JP2022552895A - 誘電体ｃｍｐのための組成物及び方法 - Google Patents

誘電体ｃｍｐのための組成物及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2022552895A
JP2022552895A JP2022523676A JP2022523676A JP2022552895A JP 2022552895 A JP2022552895 A JP 2022552895A JP 2022523676 A JP2022523676 A JP 2022523676A JP 2022523676 A JP2022523676 A JP 2022523676A JP 2022552895 A JP2022552895 A JP 2022552895A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
ppm
composition
abrasive particles
polishing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022523676A
Other languages
English (en)
Inventor
ブロスナン サラ
クラフト スティーブン
ハング ロー フェルナンド
ペトロ ベンジャミン
ナー チャン
トルッファ ジュリアン
パリッカーラ カティアトア スディープ
Original Assignee
シーエムシー マテリアルズ，インコーポレイティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シーエムシー マテリアルズ，インコーポレイティド filed Critical シーエムシー マテリアルズ，インコーポレイティド
Publication of JP2022552895A publication Critical patent/JP2022552895A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B24B37/044—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor characterised by the composition of the lapping agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00—Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • C01F17/224—Oxides or hydroxides of lanthanides
    • C01F17/229—Lanthanum oxides or hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00—Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • C01F17/224—Oxides or hydroxides of lanthanides
    • C01F17/235—Cerium oxides or hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/06—Other polishing compositions
    • C09G1/14—Other polishing compositions based on non-waxy substances
    • C09G1/16—Other polishing compositions based on non-waxy substances on natural or synthetic resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50—Solid solutions
    • C01P2002/52—Solid solutions containing elements as dopants
    • C01P2002/54—Solid solutions containing elements as dopants one element only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/38—Particle morphology extending in three dimensions cube-like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/90—Other properties not specified above

Abstract

ケイ素酸素材料を有する基材を研磨するための化学機械研磨組成物は、液体担体、液体担体に分散されている立方体状セリア研磨剤粒子、及び約６ｍｅｑ／ｇ超の電荷密度を有するカチオン性ポリマーを含み、又は、これらからなり、又は、これらから本質的になる。

Description

関連出願の相互参照
この出願は、２０１９年１０月２２日に出願された、タイトル「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ＣＭＰ」の米国仮特許出願第６２／９２４，３２８号の利益を主張する。
化学機械研磨は、集積回路（ＩＣ）及び微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）製作における重要な実現技術である。基材（例えば、ウェハ）の表面を研磨する（又は平坦化する）ためのＣＭＰ組成物及び方法が当該分野において周知である。研磨組成物（研磨スラリー、ＣＭＰスラリー、及びＣＭＰ組成物としても公知である）は、水溶液に懸濁させた（分散させた）研磨剤粒子、並びに、材料除去速度を増加させ、平坦化効率を改良し、及び／又はＣＭＰ操作の際の欠陥品率を低減するための化学添加物を一般的に含む。
酸化セリウム（セリア）研磨剤は、特に、例えば、酸化ケイ素材料、例えばテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）、窒化ケイ素、及び／又はポリシリコンを含むケイ素含有基材を研磨するために、当該業界において周知である。セリア研磨剤組成物は、例えば、シャロートレンチアイソレーション用途を含めた、高機能な誘電体の用途において一般的に使用されている。セリア研磨剤の使用は公知であるが、改良されたセリア研磨剤系ＣＭＰ組成物が依然として必要とされている。特に、改良された除去速度並びに改良された平坦化（例えば、低減された腐食及びディッシング）を与えるＣＭＰ組成物が依然として必要とされている。さらに、１のケイ素含有基材対別のものの除去速度選択性（例えば、酸化ケイ素対窒化ケイ素選択性又は酸化ケイ素対ポリシリコン選択性）を与える組成物が依然として必要とされている。
ケイ素酸素材料（例えば、酸化ケイ素）を有する基材を研磨するための化学機械研磨組成物を開示する。一実施形態において、上記研磨組成物は、液体担体、液体担体に分散されている立方体状セリア研磨剤粒子、及び約６ミリ当量／グラム（ｍｅｑ／ｇ）超の電荷密度を有するカチオン性ポリマーを含み、又は、これらからなり、又は、これらから本質的になる。
開示されている主題、及びその利点のより完全な理解のために、添付の図と併せて以下の詳細な説明をここで参照する。
正方形面を有するセリア研磨剤粒子を示す立方体状セリア研磨剤サンプルの透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示す。 正方形面を有するセリア研磨剤粒子を示す立方体状セリア研磨剤サンプルの透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示す。 正方形面を有するセリア研磨剤粒子を示す立方体状セリア研磨剤サンプルの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示す。
ケイ素酸素材料（例えば、酸化ケイ素）を有する基材を研磨するための化学機械研磨組成物を開示する。上記研磨組成物は、液体担体、液体担体に分散されている立方体状セリア研磨剤粒子、及び約６ミリ当量／グラム（ｍｅｑ／ｇ）超の電荷密度を有するカチオン性ポリマーを含み、又は、これらからなり、又は、これらから本質的になる。カチオン性ポリマーは、例えば、ε－ポリリシン及び／又はポリ（ビニルイミダゾリウム）を含んでいてよい。
開示されている研磨組成物及び対応するもの（ＣＭＰ法）は、有意な予想外の利点を付与し得る。例えば、開示されている組成物は、有意に改良された酸化ケイ素除去速度を提供し得、そのため、スループットを改良して時間及びお金を節約し得る。ある特定の実施形態において、開示されている組成物は、低減された窒化ケイ素除去速度及び有意に改良された酸化ケイ素対ポリシリコン選択性をさらに提供し得る。開示されている組成物は、広範なパターン特徴及び密度にわたって、改良されたディッシング及び腐食をさらに提供し得る。
研磨組成物は、液体担体に懸濁された立方体状酸化セリウム研磨剤粒子を含む研磨剤粒子を含有する。「立方体状」によって、セリア研磨剤粒子が、立方体の形態又は形状にあること、すなわち、実質的に立方状であることが意図される。別の言い方をすれば、立方体状セリア研磨剤粒子は、形態又は性質において立方状である。しかし、エッジ寸法、コーナー、及びコーナー角は、正確に又は精密に、完璧な立方体のものである必要はないことが理解されよう。例えば、立方体状研磨剤粒子は、僅かに円形状の若しくは欠けたコーナー、僅かに円形状のエッジ、互いに正確には等しくないエッジ寸法、正確には９０度ではないコーナー角、及び／又は他の小さな非規則性を有していてよく、基本的な立方体形態を依然として保持していてよい。当業者は、立方体状セリア研磨剤粒子が、粒子の成長及び脱凝集に関して概して認められる許容範囲で形態が立方状であることを（例えば、走査電子顕微鏡又は透過電子顕微鏡を介して）容易に認識することができよう。
図１、２、及び３は、例としての立方体状セリア研磨剤粒子を示す。これらの透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）及び走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像は、正方形面を有するセリア研磨剤粒子を示す。例えば、これらの画像において、示されている粒子面は、それぞれ、実質的に同じ長さ（例えば、互いの２０パーセント以内又は更にはもう１つのものの１０パーセント以下の範囲内）を有する４つのエッジを含む。さらに、これらのエッジは、およそ９０度の角度（例えば、約８０～１００度又は約８５～約９５度の範囲内）でコーナーにおいて交わる。当業者は、ＴＥＭ及びＳＥＭ画像において、示されている研磨剤粒子の有意に大多数が、これらが上記に定義されているように正方形面を有するという点において、立方体状であるということを容易に理解するであろう。粒子のいくつかは、例えば、１以上のコーナーにおいて、欠陥を含んでいると観察されることがある。また、立方体状という用語は、精密に立方状であるセリア研磨剤粒子ではなく、むしろ、上記に記載され並びに図１、２、及び３に示されているように、本質的に概して立方状である粒子を記載することを意図していることが理解されよう。
本明細書において使用されているとき、立方体状セリア研磨剤を含む化学機械研磨組成物は、研磨剤粒子の少なくとも２５ナンバーパーセントが本質的に立方状である（上記で記載されているように形態又は形状が立方状である）ものである。好ましい実施形態において、研磨剤粒子の少なくとも４０ナンバーパーセント（例えば、少なくとも６０パーセント、又は少なくとも８０パーセント）が、本質的に立方状である。上記で記述されているように、立方体状セリア研磨剤粒子は、ＴＥＭ又はＳＥＭ画像を使用して、例えば、約１０，０００ｘ～約５００，０００ｘの範囲内の倍率で容易に評価及び計数され得る。ＳＥＭ又はＴＥＭ画像は、同様の長さ（例えば、上記に記載されているように互いの２０パーセント以内）を有する４辺を有する面を有する研磨剤粒子を示す。かかる画像はまた、隣接する辺が略垂直であって、例えば、約９０度（例えば、上記においても示されているように約８０～約１００度の範囲内）の角度を形成することも示している。セリア研磨剤組成物が立方体状セリア研磨剤粒子を含むか否かを決定するために、ＳＥＭ又はＴＥＭ観察は、統計分析を実施することによって正方形面を有する粒子の百分率を求めることができるように多数のランダムに選択した粒子（すなわち、２００を超える）においてなされることとなる。保持されている粒子は、これらの画像が写真においてよく見えるようにしなければならない。粒子のいくつかは、これらの表面において及び／又はこれらのコーナーの１以上においてのいずれかでいくつかの欠陥を示すことがあり、依然、立方体状であるとして計数されてよい。
立方体状セリア研磨剤粒子は、実質的に純粋なセリア研磨剤粒子（不純物に関しての通常の許容範囲内）であっても、ドープされたセリア研磨剤粒子であってもよい。ドープされたセリア研磨剤粒子は、格子間ドーパント（通常は占拠されていない格子内の空間を占拠するドーパント）又は置換ドーパント（セリウム若しくは酸素原子によって通常は占拠されている格子内の空間を占拠するドーパント）を含んでいてよい。かかるドーパントは、例えば、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｃ、又はＹを含めた、実質的にいずれの金属原子を含んでいてもよい。
ある特定の有利な実施形態において、ドーパントは、例えば、ランタン、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、及び同種のものを含めた、１以上のランタノイドを含んでいてよい。１つの特に好適な実施形態において、立方体状セリア研磨剤粒子は、セリウム及びランタンの混合酸化物を含む。混合酸化物の研磨剤粒子は、約０．０１～約０．１５、例えば、約０．０１～約０．１２の範囲内のＬａ対（Ｌａ＋Ｃｅ）のモル比を有していてよい。かかる研磨剤粒子は、他の元素及び／又は酸化物（例えば、不純物として）を付加的に含んでいてよいことが理解されよう。かかる不純物は、研磨剤粒子を調製するプロセスにおいて使用される原料又は出発物質に由来し得る。不純物の合計割合は、好ましくは、粒子の０．２重量％未満である。残りの硝酸塩は、不純物としてみなされない。
ある特定の実施形態において、Ｌａ対（Ｌａ＋Ｃｅ）のモル比は、約０．０１～約０．０４（例えば、約０．０２～約０．０３）の範囲内であってよい。１つのかかる実施形態において、立方体状セリア研磨剤粒子は、約２．５モルパーセントの酸化ランタン及び約９７．５モルパーセントの酸化セリウムを含む。他の実施形態において、モル比は、約０．０８～約０．１２（例えば、約０．０９～約０．１１）の範囲内であってよい。１つのかかる他の実施形態において、立方体状セリア研磨剤粒子は、約１０モルパーセントの酸化ランタン及び約９０モルパーセントの酸化セリウムを含む。研磨剤粒子は、ランタン原子が酸化セリウム結晶性構造においてセリウム原子を置換している単相固溶体であってよい。一実施形態において、固溶体は、純粋な酸化セリウムよりも低い角度にシフトしている、約２７度～約２９度の間にあるピークを有する対称ｘ線回折パターンを示す。固溶体は、時効サブステップ（後述）の温度が約６０℃（３３３Ｋ）を超えるときに得られ得る。本明細書において使用されているとき、用語「固溶体」は、ｘ線回折が、個々のピークのシフトを伴う又は伴わないが、他の相の存在を示唆し得る更なるピークを伴うことなく、酸化セリウム結晶構造のパターンのみを示すことを意味する。
立方体状セリア研磨剤粒子は、ブルナウアー－エメット－テラー法（ＢＥＴ法）を使用して窒素の吸着によって粉末において求められる比表面積によって任意選択的に特徴付けられてもよい。この方法は、ＡＳＴＭ Ｄ３６６３－０３（２０１５年に再承認されている）に開示されている。研磨剤粒子は、約３～約１４ｍ2／ｇ（例えば、約７～約１３ｍ2／ｇ又は約８～約１２ｍ2／ｇ）の範囲内の比表面積を有していてよい。
立方体状セリア研磨剤粒子は、これらの平均粒度及び／又は粒度分布によって任意選択的に特徴付けられてもよい。研磨剤粒子は、約５０ｎｍ～約１０００ｎｍ（例えば、約８０ｎｍ～約５００ｎｍ、約８０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約１００ｎｍ～約２５０ｎｍ、又は約１５０ｎｍ～約２５０ｎｍ）の範囲内の平均粒度を有していてよい。また、平均粒度は、約５０ｎｍ超（例えば、約８０ｎｍ超又は約１００ｎｍ超）であってよい。平均粒度は、動的光散乱（ＤＬＳ）を介して求められてよく、メジアン粒径（Ｄ５０）に相当する。ＤＬＳ測定は、例えば、Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能）を使用してなされてよい。当業者は、ＤＬＳ測定が、比較的大きい粒子の存在下で測定されるときに、小さい粒子を有意に少なく計数することがあることを容易に認識するであろう。本明細書に開示されている立方体状セリア研磨剤粒子では、ＤＬＳ技術は、約４０ｎｍ未満の粒子を少なく計数する傾向にある。開示されている実施形態は、ＤＬＳによって計数されないため平均粒度に寄与しないかなりのかかる小さな粒子（４０ｎｍ未満）を含んでいてよいことが理解されよう。
レーザー回折技術は、粒度分布を特徴付けるのに任意選択的に使用されてもよい。当業者は、レーザー回折技術も、小さな粒子（例えば、開示されている実施形態において４０ｎｍ未満）を少なく計数する傾向にあることを容易に認識するであろう。レーザー回折測定は、例えば、１．７の相対屈折率を使用するＨｏｒｉｂａ ＬＡ－９６０を使用してなされてよい。レーザー回折測定によって得られる分布から、例えば、Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０、Ｄ９９及び分散指数（以下に定義されている）を含めた様々なパラメータが得られ得る。レーザー回折測定に基づいて、研磨剤粒子は、約１００ｎｍ～約７００ｎｍ（例えば、約１００ｎｍ～約２００ｎｍ）の範囲内のメジアン径（Ｄ５０）を含んでいてよい。例えば、Ｄ５０は、約１００ｎｍ～約１５０ｎｍ、又は約１５０ｎｍ～約２００ｎｍの範囲内であってよい。Ｄ５０は、レーザー回折によって得られる分布から求められるメジアン径である。
