのアセチレン系グリコール界面活性剤が挙げられる。界面活性剤の量は一般に、液体キャリヤ及びその中に溶解又は懸濁している任意の成分を基準にして、約０．０１重量％〜約５重量％である。

このＣＭＰ系は、基材のケイ素含有誘電体層の研磨（例えば平坦化）に用いることを意図している。基材を研磨する方法は、（ｉ）ＣＭＰ系を提供すること、（ｉｉ）基材をこのＣＭＰ系と接触させること、及び（ｉｉｉ）基材を研磨するために、この基材の少なくとも一部分を削ることを含む。好ましくはこの誘電体層は、その基材の全表面積の約９５％又はそれよりも大きい部分（例えば約９７％又はそれよりも大きい部分、又は更に約９９％又はそれよりも大きい部分）を構成している（すなわち、作っている）。この基材は任意の適切な基材（例えば、集積回路、層間絶縁体デバイス（ＩＬＤ）、プリメタル絶縁体基材、ガラス基材、光ディスク、ハードディスク、半導体、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、並びに低及び高誘電率膜）であることができ、任意の適切な誘電体層（例えば絶縁体層）を有することができる。この基材は一般にマイクロエレクトロニクス（例えば半導体）基材である。この誘電体層は、任意の適切な誘電材料であることができ、一般に約４又はそれ未満の誘電率を有する。例えばこの誘電材料は、二酸化ケイ素又は炭素ドープ二酸化ケイ素やアルミノケイ酸塩のような酸化二酸化ケイ素を含むことができる。この誘電材料はまた、多孔質金属酸化物、ガラス、あるいは任意の他の適切な高又は低κ誘電体層であることもできる。この誘電材料は好ましくは、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、多結晶シリコン、又は約３．５又はそれ未満の誘電率を有する任意の他のケイ素含有材料を含む。この基材は任意選択で更に、二次層（例えば研磨停止層）を有する。この二次層は、金属層又は第二誘電体層であることができ、タングステン、アルミニウム、タンタル、白金、ロジウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素などを含むことができる。幾つかの実施形態ではこの基材は、露出された金属表面をまったく有さない。ある好ましい実施形態ではこの基材は、二酸化ケイ素層と窒化ケイ素層とを有する。別の好ましい実施形態ではこの基材は、二酸化ケイ素のみ（ＩＬＤ基材の場合のように）を有する。更に別の好ましい実施形態ではこの基材は、多結晶シリコン、二酸化ケイ素、及び窒化ケイ素を有する。この基材が二酸化ケイ素層と窒化ケイ素層とを有する場合、一般にはこの二酸化ケイ素層、窒化ケイ素層と比べて約８０又はそれよりも大きい選択率（すなわち、窒化物に対する酸化物の選択率は約８０又はそれよりも大きい）で研磨される。好ましくは窒化物に対する酸化物の選択率は、約１００又はそれよりも大きい（例えば約１２０又はそれよりも大きい、又は更に約１５０又はそれよりも大きい）。

このＣＭＰ系は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置と一緒に用いるのに特に適している。一般にこの装置はプラテン、研磨パッド及びキャリヤーを備えている。ここでこのプラテンは、使用時には動いている状態にあり、軌道を描く動き、直線を描く動き、又は円を描く動きに起因する速度を有する。この研磨パッドは、プラテンに接触し、使用時にはプラテンと一緒に動く。このキャリヤーは、研磨される基材に接触してこの基材を保持し、この基材を研磨パッドの表面に対して動かして研磨する。基材の研磨は、その基材を研磨パッドと接触した状態に置き、次いでこの研磨パッドを基材に対して動かすことによって行われる。ここでは典型的に、基材と研磨パッドの間に本発明の研磨組成物が存在し、それによって基材の少なくとも一部分を削って、基材を研磨する。この研磨組成物は、ＣＭＰ装置に送られる単一のスラリー（例えば、送り出す時に水で希釈される単一の濃縮スラリー）として調製すること、又はＣＭＰ装置の研磨パッドへ同時に送られる、異なる化学成分を含有する２種類のスラリーとして調製することもできる。

