JP2023542168A - 炭素系膜の選択的研磨用シリカ系スラリー - Google Patents
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Abstract
本発明は、化学機械研磨組成物であって、（ａ）シリカ研磨剤；（ｂ）界面活性剤；（ｃ）鉄カチオン；（ｄ）任意でリガンド；および（ｅ）水を含み、前記シリカ研磨剤は、前記化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有する化学機械研磨組成物を提供する。また、本発明は、前記組成物を用いて、基板、特に炭素系膜を含む基板を化学機械的に研磨する方法を提供する。
Description
集積回路やその他の電子デバイスの製造において、導電性、半導体性および誘電性材料の複数の層が、基板表面に対して堆積または除去される。材料の層が基板に対して順次堆積されるとともに除去されるにつれて、基板の最上部表面は非平面化され、平坦化が必要となる場合がある。表面を平坦化すること、または表面を「研磨」することは、基板の表面から材料を除去して、一般的に均一な表面を形成するプロセスである。平坦化は、粗い表面、凝集した材料、結晶格子の損傷、傷、汚染された層や材料など、望ましくない表面の幾何学的形状や表面欠陥を取り除くのに有用である。また、平坦化は、基板上の形体を形成する際に、形体を埋めるために使用される余分な蒸着材料を除去し、その後のメタライゼーションや加工用の平面のため、均一な表面を提供するために有用である。
基板の表面を平坦化または研磨するための組成物および方法は、当技術分野でよく知られている。化学機械平坦化または化学機械研磨（ＣＭＰ）は、基板を平坦化するために用いられる一般的な技術である。ＣＭＰは、基板から材料を選択的に除去するために、ＣＭＰ組成物またはより単純に研磨組成物（研磨スラリーとも呼ばれる）として知られている化学組成物を利用する。研磨組成物は、通常、研磨組成物で飽和した研磨パッド（例えば、研磨布または研磨ディスク）を基板の表面に接触させることによって基板に適用される。基板の研磨は、典型的には、研磨組成物の化学的活性および／または研磨組成物中に懸濁されたまたは研磨パッド（例えば、不揮発性研磨剤研磨パッド）に組み込まれた研磨剤の機械的活性によってさらに支援される。
集積回路の小型化とチップ上の集積回路数の増加に伴い、一般的なチップ上の限られたスペースに適合するために、回路を構成する部品をより近くに配置する必要がある。半導体の性能を最大限に発揮させるためには、回路間を効果的に絶縁することが重要である。そのためには、半導体基板に浅い溝が刻まれ、絶縁材が充填され、集積回路の活性領域が分離される。具体的には、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）は、シリコン基板上に窒化シリコン層や窒化チタン層を形成し、エッチングやフォトリソグラフィーで浅いトレンチを形成し、トレンチを埋めるように誘電体層を堆積させるプロセスである。この方法で形成されたトレンチの深さにはばらつきがあるため、すべてのトレンチを完全に埋めるために、通常、基板の上に誘電性材料を過剰に堆積させる必要がある。誘電性材料（例えば、炭素系膜）は、基板の下の幾何学的形状に適合する。過剰な誘電性材料は、通常、ＣＭＰプロセスによって除去され、さらに、さらなる処理のための平坦な表面を提供する。
研磨組成物は、その研磨速度（すなわち、除去速度）およびその平坦化効率に従って特徴付けることができる。研磨速度は、基板の表面から材料を除去する速度を指し、通常、単位時間当たりの長さ（厚さ）の単位（例えば、オングストローム（Å）／分）で表される。平坦化効率とは、基板から除去される材料の量に対するステップ高さの減少に関連する。具体的には、研磨面、例えば研磨パッドは、まず表面の「高所」に接触し、平坦な表面を形成するために材料を除去する必要がある。より少ない材料の除去で平坦な表面を達成するプロセスは、平坦性を達成するためにより多くの材料の除去を必要とするプロセスよりも効率的であると考えられている。
多くの場合、炭素系膜の除去速度は、ＳＴＩプロセスにおける誘電体研磨ステップの速度制限となり得るため、炭素系膜の高い除去速度がデバイスのスループットを高めるために望まれる。しかし、ブランケット除去速度が速すぎると、露出した溝の酸化物が過剰に研磨され溝の浸食が生じ、デバイスの欠陥が増加する。
有用な除去速度を提供しながら、改善された平坦化効率も提供する、炭素系膜の化学機械研磨のための組成物および方法に対する必要性が残っている。本発明は、そのような研磨組成物および方法を提供する。本発明のこれらおよび他の利点、ならびに追加の発明的特徴は、本明細書に提供される発明の説明から明らかになるであろう。
本発明は、（ａ）シリカ研磨剤；（ｂ）界面活性剤；（ｃ）鉄カチオン；（ｄ）任意にリガンド；および（ｅ）水を含み、本質的にからなる、またはからなる化学機械研磨組成物を提供し、前記シリカ研磨剤は、前記化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を持つ。
本発明はさらに、基板を化学機械的に研磨する方法であって：（ｉ）基板を提供すること、（ｉｉ）研磨パッドを提供すること、（ｉｉｉ）（ａ）シリカ研磨剤；（ｂ）界面活性剤；（ｃ）鉄カチオン；（ｄ）任意でリガンド；および（ｅ）水を含む化学機械研磨組成物を提供すること、ここで、前記シリカ研磨剤は、化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有し、（ｉｖ）前記基板を前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物に接触させること、および（ｖ）前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物を前記基板に対して相対移動させて、前記基板の少なくとも一部を摩耗して、前記基板を研磨することを含むものを提供する。
本発明は、（ａ）シリカ研磨剤；（ｂ）界面活性剤；（ｃ）鉄カチオン；（ｄ）任意にリガンド；および（ｅ）水を含む化学機械研磨組成物を提供し、ここで、前記シリカ研磨剤は、前記化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を持つ。
研磨組成物は、シリカ研磨剤を含む。本明細書で使用される場合、「シリカ研磨剤」、「シリカ研磨剤粒子」、「シリカ粒子」、および「研磨剤粒子」という用語は、互換的に使用することができ、任意のシリカ粒子（例えば、コロイド状シリカ粒子）を指すことができる。シリカ粒子（例えば、コロイド状シリカ粒子）は、修飾（例えば、表面修飾）または非修飾であってよく、負のネイティブゼータ電位または正のネイティブゼータ電位を有する。本明細書で使用する場合、「ネイティブゼータ電位」という用語は、シリカ研磨剤を研磨組成物に添加する前のシリカ研磨剤のゼータ電位を意味する。例えば、ネイティブゼータ電位は、貯蔵溶液または水溶液中で測定される、研磨組成物にシリカ研磨剤を添加する前のシリカ研磨剤のゼータ電位を意味し得る。当業者であれば、研磨組成物にシリカ研磨剤を添加する前のシリカ研磨剤が、負のネイティブゼータ電位または正のネイティブゼータ電位を有するかどうかを判断することができるであろう。シリカ研磨剤（例えば、コロイド状シリカ粒子）のような分散粒子上の電荷は、一般にゼータ電位（または動電位）と呼ばれる。粒子のゼータ電位は、粒子を取り囲むイオンの電荷と、粒子が測定される組成物のバルク溶液の電荷（例えば、液体キャリアおよびそこに溶解する他の成分）との間の電位差を意味する。ゼータ電位は、典型的には、水性媒体のｐＨに依存する。所定の研磨組成物について、粒子の等電点は、ゼータ電位がゼロであるｐＨとして定義される。ｐＨが増加または減少して等電点から離れると、表面電荷（したがってゼータ電位）はそれに応じて減少または増加する（負または正のゼータ電位の値に）。ネイティブゼータ電位および研磨組成物のゼータ電位は、Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．（ニューヨーク州ベッドフォード・ヒルズ）から入手できるＤＴ－１２０２型音響・電気音響スペクトロメーターを用いて得ることができる。本明細書で使用される場合、「負のゼータ電位」という用語は、研磨組成物中で測定されたときに負の表面電荷を示すシリカ研磨材を指す。本明細書で使用される場合、「正のゼータ電位」という用語は、研磨組成物中で測定されたときに正の表面電荷を示すシリカ研磨材を意味する。
シリカ研磨剤は、化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有する。特定の理論に拘束されることを望むものではないが、化学機械研磨組成物中のシリカ研磨剤の負のゼータ電位は、炭素系膜の表面のカチオン性との好ましい相互作用を有し、本明細書に記載の好ましい研磨特徴を生み出すのに役立つと考えられている。いくつかの実施形態において、シリカ研磨剤は、研磨組成物中で測定したときに０ｍＶ未満のゼータ電位を有する、すなわち、シリカ研磨剤は、研磨組成物中で測定したときに負のゼータ電位を有する。例えば、シリカ研磨剤は、化学機械研磨組成物において－１０ｍＶ以下のゼータ電位、化学機械研磨組成物において－２０ｍＶ以下のゼータ電位、化学機械研磨組成物において－３０ｍＶ以下のゼータ電位、または化学機械研磨組成物において－４０ｍＶ以下のゼータ電位を有することができる。いくつかの実施形態において、シリカ研磨剤は、例えば、約－１０ｍＶから約－６０ｍＶ、約－１０ｍＶから約－５０ｍＶ、約－１０ｍＶから約－４０ｍＶ、約－２０ｍＶから約－６０ｍＶ、約－２０ｍＶから約－５０ｍＶ、約－２０ｍＶから約－４０ｍＶ、約－３０ｍＶから約－４０ｍＶ、または約－２０ｍＶから約－３０ｍＶの、約０ｍＶから約－６０ｍＶの負のゼータ電位を有する。
シリカ研磨剤（例えば、コロイド状シリカ粒子）は、修飾（例えば、表面修飾）または非修飾であることができ、負のネイティブゼータ電位または正のネイティブゼータ電位を有する。したがって、シリカ研磨剤（例えば、コロイド状シリカ粒子）は、化学機械研磨組成物に添加する前に、正のゼータ電位または負のゼータ電位を有することができる。例えば、シリカ粒子（例えば、コロイド状シリカ粒子）は、化学機械研磨組成物に添加する前に、０ｍＶ未満（例えば、－５ｍＶまたはそれ以下）のネイティブゼータ電位を有することができる。あるいは、シリカ粒子（例えば、コロイド状シリカ粒子）は、化学機械研磨組成物に添加する前に、０ｍＶ以上（例えば、５ｍＶ、またはそれ以上）のネイティブゼータ電位を有することができる。本明細書に記載の本発明の化学機械研磨組成物に添加された場合、負のネイティブゼータ電位を有するシリカ研磨剤は、負のゼータ電位を維持する（例えば、（ｉ）負のゼータ電位を正のゼータ電位に変換できないカチオン性界面活性剤を使用する、または（ｉｉ）負のゼータ電位を維持するアニオン性界面活性剤を使用することにより）。あるいは、本明細書に記載の本発明の化学機械研磨組成物に添加される場合、望ましくは、正のネイティブゼータ電位を有するシリカ研磨剤は、（例えば、正のゼータ電位を負のゼータ電位に変換することができるアニオン性界面活性剤を用いることによって）負のゼータ電位を有するシリカ研磨剤に変換される。
シリカ粒子（例えば、コロイド状シリカ粒子）および帯電シリカ粒子（例えば、コロイド状シリカ粒子）は、様々な方法によって調製することができ、そのいくつかの例は、商業的に使用されていて公知である。有用なシリカ粒子には、沈殿シリカまたは縮合重合シリカが含まれ、これは、「ゾルゲル」法と呼ばれる方法またはケイ酸イオン交換による方法など、既知の方法を使用して調製することができる。縮合重合シリカ粒子は、Ｓｉ（ＯＨ）4を縮合させて実質的に球状（例えば、球状、卵状、または長円状）の粒子を形成させることによって調製されることが多い。前駆体Ｓｉ（ＯＨ）4は、例えば、高純度アルコキシシランの加水分解、またはケイ酸塩水溶液の酸性化によって得ることができる。米国特許第５，２３０，８３３号は、溶液中のコロイド状シリカ粒子を調製する方法を記載している。
いくつかの実施形態では、シリカ研磨剤はコロイド状シリカである。当業者に知られているように、コロイド状シリカは、液相中の微細な非晶質、無孔質、そして典型的には球状の粒子の懸濁液である。コロイド状シリカは、縮合重合または沈殿したシリカ粒子の形態をとることができる。いくつかの実施形態では、シリカは、湿式法タイプのシリカ粒子の形態である。粒子、例えばコロイド状シリカは、任意の適切な平均サイズ（すなわち、平均粒子径）を有することができる。平均研磨剤粒子サイズが小さすぎる場合、研磨組成物は十分な除去速度を示さない可能性がある。対照的に、平均研磨剤粒子サイズが大きすぎる場合、研磨組成物は、例えば、劣悪な基板欠陥性などの望ましくない研磨性能を示すことがある。
したがって、シリカ研磨剤（例えば、シリカ粒子またはコロイド状シリカ粒子）は、約１０ｎｍ以上、例えば、約１５ｎｍ以上、約２０ｎｍ以上、約２５ｎｍ以上、約３０ｎｍ以上、約３５ｎｍ以上、約４０ｎｍ以上、約４５ｎｍ以上、または約５０ｎｍ以上の平均粒子径を有することができる。代替的に、または追加的に、シリカ研磨剤は、約２００ｎｍ以下、例えば、約１７５ｎｍ以下、約１５０ｎｍ以下、約１２５ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約７５ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、または約４０ｎｍ以下の平均粒子径を有することができる。したがって、シリカ研磨剤は、前述の端点のうちの任意の２つによって境界付けられた平均粒子径を有することができる。
例えば、シリカ研磨剤（例えば、シリカ粒子またはコロイド状シリカ粒子）は、約１０ｎｍ～約２００ｎｍ、約２０ｎｍ～約２００ｎｍ、約２０ｎｍ～約１７５ｎｍ、約２０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約２５ｎｍ～約１２５ｎｍ、約２５ｎｍ～約１００ｎｍ、約３０ｎｍ～約１００ｎｍ、約３０ｎｍ～約７５ｎｍ、約３０ｎｍ～約４０ｎｍ、または約５０ｎｍ～約１００ｎｍという平均粒子径を有することができる。非球状のシリカ研磨剤粒子の場合、粒子の大きさは、粒子を包含する最小の球体の直径である。研磨剤の粒径は、任意の適切な技術、例えば、レーザー回折技術を使用して測定することができる。適切な粒径測定装置は、例えば、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（英国モルバーン）から入手可能である。
シリカ研磨剤（例えば、シリカ粒子またはコロイド状シリカ粒子）は、好ましくは、研磨組成物中でコロイド的に安定である。コロイドという用語は、液体担体（例えば、水）中の粒子の懸濁液を意味する。コロイド安定性とは、その懸濁液が時間を通じて維持されることを指す。本発明の文脈において、研磨剤は、研磨剤を１００ｍＬのメスシリンダーに入れ、２時間の時間、攪拌せずに放置した場合、コロイド的に安定していると考えられ、メスシリンダーの下部５０ｍＬに含まれる粒子の濃度（ｇ／ｍＬ換算、［Ｂ］）とメスシリンダーの上部５０ｍＬに含まれる粒子の濃度（ｇ／ｍＬ換算、［Ｔ］）の差を研磨組成物の粒子の初期濃度（ｇ／ｍＬ換算、［Ｃ］）で除したものが０．５以下である（すなわち、｛［Ｂ］－［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）。より好ましくは、［Ｂ］－［Ｔ］／［Ｃ］の値が０．３以下であり、最も好ましくは、０．１以下である。
シリカ研磨剤は、任意の適切な量で研磨組成物中に存在することができる。本発明の研磨組成物が少なすぎる研磨剤を含んでいる場合、その組成物は十分な除去速度を示さない可能性がある。対照的に、研磨組成物が多すぎる研磨剤を含んでいる場合、研磨組成物は望ましくない研磨性能を示すことがあり、および／または費用対効果がないことがあり、および／または安定性がないことがある。研磨組成物は、シリカ研磨剤を約１０ｗｔ％以下、例えば９ｗｔ％以下、８ｗｔ％以下、７ｗｔ％以下、６ｗｔ％以下、５ｗｔ％以下、４ｗｔ％以下、３ｗｔ％以下、２ｗｔ％以下、１ｗｔ％以下、０．９ｗｔ％以下、０．８ｗｔ％以下、０．７ｗｔ％以下、０．６ｗｔ％以下または０．５ｗｔ％以下含むことができる。代替的に、または追加的に、研磨組成物は、シリカ研磨剤を０．００１ｗｔ％以上、例えば０．００５ｗｔ％以上、０．０１ｗｔ％以上、０．０５ｗｔ％以上、０．１ｗｔ％以上、０．２ｗｔ％以上、０．３ｗｔ％以上、０．４ｗｔ％以上、０．５ｗｔ％以上または１ｗｔ％以上含むことができる。したがって、研磨組成物は、前述の端点のうちいずれか２つに囲まれた量のシリカ研磨剤を適宜含むことができる。