立方体状セリア研磨剤粒子は、約８０ｎｍ～約４００ｎｍ（例えば、約８０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約８０ｎｍ～約１５０ｎｍ、又は約１００ｎｍ～約１３０ｎｍ）の範囲内のＤ１０を任意選択的に有し得る。Ｄ１０は、粒子の１０％がＤ１０未満の径を有するレーザー回折によって得られる粒径を表すことが理解されよう。
立方体状セリア研磨剤粒子は、約１５０ｎｍ～約１２００ｎｍ（例えば、約１５０ｎｍ～約１０００ｎｍ、約１５０～約７５０ｎｍ、約１５０～約５００ｎｍ、約１５０～約３００ｎｍ、又は約２００ｎｍ～約３００ｎｍ）の範囲内のＤ９０を任意選択的に有し得る。Ｄ９０は、粒子の９０％がＤ９０未満の径を有するレーザー回折によって得られる粒径を表す。機械的脱凝集を経た研磨剤粒子は、約３００ｎｍ未満のＤ９０を有していてよい。
立方体状セリア研磨剤粒子は、低い分散指数を任意選択的に示してよい。「分散指数」は、以下の式の分散指数＝（Ｄ９０－Ｄ１０）／２・Ｄ５０によって定義される。分散指数は、約０．６０未満、例えば（約０．５未満、約０．４未満、又は約０．３０未満）であってよい。機械的脱凝集を経た研磨剤粒子は、約０．３０未満の分散指数を有していてよい。また、Ｄ９０／Ｄ５０は、機械的脱凝集を経た粒子に関して約１．３～約２の範囲内であってよい。
立方体状セリア研磨剤粒子は、約１５０ｎｍ～約３０００ｎｍ（例えば、約２００ｎｍ～約２０００ｎｍ、約２００ｎｍ～約１８００ｎｍ、約２００～約１２００ｎｍ、約２００～約９００ｎｍ、約２００ｎｍ～約６００ｎｍ、約２００～約５００ｎｍ、又は約２００～約４００ｎｍ）の範囲内のＤ９９を任意選択的に有し得る。機械的脱凝集を経た研磨剤粒子は、約６００ｎｍ未満（例えば、約５００未満又は約４００未満）のＤ９９を有していてよい。Ｄ９９は、粒子の９９％がＤ９９未満の径を有するレーザー回折によって得られる粒径を表す。
研磨剤粒子は、立方体状セリア研磨剤粒子を製造するための実質的にいずれの好適な方法を使用して調製されてもよい。開示されている実施形態は、かかる研磨剤粒子を含む化学機械研磨組成物及びかかる研磨剤粒子を使用して基材を研磨するための方法を対象としており、粒子を製造するためのいずれの特定の方法にも限定されない。ある特定の実施形態において、立方体状セリア研磨剤粒子は、硝酸セリウム（及び、ドープされたセリア研磨剤が調製されるときには、任意選択的に他の硝酸塩）を析出することによって調製されてよい。析出した材料は、次いで、特定の温度及び圧力レジメンにおいて成長して、立方体状セリア研磨剤粒子の成長を促進し得る。これらの粒子は、次いで、清浄及び脱凝集され得る。立方体状セリア研磨剤粒子の分散液は、次いで調製されて、本発明の化学機械組成物を製剤化するのに使用されてよい。
１つの有利な実施形態において、立方体状酸化ランタンセリウム研磨剤粒子は、セリウムの硝酸塩及びランタンの硝酸塩を析出することによって調製され得る。１つのかかる調製方法は、以下のステップを含む：
（ｉ）不活性雰囲気下、硝酸セリウム水溶液及び水性塩基を混合する。
（ｉｉ）不活性雰囲気下（ｉ）において得られた混合物を加熱する。
（ｉｉｉ）（ｉｉ）において得られた加熱処理された混合物を任意選択的に酸性化する。
（ｉｖ）（ｉｉ）又は（ｉｉｉ）において得られた固体材料を水で洗浄する。
（ｖ）（ｉｖ）において得られた固体材料を機械的に処理してセリア粒子を脱凝集する。
上記方法のステップ（ｉ）において使用される硝酸セリウム溶液は、硝酸セリウム及び硝酸ランタンの水溶液を混合することによって調製されてよい。水溶液は、ＣｅIII、ＣｅIV及びＬａIIIを含み、ＣｅIV対合計Ｃｅのモル比が約１／（５００，０００）～約１／（４，０００）の間であることによって特徴付けられ得る。１つの例の実施形態において、当該モル比は、約１／（１００，０００）～約１／（９０，０００）の間であってよい。高純度の、例えば、少なくとも９９．５重量パーセント又は更には９９．９重量パーセントの純度を有する塩及び成分を使用することが概して有利である。
ステップ（ｉ）は、硝酸セリウム水溶液を水性塩基と混合／反応することを含む。例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属酸化物及び水性アンモニアを含む、水酸化物タイプの塩基が有利であり得る。第２級、第３級又は第４級アミンが使用されてもよい。塩基の水溶液は、不活性ガスによるバブリングによって事前に脱気（脱酸素化）されてもよい。混合は、硝酸セリウム水溶液を水性塩基に導入することによって実行されてよく、不活性雰囲気下、例えば、不活性ガス（例えば窒素又はアルゴン）による閉鎖反応器において又は半閉鎖反応器において有利に実施される。混合は、撹拌しながら実施されてもよい。塩基対（Ｃｅ＋Ｌａ）のモル比は、約８．０～約３０．０の間（例えば、約９．０超）であってよい。ステップ（ｉ）は、さらに、約５℃（２７８Ｋ）～約５０℃（３２３Ｋ）の間、例えば、約２０℃（２９３Ｋ）～２５℃（２９８Ｋ）の間で実施されてよい。
ステップ（ｉｉ）は、先のステップの終わりに得られた混合物を加熱することを含み、加熱サブステップ及び時効サブステップを含んでいてよい。加熱サブステップは、混合物を約７５℃（３４８Ｋ）～約９５℃（３６８Ｋ）、例えば、約８５℃（３５８Ｋ）～約９０℃（３６３Ｋ）の範囲内の温度に加熱することを含んでいてよい。時効サブステップは、混合物を上記温度において約２時間～約２０時間の範囲内の持続期間維持する（保つ）ことを含んでいてよい。概して、時効時間は、温度が増加することによって減少する。ステップ（ｉｉ）は、ステップ（ｉ）について上記に記載されているように不活性雰囲気及び撹拌下で実施されてもよい。
ステップ（ｉｉｉ）において、ステップ（ｉｉ）の終わり得られた混合物が、例えば、硝酸を使用して任意選択的に酸性化されてよい。加熱処理された反応混合物は、例えば、約３．０未満（例えば、約１．５～約２．５の範囲内）のｐＨに酸性化されてよい。
ステップ（ｉｖ）において、ステップ（ｉｉ）又は（ｉｉｉ）において得られた固体材料が、水（例えば、脱イオン水）によって洗浄されてよい。洗浄は、最終的な分散液において残存する硝酸塩を減少して目標の伝導度を得るために使用されてよい。洗浄は、混合物から固体を濾過すること及び固体を水中に再分散することを含んでいてよい。濾過及び再分散は、必要に応じて数回実施されてよい。
ステップ（ｖ）において、（ｉｖ）において得られた洗浄された固体材料が、任意選択的に機械的に処理されて、セリア研磨剤粒子を脱凝集又は部分的に脱凝集してよい。機械的処理は、例えば、ダブルジェット処理又は超音波脱凝集を含んでいてよく、通常は、狭い粒度分布、及び、大きな凝集粒子の数の低減を結果として生じさせる。
ステップ（ｉｖ）又は（ｖ）後、固体材料が乾燥されて、セリウム系粒子を粉末形態で得てよい。粉末は、水、又は水及び混和性液状有機化合物の混合物を添加してセリウム系粒子の液体媒体中での分散液を得ることによって再分散されてよい。液体媒体は、水、又は水及び水混和性有機液体の混合物であってよい。水混和性有機液体には、アルコール、例えば、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；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；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、乳酸エチルが含まれていてよい。有機液体に対する水の割合は、８０～２０重量部～９９～１重量部の間であってよい。また、分散液は、約１重量パーセント～約４０重量パーセント、例えば、約１０重量パーセント～約３５重量パーセントのセリウム系粒子を含んでいてよい。分散液は、約３００μＳ／ｃｍ未満、例えば、約１５０未満、より特定的には、１５０μＳ／ｃｍ未満、又は約１００μＳ／ｃｍ未満の伝導度を有していてもよい。
研磨組成物は、実質的にいずれの好適な量の立方体状セリア研磨剤粒子を含んでいてもよい。例えば、研磨組成物は、使用時点で約０．０００１重量パーセント（１重量ｐｐｍ）以上（例えば、約０．００１重量パーセント以上、約０．００５重量パーセント以上、約０．０１重量パーセント以上、約０．０２重量パーセント以上、約０．０５重量パーセント以上、又は約０．１重量パーセント以上）の立方体状セリア研磨剤粒子を含んでいてよい。研磨組成物は、使用時点で約１０重量パーセント以下（例えば、約５重量パーセント以下、約２重量パーセント以下、約１．５重量パーセント以下、約１重量パーセント以下、 約０．５重量パーセント以下、又は約０．２重量パーセント以下）の立方体状セリア研磨剤粒子を含んでいてよい。立方体状セリア研磨剤粒子は、上記の終点のいずれか２つによって境界付けられる濃度で研磨組成物に存在していてよいことが理解されよう。例えば、研磨組成物中の立方体状セリア研磨剤粒子の濃度は、使用時点で約０．０００１重量パーセント～約１０重量パーセント（例えば、約０．００１重量パーセント～約１重量パーセント、約０．００５重量パーセント～約１重量パーセント、約０．００５重量パーセント～約０．５重量パーセント、又は約０．００５重量パーセント～約０．２重量パーセント）の範囲内であってよい。
水性液体担体は、研磨される（例えば、平坦化される）基材の表面への上記研磨剤及びいずれかの任意選択的な化学添加物の適用を容易にするために使用される。水性により、液体担体が、少なくとも５０重量％の水（例えば、脱イオン水）から構成されていることが意図される。液体担体には、例えば、低級アルコール（例えば、メタノール、エタノールなど）及びエーテル（例えば、ジオキサン、テトラヒドロフランなど）を含めた他の好適な非水性担体が含まれていてよい。好ましくは、液体担体は、水、より好ましくは脱イオン水から本質的になる、又はこれからなる。
研磨組成物は、約７未満のｐＨを有して概して酸性又は弱酸性である。研磨組成物は、約２以上（例えば、約３以上、又は約３．５以上）のｐＨを有していてよい。また、研磨組成物は、約７以下（例えば、約６以下、又は約５以下）のｐＨを有していてよい。研磨組成物は、上記の終点のいずれか２つによって境界付けられる範囲内、例えば、約２～約７（例えば、約３～約６、約３～約５、又は約３．５～約５）の範囲内のｐＨを有していてよいことが理解されよう。例えば、ある特定の実施形態において、上記組成物のｐＨは、約４であってよい。他の実施形態において、上記組成物のｐＨは、約５であってよい。
研磨組成物は、カチオン性ポリマーをさらに含む。カチオン性ポリマーは、実質的にいずれの好適なカチオン性ポリマー、例えば、カチオン性ホモポリマー、少なくとも１つのカチオン性モノマー（及び場合による非イオン性モノマー）、及びこれらの組み合わせを含むカチオン性コポリマーを含んでいてもよい。
カチオン性ポリマーは、カチオン性モノマー繰り返し単位を含む、例えば、第４級アミン基を繰り返し単位として含む、実質的にいずれの好適なカチオン性ホモポリマーであってもよい。第４級化されたアミン基は、非環式であっても、環構造に組み込まれていてもよい。第４級化されたアミン基は、アルキル、アルケニル、アリール、アリールアルキル、アクリルアミド、又はメタクリレート基から独立して選択される４つの基によって置換されている４置換窒素原子を含む。環構造に含まれるとき、第４級化されたアミン基は、窒素原子を含み上記に記載されている２つの基によってさらに置換されている複素環式飽和環、又は、窒素原子に結合している上記に記載されているさらなる基を有するヘテロアリール基（例えば、イミダゾール若しくはピリジン）のいずれかを含む。第４級化されたアミン基は、正電荷を保有する（すなわち、会合するアニオン性部位を有することにより、塩を形成するカチオンである）。カチオン性ポリマーは、カチオン性ポリマーの溶解度、粘度、又は他の物理パラメータを改変するために、アルキル化、アシル化、エトキシ化又は他の化学反応によってさらに修飾されていることも好適である。好適な第４級アミンモノマーとして、例えば、第４級化されたビニルイミダゾール（ビニルイミダゾリウム）、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム（ＭＡＤＱＵＡＴ）、ジアリルジメチルアンモニウム（ＤＡＤＭＡ）、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム（ＭＡＰＴＡ）、第４級化されたジメチルアミノエチルメタクリレート（ＤＭＡＥＭＡ）、エピクロロヒドリン－ジメチルアミン（エピ－ＤＭＡ）、カチオン性ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＯＨ）、第４級化されたヒドロキシエチルセルロース、及びこれらの組み合わせが挙げられる。ＭＡＤＱＵＡＴ、ＤＡＤＭＡ、ＭＡＰＴＡ、及びＤＭＡＥＭＡは、対アニオン、例えば、カルボキシレート（例えば、アセテート）又はハライドアニオン（例えば、クロリド）を一般的に含むことが認識されよう。開示されている実施形態は、この点において限定されない。
カチオン性ポリマーは、少なくとも１つのカチオン性モノマー（例えば、先の段落に記載されている）及び少なくとも１つの非イオン性モノマーを含むコポリマーであってもよい。好適な非イオン性モノマーの非限定例として、ビニルピロリドン、ビニルカプロラクタム、ビニルイミダゾール、アクリルアミド、ビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリ（ビニルフェニルケトン）、ビニルピリジン、ポリアクロレイン、セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチレン、プロピレン、スチレン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
例としてのカチオン性ポリマーとして、限定されないが、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）（ポリＭＡＤＱＵＡＴ）、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）（例えば、ポリＤＡＤＭＡＣ）（すなわち、ポリクオタニウム－６）、ポリ（ジメチルアミン－コ－エピクロロヒドリン）、ポリ［ビス（２－クロロエチル）エーテル－ａｌｔ－１，３－ビス［３－（ジメチルアミノ）プロピル］尿素］（すなわち、ポリクオタニウム－２）、ヒドロキシエチルセルロース及びジアリルジメチルアンモニウムのコポリマー（すなわち、ポリクオタニウム－４）、アクリルアミド及びジアリルジメチルアンモニウムのコポリマー（すなわち、ポリクオタニウム－７）、第４級化されたヒドロキシエチルセルロースエトキシレート（すなわち、ポリクオタニウム－１０）、ビニルピロリドン及び第４級化されたジメチルアミノエチルメタクリレートのコポリマー（すなわち、ポリクオタニウム－１１）、ビニルピロリドン及び第４級化されたビニルイミダゾールのコポリマー（すなわち、ポリクオタニウム－１６）、ポリクオタニウム－２４、ビニルカプロラクタム、ビニルピロリドン及び第４級化されたビニルイミダゾールのターポリマー（すなわち、ポリクオタニウム－４６）、３－メチル－１－ビニルイミダゾリウムメチルサルフェート－Ｎ－ビニルピロリドンコポリマー（すなわち、ポリクオタニウム－４４）、並びにビニルピロリドン及びジアリルジメチルアンモニウムのコポリマーが挙げられる。加えて、好適なカチオン性ポリマーとして、パーソナルケア用カチオン性ポリマー、例えば、Ｌｕｖｉｑｕａｔ（登録商標）Ｓｕｐｒｅｍｅ、Ｌｕｖｉｑｕａｔ（登録商標）Ｈｏｌｄ、Ｌｕｖｉｑｕａｔ（登録商標）ＵｌｔｒａＣａｒｅ、Ｌｕｖｉｑｕａｔ（登録商標）ＦＣ３７０、Ｌｕｖｉｑｕａｔ（登録商標）ＦＣ５５０、Ｌｕｖｉｑｕａｔ（登録商標）ＦＣ５５２、Ｌｕｖｉｑｕａｔ（登録商標）Ｅｘｃｅｌｌｅｎｃｅ、ＧＯＨＳＥＦＩＭＥＲ Ｋ２１０（商標）、ＧＯＨＳＥＮＸ Ｋ－４３４、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
ある特定の実施形態において、カチオン性ポリマーは、アミノ酸モノマー（かかる化合物は、ポリアミノ酸化合物と称されることもある）を含んでいてよい。好適なポリアミノ酸化合物には、例えば、ポリアルギニン、ポリヒスチジン、ポリアラニン、ポリグリシン、ポリチロシン、ポリプロリン、及びポリリシンを含めた実質的にいずれの好適なアミノ酸モノマー基が含まれていてもよい。ある特定の実施形態において、ポリリシンは、好ましいポリアミノ酸である。ポリリシンは、Ｄ－リシン及び／又はＬ－リシンから構成されるε－ポリリシン及び／又はα－ポリリシンを含んでいてよいことが理解されよう。ポリリシンは、そのため、α－ポリ－Ｌ－リシン、α－ポリ－Ｄ－リシン、ε－ポリ－Ｌ－リシン、ε－ポリ－Ｄ－リシン、及びこれらの混合物を含んでいてよい。ある特定の実施形態において、ポリリシンは、ε－ポリ－Ｌ－リシンであってよい。ポリアミノ酸化合物（複数可）が、いずれの利用可能な形態、例えば、共役酸又は塩基で使用されてもよいこと、及び、ポリアミノ酸の塩形態が、ポリアミノ酸の代わりに（又はこれに加えて）使用されてよいことがさらに理解されよう。
カチオン性ポリマーは、誘導体化されたポリアミノ酸（すなわち、誘導体化されたアミノ酸モノマー単位を含有するカチオン性ポリマー）も（又は代替的に）含んでいてもよい。例えば、誘導体化されたポリアミノ酸には、誘導体化されたポリアルギニン、誘導体化されたポリオルニチン、誘導体化されたポリヒスチジン、及び誘導体化されたポリリシンが含まれていてよい。誘導体化されたポリアミノ酸化合物を含むＣＭＰ組成物は、その全体が参照により本明細書に援用される米国仮特許出願第６２／９５８，０３３号に開示されている。
かかる実施形態において、誘導体化されたアミノ酸モノマーは、誘導体化されたアミノ酸モノマーのアルファアミノ基に結合している誘導体基を含む。誘導体基は、例えば、アルキルカルボニル基、二価のカルボアシル基、アルキル尿素基、アルキルスルホネート基、アルキルスルホン基、及びアルキルエステル基を含めた、実質的にいずれの好適な基を含んでいてもよい。
例としてのアルキルカルボニル基として、アセチル基、ピバロイル基、エチルカルボニル基、及び同種のものが挙げられる。例としての二価のカルボアシル基として、スクシニル基、オクテニルスクシニル基、グルタル酸基、メチルスクシニル基、及び同種のものが挙げられる。二価のカルボアシル基の中でも、スクシニル基及びグルタル酸基が、溶解度に起因して好ましくてよい。例としてのアルキル尿素基として、エチル尿素、ブチル尿素、シクロヘキシル尿素、及び同種のものが挙げられる。例としてのアルキルスルホネート基として、メチルスルホネート、ジメチルスルホネート、エチルスルホネート、プロピルスルホネート、ブチルスルホネート、ペンタスルホネート、及び同種のものが挙げられる。例としてのアルキルスルホン基として、メチルスルホン、エチルスルホン、プロピルスルホン、ブチルスルホン、ペンタスルホン、及び同種のものが挙げられる。例としてのアルキルエステル基として、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル、ペンタエステル、及び同種のものが挙げられる。
