JP2023520875A - 新規の研磨剤を含むｃｍｐ組成物 - Google Patents

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Abstract

Figure 2023520875000001
化学機械的ポリッシング組成物が、液体キャリアと、液体キャリア中に分散されたコロイドシリカ粒子とを含む。コロイドシリカ粒子は、液体キャリア中で少なくとも１０ｍＶの正電荷を有し、そして（ｉ）約１．２５超の数平均アスペクト比と、（ｉｉ）約０．４２超の重量正規化粒径スパンとを有するものとして特徴づけることができる。例えば、ポリッシング組成物がタングステンＣＭＰ組成物である場合には、ポリッシング組成物はさらに任意には鉄含有促進剤とタングステンエッチング抑制剤とを含んでよい。

Description

化学機械的ポリッシング（ＣＭＰ）組成物、及び基板の表面をポリッシング（又は平坦化）する方法がよく知られている。半導体基板上の種々の金属（例えばタングステン）及び非金属（例えば酸化ケイ素）の層をポリッシングするためのポリッシング組成物（ポリッシングスラリー、ＣＭＰスラリー、及びＣＭＰ組成物としても知られている）は、水溶液中に懸濁された研磨粒子と、種々の化学添加剤、例えば酸化剤、キレート剤、触媒、トポグラフィ制御剤、緩衝剤、及びこれに類するものとを含んでよい。
コンベンショナルなＣＭＰ操作の場合、ポリッシングされるべき基板（ウエハー）は、キャリア上に搭載される。キャリアはキャリア集成体上に搭載され、ＣＭＰポリッシング工具内にポリッシングパッドと接触した状態で位置決めされる。キャリア集成体はポリッシングパッドに当て付けられた基板に制御された圧力を提供する。基体とパッドとは、外部駆動力によって相対運動させられる。基板及びパッドの相対運動は基板の表面から材料の一部を研磨し除去し、これにより基板をポリッシングする。パッド及び基板の相対運動による基板のポリッシングはさらに、ポリッシング組成物に化学的活性、及び／又はポリッシング組成物中に懸濁された研磨剤の機械的活性によって助けられる。
数多くのＣＭＰ操作において、最適な平坦化及び／又は平坦化効率は極めて重要である。例えば、タングステンＣＭＰ操作の場合、過剰な酸化物エロージョン及び／又はディッシングは、後続のリソグラフィステップを困難にし、また、電気性能を劣化させ得る電気的接触の問題を招くことがある。商業的なＣＭＰスラリーに至る多くの前進があったにもかかわらず、ＣＭＰスラリー（又は組成物）、例えばタングステンＣＭＰスラリーのための産業には、ＣＭＰ操作中の平坦性を改善する必要が依然として残っている。
さらに、半導体産業は絶え間ない、そしてときには極端な下向き価格圧力に晒される。経済的に好ましいＣＭＰ法を維持するために、高スループットが一般に求められ、これにより、高い除去速度及び高い平坦化効率が余儀なくされる。下向き価格圧力はまた、ＣＭＰ消耗品それ自体（例えばスラリー及びパッド）にまで範囲が広がる。このような価格圧力は、スラリー調製業者に難題を課す。それというのも、コスト削減圧力はしばしばスラリー性能測定基準と相容れないからである。ＣＭＰスラリー（例えばタングステンＣＭＰ組成物）のための業界においては、高スループット及び低コストで平坦度を改善することが真に必要である。
化学機械的ポリッシング組成物が開示されている。組成物は液体キャリアと、前記液体キャリア中に分散されたコロイドシリカ粒子とを含む。コロイドシリカ粒子は、前記液体キャリア中で少なくとも１０ｍＶの正電荷を有し、そして（ｉ）約１．２５超の数平均アスペクト比と、（ｉｉ）約０．４２超の重量正規化粒径スパンとを有していることを特徴とすることができる。ポリッシング組成物はさらに任意には鉄含有促進剤、及び、ポリッシング組成物がタングステンＣＭＰ組成物である場合に、タングステンエッチング抑制剤（例えばポリリシン）を含んでもよい。
開示された主題、及びその利点をより完全に理解するために、添付の図１と併せて下記説明をここで参照する。
図１Ａは、部分凝集コロイドシリカを示すＴＥＭ画像である。 図１Ｂは、別の部分凝集コロイドシリカを示すＴＥＭ画像である。 図１Ｃは、区別可能な第１及び第２のコロイドシリカをブレンドすることによって調製されるコロイドシリカを示すＴＥＭ画像である。
化学機械的ポリッシング組成物が開示される。１実施態様では、組成物は、液体キャリアと、前記液体キャリア中に分散されたコロイドシリカ粒子とを含む。コロイドシリカ粒子は、前記液体キャリア中で少なくとも１０ｍＶの正電荷を有し、そして（ｉ）約１．２５超の数平均アスペクト比と、（ｉｉ）約０．４２超の重量正規化粒径スパンとを有している。ポリッシング組成物がタングステンＣＭＰ組成物である場合には、ポリッシング組成物はさらに任意には鉄含有促進剤とエッチング抑制剤（例えばポリリシン）とを含んでよい。
別の実施態様では、組成物は液体キャリアと、液体キャリア中に分散されたコロイドシリカ粒子とを含む。コロイドシリカ粒子は、液体キャリア中で少なくとも１０ｍＶの正電荷を有し、そして約０．４２超の重量正規化粒径スパンを有し、前記コロイドシリカ粒子の少なくとも１５％が３つ又は４つ以上の凝集型プライマリを含む。ポリッシング組成物がタングステンＣＭＰ組成物である場合には、ポリッシング組成物はさらに任意には鉄含有促進剤とエッチング抑制剤（例えばポリリシン）とを含んでよい。
さらに別の実施態様では、組成物は液体キャリアと、液体キャリア中に分散されたコロイドシリカ粒子とを含む。コロイドシリカ粒子は、液体キャリア中に分散された第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とのブレンドを含む。第１コロイドシリカ粒子及び第２コロイドシリカ粒子は、液体キャリア中で少なくとも１０ｍＶの正電荷を有している。第１コロイドシリカ粒子は数平均アスペクト比が１．３５超であることを特徴とし得るのに対して、第２コロイドシリカ粒子は数平均アスペクト比が１．１５未満であることを特徴とし得る。例えば、ポリッシング組成物がタングステンＣＭＰ組成物である場合には、ポリッシング組成物はさらに任意には鉄含有促進剤とエッチング抑制剤（例えばポリリシン）とを含んでよい。
ポリッシング組成物は、液体キャリア中に懸濁されたコロイドシリカ粒子（研磨粒子）を含有する。本明細書中に使用される「コロイドシリカ粒子」という用語は、構造的に異なる粒子を生成する発熱性又は火炎加水分解法ではなく、湿式法を介して調製されるシリカ粒子を意味する。コロイドシリカは沈降シリカ又は縮重合シリカであってよい。沈降シリカ又は縮重合シリカは、当業者に知られた任意の方法、例えばゾルゲル法によって又はケイ酸イオン交換によって調製することができる。縮重合シリカ粒子はしばしばＳｉ（ＯＨ）4を縮合することにより調製し、これによりほぼ球状の粒子を形成する。
コロイドシリカ粒子は、物理的特性の好ましい組み合わせを有するものとして特徴づけることができる。例えば、１実施態様では、コロイドシリカ粒子は、アスペクト比閾値を上回る数平均アスペクト比と、スパン閾値を上回る重量正規化粒径スパンとを有するものとして特徴づけることができる。別の実施態様では、コロイドシリカ粒子は、スパン閾値を上回る重量正規化粒径スパンと、粒子凝集分布（例えば閾値を上回る凝集粒子のパーセンテージ）を有するものとして特徴づけることができる。
１実施態様では、コロイドシリカ粒子は、（ｉ）約１．２５超の数平均（中央）アスペクト比と、（ｉｉ）約０．４２超の重量正規化粒径スパンとの両方を有するものとして特徴づけることができる。例えば、数平均アスペクト比は約１．３超（例えば約１．３５超、約１．４超、又は約１．４５超）であってよく、そして重量正規化粒径スパンは、約４．５超（例えば約０．５超、約０．５５超、約０．６超、約０．６５超、又は約０．７超）であってよい。
コロイドシリカ粒子のアスペクト比は、粒子の最大キャリパー直径を粒子の最小キャリパー直径で割り算したものと本明細書では定義される。数平均アスペクト比は、（重量ではなく数に基づく）ポリッシング組成物中のコロイドシリカ粒子の平均（中央）アスペクト比の統計的尺度を表す。数平均アスペクト比はＡＲ５０を意味することができる。それというのも、粒子の統計的に半分（５０％）のアスペクト比は中央値を下回り、そして粒子の半分（５０％）のアスペクト比は中央値を上回るからである。
ポリッシング組成物中のコロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比は、多数の粒子を高倍率透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像で（例えば約１０，０００～約３０，０００）の倍率で）評価することにより割り出すことができる。統計的に優位な中央アスペクト比を得るためには、複数の画像（例えば少なくとも１０以上の画像、１５以上の画像、又は２０以上の画像）を使用して、多数のコロイドシリカ粒子（例えば少なくとも５００以上の粒子、又は１０００以上の粒子）に対してアスペクト比を測定して計算することが一般に必要である。それぞれの粒子の最大キャリパー直径及び最小キャリパー直径は手動で（粒子毎に）、例えばＴＥＭ画像上のスケールバーを使用して測定することができる。しかしながら、多数の粒子を評価する必要性に基づき、ユーザーガイド式自動プロセスが実際には好ましい。このような自動プロセスは商業的に入手可能な画像分析ソフトウェアを利用することが好ましい。１つの好適なユーザーガイド式自動プロセスが、下記実施例１に詳述されている。
コロイドシリカの、重量に基づく正規化粒径スパンは、下記数式を使用して本明細書中に定義される。
Figure 2023520875000002
