JP6377726B2 - ポリエチレンイミンを含む化学機械研磨組成物の使用方法 - Google Patents

ポリエチレンイミンを含む化学機械研磨組成物の使用方法 Download PDF

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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ポリエチレンイミンを含む化学機械研磨組成物、ならびに化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物のための添加剤としてポリエチレンイミン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、アルミン酸イオン、錫酸イオン、 亜鉛酸イオンおよび鉛酸イオン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法を提供することであって、ＣＭＰ組成物およびＣＭＰ法は、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族材料の間の高い選択性（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
を示した。
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の態様によれば、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）１種または複数のポリエチレンイミン、
（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、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物が提供される。
他の態様において、本発明は、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物のための添加剤として、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表面修飾シリカ粒子を含む化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物のための添加剤として、ポリエチレンイミンを使用する方法に関する。好ましくは、ポリエチレンイミンは、５００ｇ／ｍｏｌ〜４００００ｇ／ｍｏｌの範囲の平均分子量を有し、好ましくは分岐の球状ポリマーである。
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、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。
一般に、本発明による方法によって製造することができる半導体素子は、特に限定されない。したがって、半導体素子は、半導体材料、例えば、シリコン、ゲルマニウム、およびＩＩＩ−Ｖ族材料を含む電子部品であり得る。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。
他の態様において、本発明は、１種または複数のＩＩＩ−Ｖ族材料を含む基板または層を研磨するために、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）組成物を使用する方法であって、１種または少なくとも１種またはすべてのＩＩＩ−Ｖ族材料が、好ましくは、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、方法に関する。
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。
本発明による好ましい方法において、基板または層は１種または複数のＩＩＩ−Ｖ族材料を含む。好ましくは１種、または少なくとも１種もしくはすべての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。
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。
本発明の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。
本発明の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、金属酸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、「金属酸イオン（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、金属酸イオン（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、アルミン酸イオン、錫酸イオン、亜鉛酸 イオン、および鉛酸イオン鉛酸イオンからなる群から選択される金属酸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、アルミン酸イオン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、本発明の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の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の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）：１種または複数のポリエチレンイミン
本発明によるＣＭＰ組成物は、（Ｂ）１種または複数のポリエチレンイミンをさらに含む。本明細書で使用される場合、「ポリエチレンイミン」という用語は、エチレンイミンのホモポリマー、エチレンイミンと１種または複数のエチレンイミンのより高級な同族体とのコポリマーおよびエチレンイミンのグラフトコポリマーを表す。
本発明の一実施形態において、ポリエチレンイミン（Ｂ）は、多分岐ポリエチレンイミンから選択される。多分岐ポリエチレンイミン（Ｂ）は、その高い分岐度（ＤＢ）で特徴付けられる。分岐度は、例えば、好ましくはＤ２Ｏ中で、１３Ｃ−ＮＭＲ分光法によって測定され、以下の通りに定義される：
ＤＢ＝Ｄ＋Ｔ／Ｄ＋Ｔ＋Ｌ