最も好ましい誘導体化されたポリアミノ酸として、スクシニル化イプシロンポリリシン（誘導体基がスクシニル基である誘導体化されたポリリシン）が挙げられる。
カチオン性ポリマーは、実質的にいずれの好適な分子量を有していてもよい。例えば、カチオン性ポリマーは、約２００ｇ／ｍｏｌ以上（例えば、約５００ｇ／ｍｏｌ以上、約１，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約２，０００ｇ／ｍｏｌ以上、約５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、又は約１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上）の平均分子量を有していてよい。カチオン性ポリマーは、約５，０００，０００ｇ／ｍｏｌ以下（例えば、約２，０００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約８００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、約６００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、又は約５００，０００ｇ／ｍｏｌ以下）の平均分子量を有していてよい。したがって、カチオン性ポリマーは、上記の終点のいずれか２つによって境界付けられる平均分子量を有していてよいことが理解されよう。例えば、カチオン性ポリマーは、約２００ｇ／ｍｏｌ～約５，０００，０００ｇ／ｍｏｌ（例えば、約１，０００ｇ／ｍｏｌ～約２，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、又は約２，０００ｇ／ｍｏｌ～約２，０００，０００ｇ／ｍｏｌ）の平均分子量を有していてよい。
第１群の開示されている研磨組成物において、カチオン性ポリマーは、高い電荷密度（例えば、約６ｍｅｑ／ｇ超の電荷密度）を有すると特徴付けられ得る。開示されている研磨組成物の第２群において、カチオン性ポリマーは、低い電荷密度（例えば、約６ｍｅｑ／ｇ未満の電荷密度）を有すると特徴付けられ得る。
ポリマーの電荷密度は、モノマー繰り返し単位（複数可）の平均分子量あたりの電荷の数として定義され得る。電荷密度は、モノマーの分子構造が既知であるとき多くのポリマーについて、加えて、モノマーのモル比が既知であるときコポリマーについて算出され得る。本明細書において使用されているとき、電荷密度は、ミリ当量／グラム（ｍｅｑ／ｇ）の単位で表現され、電荷の数をモノマー繰り返し単位（複数可）の平均分子量で除算すること、及びこれに１０００を乗算することによって計算され、ホモポリマーに関しては以下の通りである：
Figure 2022552895000002
式中、ＣＤは、ポリマーの電荷密度を表し、ＭＷモノマーは、モノマーの分子量を表し、ｑは、モノマー単位あたりの電荷の数（一般的には１）を表す。例えば、モノマーが単一の正電荷及び１２０ｇ／ｍｏｌの分子量を有する仮想ホモポリマーは、８．３（すなわち、１０００・１／１２０）の電荷密度を有する。
より大まかには、１を超えるモノマー単位を有するものを含めた実質的にいずれのポリマー（例えば、コポリマー、ターポリマーなど）の電荷密度も、例えば、以下のように数学的に表現され得る：
Figure 2022552895000003
 式中、ＣＤは、電荷密度を表し、ＭＷ1、ＭＷ2、・・・ＭＷxは、ポリマーを構成する第１、第２、及びｘ番目のモノマーの分子量を表し、ｑ1、ｑ2、・・・ｑxは、ポリマーを構成するモノマー単位のそれぞれにおける電荷の数（例えば、一般的なコポリマーでは１及び０）を表し、ｎ1、ｎ2、・・・ｎxは、ポリマーを構成するモノマー単位のモル分率を表す。例えば、単一の正電荷及び１００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、３０モルパーセントのカチオン性モノマーと、５０ｇ／ｍｏｌの分子量を有する７０モルパーセントの中性モノマーとを含む仮想コポリマーは、４．６（すなわち、１０００・（０．３・１＋０．７・０）／（０．３・１００＋０．７・５０）の電荷密度を有する。
本開示の目的で、上記に記載されているように、カチオン性ホモポリマーの電荷密度は、式（１）を使用して算出され、カチオン性コポリマー、ターポリマーなどの電荷密度は、式（２）を使用して算出される。当業者は、ある特定のカチオン性ポリマーが、カチオン性モノマー単位と会合している対応する対アニオン（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）クロリド又はポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）クロリドにおけるようなクロリドイオン）を含むことを容易に認識するであろう。かかる対アニオンはポリマーの機能性に影響し得るが、本開示の目的で、かかる対アニオンの分子量が電荷密度の算出に含まれないことが理解されよう。換言すると、電荷密度は、いずれの対アニオン（存在する場合）の分子量も考慮することなく計算される。例えば、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）クロリドでは、ジアリルジメチルアンモニウムモノマーの分子量は約１２６．１であり、その結果、電荷密度が式１を使用して約７．９３となる。
ある特定のカチオン性ポリマー（又はターポリマーなど）において、モノマーのモル比は未知である（すなわち、ｎ1、ｎ2、・・・ｎxの少なくとも１つが、式２において未知である）。かかるカチオン性ポリマーの電荷密度は、溶液のイオン性に敏感であるトルイジンブルー染料によるポリビニル硫酸カリウム塩（ＰＶＳＫ）滴定を使用した測定を介して求められ得る。かかる測定において、ＰＶＳＫ溶液は、ブルー染料を含有する水性カチオン性ポリマー溶液中、終点まで滴定される。かかる滴定において、溶液は、暗青色から開始して、過剰のＰＶＳＫの存在下で（すなわち、溶液中の全てのカチオン性ポリマーがＰＶＳＫと結合したとき）ピンクになる。当業者は、（ピンクへの）色の変化が、滴定の終了を示すことを容易に理解するであろう。ＰＶＳＫ滴定剤の体積が記録され、ポリマーの電荷密度を計算するのに使用される。滴定は、好適な精度を確保するために好ましくは３回実施される。ＰＶＳＫ滴定は、例７に、より詳細に記載されている。
本開示の目的で、未知の構造を有するカチオン性ポリマーの滴定は、既知の構造を有するポリマー（ポリクオタニウム－７が好ましい）に関して行われる同一の滴定と比較される。ＰＶＳＫ滴定剤Ｖ1の第１体積（又は質量）は、既知の構造を有するカチオン性ポリマー（ポリクオタニウム－７）を含有する溶液を滴定するときに得られる。ＰＶＳＫ滴定剤Ｖ2の第２体積（又は質量）は、未知の構造を有するカチオン性ポリマーを含有する溶液を滴定するときに得られる。相対電荷密度（例えば、ポリクオタニウム－７に対する）ＣＤRは、滴定剤体積（又は質量）の比として以下のように定義される：
Figure 2022552895000004
未知の構造を有するカチオン性ポリマーの測定電荷密度（ＣＤ2）は、以下のように、既知の構造を有するカチオン性ポリマー（ポリクオタニウム－７）の相対電荷密度ＣＤR及び計算電荷密度の積であるとされる：
Figure 2022552895000005
 式中、ＣＤ1は、既知の構造を有するカチオン性ポリマーの計算電荷密度を表す。
ＰＶＳＫ滴定を例７においてより詳細に説明する。また、未知の構造を有するカチオン性ポリマーの相対電荷密度及び電荷密度を求めるための上記の手順を、例７において多数のカチオン性ポリマーに関してさらに詳細に説明する。
第１群の開示されている組成物は、約６ｍｅｑ／ｇ超の電荷密度（例えば、約７ｍｅｑ／ｇ超、約８ｍｅｑ／ｇ超、又は約９ｍｅｑ／ｇ超）を有するカチオン性ポリマーを含んでいてよい。
例としての高電荷密度カチオン性ポリマーとして、ポリ（ビニルイミダゾール）、ポリ（ビニルイミダゾリウム）、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウム）、例えば、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウム）及びポリ（ビニルメチルイミダゾリウム）メチルサルフェート、エピクロロヒドリン－ジメチルアミン、ポリジアリルジメチルアンモニウム（例えば、ポリＤＡＤＭＡＣ）、ポリエチレンイミン、ポリアルギニン、ポリヒスチジン、並びにε－ポリリシンが挙げられる。ある特定の実施形態において、高電荷密度カチオン性ポリマーは、ポリ（ビニルイミダゾリウム）又はε－ポリリシンを含んでいてよい。表１は、式１及び／又は２を使用した、上記に列挙したカチオン性ポリマーのそれぞれの電荷密度（ｍｅｑ／ｇ）を列挙する。
表１
Figure 2022552895000006
高電荷密度カチオン性ポリマーを含む研磨組成物は、使用時点で低濃度の高電荷密度カチオン性ポリマーを概して含む。例えば、研磨組成物は、使用時点で約５０重量ｐｐｍ未満（例えば、約２５重量ｐｐｍ未満、約２０重量ｐｐｍ未満、約１５重量ｐｐｍ未満、約１２重量ｐｐｍ未満、又は約１０重量ｐｐｍ未満）の高電荷密度カチオン性ポリマーを含んでいてよい。かかる研磨組成物は、使用時点で約０．１重量ｐｐｍ超（例えば、約０．２重量ｐｐｍ超、約０．５重量ｐｐｍ超、約０．８重量ｐｐｍ超、又は約１重量ｐｐｍ超）の高電荷密度カチオン性ポリマーを含んでいてよい。高電荷密度カチオン性ポリマーは、上記の終点のいずれか２つによって境界付けられる濃度で研磨組成物に存在していてよいことが理解されよう。例えば、研磨組成物は、使用時点で約０．１重量ｐｐｍ～約５０重量ｐｐｍ（例えば、約０．５重量ｐｐｍ～約２５重量ｐｐｍ、約１重量ｐｐｍ～約２０重量ｐｐｍ、又は約１重量ｐｐｍ～約１５重量ｐｐｍ）の高電荷密度カチオン性ポリマーを含んでいてよい。
高電荷密度カチオン性ポリマーを含む研磨組成物は、酸化ケイ素研磨速度向上剤（すなわち、酸化ケイ素（例えば、ＴＥＯＳ又はＨＤＰ）の除去速度を増加させる化合物）をさらに含んでいてよい。好適な研磨速度向上剤は、例えば、基材を活性化するカルボン酸化合物を含んでいてよい。例としての速度向上剤として、例えば、ピコリン酸、ニコチン酸、キナルジン酸、イソニコチン酸、酢酸、及び４－ヒドロキシ安息香酸が挙げられる。ある特定の有利な実施形態（及び以下に開示されているある特定の例としての実施形態）において、速度向上剤は、ピコリン酸、酢酸、又はこれらの混合物を含む。
開示されている実施形態は、この点において限定されないが、第１群の開示されている研磨組成物は、高い酸化ケイ素除去速度が望ましいＣＭＰ用途に特によく適することができる。例としてのみであるが、第１群の開示されている研磨組成物は、高い酸化ケイ素除去速度が重要であり且つ酸化ケイ素除去速度選択性（例えば、対窒化ケイ素及び／又はポリシリコン）があまり重要でない（又は全く重要でない）バルク酸化物ＣＭＰ用途において有利に利用され得る。
第２群の開示されている研磨組成物において、カチオン性ポリマーは、低電荷密度を有すると特徴付けられ得る。例えば、第２群の開示されている組成物は、約６ｍｅｑ／ｇ未満（例えば、約５ｍｅｑ／ｇ未満、約４ｍｅｑ／ｇ未満、又は約３ｍｅｑ／ｇ未満）の電荷密度を有するカチオン性ポリマーを含んでいてよい。
例としての低電荷密度カチオン性ポリマーとして、ポリクオタニウム－６９、ビニルカプロラクタム／ｖｐ／ジメチルアミノエチルメタクリレートコポリマー、ポリクオタニウム－４６、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム－コ－Ｎ－ビニルピロリドン）、ポリクオタニウム－２８、ポリクオタニウム－４４、ポリクオタニウム－１１、ポリクオタニウム－６８、ポリクオタニウム－３９、アクリルアミドプロピルトリモニウムクロリド／アクリルアミドコポリマー、ポリクオタニウム－１６、ポリクオタニウム－７、スクシニル化イプシロンポリリシン、及びポリ（メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム）（ポリＭＡＤＱＵＡＴ）が挙げられる。ある特定の実施形態において、低電荷密度カチオン性ポリマーは、ポリクオタニウム－７、スクシニル化イプシロンポリリシン、ポリＭＡＤＱＵＡＴ、又はこれらの混合物を含んでいてよい。上記に列挙されているカチオン性ポリマーのそれぞれの電荷密度（ｍｅｑ／ｇ）は、例７に列挙されている。
低電荷密度カチオン性ポリマーを含む研磨組成物は、使用時点で相対的により高濃度の低電荷密度カチオン性ポリマーを概して含む。例えば、研磨組成物は、使用時点で約１０重量ｐｐｍ超（例えば、約１５重量ｐｐｍ超、約２０重量ｐｐｍ超、約２５重量ｐｐｍ超、又は約３０重量ｐｐｍ超）の低電荷密度カチオン性ポリマーを含んでいてよい。かかる研磨組成物は、使用時点で約５００重量ｐｐｍ未満（例えば、約４００重量ｐｐｍ未満、約３００重量ｐｐｍ未満、約２５０重量ｐｐｍ未満、又は約２００重量ｐｐｍ未満）の低電荷密度カチオン性ポリマーを含んでいてよい。低電荷密度カチオン性ポリマーは、上記の終点のいずれか２つによって境界付けられる濃度で研磨組成物に存在していてよいことが理解されよう。例えば、研磨組成物は、使用時点で約１０重量ｐｐｍ～約５００重量ｐｐｍ（例えば、約１０重量ｐｐｍ～約３００重量ｐｐｍ、約１５重量ｐｐｍ～約３００重量ｐｐｍ、又は約２０重量ｐｐｍ～約２００重量ｐｐｍ）の低電荷密度カチオン性ポリマーを含んでいてよい。
低電荷密度カチオン性ポリマーの好ましい濃度は、ポリマーの電荷密度に反比例する傾向があることが理解されよう。約３ｍｅｑ／ｇ～約６ｍｅｑ／ｇの範囲内の電荷密度を有するカチオン性ポリマー（複数可）を用いる組成物では、好ましい濃度は、使用時点で約１０重量ｐｐｍ～約１００重量ｐｐｍ（例えば、約２０重量ｐｐｍ～約８０重量ｐｐｍ）の範囲内であってよい。約３ｍｅｑ／ｇ未満の電荷密度を有するカチオン性ポリマー（複数可）を用いる組成物では、好ましい濃度は、有意により高い、例えば、使用時点で約３０重量ｐｐｍ～約５００重量ｐｐｍ（例えば、約５０重量ｐｐｍ～約３００重量ｐｐｍ）の範囲内であってよい。
低密度カチオン性ポリマーを含む研磨組成物は、酸化ケイ素研磨速度向上剤（すなわち、酸化ケイ素（例えば、ＴＥＯＳ又はＨＤＰ）の除去速度を増加させる化合物）をさらに含んでいてよい。好適な研磨速度向上剤は、例えば、基材を活性化するカルボン酸化合物を含んでいてよい。例としての速度向上剤として、例えば、ピコリン酸、ニコチン酸、キナルジン酸、イソニコチン酸、酢酸、及び４－ヒドロキシ安息香酸が挙げられる。ある特定の有利な実施形態（及び以下に開示されているある特定の例としての実施形態）において、速度向上剤は、ピコリン酸、酢酸、又はこれらの混合物を含む。
低電荷密度カチオン性ポリマーを含む研磨組成物は、例えば、不飽和カルボン酸、例えば、不飽和一酸を含む窒化ケイ素除去速度抑制剤（例えば、窒化ケイ素停止剤）をなおさらに含んでいてよい。好適な不飽和一酸として、例えば、アクリル酸、２－ブテン酸（クロトン酸）、２－ペンテン酸、トランス－２－ヘキセン酸、トランス－３－ヘキセン酸、２－ヘキシン酸、２，４－ヘキサジエン酸、ソルビン酸カリウム、トランス－２－メチル－２－ブテン酸、３，３－ジメチルアクリル酸、又はこれらの組み合わせを、これらの立体異性体を含めて挙げることができる。以下に開示されている例としての実施形態において、窒化ケイ素除去速度抑制剤はクロトン酸である。
低電荷密度カチオン性ポリマーを含む研磨組成物は、非イオン性添加剤、例えば、非イオン性ポリマーをなおさらに含んでいてよい。非イオン性添加剤は、例えば、分散剤、レオロジー剤、研磨速度加速剤、研磨速度抑制剤、又は選択性促進剤（１つの材料対別のものの除去速度比を改良するため）であってよい。好適な非イオン性化合物には、水溶性非イオン性ポリマー及び非ポリマー性非イオン性化合物が含まれていてよい。非イオン性化合物には、水溶性ポリエーテル、ポリエーテルグリコール、アルコールエトキシレート、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリエステル、ビニルアクリレート、及びこれらの組み合わせが含まれていてよい。
非イオン性ポリマーは、ホモポリマー又はコポリマーであってよく、実質的にいずれの好適な非イオン性モノマー単位を含んでいてもよい。例としての非イオン性ポリマーとして、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリ（ビニルフェニルケトン）、ポリ（ビニルピリジン）、ポリ（アクリルアミド）、ポリアクロレイン、ポリ（メチルメタクリル酸）、ポリエチレン、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）モノラウレート、ポリ（エチレングリコール）モノオレエート、ポリ（エチレングリコール）ジステアレート、及び上記のモノマー単位の１以上を含むコポリマーが挙げられる。例としてのコポリマーとして、ポリ（酢酸ビニル－コ－メチルメタクリレート）、ポリ（ビニルピロリドン－コ－酢酸ビニル）、ポリ（エチレン－コ－酢酸ビニル）が挙げられる。以下に開示されている例としての実施形態のある特定のものとして、ポリ（ビニルピロリドン）非イオン性ポリマー添加剤が挙げられる。
開示されている実施形態は、この点において限定されないが、第２群の開示されている研磨組成物は、高い酸化ケイ素除去速度が望ましいが良好なトポグラフィ（例えば、低ディッシング及び腐食）並びに／又は窒化ケイ素及び／又はポリシリコンに対する高い選択性も望まれるＣＭＰ用途に特によく適することができる。かかる用途において、高い酸化ケイ素除去速度は、好ましくは、良好なトポグラフィ性能及び高い選択性とのバランスが取れている。
開示されている研磨組成物（例えば、第１群の研磨組成物におけるもの及び／又は第２群の研磨組成物におけるもの）が、例えば、二次的な研磨速度加速剤又は抑制剤、分散剤、コンディショナ、スケール抑制剤、キレート剤、安定剤、ｐＨ緩衝剤、及び殺生物剤を含めた実質的にいずれの他の任意選択的な添加剤をさらに含んでいてもよいことが理解されよう。かかる添加剤は、純粋に任意選択的である。開示されている実施形態は、さほど限定されず、かかる添加剤のいずれか１以上の使用を必要とするものではない。
