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課題・解決手段

化学機械研磨(CMP)組成物(Q)であって、 (A)無機粒子、 (B)一般式(I)の化合物、 (C)水性媒体を含み、前記組成物(Q)が2〜6のpHを有する化学機械研磨(CMP)組成物(Q)。

概要

背景

半導体産業において、化学機械研磨は、優れたフォトニック微小電気機械的、及びマイクロエレクトロニクス材料及び装置、例えば半導体ウェハの製造に適用される周知の技術である。

半導体産業に使用される材料及び装置の製造中には、CMPは、金属、半導体材料及び/又は酸化物の表面を平坦化するために使用される。

CMPは、化学的作用機械的作用相互作用を利用して、被研磨(to-be-polished)表面の平坦化を達成する。化学的作用は、CMP組成物又はCMPスラリーとも称される化学組成物により提供される。様々な異なる化学添加剤は、平坦化の間に使用することができる。酸化剤が、金属/半金属表面を酸化して、材料除去緩和するために利用されている。一方、制御可能な材料の除去を目的としている。材料の除去としては、等方性化学的エッチングではなく、制御された機械エッチングを実行すべきである。前記等方性化学エッチングを回避または最小化するために、エッチング/腐食防止剤をCMP組成物に添加することができる。例えば、腐食防止剤としての銅CMPトリアゾール及びベンゾトリアゾールの分野においては、当該技術分野において十分に記載されている。

機械的作用は、通常、研磨パッドによって行われ、この研磨パッドは、一般的に、被研磨表面押し付けられ、移動プラテン上に取り付けられる。研磨作用の間に、プラテンを移動させる。通常、プラテンの移動は、直線、回転又は軌道式である。

典型的なCMP方法の工程において、回転ウェハホルダは、被研磨ウェハを研磨パッドに接触させる。CMP組成物は、通常、被研磨ウェハと研磨パッドとの間に配置されている。

最新技術において、研磨粒子添加剤及び水を含むCMP組成物(このCMP組成物が、酸性pHを有し、金属含有の表面の研磨に使用される)が知られており、例えば以下の文献に記載されている。

US 7,897,061 B2には、相変化合金含有の基板を研磨するための化学機械研磨(CMP)組成物が開示されている。前記組成物は、約3質量%以下の量の粒状研磨材、及び少なくとも1種類のキレート剤を含む。

WO 2013/018015には、無機粒子有機粒子又はそれらの混合物若しくは複合物を含む化学機械研磨(CMP)組成物の存在下で、元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGex材料の化学機械研磨を含む半導体装置の製造方法が開示されている。酸化剤に加えて、少なくとも1種の有機化合物が含まれている。

WO 2013/018016には、3.0〜5.5の範囲のpH値を有する化学機械研磨(CMP)組成物の存在下で、元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGex材料の化学機械研磨を含む半導体装置の製造方法が開示されている。シリカ粒子に加えて、酸化剤として過酸化水素が実施例に含まれている。

US 8 540 894 B2には、本質的にpH調整剤水溶性ポリマー化合物、及び2つの窒素を有するアルキレンジアミン構造を含有し、アルキレン構造の2つの窒素の少なくとも1つと結合している少なくとも1つのブロック型ポリエーテル(該ブロック型ポリエーテルが、オキシエチレン基オキシプロピレン基の結合を有する)を有する化合物からなる研磨組成物が開示されている。このような化合物を含有することにより、研磨用組成物発泡消泡性により抑制され、さらに、特に研磨後表面特性、例えば光点欠陥及び表面カブリを改善することができる。

概要

化学機械研磨(CMP)組成物(Q)であって、 (A)無機粒子、 (B)一般式(I)の化合物、 (C)水性媒体を含み、前記組成物(Q)が2〜6のpHを有する化学機械研磨(CMP)組成物(Q)。