Ｄ（デンドリティック）は、第三級アミノ基の画分に対応し、Ｌ（直鎖状）は、第二級アミノ基の画分に対応し、Ｔ（末端）は、第一級アミノ基の画分に対応する。
本発明の文脈では、多分岐ポリエチレンイミン（Ｂ）は、０．１〜０．９５、好ましくは０．２５〜０．９０の範囲、特に好ましくは０．３０〜０．８０の範囲、極めて特に好ましくは少なくとも０．５のＤＢを有するポリエチレンイミン（Ｂ）である。
本発明の文脈では、樹枝状ポリエチレンイミン（Ｂ）は、構造的におよび分子的に均一な構成を有するポリエチレンイミン（Ｂ）である。
本発明の一実施形態において、ポリエチレンイミン（Ｂ）は、６００〜７５０００ｇ／ｍｏｌの範囲、好ましくは８００〜２５０００ｇ／ｍｏｌの範囲の平均分子量Ｍｗを有する多分岐ポリエチレンイミン（ホモポリマー）である。
本発明の特定の実施形態によれば、ポリエチレンイミン（Ｂ）は、５００ｇ／ｍｏｌ〜１２５０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは７５０ｇ／ｍｏｌ〜１０００００ｇ／ｍｏｌの平均分子量Ｍｎを有する多分岐ポリエチレンイミン（ホモポリマー）であり、これはデンドリマーから選択される。
上記のように、ポリエチレンイミンという用語は、エチレンイミン（アジリジン）と、プロピレンイミン（２−メチルアジリジン）、１−または２−ブチレンイミン（２−エチルアジリジンまたは２，３−ジメチルアジリジン）等のエチレンイミンの１種または複数のより高級な同族体とのコポリマーを、例えば、エチレンイミンの画分に対して、１種または複数のエチレンイミンの同族体を０．０１〜７５ｍｏｌ％で含有するものと理解される。しかし、重合された形態中に、エチレンイミンおよび０．０１〜５ｍｏｌ％のエチレンイミンの同族体、ならびに特にエチレンイミンのホモポリマーのみを含むコポリマーが好ましい。
上記のように、ポリエチレンイミンという用語は、エチレンイミンのグラフトコポリマーを含むものと理解される。このタイプのグラフトコポリマーは、本発明の文脈では、エチレンイミングラフトコポリマーとも称される。エチレンイミングラフトコポリマーは、架橋または非架橋であり得る。
本発明の一実施形態において、エチレンイミングラフトコポリマーは、ポリアミドアミンをエチレンイミンでグラフト化することによって得られるポリマーから選択される。好ましくは、エチレンイミングラフトコポリマーは、それぞれの場合エチレンイミングラフトコポリマーに対して、グラフトベースとして１０〜９０質量％のポリアミドアミンおよびグラフト外被として９０〜１０質量％のエチレンイミンから構成される。
ポリアミドアミンは、例えば、純粋な形態で、互いの混合物としてまたはジアミンとの混合物において、ポリアルキレンポリアミンの縮合によって得られる。
本発明の文脈では、ポリアルキレンポリアミンは、分子中に少なくとも３個の塩基性窒素原子を含む化合物、例えば、ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、トリエチレンテトラミン、トリプロピレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、Ｎ−（２−アミノエチル）−１，３−プロパンジアミンおよびＮ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）エチレンジアミンを意味するものと理解される。
適したジアミンは、例えば、１，２−ジアミノエタン、１，３−ジアミノプロパン、１，４−ジアミノブタン、１，６−ジアミノヘキサン、１，８−ジアミノオクタン、イソホロンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、１，４−ビス（３−アミノプロピル）ピペラジン、４，９−ジオキサドデカン−１，１２−ジアミン、４，７，１０−トリオキサトリデカン−１，１３−ジアミンおよびポリアルキレンオキシドのα，ω−ジアミノ化合物である。
本発明の別の実施形態において、エチレンイミングラフトコポリマーは、グラフトベースとしてのポリビニルアミンを、エチレンイミンまたはエチレンイミンのオリゴマー、例えば、エチレンイミンの二量体もしくは三量体でグラフト化することによって製造することができるポリマーから選択される。好ましくは、エチレンイミングラフトコポリマーは、それぞれの場合エチレンイミングラフトコポリマーに対して、グラフトベースとして１０〜９０質量％のポリビニルイミンおよびグラフト外被として９０〜１０質量％のエチレンイミンから構成される。
しかし、本発明による（Ｂ）ＣＭＰ組成物の構成成分として、好ましくは非架橋の、ホモポリマーの形態の、１種、少なくとも１種またはすべてのポリエチレンイミンを選択することが好ましい。
通常、ポリエチレンイミン（Ｂ）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、ポリエチレンイミン（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、３質量％（質量％はそれぞれの場合「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、ポリエチレンイミン（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。
好ましくは、１種、少なくとも１種またはすべてのポリエチレンイミン（Ｂ）は、５００ｇ／ｍｏｌ〜１２５０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは７５０ｇ／ｍｏｌ〜１０００００ｇ／ｍｏｌの平均分子量Ｍｎを有する。