例えば、開示されている研磨組成物は、殺生物剤を任意選択的に含んでいてよい。殺生物剤は、実質的にいずれの好適な殺生物剤、例えば、イソチアゾリノン殺生物剤、例えば、メチルイソチアゾリノン又はベンズイソチアゾロンを含んでいてもよい。使用時点でおける研磨組成物の殺生物剤の量は、典型的には、使用時点で約１重量ｐｐｍ～約１００重量ｐｐｍ、例えば、約５重量ｐｐｍ～約７５重量ｐｐｍの範囲内である。
研磨組成物は、当業者に公知であるもののうちの多くの、いずれの好適な技術を使用して調製されてもよい。研磨組成物は、バッチ又は連続プロセスにおいて調製されてよい。概して、研磨組成物は、その構成要素をいずれの順序で組み合わせることによって調製されてもよい。用語「構成要素」は、本明細書において使用されているとき、個々の成分（例えば、研磨剤粒子、カチオン性ポリマー、及びいずれかの任意選択的な添加剤）を含む。例えば、カチオン性ポリマーは、所望の濃度で水性担体（例えば、水）に添加されてよい。ｐＨは、次いで（所望により）調整されてよく、立方体状セリア研磨剤が、研磨組成物を得るために、所望の濃度で添加される。研磨組成物は、使用の直前（例えば、使用前の約１分以内、又は使用前の約１時間以内、又は使用前の約１若しくは約７日以内）に、研磨組成物に添加される１以上の構成要素によって、使用の前に調製されてよい。研磨組成物は、（例えば、研磨パッドにおいて）研磨作業の際に基材の表面で構成要素を混合することによって調製されてもよい。
ある特定の実施形態において、研磨組成物は、「２パック」系として提供され得る。例えば、第１パックは、立方体状セリア研磨剤粒子及び他の任意選択的な構成要素を含んでいてよく、第２パックは、カチオン性ポリマー及び他の任意選択的な構成要素を含んでいてよい。第１及び第２パックは、別個に輸送されて、研磨の前に（例えば、研磨の１時間若しくは１日以内に）、又はＣＭＰ操作の際に研磨パッドにおいて合わされてよい。
本発明の研磨組成物は、使用の前に適量の水によって希釈されることが意図されている濃度で提供され得る。かかる実施形態において、研磨組成物濃縮物は、適量の水によって濃縮物を希釈する際に、研磨組成物の各構成要素が、各構成要素について上記で列挙されている適切な範囲内の量で研磨組成物において存在するような量で、立方体状セリア研磨剤粒子及び上記の他の構成要素を含んでいてよい。例えば、立方体状セリア研磨剤粒子、カチオン性ポリマー、及び他の任意選択的な添加剤は、それぞれ、各構成要素について上記に列挙されている使用時点濃度を超えて約３倍（例えば、約４倍、約５倍、約６倍、約７倍、約８倍、約１０倍、約１５倍、約２０倍、又は約２５倍）の量で研磨組成物に存在していてよく、その結果、濃縮物が等体積の水（例えば、２等体積の水、３等体積の水、４等体積の水、５等体積の水、６等体積の水、７等体積の水、９等体積の水、１４等体積の水、１９等体積の水、又は２４等体積の水）で希釈されるとき、各構成要素が、各構成要素について上記に記載されている範囲内の量で研磨組成物に存在することとなる。
研磨組成物が２パック系として提供される実施形態において、パックのいずれか又は両方が、濃縮物として提供されて、他のパックとの混合の前に希釈を必要とし得る。例えば、一実施形態において、第１パックは、上記で列挙されている使用時点濃度を超えて約３倍（例えば、約５倍、約８倍、約１０倍、約１５倍、又は約２０倍）である濃度で立方体状セリア研磨剤粒子を含むような濃縮物として提供される。濃縮された第１パックは、第２パックと組み合わせる前に、好適な量の水と混合されてよい。同様に、第２パックは、上記で列挙されている使用時点濃度を超えて約３倍（例えば、約５倍、約８倍、約１０倍、約１５倍、又は約２０倍）であるカチオン性ポリマー濃度を有するように濃縮物として提供され得る。かかる実施形態において、濃縮された第２パックは、第１パックと組み合わせる前に、好適な量の水と混合されてよい。ある特定の実施形態において、第１及び第２パックは、両方が、組み合わせる前に水によって希釈されてよい。開示されている実施形態は、これらの点において限定されない。
本発明の研磨方法は、例えば、取り付けられているプラテン及びパッドを含めた化学機械研磨（ＣＭＰ）装置と併せて使用するのに特に適している。当業者に公知であるように、基材の研磨は、基材が研磨パッド及び本発明の研磨組成物と接触して設置されて、次いで、研磨パッド及び基材が基材の少なくとも一部を摩耗させるように互いに対して移動するときに行われる。本発明方法は、上記の本発明組成物を付与すること、基材（例えば、ウェハ）を本発明組成物と接触させること、基材に対して研磨組成物を移動させること、及び基材を摩耗させて酸化ケイ素材料の一部を基材から除去することにより基材を研磨することを含む。
基材は、酸化ケイ素誘電体層を概して含み、その多くが周知である。例えば、酸化ケイ素層は、以下のいずれか１以上を含んでいてよく、これらからなっていてよく、又はこれらから本質的になっていてよい：テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物、リンケイ酸塩ガラス（ＰＳＧ）、ホウリンケイ酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）、高アスペクト比プロセス（ＨＡＲＰ）酸化物、スピンオン誘電体（ＳＯＤ）酸化物、化学蒸着（ＣＶＤ）酸化物、プラズマ助長テトラエチルオルトシリケート（ＰＥＴＥＯＳ）、熱酸化物、又は非ドープケイ酸塩ガラス。
研磨組成物は、酸化ケイ素材料を含む基材を研磨するとき、高い除去速度を望ましくは示す。例えば、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物及び／若しくはプラズマ助長テトラエチルオルトシリケート（ＰＥＴＥＯＳ）、スピンオンガラス（ＳＯＧ）、並びに／又はテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を含むシリコンウェハを研磨するとき、研磨組成物は、約２０００Å（２００ｎｍ）／分以上（例えば、約４０００Å（４００ｎｍ）／分以上、約５０００Å（５００ｎｍ）／分以上、又は約６０００Å（６００ｎｍ）／分以上）の酸化ケイ素除去速度を望ましくは示す。ある特定の実施形態において（例えば、第１群の研磨組成物を使用するとき）、研磨組成物は、非常に高い酸化ケイ素除去速度（例えば、６，０００Å（６００ｎｍ）／分以上、７，０００Å（７００ｎｍ）／分以上、８，０００Å（８００ｎｍ）／分以上、又はさらには９，０００Å（９００ｎｍ）／分以上）を望ましくは示す。
ある特定の実施形態において（例えば、第２群の研磨組成物を使用するとき）、研磨組成物は、高い酸化ケイ素除去速度並びに窒化ケイ素及び／又はポリシリコンに対する高い選択性の両方を有利には示し得る。かかる実施形態において、酸化ケイ素除去速度は、３０００Å（３００ｎｍ）／分以上（例えば、約４０００Å（４００ｎｍ）／分以上、又は約５０００Å（５００ｎｍ）／分以上）であってよく、酸化ケイ素対窒化ケイ素及び／又は酸化ケイ素対ポリシリコン選択性は、少なくとも２０～１（例えば、少なくとも４０～１、少なくとも６０～１、少なくとも８０～１、又はさらには少なくとも１００～１）であってよい。
第２群の研磨組成物は、パターン形成された酸化ケイ素層を有する基材を研磨するとき、低いディッシング及び腐食をさらに望ましくは示し得る。例えば、ポリシリコントレンチ上に充填された酸化ケイ素材料を含むパターン形成されたウェハを研磨するとき、研磨組成物は、約２００Å（２０ｎｍ）未満（例えば、約１５０Å（１５ｎｍ）未満、約１００Å（１０ｎｍ）未満、約７５Å（７．５ｎｍ）未満、又は約５０Å（５ｎｍ）未満）の腐食及びディッシングを望ましくは示す。また、研磨組成物及び方法は、かかる腐食及びディッシングレベルを、広範な線幅及びパターン密度、例えば、０．５μｍ～１００μｍの範囲内の線幅及び１０パーセント～９０パーセントの範囲内のパターン密度にわたって望ましくは達成する。
本開示は、多くの実施形態を含むことが理解されよう。これらの実施形態は、以下の実施形態を含むが、これらに限定されない。
第１実施形態において、化学機械研磨組成物は、液体担体；液体担体に分散されている立方体状セリア研磨剤粒子；及び、約６ｍｅｑ／ｇ超の電荷密度を有するカチオン性ポリマーを含む。
第２実施形態は、立方体状セリア研磨剤粒子が、酸化セリウム及び酸化ランタンの混合物を含む、第１実施形態を含んでいてよい。
第３実施形態は、立方体状セリア研磨剤粒子が、約１～約１５パーセントの範囲内の、ランタン対ランタン＋セリウムのモル比を有する、第１～第２実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第４実施形態は、立方体状セリア研磨剤粒子が、約３ｍ2／ｇ～約１４ｍ2／ｇの範囲内のＢＥＴ表面積を有する、第１～第３実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第５実施形態は、立方体状セリア研磨剤粒子が、約５０ｎｍ～約５００ｎｍの範囲内の平均粒度を有する、第１～第４実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第６実施形態は、使用時点で約０．００１～約１重量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子を含む、第１～第５実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第７実施形態は、カチオン性ポリマーが、約９ｍｅｑ／ｇ超の電荷密度を有する、第１～第６実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第８実施形態は、カチオン性ポリマーが、ポリ（ビニルイミダゾール）、ポリ（ビニルイミダゾリウム）、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウム）、エピクロロヒドリン－ジメチルアミン、ポリジアリルジメチルアンモニウム、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウム）メチルサルフェート、ポリエチレンイミン、ポリリシン、ポリヒスチジン、ポリアルギニンのうちの少なくとも１つを含む、第１～第７実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第９実施形態は、カチオン性ポリマーが、ポリ（ビニルイミダゾリウム）、ポリリシン、又はこれらの混合物である、第１～第８実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第１０実施形態は、使用時点で約０．１重量ｐｐｍ～約２０重量ｐｐｍのカチオン性ポリマーを含む、第１～第９実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第１１実施形態は、使用時点で約１重量ｐｐｍ～約１０重量ｐｐｍのカチオン性ポリマーを含む、第１～第１０実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第１２実施形態は、カルボン酸－酸化ケイ素研磨速度向上剤をさらに含む、第１～第１１実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第１３実施形態は、カルボン酸が、ピコリン酸、酢酸、４－ヒドロキシ安息香酸、又はこれらの混合物である、第１２実施形態を含んでいてよい。
第１４実施形態は、使用時点で約３～約５の範囲内のｐＨを有する、第１～第１３実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第１５実施形態は、使用時点で約０．００１～約１重量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子、及び、使用時点で約０．１重量ｐｐｍ～約２０重量ｐｐｍのポリ（ビニルイミダゾリウム）、ポリリシン、又はこれらの混合物を含む、第１～第１４実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第１６実施形態は、使用時点で約３～５の範囲内のｐＨを有し、ピコリン酸、酢酸、又はこれらの混合物をさらに含む、第１～第１５実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第１７実施形態は、使用時点で約０．００１～約１重量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子を含み：立方体状セリア研磨剤粒子が、酸化セリウム及び酸化ランタンの混合物を含み、約５０～約５００ｎｍの範囲内の平均粒度を有し；カチオン性ポリマーが、ポリ（ビニルイミダゾリウム）、ポリリシン、又はこれらの混合物を含む、第１～第１６実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第１８実施形態は、使用時点で約３～５の範囲内のｐＨを有し、ピコリン酸、酢酸、又はこれらの混合物をさらに含む、第１～第１７実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第１９実施形態は、酸化ケイ素誘電体材料を含む基材を化学機械研磨する方法を含む。当該方法は（ａ）第１～第１８実施形態のいずれか１つを含む研磨組成物を付与すること；（ｂ）基材を上記の付与された研磨組成物と接触させること；（ｃ）上記研磨組成物を基材に対して移動させること；及び（ｄ）基材を摩耗させて酸化ケイ素誘電体材料の一部を基材から除去することにより基材を研磨することを含む。
第２０実施形態は、酸化ケイ素誘電体材料の除去速度が、（ｄ）において約６，０００Å（６００ｎｍ）／分超である、第１９実施形態を含んでいてよい。
第２１実施形態は、カチオン性ポリマーが、ポリリシン又はポリ（ビニルイミダゾリウム）である、第１９～第２０実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第２２実施形態は、研磨組成物が、使用時点で約０．００１～約１重量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子を含み、立方体状セリア研磨剤粒子が、酸化セリウム及び酸化ランタンの混合物を含み、約５０～約５００ｎｍの範囲内の平均粒度を有する、第１９～第２１実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第２３実施形態は、研磨組成物が、ピコリン酸、酢酸、又はこれらの混合物をさらに含む、第１９～第２２実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第２４実施形態は、上記の研磨組成物を付与することが、（ａｉ）研磨濃縮物を付与すること、及び（ａｉｉ）研磨濃縮物を少なくとも一部の水によって希釈して研磨濃縮物の一部とすることを含む、第１９～第２３実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第２５実施形態は、上記の研磨組成物を付与することが、（ａｉ）立方体状セリア研磨剤粒子を含む第１パック及びカチオン性ポリマーを含む第２パックを付与すること、並びに、（ａｉｉ）第１及び第２パックを合わせて研磨組成物を得ることを含む、第１９～第２４実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
第２６実施形態は、第１及び第２パックの少なくとも１つが、（ａｉｉ）において合わせる前に水によって希釈される、第１９～第２５実施形態のうちのいずれか１つを含んでいてよい。
以下の例は、発明をさらに説明するが、当然ながら、その範囲を限定すると何ら解釈されるべきではない。様々な基材を、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｍｉｒｒａ（登録商標）研磨ツール（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能）を使用して研磨した。ブランケットウェハを、１００ｒｐｍのプラテン速度、８５ｒｐｍのヘッド速度、３ｐｓｉ（２０６８４．２８Ｐａ）の下向きの力、及び１５０ｍｌ／分のスラリー流量で、Ｍｉｒｒａ（登録商標）において６０秒間研磨した。上記ウェハを、６ポンド（２．７１２６ｋｇ）の下向きの力でＳａｅｓｏｌ ＤＳ８０５１コンディショナを使用するインサイチュコンディショニングによって、ＮｅｘＰｌａｎａｒ（登録商標）Ｅ６０８８パッド（Ｃａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）において研磨した。
ブランケットテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物、ＳｉＮ－ＰＥウェハ、及びポリシリコンウェハを、後続する例において研磨した。ＴＥＯＳウェハをＷＲＳ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから得、これは、２０ｋÅ（２０００ｎｍ）のＴＥＯＳ層を含んだ。ＨＤＰウェハをＳｉｌｙｂから得、これは、１０ｋÅ（１０００ｎｍ）のＨＤＰ酸化物層を含んだ。ＳｉＮ－ＰＥウェハをＡｄｖａｎｔｅｃから得、これは、５ｋÅ（５００ｎｍ）のＰＥ ＳｉＮ層を含んだ。ポリシリコンウェハをＷＲＳ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから得、これは、１０ｋÅ（１０００ｎｍ）のポリＳｉ層を含んだ。パターン形成されたＨＤＰウェハをＳｉｌｙｂから得、これは、２ｋÅ（２００ｎｍ）の下層のポリシリコンを有する、ＳＴＩ１の４ｋÅ（４００ｎｍ）のＨＤＰ酸化物を含んだ。
例１
原料の酸化セリウム分散液を以下のように調製した。硝酸セリウム溶液を、１３．１ｋｇの３Ｍの硝酸セリウム（３価）（ＩＩＩ）溶液、０．３ｋｇの３Ｍの硝酸ランタン溶液、２．０ｋｇの６８％の硝酸（ＨＮＯ3）溶液、０．５ｋｇの脱イオン水、及び硝酸セリウム（ＩＶ）を、０．００００５５に等しいセリウム（ＩＶ）対セリウム（合計）のモル比で合わせることによって調製した。硝酸セリウム溶液を、次いで、２０Ｌ容器において、撹拌及び窒素バブリング下で脱気した。
アンモニア水溶液を、７５ｋｇの脱イオン水及び１３．１ｋｇの２５％の水性アンモニアの溶液を合わせる（硝酸セリウム溶液中のセリウム及びランタンの合計に対するアンモニア水溶液中のＮＨ4ＯＨのモル比が９．０であるように）ことによって調製した。アンモニア水溶液を、次いで、１００Ｌ容器のジャケット付反応器において撹拌及び窒素バブリング下で脱気した。
