JP2016524325A - 少なくとも１種のｉｉｉ−ｖ族材料を含有する基板または層を研磨するための化学機械研磨（ｃｍｐ）組成物を使用する方法 - Google Patents

少なくとも１種のｉｉｉ−ｖ族材料を含有する基板または層を研磨するための化学機械研磨（ｃｍｐ）組成物を使用する方法 Download PDF

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Abstract

１種または複数のＩＩＩ−Ｖ族材料を含有する基板または層を研磨するための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を使用する方法であって、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が以下の構成成分：（Ａ）２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する表面修飾シリカ粒子（Ｂ）（ｉ）トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない置換および非置換トリアゾール、（ｉｉ）ベンゾイミダゾール、（ｉｉｉ）２個以上のカルボキシル基を有するアミノ酸、脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択されるキレート化剤、ならびに（ｉｖ）アクリル酸、およびこれらのそれぞれの塩のホモポリマーおよびコポリマーからなる群から選択される１種または複数の成分、（Ｃ）水（Ｄ）任意に、１種または複数の他の成分を含み、組成物のｐＨが２〜６の範囲である、方法が記載される。

Description

本発明は、２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する表面修飾シリカ粒子、および本明細書で以下に定義される、１種または複数の添加剤（Ｂ）を含む化学機械研磨組成物を使用する方法に関する。本発明はまた、前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の存在下における基板または層の化学機械研磨を含む半導体素子を製造する方法に関する。
半導体産業において、化学機械研磨は、半導体ウェハ等の先端的な光通信、微小電気機器およびマイクロエレクトロニクスの材料および素子の製造に適用される公知の技術である。
半導体産業で使用される材料および素子を製造する間に、ＣＭＰは、表面を平坦化するために使用される。ＣＭＰは、研磨する表面の平面性を実現するために、化学的作用および機械的作用の相互作用を利用する。化学的作用は、ＣＭＰ組成物またはＣＭＰスラリーとも称される化学組成物によって提供される。機械的作用は通常、典型的には、研磨する表面上に押圧され、可動プラテン上に取り付けられる研磨パッドによって実施される。プラテンの動きは通常、直線的、回転的または軌道的である。
典型的なＣＭＰ法工程において、回転ウェハホルダーは、研磨するウェハを研磨パッドと接触させる。ＣＭＰ組成物は通常、研磨するウェハと研磨パッドの間に適用される。
最新技術において、表面修飾シリカ粒子を含むＣＭＰ組成物の存在下のＣＭＰ法は、公知であり、例えば、以下の参考文献に記載されている。
ＷＯ２００６／０２８７５９Ａ２には、ＩＣ素子上での金属配線形成の工程に使用される、基板を研磨／平坦化するための水性スラリー組成物が記載されている。前記スラリーは、二酸化ケイ素研磨粒子を含み、前記研磨粒子は、アルミネート、スタンネート、ジンケートおよびプラメートからなる群から選択されるメタレートアニオンでアニオン修飾／ドープされており、それによって、前記研磨粒子に高い負の表面電荷をもたらし、前記スラリー組成物の安定性を向上させる。
ＥＰ２５３３２７４Ａ１には、（Ａ）スルホ基およびその塩からなる群から選択される少なくとも１個の官能基を含むシリカ粒子、および（Ｂ）酸性化合物を含む、化学機械研磨水性分散体が開示されている。
ＷＯ２００６／０２８７５９Ａ２ ＥＰ２５３３２７４Ａ１
本発明の目的
本発明の目的の１つは、特に、ＩＩＩ−Ｖ族材料、具体的にはＧａＡｓおよびＩｎＰ基板の化学機械研磨のためのＣＭＰ組成物およびＣＭＰ法を使用する方法を提供することであり、ＣＭＰ組成物およびＣＭＰ法は、トランジスタ、詳細には、ｎＭＯＳトランジスタを形成するためのＩＣ製造ラインの初期工程（ＦＥＯＬ）で使用され、改良された研磨性能、特に、
（ｉ）ＩＩＩ−Ｖ族材料、例えばＧａＡｓおよび／またはＩｎＰの高い材料研磨速度（ＭＲＲ）、
（ｉｉ）異なるＩＩＩ−Ｖ族材料の間の調整可能な選択性（即ち、前記異なるＩＩＩ−Ｖ族材料の材料研磨速度の間の高い比率）、例えば、ＩｎＰに対するＧａＡｓの高い選択性、
（ｉｉｉ）ＣＭＰ工程の後の、ＩＩＩ−Ｖ族材料、例えばＧａＡｓおよび／またはＩｎＰの高い表面品質、
（ｉｖ）安全な操作、ならびに有害な副生成物、例えば、ＧａＡｓおよび／またはＩｎＰを研磨する場合の有毒ガスＡｓＨ３および／またはＰＨ３の最小限までの低減、または
（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）および（ｉｖ）の組合せ
を示す。
詳細には、前記方法は、１６ｎｍ未満の性能を有する高移動度素子中へのＩＩＩ−Ｖ族材料の集積化を可能にすることが求められていた。
さらに、ＣＭＰ法は、適用することが容易であり、必要とする工程ができるだけ少ないことが求められていた。
本発明の第１の態様は、１種または複数のＩＩＩ−Ｖ族材料を含有する基板または層を研磨するための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を使用する方法であって、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が以下の構成成分：
（Ａ）２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する表面修飾シリカ粒子
（Ｂ）
（ｉ）トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない置換および非置換トリアゾール、
（ｉｉ）ベンゾイミダゾール、
（ｉｉｉ）２個以上のカルボキシル基を有するアミノ酸、脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択されるキレート化剤、
ならびに
（ｉｖ）アクリル酸、およびこれらのそれぞれの塩のホモポリマーおよびコポリマー
からなる群から選択される１種または複数の成分、
（Ｃ）水
（Ｄ）任意に１種または複数の他の成分
を含み、
組成物のｐＨが２〜６の範囲である、方法に関する。
好ましくは、１種、少なくとも１種またはすべてのＩＩＩ−Ｖ族材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓＳｂ、およびＧａＩｎＡｓＳｂからなる群から選択される。
本発明の他の態様によれば、本明細書で上記または下記に定義されている化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の存在下で、１種または複数のＩＩＩ−Ｖ族材料を含有する基板または層を化学機械研磨する工程を含む半導体素子を製造する方法が提供される。好ましくは、１種、少なくとも１種またはすべてのＩＩＩ−Ｖ族材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓＳｂ、およびＧａＩｎＡｓＳｂからなる群から選択される。