上記式中、ＮＳｐａｎは、コロイドシリカの重量正規化粒径スパンを表し、そしてＤ１０，Ｄ５０及びＤ９０は、重量平均粒径分布（すなわち粒子が重量に基づいてカウントされた場合の分布）から得られるＣＰＳ粒径十分位値ビンを表す。粒径分布、ひいてはＤ１０，Ｄ５０及びＤ９０は、ルイジアナ州Prairieville在CPS Instrumentsから入手可能なCPS Disc Centrifuge Particle size分析機（例えばモデルDC24000HR）を使用して得られる。当業者には容易に明らかなように、ＣＰＳディスク遠心分離粒径分析機は、重量平均粒径分布及び数平均粒径分布の両方を得るための標準設定を含む。当業者にはさらに明らかになるように、Ｄ５０は中央粒径を表す。換言すれば、Ｄ５０は、（重量でカウントして）試料中の粒子の５０パーセントがそれよりも大きく、そして５０パーセントがそれよりも小さい、そのような粒径値を表す。Ｄ１０は、（重量でカウントして）試料中の粒子の９０パーセントがそれよりも大きく、そして１０パーセントがそれよりも小さい、そのような粒径値を表す。そしてＤ９０は、（重量でカウントして）試料中の粒子の１０パーセントがそれよりも大きく、そして９０パーセントがそれよりも小さい、そのような粒径値を表す。
開示された実施態様におけるコロイドシリカ粒子は、実質的に任意の適宜の粒径を有していてよい。液体キャリア中に懸濁された粒子の粒径は、種々の手段を用いて業界において定義することができる。例えば粒径は、粒子を含む最小球体の直径と定義することができ、例えばCPS Disc Centrifuge, Model DC24000HR（ルイジアナ州Prairieville 在CPS Instrumentsから入手可能）、又はMalvern Instruments（登録商標）から入手可能なZetasizer（登録商標）を含む、数多くの商業的に入手可能な機器を使用して測定することができる。コロイドシリカ粒子の平均粒径は約５ｎｍ以上（例えば約１０ｎｍ以上、又は約２０ｎｍ以上）であってよい。コロイドシリカ粒子の平均粒径は２００ｎｍ以下（例えば約１８０ｎｍ以下、又は約１６０ｎｍ以下）であってよい。したがって、コロイドシリカ粒子の平均粒径は、約５ｎｍ～約２００ｎｍ（例えば約１０ｎｍ～約１８０ｎｍ、又は約２０ｎｍ～約１６０ｎｍ）であってよい。
好ましい実施態様では、コロイドシリカ粒子は、重量平均中央粒径（重量によってカウントされたＤ５０）が約５０ｎｍ～約１５０ｎｍ（例えば約６０ｎｍ～約１４０ｎｍ、約７０ｎｍ～約１３０ｎｍ、約７５ｎｍ～約１２５ｎｍ、又は８０ｎｍ～約１２０ｎｍ）である粒径分布（CPS Disk Centrifuge粒径分析機を使用して特徴付けられる）をさらに有してよい。これの代わりに且つ／又はこれに加えて、コロイドシリカ粒子は、数平均中央粒径（コロイドシリカ粒子の数によってカウントされたＤ５０）が約１０ｎｍ～約１００ｎｍ（例えば約２０ｎｍ～約６０ｎｍ、約２５ｎｍ～約６０ｎｍ、又は３０ｎｍ～約５０ｎｍ）である粒径分布（CPS Disk Centrifuge粒径分析機を使用して特徴付けられる）をさらに有してもよい。
別の実施態様では、コロイドシリカ粒子は、約０．４２超の重量正規化粒径スパンを有するものとして特徴づけることができ、コロイドシリカ粒子の少なくとも１２％は３つ又は４つ以上の凝集型一次粒子を含む。例えば、重量正規化粒径スパンは約０．４２超（例えば約０．４５超、約０．５超、約０．５５超、約０．６超、約０．６５超、又は０．７超）であってよく、コロイドシリカ粒子のうちの少なくとも１５パーセント以上（例えば１８パーセント以上、２０パーセント以上、又は２５パーセント以上）は３つ又は４つ以上の凝集型一次粒子を含む。前述の実施態様のうちの特定のものにおいて、コロイドシリカは、コロイドシリカ粒子の６０パーセント未満（例えば５０パーセント未満、又は４０パーセント未満）が一次粒子であるように凝集されてよい。
コロイドシリカ粒子は凝集型及び非凝集型の両方であってよい（すなわち粒子の一部が凝集型であってよく、そして残りが非凝集型であってよい）。非凝集型粒子は個々に離散した粒子（当該技術分野では広く一次粒子又はプライマリと呼ばれる）である。これらの粒子は概ね球状又はほぼ球状である。凝集型粒子は、複数の一次粒子が概ね不規則な又は非球状形状（例えば細長い、又は枝状形状）を有する凝集体を形成するようにクラスタ化されるか又は互いに結合された粒子である。非凝集型（一次）粒子は本明細書ではモノマーと呼ばれることもある。凝集型粒子はダイマー（２つのプライマリを有する）、トリマー（３つのプライマリを有する）、テトラマー（４つのプライマリを有する）などと呼ばれることもある。
コロイドシリカ粒子凝集は、高倍率走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像及び／又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像を使用して最良に評価される。凝集型及び非凝集型双方のコロイドシリカ粒子を示すＴＥＭ画像例が、図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに示されている。
図１Ａは、部分凝集型コロイドシリカを示している。非凝集型一次粒子が符号１０２で示されている。２つのプライマリ（ダイマー）を含む凝集型粒子が符号１０４で示されている。そして３つ又は４つ以上のプライマリ（トリマー、テトラマーなど）を含む凝集型粒子が符号１０６で示されている。
図１Ｂは、部分凝集型コロイドシリカを示している。図１Ｂに示されたコロイドシリカが図１Ａに示されたコロイドシリカよりも凝集度が著しく低いことが明らかである。図１Ｂに示されたシリカの一次粒径が、図１Ａに示されたコロイドシリカの一次粒径よりも大きいことも明らかである。非凝集型一次粒子が符号１１２で示されている。２つのプライマリを含む凝集型粒子（ダイマー）が符号１１４で示されている。３つのプライマリを含むコロイドシリカ粒子（トリマー）が符号１１６で示されている。
図１Ｃは第１コロイドシリカと第２コロイドシリカとのブレンドを示している。非凝集型一次粒子が符号１２２で示されている。２つのプライマリを含む凝集型粒子（ダイマー）が符号１２４で示されている。そして３つ又は４つ以上のプライマリ（トリマー、テトラマーなど）を含む凝集型粒子が符号１２６で示されている。
図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに示されたコロイドシリカをさらに参照すると、注目されるのは、図１Ａに示されたコロイドシリカの数平均アスペクト比（ＡＲ５０）が１．４４であり、重量正規化粒径スパンが０．３９であるのが判ったことである。図１Ｂに示されたコロイドシリカは、数平均アスペクト比（ＡＲ５０）が１．０８であり、重量正規化粒径スパンが０．２２であることが判った。図１Ｃに示されたコロイドシリカ（すなわちブレンド）は、数平均アスペクト比（ＡＲ５０）が１．３６であり、重量正規化粒径スパンが０．４４であることが判った。
言うまでもなく、上述の特性を有するコロイドシリカは、当業者に知られた実質的に任意の適宜の技術を用いて調製することができる。例えば、コロイドシリカは、例えば米国特許第５，２３０，８３３号明細書に記載されているように、一次粒子を先ず溶液中で成長させる多工程プロセスを用いて、形成することができる。次いで、例えば米国特許第８，５２９，７８７号明細書に記載されているように、溶液のｐＨを所定の時間にわたって酸性値に調節することにより、一次粒子の凝集（又は部分凝集）を促進することができる。任意の最終工程が、凝集体（及び任意の残りの一次粒子）をさらに成長させることにより、上記のアスペクト比、正規化スパン、及び／又は凝集特性を有するコロイドシリカ粒子を得るのを可能にする。
別の実施態様では、コロイドシリカは、少なくとも第１及び第２（例えば第１と第２、第１と第２と第３、又は第１と第２と第３と第４）のコロイドシリカを所定の比でブレンドすることによって調製することができる。例えば、１実施態様では、コロイドシリカは、第１及び第２の互いに区別可能なコロイドシリカをブレンドすることによって調製することができる。これらのコロイドシリカにおいて、第１コロイドシリカの数平均アスペクト比は１．３０超（例えば約１．３５超又は約１．４超）であり、第２コロイドシリカの数平均アスペクト比は１．２未満（例えば約１．１５未満又は約１．１未満）である。このような実施態様では、第１及び第２のコロイドシリカのそれぞれはさらに、重量正規化粒径スパンが約０．４２未満であってよい。例えば、第１コロイドシリカの重量正規化粒径スパンは約０．４２未満であってよく、第２コロイドシリカの重量正規化粒径スパンは約０．３未満であってよい。
少なくとも第１及び第２の互いに区別可能なコロイドシリカをブレンドすることによって得られるさらに他の実施態様の場合、第１コロイドシリカ粒子の少なくとも２０パーセント（例えば少なくとも２５パーセント又は少なくとも３０パーセント）が、３つ又は４つ以上の凝集型一次粒子を含んでよく、そして第２コロイドシリカ粒子の少なくとも５０パーセント（例えば少なくとも６０パーセント、少なくとも７０パーセント、又は少なくとも８０パーセント）が、モノマー又はダイマーであってよい。図１Ｃに示されたコロイドシリカは、第１及び第２の互いに区別可能なコロイドシリカをブレンドする（下記実施例１に詳述するような組成物１Ｕを得るために組成物１Ｃと１Ｅとをブレンドする）ことによって得られる１つのこのような実施態様の例である。
言うまでもなく、第１及び第２（又は第１、第２、及び第３など）のコロイドシリカを実質的に任意の適宜の比でブレンドすることにより、所望のアスペクト比、正規化スパン、及び／又は上記凝集特性を得ることができる。例えば、第１及び第２のコロイドシリカのブレンドを含む実施態様では、第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とは、約１：１５～約１５：１（例えば約１：１５～約１：１、約１：１～約１５：１、約１：１０～約１０：１、又は約１：５～約５：１）の重量比でブレンドすることができる。