硝酸セリウム溶液を、次いで、窒素パージ下、同じ撹拌により、アンモニア水溶液に周囲温度で添加した。反応混合物の温度を次いで８０℃（３５３Ｋ）まで増加させ、当該温度で１８時間保持した。反応混合物を次いで放置冷却し、冷却下、６８％の硝酸を添加することによってｐＨ２に酸性化した。
反応混合物を次いで濾過し、脱イオン水で洗浄した。洗浄溶液の伝導度が０．０４ｍＳ／ｃｍ未満であるとき、洗浄を繰り返した。脱イオン水を添加して、最終的な酸化セリウム濃度を１０重量パーセントに調整した。立方体状セリア研磨剤粒子は、２．５モルパーセントの酸化ランタン及び９７．５モルパーセントの酸化セリウムを含んだ。
ＢＥＴ比表面積を窒素吸着によって求めたところ、１ｇあたり１１．８ｍ2であった。平均粒度は、Ｈｏｒｉｂａ９６０によって測定したところ１０２ｎｍであり、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａｓｉｚｅｒによって測定したところ１４０ｎｍであった。
例２
６つの研磨組成物を試験して、ＴＥＯＳ研磨速度に対するポリ（ビニルイミダゾリウム）メチルサルフェート（ＰＶＩ）及び酢酸の影響を評価した。組成物は、以下の通り異なるレベルのＰＶＩを含んだ：ＰＶＩなし（２Ａ）、１重量ｐｐｍ（２Ｂ、２Ｅ、及び２Ｆ）、２重量ｐｐｍ（２Ｃ）、及び４重量ｐｐｍ（２Ｄ）。組成物２Ｅ及び２Ｆは、５０重量ｐｐｍの酢酸（２Ｅ）及び５００重量ｐｐｍの酢酸（２Ｆ）をさらに含んだ。各組成物は、５００重量ｐｐｍのピコリン酸をさらに含み、例１において上記に記載されている原料セリア分散液を使用して調製した。研磨組成物を、まず、適量のピコリン酸、酢酸、及びＰＶＩを脱イオン水に添加することによって調製した。適量の例１の原料セリア分散液を次いで各組成物が０．２重量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子を含むように添加した。各組成物のｐＨは、約４であった。
ブランケットＴＥＯＳウェハを上記で列挙されている条件でＭｉｒｒａ（登録商標）ツールにおいて６０秒間研磨した。研磨結果を表２に示す。全ての除去速度（ＲＲ）を、１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。
表２
Figure 2022552895000007
表２に記載されている結果から、ＴＥＯＳ除去速度が、（組成物２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄと比較して）ＰＶＩ濃度が増加するにつれて増加することが容易に明らかである。これは、従来の湿式セリアについて概して観察されていることとは反対になっている。上記除去速度は、特に、（組成物２Ａ、２Ｅ、及び２Ｆと比較して）より低い濃度、例えば、５０重量ｐｐｍでは、酢酸によって強く影響されないことがさらに明らかである。
例３
３つの研磨組成物を試験して、ＴＥＯＳ研磨速度に対するカチオン性ポリビニルアルコール（ｃａｔ ＰＶＯＨ）の影響を評価した。組成物３Ａは、組成物２Ａと同一であった。組成物は、以下の通り異なるレベルのｃａｔ ＰＶＯＨを含んだ：ｃａｔ ＰＶＯＨなし（３Ａ）、１重量ｐｐｍ（３Ｂ）、及び５重量ｐｐｍ（３Ｃ）。各組成物は、５００重量ｐｐｍのピコリン酸をさらに含み、例１において上記に記載されている原料セリア分散液を使用して調製した。研磨組成物を、まず、適量のピコリン酸及びＧＯＨＳＥＮＸ Ｋ－４３４（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能なカチオン性ＰＶＯＨ）を脱イオン水に添加することによって調製した。適量の例１の原料セリア分散液を、次いで、各組成物が０．２重量パーセントの酸化セリウムを含むように添加した。各組成物のｐＨは、約４であった。
ブランケットＴＥＯＳウェハを上記で列挙されている条件でＭｉｒｒａ（登録商標）ツールにおいて６０秒間研磨した。研磨結果を表３に示す。全ての除去速度（ＲＲ）を、１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。
表３
Figure 2022552895000008
表３に記載されている結果から容易に明らかであるように、低いレベル（１ｐｐｍ）において、ｃａｔ ＰＶＯＨは、ＴＥＯＳ除去速度にほとんど影響しない又は影響しない。より高いレベル（５ｐｐｍ）では、ｃａｔ ＰＶＯＨは、ＴＥＯＳ除去速度を適度に増加させる。
例４
２つの研磨組成物を試験した。組成物４Ａは、組成物２Ａと同一であった。組成物４Ｂは、０．０１７重量パーセントのマルトール、０．２５重量パーセントのＥｍｕｌｇｅｎ Ａ－５００（ＫＡＯ Ｇｌｏｂａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル）、０．７５重量ｐｐｍのＰＡＳ－Ｊ－８１（Ｎｉｔｔｏ Ｂｏｓｅｋｉ Ｃｏ．によって商標登録されているポリＤＡＤＭＡＣのアクリルアミドコポリマー）、及び０．０２３重量パーセントのプロパン酸を含んだ。各組成物は、例１において上記で記載されている原料セリア分散液を使用して調製し、０．２重量パーセントの酸化セリウムを含んだ。各組成物のｐＨは、約４．０であった。
ブランケットＴＥＯＳ及びポリシリコンウェハを、上記で列挙されている条件でＭｉｒｒａ（登録商標）ツールにおいて６０秒間研磨した。研磨結果を表４に示す。全ての除去速度（ＲＲ）を、１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。
表４
Figure 2022552895000009
表４に記載されている結果から容易に明らかであるように、カチオン性ポリマーを含む組成物４Ｂは、同様のＴＥＯＳ除去速度及び非常に優れた対ポリシリコン選択性を示した。
例５
１２の研磨組成物を試験して、ＴＥＯＳ除去速度に対するカチオン性ポリマー仕込み量の影響を評価した。組成物５Ａ～５Ｌを、第１パック（Ａパック）を、脱イオン水及び対応する第２パック（Ｂパック）と合わせることによって調製した。Ａパックは、１０００重量ｐｐｍのピコリン酸、３００重量ｐｐｍの、ＤｕＰｏｎｔから入手可能なＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ殺生物剤、及び２重量パーセントのセリア研磨剤粒子を含んだ。組成物５Ａ～５Ｄでは、湿式プロセスセリア（Ｒｈｏｄｉａから市販されているＨＣ６０（商標））を第１対照セリアとして使用し、脱イオン水、ピコリン酸及びＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸと合わせた。組成物５Ｅ～５Ｈでは、焼結セリア（同一出願人による米国特許第９，５０５，９５２号明細書の研磨組成物１Ｃにおいて使用されているセリア研磨剤）を第２対照セリアとして使用し、脱イオン水、ピコリン酸及びＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸと合わせた。組成物５Ｉ～５Ｌでは、例１において記載されている原料セリア分散液を脱イオン水、ピコリン酸及びＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸと合わせた。各ＡパックのｐＨ値は、約４であった。
Ｂパックは、５００重量ｐｐｍのポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）（５０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する）、２２５０重量ｐｐｍの酢酸、３４１３重量ｐｐｍのクロトン酸、１５０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ殺生物剤、及びカチオン性ポリマーを含んだ。組成物５Ａ、５Ｅ、及び５Ｉでは、カチオン性ポリマーは、１００重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７を含んだ。組成物５Ｂ、５Ｆ、及び５Ｊでは、カチオン性ポリマーは、２００重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７を含んだ。組成物５Ｃ、５Ｇ、及び５Ｋでは、カチオン性ポリマーは、１００重量ｐｐｍのポリＭＡＤＱＵＡＴを含んだ。組成物５Ｄ、５Ｈ、及び５Ｌでは、カチオン性ポリマーは、２００重量ｐｐｍのポリＭＡＤＱＵＡＴを含んだ。ＢパックのｐＨは、約４であった。
Ａパックの一部を、まず、６部の脱イオン水と合わせ、次いで、３部のＢパックとさらに合わせて、０．２重量パーセントのセリア研磨剤及び３０重量パーセント又は６０重量パーセントのいずれかのカチオン性ポリマーを含む、使用時点組成物を得た。使用時点でおけるｐＨは、各組成物について約４であった。
ブランケットＴＥＯＳウェハを上記で列挙されている条件でＭｉｒｒａ（登録商標）ツールにおいて６０秒間研磨した。研磨結果を表５に示す。全ての除去速度（ＲＲ）を、１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。
表５
Figure 2022552895000010
表５に記載されている結果から容易に明らかであるように、立方体状セリア研磨剤粒子を含む組成物５Ｈ～５Ｌは、対照セリア組成物と比較して優れた除去速度を示した。また、６０重量ｐｐｍのカチオン性ポリマー及び立方体状セリア研磨剤粒子を含む組成物５Ｉ及び５Ｋは、高い除去速度を示した。類似の対照セリア組成物５Ｂ、５Ｄ、５Ｆ、及び５Ｈは、６０重量ｐｐｍのカチオン性ポリマーにおいてかなりの除去速度を示さなかった。
例６
４つの研磨組成物を試験して、ＴＥＯＳ除去速度及びディッシングに対するカチオン性ポリマー仕込み量の影響を評価した。組成物６Ａ～６Ｄを、例５において上記に記載されているようにＡパックを脱イオン水及び対応するＢパックと合わせることによって調製した。Ａパックは、１０００重量ｐｐｍのピコリン酸、３００重量ｐｐｍの、ＤｕＰｏｎｔから入手可能なＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ殺生物剤、及び２重量パーセントのセリア研磨剤粒子を含んだ。組成物６Ａでは、Ａパックは、組成物５Ａ～５Ｄに関して上記に記載されている第１対照セリアを含んだ。組成物６Ｂ～６Ｄでは、Ａパックにおけるセリア研磨剤粒子を、例１に記載されている１部の原料セリア分散液を４部の脱イオン水と合わせることによって得た。ＡパックのｐＨは、約４であった。
Ｂパックは、ＰＶＰ（５０００ｇ／ｍｏｌ）（組成物６Ａ、６Ｂ、及び６Ｃでは３３３重量ｐｐｍ、組成物６Ｄでは５００重量ｐｐｍ）、２２５０重量ｐｐｍの酢酸、３４１３重量ｐｐｍのクロトン酸、１５０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ殺生物剤、並びにポリクオタニウム－７（組成物６Ａでは１２５重量ｐｐｍ、組成物６Ｂでは１４０重量ｐｐｍ、組成物６Ｃ及び６Ｄでは２００重量ｐｐｍ）を含んだ。ＢパックのｐＨは、約４であった。
Ａパックの一部を、まず、６部の脱イオン水と合わせ、次いで、３部のＢパックとさらに合わせて、０．２重量パーセントのセリア研磨剤及び３７．５重量ｐｐｍ（６Ａ）、４２重量ｐｐｍ（６Ｂ）、又は６０重量ｐｐｍ（６Ｃ及び６Ｄ）のポリクオタニウム－７を含む、使用時点組成物を得た。
ブランケットＴＥＯＳウェハを６０秒間研磨し、パターン形成されたＨＤＰウェハを上記で列挙されている条件でｍｉｒｒａ（登録商標）において１００％の過剰研磨まで研磨した。研磨結果を表６に示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。ディッシングは、オングストローム（Å（０．１ｎｍ））の単位におけるものである。
表６
Figure 2022552895000011
表６に記載されている結果から容易に明らかであるように、組成物６Ｂ～６Ｄは、対照組成物６Ａと比較して有意に改良された（２ｘ超の改良）ＴＥＯＳ除去速度を示す。また、組成物６Ｃ及び６Ｄ（特に６Ｄ）は、優れた除去速度対ディッシング比を示す。
例７
４５の研磨組成物を試験して、ＴＥＯＳ除去速度に対する電荷密度の影響を評価した。組成物のそれぞれを、例５において上記に記載されているようにＡパックを脱イオン水及び対応するＢパックと合わせることによって調製した。Ａパックは、２０重量パーセントの、例１で調製した原料セリア分散液、１７５０重量ｐｐｍのピコリン酸、及び７５重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ殺生物剤を含んだ。残りは脱イオン水であった。
Ｂパックは、３３３重量ｐｐｍのＰＶＰ（５０００ｇ／ｍｏｌ）、２２５０重量ｐｐｍの酢酸、１７０７重量ｐｐｍのクロトン酸、５００重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ、及び、１００重量ｐｐｍ、３００重量ｐｐｍ、又は５００重量ｐｐｍのカチオン性ポリマーを含んだ。カチオン性ポリマーは、Ａｑｕａｓｔｙｌｅ ３００ＡＦ（Ａｓｈｌａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能なポリクオタニウム－６９）（７Ａ）、Ａｄｖａｎｔａｇｅ Ｓ（Ａｓｈｌａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能なビニルカプロラクタム／ＶＰ／ジメチルアミノエチルメタクリレートコポリマー）（７Ｂ）、Ｌｕｖｉｑｕａｔ Ｈｏｌｄ（ＢＡＳＦから入手可能なポリクオタニウム－４６）（７Ｃ）、ＤＡＤＭＡＣ：ＮＶＰ比が９：９１であるポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）クロリド－コ－Ｎ－ビニルピロリドン（ＤＡＤＮＰＶ－９：９１と称される）（７Ｄ）、Ｇａｆｑｕａｔ ＨＳ－１００（Ａｓｈｌａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能なポリクオタニウム－２８）（７Ｅ）、Ｌｕｖｉｑｕａｔ Ｕｌｔｒａ（ＢＡＳＦから入手可能なポリクオタニウム－４４）（７Ｆ）、Ｌｕｖｉｑｕａｔ ＰＱ １１（ＢＡＳＦから入手可能なポリクオタニウム－１１）（７Ｇ）、Ｌｕｖｉｑｕａｔ Ｓｕｐｒｅｍｅ（ＢＡＳＦから入手可能なポリクオタニウム－６８）（７Ｈ）、Ｍｅｒｑｕａｔ ３９４０（Ｌｕｂｒｉｚｏｌから入手可能なポリクオタニウム－３９）（７Ｉ）、Ｎ－Ｈａｎｃｅ ＳＰ １００（Ａｓｈｌａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能なアクリルアミドプロピルトリモニウムクロリド／アクリルアミドコポリマー）（７Ｊ）、Ｌｕｖｉｑｕａｔ ＦＣ ３７０（ＢＡＳＦから入手可能なポリクオタニウム－１６）（７Ｋ）、ＤＡＤＭＡＣ：ＮＶＰ比が２８：７２であるポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）クロリド－コ－Ｎ－ビニルピロリドン（ＤＡＤＮＰＶ－２８：７２と称される）（７Ｌ）、ポリクオタニウム－７（７Ｍ）、ＤＡＤＭＡＣ：ＮＶＰ比が７０：３０であるポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）クロリド－コ－Ｎ－ビニルピロリドン（ＤＡＤＮＰＶ－７０：３０と称される）（７Ｎ）、又はポリＭＡＤＱＵＡＴ（７Ｏ）を含んだ。
既知の構造を有する列挙されているカチオン性ポリマーの電荷密度を、式１及び２に関して上記に記載されているように算出した。それぞれ列挙されているカチオン性ポリマーの相対電荷密度（ポリクオタニウム－７に対する）を、上記に記載されており且つ以下により詳細に記載されているように、ＰＶＳＫ滴定を介して求めた。未知の構造を有する列挙されているカチオン性ポリマーの電荷密度を、相対電荷密度及びポリクオタニウム－７の算出電荷密度の積として算出した。これらの電荷密度（ＣＤ）値を表７Ａに列挙する。
表７Ａに列挙されている相対電荷密度値を求めるのに使用したＰＶＳＫ滴定手順は以下の通りである：各カチオン性ポリマーの水溶液を、カチオン性ポリマーを脱イオン水中で混合することによって調製した。各カチオン性ポリマーの濃度は、６８ｐｐｍのカチオン性ポリマーであった。希釈ＰＶＳＫ溶液を、１重量部のポリビニル硫酸カリウムＮ／４００（Ｗａｋｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能）を１．５重量部の脱イオン水によって希釈する（２．５Ｘ希釈）ことによって調製した。希釈トルイジンブルー－Ｏ溶液を、０．１グラムのトルイジンブルー－Ｏ（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈから入手可能）を９９．９グラムの脱イオン水によって希釈して１００グラムの希釈トルイジンブルー－Ｏ溶液（０．１パーセントのトルイジンブルー－Ｏ）を得ることによって調製した。
青色のカチオン性ポリマー溶液を、１０５μＬ（約２滴）の希釈トルイジンブルー－Ｏ溶液を２５グラムの水性カチオン性ポリマー溶液（６８ｐｐｍのカチオン性ポリマー）に添加することによって得た。希釈ＰＶＳＫ溶液を青色のカチオン性ポリマー溶液内で終点まで（すなわち、青色のカチオン性ポリマー溶液の色が青色からピンク色に変化するまで）滴定した。滴定された希釈ＰＶＳＫ溶液の体積を記録した。列挙されているカチオン性ポリマーのそれぞれを３回試験した。滴定された希釈ＰＶＳＫ溶液の平均体積を使用して相対電荷密度を計算した。
上記のように、ポリクオタニウム－７カチオン性ポリマーを標準として使用した。相対電荷密度は、各カチオン性ポリマーに使用した滴定剤の平均体積をポリクオタニウム－７に使用した滴定剤の平均体積によって除算するようになっている式３に関して上記に記載されているように計算した。測定電荷密度は、相対電荷密度を、ポリクオタニウム－７について算出電荷密度（式１から得られ、ポリクオタニウム－７の構造は既知である）で乗算することによって、式４に関して上記に記載されているように計算した。
表７Ａ
Figure 2022552895000012
研磨の前に、上記Ａパックの一部をまず６部の脱イオン水と合わせ、次いで、３部の各Ｂパックとさらに合わせて、０．２重量パーセントのセリア研磨剤及び３０、９０、又は１５０重量ｐｐｍの列挙されているカチオン性ポリマーを含む、使用時点組成物７Ａ～７Ｏを得た。
ブランケットＴＥＯＳウェハを、Ｍｉｒｒａ（登録商標）ツールについては上記に列挙されている条件で、Ｌｏｇｉｔｅｃｈ研磨ツールにおいて３０秒間研磨した。研磨結果を表７Ｂに示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。