本発明の方法によって製造することができる半導体素子は、単一の個別素子として製造されるもの、またはウェハ上に製造され、相互接続されたいくつかの素子で構成される集積回路（ＩＣ）として製造されるものであり得る。半導体素子は、２端末素子、例えばダイオード、３端末素子、例えばバイポーラトランジスタ、４端末素子、例えばホール効果センサ、または多端末素子であり得る。好ましくは、前記半導体素子は、多端末素子である。多端末素子は、集積回路およびマイクロプロセッサとしての論理素子、またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）および相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＣＲＡＭ）としての記憶素子であり得る。好ましくは、前記半導体素子は、多端末論理素子である。特に、前記半導体素子は、集積回路またはマイクロプロセッサである。
好ましい実施形態は、特許請求の範囲および本明細書で説明される。好ましい実施形態の組合せは、本発明の範囲内にあるものと理解される。
半導体素子は、本発明の方法によって製造することができる。前記方法は、本明細書で上記または下記に定義されたＣＭＰ組成物の存在下で、１種または複数のＩＩＩ−Ｖ族材料を含有する基板または層（好ましくは層）の化学機械研磨を好ましくは含む。
ＩＩＩ−Ｖ族材料が層の形状を有する場合、層に含まれているすべてのＩＩＩ−Ｖ族材料の含量は、対応する層の、好ましくは９０質量％超、より好ましくは９５質量％超、最も好ましくは９８質量％超、特に９９質量％超、例えば９９．９質量％超である。ＩＩＩ−Ｖ族材料は、少なくとも１種の１３族元素（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎを含めて）および少なくとも１種の１５族元素（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂを含めて）からなる材料である。「１３族」および「１５族」という用語は、化学元素の周期律表中の族を命名するための最新のＩＵＰＡＣ勧告を表す。好ましくは、前記ＩＩＩ−Ｖ族材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓＳｂ、またはＧａＩｎＡｓＳｂである。より好ましくは、前記ＩＩＩ−Ｖ族材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、またはＩｎＡｌＡｓである。最も好ましくは、前記ＩＩＩ−Ｖ族材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、またはＩｎＡｓである。特に、前記ＩＩＩ−Ｖ族材料は、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）および／またはＩｎＰ（リン化インジウム）である。
本発明で上記または下記に定義されているＣＭＰ組成物は、１種または複数のＩＩＩ−Ｖ族材料を含有する基板または層（好ましくは層）の化学機械研磨のために、好ましくは、１種または複数のＩＩＩ−Ｖ族材料を含有する層の化学機械研磨のために使用される。ＩＩＩ−Ｖ族材料が層の形状を有する場合、層中に含まれているすべてのＩＩＩ−Ｖ族材料の含量は、対応する層の、好ましくは９０質量％超、より好ましくは９５質量％超、最も好ましくは９８質量％超、特に９９質量％超、例えば９９．９質量％超である。好ましくは、前記ＩＩＩ−Ｖ族材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓＳｂ、またはＧａＩｎＡｓＳｂである。より好ましくは、前記ＩＩＩ−Ｖ族材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、またはＩｎＡｌＡｓである。最も好ましくは、前記ＩＩＩ−Ｖ族材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、またはＩｎＡｓである。特に、前記ＩＩＩ−Ｖ族材料は、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）および／またはＩｎＰ（リン化インジウム）である。
本発明により使用されるＣＭＰ組成物は、下記のように、構成成分（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）水および任意に他の構成成分（Ｄ）を含む。
構成成分（Ａ）：２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する表面修飾シリカ粒子
表面修飾シリカ粒子は、−１５ｍＶより負の、好ましくは−２５ｍＶより負の、最も好ましくは−３０ｍＶより負のゼータ電位を有する。
表面修飾シリカ粒子は、粒子の表面の変化の結果として安定化されたシリカ粒子、好ましくはコロイダルシリカ粒子である。表面修飾シリカ粒子は、好ましくは、非晶質であり、凝集しておらず、したがって典型的には、相互に架橋されていない分離した球体の形態で存在し、表面上にヒドロキシル基を含む。コロイダルシリカ粒子は、ケイ酸塩のイオン交換、またはゾル−ゲル技術（例えば、金属アルコキシドの加水分解もしくは縮合、または沈殿した酸化ケイ素水和物の解膠等）の当技術分野で公知の方法によって得られる。
好ましくは、２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する構成成分（Ａ）の表面修飾シリカ粒子は、メタレートイオンでアニオン修飾されたまたはスルホン酸で修飾されたシリカ粒子である。
酸性条件下で極めて安定である、スルホン酸で修飾された水性アニオン性シリカゾルが、例えばＷＯ２０１０７３４５４２Ａ１に開示されている。この場合、スルホン酸で修飾された水性アニオン性シリカゾルは、スルホン酸基に化学的に変換することができる官能基を有するシランカップリング剤を、コロイダルシリカに添加し、次いで官能基をスルホン酸基に変換する方法によって得られる。
本明細書で使用される、「メタレートイオンでアニオン修飾された」という用語は、ＷＯ２００６／０２８７５９Ａ２で説明されているように、詳細には、メタレートイオン（即ち、Ｍ（ＯＨ）４ −）が、Ｓｉ（ＯＨ）４部位に置き換えてシリカ粒子の表面に取り込まれ、恒久的な負の電荷を生じさせるシリカ粒子を表す。
好ましくは、２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する構成成分（Ａ）の表面修飾シリカ粒子は、アルミネート、スタンネート、ジンケート、およびプラメートからなる群から選択されるメタレートイオンでアニオン修飾されたシリカ粒子である。最も好ましくは、２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する構成成分（Ａ）の表面修飾シリカ粒子は、アルミネートでアニオン修飾されたシリカ粒子である。このような表面修飾シリカ粒子は、例えばＷＯ２００６／７０２８７５９Ａ２に開示されている。
通常、粒子（Ａ）は、本発明により使用されるＣＭＰ組成物中に様々な量で含有されている。好ましくは、（Ａ）の量は、それぞれの場合本発明により使用される組成物の総質量に対して、３０質量％（それぞれの場合質量％は、「質量による百分率」を表す）以下、より好ましくは５質量％以下、最も好ましくは３質量％以下、特に好ましくは２．５質量％以下、例えば１．５質量％以下である。好ましくは、（Ａ）の量は、それぞれの場合本発明により使用される組成物の総質量に対して、少なくとも０．１質量％、特に少なくとも０．４質量％、例えば１質量％である。