例えば、いくつかの実施形態では、シリカ研磨剤は、研磨組成物の約０．００１ｗｔ％～約１０ｗｔ％の量、例えば約０．００１ｗｔ％～約８ｗｔ％、約０．００１ｗｔ％～約６ｗｔ％、約０．００１ｗｔ％～約５ｗｔ％、約０．００１ｗｔ％～約４ｗｔ％、約０．００１ｗｔ％～約２ｗｔ％、約０．００１ｗｔ％～約１ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約８ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約６ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約５ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約４ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約２ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約１ｗｔ％、約０．０５ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約０．０５ｗｔ％～約８ｗｔ％、約０．０５ｗｔ％～約６ｗｔ％、約０．０５ｗｔ％～約５ｗｔ％、約０．０５ｗｔ％～約４ｗｔ％、約０．０５ｗｔ％～約２ｗｔ％、約０．０５ｗｔ％～約１ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約８ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約６ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約５ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約４ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約２ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約１ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約８ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約５ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約４ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約２ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約１ｗｔ％、約１ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約１ｗｔ％～約８ｗｔ％、約１ｗｔ％～約６ｗｔ％、約１ｗｔ％～約５ｗｔ％、約１ｗｔ％～約４ｗｔ％、または約１ｗｔ％～約２ｗｔ％の量で研磨組成物中に存在することができる。
研磨組成物は、鉄カチオンを含んでいる。鉄カチオンは、第二鉄（すなわち、鉄ＩＩＩ）または第一鉄（すなわち、鉄ＩＩ）として存在することができ、任意の適切な鉄含有塩として組成物に添加することができる。例えば、鉄カチオンは、硝酸鉄、硫酸鉄、ハロゲン化鉄（フッ化物、塩化物、臭化物、およびヨウ化物、ならびに過塩素酸塩、過臭素酸塩、および過ヨウ素酸塩を含む）、および酢酸鉄、アセチルアセトナート鉄、クエン酸鉄、グルコン酸鉄、マロン酸鉄、シュウ酸鉄、フタル酸鉄、コハク酸鉄およびそれらの組み合わせ等の有機鉄化合物を研磨組成物に添加することによって生じることができる。
研磨組成物は、任意の適切な量の鉄カチオンを含むことができる。研磨組成物は、約０．０１ｐｐｍ以上の鉄カチオン、例えば、０．１ｐｐｍ以上、約０．５ｐｐｍ以上、約１ｐｐｍ以上、約５ｐｐｍ以上、約１０ｐｐｍ以上、または約２０ｐｐｍ以上の鉄カチオンを含むことができる。代替的に、または追加的に、研磨組成物は、約１００ｐｐｍ以下、例えば、約８０ｐｐｍ以下、約６０ｐｐｍ以下、または約４０ｐｐｍ以下の鉄カチオンを含むことができる。したがって、研磨組成物は、前述の端点のうちの任意の２つによって拘束される量の鉄カチオンを含むことができる。例えば、研磨組成物は、約０．０１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、例えば、約０．０１ｐｐｍ～約８０ｐｐｍ、約０．０１ｐｐｍ～約６０ｐｐｍ、約０．０１ｐｐｍ～約４０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ～約８０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ～約６０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ～約４０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、約１ｐｐｍ～約８０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ～約６０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ～約４０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約８０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約６０ｐｐｍ、または約１０ｐｐｍ～約４０ｐｐｍの鉄カチオンを含むことができる。特定の理論に拘束されることを望むものではないが、鉄濃度を高めると、より高い炭素系膜の除去速度が得られると考えられている。しかしながら、より高い鉄濃度は、市販の炭素系膜を研磨する際に複数の欠陥問題と相関する可能性があるとも考えられている。
研磨組成物は、界面活性剤を含有する。界面活性剤は、カチオン性界面活性剤またはアニオン性界面活性剤であることができる。一般に、シリカ研磨剤が負のネイティブゼータ電位を有する場合、界面活性剤はカチオン性界面活性剤またはアニオン性界面活性剤であり、シリカ研磨剤が正のネイティブゼータ電位を有する場合、界面活性剤はアニオン性界面活性剤である。本明細書に記載されるように、シリカ研磨剤は、化学機械研磨組成物中で（すなわち、化学機械研磨組成物中で測定されるとき）負のゼータ電位を有する。したがって、得られる組成物が負のゼータ電位を有するシリカ研磨剤を有する限り、シリカ粒子と界面活性剤の任意の適切な組み合わせを使用することができる。特定の実施形態では、シリカ研磨剤が負のネイティブゼータ電位を有する場合、界面活性剤はカチオン性界面活性剤であり、シリカ研磨剤が正のネイティブゼータ電位を有する場合、界面活性剤は、得られる組成物が負のゼータ電位を有するシリカ研磨剤を有するように、アニオン性界面活性剤である。好ましい実施形態において、シリカ研磨剤は、正のネイティブゼータ電位を有し、界面活性剤は、化学機械研磨組成物中で測定したときにシリカ研磨剤が負のゼータ電位を有するように、アニオン性界面活性剤である。
いくつかの実施形態において、化学機械研磨組成物は、負のネイティブゼータ電位を有するシリカ研磨剤と、化学機械研磨組成物中で測定したときにシリカ研磨剤が負のゼータ電位を有するようにカチオン性界面活性剤とを含む。
いくつかの実施形態において、化学機械研磨組成物は、負のネイティブゼータ電位を有するシリカ研磨剤と、化学機械研磨組成物中で測定したときにシリカ研磨剤が負のゼータ電位を有するようにアニオン性界面活性剤とを含む。
いくつかの実施形態において、化学機械研磨組成物は、正のネイティブゼータ電位を有するシリカ研磨剤と、化学機械研磨組成物中で測定したときにシリカ研磨剤が負のゼータ電位を有するようにアニオン性界面活性剤とを含む。
特定の実施形態において、化学機械研磨組成物は、界面活性剤に対して反対の電荷を有するネイティブゼータ電位を有するシリカ研磨剤、すなわち、正のネイティブゼータ電位を有するシリカ研磨剤およびアニオン性界面活性剤または負のネイティブゼータ電位を有するシリカ研磨剤およびカチオン性界面活性剤を含む。
いくつかの実施形態では、界面活性剤はカチオン性界面活性剤である。カチオン性界面活性剤は、任意の適切なカチオン性界面活性剤であってよく、その多くは当技術分野で知られている。いくつかの実施形態において、カチオン性界面活性剤は、第４級アンモニウム塩を含んでいる。例示的なカチオン性界面活性剤としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’－ペンタメチル－Ｎ－タローアルキル－１，３－プロパンジアンモニウムジクロリド、（オキシジ－２，１－エタンジイル）ビス（ココアルキル）ジメチルアンモニウムジクロリドなどがあるが、これらに限定はしない、３－メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＭＡＰＴＡＣ」）、３－アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＡＰＴＡＣ」）、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（「ＤＡＤＭＡＣ」）、２－（アクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＭＣＱ」）、２－（メタクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＢＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルメタクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＢＣＱ」）およびこれらの組み合わせを含む。
いくつかの実施形態において、界面活性剤は、アニオン性界面活性剤である。 アニオン性界面活性剤は、任意の適切なアニオン性界面活性剤であることができ、その多くは当技術分野で知られている。いくつかの実施形態において、アニオン性界面活性剤は、アルキルスルホン酸、アルキルスルホン酸塩、アリールスルホン酸、アリールスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸塩、およびそれらの組み合わせから選ばれる。特定の実施形態において、アニオン性界面活性剤は、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルスルホン酸、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルベンゼンスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルベンゼンスルホン酸およびこれらの組み合わせから選ばれる。例示的な陰イオン界面活性剤としては、これらに限定されないが、オハイオ州ウエストチェスターのＰｉｌｏｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｗｅｓｔ社から市販されているＣＡＬＳＯＦＴＴＭ界面活性剤（例えば、ＣＡＬＳＯＦＴＴＭ ＬＰＳ－９９－ドデシルベンゼンスルホン酸）またはペンシルベニア州アレンタウンのＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社から市販されているＺＥＴＡＳＰＥＲＳＥ（登録商標）界面活性剤（例えば、ＺＥＴＡＳＰＥＲＳＥ（登録商標）Ｚ２３００－エトキシル化Ｃ6－Ｃ12アルコール（ＣＡＳ ６８４３９－４５－２）とＣ10－Ｃ14アルキルアリールスルホン酸塩の混合物）を含む。
いくつかの実施形態では、カチオン性界面活性剤および／またはアニオン性界面活性剤は、炭素数約６以上のアルキル鎖を含む。例えば、カチオン性界面活性剤および／またはアニオン性界面活性剤は、約８個以上の炭素、例えば、約１０個以上の炭素、約１２個以上の炭素、約１４個の炭素、または約１６個以上の炭素のアルキル鎖からなることができる。特定の理論に拘束されることを望むものではないが、炭素数約６以上（例えば、炭素数約１２以上）のアルキル鎖を有する界面活性剤は、化学機械研磨組成物に望ましい量の濡れ性（すなわち、潤滑性）を提供すると考えられている。
研磨組成物は、任意の適切な量の界面活性剤を含むことができる。研磨組成物は、約１０ｐｐｍ以上、例えば、約２０ｐｐｍ以上、約５０ｐｐｍ以上、約１００ｐｐｍ以上、約２００ｐｐｍ以上、約３００ｐｐｍ以上、または約５００ｐｐｍ以上の界面活性剤を含むことができる。代替的に、または追加的に、研磨組成物は、約１０，０００ｐｐｍ以下、例えば、約８，０００ｐｐｍ以下、約６，０００ｐｐｍ以下、約５，０００ｐｐｍ以下、約４，０００ｐｐｍ以下、または約３，０００ｐｐｍ以下の界面活性剤を含むことができる。したがって、研磨組成物は、前述の端点のうちの任意の２つによって束縛される量の界面活性剤を含むことができる。例えば、研磨組成物は、約１０ｐｐｍ～約１０，０００ｐｐｍ、例えば、約１０ｐｐｍ～約８，０００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約６，０００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約５，０００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約４，０００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約３，０００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ～約１０，０００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ～約８，０００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ～約６，０００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ～約５，０００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ～約４，０００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ～約３，０００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約１０，０００ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ～約８，０００ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ～約６，０００ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ～約５，０００ｐｐｍ、約１００ｐｐｍ～約４，０００ｐｐｍ、または約１００ｐｐｍ～約３，０００ｐｐｍの界面活性剤を含むことができる。
研磨組成物は、任意に、リガンド（例えば、鉄カチオンのリガンド）を含む。したがって、いくつかの実施形態では、研磨組成物はリガンドを含み、他の実施形態では、組成物はリガンドを含んでいない。好ましい実施形態では、研磨組成物は、リガンド（例えば、鉄カチオンのためのリガンド）を含む。リガンドは、任意の適切なリガンドであることができ、その多くは当技術分野で知られている。いくつかの実施形態では、リガンドは、アルケン部分、アルキン部分、二酸部分、アルコール部分、またはそれらの組み合わせを含む。例えば、リガンドは、アルケン部分；アルキン部分；二酸部分；アルコール部分；アルケン部分および二酸部分、アルケン部分およびアルコール部分；アルケン部分、二酸部分およびアルコール部分；アルキン部分および二酸部分；アルキン部分およびアルコール部分；アルキン部分、二酸部分およびアルコール部分；またはアルケン部分、アルキン部分、二酸部分およびアルコール部分；またはアルキン部分、二酸部分およびアルコール部分を含む任意の化合物（例えば、有機化合物）であってもよい。いくつかの実施形態では、リガンドは、アルケン部分および二酸部分；またはアルキン部分およびアルコール部分を含む。例示的なリガンドとしては、コハク酸、マレイン酸、マロン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シュウ酸、酒石酸、３，５－ジメチル－１－ヘキシン－３－オール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールエトキシレート、２，５－ジメチル－３－ヘキシン－２，５－ジオール、３－メチル－１－ペンチン－３－オールおよびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない、