表７Ｂ
Figure 2022552895000013
表７Ｂに記載されている結果から明らかであるように、ＴＥＯＳ除去速度は、カチオン性ポリマー仕込み量及びカチオン性ポリマーの電荷密度の両方によって影響され得る。より高い電荷密度では、ＴＥＯＳ除去速度は、より高いカチオン性ポリマー仕込み量レベルで減少する傾向がある。より低い電荷密度では、ＴＥＯＳ除去速度は、カチオン性ポリマー仕込み量レベル（少なくとも３０重量ｐｐｍ～１５０ｐｐｍの範囲内）にあまり依存しない。
例８
４つの研磨組成物を試験して、ＴＥＯＳ除去速度及びディッシングに対するカチオン性ポリマー仕込み量の影響を評価した。組成物８Ａ～８Ｄを、例５において上記に記載されているようにＡパックを脱イオン水及び対応するＢパックと合わせることによって調製した。組成物８Ａ及び８Ｄでは、Ａパックは、１７５０重量ｐｐｍのピコリン酸、７５重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ、及び２重量パーセントのセリア研磨剤粒子を含んだ。組成物８Ａは、例５において上記に記載されている第１対照セリアを含んだ。組成物８Ｄは、例１において上記に記載されている原料セリア分散液を含んだ。組成物８Ｂ及び８Ｃでは、Ａパックは、３５００重量ｐｐｍのピコリン酸、７５重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ、及び２重量パーセントの、例５において上記に記載されている第２対照セリアを含んだ。
組成物８Ａ～８Ｄに関するＢパックは、以下の構成要素を含んだ：
（８Ａ）３３３重量ｐｐｍのＰＶＰ（２５００ｇ／ｍｏｌ）、２２５０重量ｐｐｍの酢酸、４１７重量ｐｐｍのクロトン酸、１２５重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７、及び１５０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ。
（８Ｂ）６６７重量ｐｐｍのポリエチレングリコールオクタデシルエーテル（Ｂｒｉｊ（登録商標）Ｓ２０）、１５００重量ｐｐｍの酢酸、１１７重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７、及び１５０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ。
（８Ｃ）６６７重量ｐｐｍのＢｒｉｊ（登録商標）Ｓ２０、１５００重量ｐｐｍの酢酸、８３３重量ｐｐｍのクロトン酸、１３３重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７、及び１５０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ。
（８Ｄ）３３３重量ｐｐｍのＰＶＰ（２５００ｇ／ｍｏｌ）、２２５０重量ｐｐｍの酢酸、３４１３重量ｐｐｍのクロトン酸、２００重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７、及び１５０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ。
Ａパックの一部を、まず、６部の脱イオン水と合わせ、次いで、３部のＢパックとさらに合わせて、０．２重量パーセントのセリア研磨剤、３７．５重量ｐｐｍ（８Ａ）、３５重量ｐｐｍ（８Ｂ）、又は４０重量ｐｐｍ（８Ｃ）、及び６０重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７、並びに１２５重量ｐｐｍ（８Ａ）、０重量ｐｐｍ（８Ｂ）、２５０重量ｐｐｍ（８Ｃ）、及び１０００重量ｐｐｍ（８Ｄ）のクロトン酸を含む、使用時点組成物を得た。
ブランケットＴＥＯＳウェハを６０秒間研磨し、パターン形成されたＨＤＰウェハを上記で列挙されている条件でｍｉｒｒａ（登録商標）において１００％の過剰研磨まで研磨した。研磨結果を表８に示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。ディッシングは、オングストローム（Å（０．１ｎｍ））の単位におけるものである。
表８
Figure 2022552895000014
表８に記載されている結果から容易に明らかであるように、立方体状セリア研磨剤粒子を含む組成物８Ｄは、より高いＴＥＯＳ除去速度及び改良された除去速度対ディッシング比の両方を達成する。立方体状セリア研磨剤粒子は、より高いカチオン性ポリマー濃度においてなおより高いＴＥＯＳ除去速度を達成することにより、より高いカチオン性ポリマーの使用がディッシングを低減すること（及び除去速度対ディッシング比を解消すること）を可能にする。
例９
３つの研磨組成物を、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ（登録商標）研磨ツールにおいて試験した。組成物９Ａ～９Ｃを、例５において上記に記載されているようにＡパックを脱イオン水及び対応するＢパックと合わせることによって調製した。組成物のそれぞれにおいて、Ａパックは、１７５０重量ｐｐｍのピコリン酸、７５重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ、及び例１において上記に記載されている原料セリア分散液から得られる２重量パーセントのセリアを含んだ。
組成物９Ａ～９Ｃに関するＢパックは、以下の構成要素を含んだ：
（９Ａ）５００重量ｐｐｍのＰＶＰ（９７００ｇ／ｍｏｌ）、２２５０重量ｐｐｍの酢酸、３４１３重量ｐｐｍのクロトン酸、５００重量ｐｐｍのＬｕｖｉｑｕａｔポリクオタニウム１１（例７を参照）、及び１５０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ。
（９Ｂ）５００重量ｐｐｍのＰＶＰ（９７００ｇ／ｍｏｌ）、２２５０重量ｐｐｍの酢酸、３４１３重量ｐｐｍのクロトン酸、１５０重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７、及び１５０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ。
（９Ｃ）５００重量ｐｐｍのＰＶＰ（９７００ｇ／ｍｏｌ）、２２５０重量ｐｐｍの酢酸、３４１３重量ｐｐｍのクロトン酸、１００重量ｐｐｍのポリＤＡＤＭＡＣ、及び１５０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ。
Ａパックの一部を、まず、６部の脱イオン水と合わせ、次いで、３部のＢパックとさらに合わせて、０．２重量パーセントのセリア研磨剤、１５０重量ｐｐｍ（９Ａ）、４０重量ｐｐｍ（９Ｂ）、又は３０重量ｐｐｍ（８Ｃ）のカチオン性ポリマーを含む、使用時点組成物を得た。
ブランケットＴＥＯＳウェハを６０秒間研磨し、パターン形成されたＨＤＰウェハを、６ポンド（２．７１２６ｋｇ）の下向きの力でＳａｅｓｏｌ ＤＳ８０５１コンディショナを使用してインサイチュコンディショニングしながら、９３ｒｐｍのプラテン速度、８７ｒｐｍのヘッド速度、２ｐｓｉ（１３７８９．５２Ｐａ）の下向きの力、及び１７５ｍｌ／分のスラリー流量で、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ（登録商標）ツール及びＮｅｘＰｌａｎａｒ（登録商標）Ｅ６０８８研磨パッドにおいて１００％の過剰研磨まで研磨した。研磨結果を表９に示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。ディッシングは、オングストローム（Å（０．１ｎｍ））の単位におけるものである。
表９
Figure 2022552895000015
表９に記載されている結果から容易に明らかであるように、Ｌｕｖｉｑｕａｔ ＰＱ１１カチオン性ポリマーを含む組成物８Ａは、高いＴＥＯＳ除去速度を達成し、ポリクオタニウム－７カチオン性ポリマーを含む組成物８Ｂは、高いＴＥＯＳ除去速度及び非常に低いディッシングの両方を達成し、ポリＤＡＤＭＡＣカチオン性ポリマーを含む組成物９Ｃは、非常に低いＴＥＯＳ除去速度を有した。
例１０
１０の研磨組成物を試験して、ＴＥＯＳ除去速度に対するクロトン酸の影響を評価した。組成物１０Ａ～１０Ｊを、例５において上記に記載されているようにＡパックを脱イオン水及び対応するＢパックと合わせることによって調製した。組成物１０Ａ～１０Ｆでは、Ａパックは、１７５０重量ｐｐｍのピコリン酸、７５重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸ及び２重量パーセントのセリアを含んだ。組成物１０Ａ～１０Ｄは、例５において上記に記載されている第１対照セリアを含んだが、組成物１０Ｅ及び１０Ｆは、例１において上記に記載されている原料セリア分散液を使用した。組成物１０Ｇ～１０Ｊでは、Ａパックは、３５００重量ｐｐｍのピコリン酸、７５重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸ及び２重量パーセントの、例５において上記に記載されている第２対照セリアを含んだ。
組成物１０Ａ～１０Ｄ及び１０Ｇ～１０Ｊに関するＢパックは、６６７重量ｐｐｍのＢｒｉｊ（登録商標）Ｓ２０（例８）、１５００重量ｐｐｍの酢酸、及び５００重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸを含んだ。組成物１０Ａ～１０ＤのＢパックは、１００重量ｐｐｍ（１０Ａ及び１０Ｂ）又は１５０重量ｐｐｍ（１０Ｃ及び１０Ｄ）ポリクオタニウム－７をさらに含んだ。組成物１０Ｂ及び１０ＤのＢパックは、８３３重量ｐｐｍのクロトン酸をなおさらに含んだ。
組成物１０Ｇ～１０ＪのＢパックは、１００重量ｐｐｍのポリＭＡＤＱＵＡＴをさらに含んだ。組成物１０Ｈ～１０ＪのＢパックは、４２７重量ｐｐｍ（１０Ｈ）、１４９３重量ｐｐｍ（１０Ｉ）、及び５０００重量ｐｐｍ（１０Ｊ）クロトン酸をなおさらに含んだ。
組成物１０Ｅ及び１０Ｆに関するＢパックは、３３３重量ｐｐｍのＰＶＰ（２５００ｇ／ｍｏｌ）、２１６７重量ｐｐｍの酢酸、２００重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７、及び５００重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸを含んだ。組成物１０Ｅ及び１０ＦのＢパックは、１３８９重量ｐｐｍ（１０Ｅ）及び５６８９重量ｐｐｍ（１０Ｆ）クロトン酸をさらに含んだ。
Ａパックの一部を、まず、６部の脱イオン水と合わせ、次いで、３部のＢパックとさらに合わせて、０．２重量パーセントのセリア研磨剤を含む、使用時点組成物を得た。ブランケットＴＥＯＳウェハを上記で列挙されている条件でＭｉｒｒａ（登録商標）ツールにおいて６０秒間研磨した。研磨結果を表１０に示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。カチオン性ポリマー及びクロトン酸の濃度を重量ｐｐｍで列挙する。
表１０
Figure 2022552895000016
表１０に記載されている結果から容易に明らかであるように、ＴＥＯＳ除去速度は、立方体状セリア研磨剤粒子を含む組成物（１０Ｅ及び１０Ｆ）では、クロトン酸濃度と共に増加する。ＴＥＯＳ除去速度は、第１対照セリアを含む組成物（１０Ａ～１０Ｄ）では、クロトン酸濃度（低濃度）から本質的に独立している。ＴＥＯＳ除去速度は、第２対照セリアを含む組成物（１０Ａ～１０Ｄ）では、クロトン酸濃度と共に減少する。
例１１
３つの研磨組成物を試験して、ＴＥＯＳ除去速度及びディッシングに対するＰＶＰ分子量の影響を評価した。組成物１１Ａ～１１Ｃを、例５において上記に記載されているようにＡパックを脱イオン水及び対応するＢパックと合わせることによって調製した。Ａパックは、１０００重量ｐｐｍのピコリン酸、７５重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸ及び２重量パーセントのセリアを含み、例１において上記に記載されている原料のセリア溶液を使用して調製した。
Ｂパックは、５００重量ｐｐｍのＰＶＰ、２２５０重量ｐｐｍの酢酸、３４１３重量ｐｐｍのクロトン酸、１５０重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７、及び１５０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸを含んだ。ＰＶＰ分子量は、約５０００ｇ／ｍｏｌ（１１Ａ）、９７００ｇ／ｍｏｌ（１１Ｂ）、及び６６，８００ｇ／ｍｏｌ（１１Ｃ）であった。
Ａパックの一部を、まず、６部の脱イオン水と合わせ、次いで、３部のＢパックとさらに合わせて、０．２重量パーセントのセリア研磨剤を含む、使用時点組成物を得た。
ブランケットＴＥＯＳウェハを上記で列挙されている条件でＭｉｒｒａ（登録商標）ツールにおいて６０秒間研磨した。パターンウェハを、例９において上記に列挙されている条件で、Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ（登録商標）ツール及びＮｅｘＰｌａｎａｒ（登録商標）Ｅ６０８８研磨パッドにおいて、１００％の過剰研磨まで研磨した。研磨データを表１１に示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。ディッシングをオングストローム（Å（０．１ｎｍ））で列挙する。
表１１
Figure 2022552895000017
表１１に記載されている結果から容易に明らかであるように、約５０００ｇ／ｍｏｌのＰＶＰ分子量を有する組成物１１Ａによって、最も高い除去速度及び最も低いディッシングが達成される。
例１２
６つの研磨組成物を試験して、ＴＥＯＳ除去速度に対するイプシロンポリリシン（ｅＰＬＬ）の影響を評価した。組成物１２Ａ～１２Ｆを、例５において上記に記載されているようにＡパックを脱イオン水及び対応するＢパックと合わせることによって調製した。Ａパックは、１０００重量ｐｐｍのピコリン酸、３００重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸ及び２重量パーセントのセリアを含んだ。組成物１２Ａ及び１２Ｂでは、Ａパックは、例５において上記に記載されている第１対照セリアを含んだ。組成物１２Ｃ及び１２Ｄでは、Ａパックは、例５において上記に記載されている第２対照セリアを含んだ。組成物１２Ｅ及び１２Ｆでは、Ａパックは、適量の例１において上記に記載されている原料セリア分散液を含んだ。
Ｂパックは、５００重量ｐｐｍのＰＶＰ（５０００ｇ／ｍｏｌ）、２２５０重量ｐｐｍの酢酸、３４１３重量ｐｐｍのクロトン酸、１５０ｐｐｍのＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸ、並びに０重量ｐｐｍ（１２Ａ、１２Ｃ、及び１２Ｅ）又は３３．３重量ｐｐｍ（１２Ｂ、１２Ｄ、及び１２Ｆ）ｅＰＬＬ（塩酸塩、遊離塩基）を含んだ。
Ａパックの一部を、まず、６部の脱イオン水と合わせ、次いで、３部のＢパックとさらに合わせて、０．２重量パーセントのセリア研磨剤を含む、使用時点組成物を得た。ブランケットＴＥＯＳウェハを上記で列挙されている条件でＭｉｒｒａ（登録商標）ツールにおいて６０秒間研磨した。研磨データを表１２に示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。
表１２
Figure 2022552895000018
表１２に記載されている結果から容易に明らかであるように、ＴＥＯＳ除去速度は、立方体状セリア研磨剤粒子を含む組成物（１２Ｅ及び１２Ｆ）では、低いｅＰＬＬレベルにおいて増加した。対照的に、ＴＥＯＳ除去速度は、対照セリアを含む組成物（１２Ａ～１２Ｄ）では、低いｅＰＬＬレベルにおいて減少した。
例１３
７つの研磨組成物を試験して、ＴＥＯＳ除去速度に対するイプシロンポリリシン（ｅＰＬＬ）の影響を評価した。組成物１３Ａを、例５において上記に記載されているようにＡパックを脱イオン水及び対応するＢパックと合わせることによって調製した。Ａパックは、１０００重量ｐｐｍのピコリン酸、３００重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸ及び例１において上記に記載されている原料セリア分散液から得られる２重量パーセントのセリアを含んだ。Ｂパックは、５００重量ｐｐｍのＰＶＰ（５０００ｇ／ｍｏｌ）、２２５０重量ｐｐｍの酢酸、３４１３重量ｐｐｍのクロトン酸、２００重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７、及び１５０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸを含んだ。Ａ及びＢパックを、例５において上記に記載されているように合わせた。
組成物１３Ｂ～１３Ｇを単一のパックにおいて作製し、これら組成物は、例１において上記に記載されている原料セリア分散液から得られる０．２重量パーセントのセリア研磨剤粒子を含んだ。組成物１３Ｂ～１３Ｅは、５００重量ｐｐｍのピコリン酸及び０重量ｐｐｍ（１３Ｂ）、１重量ｐｐｍ（１３Ｃ）、２重量ｐｐｍ（１３Ｄ）、又は４重量ｐｐｍ（１３Ｅ）ポリ（ビニルイミダゾリウム）メチルサルフェート（ＰＶＩ）をさらに含んだ。組成物１３Ｆ及び１３Ｇは、１００重量ｐｐｍのピコリン酸及び５重量ｐｐｍ（１３Ｆ）又は１０重量ｐｐｍのｅＰＬＬを含んだ。
ブランケットＴＥＯＳウェハを上記で列挙されている条件でＭｉｒｒａ（登録商標）ツールにおいて６０秒間研磨した。研磨データを表１３に示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。
表１３
Figure 2022552895000019
表１３に記載されている結果から容易に明らかであるように、ＴＥＯＳ除去速度は、低いＰＶＩ及びｅＰＬＬレベル（１～５ｐｐｍ）において増加した。
例１４
３つの研磨組成物を試験して、ＴＥＯＳ、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物、及びＳｉＮ－ＰＥ除去速度に対するイプシロンポリリシン（ｅＰＬＬ）の影響を評価した。組成物１４Ａ～１４Ｃは、例５において上記に記載されているようにＡパックを脱イオン水及び対応するＢパックと合わせることによって調製した。各組成物に関するＡパックは、１０００重量ｐｐｍのピコリン酸、３００重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸ及び例１において上記に記載されている原料セリア分散液から得られる２重量パーセントのセリアを含んだ。