第１及び第２（又は第１、第２、及び第３など）のコロイドシリカのブレンドを含む実施態様では、ブレンド済コロイドシリカは、実質的に任意の適宜の商業的に入手可能なコロイドシリカを含んでよい。当業者には明らかなように、広範囲の物理特性を有するコロイドシリカが、例えば日産化学株式会社、Nalco Holding Company、W.R. Grace and Company、扶桑化学工業株式会社、Nouryon、Nyacol Nano Technologies, Inc.、多摩化学工業株式会社、及び日揮ホールディングス株式会社を含む数多くの供給元から、商業的に入手することができる。
ポリッシング組成物は実質的に任意の適宜の量の上記コロイドシリカ粒子を含んでよい。例えば、ポリッシング組成物はユースポイントにおいて約０．０１重量％以上（例えば約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、約０．２重量％以上、約０．３重量％以上、約０．４重量％以上、又は約０．５重量％以上）のコロイドシリカ粒子を含んでよい。ポリッシング組成物中のコロイドシリカ粒子の量はユースポイントにおいて、約２０重量％以下（例えば約２０重量％以下、約５重量％以下、約３重量％以下、約２重量％以下、又は約１重量％以下）を含んでよい。したがって、言うまでもなく、コロイドシリカ粒子の量は、上記エンドポイントのうちのいずれか２つによって仕切られた範囲、例えばユースポイントにおいて約０．０１重量％～約２０重量％（例えば約０．１重量％～約１０重量％、約０．１重量％～約５重量％、約０．１重量％～約３重量％、又は約０．２重量％～約３重量％）の範囲にあってよい。
ポリッシング（例えば平坦化）されるべき基板の表面に研磨剤（コロイドシリカ粒子）及び任意の化学的添加剤を被着するのを容易にするために、液体キャリアが一般に使用される。液体キャリアは、低級アルコール（例えばメタノール、エタノールなど）、エーテル（例えばジオキサン、テトラヒドロフランなど）、水、及びこれらの混合物を含む任意の適宜のキャリア（例えば溶剤）であってよい。好ましくは、液体キャリアは水、より好ましくは脱イオン水を含み、これから本質的に成り、又はこれから成る。
コロイドシリカ粒子は好ましくはポリッシング組成物中（例えば液体キャリア中）に正電荷を有する。コロイドシリカ粒子上の電荷は一般に当該技術分野においてゼータ電位（又は運動電位）と呼ばれる。当業者に知られているように、粒子のゼータ電位は、粒子を取り囲むイオンの電荷と、ポリッシング組成物のバルク溶液（例えば液体キャリア及び液体キャリア中に溶解された任意の他の成分）の電荷との差を意味する。ゼータ電位は、商業的に入手可能な機器、例えばMalvern Instrumentsから入手可能なZetasizer、Brookhaven Instrumentsから入手可能なZetaPlus Zeta Potential Analyzer、及び／又はDispersion Technologies, Inc.から入手可能な電気音響分光計を使用して得ることができる。
コロイドシリカ粒子は好ましくは、約１０ｍＶ以上 (例えば約１５ｍＶ以上、約２０ｍＶ以上、又は約２５ｍＶ以上）のポリッシング組成物中の正電荷を有している。ポリッシング組成物中のコロイドシリカ粒子の正電荷は好ましくは、約６０ｍＶ以下（例えば約５５ｍＶ以下、又は約５０ｍＶ以下）である。したがって、言うまでもなく、ポリッシング組成物中のコロイドシリカ粒子の正電荷は、上記エンドポイントのいずれか１つによって仕切られた範囲内、例えば約１０ｍＶ～約６０ｍＶ（例えば約１５ｍＶ～約６０ｍＶ、又は約２５ｍＶ～約５０ｍＶ）であってよい。
開示された実施態様はこれに関して限定されることはないが、コロイドシリカ粒子は永久正電荷を有すると有利であり得る。永久正電荷とは、シリカ粒子上の正電荷が、例えばフラッシング、希釈、濾過、及びこれに類するものを介して容易に可逆的にならないことを意味する。永久正電荷は、例えばカチオン性化合物とコロイドシリカとの共有結合の結果であってよい。永久正電荷は、例えばカチオン性化合物とコロイドシリカとの静電相互作用の結果であり得る可逆正電荷と対照を成す。とは言え、本明細書中に用いられる少なくとも１０ｍＶの永久正電荷とは、同一譲受人による米国特許第９，２３８，７５４号明細書に詳述された３工程限外濾過試験後に、コロイドシリカ粒子のゼータ電位が１０ｍＶを上回ったままであることを意味する。
ポリッシング組成物中に永久正電荷を有するコロイドシリカ粒子は、例えば同一譲受人による米国特許第７，９９４，０５７号明細書及び同第９，０２８，５７２号明細書に開示された少なくとも１種のアミノシラン化合物で粒子を処理することを介して得ることができる。あるいは、ポリッシング組成物中に永久正電荷を有するコロイドシリカ粒子は、例えば同一譲受人による米国特許第９，４２２，４５６号明細書に開示されているように、コロイドシリカ粒子中に化学種、例えばアミノシラン化合物を取り込むことにより得ることもできる。
コロイドシリカ粒子にはあるいは、例えば液体キャリア中でカチオン含有成分（すなわち正電荷種）と接触することを介して、非永久正電荷が付与されてもよい。例えばアンモニウム塩（好ましくは第四級アミン化合物）、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、イミダゾリウム塩、及びピリジニウム塩から選択された少なくとも１種のカチオン含有成分で粒子を処理することを介して、非永久正電荷を達成することができる。
ポリッシング組成物は所期用途に応じた実質的に任意の適宜のｐＨを有してよい。換言すれば、ポリッシング組成物は酸性、中性、又はアルカリ性であってよい。部分的には安全性及び配送の懸念を最小限にするために、ｐＨは概ね約２～約１２（例えば約２～約６、約５～約９、又は約８～約１２）である。ポリッシング組成物がタングステン金属（Ｗ ＣＭＰ組成物）を対象とする実施態様では、ｐＨは好ましくは酸性であり、したがって約７未満である。このような実施態様では、ｐＨは好ましくは約１以上（例えば約１．５以上、又は約２以上）及び約６以下（例えば約５以下、又は４以下）である。したがって、開示されたＷ ＣＭＰ組成物のｐＨは好ましくは約１～約６（例えば約１～約５、約２～約５、又は約２～約４）である。
ポリッシング組成物のｐＨは、任意の適宜の手段によって達成且つ／又は維持することができる。ポリッシング組成物は、実質的に任意の適宜のｐＨ調節剤又は緩衝システムを含んでよい。例えば、適宜のｐＨ調節剤は硝酸、硫酸、リン酸、フタル酸、クエン酸、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、水酸化アンモニウム、及びこれに類するものを含んでよく、これに対して、適宜の緩衝剤はリン酸塩、硫酸塩、酢酸塩、マロン酸塩、シュウ酸塩、ホウ酸塩、アンモニウム塩、及びこれに類するものを含んでよい。
開示されたポリッシング組成物は実質的に任意の適宜の化学添加剤を含んでよい。金属層をポリッシングするように形成されたポリッシング組成物は例えば下記成分、すなわち酸化剤、キレート剤、ポリッシング速度促進剤、触媒、ポリッシング速度抑制剤、トポグラフィ制御剤、エッチング抑制剤、ｐＨ緩衝剤、分散剤、及び殺生物剤のうちの１つ又は２つ以上を含んでよい。誘電層をポリッシングするように形成されたポリッシング組成物は例えば下記成分、すなわち、カチオン性、アニオン性、又は非イオン性ポリマー、二次ポリッシング速度促進剤又は抑制剤（例えば窒化物層のため）、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、及び殺生物剤のうちの１つ又は２つ以上を含んでよい。このような添加剤は純粋に任意である。開示された実施態様はこのようには限定されず、このような添加剤のいずれか１つ又は２つ以上の使用を必要とはしない。
ある特定の開示されたポリッシング組成物実施態様は、（タングステンＣＭＰ作業中）タングステン金属をポリッシングするように形成することができる。このようなタングステンＣＭＰ組成物は任意には、鉄含有促進剤、安定剤、及び／又は酸化剤をさらに含んでよい。本明細書中に使用される鉄含有促進剤は、タングステンＣＭＰ作業中にタングステンの除去速度を高める鉄含有化合物である。例えば、鉄含有促進剤は、米国特許第５，９５８，２８８号及び同第５，９８０，７７５号に開示されているような可溶性鉄含有触媒を含んでよい。このような鉄含有触媒は液体キャリア中に可溶性であってよく、例えば第二鉄（鉄ＩＩＩ）又は第一鉄（鉄ＩＩ）化合物、例えば硝酸鉄、硫酸鉄、フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物、並びに過塩素酸塩、過臭素酸塩、及び過ヨウ素酸塩を含む鉄ハロゲン化物、及び有機鉄化合物、例えば酢酸鉄、カルボン酸、アセチルアセトネート、クエン酸塩、グルコン酸塩、マロン酸塩、シュウ酸塩、フタル酸塩、及びコハク酸塩、及びこれらの混合物を含んでよい。
鉄含有促進剤は、米国特許第７，０２９，５０８号及び同第７，０７７，８８０号に開示されているようなコロイドシリカ粒子の表面と連携させられる（例えば被覆又は結合される）、鉄含有アクチベータ（例えばフリーラジカル生成化合物）又は鉄含有触媒を含んでもよい。例えば、鉄含有促進剤は、コロイド表面粒子の表面上のシラノール基と結合されてよい。
ポリッシング組成物中の鉄含有促進剤の量は、使用される酸化剤及び促進剤の化学形態に応じて変化してよい。酸化剤が過酸化水素（又はその類似体の１つ）であり、可溶性鉄含有触媒（例えば硝酸第二鉄又は硝酸第二鉄の水和物）が使用される場合、触媒はユースポイントにおいて、組成物の総重量を基準として約０．５～約３０００ｐｐｍのＦｅを提供するのに十分な量で組成物中に存在してよい。ポリッシング組成物は、ユースポイントにおいて約１ｐｐｍ以上（例えば約２ｐｐｍ以上、約５ｐｐｍ以上、又は約１０ｐｐｍ以上)のＦｅを含んでよい。ポリッシング組成物はユースポイントにおいて、約１０００ｐｐｍ以下（例えば約５００ｐｐｍ以下、約２００ｐｐｍ以下、又は約１００ｐｐｍ以下）のＦｅを含んでよい。したがって、ポリッシング組成物は上記エンドポイントのうちのいずれか１つによって仕切られた範囲のＦｅを含んでよい。組成物はユースポイントにおいて、約１～約１０００ｐｐｍ（例えば約２～約５００ｐｐｍ、約５～約２００ｐｐｍ、又は約１０～約１００ｐｐｍ）のＦｅを含んでよい。