通常、ポリマー（Ｂ）は、様々な質量平均分子量を有することができる。１種、少なくとも１種またはすべてのポリエチレンイミン（Ｂ）の質量平均分子量は、好ましくは少なくとも５００ｇ／ｍｏｌ、さらに好ましくは少なくとも６００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは少なくとも８００ｇ／ｍｏｌである。１種、少なくとも１種またはすべてのポリエチレンイミン（Ｂ）の質量平均分子量は、それぞれの場合ゲル浸透クロマトグラフィー（以下「ＧＰＣ」と省略する）で測定して、好ましくは１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、さらに好ましくは７５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、より好ましくは４０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、特に好ましくは２５，０００ｇ／ｍｏｌ以下である。前記ＧＰＣは、当業者には公知の標準的なＧＰＣ技術である。最も好ましくは、（Ｂ）の平均分子量は、それぞれの場合ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定して、５００ｇ／ｍｏｌ〜２，５００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは８００ｇ／ｍｏｌ〜２，０００ｇ／ｍｏｌ、または２０，０００ｇ／ｍｏｌ〜３０，０００ｇ／ｍｏｌの範囲、好ましくは２５，０００ｇ／ｍｏｌである。
特別好ましくは、ポリエチレンイミンは、分岐の球状ポリマーである。
任意の他の成分（Ｄ）
本発明による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。
本発明の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、（Ｄ１）の量は、それぞれの場合本発明の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の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の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。
本発明の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、本発明の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の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。
本発明のＣＭＰ組成物は、１種または複数の腐食抑制剤（Ｄ３）、例えば１種の腐食抑制剤をさらに任意に含有することができる。腐食抑制剤（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、ＩＩＩ−Ｖ族材料（例えばＧａＡｓ）の表面上の保護用分子層を形成するすべての化合物は、腐食抑制剤として使用することができる。適した腐食抑制剤は、当技術分野で公知である。
存在する場合、腐食抑制剤（Ｄ３）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。存在する場合、（Ｄ３）の量は、それぞれの場合本発明の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の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。
本発明のＣＭＰ組成物の安定性および研磨性能等の特性は、対応する組成物のｐＨにより決まることがある。本発明の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。
本発明のＣＭＰ組成物は、１種または複数の緩衝物質（Ｄ４）をさらに任意に含有することができる。緩衝物質（Ｄ４）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。一般に、緩衝物質（Ｄ４）は、所要の値に調整されたｐＨ値を有するように、本発明の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（Ｄ４）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（Ｄ４）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。存在する場合、（Ｄ４）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、（Ｄ４）の量は、それぞれの場合本発明の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。
本発明の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）、（Ｄ３）および（Ｄ４）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、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の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、本発明による化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって、
− 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（Ａ）表面修飾シリカ粒子の総量が、本発明のＣＭＰ組成物の総質量に対して０．１〜３０質量％の範囲であり、
および／または
− （Ｂ）ポリエチレンイミンの総量が、本発明のＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０１〜３質量％の範囲である
化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物である。
さらに特に好ましいものは、本発明による化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって、
− 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が、アルミン酸イオンでアニオン修飾されたもしくはスルホン酸で修飾されたシリカ粒子であり、
および／または
− １種、少なくとも１種もしくはすべてのポリエチレンイミンが、５００ｇ／ｍｏｌ〜４００００ｇ／ｍｏｌの範囲の平均分子量を有する
化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物である。