通常、粒子（Ａ）は、様々な粒径分布で含有することができる。粒子（Ａ）の粒径分布は、単峰性または多峰性であり得る。多峰性粒径分布の場合、二峰性が好ましいことが多い。本発明のＣＭＰ法の間に、再現が容易な特性プロファイルおよび再現が容易な条件を得るために、（Ａ）に対して単峰性粒径分布が好ましい。単峰性粒径分布を有することが、（Ａ）に対して最も好ましい。
表面修飾シリカの平均粒径は、好ましくは１〜２００ｎｍ、好ましくは５〜１４０ｎｍ、最も好ましくは１０〜１００ｎｍの範囲である。本明細書で使用される「粒径」という用語は、動的光散乱技術、レーザー拡散回折技術、超遠心分析技術等の標準的な粒子分粒計測器および方法で測定した場合の粒子の平均直径を表す。別の指示がなければ、動的光散乱技術が好ましい。
シリカ粒子のＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７に従って測定されたＢＥＴ表面は、広い範囲内で変化し得る。シリカ粒子のＢＥＴ表面は、好ましくは１〜５００ｍ２／ｇの範囲、より好ましくは５〜３５０ｍ２／ｇの範囲、最も好ましくは１０〜３００ｍ２／ｇの範囲、特に５０〜２５０ｍ２／ｇの範囲、例えば１００〜２２０ｍ２／ｇの範囲である。
構成成分（Ｂ）：
本発明により使用されるＣＭＰ組成物は、構成成分（Ｂ）として
（ｉ）トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない置換および非置換トリアゾール、
（ｉｉ）ベンゾイミダゾール、
（ｉｉｉ）２個以上のカルボキシル基を有するアミノ酸、脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択されるキレート化剤、
ならびに
（ｉｖ）アクリル酸、およびこれらのそれぞれの塩のホモポリマーおよびコポリマー
からなる群から選択される１種または複数の成分を含有する。
好ましくは、トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない、構成成分（Ｂ）の１種または少なくとも１種の置換および非置換トリアゾールは、１，２，３−トリアゾール、置換１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、および置換１，２，４−トリアゾールからなる群から選択される。より好ましくは、トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない、構成成分（Ｂ）の少なくとも１種の前記（ｉ）トリアゾールは、１個または２個以上の置換基を有し、１個の置換基または２個以上の置換基の少なくとも１個が、
− 置換および非置換の、分岐または非分岐アルキル、好ましくはＣ１〜Ｃ６アルキル、例えばメチル
− 非置換および置換アリール、好ましくはフェニル、例えばメチルフェニル
− 非置換およびＮ−置換アミノ、好ましくはＮ（Ｒ）２（Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ４アルキルである）、例えばＮＨ２
− ハロゲン、好ましくはＣｌ、Ｂｒ、例えばＣｌ
− シアノ、
− 置換および非置換の、分岐または非分岐アルコキシ、好ましくはＣ１〜Ｃ６アルコキシ、例えばＣ２アルコキシ
− カルボキシル、
− カルボキシレート、
− 置換および非置換ビニル、
− 置換および非置換アリル
からなる群から選択される、１，２，３−トリアゾールまたは１，２，４−トリアゾールである。
さらに好ましくは、トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない、構成成分（Ｂ）の少なくとも１種の置換および非置換トリアゾールは、
− １位および／または４位において置換された１，２，３−トリアゾール
または
− １位および／または３位において置換された１，２，４−トリアゾール
である。
最も好ましくは、トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない、構成成分（Ｂ）の少なくとも１種の置換および非置換トリアゾールは、１，２，４−トリアゾールおよび３−アミノ−１，２，４−トリアゾールからなる群から選択される。
好ましくは、２個以上のカルボキシル基を有するアミノ酸、脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択される、前記（ｉｉｉ）の少なくとも１種のキレート化剤は、
− 酢酸、およびそのそれぞれの塩、
− プロピオン酸、およびそのそれぞれの塩、
− グリコール酸、およびそのそれぞれの塩、
− クエン酸、マロン酸、シュウ酸、コハク酸、乳酸、酒石酸、アジピン酸、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、フマル酸、２個以上のカルボキシル基を有する他の脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択される、２個以上のカルボキシル基を有する脂肪族カルボン酸、
− ポリアミノ酢酸、ポリアミノプロピオン酸、他のポリアミノカルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩
からなる群から選択される。
最も好ましいキレート化剤は、グリコール酸、クエン酸、マロン酸、シュウ酸、コハク酸、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ−Ｈ３）、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択される。
好ましくは、アクリル酸、およびそのそれぞれの塩の少なくとも１種の前記（ｉｖ）ホモポリマーおよびコポリマーは、アクリル酸、およびそのそれぞれの塩のホモポリマーの群から選択される。
通常、構成成分（Ｂ）の成分を、本発明のＣＭＰ組成物中に様々な量で含有することができる。
好ましくは、（ｉ）トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さないトリアゾールの総量は、それぞれの場合本発明により使用される組成物の総質量に対して、３質量％（それぞれの場合質量％は、「質量百分率」を表す）以下、より好ましくは２質量％以下、最も好ましくは１質量％以下、特に好ましくは０．５質量％以下である。好ましくは、（ｉ）トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さないトリアゾールの総量は、それぞれの場合本発明により使用される組成物の総質量に対して、少なくとも０．０１質量％、特に少なくとも０．０５質量％、例えば０．１質量％であり、
ならびに／または
（ｉｉ）ベンゾイミダゾールの総量は、それぞれの場合本発明により使用される組成物の総質量に対して、３質量％（それぞれの場合質量％は、「質量百分率」を表す）以下、より好ましくは２質量％以下、最も好ましくは１質量％以下、特に好ましくは０．５質量％以下である。好ましくは、（ｉｉ）ベンゾイミダゾールの総量は、それぞれの場合本発明により使用される組成物の総質量に対して、少なくとも０．０１質量％、特に少なくとも０．０５質量％、例えば０．１質量％であり、