鉄含有促進剤を含むポリッシング組成物の実施態様は安定剤をさらに含んでよい。このような安定剤がないと、鉄含有促進剤と、もし存在するならば酸化剤とは、酸化剤を時間とともに急速に劣化させる形で反応し得る。安定剤の添加は、鉄含有促進剤の効果を低減する傾向があるので、ポリッシング組成物に添加される安定剤のタイプ及び量の選択は、ＣＭＰ性能に著しい影響を及ぼし得る。安定剤の添加は、安定剤／促進剤複合体を形成させ得る。この複合体は、促進剤が、もし存在するならば酸化剤と反応するのを抑制し、これと同時に、促進剤が急速なタングステンポリッシング速度を促進するのに十分に活性のままであることを可能にする。
有用な安定剤はリン酸、有機酸、リン酸塩化合物、ニトリル、及び金属に結合して過酸化水素分解に向かう反応性を低減する他のリガンド、及びこれらの混合物を含む。酸安定剤はこれらの共役形態で使用することができ、例えばカルボン酸塩をカルボン酸の代わりに使用することができる。有用な安定剤を説明するために本明細書中に使用される「酸」という用語はまた、酸安定剤の共役塩基を意味する。安定剤は単独又は組み合わせで使用することができ、そして酸化剤、例えば過酸化水素が分解する速度を著しく低減することができる。
好ましい安定剤は、リン酸、酢酸、フタル酸、クエン酸、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、アスパラギン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、グルタコン酸、ムコン酸、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、プロピレンジアミン四酢酸（ＰＤＴＡ）、及びこれらの混合物を含む。好ましい安定剤は本発明の組成物に、鉄含有促進剤当たり約１当量～約３．０重量パーセント以上（例えば約３～約１０当量）の量で添加することができる。本明細書中に使用される「鉄含有促進剤当たりの当量」という用語は、組成物中の鉄イオン１つ当たり１分子の安定剤を意味する。例えば鉄含有促進剤当たり２当量は、各触媒イオンに対して２分子の安定剤を意味する。
ポリッシング組成物は任意には酸化剤をさらに含んでよい。酸化剤は、スラリー製造プロセス中、又はＣＭＰ作業直前に（例えば半導体製造設備に配置されたタンク内で）ポリッシング組成物に添加することができる。好ましい酸化剤は無機又は有機ペル化合物を含む。本明細書中に定義されたペル化合物は、少なくとも１つのペルオキシ基（－Ｏ－－Ｏ－）を含有する化合物、又は最高酸化状態の元素を含有する化合物である。少なくとも１つのペルオキシ基を含有する化合物の一例としては、過酸化水素、及びそのアダクト、例えば過酸化水素尿素、過炭酸塩、有機過酸化物、例えば過酸化ベンゾイル、過酢酸、及びジ－ｔ－ブチルペルオキシド、モノペルスルフェート（ＳＯ5 =）、ジペルスルフェート（Ｓ2Ｏ8 =）、及び過酸化ナトリウムが挙げられる。最高酸化状態の元素を含有する化合物の一例としては、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、過臭素酸、過臭素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、過ホウ酸、及び過ホウ酸塩、及び過マンガン酸塩が挙げられる。最も好ましい酸化剤は過酸化水素である。
酸化剤は、ユースポイントにおいて例えば約０．１～約２０重量％の量でポリッシング組成物中に存在してよい。過酸化水素酸化剤、及び可溶性鉄含有促進剤が使用される実施態様では、酸化剤はユースポイントにおいて、約０．１重量％～約１０重量％（例えば約１重量％～約１０重量％、約１重量％～約５重量％）の量でポリッシング組成物中に存在してよい。
タングステン金属をポリッシングするように形成されたポリッシング組成物例は任意には、タングステンエッチングを抑制する化合物をさらに含んでよい。好適な抑制剤化合物は、固体タングステンの可溶性タングステン化合物への変化を抑制し、これと同時にＣＭＰ作業を介して固体タングステンを効果的に除去するのを可能にする。ポリッシング組成物は実質的に任意の適宜の抑制剤、例えば同一譲受人による米国特許第９，２３８，７５４号、同第９，３０３，１８８号、及び同第９，３０３，１８９号に開示された抑制剤化合物を含んでよい。
タングステンエッチングの有用な抑制剤である化合物クラスの例は、窒素含有官能基、例えば窒素含有複素環、アルキルアンモニウムイオン、アミノアルキル、及びアミノ酸を含む。有用なアミノアルキルコロージョン抑制剤は例えば、ヘキシルアミン、テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン、オクチルアミン、ジエチレントリアミン、ジブチルベンジルアミン、アミノプロピルシラノール、アミノプロピルシロキサン、ドデシルアミン、これらの混合物、及び例えばリシン、チロシン、グルタミン、グルタミン酸、シスチン、及びグリシン（アミノ酢酸）を含む合成及び天然発生型アミノ酸を含む。
抑制剤化合物はこれの代わりに且つ／又はこれに加えて、液体キャリア中の溶液中のアミン化合物を含んでもよい。アミン化合物は第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、又は第四級アミンを含んでよい。アミン化合物はモノアミン、ジアミン、トリアミン、テトラミン、又は多数の反復アミン基（例えば４つ又は５つ以上のアミン基）を有するアミン系ポリマーをさらに含んでよい。
好適な抑制剤化合物はカチオン性ポリマーをさらに含んでよい。カチオン性ポリマーの一例としては、例えばポリ（ビニルイミダゾリウム）、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）クロリド（ポリＭＡＤＱＵＡＴ）、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）クロリド（例えばポリＤＡＤＭＡＣ）（すなわちポリクアタニウム－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とジアリルジメチルアンモニウムとのコポリマー（すなわちポリクオタニウム－４）、アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムとのコポリマー（すなわちポリクオタニウム－７）、第４級化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）、ビニルピロリドンと第４級化ジメチルアミノエチルメタクリレートとのコポリマー（すなわちポリクオタニウム－１１）、ビニルピロリドンと第４級化ビニルイミダゾールとのコポリマー（すなわちポリクオタニウム－１６）、すなわちポリクオタニウム－２４、ビニルカプロラクタムとビニルピロリドンと第４級化ビニルイミダゾールとのターポリマー（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スルフェート－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）、及びビニルピロリドンとジアリルジメチルアンモニウムとのコポリマーとが挙げられる。加えて、好適なカチオン性ポリマーは、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） FC 370、Luviquat（登録商標） FC 550、Luviquat（登録商標） FC 552、Luviquat（登録商標） Excellence、GOHSEFIMER K210（登録商標）、GOHSENX K-434、及びこれらの組み合わせを含む。
ある特定の実施態様では、タングステン抑制剤化合物は、アミノ酸モノマー有するカチオン性ポリマーを含んでよい（このような化合物はポリアミノ酸化合物と呼ばれることもある）。好適なポリアミノ酸化合物は、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む実質的に任意の適宜のアミノ酸モノマー基を含んでよい。ある特定の実施態様では、ポリリシンが好ましいポリアミノ酸である。言うまでもなく、ポリリシンは、Ｄ－リシン及び／又はＬ－リシンから成るε－ポリリシン及び／又はα－ポリリシンを含んでよい。ポリリシンはこのように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よい。好ましい実施態様では、タングステン抑制剤はポリリシン、及び最も好ましくはε－ポリ－Ｌ－リシンを含む。また言うまでもなく、ポリアミノ酸化合物は、任意の利用可能な形態で使用することができる。例えば、ポリアミノ酸の代わりに（又はこれに加えて）、ポリアミノ酸の共役酸又は塩基及び塩の形態を用いることもできる。
タングステン金属をポリッシングするための開示されたポリッシング組成物は実質的に任意の適宜の抑制剤化合物濃度を含んでよい。大まかに言えば、濃度は、適切なエッチング抑制をもたらすのに十分に高いが、しかし、化合物が可溶性であるように、そしてタングステンポリッシング速度を許容し得るレベル未満まで低くしない程度に十分に低いことが望ましい。可溶性があるとは、化合物が液体キャリア中に完全に溶解されること、又は化合物が液体キャリア中にミセルを形成するか又はミセル中に担持されることを意味する。例えば抑制剤化合物の溶解度、抑制剤化合物中のアミン基の数、アルキル基の長さ、エッチング速度抑制とポリッシング速度抑制との関係、使用する酸化剤、酸化剤の濃度、などを含む多数の種々のファクタに応じて抑制剤化合物の濃度を変化させることが必要である。ある特定の望ましい実施態様では、ポリッシング組成物中のアミン化合物の濃度は、ユースポイントにおいて約０．１μＭ～約１０ｍＭ（すなわち約１０-7～約１０-2モル）であってよい。例えば、ポリマー抑制剤、例えばカチオン性ポリマーを利用する実施態様では、濃度は範囲の下限寄りにあってよい（例えばユースポイントにおいて約１０-7～約１０-4モル）。（カチオン基がより少なく分子量がより低い）非ポリマー化合物を利用する他の実施態様では、濃度は範囲の上限寄りにあってよい（例えばユースポイントにおいて約１０-5～約１０-2モル）。