このＣＭＰ装置は任意の適切なＣＭＰ装置であることができ、その多くは当業界で知られている。このＣＭＰ装置は任意選択で、基材を別々の研磨条件で研磨することができるように、２又はそれよりも多くのプラテンを備えている。研磨工程は、研磨時間の変更を伴うことができる。このＣＭＰ装置は任意選択で更に、終点検出システムを備えている。このような終点検知システムの多くは、当業界で知られている。この研磨パッドは任意の適切な研磨パッドであることができ、このような多くの研磨パッドが当業界で知られている。望ましくはこの研磨パッドは、溝及び／又は細孔からなる表面組織を有する研磨層を有する。幾つかの実施形態では、研磨パッドをコンディショニングすることが望ましいことがある。このような研磨パッドのコンディショニングは、現場において又は現場外において、例えばダイヤモンドグリッドによって行うことができる。幾つかの実施形態では、研磨組成物の定期的な希釈を行うために、研磨組成物の代わりに、ＣＭＰ装置に周期的に脱イオン水を切り替えて供給することが望ましい場合もある。

下記の実施例は本発明を更に例示する。しかしながら当然に、これらが、もちろん本発明の範囲を限定するものであるとは決して解釈すべきでない。

実施例１
この実施例では、ｐＫ_ａ約３〜約９である研磨添加剤を含有しているｐＨ約５のを有する研磨組成物が、すぐれた二酸化ケイ素除去速度及び窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素の高い選択率を有することを実証する。

二酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層を有するほぼ同じ基材を、異なる研磨組成物（研磨組成物１Ａ〜１Ｗ）で研磨した。それぞれの研磨組成物は、セリアを０．５重量％、及びｐＨを５に調整するのに十分なＫＯＨ又はＨＮＯ_３を含有していた。研磨組成物１Ａ（対照）は、研磨添加剤を含有していなかった。研磨組成物１Ｂ〜１Ｏ（本発明）はそれぞれ、３−アミノフェノール、アントラニル酸、ピペラジン、イミダゾール、ピロール−２−カルボン酸、２，３−ピリジンジカルボン酸、３−ヒドロキシピコリン酸、２−ピリジンカルボン酸、４−ヒドロキシ安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸、２−フェニル酢酸、安息香酸、及びグルタミン酸を０．１重量％含有していた。研磨組成物１Ｐ〜１Ｗ（比較）はそれぞれ、グリシン、プロリン、ベンゼンスルホン酸、リンゴ酸、クエン酸、シュウ酸、テレフタル酸、サリチル酸を０．１重量％含有していた。

研磨添加剤の官能基のｐＫ_ａ、二酸化ケイ素除去速度（ＲＲ）、窒化ケイ素除去速度（ＲＲ）、及び窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素の選択率を表１にまとめている。

表１にまとめた結果は、研磨組成物中のｐＫ_ａ約３〜約９である研磨添加剤が、酸化物及び窒化物の除去速度、並びにｐＨ約７又はそれ未満での窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素の選択率に劇的な効果をもたらすことができることを例示している。

実施例２
この実施例では、基材層の除去速度及び選択率が、研磨組成物中の研磨添加剤の用量に依存することを実証する。

二酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層を有するほぼ同じ基材を、異なる研磨組成物（研磨組成物２Ａ〜２Ｃ）で研磨した。各研磨組成物は、セリア０．３重量％、５００ｐｐｍ、１０００ｐｐｍ及び３０００ｐｐｍの濃度の研磨添加剤、ｐＨを５．３に調整するのに十分なＫＯＨ又はＨＮＯ_３を含有していた。研磨組成物２Ａ〜２Ｃ（本発明）はそれぞれ、アントラニル酸、ピロール−２−カルボン酸、及び３−ヒドロキシ−２−ピリジンカルボン酸を含有していた。