研磨組成物は、リガンドが存在する場合、任意の適切な量のリガンドを含むことができる。リガンドが存在する場合、研磨組成物は、約１０ｐｐｍ以上、例えば、約１５ｐｐｍ以上、約２０ｐｐｍ以上、約２５ｐｐｍ以上、約３０ｐｐｍ以上、約３５ｐｐｍ以上または約４０ｐｐｍ以上のリガンドを含むことができる。代替的に、または追加的に、研磨組成物は、約１０００ｐｐｍ以下、例えば、約８００ｐｐｍ以下、約６００ｐｐｍ以下、約４００ｐｐｍ以下、約２００ｐｐｍ以下、約１００ｐｐｍ以下、約８０ｐｐｍ以下、約６０ｐｐｍ以下、または約４０ｐｐｍ以下のリガンドを含むことができる。したがって、研磨組成物は、前述の端点のうちの任意の２つによって拘束される量のリガンドを含むことができる。例えば、研磨組成物は、約１０ｐｐｍ～約１０００ｐｐｍ、例えば、約１０ｐｐｍ～約８００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約６００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約４００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約２００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約８０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約６０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約４０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約１０００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約８００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約６００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約４００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約２００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約８０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約６０ｐｐｍまたは約２０ｐｐｍ～約４０ｐｐｍのリガンドを含むことができる、
化学機械研磨組成物は、研磨組成物のｐＨを調整することができる（すなわち、調整する）１つまたは複数の化合物（すなわち、ｐＨ調整化合物）を含むことができる。研磨組成物のｐＨは、研磨組成物のｐＨを調整することができる任意の適切な化合物を使用して調整することができる。ｐＨ調整化合物は、望ましくは、水溶性であり、研磨組成物の他の成分と相溶性である。典型的には、化学機械研磨組成物は、使用時点において約１～約７のｐＨ（例えば、約１～約６、約１～約５、約２～約７、約２～約６、約２～約５、約３～約６、または約１～約４のｐＨ）を有する。好ましくは、化学機械研磨組成物は、使用時点において約１～約４のｐＨを有する。
ｐＨを調整し緩衝することができる化合物は、アンモニウム塩、アルカリ金属塩、カルボン酸、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、ホウ酸塩、およびこれらの混合物からなる群から選択することができる。
化学機械研磨組成物は、任意に、１つまたは複数の添加剤をさらに含む。例示的な添加剤としては、コンディショナー、酸（例えば、スルホン酸）、錯化剤、キレート剤、殺生物剤、スケール防止剤、および分散剤が挙げられる。
殺生物剤は、存在する場合、任意の好適な殺生物剤であってよく、任意の好適な量で研磨組成物中に存在することが可能である。好適な殺生物剤は、イソチアゾリノン殺生物剤である。典型的には、研磨組成物は、約１ｐｐｍ～約５０ｐｐｍの殺生物剤、好ましくは約１０ｐｐｍ～約２０ｐｐｍの殺生物剤を含む。
研磨組成物は、任意の適切な技術によって製造することができ、その多くは当業者に公知である。研磨組成物は、バッチプロセスまたは連続プロセスで調製することができる。一般に、研磨組成物は、研磨組成物の成分を組み合わせることによって調製される。本明細書で使用する用語「成分」は、個々の成分（例えば、シリカ研磨剤、界面活性剤、鉄カチオン、任意のリガンド、任意のｐＨ調整剤、および／または任意の添加剤）、および成分の任意の組み合わせ（例えば、シリカ研磨剤、界面活性剤、鉄カチオン、任意のリガンド、任意のｐＨ調整剤、および／または任意の添加剤等）を含む。
例えば、研磨組成物は、（ｉ）液体キャリアの全部または一部を提供し、（ｉｉ）そのような分散液を調製するための任意の適切な手段を用いて、シリカ研磨剤、界面活性剤、鉄カチオン、任意のリガンド、任意のｐＨ調整剤、および／または任意の添加剤を分散させ、（ｉｉｉ）適宜、分散のｐＨを調整し、（ｉｖ）任意で他の任意の成分および／または添加剤を適量混合物に添加することにより調製することができる。
あるいは、研磨組成物は、（ｉ）１つ以上の成分（例えば、界面活性剤、鉄カチオン、任意のリガンド、任意のｐＨ調整剤、および／または任意の添加剤）をシリカ研磨剤スラリー中に添加し、（ｉｉ）１つ以上の成分を添加剤溶液（例えば、液体キャリア、界面活性剤、鉄カチオン、任意のリガンド、任意のｐＨ調整剤、および／または任意の添加剤）中に添加し、（ｉｉｉ）混合物を形成するためシリカ研磨剤スラリーおよび添加剤溶液を組み合わせ、（ｉｖ）任意で他の任意の添加剤の適量を混合物に加え、（ｖ）混合物のｐＨを適切に調節することにより調整することができる。
研磨組成物は、シリカ研磨剤、界面活性剤、鉄カチオン、任意のリガンド、任意のｐＨ調整剤、および／または任意の添加剤、および水を含む１パッケージシステムとして供給することができる。あるいは、本発明の研磨組成物は、第１パッケージのシリカ研磨剤スラリーおよび第２パッケージの添加剤溶液を含む２パッケージシステムとして供給することができ、ここで、シリカ研磨剤スラリーは、シリカ研磨剤、および水から本質的になり、またはそれからなり、添加剤溶液は、界面活性剤、鉄カチオン、任意のリガンド、任意のｐＨ調整剤、および／または任意の添加物から本質的になり、またはそれからなる。２パッケージシステムは、シリカ研磨剤スラリーと添加剤溶液の２つのパッケージの配合比率を変えることで、研磨組成物の特性を調整することができる。
このような２パッケージの研磨システムを利用するためには、様々な方法を採用することができる。例えば、シリカ研磨剤スラリーと添加剤溶液は、供給配管の出口で接合・接続される異なる配管によって研磨テーブルに供給することができる。また、シリカ研磨剤スラリーと添加剤溶液は、研磨の少し前または直前に混合することもできるし、研磨テーブル上で同時に供給することもできる。さらに、２つのパッケージを混合する際に、所望により脱イオン水を加えて、研磨組成物および得られる基板の研磨特性を調整することができる。
同様に、３つ、４つ、またはそれ以上のパッケージシステムを本発明に関連して利用することができ、複数の容器の各々は、本発明の化学機械研磨組成物の異なる成分、１つまたは複数の任意成分、および／または異なる濃度の１つまたは複数の同一成分を含む。
２つ以上の貯蔵装置に含まれる成分を混合して、使用箇所またはその近くで研磨組成物を製造するために、貯蔵装置には、通常、各貯蔵装置から研磨組成物の使用箇所（例えば、プラテン、研磨パッドまたは基板表面）に通じる１つ以上の流路が設けられる。本明細書で利用されるように、「使用箇所」の用語は、研磨組成物が基板表面（例えば、研磨パッドまたは基板表面自体）に適用される箇所を意味する。「流路」の用語は、個々の貯蔵容器からそこに貯蔵された成分の使用箇所までの流れの経路を意味する。流路は、それぞれ、使用箇所に直接導くことができ、または流路のうちの２つ以上を任意の箇所で組み合わせて、単一の流路として使用箇所に導くことができる。さらに、流路（例えば、個々の流路または組み合わされた流路）の何れかは、成分（複数可）の使用箇所に到達する前に、まず、１つ以上の他の装置（例えば、ポンプ装置、測定装置、混合装置など）につなげることができる。
研磨組成物の成分は、独立して使用箇所に送達することができ（例えば、成分は基板表面に送達され、そこで成分が研磨プロセス中に混合される）、または成分の１つ以上は、使用箇所に送達する前に、例えば、使用箇所に送達する少し前または直前に、組み合わせることができる。成分が、プラテン上に混合された状態で添加される約５分前以降、例えば約４分以下、約３分以下、約２分以下、約１分以下、約４５秒以下、約３０秒以下、約１０秒以下に組み合わされる場合、または使用箇所における成分の送達と同時に（例えば、成分はディスペンサーで結合される）に組み合わされる場合、成分は「使用箇所に送達する直前」に組み合わされる。また、成分が、使用箇所の５ｍ以内、例えば使用箇所の１ｍ以内、あるいは使用箇所の１０ｃｍ以内（例えば使用箇所の１ｃｍ以内）で組み合わされる場合も、成分は「使用箇所に送達する直前」に組み合わされる。
研磨組成物の２つ以上の成分が、使用箇所に到達する前に組み合わされる場合、成分は、混合装置を使用することなく、流路内で組み合わされて使用箇所に送られ得る。あるいは、流路の１つ以上は、成分の２つ以上の組み合わせを容易にするために、混合装置に導くことができる。任意の適切な混合装置を使用することができる。例えば、混合装置は、２つ以上の成分が流れるノズルまたはジェット（例えば、高圧ノズルまたはジェット）であり得る。あるいは、混合装置は、研磨スラリーの２つ以上の成分がミキサーに導入される１つ以上の入口と、混合成分がミキサーから出て、直接または装置の他の要素を介して（例えば、１つ以上の流路を介して）使用箇所に送られる少なくとも１つの出口とを含む容器型混合装置であり得る。さらに、混合装置は、２つ以上のチャンバーを含むことができ、各チャンバーは、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口を有し、２つ以上の成分が各チャンバーで組み合わされる。容器型混合装置が使用される場合、混合装置は、好ましくは、成分の組み合わせをさらに容易にするために、混合機構を好適に備える。混合機構は、当該技術分野において一般的に知られており、スターラー、ブレンダー、アジテーター、パドル付きバッフル、ガススパージャーシステム、バイブレーター等を含む。
研磨組成物はまた、使用前に適切な量の水で希釈されることを意図する濃縮物として提供され得る。そのような実施形態では、研磨組成物濃縮物は、濃縮物を適切な量の水で希釈すると、研磨組成物の各成分が、各成分について上記で言及した適切な範囲内の量で研磨組成物中に存在するように、研磨組成物の成分を含む。例えば、シリカ研磨剤、界面活性剤、鉄カチオン、任意のリガンド、任意のｐＨ調整剤、および／または任意の添加剤はそれぞれ、濃縮物を等容量の水で希釈したときに、（例えば、それぞれ２等量の水、３等量の水、または４等量の水）で希釈した場合、各成分が各成分について上述した範囲内の量で研磨組成物中に存在するように、各成分について上に記載した濃度よりも約２倍（例えば、約３倍、約４倍、または約５倍）大きい量で濃縮物に存在し得る。さらに、当業者には理解されるであろうが、シリカ研磨剤、界面活性剤、鉄カチオン、任意のリガンド、任意のｐＨ調整剤、および／または任意の添加剤が少なくとも部分的にまたは完全に濃縮物に溶解するように、濃縮物は最終研磨組成物に存在する水の適切な割合を含み得る。
本発明はさらに、基板を化学機械的に研磨する方法であって：（ｉ）基板を提供すること、（ｉｉ）研磨パッドを提供すること、（ｉｉｉ）（ａ）シリカ研磨剤；（ｂ）界面活性剤；（ｃ）鉄カチオン；（ｄ）任意でリガンド；および（ｅ）水を含む化学機械研磨組成物を提供すること、ここで、前記シリカ研磨剤は、化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有し、（ｉｖ）前記基板を前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物に接触させること、および（ｖ）前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物を前記基板に対して相対移動させて、前記基板の少なくとも一部を摩耗して、前記基板を研磨することを含むものを提供する。
化学機械研磨組成物は、任意の適切な基板を研磨するために使用することができ、低誘電率材料からなる少なくとも１つの層（典型的には表面層）を含む基板を研磨するのに特に有用である。好適な基板としては、半導体産業で使用されるウエハが挙げられる。ウエハは、典型的には、例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属複合体、金属合金、低誘電率材料、またはそれらの組み合わせを含む、またはからなる。本発明の方法は、炭素系膜（例えば、炭素ハードマスク材料）からなる基板を研磨するのに特に有用である。いくつかの実施形態において、基板は炭素系膜を含み、炭素系膜の少なくとも一部を、ある除去速度（Å／分）で摩耗して、基板を研磨する。
特定の実施形態では、基板は、炭素系膜を含む。炭素系膜は、炭素を含む任意の適切な材料（例えば、低誘電性材料）であることができ、その多くは当技術分野で知られている。いくつかの実施形態では、炭素系膜は、約５０ｗｔ％より多い炭素、例えば、約６０ｗｔ％より多い炭素、約７０ｗｔ％より多い炭素、約８０ｗｔ％より多い炭素、約９０ｗｔ％より多い炭素、または約９５ｗｔ％より多い炭素を含む。炭素系膜は、任意の適切な相を有することができる。例えば、炭素系膜は、非晶質、結晶質、またはそれらの組み合わせであり得る。特定の実施形態では、炭素系膜は非晶質である。例示的な炭素系膜は、Ｗｅｉｇａｎｄ他（「Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｓｐｉｎ－оｎ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｗｉｇｇｌｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｔｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｎａｎｏｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ＩＩ． Ｖｏｌ．８６８５． 国際光学・フォトニクス学会、２０１３年）、およびＫｉｍ他（「Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｌａｙｅｒ ｉｎ ｏｘｙｇｅｎ ｐｌａｓｍａ ｗｉｔｈ ｃａｒｂｏｎｙｌ ｓｕｌｆｉｄｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ：Ｖａｃｕｕｍ，Ｓｕｒｆａｃｅｓ，ａｎｄ Ｆｉｌｍｓ（２０１３）、３１：２：０２１３０１、１－７ページ）に記載されている。
いくつかの実施形態において、基板は炭素系膜を含み、炭素系膜の少なくとも一部を、除去速度（Å／分）で摩耗して、基板を研磨する。本発明の化学機械研磨組成物は、望ましくは、本発明の方法に従って炭素系膜を含む基板を研磨する際に、高い除去速度を示す。例えば、本発明の実施形態に従って炭素系膜を含む基板を研磨する場合、研磨組成物は、望ましくは、約４００Å／分以上、例えば約５００Å／分以上、約６００Å／分以上、約７００Å／分以上、約８００Å／分以上、約９００Å／分以上、約１，０００Å／分以上、約１，１００Å／分以上、約１，２００Å／分以上、約１，５００Å／分以上、約２，０００Å／分以上、約３，０００Å／分以上、または約４，０００Å／分以上の炭素系膜の除去速度を示す。
いくつかの実施形態では、基板は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、窒化チタン、またはそれらの組み合わせをさらに含み、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの少なくとも一部を、除去速度（Å／分）で摩耗して、基板を研磨する。基板が酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、窒化チタン、またはそれらの組み合わせをさらに含む実施形態では、炭素系膜の除去速度（Å／分）は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの除去速度（Å／分）よりも大きい。例えば、炭素系膜の除去速度（Å／分）は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの除去速度（Å／分）よりも少なくとも１０倍大きい、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの除去速度（Å／分）よりも少なくとも２０倍大きい、または酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの除去速度（Å／分）よりも少なくとも４０倍大きい。
基板が酸化ケイ素をさらに含む実施形態では、酸化ケイ素は任意の適切な酸化ケイ素であることができ、その多くは当技術分野で知られている。酸化ケイ素の好適なタイプには、ボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、プラズマ強化テトラエチルオルソシリケート（ＰＥＴＥＯＳ）、熱酸化物、アンドープシリケートガラス、および高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物があるがこれらに限定されない。本発明の化学機械研磨組成物は、望ましくは、本発明の方法に従って酸化ケイ素を含む基板を研磨する際に、低い除去速度を発揮する。例えば、本発明の実施形態に従って酸化ケイ素からなる基板を研磨する場合、研磨組成物は、望ましくは、約５００Å／分以下、例えば約２５０Å／分以下、約２００Å／分以下、約１５０Å／分以下、約１００Å／分以下、約５０Å／分以下、約２５Å／分以下、約１０Å／分以下または約５Å／分以下の酸化ケイ素の除去速度を示す。いくつかの実施形態では、研磨組成物は、検出するには低すぎる酸化ケイ素除去速度を示す。