ならびに／または
（ｉｉｉ）２個以上のカルボキシル基を有するアミノ酸、脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択されるキレート化剤の総量は、それぞれの場合本発明により使用される組成物の総質量に対して、３質量％（それぞれの場合質量％は、「質量百分率」を表す）以下、より好ましくは２質量％以下、最も好ましくは１質量％以下、特別好ましくは０．５質量％以下である。好ましくは、（ｉｉｉ）２個以上のカルボキシル基を有するアミノ酸、脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択されるキレート化剤の総量は、それぞれの場合本発明により使用される組成物の総質量に対して、少なくとも０．０１質量％、特に少なくとも０．０５質量％、例えば０．１質量％であり、
ならびに／または
（ｉｖ）アクリル酸、およびこれらのそれぞれの塩のホモポリマーおよびコポリマーの総量は、それぞれの場合本発明により使用される組成物の総質量に対して、３質量％（それぞれの場合質量％は、「質量百分率」を表す）以下、より好ましくは２質量％以下、最も好ましくは１質量％以下、特に好ましくは０．５質量％以下である。好ましくは、（ｉｖ）アクリル酸、およびこれらのそれぞれの塩のホモポリマーおよびコポリマーの総量は、それぞれの場合本発明により使用される組成物の総質量に対して、少なくとも０．０１質量％、特に少なくとも０．０５質量％、例えば０．１質量％である。
好ましくは、本発明により使用される化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、構成成分（Ｂ）の可能性のある成分として上に特定された（ｉ）から（ｉｖ）の群の３種または４種すべての化合物を同時には含まない、即ち、本発明により使用される好ましい化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、以下の群：
（ｉ）トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない置換および非置換トリアゾール、
（ｉｉ）ベンゾイミダゾール、
（ｉｉｉ）２個以上のカルボキシル基を有するアミノ酸、脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択されるキレート化剤、
ならびに
（ｉｖ）アクリル酸、およびこれらのそれぞれの塩のホモポリマーおよびコポリマー
の３種または４種すべての化合物を同時には含まない。
より好ましくは、本発明により使用される化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、前記群の２種以上の化合物を同時には含まない。
好ましくは、構成成分（Ｂ）のすべての成分の総量は、それぞれの場合本発明の組成物の総質量に対して、３質量％（それぞれの場合質量％は、「質量百分率」を表す）以下、より好ましくは２質量％以下、最も好ましくは１質量％以下、特に好ましくは０．５質量％以下である。好ましくは、構成成分（Ｂ）の総量は、それぞれの場合本発明の組成物の総質量に対して、少なくとも０．０１質量％、特に少なくとも０．０５質量％、例えば０．１質量％である。
任意の他の成分（Ｄ）：
本発明により使用されるＣＭＰ組成物は、前記ＣＭＰ組成物の使用目的の特定の要求事項に応じて他の成分を含んでもよい。好ましくは、構成成分（Ｄ）の１種または少なくとも１種またはすべての他の成分は、酸化剤、２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する表面修飾シリカ粒子とは異なる研磨材、安定剤、界面活性剤、減摩剤、緩衝物質からなる群から選択される。
本発明により使用されるＣＭＰ組成物は、１種または複数のタイプの酸化剤（Ｄ１）、好ましくは１種から２種のタイプの酸化剤（Ｄ１）、より好ましくは１種のタイプの酸化剤（Ｄ１）をさらに任意に含むことができる。酸化剤（Ｄ１）は、構成成分（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）水と異なる。一般に、酸化剤は、研磨する基板またはその層のうちの１つを酸化することが可能な化合物である。好ましくは、（Ｄ１）は過酸化剤である。より好ましくは、（Ｄ１）は、過酸化物、過硫酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、過ヨウ素酸塩、過マンガン酸塩、またはこれらの誘導体である。最も好ましくは、（Ｄ１）は、過酸化物または過硫酸塩である。特に、（Ｄ１）は過酸化物である。例えば、（Ｄ１）は過酸化水素である。
存在する場合、酸化剤（Ｄ１）を、本発明により使用されるＣＭＰ組成物中に様々な量で含有することができる。好ましくは、（Ｄ１）の量は、それぞれの場合本発明により使用されるＣＭＰ組成物の総質量に対して、２０質量％（それぞれの場合質量％は、「質量百分率」を表す）以下、より好ましくは１０質量％以下、最も好ましくは５質量％以下、特に３．５質量％以下、例えば２．７質量％以下である。好ましくは、（Ｄ１）の量は、それぞれの場合本発明により使用される組成物の総質量に対して、少なくとも０．０１質量％、より好ましくは少なくとも０．０８質量％、最も好ましくは少なくとも０．４質量％、特に少なくとも０．７５質量％、例えば少なくとも１質量％である。過酸化水素が酸化剤（Ｄ１）として使用される場合、（Ｄ１）の量は、それぞれの場合本発明により使用されるＣＭＰ組成物の総質量に対して、好ましくは１質量％〜５質量％、より好ましくは２質量％〜３．５質量％、例えば２．５質量％である。
本発明により使用されるＣＭＰ組成物は、１種または複数の殺生物剤（Ｄ２）、例えば１種の殺生物剤をさらに任意に含有することができる。殺生物剤（Ｄ２）は、構成成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および構成成分（Ｄ）の成分（Ｄ１）と異なる。一般に、殺生物剤は、化学的または生物学的手段によって、任意の有害生物体を抑止し、無害にし、または抑制する作用を発揮する化合物である。好ましくは、（Ｄ２）は、第四級アンモニウム化合物、イソチアゾリノン系化合物、Ｎ−置換ジアゼニウムジオキシド、またはＮ−ヒドロキシ−ジアゼニウムオキシド塩である。より好ましくは、（Ｄ２）は、Ｎ−置換ジアゼニウムジオキシド、またはＮ−ヒドロキシ−ジアゼニウムオキシド塩である。
存在する場合、殺生物剤（Ｄ２）を、本発明により使用されるＣＭＰ組成物中に様々な量で含有することができる。存在する場合、（Ｄ２）の量は、それぞれの場合対応する本発明により使用されるＣＭＰ組成物の総質量に対して、好ましくは０．５質量％（それぞれの場合質量％は、「質量百分率」を表す）以下、より好ましくは０．１質量％以下、最も好ましくは０．０５質量％以下、特に０．０２質量％以下、例えば０．００８質量％以下である。存在する場合、（Ｄ２）の量は、それぞれの場合対応する本発明により使用されるＣＭＰ組成物の総質量に対して、好ましくは少なくとも０．０００１質量％、より好ましくは少なくとも０．０００５質量％、最も好ましくは少なくとも０．００１質量％、特に少なくとも０．００３質量％、例えば少なくとも０．００６質量％である。