ポリッシング組成物は任意にはさらに殺生物剤を含んでよい。殺生物剤は任意の適宜の殺生物剤、例えばイソチアゾリノン殺生物剤を含んでよい。ポリッシング組成物中の殺生物剤の量は典型的には、ユースポイントにおいて約１ｐｐｍ～約５０ｐｐｍであり、そして好ましくは約１ｐｐｍ～約２０ｐｐｍである。
ポリッシング組成物は、任意の適宜の技術を用いて調製することができる。これらの技術の多くは当業者に知られている。ポリッシング組成物はバッチ法又は連続法で調製することができる。大まかに言えば、ポリッシング組成物はその成分を任意の順番で合体することにより調製することができる。本明細書中に使用される「成分（component）」は個々の成分（ingredients）（例えばコロイドシリカ、鉄含有促進剤、アミン化合物など）を含む。
例えばポリッシング組成物成分（例えば鉄含有促進剤、安定剤、エッチング抑制剤、及び／又は殺生物剤）は、上記物理特性（例えば指定のアスペクト比、正規化スパン、及び正電荷）を有するコロイドシリカに直接に添加することができる。別の例では、第１及び第２のコロイドシリカを任意には例えばアミノシラン化合物で処理することにより、正電荷を有する相応のコロイドシリカを製造することができる。第１及び第２のコロイドシリカは他のポリッシング組成物成分を添加する前に互いに混合することができる。あるいは、第１及び第２のコロイドシリカを互いに混合する前に、他の成分をコロイドシリカのうちの一方に添加してもよい。コロイドシリカ及び他の成分は、適切な混合を達成するための任意の定義の技術を用いて互いにブレンドすることができる。このようなブレンド／混合技術は当業者によく知られている。ポリッシング組成物の調製中の任意の時点に任意の酸化剤を添加することができる。例えば、ポリッシング組成物は使用前に調製することができ、１種又は２種以上の成分、例えば酸化剤はＣＭＰ作業の直前（例えばＣＭＰ作業前の約１分以内、又は約１０分以内、又は約１時間以内、又は約１日間以内、又は約１週間以内）に添加することができる。ポリッシング組成物は、ポリッシング作業中に（例えばポリッシングパッド上の）基板表面において成分を混合することにより、調製することもできる。
ポリッシング組成物は、上記物理特性を有するコロイドシリカと他の任意の成分とを含む１パッケージシステムとして供給されると有利である。酸化剤をポリッシング組成物の他の成分とは別個に供給することが望ましく、例えば最終使用者によって、使用直前（例えば使用前１週間以内、使用前１日以内、使用前１時間以内、使用前１０分以内、又は使用前１分以内）に、ポリッシング組成物の他の成分と合体させることができる。種々の他の２容器、又は３容器、又は４以上の容器、ポリッシング組成物の成分の組み合わせが、当業者の知識に含まれる。
本発明のポリッシング組成物は濃縮物として提供されてもよい。濃縮物は使用前に適量の水で希釈されるように意図されている。このような実施態様では、ポリッシング組成物濃縮物は、濃縮物を適量の水、そしてもしもまだ適量で存在しない場合には任意の酸化剤で希釈すると、ポリッシング組成物の各成分が、各成分に関して上述した適切な範囲内の量でポリッシング組成物中に存在することになるような量で、コロイドシリカ、水、及び他の任意の成分、例えば鉄含有促進剤、安定剤、エッチング抑制剤、及び殺生物剤を、酸化剤とともに又は酸化剤を伴わずに含むことができる。例えば、コロイドシリカ及び他の任意の成分はそれぞれ、各成分に関して上述したユースポイント濃度の約２倍（例えば約３倍、約４倍、約５倍、又は約１０倍）である量でポリッシング組成物中に存在することができるので、濃縮物が等体積の水（例えばそれぞれ２等体積の水、３等体積の水、又は４等体積の水、又は９等体積の水）で、適量の任意の酸化剤と一緒に希釈されると、各成分は各成分に関して上述した範囲内の量でポリッシング組成物中に存在することになる。さらに、当業者には明らかなように、濃縮物は、他の成分が濃縮物中に少なくとも部分的又は完全に溶解されるのを保証するために、最終ポリッシング組成物中に存在する水の適宜の部分を含有してよい。
開示されたポリッシング組成物を使用して、窒化ケイ素層、酸化ケイ素層、及び／又は金属層、例えばタングステン層、銅層、アルミニウム層、コバルト層、及び／又はバリア層、例えばチタン層、窒化チタン層、タンタル層、及び／又は窒化タンタル層を含む実質的にいかなる基板をもポリッシングすることができる。ある特定の有利な実施態様は、タングステンを含む少なくとも１種の金属と、少なくとも１種の誘電材料、例えば酸化ケイ素とを含む基板をポリッシングするのに特に有用であり得る。このような用途において、タングステン層は、チタン及び／又は窒化チタン（ＴｉＮ）を含む１つ又は２つ以上のバリア層上に堆積することができる。誘電層は金属酸化物、例えばテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）から誘導された酸化ケイ素層、多孔質金属酸化物、多孔質又は無孔質炭素ドープ型酸化ケイ素、フッ素ドープ型酸化ケイ素、ガラス、有機ポリマー、フッ素化有機ポリマー、又は任意の他の適宜の高又は低ｋ絶縁層であってよい。
本発明のポリッシング方法は具体的には、化学機械的ポリッシング（ＣＭＰ）装置と併せて用いるのに特に適している。典型的には、装置は、使用中に運動して、軌道、直線、又は円形運動から生じる速度を有するプラテンと、プラテンと接触して運動時にプラテンと一緒に運動するポリッシングパッドと、ポリッシングパッドの表面に対して接触し運動することによってポリッシングされるべき基板を保持するキャリアとを含む。基板のポリッシングは、基板がポリッシングパッド及び本発明のポリッシング組成物と接触した状態で配置され、次いで基板に対してポリッシングパッドが運動することにより行われ、これにより、基板（例えばタングステン、チタン、窒化チタン、及び／又は本明細書中に記載された誘電材料）の少なくとも一部を研磨することによって基板をポリッシングする。
ある特定の望ましい実施態様では、開示されたポリッシング組成物は、タングステン金属層と誘電層とを有する基板に対して高いタングステン除去速度と、高い平坦化効率とが達成されるのを可能にする。例えば、ある特定の有利な実施態様では、３０００Å／ｍｉｎ超（例えば３５００Å／ｍｉｎ超、４０００Å／ｍｉｎ超、４５００Å／ｍｉｎ超、又は５０００Å／ｍｉｎ超）のタングステン除去速度を達成することができる。このような実施態様では、１Ｘ１μｍアレイ上の達成されるべきアレイ・エロージョン及び／又はタングステン・ライン・ディッシングは２５０Å未満（例えば２００Å未満、１５０Å未満、１００Å未満、又は５０Å未満）である。
基板は、任意の適宜のポリッシングパッド（例えばポリッシング表面）を用いて、化学機械的ポリッシング組成物によって平坦化又はポリッシングすることができる。好適なポリッシングパッドは例えば、織布及び不織布ポリッシングパッドを含む。さらに、好適なポリッシングパッドは多様な密度、硬さ、厚さ、圧縮性、圧縮時の反発能力、及び圧縮係数を有する任意の適宜のポリマーを含むことができる。好適なポリマーは例えばポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ナイロン、フルオロカーボン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリレート、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、これらの同時形成生成物、及びこれらの混合物を含む。
言うまでもなく、開示は数多くの実施態様を含む。これらの実施態様の一例として、下記実施態様が挙げられる。
第１実施態様では、化学機械的ポリッシング組成物が、液体キャリアと、前記液体キャリア中に分散されたコロイドシリカ粒子であって、前記液体キャリア中で少なくとも１０ｍＶの正電荷を有するコロイドシリカ粒子と、鉄含有促進剤と、金属エッチング抑制剤とを含み、これらから成り、又はこれらから本質的に成ってよく、前記コロイドシリカ粒子が、（ｉ）約１．２５超の数平均アスペクト比と、（ｉｉ）約０．４２超の重量正規化粒径スパンとを有している。
第２実施態様は第１実施態様を含んでよく、前記コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．３５超である。
第３実施態様は第１～第２実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記コロイドシリカ粒子の重量正規化粒径スパンが、約０．６超である。
第４実施態様は第１実施態様を含んでよく、前記コロイドシリカ粒子の（ｉ）数平均アスペクト比が約１．３５超であり、そして重量正規化粒径スパンが約０．６超である。
第５実施態様は第１～第４実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記コロイドシリカ粒子の数粒径分布では、Ｄ５０が約２０ｎｍ～約６０ｎｍである。
第６実施態様は第１～第５実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記コロイドシリカ粒子の重量粒径分布では、Ｄ５０が約６０ｎｍ～約１４０ｎｍである。