二酸化ケイ素除去速度（ＲＲ）、窒化ケイ素除去速度（ＲＲ）、及び窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素の選択率を、これら研磨組成物のそれぞれについて求め、結果を表２にまとめている。

表２にまとめた結果は、二酸化ケイ素及び窒化ケイ素の除去速度、並びに窒化ケイ素に対する二酸化ケイ素の選択率が、約１０００ｐｐｍの研磨添加剤濃度で最も効果的であるこ、また研磨添加剤の濃度を増すと実際に研磨選択率が低下することを例示している。

実施例３
この実施例では、ケイ素に基づく誘電体層の除去速度及び選択性が、研磨組成物のｐＨに依存することを実証する。

二酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層を有するほぼ同じ基材を、異なる研磨組成物（研磨組成物３Ａ〜３Ｃ）で研磨した。各研磨組成物は、セリア０．３重量％、及び表に示すようにｐＨを４．４、５．０又は５．６に調整するのに十分なＫＯＨ又はＨＮＯ_３を含有していた。研磨組成物３Ａ〜３Ｃ（本発明）はまた、それぞれアントラニル酸、ピロール−２−カルボン酸、及び３−ヒドロキシピコリン酸を０．１重量％含有していた。

二酸化ケイ素除去速度（ＲＲ）、窒化ケイ素除去速度（ＲＲ）、及び選択率を、これら研磨組成物のそれぞれについて求め、結果を表３にまとめている。

表３にまとめた結果は、基材の除去速度及び選択率が、研磨組成物のｐＨの関数として変化し、ｐＨは約５が好ましいことを実証している。

実施例４
この実施例では、ケイ素に基づく誘電体層の除去速度及び選択率が、研磨組成物のｐＨに依存することを実証する。

二酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層を有するほぼ同じ基材を、異なる研磨組成物（研磨組成物４Ａ〜４Ｃ）で研磨した。各研磨組成物は、セリア０．１５重量％、及び表に示すようにｐＨを４又は５に調整するのに十分なＫＯＨ又はＨＮＯ_３を含有していた。研磨組成物４Ａ〜４Ｃ（本発明）はまたそれぞれ、オルタニル酸、メタニル酸、及びアントラニル酸を０．１重量％含有していた。

二酸化ケイ素除去速度（ＲＲ）、窒化ケイ素除去速度（ＲＲ）、及び選択率を、これら研磨組成物のそれぞれについて求め、結果を表４にまとめている。

表４にまとめた結果は、基材の除去速度及び選択性が、研磨組成物のｐＨの関数として変化し、ｐＨは約４が好ましいことを実証している。

本明細書中で引用した刊行物、特許出願、及び特許を含めたすべての参考文献は、各参考文献が個々に且つ具体的に参照することにより組み込まれていることを示され、且つその全体が本明細書中で述べられているのと同様の程度に、ここで参照することによって組み込まれる。

本発明の記載（特に特許請求の範囲の記載）においての「その」、「この」及び類似の用語が使用され、又は使用されない場合、本明細書中で別段の指示がない限り、又は文脈によりはっきり否定されない限り、単数及び複数の両方を包含するものと解釈すべきである。用語「含む」、「有する」、「含まれる」、及び「含有する」は、別段の注記がない限り、限定をしない用語（すなわち、「含むが、それだけには限定されない」ことを意味する）と解釈すべきである。本明細書中の数値範囲の列挙は、本明細書中で別段の指示がない限り、その範囲内にあるそれぞれ別々の数値を個々に意味するための単なる略記法としての役割を果たすことを意図しており、それぞれの数値は、本明細書中で個々に列挙されているのと同様に、本明細書に組み込まれている。本明細書中で記述したすべての方法は、本明細書中で別段の指示がない限り、又は文脈によりはっきり否定されない限り、任意の適切な順序で行うことができる。本明細書中で提供したいずれかの実施例及びすべての実施例、又は例示的な言いまわし（例えば「などの」）の使用は、単に本発明をよりよく明らかにすることを意図しており、別段特許請求がなされていない限り、本発明の範囲に対する限定を提起するものではない。本明細書中のいかなる言いまわしも、本発明の実施に不可欠な特許請求されていない要素を指すものとして解釈されるべきではない。