安定性および研磨性能等の、本発明により使用されるＣＭＰ組成物の特性は、対応する組成物のｐＨにより決まり得る。本発明により使用されるＣＭＰ組成物のｐＨ値は、２〜６、好ましくは２．２〜６、より好ましくは２．５〜５．８、さらに好ましくは２．５〜５．５、いっそう好ましくは２．８〜５．５、特別好ましくは３〜５．２、特に好ましくは３〜５、より特に好ましくは３．２〜５、特に３．５〜４．５の範囲、例えば４である。
本発明により使用されるＣＭＰ組成物は、１種または複数の緩衝物質（Ｄ３）をさらに任意に含有することができる。緩衝物質（Ｄ３）は、構成成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）ならびに構成成分（Ｄ）の成分（Ｄ１）および（Ｄ２）と異なる。一般に、緩衝物質（Ｄ３）は、所要の値に調整されたｐＨ値を有するように、本発明により使用されるＣＭＰ組成物に添加する化合物である。好ましい緩衝物質は、無機酸、カルボン酸、アミン塩基、アルカリ水酸化物、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシドを含めたアンモニウム水酸化物である。例えば、緩衝物質（Ｄ３）は、硝酸、硫酸、アンモニア、水酸化ナトリウム、または水酸化カリウムである。
存在する場合、緩衝物質（Ｄ３）を、本発明により使用されるＣＭＰ組成物中に様々な量で含有することができる。存在する場合、（Ｄ３）の量は、それぞれの場合対応する組成物の総質量に対して、好ましくは１０質量％（それぞれの場合質量％は、「質量百分率」を表す）以下、より好ましくは２質量％以下、最も好ましくは０．５質量％以下、特に０．１質量％以下、例えば０．０５質量％以下である。存在する場合、（Ｄ３）の量は、それぞれの場合本発明により使用されるＣＭＰ組成物の総質量に対して、好ましくは少なくとも０．０００５質量％、より好ましくは少なくとも０．００５質量％、最も好ましくは少なくとも０．０２５質量％、特に少なくとも０．１質量％、例えば少なくとも０．４質量％である）。
本発明により使用されるＣＭＰ組成物はまた、必要に応じて、限定するものではないが安定剤、界面活性剤、減摩剤等を含めて、１種または複数の他の添加剤を含んでもよい。前記他の添加剤は、構成成分（Ａ）（Ｂ）、（Ｃ）、ならびに構成成分（Ｄ）の成分（Ｄ１）、（Ｄ２）および（Ｄ３）と異なる。前記他の添加剤は、例えば、ＣＭＰ組成物中に一般的に使用され、したがって当業者には公知のものである。このような添加物は、例えば、分散体を安定化し、または研磨性能、または異なる層の間の選択性を改良する。
存在する場合、前記他の添加剤を、本発明により使用されるＣＭＰ組成物中に様々な量で含有することができる。好ましくは、前記他の添加剤の総量は、それぞれの場合対応するＣＭＰ組成物の総質量に対して、１０質量％（それぞれの場合質量％は、「質量百分率」を表す）以下、より好ましくは２質量％以下、最も好ましくは０．５質量％以下、特に０．１質量％以下、例えば０．０１質量％以下である。好ましくは、前記他の添加剤の総量は、それぞれの場合対応する本発明により使用されるＣＭＰ組成物の総質量に対して、少なくとも０．０００１質量％、より好ましくは少なくとも０．００１質量％、最も好ましくは少なくとも０．００８質量％、特に少なくとも０．０５質量％、例えば少なくとも０．３質量％である。
好ましくは、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する上で定義された表面修飾シリカ粒子と異なるいずれの研磨材も含まない。
特に好ましいものは、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を使用する方法であって、
− ２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する構成成分（Ａ）の表面修飾シリカ粒子は、アルミネートでアニオン修飾されたまたはスルホン酸で修飾されたシリカ粒子であり、
− 構成成分（Ｂ）は、
− １，２，４−トリアゾールおよび３−アミノ−１，２，４−トリアゾールからなる群から選択される置換および非置換トリアゾール、
− ベンゾイミダゾール、
− グリコール酸、クエン酸、マロン酸、シュウ酸、コハク酸、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ−Ｈ３）、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択されるキレート化剤、
ならびに
− アクリル酸のホモポリマー
からなる群から選択される１種または複数の成分を含む方法である。
特に好ましいものは、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を使用する方法であって、
− （Ａ）２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する表面修飾シリカ粒子の総量は、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の総質量に対して、０．１質量％〜３０質量％の範囲であり、
ならびに／または
− トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さないトリアゾールの総量は、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の総質量に対して、０．０１〜３．０質量％の範囲であり、
ならびに／または
− ベンゾイミダゾールの総量は、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の総質量に対して、０．０１〜３．０質量％の範囲であり、
ならびに／または
− ２個以上のカルボキシル基を有するアミノ酸、脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択されるキレート化剤の総量は、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の総質量に対して、０．０１〜３．０質量％の範囲であり、
ならびに／または
− アクリル酸、ならびにこれらのそれぞれの塩のホモポリマーおよびコポリマーの総量は、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の総質量に対して、０．０１〜３．０質量％の範囲である、方法である。
上で定義された好ましい本発明により使用されるＣＭＰ組成物は、上記のように２〜６のｐＨを有するものと理解される。
ＣＭＰ組成物を製造する方法は、一般に公知である。これらの方法を本発明により使用されるＣＭＰ組成物の製造に適用してもよい。これは、上記構成成分（Ａ）および（Ｂ）、ならびに適切な場合は構成成分（Ｄ）の任意の他の成分を、水に分散または溶解し、場合により、本明細書で上記または下記に定義されている緩衝物質（Ｄ３）の添加を介して、ｐＨ値を調整することによって実施することができる。この目的ために、通例のおよび標準的な混合方法ならびに撹拌槽、高せん断インペラ、超音波ミキサー、ホモジナイザーノズルまたは向流ミキサー等の混合装置を使用することができる。
本発明により使用されるＣＭＰ組成物は、好ましくは、水（Ｃ）中に、粒子（Ａ）を分散すること、成分（Ｂ）を分散および／または溶解すること、ならびに／または他の成分（Ｄ）を任意に分散および／または溶解することによって製造される。