第７実施態様は第１～第６実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記コロイドシリカ粒子が第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とのブレンドを含み、前記第１コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．３５超であり、そして前記第２コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．１５未満である。
第８実施態様は第７実施態様を含んでよく、前記第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とが、約１：１５～約１：１の重量比でブレンドされる。
第９実施態様は第７～第８実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記第１コロイドシリカ粒子の重量正規化粒径スパンが約０．４２未満であり、そして前記第２コロイドシリカ粒子の重量正規化粒径スパンが約０．４２未満である。
第１０実施態様は第１～第９実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記コロイドシリカ粒子が少なくとも１０ｍＶの永久正電荷を有する。
第１１実施態様は第１～第１０実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記鉄含有促進剤が可溶性鉄含有触媒を含み、そして前記組成物が、前記可溶性鉄含有触媒に結合された安定剤をさらに含み、前記安定剤が、リン酸、フタル酸、クエン酸、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、アスパラギン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、グルタコン酸、ムコン酸、エチレンジアミン四酢酸、プロピレンジアミン四酢酸、及びこれらの混合物から成る群から選択されている。
第１２実施態様は第１～第１１実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、過酸化水素酸化剤をさらに含む。
第１３実施態様は第１～第１２実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、約１．０～約５．０のｐＨを有する。
第１４実施態様は第１～第１３実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記金属エッチング抑制剤がポリリシンである。
第１５実施態様では、化学機械的ポリッシング組成物であって、液体キャリアと、前記液体キャリア中に分散されたコロイドシリカ粒子であって、前記液体キャリア中で少なくとも１０ｍＶの正電荷を有するコロイドシリカ粒子と、鉄含有促進剤と、金属エッチング抑制剤ととを含み、これらから成り、又はこれらから本質的に成ってよく、そして前記コロイドシリカ粒子が、約０．４２超の正規化粒径スパンを有しており、そして前記コロイドシリカ粒子の少なくとも１５％が３つ又は４つ以上の凝集型プライマリを含む。
第１６実施態様は第１５実施態様を含んでよく、前記コロイドシリカ粒子の正規化粒径スパンが、約０．６超である。
第１７実施態様は第１５～第１６実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記コロイドシリカ粒子の５０％未満がモノマーである。
第１８実施態様は第１５～第１７実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記コロイドシリカ粒子の正規化粒径スパンが約０．６超であり、そして、前記コロイドシリカ粒子の５０％未満がモノマーである。
第１９実施態様は第１５～第１８実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．２５超である。
第２０実施態様は第１５～第１８実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記コロイドシリカ粒子が第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とのブレンドを含み、前記第１コロイドシリカ粒子の少なくとも２０％が３つ又は４つ以上の凝集プライマリを含み、そして前記第２コロイドシリカ粒子の少なくとも５０％がモノマー又はダイマーである。
第２１実施態様は第２０実施態様を含んでよく、前記第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とが、重量比約１：１５～約１：１でブレンドされる。
第２２実施態様は第１５～第２１実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記コロイドシリカ粒子の永久正電荷が少なくとも１０ｍＶである。
第２３実施態様は第１５～第２２実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記鉄含有促進剤が可溶性鉄含有触媒を含み、そして前記組成物が、前記可溶性鉄含有触媒に結合された安定剤をさらに含み、前記安定剤が、リン酸、フタル酸、クエン酸、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、アスパラギン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、グルタコン酸、ムコン酸、エチレンジアミン四酢酸、プロピレンジアミン四酢酸、及びこれらの混合物から成る群から選択されている。
第２４実施態様は第１５～第２３実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、過酸化水素酸化剤をさらに含む。
第２５実施態様は第１５～第２４実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、約１．０～約５．０のｐＨを有する。
第２６実施態様は第１５～第２０実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記金属エッチング抑制剤がポリリシンである。
第２７実施態様では、化学機械的ポリッシング組成物が、液体キャリアと、
前記液体キャリア中に分散された第１コロイドシリカ粒子であって、（ｉ）前記液体キャリア中の少なくとも１０ｍＶの正電荷と（ｉｉ）１．３５超の数平均アスペクト比とを有する第１コロイドシリカ粒子と、前記液体キャリア中に分散された第２コロイドシリカ粒子であって、（ｉ）前記液体キャリア中の少なくとも１０ｍＶの正電荷と（ｉｉ）１．１５未満の数平均アスペクト比とを有する第２コロイドシリカ粒子と、鉄含有促進剤と、ポリアミノ酸タングステンエッチング抑制剤とを含み、これらから成り、又はこれらから本質的に成ってよい。
第２８実施態様は第２７実施態様を含んでよく、前記第１及び第２コロイドシリカ粒子のそれぞれの正規化粒径スパンが約０．４２未満である。
第２９実施態様は第２７～第２８実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、第１コロイドシリカ粒子の少なくとも２０％が、３つ又は４つ以上の凝集型プライマリを含み、そして第２コロイドシリカ粒子の少なくとも５０％が、モノマー又はダイマーである。
第３０実施態様は第２７～第２９実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とが、約１：１５～約１：１の重量比でブレンドされる。
第３１実施態様は第２７～第３０実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記タングステンエッチング抑制剤がポリリシンである。
第３２実施態様では、化学機械的ポリッシング組成物であって、液体キャリアと、前記液体キャリア中に分散されたコロイドシリカ粒子であって、前記液体キャリア中で少なくとも１０ｍＶの正電荷を有するコロイドシリカ粒子と、
を含み、そして前記コロイドシリカ粒子が、（ｉ）約１．２５超の数平均アスペクト比と、（ｉｉ）約０．４２超の重量正規化粒径スパンとを有している。
第３３実施態様は第３２実施態様を含んでよく、前記数平均アスペクト比が約１．３５超であり、そして前記重量正規化粒径スパンが、約０．６超である。
第３４実施態様は第３２～第３３実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記コロイドシリカ粒子の少なくとも１５％が３つ又は４つ以上の凝集型プライマリを含む。
第３５実施態様は第３２～第３４実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記コロイドシリカ粒子が第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とのブレンドを含み、前記第１コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．３５超であり、そして前記第２コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．１未満である。
第３６実施態様は第３５実施態様を含んでよく、前記第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とが、重量比約１：１５～約１：１でブレンドされる。
第３２実施態様では、基板を化学機械的にポリッシングする方法が、
（ａ） 前記基板を、
（ｉ） 液体キャリアと、
（ｉｉ）前記液体キャリア中に分散されたコロイドシリカ粒子であって、前記液体キャリア中で少なくとも１０ｍＶの正電荷を有するコロイドシリカ粒子と、
を含み、そして
（ｉｉｉ）前記コロイドシリカ粒子が、（ｉ）約１．２５超の数平均アスペクト比と、（ｉｉ）約０．４２超の重量正規化粒径スパンとを有する、
ポリッシング組成物と接触させ、
（ｂ） 前記基板に対して前記ポリッシング組成物を動かし、そして