本発明者等が認識している本発明を実施するための最良の形態を含む本発明の好ましい実施形態を、本明細書中に記述している。前述の説明を読めば、これらの好ましい実施形態の変形形態が、当業者には明らかになるはずである。本発明者等は、当業者がこのような変形形態を適宜使用することを期待しており、また本発明者等は、本発明が本明細書中で具体的に述べたものとは別のやり方で実施されることを意図している。従って本発明には、適用法により認められるようにして、特許請求の範囲中に列挙した内容のすべての修正形態及び均等物が含まれる。更にそのすべてのあり得る変形形態中の上記要素の任意の組み合わせが、本明細書中で別段の指示がない限り、又は文脈によりはっきり否定されない限り、本発明に包含される。

Claims (33)

1. （ｉ）ケイ素含有誘電体層を有する基材を、下記の（ａ）〜（ｃ）を含有し、約７又はそれ未満のｐＨを有し、且つ無機研磨材粒子と静電的に会合する架橋ポリマー研磨材粒子を有意の量で含有しない化学機械的研磨系と接触させること：
   （ａ）無機研磨材、
   （ｂ）アリールアミン、アミノアルコール、脂肪族アミン、複素環式アミン、ヒドロキサム酸、アミノカルボン酸、環状モノカルボン酸、不飽和モノカルボン酸、置換フェノール、スルホンアミド、チオール、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、且つｐＫ_ａ約３〜約９の官能基を有する、研磨添加剤、及び
   （ｃ）液体キャリヤ；並びに
   （ｉｉ）前記ケイ素含有誘電体層の少なくとも一部を削って、前記基材を研磨すること；
   を含む、ケイ素含有誘電体層を有する基材の研磨方法。
2. 前記研磨添加剤が、ｐＫ_ａ約４〜約９の官能基を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記研磨添加剤が、ｐＫ_ａ約３〜約８の官能基を有する、請求項２に記載の方法。
4. 前記官能基が、アミン、カルボン酸、アルコール、チオール、スルホンアミド、イミド、ヒドロキサム酸、ヒドラジン、バルビツル酸、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項２に記載の方法。
5. 前記基材が、二酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層を有する、請求項２に記載の方法。
6. 前記研磨系が約２〜約６．５のｐＨを有する、請求項２に記載の方法。
7. 前記研磨系が約３．５〜約５．５のｐＨを有する、請求項６に記載の方法。
8. 前記研磨添加剤がアリールアミン化合物である、請求項２に記載の方法。
9. 前記アリールアミン化合物が、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、ヒドロキシル基、チオール基、スルホンアミド、これらの塩、及びそれらの組み合わせから選択される1又は複数の置換基を更に有する、請求項８に記載の方法。
10. 前記アリールアミン化合物が、アニリン、アントラニル酸、オルタニル酸、アミノフェノール、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項９に記載の方法。
11. 前記研磨添加剤が、複素環式アミン化合物である、請求項２に記載の方法。
12. 前記複素環式アミン化合物が、イミダゾール、キノリン、ピリジン、２−メチルピリジン、２−ピリジンカルボン酸、ピリジンジカルボン酸、２−キノリンカルボン酸、モルホリン、ピペラジン、トリアゾール、ピロール、ピロール−２−カルボン酸、テトラゾール、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記研磨添加剤がアミノカルボン酸化合物である、請求項２に記載の方法。
14. 前記アミノカルボン酸化合物が、グルタミン酸、アスパラギン酸、ヒスチジン、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記研磨添加剤が、Ｃ_４〜１２環状アルキル基又はＣ_６〜１２アリール基を有する環状モノカルボン酸化合物である、請求項２に記載の方法。