組成物１４Ａに関するＢパックは、例１３において記載されている組成物１３Ａに関するＢパックと同一であった。組成物１４Ｂ及び１４Ｃに関するＢパックは、５００重量ｐｐｍのＰＶＰ（５０００ｇ／ｍｏｌ）、２２５０重量ｐｐｍの酢酸、３４１３重量ｐｐｍのクロトン酸、３３重量ｐｐｍのｅＰＬＬ（１４Ｂ）又は１００重量ｐｐｍのｅＰＬＬ（１４Ｃ）、及び１５０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸを含んだ。Ａ及びＢパックを、組成物１４ＢがＰＯＵにおいて１０重量ｐｐｍのｅＰＬＬを含み且つ組成物１４ＣがＰＯＵにおいて３０重量ｐｐｍのｅＰＬＬを含むように、例５において上記に記載されているように合わせた。
ブランケットＴＥＯＳウェハ、ＨＤＰ酸化物、及びＳｉＮ－ＰＥウェハを上記で列挙されている条件でＭｉｒｒａ（登録商標）において６０秒間研磨した。研磨データを表１４に示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。
表１４
Figure 2022552895000020
表１４に記載されている結果から容易に明らかであるように、組成物１４Ｂは、優れたＴＥＯＳ及びＨＤＰ除去速度を達成する。
例１５
５つの研磨組成物を試験して、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ（登録商標）研磨ツールにおいて、ＴＥＯＳ除去速度に対するイプシロンポリリシン（ｅＰＬＬ）の影響を評価した。組成物１５Ａ～１５Ｅを、例１に関して上記に記載されている原料セリア分散液を使用して調製し、これら組成物は、０．２８６重量パーセントのセリア研磨剤粒子を含んだ。組成物１５Ｂ、１５Ｄ、及び１５Ｅは、１４３重量ｐｐｍのピコリン酸をさらに含んだ。組成物１５Ｃ、１５Ｄ、及び１５Ｅは、５重量ｐｐｍ（１５Ｃ及び１５Ｄ）又は１０重量ｐｐｍ（１５Ｅ）ｅＰＬＬをさらに含んだ。
ブランケットＴＥＯＳウェハを、ＮｅｘＰｌａｎａｒ（登録商標）Ｅ６０８８研磨パッドを使用して、３ｐｓｉ（２０６８４．２８Ｐａ）の下向きの力、９３ｒｐｍのプラテン速度、８７ｒｐｍのヘッド速度、及び２５０ｍｌ／分のスラリー流量で、Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ（登録商標）ツールにおいて６０秒間研磨した。パッドを、Ｓａｅｓｏｌ ＤＳ８０５１コンディショナを使用してインサイチュでコンディショニングした。研磨データを表１５に示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。
表１５
Figure 2022552895000021
表１５に記載されている結果から容易に明らかであるように、非常に高い除去速度（１０，０００Å（１，０００ｎｍ）／分に近い）が、立方体状セリア研磨剤、ピコリン酸、及びｅＰＬＬを含む組成物において達成され得る。
例１６
３つの研磨組成物を試験して、ＴＥＯＳ除去速度に対する、立方体状セリア研磨剤粒子中のランタンドーピングレベルの影響を評価した。組成物１６Ａは、０．２８重量パーセントの、例５において上記に記載されている第１対照セリアを含んだ。組成物１６Ｂは、２．５モルパーセントの酸化ランタンを含む０．２８重量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子を含み、例１において上記に記載されている原料セリア分散液を３４部の水によって１部の原料セリア分散液に希釈することによって調製した。組成物１６Ｃは、１０モルパーセントの酸化ランタンを含む０．２８重量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子を含み、以下の段落に記載されているセリア分散液を３４部の水によって１部のセリア分散液に希釈することによって調製した。組成物１６Ａ～１６Ｃは、それぞれ、４のｐＨを有した。
酸化セリウム分散液を以下のように調製した。硝酸セリウム溶液を、１１．５ｋｇの３Ｍの硝酸セリウム（３価）（ＩＩＩ）溶液、１．３ｋｇの３Ｍの硝酸ランタン溶液、１．８６ｋｇの６８％の硝酸（ＨＮＯ3）溶液、０．５ｋｇの脱イオン水及び０．００００１２５（１／８０，２３５）に等しいセリウム（ＩＶ）対セリウム（合計）のモル比での硝酸セリウム（ＩＶ）を合わせることによって調製した。硝酸セリウム溶液を、次いで、２０Ｌ容器において、撹拌及び窒素バブリング下で脱気した。
アンモニア水溶液を、（硝酸セリウム溶液中のセリウム及びランタンの合計に対するアンモニア水溶液中のＮＨ4ＯＨのモル比が１０であるように）７０ｋｇの脱イオン水及び１４ｋｇの２５％の水性アンモニアの溶液を合わせることによって調製した。アンモニア水溶液を、次いで、１００Ｌ容器のジャケット付反応器において撹拌及び窒素バブリング下で脱気した。
硝酸セリウム溶液を、次いで、窒素パージ下、同じ撹拌により、アンモニア水溶液に周囲温度で添加した。反応混合物の温度を次いで８８℃まで増加させ、当該温度で１３．５時間保持した。反応混合物を次いで放置冷却し、冷却下、６８％の硝酸を添加することによってｐＨ２に酸性化した。
反応混合物を次いで濾過し、脱イオン水で洗浄した。洗浄溶液の伝導度が０．０４ｍＳ／ｃｍ未満であるとき、洗浄を繰り返した。脱イオン水を添加して、最終的な立方体状セリア研磨剤濃度を１０重量パーセントに調整した。立方体状セリア研磨剤粒子は、１０モルパーセントの酸化ランタン及び９０モルパーセントの酸化セリウムを含んだ。
ＢＥＴ比表面積を窒素吸着によって求めたところ、１ｇあたり８．６ｍ2であった。Ｍａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａｓｉｚｅｒによって測定した平均粒度は１４２ｎｍであった。
ブランケットＴＥＯＳウェハを上記で列挙されている条件でＭｉｒｒａ（登録商標）ツールにおいて６０秒間研磨した。研磨結果を表１６に示す。全ての除去速度（ＲＲ）を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。
表１６
Figure 2022552895000022
表１６に記載されているデータから容易に明らかであるように、組成物１６Ｂ及び１６Ｃは、対照組成物１６Ａの除去速度の１．６ｘを超える本質的に等価のＴＥＯＳ除去速度を示した。
例１７
２つの研磨組成物を試験して、ＴＥＯＳ除去速度に対する、立方体状セリア研磨剤粒子中のランタンドーピングレベルの影響を評価した。組成物１７Ａ及び１７Ｂを、Ａパックを脱イオン水及び対応するＢパックと合わせることによって調製した。Ａパックは、１０００重量ｐｐｍのピコリン酸、３００重量ｐｐｍの、ＤｕＰｏｎｔから入手可能なＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ殺生物剤、及び２重量パーセントの立方体状研磨剤粒子を含んだ。組成物１７Ａを、２．５パーセントの酸化ランタンを有する立方体状セリア研磨剤粒子を含む、例１において上記に記載されている原料セリア分散液を使用して調製した。組成物１７Ｂを、１０パーセントの酸化ランタンを有する立方体状セリア研磨剤粒子を含む、例１６において上記に記載されているセリア分散液を使用して調製した。Ｂパックは、それぞれ、５００重量ｐｐｍのＰＶＰ（５０００ｇ／ｍｏｌ）、２００重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７、２２５０重量ｐｐｍの酢酸、３４１３重量ｐｐｍのクロトン酸、及び１５０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ殺生物剤を含んだ。Ａ及びＢパックの両方のｐＨは４であった。
ブランケットＴＥＯＳウェハを上記で列挙されている条件でＭｉｒｒａ（登録商標）ツールにおいて６０秒間研磨した。研磨結果を表１７に示す。全ての除去速度（ＲＲ）を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。
表１７
Figure 2022552895000023
組成物１７Ａが組成物１７Ｂよりも有意に高いＴＥＯＳ除去速度を有したことが、表１７に記載されている結果から容易に明らかである。
例１８
１つの研磨組成物濃縮物を調製して、ブランケット及びパターン形成されたウェハの研磨性能に対する、脱イオン水による希釈の影響を評価した。研磨組成物濃縮物は、３００重量ｐｐｍのＰＶＰ（５，０００ｇ／ｍｏｌ）、１００重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７、６７５重量ｐｐｍの酢酸、１９００重量ｐｐｍのピコリン酸、６０ｐｐｍのＫｏｒｄｅｘ ＭＸＬ、及び０．２重量パーセントの、例１において上記に記載されているように調製した立方体状セリア研磨剤粒子を含んだ。濃縮物のｐＨを４に調整した。
濃縮物を脱イオン水によって希釈して４つの研磨組成物を得た。組成物１８Ａは、１部の濃縮物を３部の脱イオン水で希釈することによって得た。組成物１８Ｂは、１部の濃縮物を７部の脱イオン水で希釈することによって得た。組成物１８Ｃは、１部の濃縮物を１１部の脱イオン水で希釈することによって得た。組成物１８Ｄは、１部の濃縮物を２９部の脱イオン水で希釈することによって得た。
ブランケットＨＤＰウェハを３０秒間研磨し、パターン形成されたＳｉｌｙｂ ＳＴＩ１ ５ｋ ＨＤＰ充填ウェハを、Ｓａｅｓｏｌ ＤＳ８０５１コンディショナを使用して６ポンド（２．７１２６ｋｇ）の下向きの力において１２秒間エキソサイチュコンディショニングしながら、１００ｒｐｍのプラテン速度、９５ｒｐｍのヘッド速度、３及び１．７ｐｓｉ（２０６８４．２８及び１１７２１．０９２Ｐａ）の下向きの力、並びに２００ｍｌ／分のスラリー流量で、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ（登録商標）ツール及びＮｅｘＰｌａｎａｒ（登録商標）Ｅ６０８８研磨パッドにおいて１００％の過剰研磨まで研磨した。パターン形成されたウェハを１．７ｐｓｉ（１１７２１．０９２Ｐａ）の下向きの力で研磨した。
研磨結果を表１８に示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。ディッシング及びＳｉＮ損失をオングストローム（Å（０．１ｎｍ））の単位で列挙する。
表１８
Figure 2022552895000024
表１８に記載されているデータから明白であるように、高いＨＤＰ除去速度及び優れたトポグラフィ（低ディッシング及び低ＳｉＮ損失）は、非常に低い濃度の立方体状セリア（この例においては５０重量ｐｐｍの立方体状セリア）を有する高度に希釈された組成物によって達成され得る。
例１９
４つの研磨組成物を調製して、ＴＥＯＳ、ＳｉＮ及びポリシリコン除去速度に対するスクシニル化イプシロンポリリシンの影響を評価した。研磨組成物のそれぞれが、例１に記載されているように調製した０．０５重量パーセントの立方体状セリア研磨剤粒子、５００重量ｐｐｍのピコリン酸、１６９重量ｐｐｍの酢酸、７５重量ｐｐｍのＰＶＰ（５００ｇ／ｍｏｌ）、１００重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸ、及びｐＨ４での２５又は６０重量ｐｐｍのカチオン性ポリマーを含んだ。組成物１９Ａ及び１９Ｂは、２５及び６０重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７を含んだ。組成物１９Ｃ及び１９Ｄは、２５及び６０重量ｐｐｍの４０％のスクシニル化イプシロンポリリシン（米国仮特許出願第６２／９５８，０３３号の例１においてより詳細に記載されているように０．４の誘導体化度を有する誘導体化されたポリリシン）を含んだ。
ブランケットＴＥＯＳ、ＳｉＮ、及びポリシリコンウェハを、上記に記載されている研磨条件でＥ６０８８研磨パッドを使用してＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｍｉｒｒａ（登録商標）研磨ツールにおいて研磨した。研磨結果を表１９に示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。
表１９
Figure 2022552895000025
表１９に記載されている結果から明らかであるように、高いＴＥＯＳ除去速度並びにＴＥＯＳ：ＳｉＮ及びＴＥＯＳ：ポリＳｉ選択性は、少なくとも６０重量ｐｐｍの４０％のスクシニル化εＰＬＬカチオン性ポリマーを含む組成物において達成され得、スクシニル化ポリリシンカチオン性ポリマーが、例えばポリクオタニウム－７よりも大きいドーズウィンドウを付与し得ることを示している。
例２０
５つの研磨組成物を調製して、ＴＥＯＳ及びＳｉＮ－ＰＥ除去速度に対するスクシニル化イプシロンポリリシンの影響を評価した。組成物２０Ａ～２０Ｄを、例５において上記に記載されているようにＡパックを脱イオン水及び対応するＢパックと合わせることによって調製した。組成物２０Ｅを１パック組成物として調製した。最終的な組成物は、７５０重量ｐｐｍのピコリン酸、１６９重量ｐｐｍの酢酸、５０重量ｐｐｍのベンズイソチアゾリノン、７０重量ｐｐｍの４０％のスクシニル化イプシロンポリリシン（すなわち、例１９に注記されているように０．４の誘導体化度を有する）、並びにｐＨ４での３０重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｘ ＭＬＸ及び０．０６３重量パーセント（組成物２０Ａ、２０Ｂ、及び２Ｅ）又は０．２（組成物２Ｃ及び２Ｄ）重量パーセントのいずれかのセリアを含んだ。
Ａ－パックは、７５００重量ｐｐｍのピコリン酸、３００重量ｐｐｍのＫｏｒｄｅｋ ＭＬＸ、及び０．６３重量パーセント（２０Ａ及び２０Ｂ）又は２．０重量パーセント（２０Ｃ及び２０Ｄ）のセリア研磨剤粒子を含んだ。組成物２０Ａ及び２０Ｃでは、同一出願人による米国特許第９，５０５，９５２号明細書の研磨組成物１Ｃにおいて使用されている焼結セリア研磨剤を使用し、組成物２０Ｂ及び２０Ｄでは、例１に記載されている原料セリア分散液を使用した。各ＡパックのｐＨ値は、約４であった。Ｂ－パックは、それぞれ、５６３重量ｐｐｍの酢酸、２３３重量ｐｐｍの４０％のスクシニル化イプシロンポリリシン、及び１６６ｐｐｍのベンズイソチアゾリノンを含んだ。各ＢパックのｐＨは、約４であった。
ブランケットＴＥＯＳ及びＳｉＮ－ＰＥウェハを、Ｍｉｒｒａ（登録商標）ツールに関して上記に列挙されている条件でＬｏｇｉｔｅｃｈ研磨ツールにおいて３０秒間研磨した。研磨結果を表２０に示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。
表２０
Figure 2022552895000026
表２０に記載されているデータから明らかであるように、本発明立方体状セリア及びスクシニル化イプシロンポリリシン（２０Ｂ及び２０Ｄ）を含む組成物が、仮焼セリアを含む組成物（２０Ａ及び２０Ｃ）よりも有意に高いＴＥＯＳ除去速度（２ｘ）を達成した。また、１パック組成物（２０Ｅ）は、相当する２パック組成物（２０Ｂ）と同様の性能を達成した。
例２１
７つの研磨組成物を調製して、ＴＥＯＳ及びＳｉＮ－ＰＥ除去速度に対するｐＨの影響並びにディッシング性能を評価した。組成物２１Ａ～２１Ｇを、Ａパック及び対応するＢパックを７部のＡ対３部のＢに比においてプラテン上で混合することによって調製した。Ａパックは、それぞれ、例１に記載されている原料セリア分散液から得られた８００重量ｐｐｍの立方体状セリア、及びｐＨ４での１１００重量ｐｐｍのピコリン酸を含んだ。Ｂパックは、１６６重量ｐｐｍのポリクオタニウム－７（２１Ａ及び２１Ｂ）又は例１９に記載されている２５０ｐｐｍのスクシニル化イプシロンポリリシン（２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ、及び２１Ｇ）のいずれかを含んだ。組成物２１Ｃ及び２１Ｄに関するＢパックは、３１２重量ｐｐｍのポリビニルピロリドンをさらに含んだ。Ｂパック２１Ａ、２１Ｃ、及び２１ＥのｐＨは、４であった。Ｂパック２１Ｂ、２１Ｄ、及び２１ＦのｐＨは、５であった。Ｂパック２１ＧのｐＨは、６であった。表２１Ａは、使用時点研磨組成物をまとめている。
表２１Ａ
Figure 2022552895000027
ブランケットＴＥＯＳウェハを３０秒間研磨し、ブランケットＳｉＮ－ＰＥウェハを６０秒間研磨し、パターン形成されたＳｉｌｙｂ ＳＴＩ１ ２．３ｋ ＨＤＰ充填ウェハを、６ポンド（２．７１２６ｋｇ）の下向きの力でＳａｅｓｏｌ ＤＳ８０５１コンディショナを使用してインサイチュコンディショニングしながら、９３ｒｐｍのプラテン速度、８７ｒｐｍのヘッド速度、３ｐｓｉ（２０６８４．２８Ｐａ）の下向きの力、及び２５０ｍｌ／分のスラリー流量で、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ（登録商標）ツール及びＮｅｘＰｌａｎａｒ（登録商標）Ｅ６０８８研磨パッドにおいて、終点＋５０％まで研磨した。研磨結果を表２１Ｂに示す。全ての除去速度を１分あたりのオングストローム（Å（０．１ｎｍ）／分）で列挙する。ディッシングをオングストローム（Å（０．１ｎｍ））で列挙した。
表２１Ｂ
Figure 2022552895000028
表２１Ｂに記載されているデータから明白であるように、高いＴＥＯＳ除去速度、低いＳｉＮ除去速度（及び故に高いＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性）、並びに低いディッシングが、最大でｐＨ５を超える可能性があるｐＨ値で達成され得る。
本発明を説明する文脈における（特に以下の特許請求の範囲内の文脈における）用語「１つの（ａ）」及び「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」並びに同様の指示対象の使用は、本明細書において示されない限り又は文脈によって明確に矛盾しない限り、単数及び複数の両方をカバーすると解釈されるべきである。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」は、別途記述されていない限り、オープンエンドな用語（すなわち、「含むが限定されない」を意味する）と解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書において別途示されない限り、単に、当該範囲内にあるそれぞれ別個の値を個々に指す簡便な方法の役割をすることが意図されており、それぞれ別個の値は、あたかも本明細書において個々に列挙されているかのように本明細書に援用される。本明細書に記載されている全ての方法が、本明細書において別途示されない限り又は他の場合には文脈によって明確に矛盾しない限り、いずれの好適な順序で実施されてもよい。本明細書において提供されるありとあらゆる例又は例示的な語（例えば、「例えば（ｓｕｃｈ ａｓ））の使用は、別途明確に特許請求されない限り、単に、本発明をより解明することが意図されており、本発明の範囲内の限定を提示するものではない。本明細書におけるいずれの語も、任意の特許請求されていない要素を本発明の実用に必須であることを示唆するとして解釈されるべきではない。