研磨する方法は、一般に公知であり、集積回路を有するウェハの製造におけるＣＭＰのために通常使用される条件下の方法および装置により実施することができる。研磨方法を実施できる装置には制限は存在しない。
当技術分野で公知のように、ＣＭＰ法のための典型的な装置は、研磨パッドで被覆された回転プラテンから構成されている。また、軌道研磨機も使用されている。ウェハは、保持部またはチャック上に取り付けられる。処理されるウェハの面は、研磨パッドに対面している（単一面研磨法）。保持リングは、ウェハを水平位置に固定する。
保持部の下に、より大きな直径のプラテンが、また通常水平に位置し、研磨されるウェハの表面と平行な面をもたらす。プラテン上の研磨パッドは、平坦化工程の間ウェハ表面と接触する。
マテリアルロスを生じさせるために、ウェハは研磨パッド上に押圧される。保持部およびプラテンの両方を、通常、保持部およびプラテンから垂直に延びるそれぞれの軸のまわりで回転させる。回転する保持部の軸は、回転するプラテンに対して固定された位置に留まっていてもよく、またはプラテンに対して水平に往復してもよい。保持部の回転方向は、典型的には、必ずしもそうとは限らないが、プラテンの回転方向と同じである。保持部およびプラテンに関する回転速度は、必ずしもそうとは限らないが、通常異なる値に設定される。本発明により使用されるＣＭＰ法の間に、本発明により使用されるＣＭＰ組成物は、通常、連続的なストリームまたは滴下の方法で研磨パッド上に適用される。通常、プラテンの温度は、１０〜７０℃の温度に設定される。
ウェハ上への荷重は、しばしばバッキングフィルムと呼ばれる軟質パッドで被覆された、例えば鋼製の平坦な板によってかけることができる。より先端的な装置が使用される場合は、空気または窒素の圧力で取り付けられる柔軟な膜が、ウェハをパッドに押圧する。このような膜の保持部は、硬質の研磨パッドが使用される場合の低ダウンフォース法に対して好ましい。その理由は、ウェハ上のダウン圧力の分布が、硬質プラテン設計を有する保持部のものと比較してより均一であるからである。ウェハ上の圧力分布を制御するオプションを有する保持部も、本発明により使用することができる。これらは、通常、ある程度まで互いに独立に装填することができるいくつかの異なるチャンバーを考慮して設計される。
さらなる詳細のために、ＷＯ２００４／０６３３０１Ａ１、特に、図２と共に、１６頁、パラグラフ［００３６］から１８頁、パラグラフ［００４０］を参照されたい。
本発明のＣＭＰ法によって、特に研磨する基板または層が１種または複数のＩＩＩ−Ｖ族材料を含有する場合、優れた機能を有する、誘電体層を含む集積回路を有するウェハを得ることができる。
本発明により使用されるＣＭＰ組成物は、すぐに使用できるスラリーとしてＣＭＰ法に使用することができ、ＣＭＰ組成物は、長い保存寿命を有し、長い期間にわたって安定な粒径分布を示す。したがって、ＣＭＰ組成物は、取扱いおよび貯蔵することが容易である。ＣＭＰ組成物は、特に、有毒ガスＡｓＨ３およびＰＨ３の最小の発生と合わせて、調整可能な選択性および高い表面品質に関して優れた研磨性能を示す。その構成成分の量は、最小値に維持されているので、本発明により使用されるＣＭＰ組成物および本発明によるＣＭＰ法を、コスト効果の高い方法で使用または適用することができる。
実施例および比較例
ＣＭＰの実験のための一般的手順
ベンチトップ研磨機による評価のために、以下のパラメーターを選択した：
手順の設定：Ｐｈｏｅｎｉｘ ４０００研磨機；台／保持部 ２００／１５０ｒｐｍ；ダウンフォース ２．５ｐｓｉ（１７２３８Ｐａ）；スラリー流量 １８ｍＬ／ｍｉｎ；パッド ＩＣ １０００；時間 １分。
新規なタイプのＣＭＰ組成物をＣＭＰに使用する前に、数回押し流すことによって、パッドを慣らした。研磨速度の測定のために、少なくとも３個のウェハを研磨し、これらの実験から得られたデータを平均する。
ＣＭＰ組成物を現地調達所において撹拌する。
研磨対象：構成されていないＧａＡｓウェハおよび構成されていないＩｎＰウェハ。
ＣＭＰ組成物によって研磨された２ｉｎｃｈ（＝５．０８ｃｍ）のディスクに対するＧａＡｓ材料研磨速度（以下に「ＧａＡｓ−ＭＲＲ」と呼ぶ）を、Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ ＬＡ３１０ Ｓ天秤を用いて、ＣＭＰ前後の被覆されたウェハまたはブランケットディスク（ｂｌａｎｋｅｔ ｄｉｓｃ）の質量の差異によって決定する。研磨される材料の密度（ＧａＡｓについて５．３２ｇ／ｃｍ３）および表面積が分っているので、質量の差異は、膜厚の差異に変換することができる。膜厚の差異を研磨時間で除算すると、材料研磨速度の値が得られる。ＩｎＰ材料研磨速度（以下に「ＩｎＰ−ＭＲＲ」と呼ぶ）も、同様に決定した。
ＧａＡｓ層およびＩｎＰ層の表面品質を、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ＦａｓｔＳｃａｎ、Ｂｒｕｋｅｒ）により、走査方式としてＴａｐｐｉｎｇ Ｍｏｄｅ（商標）（＝断続的コンタクトモード）を用いて、スキャン面積５μｍ×５μｍで、研磨した基板上の二乗平均平方根粗さ（ＲＭＳ）によって測定した。
スラリー製造の標準的な手順：
それぞれ表１〜６に示した量の構成成分（Ａ）、（Ｂ）および（Ｄ１）を、脱イオン水に分散または溶解した。ｐＨを１０％ＫＯＨ水溶液またはＨＮＯ３（０．１％〜１０％）溶液をスラリーに添加することによって調整する。ｐＨ値をｐＨ電極（Ｓｃｈｏｔｔ、ｂｌｕｅ ｌｉｎｅ、ｐＨ ０〜１４／−５〜１００℃／３ｍｏｌ／Ｌ塩化ナトリウム）で測定する。
ゼータ電位の測定
シリカ粒子（Ａ）の電気泳動移動度およびゼータ電位を測定するために、Ｍａｌｖｅｒｎ社製標準Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ装置を使用した。移動度を測定する前に、試料を１０ｍｍｏｌ／ｌＫＣｌ溶液で５００倍に希釈した。測定を２３℃で実施した。
実施例１〜１４および比較例１〜１５
本発明による比較例１〜８および１２ならびに実施例１〜１４において、粒子（Ａ）は、典型的な粒径１５ｎｍ、典型的な表面積２００ｍ２／ｇおよびｐＨ４においてゼータ電位−４０ｍＶを有する、アルミネートで修飾されたアニオン性コロイダルシリカ、例えばＬｅｖａｓｉｌ（登録商標）２００Ａ（Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ製）である。
比較例９において、粒子（Ａ）は、典型的な粒径８５ｎｍ、典型的な表面積３５ｍ２／ｇおよびｐＨ＝４におけるゼータ電位−８ｍＶを有する酸性コロイダルシリカ、例えばＮｅｘＳｉｌ（商標）１２５Ａである。
比較例１０および１３〜１５において、粒子（Ａ）は、典型的な粒径８５ｎｍ、典型的な表面積３５ｍ２／ｇおよびｐＨ＝４においてゼータ電位−１０ｍＶを有するカリウムで安定化されたコロイダルシリカ粒子、例えばＮｅｘＳｉｌ（商標）１２５Ｋである。
比較例１１において、シリカ粒子（Ａ）は、平均一次粒径（ｄ１）３５ｎｍおよび平均二次粒径（ｄ２）７０ｎｍおよびｐＨ＝４におけるゼータ電位＋２ｍＶを有する繭形コロイダルシリカ粒子、例えばＦｕｓｏ ＰＬ３（扶桑化学工業株式会社製）である。
本発明による実施例１および２において、添加剤（Ｂ）は１，２，４−トリアゾールである。
本発明による実施例３から５において、添加剤（Ｂ）は３−アミノ−１，２，４−トリアゾールである。
本発明による実施例６および７において、添加剤（Ｂ）はベンゾイミダゾールである。
比較例２において、添加剤（Ｂ）はベンゾトリアゾールである。