16. 前記環状モノカルボン酸が、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキシル酢酸、２−フェニル酢酸、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記研磨添加剤が、不飽和モノカルボン酸、ヒドロキサム酸、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項２に記載の方法。
18. 前記研磨添加剤が、置換フェノール、チオール、スルホンアミド、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項２に記載の方法。
19. 前記無機研磨材が正のゼータ電位を有する、請求項２に記載の方法。
20. 前記研磨組成物が約２０００μＳ／ｃｍ又はそれ未満の導電率を有する、請求項２に記載の方法。
21. 前記無機研磨材が、研磨パッドの研磨表面に固定されている、請求項２に記載の方法。
22. 前記無機研磨材が、アルミナ、セリア、シリカ、チタニア、クロミア、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ホウ素、マグネシア、酸化鉄、これらの共と生成される生成物、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項２に記載の方法。
23. 前記無機研磨材がセリアである、請求項２２に記載の方法。
24. 前記研磨系が、約２重量％又はそれ未満の無機研磨材を含有している、請求項２に記載の方法。
25. 前記研磨系が、約０．５重量％又はそれ未満の無機研磨材を含有している、請求項２４に記載の方法。
26. 前記研磨系が、少なくとも２４時間にわたってコロイド状態で安定である、請求項２に記載の方法。
27. 前記研磨系が、界面活性剤を更に含有している、請求項２に記載の方法。
28. （ａ）約１８０ｎｍ又はそれ未満の平均粒径及び正のゼータ電位を有するセリア研磨材、
    （ｂ）アリールアミン、アミノアルコール、脂肪族アミン、複素環式アミン、ヒドロキサム酸、アミノカルボン酸、環状モノカルボン酸、不飽和モノカルボン酸、置換フェノール、スルホンアミド、チオール、これらの塩、及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、且つｐＫ_ａ約３〜約９の官能基を有する、研磨添加剤、及び
    （ｃ）液体キャリヤ、
    を含有しており、且つｐＨが約４〜約６である、化学機械的研磨系。
29. 前記研磨添加剤が、ｐＫ_ａ約４〜約９の官能基を有する、請求項２８に記載の研磨系。
30. （ｉ）請求項２８に記載の前記化学機械的研磨系を提供すること、（ｉｉ）二酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層を有するシャロートレンチ分離基材を、前記化学機械的研磨系と接触させること、（ｉｉｉ）前記基材の少なくとも一部を削って、この基材を研磨すること、を含む、シャロートレンチ分離処理方法。
31. （ｉ）請求項２８に記載の前記化学機械的研磨系を提供すること、（ｉｉ）層間絶縁層を、前記化学機械的研磨系と接触させること、並びに（ｉｉｉ）前記層間絶縁デバイスの少なくとも一部を削って、この層間絶縁デバイス又はプリメタル絶縁デバイスを研磨すること、を含む、層間誘電体デバイス又はプリメタル絶縁デバイスの研磨方法。
32. （ｉ）請求項２９に記載の前記化学機械的研磨系を提供すること、（ｉｉ）二酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層を有するシャロートレンチ分離基材を、前記化学機械的研磨系と接触させること、並びに（ｉｉｉ）前記基材の少なくとも一部を削って、この基材を研磨すること、を含む、シャロートレンチ分離処理方法。
33. （ｉ）請求項２９に記載の前記化学機械的研磨系を提供すること、（ｉｉ）層間絶縁層を、前記化学機械的研磨系と接触させること、並びに（ｉｉｉ）前記層間絶縁デバイスの少なくとも一部を削って、この層間絶縁デバイス又はプリメタル絶縁デバイスを研磨することを含む、層間絶縁デバイス又はプリメタル絶縁デバイスの研磨方法。