上で定義された好ましい本発明の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の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（Ｄ４）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。
本発明のＣＭＰ組成物は、好ましくは、水（Ｃ）中に、粒子（Ａ）を分散すること、ポリエチレンイミン（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。本発明のＣＭＰ法の間に、本発明の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。
本発明の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、本発明の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。本発明のＣＭＰ組成物の特定の利点は、ＩｎＰに対するＧａＡｓの材料研磨速度の高い選択性である。
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。
スラリー製造の標準的な手順：
それぞれ表１および２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１〜４および比較例１〜８
比較例１〜３および本発明による実施例１〜４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、アルミン酸イオンで修飾されたアニオン性コロイダルシリカ、例えばＬｅｖａｓｉｌ ２００Ａ（Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ製）である。
比較例４〜８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。
本発明による実施例１および比較例５において、添加剤（Ｂ）は、質量平均モル質量（Ｍｗ）８００ｇ／ｍｏｌを有する液体ポリエチレンイミン、例えばＬｕｐａｓｏｌ ＦＧ（ＢＡＳＦ ＳＥ）である。
本発明による実施例２および比較例６において、添加剤（Ｂ）は、２０００ｇ／ｍｏｌの質量平均モル質量（Ｍｗ）を有する液体ポリエチレンイミン、例えばＬｕｐａｓｏｌ Ｇ３５（ＢＡＳＦ ＳＥ）である。
本発明による実施例３および比較例７において、添加剤（Ｂ）は、質量平均モル質量（Ｍｗ）５０００ｇ／ｍｏｌを有する液体ポリエチレンイミン、例えばＬｕｐａｓｏｌ Ｇ１００（ＢＡＳＦ ＳＥ）である。
本発明による実施例４および比較例８において、添加剤（Ｂ）は、質量平均モル質量（Ｍｗ）２５０００ｇ／ｍｏｌを有する液体ポリエチレンイミン、例えばＬｕｐａｓｏｌ ＷＦ（ＢＡＳＦ ＳＥ）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。
Figure 0006377726
表１のデータは、８００ｇ／ｍｏｌ〜２５０００ｇ／ｍｏｌの範囲の様々な分子量を有するポリエチレンイミンは、ＧａＡｓおよびＩｎＰの両方の基板上の材料研磨速度（ＭＲＲ）への抑制作用を有することを示す。しかし、ＩｎＰのＭＲＲの抑制は、ＧａＡｓへの抑制に比較してはるかに著しい。この選択的な抑制は、ＭＲＲ（ＧａＡｓ）／ＭＲＲ（ＩｎＰ）比の変化をもたらす。ポリエチレンイミンを含有せず、ＧａＡｓおよびＩｎＰに対してほぼ同じ材料研磨速度を有する比較例１のＣＭＰ組成物と比較して、上記のポリエチレンイミンの存在下で、ＭＲＲ（ＧａＡｓ）／ＭＲＲ（ＩｎＰ）比の７〜２４の範囲の値までの増加が実現される。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、ポリエチレンイミン（Ｂ）との組合せに特有である。なぜならポリエチレンイミンを、比較例２および３で使用されたもののような他の一般的な添加剤によって置き換えると、ＭＲＲ（ＧａＡｓ）／ＭＲＲ（ＩｎＰ）比へのこのような著しい効果は得られないからである。
比較例４から８（表２）は、粒子（Ａ）として、Ｌｅｖａｓｉｌ ２００ Ａの代わりにＮｅｘＳｉｌ（商標）１２５Ｋ（カリウムで安定化されたコロイダルシリカ）が使用されていることを除いて、本発明による比較例１および実施例１から４に対応する。ポリエチレンイミンの非存在下（比較例４）で、ＭＲＲ（ＧａＡｓ）／ＭＲＲ（ＩｎＰ）比は、対応する比較例１におけるよりいくぶん大きいが、８００ｇ／ｍｏｌ〜２５０００ｇ／ｍｏｌの範囲の平均分子量Ｍｗを有するポリエチレンイミンの添加のＭＲＲ（ＧａＡｓ）／ＭＲＲ（ＩｎＰ）比への効果は、対応する本発明による実施例１から４より顕著に低い。
Figure 0006377726

Claims (10)

  1. 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）１種または複数のポリエチレンイミン、
    （Ｃ）水、
    （Ｄ）任意に、１種または複数の他の成分
    を含む化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって、
    組成物のｐＨが２〜６の範囲であり、
    （Ｄ１）前記化学機械研磨組成物の総質量に対して０．０１〜５質量％の量の過酸化水素を含み、
    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、金属酸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化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を、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に使用する方法。
  2. １種、または少なくとも１種もしくはすべての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、アルミン酸イオン、錫酸イオン、 亜鉛酸イオン、および鉛酸イオンからなる群から選択される金属酸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又は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、アルミン酸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、２または３のいずれか一項に記載の使用方法。