基板がさらにポリシリコンを含む実施形態では、ポリシリコンは、任意の適切なポリシリコンであることができ、その多くは当技術分野で知られている。ポリシリコンは、任意の適切な相を有することができ、非晶質、結晶、またはそれらの組み合わせであることができる。本発明の化学機械研磨組成物は、望ましくは、本発明の方法に従ってポリシリコンからなる基板を研磨する際に、低い除去速度を示す。例えば、本発明の実施形態に従ってポリシリコンからなる基板を研磨する場合、研磨組成物は、望ましくは、約５００Å／分以下、例えば約２５０Å／分以下、約２００Å／分以下、約１５０Å／分以下、約１００Å／分以下、約５０Å／分以下、約２５Å／分以下、約１０Å／分以下または約５Å／分以下のポリシリコンの除去速度を示す。いくつかの実施形態において、研磨組成物は、検出されるには低すぎるポリシリコン除去速度を示す。
基板が窒化ケイ素をさらに含む実施形態では、窒化ケイ素は任意の適切な窒化ケイ素であることができ、その多くは当技術分野で知られている。本発明の化学機械研磨組成物は、望ましくは、本発明の方法に従って窒化ケイ素を含む基板を研磨する際に、低い除去速度を示す。例えば、本発明の実施形態に従って窒化ケイ素を含む基板を研磨する場合、研磨組成物は、望ましくは、約５００Å／分以下、例えば、約２５０Å／分、約２００Å／分、約１５０Å／分、約１００Å／分、約５０Å／分、約２５Å／分、約１０Å／分、または約５Å／分の窒化ケイ素の除去速度を示す。いくつかの実施形態において、研磨組成物は、検出するには低すぎる窒化ケイ素除去速度を示す。
基板が窒化チタンをさらに含む実施形態では、窒化チタンは任意の適切な窒化チタンであることができ、その多くは当技術分野で知られている。本発明の化学機械研磨組成物は、望ましくは、本発明の方法に従って窒化チタンを含む基板を研磨する際に、低い除去速度を示す。研磨組成物は、望ましくは、約５００Å／分以下、例えば、約２５０Å／分、約２００Å／分、約１５０Å／分、約１００Å／分、約５０Å／分、約２５Å／分、約１０Å／分、または約５Å／分の窒化チタンの除去速度を示す。いくつかの実施形態において、研磨組成物は、検出するには低すぎる窒化チタン除去速度を示す。
本発明の研磨組成物は、好適な技術によって決定されるように、基板を研磨する際に、低い粒子欠陥を示すことが望ましい。本発明の研磨組成物で研磨された基板上の粒子欠陥は、任意の適切な技術によって決定することができる。例えば、レーザー光散乱技術、例えば暗視野法線ビーム合成（ＤＣＮ）および暗視野斜めビーム合成（ＤＣＯ）は、研磨基板上の粒子欠陥を決定するために使用することができる。粒子の欠陥性を評価するための適切な装置は、例えば、ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ（例えば、１２０ｎｍの閾値または１６０ｎｍの閾値で動作するＳＵＲＦＳＣＡＮ（登録商標）ＳＰＩ装置）から入手可能である。
本発明の化学機械研磨組成物および方法は、化学機械研磨装置と組み合わせて使用するのに特に適している。典型的には、装置は、使用時に運動し、軌道運動、直線運動、または円運動から生じる速度を有するプラテンと、プラテンに接触し、運動時にプラテンと共に移動する研磨パッドと、研磨パッドの表面に対して基板を接触および移動させて研磨すべき基板を保持するキャリアとを備えている。基板の研磨は、基板を研磨パッドおよび本発明の研磨組成物に接触させた後、研磨パッドが基板に対して相対的に移動することにより、基板の少なくとも一部を摩耗して、基板を研磨することにより行われる。
基板は、任意の適切な研磨パッド（例えば、研磨面）を使用して、化学機械研磨組成物で研磨することができる。好適な研磨パッドには、例えば、織布製および不織布製の研磨パッドが含まれる。さらに、好適な研磨パッドは、さまざまな密度、硬度、厚さ、圧縮性、圧縮時に反発する能力、および圧縮弾性率の任意の好適なポリマーを含むことができる。好適なポリマーとしては、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、これらの共形成物、およびこれらの混合物が挙げられる。軟質ポリウレタン研磨パッドは、本発明の研磨方法と組み合わせることで特に有用である。代表的なパッドとしては、ＳＵＲＦＩＮ（登録商標）０００、ＳＵＲＦＩＮ（登録商標）ＳＳＷ１、ＳＰＭ３１００（例えば、Ｅｍｉｎｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から市販）、ＰＯＬＩＴＥＸ（登録商標）、ＥＰＩＣ（登録商標）Ｄ１００パッド（Ｃａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社から市販）、ＩＣ１０１０パッド（Ｄｏｗ，Ｉｎｃ社から市販）およびＦｕｊｉｂｏ ＰＯＬＹＰＡＳ（登録商標）２７等があるが、これらに限定されない。
望ましくは、化学機械研磨装置は、ｉｎ ｓｉｔｕの研磨終点検出システムをさらに備え、その多くは当技術分野で知られている。研磨されている基板の表面から反射された光または他の放射線を分析することによって、研磨プロセスを検査および監視するための技術は、当該技術分野で知られているものである。このような方法は、例えば、米国特許第５，１９６，３５３号、米国特許第５，４３３，６５１号、米国特許第５，６０９，５１１号、米国特許第５，６４３，０４６号、米国特許第５，６５８，１８３号、米国特許第５，７３０，６４２号、米国特許第５，８３８，４４７号、米国特許第５，８７２，６３３号、米国特許第５，８９３，７９６号、米国特許第５，９４９，９２７号および第５，９６４，６４３号に記載されている。望ましくは、研磨されている基板に関する研磨プロセスの進行状況の検査または監視は、研磨終点の決定、すなわち、特定の基板に関する研磨プロセスをいつ終了させるのかということの決定を可能にする。
本明細書に記載された本発明の実施形態を含む側面は、単独で、または１つ以上の他の側面もしくは実施形態と組み合わせて、有益であり得る。前述の説明を制限することなく、番号１～４６の本開示の特定の非限定的な実施形態が以下に提供される。本開示を読めば当業者には明らかなように、個別に番号付けされた実施形態の各々は、先行または後続の個別に番号付けされた実施形態のいずれかと使用または組み合わせることができる。これは、このような実施形態のすべての組み合わせに対するサポートを提供することを意図しており、以下に明示的に提供される実施形態の組み合わせに限定されるものではない。
［実施形態］
（１）実施形態（１）において、以下を含む化学機械研磨組成物を提示する：
（ａ）シリカ研磨剤；
（ｂ）界面活性剤；
（ｃ）鉄カチオン；
（ｄ）任意でリガンド；および
（ｅ）水、
ここで、前記シリカ研磨剤は、前記化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有する。
（１）実施形態（１）において、以下を含む化学機械研磨組成物を提示する：
（ａ）シリカ研磨剤；
（ｂ）界面活性剤；
（ｃ）鉄カチオン；
（ｄ）任意でリガンド；および
（ｅ）水、
ここで、前記シリカ研磨剤は、前記化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有する。
（２）実施形態（２）において、前記研磨組成物が、約０．００１ｗｔ％～約１０ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、実施形態１に記載の研磨組成物を提示する。
（３）実施形態（３）において、前記研磨組成物が、約０．０５ｗｔ％～約５ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、実施形態１または実施形態２の研磨組成物を提示する。
（４）実施形態（４）において、前記シリカ研磨剤がコロイド状シリカである、実施形態（１）～（３）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（５）実施形態（５）において、前記研磨組成物が約１～約７のｐＨを有する、実施形態（１）～（４）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（６）実施形態（６）において、前記研磨組成物が約１～約４のｐＨを有する、実施形態（１）～（５）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（７）実施形態（７）において、前記界面活性剤がカチオン性界面活性剤である、実施形態（１）～（６）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（８）実施形態（８）において、前記カチオン性界面活性剤が第４級アンモニウム塩を含む、実施形態（７）に記載の研磨組成物を提示する。
（９）実施形態（９）において、前記カチオン性界面活性剤が、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’－ペンタメチル－Ｎ－タローアルキル－１，３－プロパンジアンモニウムジクロリド、（オキシジ－２，１－エタンジイル）ビス（ココアルキル）ジメチルアンモニウムジクロリド、３－メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＭＡＰＴＡＣ」）、３－アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＡＰＴＡＣ」）、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（「ＤＡＤＭＡＣ」）、２－（アクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＭＣＱ」）、２－（メタクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＢＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルメタクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＢＣＱ」）およびこれらの組み合わせから選ばれる、実施形態（７）に記載の研磨組成物を提示する。
（１０）実施形態（１０）において、前記界面活性剤がアニオン性界面活性剤である、実施形態（１）～（６）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（１１）実施形態（１１）において、前記アニオン性界面活性剤は、アルキルスルホン酸、アルキルスルホン酸塩、アリールスルホン酸、アリールスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸塩、およびそれらの組み合わせから選ばれる、実施形態（１０）に記載の研磨組成物を提示する。
（１２）実施形態（１２）において、前記アニオン性界面活性剤は、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルスルホン酸、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルベンゼンスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルベンゼンスルホン酸およびこれらの組み合わせから選ばれる、実施形態（１０）に記載の研磨組成物を提示する。
（１３）実施形態（１３）において、前記鉄カチオンが、約１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍの量で研磨組成物中に存在する、実施形態（１）～（１２）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（１４）実施形態（１４）において、前記鉄カチオンが、約１０ｐｐｍ～約８０ｐｐｍの量で研磨組成物中に存在する、実施形態（１）～（１３）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（１５）実施形態（１５）において、前記研磨組成物がリガンドを含む、実施形態（１）～（１４）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（１６）実施形態（１６）において、前記リガンドは、アルケン部分、アルキン部分、二酸部分、アルコール部分、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態（１５）に記載の研磨組成物を提示する。
（１７）実施形態（１７）において、前記リガンドは、アルケン部分および二酸部分を含む、実施形態（１５）または実施形態（１６）に記載の研磨組成物を提供する。
（１８）実施形態（１８）において、前記リガンドは、アルキン部分を含む、実施形態（１５）または実施形態（１６）に記載の研磨組成物を提示する。
（１９）実施形態（１９）において、前記リガンドは、アルコール部分をさらに含む、実施形態（１８）に記載の研磨組成物を提示する。
（２０）実施形態（２０）において、前記リガンドは、コハク酸、マレイン酸、マロン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シュウ酸、酒石酸、３，５－ジメチル－１－ヘキシン－３－オール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールエトキシレート、２，５－ジメチル－３－ヘキシン－２，５－ジオール、３－メチル－１－ペンチン－３－オールおよびこれらの組み合わせから選ばれる、実施形態（１５）または（１６）に記載の研磨組成物を提示する。
（２１）実施形態（２１）において、前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－１０ｍＶ以下である、実施形態（１）～（２０）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（２２）実施形態（２２）において、前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－２０ｍＶ以下である、実施形態（１）～（２１）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（２３）実施形態（２３）において、前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－３０ｍＶ以下である、実施形態（１）～（２２）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（２４）実施形態（２４）において、基板を化学機械的に研磨する方法であって：
（ｉ）基板を提供すること、
（ｉｉ）研磨パッドを提供すること、
（ｉｉｉ）
（ａ）シリカ研磨剤；
（ｂ）界面活性剤；
（ｃ）鉄カチオン；
（ｄ）任意でリガンド；および
（ｅ）水を含む化学機械研磨組成物を提供すること、
ここで、前記シリカ研磨剤は、化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有し、
（ｉｖ）前記基板を前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物に接触させること、および
（ｖ）前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物を前記基板に対して相対移動させて、前記基板の少なくとも一部を摩耗して、前記基板を研磨することを含むものを提示する。
（ｉ）基板を提供すること、
（ｉｉ）研磨パッドを提供すること、
（ｉｉｉ）
（ａ）シリカ研磨剤；
（ｂ）界面活性剤；
（ｃ）鉄カチオン；
（ｄ）任意でリガンド；および
（ｅ）水を含む化学機械研磨組成物を提供すること、
ここで、前記シリカ研磨剤は、化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有し、
（ｉｖ）前記基板を前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物に接触させること、および
（ｖ）前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物を前記基板に対して相対移動させて、前記基板の少なくとも一部を摩耗して、前記基板を研磨することを含むものを提示する。
（２５）実施形態（２５）において、前記研磨組成物は、約０．００１ｗｔ％～約１０ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、実施形態（２４）に記載の方法を提示する。
（２６）実施形態（２６）において、前記研磨組成物は、約０．０５ｗｔ％～約５ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、実施形態（２４）または実施形態（２５）に記載の方法を提示する。
（２７）実施形態（２７）において、前記シリカ研磨剤はコロイド状シリカである、実施形態（２４）～（２６）のいずれか１つに記載の方法を提示する。
（２８）実施形態（２８）において、前記研磨組成物が約１～約７のｐＨを有する、実施形態（２４）～（２７）のいずれか１つに記載の方法を提示する。