比較例３において、添加剤（Ｂ）はトリルトリアゾールである。
比較例４から８において、添加剤（Ｂ）は、ＢＡＳＦ ＳＥ製の市販されている腐食抑制剤である。
本発明による実施例８において、添加剤（Ｂ）はクエン酸である。
本発明による実施例９において、添加剤（Ｂ）はマロン酸である。
本発明による実施例１０において、添加剤（Ｂ）はシュウ酸である。
本発明による比較例１４および実施例１１において、添加剤（Ｂ）は、ニトリロ三酢酸、例えばＴｒｉｌｏｎ（登録商標）ＡＳ（ＢＡＳＦ ＳＥ）である。
本発明による比較例１５および実施例１２において、添加剤（Ｂ）は、質量平均モル質量Ｍｗ １０００００ｇ／ｍｏｌを有するポリアクリル酸、例えばＢＡＳＦ ＳＥ製Ｓｏｋａｌａｎ（登録商標）ＰＡ ８０ Ｓである。
本発明による実施例１３において、添加剤（Ｂ）はグリコール酸である。
本発明による実施例１４において、添加剤（Ｂ）はコハク酸である。
比較例１２において、添加剤（Ｂ）はグリシンである。
表１および２に列挙された、構成成分（Ａ）、（Ｂ）および（Ｄ１）を含有する水性分散体を製造し、表１および２にまとめられた研磨性能データを測定した。
表１において、シリカ粒子（Ａ）のゼータ電位の研磨結果への影響が示されている。−１５ｍＶより高いゼータ電位を有するタイプのシリカ（ＮｅｘＳｉｌ １２５Ｋ、Ｎｅｘｓｉｌ １２５Ａ％、Ｆｕｓｏ ＰＬ３）の場合、ＩｎＰの材料研磨速度は低下する。
Figure 2016524325
他の実施例において、シリカ粒子（Ａ）と添加剤（Ｂ）のいくつかの組合せを試験した。
表２および３は、添加剤（Ｂ）を含まないか、またはベンゾトリアゾール（ＢＴＡ ＷＯ２００６／０２８７５９を参照されたい）もしくはトリルトリアゾールを含む比較例１から３に比較して、トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない、置換および非置換トリアゾールからなる群から選択される添加剤（Ｂ）は、ＧａＡｓおよびＩｎＰの両方の材料研磨速度ＭＲＲの増加をもたらすことを示す。さらに、特にＧａＡｓに関して、表面仕上がりの有意の改良が観察される。比較例１を含めて、すべての組成物は、研磨後のＩｎＰ基板上で０．５ｎｍ未満のＲＭＳを示す。添加剤（Ｂ）１，２，４−トリアゾール、３−アミノ−１，２，４−トリアゾールおよびベンゾイミダゾールの濃度を増加すると、ＧａＡｓ研磨の増加をもたらし、一方ＩｎＰ研磨速度はわずかに減少する。より高い添加剤濃度において、研磨された基板上でより低いＲＭＳが測定される。対照的に、比較例２および３は、より疎水性である、トリアゾール環にアニールされた芳香環を有するトリアゾール（ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール）は、ＧａＡｓおよびＩｎＰの両方の研磨速度を大きく低下させ、表面仕上がりの劣化を引き起こすことを示す。
Figure 2016524325
Figure 2016524325
さらなる比較例を、市販されている、Ｎを含有するまたはＣＯＯ−を含有する腐食抑制剤で実施した（表４を参照されたい）。すべての場合、ＧａＡｓまたはＩｎＰに関してどちらも研磨速度の抑制が観察され、ＧａＡｓ上で粗い表面仕上がりが得られた。
Figure 2016524325
２個以上のカルボキシル基を有するアミノ酸、脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択されるキレート化剤が、添加剤（Ｂ）として使用される場合、ＩｎＰ研磨の強い抑制が観察され、それに応じて選択性（ＭＲＲ（ＧａＡｓ）／ＭＲＲ（ＩｎＰ）比）が増加した。１２１の最も高いＭＲＲ（ＧａＡｓ）／ＭＲＲ（ＩｎＰ）比が、０．１質量％のクエン酸の添加により実現した。
Figure 2016524325
アルミネートで修飾されたシリカの代わりに、粒子（Ａ）としてカリウムで安定化されたコロイダルシリカが使用されることを除いて、本発明による比較例１および実施例１１および１２に対応する比較例１３から１５（表６）に示されるように、この効果は、２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する表面修飾シリカ粒子（Ａ）と、２個以上のカルボキシル基を有するアミノ酸、脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択されるキレート化剤との組合せに特有である。カリウムで安定化されたコロイダルシリカの場合、添加剤（Ｂ）の存在は、それぞれの場合、ＧａＡｓに対して材料研磨速度の抑制をもたらし、選択性ＭＲＲ（ＧａＡｓ）／ＭＲＲ（ＩｎＰ）の低下をもたらす。
Figure 2016524325

Claims (15)

  1. １種または複数のＩＩＩ−Ｖ族材料を含有する基板または層を研磨するための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を使用する方法であって、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が以下の構成成分：
    （Ａ）２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する表面修飾シリカ粒子、
    （Ｂ）
    （ｉ）トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない置換および非置換トリアゾール、
    （ｉｉ）ベンゾイミダゾール、
    （ｉｉｉ）２個以上のカルボキシル基を有するアミノ酸、脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択されるキレート化剤、
    ならびに
    （ｉｖ）アクリル酸、およびこれらのそれぞれの塩のホモポリマーおよびコポリマー
    からなる群から選択される１種または複数の成分、
    （Ｃ）水、
    （Ｄ）任意に、１種または複数の他の成分
    を含み、
    組成物のｐＨが２〜６の範囲である、方法。
  2. １種、少なくとも１種またはすべてのＩＩＩ−Ｖ族材料が、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓＳｂ、およびＧａＩｎＡｓＳｂからなる群から選択される、請求項１に記載の使用方法。
  3. ２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する構成成分（Ａ）の表面修飾シリカ粒子が、メタレートイオンでアニオン修飾されたまたはスルホン酸で修飾されたシリカ粒子である、請求項１または２に記載の使用方法。
  4. ２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する構成成分（Ａ）の表面修飾シリカ粒子が、アルミネート、スタンネート、ジンケート、およびプラメートからなる群から選択されるメタレートイオンでアニオン修飾されたシリカ粒子である、請求項１から３のいずれか一項に記載の使用方法。
  5. ２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する構成成分（Ａ）の表面修飾シリカ粒子が、アルミネートでアニオン修飾されたシリカ粒子である、請求項１から４のいずれか一項に記載の使用方法。