  5. １種、少なくとも１種またはすべてのポリエチレンイミンが、５００ｇ／ｍｏｌ〜４０，０００ｇ／ｍｏｌの範囲の平均分子量を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の使用方法。
  6. （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、組成物の総質量に対して０．１〜３０質量％の範囲であり、
    および／または
    （Ｂ）ポリエチレンイミンの総量が、組成物の総質量に対して０．０１〜３質量％の範囲である、請求項１から５のいずれか一項に記載の使用方法。
  7. 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、アルミン酸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り、
    および／または
    １種、少なくとも１種またはすべてのポリエチレンイミンが、５００ｇ／ｍｏｌ〜４００００ｇ／ｍｏｌの範囲の平均分子量を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の使用方法。
  8. 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、および緩衝物質からなる群から選択される、請求項１から７のいずれか一項に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物の使用方法。
  9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の前記化学機械研磨（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、半導体素子の製造方法。
  10. １種、または少なくとも１種もしくはすべての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９に記載の半導体素子の製造方法。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012148533A1 (en) * 2011-04-28 2012-11-01 Isp Investments Inc. Lactamic polymers containing an acetoacetate moiety
TWI650318B (zh) * 2017-10-30 2019-02-11 財團法人工業技術研究院 以結晶法純化２，５－呋喃二甲酸的粗產物之方法與聚酯之形成方法
CN107916076A (zh) * 2017-11-24 2018-04-17 安徽睿知信信息科技有限公司 一种手机玻璃抛光材料制备方法
JP6962247B2 (ja) 2018-03-14 2021-11-05 Jsr株式会社 半導体表面処理用組成物および半導体表面処理方法
KR20220130544A (ko) * 2021-03-18 2022-09-27 삼성에스디아이 주식회사 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 방법
KR20230028826A (ko) * 2021-08-23 2023-03-03 삼성에스디아이 주식회사 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 방법
CN114507478B (zh) * 2022-02-24 2023-05-09 北京通美晶体技术股份有限公司 一种砷化镓晶片加工用抛光液及其制备方法

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100416587B1 (ko) 2000-12-22 2004-02-05 삼성전자주식회사 씨엠피 연마액
US6776810B1 (en) * 2002-02-11 2004-08-17 Cabot Microelectronics Corporation Anionic abrasive particles treated with positively charged polyelectrolytes for CMP
JP2003347247A (ja) * 2002-05-28 2003-12-05 Hitachi Chem Co Ltd 半導体絶縁膜用ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法
US20040077295A1 (en) * 2002-08-05 2004-04-22 Hellring Stuart D. Process for reducing dishing and erosion during chemical mechanical planarization
US20040175942A1 (en) 2003-01-03 2004-09-09 Chang Song Y. Composition and method used for chemical mechanical planarization of metals
KR20060024775A (ko) * 2003-05-12 2006-03-17 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 제2단계 구리 라이너 및 관련된 물질을 위한 ｃｍｐ조성물및 그 이용방법
US20050079803A1 (en) * 2003-10-10 2005-04-14 Siddiqui Junaid Ahmed Chemical-mechanical planarization composition having PVNO and associated method for use
US7022255B2 (en) * 2003-10-10 2006-04-04 Dupont Air Products Nanomaterials Llc Chemical-mechanical planarization composition with nitrogen containing polymer and method for use