（２９）実施形態（２９）において、前記研磨組成物が約１～約４のｐＨを有する、実施形態（２４）～（２８）のいずれか１つに記載の方法を提示する。
（３０）実施形態（３０）において、前記界面活性剤がカチオン性界面活性剤である、実施形態（２４）～（２９）のいずれか１つに記載の方法を提示する。
（３１）実施形態（３１）において、前記カチオン性界面活性剤が第４級アンモニウム塩を含む、実施形態（３０）に記載の方法を提示する。
（３２）実施形態（３２）において、前記カチオン性界面活性剤は、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’－ペンタメチル－Ｎ－タローアルキル－１，３－プロパンジアンモニウムジクロリド、（オキシジ－２，１－エタンジイル）ビス（ココアルキル）ジメチルアンモニウムジクロリドなどがあるが、これらに限定はしない、３－メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＭＡＰＴＡＣ」）、３－アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＡＰＴＡＣ」）、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（「ＤＡＤＭＡＣ」）、２－（アクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＭＣＱ」）、２－（メタクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＢＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルメタクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＢＣＱ」）およびこれらの組み合わせから選ばれる、実施形態（３０）に記載の方法を提示する。
（３３）実施形態（３３）において、前記界面活性剤がアニオン性界面活性剤である、実施形態（２４）～（２９）のいずれか１つに記載の方法を提示する。
（３４）実施形態（３４）において、前記アニオン性界面活性剤は、アルキルスルホン酸、アルキルスルホン酸塩、アリールスルホン酸、アリールスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸塩、およびそれらの組み合わせから選ばれる、実施形態（３３）に記載の方法を提示する。
（３５）実施形態（３５）において、前記アニオン性界面活性剤は、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルスルホン酸、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルベンゼンスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルベンゼンスルホン酸およびこれらの組み合わせから選ばれる、実施形態（３３）に記載の方法を提示する。
（３６）実施形態（３６）において、前記鉄カチオンが、約１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍの量で研磨組成物中に存在する、実施形態（２４）～（３５）のいずれか１つに記載の方法を提示する。
（３７）実施形態（３７）において、前記鉄カチオンが、約１０ｐｐｍ～約８０ｐｐｍの量で研磨組成物中に存在する、実施形態（２４）～（３６）のいずれか１つに記載の方法を提示する。
（３８）実施形態（３８）において、前記研磨組成物がリガンドを含む、実施形態（２４）～（３７）のいずれか１つに記載の方法を提示する。
（３９）実施形態（３９）において、前記リガンドは、アルケン部分、アルキン部分、二酸部分、アルコール部分、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態（３８）に記載の方法を提示する。
（４０）実施形態（４０）において、前記リガンドは、アルケン部分および二酸部分を含む、実施形態（３９）に記載の方法を提示する。
（４１）実施形態（４１）において、前記リガンドは、アルキン部分を含む、実施形態（３９）に記載の方法を提示する。
（４２）実施形態（４２）において、前記リガンドは、アルコール部分をさらに含む、実施形態（４１）に記載の方法を提示する。
（４３）実施形態（４３）において、前記リガンドは、コハク酸、マレイン酸、マロン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シュウ酸、酒石酸、３，５－ジメチル－１－ヘキシン－３－オール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールエトキシレート、２，５－ジメチル－３－ヘキシン－２，５－ジオール、３－メチル－１－ペンチン－３－オールおよびこれらの組み合わせから選ばれる、実施形態（３８）または（３９）に記載の方法を提示する。
（４４）実施形態（４４）において、前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－１０ｍＶ以下である、実施形態（２４）～（４３）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（４５）実施形態（４５）において、前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－２０ｍＶ以下である、実施形態（２４）～（４４）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（４６）実施形態（４６）において、前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－３０ｍＶ以下である、実施形態（２４）～（４５）のいずれか１つに記載の研磨組成物を提示する。
（４７）実施形態（４７）において、前記基板は炭素系膜からなり、炭素系膜の少なくとも一部を、ある除去速度（Å／分）で摩耗して、基板を研磨する、実施形態（２４）～（４６）のいずれか１つに記載の方法を提示する。
（４８）実施形態（４８）において、前記基板は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、窒化チタン、またはそれらの組み合わせをさらに含み、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの少なくとも一部を、除去速度（Å／分）で摩耗して、基板を研磨する、実施形態（４７）に記載の方法を提示する。
（４９）実施形態（４９）において、前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも大きい、実施形態（４８）に記載の方法を提示する。
（５０）実施形態（５０）において、前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも少なくとも１０倍大きい、実施形態（４９）に記載の方法を提示する。
（５１）実施形態（５１）において、前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも少なくとも２０倍大きい、実施形態（５０）に記載の方法を提示する。
（５２）実施形態（５２）において、前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも少なくとも４０倍大きい、実施形態（５１）に記載の方法を提示する。
これらの以下の実施例は、本発明をさらに説明するものであるが、もちろん、いかなる意味でもその範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
実施例全体を通して、以下の略語が使用される：除去率（ＲＲ）；炭素膜（ＣＦ）；炭素を含むスピンオン誘電体（ＳＯＤ）；テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）；ポリシリコン（ポリＳｉ）；窒化ケイ素（ＳｉＮ）；および分子量（ＭＷ）。
以下の例では、ＳＯＤ、ＴＥＯＳ、ポリＳｉ、またはＳｉＮをシリコン上にコーティングし、得られたパターン化基板を、Ａ８２（３Ｍ社、ミネソタ州セントポール）として市販されている製品で調整したＦｕｊｉｂｏパッドを用いて、Ｌｏｇｉｔｅｃｈ２卓上研磨機で２ＰＳＩ（１３．７ｋＰａ）ダウンフォースで研磨した。Ｌｏｇｉｔｅｃ社の研磨パラメータは、ヘッドスピード＝９３ｒｐｍ、プラテンスピード＝８７ｒｐｍ、総流量＝１５０ｍＬ／分であった。除去速度は、分光エリプソメトリーを用いて膜厚を測定し、初期厚から最終厚を差し引くことによって計算した。
実施例１
この実施例は、本発明に係るシリカ研磨剤、界面活性剤、鉄カチオン、および任意にリガンドを含む研磨組成物の調製を実証する。発明に係る研磨組成物１Ａ～１Ｆおよび比較対照である研磨組成物１Ｇおよび１Ｈを、請求項に記載された研磨方法の効率を実証するために、以下の実施例２～６において使用した。
この実施例は、本発明に係るシリカ研磨剤、界面活性剤、鉄カチオン、および任意にリガンドを含む研磨組成物の調製を実証する。発明に係る研磨組成物１Ａ～１Ｆおよび比較対照である研磨組成物１Ｇおよび１Ｈを、請求項に記載された研磨方法の効率を実証するために、以下の実施例２～６において使用した。
実施例２～６で用いた各発明に係る組成物について、正のネイティブゼータ電位を有するシリカ粒子（粒子Ａ：広いｐＨ範囲でカチオン化処理した球状シリカ粒子で動的光散乱粒子径１５０ｎＭ）または負のネイティブゼータ電位（粒子Ｂ：広いｐＨ範囲でアニオン化処理し動的光散乱粒子径７５～８０ｎｍの長円形シリカ粒子）とアニオン性界面活性剤やカチオン性界面活性剤の組み合わせを示した。実施例２～６で使用した本発明に係る組成物の目的のために、アニオン性界面活性剤は、ＣＡＬＳＯＦＴＴＭ ＬＰＳ－９９（ドデシルベンゼンスルホン酸；Ｐｉｌｏｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社， オハイオ州ウエストチェスターから市販されている）またはＺＥＴＡＳＰＥＲＳＥ（登録商標）Ｚ２３００（エトキシル化Ｃ6－Ｃ12アルコール（ＣＡＳ ６８４３９－４５－２）とＣ10－Ｃ14アルキルアリールスルホン酸塩の混合物；Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社，ペンシルベニア州アレンタウンから市販されている）、そしてカチオン性界面活性剤は塩化ジアリルジメチルアンモニウム（「ＤＡＤＭＡＣ」）であった。鉄カチオン（すなわち、本明細書に記載の鉄化合物として）、リガンド、および／または硝酸カリウム（ＫＮＯ3）を、表１に規定される量で本発明に係る研磨組成物のそれぞれに添加し、それぞれの本発明に係る研磨組成物のｐＨを２．５に調整した。本発明に係る研磨組成物Ａ～Ｆはそれぞれ、得られるシリカ粒子のゼータ電位が０ｍＶ未満であり、すなわち負のゼータ電位を有していた。
比較対象である研磨組成物１Ｇが本発明に係る研磨組成物Ａ～Ｆと異なるのは、比較対象である研磨組成物１Ｇが界面活性剤や鉄カチオンを含まず、得られるシリカ粒子のゼータ電位が０ｍＶ以上である、すなわち正のゼータ電位を有していたことである。比較対象である研磨組成物１Ｇに使用したシリカ粒子は、動的光散乱粒子径が４５～５５ｎｍで、広いｐＨ領域でカチオン化するように処理された長円状のシリカ粒子である粒子Ｃで、正のネイティブゼータ電位を有している。
比較対象である研磨組成物１Ｈは、鉄カチオンを含有しない以外は、本発明に係る研磨組成物１Ａと同様であった。
得られた組成物を表１にまとめた。
実施例２
この実施例は、本発明に従って調製された研磨組成物によって提供される有益な研磨性能を実証する。
この実施例は、本発明に従って調製された研磨組成物によって提供される有益な研磨性能を実証する。
ＳＯＤ、ＴＥＯＳ、ＳｉＮ、またはポリＳｉを含むパターン化基板を、実施例１の表１に定義した研磨組成物１Ａ～１Ｇを用いて同一条件下で研磨した。この特定の実施例では、ＳＯＤパターン化基板は、市販の炭素膜材料の炭素除去速度を測定するための代用品として使用された。研磨後、ＳＯＤ、ＴＥＯＳ、ＳｉＮ、およびポリＳｉについてのＲＲを決定し、その結果を表２に示す。
表２から明らかなように、本発明に係る研磨組成物１Ａおよび１Ｃ～１Ｆは、比較対象である研磨組成物１ＧのＳＯＤ除去速度と一致する、ＳＯＤの除去速度をもたらした。しかし、本発明に係る研磨組成物１Ａ～１Ｆの各々は、比較対象である研磨組成物１ＧのＴＥＯＳおよびポリＳｉの除去速度が高いことからわかるように、比較対象である研磨組成物１ＧよりもＳＯＤの研磨選択性が著しく高いことがわかった。このように、表２より、負のゼータ電位を有するシリカ研磨剤と鉄カチオンを有する研磨組成物は、負のゼータ電位を有するシリカ研磨剤と鉄カチオンを有しない研磨組成物に比べ、高いＳＯＤ ＲＲが得られ、シリコン系膜に対する炭素系膜の除去選択性が向上することがわかった。
実施例３
この例は、本発明に従って調製された研磨組成物によって提供される研磨性能に対するリガンドおよび鉄カチオン濃度の効果を示す。
この例は、本発明に従って調製された研磨組成物によって提供される研磨性能に対するリガンドおよび鉄カチオン濃度の効果を示す。
ＳＯＤを含むパターン化された基板を、実施例１の表１に定義されているように、研磨組成物１Ｂ～１Ｅを用いて同一条件で研磨した。この特定の実施例では、ＳＯＤのパターン化基板は、市販の炭素膜材料の炭素膜除去速度を測定するための代用品として使用された。研磨後、ＳＯＤのＲＲを決定し、その結果を表３に示す。
表３から明らかなように、オレフィンまたはアルキンを有するリガンドと二酸またはアルコールとの組み合わせを含む研磨組成物１Ｃ～１Ｅは、二酸のみを有するリガンドを含む研磨組成物１Ｂよりも鉄カチオン濃度が低いにもかかわらず、相対的に高いＳＯＤの除去速度を生じた。
したがって、表３は、アルケン部分、アルキン部分、二酸部分、アルコール部分、またはそれらの組み合わせを有するリガンドを含む研磨組成物、好ましくはアルケン部分またはアルキン部分と二酸またはアルコールとの組み合わせは、より少ない鉄カチオンを必要とし、ＳＯＤ除去速度からわかるように、高い炭素除去速度をもたらすことができることを示している。
実施例４
この実施例は、本発明に従って調製された研磨組成物によって提供される研磨性能に対するリガンドおよび鉄カチオン濃度の効果を実証するものである。
この実施例は、本発明に従って調製された研磨組成物によって提供される研磨性能に対するリガンドおよび鉄カチオン濃度の効果を実証するものである。
パターン化された基板は、Ｗｅｉｇａｎｄ他（「Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｓｐｉｎ－оｎ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｗｉｇｇｌｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｔｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｎａｎｏｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ＩＩ． Ｖｏｌ．８６８５． 国際光学・フォトニクス学会、２０１３年）、およびＫｉｍ他（「Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｌａｙｅｒ ｉｎ ｏｘｙｇｅｎ ｐｌａｓｍａ ｗｉｔｈ ｃａｒｂｏｎｙｌ ｓｕｌｆｉｄｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ：Ｖａｃｕｕｍ，Ｓｕｒｆａｃｅｓ，ａｎｄ Ｆｉｌｍｓ（２０１３）、３１：２：０２１３０１、１－７ページ）に記載されているような炭素膜を含み、実施例１の表１に定義されるように、研磨組成物１Ｂ～１Ｅを用いて同一条件下で研磨された。研磨後、ＣＦ ＲＲを決定し、予測された結果を、表３に提供されたＳＯＤの除去速度値の推定パーセントとして、表４に示す。
表４に示す予測結果から明らかなように、オレフィンまたはアルキンを有するリガンドと二酸またはアルコールとの組み合わせを含む研磨組成物１Ｃ～１Ｅは、二酸のみを有するリガンドを含む研磨組成物１Ｂ（実施例３の表３参照）と比較して、研磨組成物１Ｂよりも低い鉄カチオン濃度であるにもかかわらず、より高い炭素除去速度を実現すると考えられる。
また、表４から明らかなように、研磨組成物１Ｂ～１Ｅによって生じるＣＦ ＲＲは、実施例２および３に記載されているように、市販の炭素膜材料の炭素膜除去速度を測定するための代用として用いられたＳＯＤの除去速度よりも低くなると考えられる。また、研磨組成物１Ｅは、研磨組成物１Ｂ～１Ｅの中で最も高いＣＦ ＲＲを有することになると考えられる。
実施例５
本実施例は、本発明に従って調製された研磨組成物によって提供される研磨性能に対する鉄カチオン濃度の効果を実証する。
本実施例は、本発明に従って調製された研磨組成物によって提供される研磨性能に対する鉄カチオン濃度の効果を実証する。