目的

本発明の1つの目的は、CMP組成物を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

化学機械研磨(CMP)組成物(Q)であって、(A)無機粒子、(B)一般式(I)(式中、Xは、CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH、C=O又はCH2CH2Oであり、ここで、Xはそれぞれの基の炭素原子により窒素と結合され、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8及びR9は、互いに独立して、O−、H、OH、COO−、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであり、u及びtは、0又は1であり、構造中にポリマーポリエーテル鎖のない式(I)の化合物については、l、m、o、q及びsは0〜5の範囲の整数であり、n、p及びrは1〜5の範囲の整数であり、構造中に少なくとも1つのポリマーポリエーテル鎖を有する式(I)の化合物については、l、m、o、q及びsは0〜500の範囲の整数であり、n、p及びrは1〜500の範囲の整数であり、uが少なくとも1であり、かつXがC=O又はCH2CH2Oである場合、したがって、l若しくはrがゼロであるか、又はl及びrがゼロであり、uが1であり、かつXがCH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CHである場合、したがって、l若しくはrが少なくとも1であるか、又はl及びrが少なくとも1である)の化合物、又はその塩、(C)水性媒体を含み、前記組成物(Q)が2〜6のpHを有することを特徴とするCMP組成物(Q)。

請求項2

(B)が、Xが末端のCH2の炭素原子により窒素と結合されたCH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2Nであり、uが1であり、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8が、互いに独立して、ポリエーテルを形成するCH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであり、tが0であることを特徴とし、前記ポリエーテル鎖の最後のオキシアルキレン基ヒドロキシ官能性を有する、請求項1に記載のCMP組成物(Q)。

請求項3

前記ポリエーテル中のCH2CH2O基の数が1〜300の範囲にあり、CH2CH(CH3)O基の数が1〜500の範囲にある、請求項2に記載のCMP組成物(Q)。

請求項4

(B)が、Xが末端のCH2の炭素原子により窒素と結合されたCH2CH2Nであり、uが1であり、R1、R3、R5及びR7がCH2CH(CH3)Oであることを特徴とし、m、l、n、o、p、q、r及びsが1であり、tが0であり、R2、R4、R6及びR8が水素である、請求項1に記載のCMP組成物(Q)。

請求項5

(B)が、XがCH2CH2Oの末端のCH2の炭素原子により窒素と結合されたCH2CH2Oであり、R3、R4、R5、R6、R7及びR8が、互いに独立して、ポリエーテルを形成するCH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであり、tが0であることを特徴とし、前記ポリエーテル鎖の最後のオキシアルキレン基がヒドロキシ官能性を有する、請求項1に記載のCMP組成物(Q)。

請求項6

前記ポリエーテル中のCH2CH2O基の数が1〜50の範囲にあり、CH2CH(CH3)O基の数が1〜100の範囲にある、請求項5に記載のCMP組成物(Q)。

請求項7

(B)が、Xが、アミドを形成するカルボニル基の炭素原子により窒素と結合されたC=Oであり、uが1であり、R3がH、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであり、R5がCH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであり、R4及びR6がHであり、R7及びR8が、互いに独立して、C1〜C20−アルキル、又は少なくとも1つの炭素炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニルであり、tが0であることを特徴とし、又はそれらの塩である、請求項1に記載のCMP組成物(Q)。

請求項8

(B)が、Xが末端のCH2の炭素原子により窒素と結合されたCH2、CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2Nであり、XがCH2である場合にuが1〜4の整数であり、そうでなければuが1であり、R1がHであり、lが1であり、mが0であり、R3がCH2、CH3、CH2CH2Oであり、R3がCH3である場合にnが1であり、そうでなければnが1〜4の整数であり、R4がOH、CH2COONaであり、oが1であり、R5がCH2COO−、CH2COONaであり、pが1であり、qが0であり、R7がC8〜C16−アルキル、C8〜C16−アシルであり、rが1であり、sが0であり、R7がC8〜C16−アルキルである場合にlが0であり、mが0であることを特徴し、又はそれらの塩(式中、R9がO−、CH3、CH2CH3であり、tが1である)である、請求項1に記載のCMP組成物(Q)。