  6. トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない、構成成分（Ｂ）の１種または少なくとも１種の置換および非置換トリアゾールが、１，２，３−トリアゾール、置換１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、および置換１，２，４−トリアゾールからなる群から選択される、請求項１から５のいずれか一項に記載の使用方法。
  7. トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない、構成成分（Ｂ）の少なくとも１種の置換および非置換トリアゾールが、それぞれのトリアゾールが１個または２個以上の置換基を有し、１個の置換基または２個以上の置換基の少なくとも１個が、
    置換および非置換の、分岐または非分岐アルキル、
    非置換および置換アリール、
    非置換およびＮ置換アミノ、
    ハロゲン、
    シアノ、
    置換および非置換の、分岐または非分岐アルコキシ、
    カルボキシル、
    カルボキシレート、
    置換および非置換ビニル、
    置換および非置換アリル
    からなる群から選択される、１，２，３−トリアゾールまたは１，２，４−トリアゾールである、請求項１から６のいずれか一項に記載の使用方法。
  8. トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない、構成成分（Ｂ）の少なくとも１種の置換および非置換トリアゾールが、
    １位および／または４位において置換された１，２，３−トリアゾール
    または
    １位および／または３位において置換された１，２，４−トリアゾール
    である、請求項１から７のいずれか一項に記載の使用方法。
  9. トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さない、構成成分（Ｂ）の少なくとも１種の置換および非置換トリアゾールが、１，２，４−トリアゾールおよび３−アミノ−１，２，４−トリアゾールからなる群から選択される、請求項１から８のいずれか一項に記載の使用方法。
  10. ２個以上のカルボキシル基を有するアミノ酸、脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択される、構成成分（Ｂ）の少なくとも１種のキレート化剤が、
    酢酸、およびそのそれぞれの塩、
    プロピオン酸、およびそのそれぞれの塩、
    グリコール酸、およびそのそれぞれの塩、
    クエン酸、マロン酸、シュウ酸、コハク酸、乳酸、酒石酸、アジピン酸、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、フマル酸、２個以上のカルボキシル基を有する他の脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択される、２個以上のカルボキシル基を有する脂肪族カルボン酸、
    ポリアミノ酢酸、ポリアミノプロピオン酸、他のポリアミノカルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩
    からなる群から選択される、請求項１から９のいずれか一項に記載の使用方法。
  11. ２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する構成成分（Ａ）の表面修飾シリカ粒子が、アルミネートでアニオン修飾されたまたはスルホン酸で修飾されたシリカ粒子であり、
    構成成分（Ｂ）が、
    １，２，４−トリアゾールおよび３−アミノ−１，２，４−トリアゾールからなる群から選択される置換および非置換トリアゾール、
    ベンゾイミダゾール、
    グリコール酸、クエン酸、マロン酸、シュウ酸、コハク酸、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ−Ｈ３）、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択されるキレート化剤、
    ならびに
    アクリル酸のホモポリマー
    からなる群から選択される１種または複数の成分を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の使用方法。
  12. （Ａ）２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する表面修飾シリカ粒子の総量が、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の総質量に対して、０．１質量％〜３０質量％の範囲であり、
    ならびに／または
    トリアゾール環にアニールされた芳香環を有さないトリアゾールの総量が、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の総質量に対して、０．０１〜３．０質量％の範囲であり、
    ならびに／または
    ベンゾイミダゾールの総量が、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の総質量に対して、０．０１〜３．０質量％の範囲であり、
    ならびに／または
    ２個以上のカルボキシル基を有するアミノ酸、脂肪族カルボン酸、およびこれらのそれぞれの塩からなる群から選択されるキレート化剤の総量が、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の総質量に対して、０．０１〜３．０質量％の範囲であり、
    ならびに／または
    アクリル酸、およびこれらのそれぞれの塩のホモポリマーおよびコポリマーの総量が、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の総質量に対して、０．０１〜３．０質量％の範囲である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の使用方法。
  13. 化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が構成成分（Ｄ）としての１種または複数の他の成分を含み、構成成分（Ｄ）の１種または少なくとも１種またはすべての他の成分が、酸化剤、２〜６の範囲のｐＨにおいて−１５ｍＶ以下の負のゼータ電位を有する表面修飾シリカ粒子とは異なる研磨材、安定剤、界面活性剤、減摩剤、緩衝物質からなる群から選択される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の使用方法。
  14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の存在下における１種または複数のＩＩＩ−Ｖ族材料を含有する基板または層の化学機械研磨を含む、半導体素子を製造する方法。
  15. １種、少なくとも１種またはすべてのＩＩＩ−Ｖ族材料が、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓＳｂ、およびＧａＩｎＡｓＳｂからなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
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