（ｃ） 前記基板から少なくとも１つの層の一部を除去するために前記基板を研磨し、これにより前記基板をポリッシングする
ことを含む。
第３８実施態様は第３７実施態様を含んでよく、前記基板がタングステン層を含み、前記組成物が鉄含有促進剤とタングステンエッチング抑制剤とをさらに含み、そして（ｃ）の研磨中に前記タングステン層の一部が前記基板から除去される。
第３９実施態様は第３８実施態様を含んでよく、前記タングステン抑制剤がポリリシンである。
第４０実施態様は第３７～第３９実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記数平均アスペクト比が約１．３５超であり、前記重量正規化粒径スパンが約０．６超である。
第４１実施態様は第３７～第４０実施態様のうちのいずれか１つを含んでよく、前記コロイドシリカ粒子の少なくとも１５％が３つ又は４つ以上の凝集型プライマリを含む。
前記コロイドシリカ粒子が第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とのブレンドを含み、前記第１コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．３５超であり、そして前記第２コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．１５未満である。
下記実施例は本発明を例示するが、しかしもちろんその範囲を何らかの形式で限定するものと解釈するべきではない。
実施例１
２３種のコロイドシリカ含有組成物を調製し評価した。各組成物中のコロイドシリカは、アミノシランによる表面処理によって、且つ／又は内部アミノシランを介して永久正電荷を含んだ。組成物１Ａ及び１Ｃを３アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）で処理した。組成物１Ｂ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ及び１Ｊを米国特許第９，３８２，４５０号明細書の実施例７に記載されたように処理した。組成物１Ｄを米国特許第９，４２２，４５６号の実施例１３に記載されたように調製した。残り１３種の組成物は、上記コロイドシリカ組成物のブレンドを含んだ。２３種のコロイドシリカ組成物を下記表１Ａで詳述する。さらなる分析データは表１Ｂ及び１Ｃに示す。
表１Ａ
Figure 2023520875000003
余剰の液体を逃すためにフィルタ上に展開されたレース状カーボン被膜付きＣｕグリッド上に３０μＬの試料をドロップキャスティングすることによって、それぞれのコロイドシリカ組成物の試料をＴＥＭ画像形成のために調製した。乾燥後、残りの粒子（液体を逃した後に残った粒子）から、複数のＴＥＭ明視野画像を得た。上記図１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃに実施例ＴＥＭ画像が示されている。この実施例では、各試料に対して２０の画像を得、ＦＩＪＩオープンソース画像処理ソフトウェア(https://en.wikipedia.org/wiki/Fiji_(software))を使用してスタックすることにより単独ファイルにした。倍率２０，０００で各画像を得、画像は２０４８ｘ２０４８画素を含んだ。ＦＩＪＩソフトウェアを使用して、（ローリングボール法を用いて）背景を減算し、そして画像をコントラスト促進することにより強度分解能をスケーリングした。画素サイズを計算し、（画像スケールバーを使用して）ソフトウェア内に入力した。（FIJIで入手可能な、訓練可能なWEKAセグメンテーションアルゴリズムを用いた）機械学習ソフトウェアを用いて、粒子及び背景のバイナリ画像を形成した（白い背景内の黒い粒子）。機械学習ソフトウェアは、ユーザーガイド式であり、ユーザーが選択された粒子を定義した。次いでWEKAソフトウェアはスタック内の選択された画像を評価した。反復法が、ソフトウェアが粒子を正確に発見するのを可能にした。次いで、学習済アルゴリズムをスタック全体に適用することによりバイナリ画像を生成した。次いで、粒子分析ルーティン（FIJIで入手可能）をスタック内の画像に適用することにより、各画像内のそれぞれの識別済粒子のアスペクト比を計算した（アスペクト比は、粒子の最大キャリパー直径を粒子の最小キャリパー直径で割り算したものと定義される）。中央値（ＡＲ５０）を計算し、そしてコロイドシリカ組成物のそれぞれに関して表１Ｂに記録する。
ＴＥＭ画像をさらに分析することにより、２３種のコロイドシリカ組成物のうちの１２種の凝集度を評価した。３つ又は４つ以上の一次粒子（トリマー＋）を有するコロイドシリカ粒子の数パーセンテージと、１つ又は２つの一次粒子（ダイマー－）を有する一次粒子の数パーセンテージとをカウントすることにより、凝集度を評価した。結果をやはり表１Ｂに記録する。
前記ポリッシング組成物のそれぞれにおけるコロイドシリカ粒子のゼータ電位を、０．３重量％の総シリカ固形物及びｐＨ約２．４で、Malvern Instrumentsから入手可能なZetasizer（登録商標）を使用して測定した。これらのゼータ電位値をやはり表１Ｂに記録する。
表１Ｂ
Figure 2023520875000004
ルイジアナ州Prairieville在CPS Instrumentsから入手可能なCPS Disc Centrifuge Particle size分析機（例えばモデルDC24000HR）を使用して、各コロイドシリカ組成物の粒径分布を得た。標準機器設定値を用いて、重量によるＤ１０，Ｄ５０及びＤ９０を得た（すなわち、数を基準とするのではなく重量を基準としたＤ１０，Ｄ５０及びＤ９０を得た）。上記等式を用いてこれらの値から、各コロイドシリカ組成物の、重量を基準とした正規化スパンを計算した。Ｄ１０，Ｄ５０及びＤ９０の値、及び計算された正規化スパンを表１Ｃに記録する。
表１Ｃ
Figure 2023520875000005
実施例２
実施例１に上述されたコロイドシリカ組成物のうちの特定の組成物に対して、タングステン（Ｗ）ポリッシング速度をこの実施例において評価した。ポリッシング組成物のそれぞれは、０．３重量パーセントのコロイドシリカを含み、そしてユースポイントにおいて約２．５のｐＨを有した。各組成物は４１２重量ｐｐｍの硝酸鉄九水和物、８９０重量ｐｐｍのマロン酸、１５重量ｐｐｍのカチオン性ポリマー、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド（例えばポリＤＡＤＭＡＣ）、３０重量ｐｐｍのベンズイソチアゾリノン殺生物剤（ＢＩＴ）、及び５重量％過酸化水素をユースポイントにおいてさらに含んだ。Mirra（登録商標）ＣＭＰ工具（Applied Materialsから入手可能）、NexPlanar E6088ポリッシングパッドをダウンフォース２．０ｐｓｉ、プラテン速度１００ｒｐｍ、ヘッド速度８５ｒｐｍ、及びスラリー流量１５０ｍｌ／ｍｉｎで使用して、Ｗ層を有する２００ｍｍブランケットウエハーをポリッシングすることにより、Ｗポリッシング速度を得た。ポリッシング時間は６０秒間であった。測定されたタングステンポリッシング速度を表２に挙げる。
表２
Figure 2023520875000006
表２に示された結果から明らかなように、数平均速度が約１．２５超であり且つ正規化粒径スパンが約０．４０超である組成物に対して、高いタングステン除去速度を達成することができる。
実施例３
タングステンポリッシング速度、アレイ・エロージョン、及びラインのリセッシング（ディッシング）をこの実施例において、６種のポリッシング組成物に対して評価した。この実施例は、高いタングステンポリッシング速度と、極めて低いアレイ・エロージョン及びラインリセッシングとの両方を達成するために、本発明によるコロイドシリカとポリリシンタングステンエッチング抑制剤とが相乗作用的な組み合わせであることを実証した。各ポリッシング組成物はマロン酸（３Ａ ４４５重量ｐｐｍ及び３Ｂ～３Ｆ ８９０重量ｐｐｍ）、硝酸鉄九水和物（３Ａ ２０６重量ｐｐｍ及び３Ｂ～３Ｆ ４１２重量ｐｐｍ）、ポリリシン（３Ａ～３Ｃ、３Ｅ、３Ｆ １０重量ｐｐｍ及び３Ｄ １６重量ｐｐｍ）、ベンズイソチアゾリノン殺生物剤（３Ａ～３Ｃ １０ｐｐｍ及び３Ｄ～３Ｆ ３０ｐｐｍ）、及び５重量パーセントの過酸化水素を含んだ。ユースポイントにおけるｐＨ値は２．５であった。コロイドシリカ組成物に関するさらなる詳細が表３Ａに示されている。
３００ｍｍブランケット・タングステンウエハーをポリッシングすることにより、タングステンポリッシング速度を得る一方、３００ｍｍ ２ｋÅ Silyb 754タングステンパターン化ウエハー（Silyb Wafer Servicesから入手可能）をポリッシングすることにより、アレイ・エロージョン及びラインディッシングの値を得た。Reflexion（登録商標）ＣＭＰポリッシング工具(Applied Materials)、及びIC1010ポリッシングパッド(Rohm and Haas/Dow Chemical)を使用して、ダウンフォース２．０ｐｓｉ、プラテン速度１００ｒｐｍ、及びヘッド速度１０１ｒｐｍで、ウエハーをポリッシングした。スラリー流量は２５０ｍＬ／ｍｉｎであった。各パターン化ウエハーを、光学エンドポイントにプラスして付加的なオーバーポリッシュまでポリッシングした。オーバーポリッシング量は表３Ｂに示されている。１ｘ１及び３ｘ１ミクロンのラインフィーチャにわたる原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）プロファイロメータ測定を用いて、アレイ・エロージョン及びラインリセッシングの値を得た。タングステンポリッシング速度を表３Ａに示し、アレイ・エロージョン及びラインディッシングの値を表３Ｂに示す。
表３Ａ
Figure 2023520875000007
表３Ｂ
Figure 2023520875000008