ＳＯＤを含むパターン化された基板を、実施例１の表１に定義されているように、本発明に係る研磨組成物１Ａまたは比較対象である研磨組成物１Ｈを用いて同一条件下で研磨した。この特定の実施例では、ＳＯＤパターン化基板は、市販の炭素膜材料の炭素膜除去速度を測定するための代用品として使用された。研磨後、ＳＯＤのＲＲを決定し、その結果を表５に示す。
表５から明らかなように、鉄カチオンを含む本発明に係る研磨組成物１Ａは、比較対象である研磨組成物１Ｈによって生じるＳＯＤ除去速度と一致するＳＯＤ除去速度を生じた。特定の理論に拘束されることを望むものではないが、負のゼータ電位を有するシリカ研磨剤を含む研磨組成物は、ＳＯＤを除去するのに非常に効率的であり、ＳＯＤのパターン化基板は、研磨性能に対する鉄カチオン濃度の効果を測定するのに適した代用品ではないかもしれないと考えられている。すなわち、本発明に係る組成物のＴＥＯＳ、ＳｉＮ、ポリＳｉに対する炭素膜の選択性を判断するのには適しているが、本発明に係る研磨組成物の最大炭素膜除去速度を判断するのには、ＳＯＤ基板は適していない場合がある。
実施例６でさらに説明するように、研磨組成物から鉄カチオンを完全に欠く場合、市販の炭素膜材料の炭素膜除去速度が著しく低下することがあると考えられる。
実施例６
この実施例は、本発明に従って調製された研磨組成物によって提供される研磨性能に対する鉄カチオン濃度の効果を実証するものである。
この実施例は、本発明に従って調製された研磨組成物によって提供される研磨性能に対する鉄カチオン濃度の効果を実証するものである。
パターン化された基板は、例えばＷｅｉｇａｎｄ他（「Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｓｐｉｎ－оｎ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｗｉｇｇｌｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｔｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｎａｎｏｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ＩＩ． Ｖｏｌ．８６８５． 国際光学・フォトニクス学会、２０１３年）、およびＫｉｍ他（「Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｌａｙｅｒ ｉｎ ｏｘｙｇｅｎ ｐｌａｓｍａ ｗｉｔｈ ｃａｒｂｏｎｙｌ ｓｕｌｆｉｄｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ：Ｖａｃｕｕｍ，Ｓｕｒｆａｃｅｓ，ａｎｄ Ｆｉｌｍｓ（２０１３）、３１：２：０２１３０１、１－７ページ）に記載されている炭素膜を含み、実施例１の表１に定義された本発明に係る研磨組成物１Ａまたは比較対象である研磨組成物１Ｈを用いて同一条件下で研磨された。研磨後、ＣＦ ＲＲを決定し、予測された結果を、実施例５で提供されたＳＯＤ除去速度値の推定パーセントとして、表６に示す。
表６に記載された予測結果から明らかなように、鉄カチオンは、高いＣＦ ＲＲを維持するために重要な役割を果たすと信じられている。より詳細には、鉄カチオンが研磨組成物１Ａから除去されると、ＣＦ ＲＲは１５％も減少する可能性があると考えられる。
鉄カチオン濃度が高くなると、より高い炭素膜除去速度が得られると考えられる。しかし、鉄カチオン濃度が高くなると、市販の炭素膜材料を研磨する際に、複数の欠陥問題が相関する可能性があるとも考えられる。したがって、高い炭素膜除去速度、高い選択性、および最小限の欠陥を維持するために、理想的な鉄カチオン濃度を使用することが重要である。本明細書に記載の発明は、高い炭素膜除去速度を維持しつつ、欠陥の問題を回避する手段を提供するものである。
この点について、実施例３～６は、鉄カチオンが最適な炭素膜除去速度を達成するために必要な成分であり、アルケン部分、アルキン部分、二酸部分、アルコール部分、またはそれらの組み合わせを有するリガンドを加えることにより、これらの最適な炭素膜除去速度を維持するために必要な鉄カチオンのレベルを低減することができ、それにより炭素膜の研磨時の欠陥問題を回避することを示した。
本明細書で引用された刊行物、特許出願、および特許を含むすべての文献は、各文献が参照により組み込まれることが個別にかつ明確に示され、その全体が本明細書に記載されているのと同じ程度に、参照により組み込まれるものとする。
本発明を説明する文脈における（特に以下の請求項の文脈における）用語「ａ」、「ａｎ」、「前記」、「少なくとも１つ」および同様の参照語の使用は、本明細書において特に示されない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数と複数の双方を含むと解釈される。１つ以上の項目の列挙が続く用語「少なくとも１つ」の使用（例えば、「ＡとＢの少なくとも１つ」）は、本明細書において別段の指示があるか、または文脈によって明らかに矛盾する場合を除き、列挙された項目から選択された１項目（ＡまたはＢ）または列挙された項目の２以上の任意の組み合わせ（ＡおよびＢ）を意味すると解釈される。用語「備える」、「有する」、「包含する」、「含む」は、特に断りのない限り、オープンエンドな用語として解釈される（すなわち、「含むが、これに限定されない」という意味である）。本明細書における値の範囲の記載は、本明細書で特に指示しない限り、範囲内に入る各個別の値を個別に参照するための略記法として役立つことを単に意図しており、各個別の値は、本明細書に個別に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。本明細書に記載される全ての方法は、本明細書で特に示されない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行することができる。本明細書で提供される任意のおよびすべての例、または例示的な言語（例えば、「等」）の使用は、単に本発明をより良く明確化することを意図しており、特に主張しない限り、本発明の範囲に対する制限を提起するものではない。本明細書のいかなる文言も、請求項に記載されていない構成要素を本発明の実施に必須であると示すもの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良の態様を含めて、本明細書に記載される。それらの好ましい実施形態の変形は、前述の説明を読むことにより、当業者にとって明らかになるであろう。本発明者らは、当業者がこのような変形を適宜採用することを期待しており、本発明者らは、本明細書に具体的に記載した以外の方法で本発明を実施することを意図している。したがって、本発明は、適用される法律によって許可される、本明細書に添付された請求項に記載された主題のすべての変更および同等物を含む。さらに、そのすべての可能な変形における上述の要素の任意の組み合わせは、本明細書で特に示されない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、本発明によって包含される。
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良の態様を含めて、本明細書に記載される。それらの好ましい実施形態の変形は、前述の説明を読むことにより、当業者にとって明らかになるであろう。本発明者らは、当業者がこのような変形を適宜採用することを期待しており、本発明者らは、本明細書に具体的に記載した以外の方法で本発明を実施することを意図している。したがって、本発明は、適用される法律によって許可される、本明細書に添付された請求項に記載された主題のすべての変更および同等物を含む。さらに、そのすべての可能な変形における上述の要素の任意の組み合わせは、本明細書で特に示されない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、本発明によって包含される。
本発明の実施形態としては、以下の実施形態を挙げることができる。
（付記１）
（ａ）シリカ研磨剤；
（ｂ）界面活性剤；
（ｃ）鉄カチオン；
（ｄ）任意でリガンド；および
（ｅ）水
を含み、前記シリカ研磨剤が、化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有する、化学機械研磨組成物。
（付記２）
前記研磨組成物が、約０．００１ｗｔ％～約１０ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、付記１に記載の研磨組成物。
（付記３）
前記研磨組成物が、約０．０５ｗｔ％～約５ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、付記１または２に記載の研磨組成物。
（付記４）
前記シリカ研磨剤がコロイド状シリカである、付記１～３のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記５）
前記研磨組成物が約１～約７のｐＨを有する、付記１～４のいずれか１項に記ｙ載の研磨組成物。
（付記６）
前記研磨組成物が約１～約４のｐＨを有する、付記１～５のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記７）
前記界面活性剤がカチオン性界面活性剤である、付記１～６のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記８）
前記カチオン性界面活性剤が第４級アンモニウム塩を含む、付記７に記載の研磨組成物。
（付記９）
前記カチオン性界面活性剤が、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’－ペンタメチル－Ｎ－タローアルキル－１，３－プロパンジアンモニウムジクロリド、（オキシジ－２，１－エタンジイル）ビス（ココアルキル）ジメチルアンモニウムジクロリド、３－メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＭＡＰＴＡＣ」）、３－アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＡＰＴＡＣ」）、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（「ＤＡＤＭＡＣ」）、２－（アクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＭＣＱ」）、２－（メタクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＢＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルメタクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＢＣＱ」）およびこれらの組み合わせから選ばれる、付記７に記載の研磨組成物。
（付記１０）
前記界面活性剤がアニオン性界面活性剤である、付記１～６のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記１１）
前記アニオン性界面活性剤が、アルキルスルホン酸、アルキルスルホン酸塩、アリールスルホン酸、アリールスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸塩、およびそれらの組み合わせから選ばれる、付記１０に記載の研磨組成物。
（付記１２）
前記アニオン性界面活性剤が、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルスルホン酸、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルベンゼンスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルベンゼンスルホン酸およびこれらの組み合わせから選ばれる、付記１０に記載の研磨組成物。
（付記１３）
前記鉄カチオンが、約１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍの量で前記研磨組成物中に存在する、付記１～１２のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記１４）
前記鉄カチオンが、約１０ｐｐｍ～約８０ｐｐｍの量で前記研磨組成物中に存在する、付記１～１３のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記１５）
前記研磨組成物がリガンドを含む、付記１～１４のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記１６）
前記リガンドが、アルケン部分、アルキン部分、二酸部分、アルコール部分、またはそれらの組み合わせを含む、付記１５に記載の研磨組成物。
（付記１７）
前記リガンドが、アルケン部分および二酸部分を含む、付記１５または１６に記載の研磨組成物。
（付記１８）
前記リガンドが、アルキン部分を含む、付記１５または１６に記載の研磨組成物。
（付記１９）
前記リガンドが、アルコール部分をさらに含む、付記１８に記載の研磨組成物。
（付記２０）
前記リガンドが、コハク酸、マレイン酸、マロン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シュウ酸、酒石酸、３，５－ジメチル－１－ヘキシン－３－オール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールエトキシレート、２，５－ジメチル－３－ヘキシン－２，５－ジオール、３－メチル－１－ペンチン－３－オールおよびこれらの組み合わせから選ばれる、付記１５または１６に記載の研磨組成物。
（付記２１）
前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－１０ｍＶ以下である、付記１～２０のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記２２）
前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－２０ｍＶ以下である、付記１～２１のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記２３）
前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－３０ｍＶ以下である、付記１～２２のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記２４）
基板を化学機械的に研磨する方法であって：
（ｉ）基板を提供すること、
（ｉｉ）研磨パッドを提供すること、
（ｉｉｉ）
（ａ）シリカ研磨剤；
（ｂ）界面活性剤；
（ｃ）鉄カチオン；
（ｄ）任意でリガンド；および
（ｅ）水
を含む化学機械研磨組成物を提供すること、
（ここで、前記シリカ研磨剤は、前記化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有する）
（ｉｖ）前記基板を前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物に接触させること、および
（ｖ）前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物を前記基板に対して相対移動させて、前記基板の少なくとも一部を摩耗して、前記基板を研磨することを含む、方法。
（付記２５）
前記研磨組成物が、約０．００１ｗｔ％～約１０ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、付記２４に記載の方法。
（付記２６）
前記研磨組成物が、約０．０５ｗｔ％～約５ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、付記２４または２５に記載の方法。
（付記２７）
前記シリカ研磨剤がコロイド状シリカである、付記２４～２６のいずれか１項に記載の方法。
（付記２８）
前記研磨組成物が約１～約７のｐＨを有する、付記２４～２７のいずれか１項に記載の方法。
（付記２９）
前記研磨組成物が約１～約４のｐＨを有する、付記２４～２８のいずれか１項に記載の方法。
（付記３０）
前記界面活性剤がカチオン性界面活性剤である、付記２４～２９のいずれか１項に記載の方法。
（付記３１）
前記カチオン性界面活性剤が第４級アンモニウム塩を含む、付記３０に記載の方法。
（付記３２）
前記カチオン性界面活性剤が、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’－ペンタメチル－Ｎ－タローアルキル－１，３－プロパンジアンモニウムジクロリド、（オキシジ－２，１－エタンジイル）ビス（ココアルキル）ジメチルアンモニウムジクロリド、３－メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＭＡＰＴＡＣ」）、３－アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＡＰＴＡＣ」）、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（「ＤＡＤＭＡＣ」）、２－（アクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＭＣＱ」）、２－（メタクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＢＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルメタクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＢＣＱ」）およびこれらの組み合わせから選ばれる、付記３０に記載の方法。