US7247566B2 (en) 2003-10-23 2007-07-24 Dupont Air Products Nanomaterials Llc CMP method for copper, tungsten, titanium, polysilicon, and other substrates using organosulfonic acids as oxidizers
US7255810B2 (en) * 2004-01-09 2007-08-14 Cabot Microelectronics Corporation Polishing system comprising a highly branched polymer
TW200613485A (en) * 2004-03-22 2006-05-01 Kao Corp Polishing composition
KR100672940B1 (ko) 2004-08-03 2007-01-24 삼성전자주식회사 금속막을 위한 화학적기계적 연마 슬러리 및 이를 이용한금속막의 화학적기계적 연마 방법
US20070037892A1 (en) 2004-09-08 2007-02-15 Irina Belov Aqueous slurry containing metallate-modified silica particles
TW200734436A (en) 2006-01-30 2007-09-16 Fujifilm Corp Metal-polishing liquid and chemical mechanical polishing method using the same
KR101325409B1 (ko) * 2006-07-12 2013-11-04 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 금속 함유 기판을 위한 ｃｍｐ 방법
US7915071B2 (en) * 2007-08-30 2011-03-29 Dupont Air Products Nanomaterials, Llc Method for chemical mechanical planarization of chalcogenide materials
CN101815771A (zh) * 2007-10-05 2010-08-25 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 改进的碳化硅颗粒及其制造方法和使用方法
CN101451047B (zh) * 2007-11-30 2013-10-23 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
JP5371416B2 (ja) * 2008-12-25 2013-12-18 富士フイルム株式会社 研磨液及び研磨方法
JP2010269985A (ja) 2009-05-22 2010-12-02 Fuso Chemical Co Ltd スルホン酸修飾水性アニオンシリカゾル及びその製造方法
CN101899265B (zh) * 2009-05-25 2013-12-25 长兴开发科技股份有限公司 用于移除锯痕的化学机械研磨组合物
KR20120134105A (ko) 2010-02-01 2012-12-11 제이에스알 가부시끼가이샤 화학 기계 연마용 수계 분산체 및 이를 이용한 화학 기계 연마 방법
US8858819B2 (en) 2010-02-15 2014-10-14 Air Products And Chemicals, Inc. Method for chemical mechanical planarization of a tungsten-containing substrate
KR20130041084A (ko) * 2010-06-18 2013-04-24 히타치가세이가부시끼가이샤 반도체 기판용 연마액 및 반도체 웨이퍼의 제조 방법
WO2012103091A2 (en) 2011-01-24 2012-08-02 Clarkson University Abrasive free silicon chemical mechanical planarization
US10407594B2 (en) * 2011-03-22 2019-09-10 Basf Se Chemical mechanical polishing (CMP) composition comprising a polymeric polyamine
DE112012002344T5 (de) * 2011-06-03 2014-02-27 Asahi Glass Co., Ltd. Poliermittel und Polierverfahren
KR102000304B1 (ko) * 2011-06-14 2019-07-15 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 연마용 조성물
JP2013080751A (ja) 2011-09-30 2013-05-02 Fujimi Inc 研磨用組成物
WO2013157442A1 (ja) * 2012-04-18 2013-10-24 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
JP5957292B2 (ja) * 2012-05-18 2016-07-27 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物並びにそれを用いた研磨方法及び基板の製造方法
KR102136432B1 (ko) * 2012-06-11 2020-07-21 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 몰리브덴을 연마하기 위한 조성물 및 방법
SG11201502768UA (en) * 2012-11-02 2015-05-28 Fujimi Inc Polishing composition
WO2014130935A1 (en) 2013-02-22 2014-08-28 Wertz Zachary R Shaving razor

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