表３Ａ及び３Ｂに示されたデータ集合から明らかなように、数平均アスペクト比が約１．２５超であり且つ重量正規化粒径スパンが約０．４０超である組成物３Ｄだけが、高いポリッシング速度（例えば５０００Å／分超）及び高度に平坦な表面（例えばアレイ・エロージョン及びラインリセッシングが両方とも、１ｘ１ミクロンのフィーチャの場合に１００Å未満）を達成し得る。さらに、組成物３Ｄは、３０パーセントのオーバーポリッシュに際しても優れた平坦性を達成することが判った。
言うまでもなく、本明細書中の値の範囲の記述は特に断りのない限り、単にその範囲内に含まれるそれぞれ別個の値に個別に言及する省略法として役立つように意図されているのにすぎず、そしてそれぞれの別個の値は、それがあたかも本明細書中に個別に記述されているかのように、本明細書中に組み込まれる。本明細書中に記載された全ての方法は、本明細書中に特に断りのない限り、又は文脈によって明らかに矛盾するのでない限り、任意の適宜の順番で実施することができる。本明細書中に提供された任意のそして全ての例、又は例を意味する言語（例えば「～のような“such as”」）は、単に本発明をより良く例示するように意図されているにすぎない。明細書中のいかなる言語も、任意の非クレーム要素を本発明の実施に必須のものとして示すものと解釈されるべきではない。
本発明の好ましい実施態様が、本発明を実施するために発明者に知られた最善の態様を含めて本明細書中に記載されている。これらの好ましい実施態様の変更は、前記説明を読めば当業者には明らかになり得る。発明者は、当業者がこのような変更形を必要に応じて採用することを予期し、発明者は、本発明が本明細書中に具体的に記載したものとは異なる形で実施されることを意図する。したがって、本発明は、適用法によって許可される、ここに添付されたクレームに挙げられた主題のあらゆる改変形及び等価形を含む。さらに、あらゆる可能な変更形における上記要素のいかなる組み合わせも、本明細書中に特に断りのない限り、又は文脈によって明らかに矛盾するのでない限り、本発明によって包含される。

Claims (32)

  1. 化学機械的ポリッシング組成物であって、
    液体キャリアと、
    前記液体キャリア中に分散されたコロイドシリカ粒子であって、前記液体キャリア中で少なくとも１０ｍＶの正電荷を有するコロイドシリカ粒子と、
    鉄含有促進剤と、
    金属エッチング抑制剤と
    を含み、そして
    前記コロイドシリカ粒子が、（ｉ）約１．２５超の数平均アスペクト比と、（ｉｉ）約０．４２超の重量正規化粒径スパンとを有している、
    化学機械的ポリッシング組成物。
  2. 前記コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．３５超である、請求項１に記載の組成物。
  3. 前記コロイドシリカ粒子の重量正規化粒径スパンが、約０．６超である、請求項１に記載の組成物。
  4. 前記コロイドシリカ粒子の（ｉ）数平均アスペクト比が約１．３５超であり、そして重量正規化粒径スパンが約０．６超である、請求項１に記載の組成物。
  5. 前記コロイドシリカ粒子の数粒径分布では、Ｄ５０が約２０ｎｍ～約６０ｎｍである、請求項１に記載の組成物。
  6. 前記コロイドシリカ粒子の重量粒径分布では、Ｄ５０が約６０ｎｍ～約１４０ｎｍである、請求項１に記載の組成物。
  7. 前記コロイドシリカ粒子が第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とのブレンドを含み、
    前記第１コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．３５超であり、そして
    前記第２コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．１５未満である、
    請求項１に記載の組成物。
  8. 前記第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とが、約１：１５～約１：１の重量比でブレンドされる、請求項７に記載の組成物。
  9. 前記第１コロイドシリカ粒子の重量正規化粒径スパンが約０．４２未満であり、そして
    前記第２コロイドシリカ粒子の重量正規化粒径スパンが約０．４２未満である、
    請求項７に記載の組成物。
  10. 前記コロイドシリカ粒子が少なくとも１０ｍＶの永久正電荷を有する、請求項１に記載の組成物。
  11. 前記鉄含有促進剤が可溶性鉄含有触媒を含み、そして前記組成物が、前記可溶性鉄含有触媒に結合された安定剤をさらに含み、前記安定剤が、リン酸、フタル酸、クエン酸、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、アスパラギン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、グルタコン酸、ムコン酸、エチレンジアミン四酢酸、プロピレンジアミン四酢酸、及びこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項１に記載の組成物。
  12. 過酸化水素酸化剤をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
  13. 約１．０～約５．０のｐＨを有する、請求項１に記載の組成物。
  14. 前記金属エッチング抑制剤がポリリシンである、請求項１に記載の組成物。
  15. 化学機械的ポリッシング組成物であって、
    液体キャリアと、
    前記液体キャリア中に分散されたコロイドシリカ粒子であって、前記液体キャリア中で少なくとも１０ｍＶの正電荷を有するコロイドシリカ粒子と、
    鉄含有促進剤と、
    金属エッチング抑制剤と
    を含み、
    前記コロイドシリカ粒子が、約０．４２超の正規化粒径スパンを有しており、そして
    前記コロイドシリカ粒子の少なくとも１５％が３つ又は４つ以上の凝集型プライマリを含む、
    化学機械的ポリッシング組成物。
  16. 前記コロイドシリカ粒子の正規化粒径スパンが、約０．６超である、請求項１５に記載の組成物。
  17. 前記コロイドシリカ粒子の５０％未満がモノマーである、請求項１５に記載の組成物。
  18. 前記コロイドシリカ粒子の正規化粒径スパンが約０．６超であり、そして、
    前記コロイドシリカ粒子の５０％未満がモノマーである、
    請求項１５に記載の組成物。
  19. 前記コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．２５超である、請求項１５に記載の組成物。
  20. 過酸化水素酸化剤をさらに含む、請求項１５に記載の組成物。
  21. 約１．０～約５．０のｐＨを有する、請求項１５に記載の組成物。
  22. 前記金属エッチング抑制剤がポリリシンである、請求項１５に記載の組成物。
  23. 化学機械的ポリッシング組成物であって、
    液体キャリアと、
    前記液体キャリア中に分散されたコロイドシリカ粒子であって、前記液体キャリア中で少なくとも１０ｍＶの正電荷を有するコロイドシリカ粒子と、
    を含み、そして
    前記コロイドシリカ粒子が、（ｉ）約１．２５超の数平均アスペクト比と、（ｉｉ）約０．４２超の重量正規化粒径スパンとを有している、
    化学機械的ポリッシング組成物。
  24. 前記数平均アスペクト比が１．３５超であり、そして前記重量正規化粒径スパンが約０．６超である、請求項２３に記載の組成物。
  25. 前記コロイドシリカ粒子の少なくとも１５％が３つ又は４つ以上の凝集型プライマリを含む、請求項２３に記載の組成物。
  26. 前記コロイドシリカ粒子が第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とのブレンドを含み、
    前記第１コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．３５超であり、そして
    前記第２コロイドシリカ粒子の数平均アスペクト比が約１．１未満である、
    請求項２３に記載の組成物。
  27. 前記第１コロイドシリカ粒子と第２コロイドシリカ粒子とが、重量比約１：１５～約１：１でブレンドされる、請求項２６に記載の組成物。
  28. 基板を化学機械的にポリッシングする方法であって、
    前記方法が、
    （ａ） 前記基板を、
    （ｉ） 液体キャリアと、
    （ｉｉ）前記液体キャリア中に分散されたコロイドシリカ粒子であって、前記液体キャリア中で少なくとも１０ｍＶの正電荷を有するコロイドシリカ粒子と、
    を含み、そして
    （ｉｉｉ）前記コロイドシリカ粒子が、（ｉ）約１．２５超の数平均アスペクト比と、（ｉｉ）約０．４２超の重量正規化粒径スパンとを有する、
    ポリッシング組成物と接触させ、
    （ｂ） 前記基板に対して前記ポリッシング組成物を動かし、そして
    （ｃ） 前記基板から少なくとも１つの層の一部を除去するために前記基板を研磨し、これにより前記基板をポリッシングする
    ことを含む、
    基板を化学機械的にポリッシングする方法。
  29. 前記基板がタングステン層を含み、
    前記組成物が鉄含有促進剤とタングステンエッチング抑制剤とをさらに含み、そして
    （ｃ）の研磨中に前記タングステン層の一部が前記基板から除去される、
    請求項２８に記載の方法。
  30. 前記タングステン抑制剤がポリリシンである、請求項２９に記載の方法。
  31. 前記数平均アスペクト比が１．３５超であり、前記重量正規化粒径スパンが約０．６超である、請求項２８に記載の方法。
  32. 前記コロイドシリカ粒子の少なくとも１５％が３つ又は４つ以上の凝集型プライマリを含む、請求項２８に記載の方法。
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