本発明の好ましい実施形態は、本発明を実施するために本発明者らに知られている最も良好な形態を含めて、本明細書に記載されている。これらの好ましい実施形態の変形は、上記の詳細な説明を読んだ際に当業者に明らかになり得る。本発明者らは、当業者が、かかる変形を適切なものとして用いることを期待しており、また、本発明者らは、本明細書に具体的に記載されているもの以外の実用される本発明も意図している。したがって、本発明は、ここに添付されている特許請求の範囲に記載されている主題の全ての修飾物及び等価物を、適用法によって許容されるとして含む。また、全ての可能な変形における上記の要素のいずれの組み合わせも、本明細書において別途示されない限り又は他の場合には文脈によって明確に矛盾しない限り、本発明に包含される。
本開示は、例において上記で含まれているものを超える多くの実施形態を含むことが理解されよう。これらの実施形態は、添付されている特許請求の範囲に記載されている実施形態を含むが、これらに限定されない。

Claims (23)

  1. 液体担体；
    前記液体担体に分散されている立方体状セリア研磨剤粒子；及び
    約６ミリ当量／グラム（ｍｅｑ／ｇ）超の電荷密度を有するカチオン性ポリマー
    を含む、化学機械研磨組成物。
  2. 前記立方体状セリア研磨剤粒子が、酸化セリウム及び酸化ランタンの混合物を含む、請求項１に記載の組成物。
  3. 前記立方体状セリア研磨剤粒子が、約１～約１５パーセントの範囲内の、ランタン対ランタン＋セリウムのモル比を有する、請求項１に記載の組成物。
  4. 前記立方体状セリア研磨剤粒子が、約３ｍ2／ｇ～約１４ｍ2／ｇの範囲内のＢＥＴ表面積を有する、請求項１に記載の組成物。
  5. 前記立方体状セリア研磨剤粒子が、約５０ｎｍ～約５００ｎｍの範囲内の平均粒度を有する、請求項１に記載の組成物。
  6. 使用時点で約０．００１～約１重量パーセントの前記立方体状セリア研磨剤粒子を含む、請求項１に記載の組成物。
  7. 前記カチオン性ポリマーが、約９ｍｅｑ／ｇ超の電荷密度を有する、請求項１に記載の組成物。
  8. 前記カチオン性ポリマーが、ポリ（ビニルイミダゾール）、ポリ（ビニルイミダゾリウム）、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウム）、エピクロロヒドリン－ジメチルアミン、ポリジアリルジメチルアンモニウム、ポリ（ビニルメチルイミダゾリウム）メチルサルフェート、ポリエチレンイミン、ポリリシン、ポリヒスチジン、ポリアルギニンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の組成物。
  9. 前記カチオン性ポリマーが、ポリ（ビニルイミダゾリウム）、ポリリシン、又はこれらの混合物である、請求項１に記載の組成物。
  10. 使用時点で約０．１重量ｐｐｍ～約２０重量ｐｐｍの前記カチオン性ポリマーを含む、請求項１に記載の組成物。
  11. 使用時点で約１重量ｐｐｍ～約１０重量ｐｐｍの前記カチオン性ポリマーを含む、請求項１に記載の組成物。
  12. カルボン酸－酸化ケイ素研磨速度向上剤をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
  13. カルボン酸が、ピコリン酸、酢酸、４－ヒドロキシ安息香酸、又はこれらの混合物である、請求項１２に記載の組成物。
  14. 使用時点で約３～約６の範囲内のｐＨを有する、請求項１に記載の組成物。
  15. 使用時点で約０．００１～約１重量パーセントの前記立方体状セリア研磨剤粒子；及び
    使用時点で約０．１重量ｐｐｍ～約２０重量ｐｐｍのポリ（ビニルイミダゾリウム）、ポリリシン、又はこれらの混合物
    を含む、請求項１に記載の組成物。
  16. 使用時点で約３～６の範囲内のｐＨを有し、ピコリン酸、酢酸、又はこれらの混合物をさらに含む、請求項１５に記載の組成物。
  17. 使用時点で約０．００１～約１重量パーセントの前記立方体状セリア研磨剤粒子を含み：
    前記立方体状セリア研磨剤粒子が、酸化セリウム及び酸化ランタンの混合物を含み、約５０～約５００ｎｍの範囲内の平均粒度を有し；
    前記カチオン性ポリマーが、ポリ（ビニルイミダゾリウム）、ポリリシン、又はこれらの混合物を含む、
    請求項１に記載の組成物。
  18. 使用時点で約３～６の範囲内のｐＨを有し、ピコリン酸、酢酸、又はこれらの混合物をさらに含む、請求項１７に記載の組成物。
  19. 酸化ケイ素誘電体材料を含む基材を化学機械研磨する方法であって：
    （ａ）液体担体；前記液体担体に分散されている立方体状セリア研磨剤粒子；及び約６ｍｅｑ／ｇ超の電荷密度を有するカチオン性ポリマーを含む、研磨組成物を付与すること；
    （ｂ）前記基材を前記付与された研磨組成物と接触させること；
    （ｃ）前記研磨組成物を前記基材に対して移動させること；並びに
    （ｄ）前記基材を摩耗させて前記酸化ケイ素誘電体材料の一部を前記基材から除去することにより、前記基材を研磨すること
    を含む、方法。
  20. 前記酸化ケイ素誘電体材料の除去速度が、約６０００Å／分超である、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記カチオン性ポリマーが、ポリリシン又はポリ（ビニルイミダゾリウム）である、請求項１９に記載の方法。
  22. 前記研磨組成物が、使用時点で約０．００１～約１重量パーセントの前記立方体状セリア研磨剤粒子を含み、
    前記立方体状セリア研磨剤粒子が、酸化セリウム及び酸化ランタンの混合物を含み、約５０～約５００ｎｍの範囲内の平均粒度を有する、
    請求項１９に記載の方法。
  23. 前記研磨組成物が、ピコリン酸、酢酸、又はこれらの混合物をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
JP2022523676A 2019-10-22 2020-10-22 誘電体ｃｍｐのための組成物及び方法 Pending JP2022552895A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962924328P 2019-10-22 2019-10-22
US62/924,328 2019-10-22
PCT/US2020/056752 WO2021081148A1 (en) 2019-10-22 2020-10-22 Composition and method for dielectric cmp

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022552895A true JP2022552895A (ja) 2022-12-20

Family

ID=75490937

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022523676A Pending JP2022552895A (ja) 2019-10-22 2020-10-22 誘電体ｃｍｐのための組成物及び方法
JP2022523603A Pending JP2022553334A (ja) 2019-10-22 2020-10-22 誘電体ｃｍｐのための組成物及び方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022523603A Pending JP2022553334A (ja) 2019-10-22 2020-10-22 誘電体ｃｍｐのための組成物及び方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US20210115298A1 (ja)
EP (2) EP4048749A4 (ja)
JP (2) JP2022552895A (ja)
KR (2) KR20220087494A (ja)
CN (2) CN114599751A (ja)
TW (2) TWI777278B (ja)
WO (2) WO2021081153A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023510757A (ja) * 2020-01-07 2023-03-15 シーエムシー マテリアルズ，インコーポレイティド 誘導体化ポリアミノ酸
US20230242790A1 (en) * 2022-02-03 2023-08-03 Cmc Materials, Inc. Ceria-based slurry compositions for selective and nonselective cmp of silicon oxide, silicon nitride, and polysilicon
CN115960540A (zh) * 2022-12-23 2023-04-14 昂士特科技(深圳)有限公司 具有改进颗粒的化学机械抛光组合物

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7887714B2 (en) * 2000-12-25 2011-02-15 Nissan Chemical Industries, Ltd. Cerium oxide sol and abrasive
US7529904B2 (en) * 2004-03-31 2009-05-05 International Business Machines Corporation Storing location identifier in array and array pointer in data structure for write process management
US7504044B2 (en) * 2004-11-05 2009-03-17 Cabot Microelectronics Corporation Polishing composition and method for high silicon nitride to silicon oxide removal rate ratios
DE102006061891A1 (de) * 2006-12-28 2008-07-03 Basf Se Zusammensetzung zum Polieren von Oberflächen aus Siliziumdioxid
WO2011048889A1 (ja) * 2009-10-22 2011-04-28 日立化成工業株式会社 研磨剤、濃縮１液式研磨剤、２液式研磨剤及び基板の研磨方法
WO2013067696A1 (en) 2011-11-09 2013-05-16 Rhodia (China) Co., Ltd. Additive mixture and composition and method for polishing glass substrates
CN103866327A (zh) * 2012-12-13 2014-06-18 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液及其应用
US9281210B2 (en) * 2013-10-10 2016-03-08 Cabot Microelectronics Corporation Wet-process ceria compositions for polishing substrates, and methods related thereto
JP2015164288A (ja) * 2014-01-30 2015-09-10 株式会社リコー 原子発振器及びその製造方法
WO2015114489A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 Basf Se A chemical mechanical polishing (cmp) composition comprising a poly(aminoacid)
JP5893700B1 (ja) 2014-09-26 2016-03-23 花王株式会社 酸化珪素膜用研磨液組成物
CA2973981C (en) 2015-03-03 2019-08-13 Halliburton Energy Services, Inc. Drilling fluids with crosslinked sulfonate-containing polymers dispersed in high density brines
US9597768B1 (en) * 2015-09-09 2017-03-21 Cabot Microelectronics Corporation Selective nitride slurries with improved stability and improved polishing characteristics
KR20170073857A (ko) * 2015-12-21 2017-06-29 솔브레인 주식회사 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 기판의 연마 방법
US10745589B2 (en) * 2016-06-16 2020-08-18 Versum Materials Us, Llc Chemical mechanical polishing (CMP) of cobalt-containing substrate
KR20180068424A (ko) * 2016-12-14 2018-06-22 솔브레인 주식회사 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 및 반도체 소자의 제조방법
EP3612608A4 (en) * 2017-04-17 2021-01-20 Cabot Microelectronics Corporation SELF-STOPPING POLISHING COMPOSITION AND METHOD OF OXIDE BULK PLANARING
EP3638626B1 (en) * 2017-06-15 2021-12-29 Rhodia Operations Cerium based particles
CN109251673A (zh) * 2017-07-13 2019-01-22 安集微电子科技（上海）股份有限公司 一种化学机械抛光液
JP7071495B2 (ja) * 2017-11-15 2022-05-19 サン－ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド 材料除去操作を行うための組成物及びその形成方法
US10584266B2 (en) * 2018-03-14 2020-03-10 Cabot Microelectronics Corporation CMP compositions containing polymer complexes and agents for STI applications
WO2019187977A1 (ja) * 2018-03-27 2019-10-03 富士フイルム株式会社 研磨液、化学的機械的研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220090534A (ko) 2022-06-29
KR20220087494A (ko) 2022-06-24
EP4048745A4 (en) 2023-12-06
EP4048749A1 (en) 2022-08-31
WO2021081148A1 (en) 2021-04-29
TWI777279B (zh) 2022-09-11
TW202122522A (zh) 2021-06-16
EP4048745A1 (en) 2022-08-31
TW202122521A (zh) 2021-06-16
EP4048749A4 (en) 2023-12-06
WO2021081153A1 (en) 2021-04-29
TWI777278B (zh) 2022-09-11
JP2022553334A (ja) 2022-12-22
US20210115298A1 (en) 2021-04-22
CN114616300A (zh) 2022-06-10
US20210115299A1 (en) 2021-04-22
CN114599751A (zh) 2022-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2022552895A (ja) 誘電体ｃｍｐのための組成物及び方法
JP4872919B2 (ja) 酸化ケイ素用研磨剤、添加液および研磨方法
JP4729834B2 (ja) Ｃｍｐ研磨剤、これを用いた基板の研磨方法及び半導体装置の製造方法並びにｃｍｐ研磨剤用添加剤
JP5632378B2 (ja) 化学機械研磨用研磨剤組成物及びその使用法
EP2794733B1 (en) Method for manufacturing cmp composition and application thereof
KR20220085803A (ko) 자가-정지 연마 조성물 및 방법
US20210115302A1 (en) Composition and method for selective oxide cmp
WO2021081145A1 (en) Polishing composition and method with high selectivity for silicon nitride and polysilicon over silicon oxide
EP3475375B1 (en) Polishing composition comprising an amine-containing surfactant
JP2022553346A (ja) 酸化ケイ素及び炭素ドープ酸化ケイ素ｃｍｐのための組成物並びに方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231023