（付記３３）
前記界面活性剤がアニオン性界面活性剤である、付記２４～２９のいずれか１項に記載の方法。
（付記３４）
前記アニオン性界面活性剤が、アルキルスルホン酸、アルキルスルホン酸塩、アリールスルホン酸、アリールスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸塩、およびそれらの組み合わせから選ばれる、付記３３に記載の方法。
（付記３５）
前記アニオン性界面活性剤が、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルスルホン酸、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルベンゼンスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルベンゼンスルホン酸およびこれらの組み合わせから選ばれる、付記３３に記載の方法。
（付記３６）
前記鉄カチオンが、約１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍの量で前記研磨組成物中に存在する、付記２４～３５のいずれか１項に記載の方法。
（付記３７）
前記鉄カチオンが、約１０ｐｐｍ～約８０ｐｐｍの量で前記研磨組成物中に存在する、付記２４～３６のいずれか１項に記載の方法。
（付記３８）
前記研磨組成物がリガンドを含む、付記２４～３７のいずれか１項に記載の方法。
（付記３９）
前記リガンドが、アルケン部分、アルキン部分、二酸部分、アルコール部分、またはそれらの組み合わせを含む、付記３８に記載の方法。
（付記４０）
前記リガンドが、アルケン部分および二酸部分を含む、付記３８または３９に記載の方法。
（付記４１）
前記リガンドが、アルキン部分を含む、付記３８または３９に記載の方法。
（付記４２）
前記リガンドが、アルコール部分をさらに含む、付記４１に記載の方法。
（付記４３）
前記リガンドが、コハク酸、マレイン酸、マロン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シュウ酸、酒石酸、３，５－ジメチル－１－ヘキシン－３－オール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールエトキシレート、２，５－ジメチル－３－ヘキシン－２，５－ジオール、３－メチル－１－ペンチン－３－オールおよびこれらの組み合わせから選ばれる、付記３８または３９に記載の方法。
（付記４４）
前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－１０ｍＶ以下である、付記２４～４３のいずれか１項に記載の方法。
（付記４５）
前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－２０ｍＶ以下である、付記２４～４４のいずれか１項に記載の方法。
（付記４６）
前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－３０ｍＶ以下である、付記２４～４５のいずれか１項に記載の方法。
（付記４７）
前記基板が炭素系膜を含み、炭素系膜の少なくとも一部を、ある除去速度（Å／分）で摩耗して、前記基板を研磨する、付記２４～４６のいずれか１項に記載の方法。
（付記４８）
前記基板が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、窒化チタン、またはそれらの組み合わせをさらに含み、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの少なくとも一部を、ある除去速度（Å／分）で摩耗して、前記基板を研磨する、付記４７に記載の方法。
（付記４９）
前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）が、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも大きい、付記４８に記載の方法。
（付記５０）
前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）が、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも少なくとも１０倍大きい、付記４９に記載の方法。
（付記５１）
前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）が、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも少なくとも２０倍大きい、付記５０に記載の方法。
（付記５２）
前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）が、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも少なくとも４０倍大きい、付記５１に記載の方法。
本発明の実施形態としては、以下の実施形態を挙げることができる。
（付記１）
（ａ）シリカ研磨剤；
（ｂ）界面活性剤；
（ｃ）鉄カチオン；
（ｄ）任意でリガンド；および
（ｅ）水
を含み、前記シリカ研磨剤が、化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有する、化学機械研磨組成物。
（付記２）
前記研磨組成物が、約０．００１ｗｔ％～約１０ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、付記１に記載の研磨組成物。
（付記３）
前記研磨組成物が、約０．０５ｗｔ％～約５ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、付記１または２に記載の研磨組成物。
（付記４）
前記シリカ研磨剤がコロイド状シリカである、付記１～３のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記５）
前記研磨組成物が約１～約７のｐＨを有する、付記１～４のいずれか１項に記ｙ載の研磨組成物。
（付記６）
前記研磨組成物が約１～約４のｐＨを有する、付記１～５のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記７）
前記界面活性剤がカチオン性界面活性剤である、付記１～６のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記８）
前記カチオン性界面活性剤が第４級アンモニウム塩を含む、付記７に記載の研磨組成物。
（付記９）
前記カチオン性界面活性剤が、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’－ペンタメチル－Ｎ－タローアルキル－１，３－プロパンジアンモニウムジクロリド、（オキシジ－２，１－エタンジイル）ビス（ココアルキル）ジメチルアンモニウムジクロリド、３－メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＭＡＰＴＡＣ」）、３－アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＡＰＴＡＣ」）、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（「ＤＡＤＭＡＣ」）、２－（アクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＭＣＱ」）、２－（メタクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＢＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルメタクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＢＣＱ」）およびこれらの組み合わせから選ばれる、付記７に記載の研磨組成物。
（付記１０）
前記界面活性剤がアニオン性界面活性剤である、付記１～６のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記１１）
前記アニオン性界面活性剤が、アルキルスルホン酸、アルキルスルホン酸塩、アリールスルホン酸、アリールスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸塩、およびそれらの組み合わせから選ばれる、付記１０に記載の研磨組成物。
（付記１２）
前記アニオン性界面活性剤が、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルスルホン酸、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルベンゼンスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルベンゼンスルホン酸およびこれらの組み合わせから選ばれる、付記１０に記載の研磨組成物。
（付記１３）
前記鉄カチオンが、約１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍの量で前記研磨組成物中に存在する、付記１～１２のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記１４）
前記鉄カチオンが、約１０ｐｐｍ～約８０ｐｐｍの量で前記研磨組成物中に存在する、付記１～１３のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記１５）
前記研磨組成物がリガンドを含む、付記１～１４のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記１６）
前記リガンドが、アルケン部分、アルキン部分、二酸部分、アルコール部分、またはそれらの組み合わせを含む、付記１５に記載の研磨組成物。
（付記１７）
前記リガンドが、アルケン部分および二酸部分を含む、付記１５または１６に記載の研磨組成物。
（付記１８）
前記リガンドが、アルキン部分を含む、付記１５または１６に記載の研磨組成物。
（付記１９）
前記リガンドが、アルコール部分をさらに含む、付記１８に記載の研磨組成物。
（付記２０）
前記リガンドが、コハク酸、マレイン酸、マロン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シュウ酸、酒石酸、３，５－ジメチル－１－ヘキシン－３－オール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールエトキシレート、２，５－ジメチル－３－ヘキシン－２，５－ジオール、３－メチル－１－ペンチン－３－オールおよびこれらの組み合わせから選ばれる、付記１５または１６に記載の研磨組成物。
（付記２１）
前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－１０ｍＶ以下である、付記１～２０のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記２２）
前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－２０ｍＶ以下である、付記１～２１のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記２３）
前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－３０ｍＶ以下である、付記１～２２のいずれか１項に記載の研磨組成物。
（付記２４）
基板を化学機械的に研磨する方法であって：
（ｉ）基板を提供すること、
（ｉｉ）研磨パッドを提供すること、
（ｉｉｉ）
（ａ）シリカ研磨剤；
（ｂ）界面活性剤；
（ｃ）鉄カチオン；
（ｄ）任意でリガンド；および
（ｅ）水
を含む化学機械研磨組成物を提供すること、
（ここで、前記シリカ研磨剤は、前記化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有する）
（ｉｖ）前記基板を前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物に接触させること、および
（ｖ）前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物を前記基板に対して相対移動させて、前記基板の少なくとも一部を摩耗して、前記基板を研磨することを含む、方法。
（付記２５）
前記研磨組成物が、約０．００１ｗｔ％～約１０ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、付記２４に記載の方法。
（付記２６）
前記研磨組成物が、約０．０５ｗｔ％～約５ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、付記２４または２５に記載の方法。
（付記２７）
前記シリカ研磨剤がコロイド状シリカである、付記２４～２６のいずれか１項に記載の方法。
（付記２８）
前記研磨組成物が約１～約７のｐＨを有する、付記２４～２７のいずれか１項に記載の方法。
（付記２９）
前記研磨組成物が約１～約４のｐＨを有する、付記２４～２８のいずれか１項に記載の方法。
（付記３０）
前記界面活性剤がカチオン性界面活性剤である、付記２４～２９のいずれか１項に記載の方法。
（付記３１）
前記カチオン性界面活性剤が第４級アンモニウム塩を含む、付記３０に記載の方法。
（付記３２）
前記カチオン性界面活性剤が、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’－ペンタメチル－Ｎ－タローアルキル－１，３－プロパンジアンモニウムジクロリド、（オキシジ－２，１－エタンジイル）ビス（ココアルキル）ジメチルアンモニウムジクロリド、３－メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＭＡＰＴＡＣ」）、３－アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＡＰＴＡＣ」）、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（「ＤＡＤＭＡＣ」）、２－（アクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＭＣＱ」）、２－（メタクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＢＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルメタクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＢＣＱ」）およびこれらの組み合わせから選ばれる、付記３０に記載の方法。
（付記３３）
前記界面活性剤がアニオン性界面活性剤である、付記２４～２９のいずれか１項に記載の方法。
（付記３４）
前記アニオン性界面活性剤が、アルキルスルホン酸、アルキルスルホン酸塩、アリールスルホン酸、アリールスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸塩、およびそれらの組み合わせから選ばれる、付記３３に記載の方法。
（付記３５）
前記アニオン性界面活性剤が、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルスルホン酸、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルベンゼンスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ 6 －Ｃ 40 アルキルベンゼンスルホン酸およびこれらの組み合わせから選ばれる、付記３３に記載の方法。
（付記３６）
前記鉄カチオンが、約１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍの量で前記研磨組成物中に存在する、付記２４～３５のいずれか１項に記載の方法。
（付記３７）
前記鉄カチオンが、約１０ｐｐｍ～約８０ｐｐｍの量で前記研磨組成物中に存在する、付記２４～３６のいずれか１項に記載の方法。
（付記３８）
前記研磨組成物がリガンドを含む、付記２４～３７のいずれか１項に記載の方法。
（付記３９）
前記リガンドが、アルケン部分、アルキン部分、二酸部分、アルコール部分、またはそれらの組み合わせを含む、付記３８に記載の方法。
（付記４０）
前記リガンドが、アルケン部分および二酸部分を含む、付記３８または３９に記載の方法。
（付記４１）
前記リガンドが、アルキン部分を含む、付記３８または３９に記載の方法。
（付記４２）
前記リガンドが、アルコール部分をさらに含む、付記４１に記載の方法。
（付記４３）
前記リガンドが、コハク酸、マレイン酸、マロン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シュウ酸、酒石酸、３，５－ジメチル－１－ヘキシン－３－オール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールエトキシレート、２，５－ジメチル－３－ヘキシン－２，５－ジオール、３－メチル－１－ペンチン－３－オールおよびこれらの組み合わせから選ばれる、付記３８または３９に記載の方法。
（付記４４）
前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－１０ｍＶ以下である、付記２４～４３のいずれか１項に記載の方法。
（付記４５）
前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－２０ｍＶ以下である、付記２４～４４のいずれか１項に記載の方法。
（付記４６）
前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－３０ｍＶ以下である、付記２４～４５のいずれか１項に記載の方法。
（付記４７）
前記基板が炭素系膜を含み、炭素系膜の少なくとも一部を、ある除去速度（Å／分）で摩耗して、前記基板を研磨する、付記２４～４６のいずれか１項に記載の方法。
（付記４８）
前記基板が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、窒化チタン、またはそれらの組み合わせをさらに含み、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの少なくとも一部を、ある除去速度（Å／分）で摩耗して、前記基板を研磨する、付記４７に記載の方法。
（付記４９）
前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）が、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも大きい、付記４８に記載の方法。
（付記５０）
前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）が、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも少なくとも１０倍大きい、付記４９に記載の方法。
（付記５１）
前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）が、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも少なくとも２０倍大きい、付記５０に記載の方法。
（付記５２）
前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）が、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも少なくとも４０倍大きい、付記５１に記載の方法。
Claims (52)
- （ａ）シリカ研磨剤；
（ｂ）界面活性剤；
（ｃ）鉄カチオン；
（ｄ）任意でリガンド；および
（ｅ）水
を含み、前記シリカ研磨剤が、化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有する、化学機械研磨組成物。 - 前記研磨組成物が、約０．００１ｗｔ％～約１０ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記研磨組成物が、約０．０５ｗｔ％～約５ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、請求項１または２に記載の研磨組成物。
- 前記シリカ研磨剤がコロイド状シリカである、請求項１～３のいずれか１項に記載の研磨組成物。
- 前記研磨組成物が約１～約７のｐＨを有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の研磨組成物。
- 前記研磨組成物が約１～約４のｐＨを有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の研磨組成物。
- 前記界面活性剤がカチオン性界面活性剤である、請求項１～６のいずれか１項に記載の研磨組成物。
- 前記カチオン性界面活性剤が第４級アンモニウム塩を含む、請求項７に記載の研磨組成物。
- 前記カチオン性界面活性剤が、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’－ペンタメチル－Ｎ－タローアルキル－１，３－プロパンジアンモニウムジクロリド、（オキシジ－２，１－エタンジイル）ビス（ココアルキル）ジメチルアンモニウムジクロリド、３－メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＭＡＰＴＡＣ」）、３－アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＡＰＴＡＣ」）、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（「ＤＡＤＭＡＣ」）、２－（アクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＭＣＱ」）、２－（メタクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＢＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルメタクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＢＣＱ」）およびこれらの組み合わせから選ばれる、請求項７に記載の研磨組成物。
- 前記界面活性剤がアニオン性界面活性剤である、請求項１～６のいずれか１項に記載の研磨組成物。
- 前記アニオン性界面活性剤が、アルキルスルホン酸、アルキルスルホン酸塩、アリールスルホン酸、アリールスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸塩、およびそれらの組み合わせから選ばれる、請求項１０に記載の研磨組成物。
- 前記アニオン性界面活性剤が、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルスルホン酸、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルベンゼンスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルベンゼンスルホン酸およびこれらの組み合わせから選ばれる、請求項１０に記載の研磨組成物。
- 前記鉄カチオンが、約１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍの量で前記研磨組成物中に存在する、請求項１～１２のいずれか１項に記載の研磨組成物。
- 前記鉄カチオンが、約１０ｐｐｍ～約８０ｐｐｍの量で前記研磨組成物中に存在する、請求項１～１３のいずれか１項に記載の研磨組成物。
- 前記研磨組成物がリガンドを含む、請求項１～１４のいずれか１項に記載の研磨組成物。
- 前記リガンドが、アルケン部分、アルキン部分、二酸部分、アルコール部分、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１５に記載の研磨組成物。
- 前記リガンドが、アルケン部分および二酸部分を含む、請求項１５または１６に記載の研磨組成物。
- 前記リガンドが、アルキン部分を含む、請求項１５または１６に記載の研磨組成物。
- 前記リガンドが、アルコール部分をさらに含む、請求項１８に記載の研磨組成物。
- 前記リガンドが、コハク酸、マレイン酸、マロン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シュウ酸、酒石酸、３，５－ジメチル－１－ヘキシン－３－オール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールエトキシレート、２，５－ジメチル－３－ヘキシン－２，５－ジオール、３－メチル－１－ペンチン－３－オールおよびこれらの組み合わせから選ばれる、請求項１５または１６に記載の研磨組成物。
- 前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－１０ｍＶ以下である、請求項１～２０のいずれか１項に記載の研磨組成物。
- 前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－２０ｍＶ以下である、請求項１～２１のいずれか１項に記載の研磨組成物。
- 前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－３０ｍＶ以下である、請求項１～２２のいずれか１項に記載の研磨組成物。
- 基板を化学機械的に研磨する方法であって：
（ｉ）基板を提供すること、
（ｉｉ）研磨パッドを提供すること、
（ｉｉｉ）
（ａ）シリカ研磨剤；
（ｂ）界面活性剤；
（ｃ）鉄カチオン；
（ｄ）任意でリガンド；および
（ｅ）水
を含む化学機械研磨組成物を提供すること、
（ここで、前記シリカ研磨剤は、前記化学機械研磨組成物中で負のゼータ電位を有する）
（ｉｖ）前記基板を前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物に接触させること、および
（ｖ）前記研磨パッドおよび前記化学機械研磨組成物を前記基板に対して相対移動させて、前記基板の少なくとも一部を摩耗して、前記基板を研磨することを含む、方法。 - 前記研磨組成物が、約０．００１ｗｔ％～約１０ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、請求項２４に記載の方法。
- 前記研磨組成物が、約０．０５ｗｔ％～約５ｗｔ％の前記シリカ研磨剤を含む、請求項２４または２５に記載の方法。
- 前記シリカ研磨剤がコロイド状シリカである、請求項２４～２６のいずれか１項に記載の方法。
- 前記研磨組成物が約１～約７のｐＨを有する、請求項２４～２７のいずれか１項に記載の方法。
- 前記研磨組成物が約１～約４のｐＨを有する、請求項２４～２８のいずれか１項に記載の方法。
- 前記界面活性剤がカチオン性界面活性剤である、請求項２４～２９のいずれか１項に記載の方法。
- 前記カチオン性界面活性剤が第４級アンモニウム塩を含む、請求項３０に記載の方法。
- 前記カチオン性界面活性剤が、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’－ペンタメチル－Ｎ－タローアルキル－１，３－プロパンジアンモニウムジクロリド、（オキシジ－２，１－エタンジイル）ビス（ココアルキル）ジメチルアンモニウムジクロリド、３－メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＭＡＰＴＡＣ」）、３－アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（「ＡＰＴＡＣ」）、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（「ＤＡＤＭＡＣ」）、２－（アクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＭＣＱ」）、２－（メタクリロイルオキシ）－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルエタンアミニウムクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＡ．ＢＣＱ」）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルメタクリレートベンジルクロリド（「ＤＭＡＥＭ．ＢＣＱ」）およびこれらの組み合わせから選ばれる、請求項３０に記載の方法。
- 前記界面活性剤がアニオン性界面活性剤である、請求項２４～２９のいずれか１項に記載の方法。
- 前記アニオン性界面活性剤が、アルキルスルホン酸、アルキルスルホン酸塩、アリールスルホン酸、アリールスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸塩、およびそれらの組み合わせから選ばれる、請求項３３に記載の方法。
- 前記アニオン性界面活性剤が、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルスルホン酸、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルベンゼンスルホン酸塩、飽和または不飽和Ｃ6－Ｃ40アルキルベンゼンスルホン酸およびこれらの組み合わせから選ばれる、請求項３３に記載の方法。
- 前記鉄カチオンが、約１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍの量で前記研磨組成物中に存在する、請求項２４～３５のいずれか１項に記載の方法。
- 前記鉄カチオンが、約１０ｐｐｍ～約８０ｐｐｍの量で前記研磨組成物中に存在する、請求項２４～３６のいずれか１項に記載の方法。
- 前記研磨組成物がリガンドを含む、請求項２４～３７のいずれか１項に記載の方法。
- 前記リガンドが、アルケン部分、アルキン部分、二酸部分、アルコール部分、またはそれらの組み合わせを含む、請求項３８に記載の方法。
- 前記リガンドが、アルケン部分および二酸部分を含む、請求項３８または３９に記載の方法。
- 前記リガンドが、アルキン部分を含む、請求項３８または３９に記載の方法。
- 前記リガンドが、アルコール部分をさらに含む、請求項４１に記載の方法。
- 前記リガンドが、コハク酸、マレイン酸、マロン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シュウ酸、酒石酸、３，５－ジメチル－１－ヘキシン－３－オール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールエトキシレート、２，５－ジメチル－３－ヘキシン－２，５－ジオール、３－メチル－１－ペンチン－３－オールおよびこれらの組み合わせから選ばれる、請求項３８または３９に記載の方法。
- 前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－１０ｍＶ以下である、請求項２４～４３のいずれか１項に記載の方法。
- 前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－２０ｍＶ以下である、請求項２４～４４のいずれか１項に記載の方法。
- 前記化学機械研磨組成物において、シリカ研磨剤のゼータ電位が－３０ｍＶ以下である、請求項２４～４５のいずれか１項に記載の方法。
- 前記基板が炭素系膜を含み、炭素系膜の少なくとも一部を、ある除去速度（Å／分）で摩耗して、前記基板を研磨する、請求項２４～４６のいずれか１項に記載の方法。
- 前記基板が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、窒化チタン、またはそれらの組み合わせをさらに含み、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの少なくとも一部を、ある除去速度（Å／分）で摩耗して、前記基板を研磨する、請求項４７に記載の方法。
- 前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）が、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも大きい、請求項４８に記載の方法。
- 前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）が、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも少なくとも１０倍大きい、請求項４９に記載の方法。
- 前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）が、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも少なくとも２０倍大きい、請求項５０に記載の方法。
- 前記炭素系膜の前記除去速度（Å／分）が、前記酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または窒化チタンの前記除去速度（Å／分）よりも少なくとも４０倍大きい、請求項５１に記載の方法。
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