請求項9

(B)が、Xが末端のCH2の炭素原子により窒素と結合されたCH2CH、CH2CH2CHであり、又はXがカルボニル基の炭素原子により窒素と結合されたC=Oであり、uが1であり、R1がC8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニルであり、lが1であり、mが0であり、R3がCH2であり、nが1〜4の整数であり、R4が−OHであり、oが1であり、R5がCH2、CH3であり、R5がCH3である場合にpが1であり、qが0であり、あるいはpが1〜4の整数であり、R6がOHであり、qが1であり、R7がOHであり、rが1であり、sが0であり、XがC=Oである場合にrが0であり、sが0であることを特徴とし、又はそれらの塩(式中、R9がCH3、CH2CH3であり、tが1である)である、請求項1に記載のCMP組成物(Q)。

請求項10

(B)が、XがCHであり、uが1であり、R1がCH2であり、R2がOHであり、mが1であり、R3がH、CH2CH2Oであり、R3がHである場合にnが1であり、そうでなければnが1〜4の整数であり、R4がC8〜C16−アルキル、C8〜C16−アシル、少なくとも1つの炭素炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニルであり、oが1であり、R5がH、CH2CH2Oであり、R5がHである場合にpが1であり、そうでなければpが1〜4の整数であり、R6がC8〜C16−アルキル、C8〜C16−アシル、少なくとも1つの炭素炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニルであり、qが1であり、R7がH、CHOH、HOCHCHOHであり、rが1であり、R8がC4〜C16−アルキルであり、sが1であることを特徴とし、又はそれらの塩(式中、R9がCH3であり、tが1であり、アニオンがCl−、Br−、I−又は[CH3OSO2]−である)である、請求項1に記載のCMP組成物(Q)。

請求項11

前記無機粒子(A)がシリカである、請求項1から10のいずれか一項に記載のCMP組成物(Q)。

請求項12

酸化剤(D)をさらに含む、請求項1から11のいずれか一項に記載のCMP組成物(Q)。

請求項13

半導体産業に使用される基板(S)の化学機械研磨に、請求項1から11のいずれか一項に記載のCMP組成物(Q)を使用する使用方法

請求項14

前記基板(S)が、(i)元素ゲルマニウム、又は(ii)Si1−xGex(式中、0.1≦x<1)、を含む、請求項13に記載の使用方法。

請求項15

前記元素ゲルマニウムが、STI(浅溝分離)二酸化シリコンの間のトレンチ成長される、請求項13又は14に記載の使用方法。

請求項16

請求項1から12のいずれか一項に定義のCMP組成物(Q)の存在下で、半導体産業に使用される基板(S)を化学機械研磨することを含む半導体装置の製造方法。

請求項17

前記基板(S)が、(i)元素ゲルマニウム、又は(ii)Si1−xGex(式中、0.1≦x<1)、を含む、請求項16に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、化学機械研磨(chemical mechanical polishing)(以下、CMPと略記する)の分野に属する。より具体的には、ゲルマニウム含有の基板の高効率研磨のためのCMP組成物に関する。

背景技術

0002

半導体産業において、化学機械研磨は、優れたフォトニック微小電気機械的、及びマイクロエレクトロニクス材料及び装置、例えば半導体ウェハの製造に適用される周知の技術である。

0003

半導体産業に使用される材料及び装置の製造中には、CMPは、金属、半導体材料及び/又は酸化物の表面を平坦化するために使用される。

0004

CMPは、化学的作用機械的作用相互作用を利用して、被研磨(to-be-polished)表面の平坦化を達成する。化学的作用は、CMP組成物又はCMPスラリーとも称される化学組成物により提供される。様々な異なる化学添加剤は、平坦化の間に使用することができる。酸化剤が、金属/半金属表面を酸化して、材料除去緩和するために利用されている。一方、制御可能な材料の除去を目的としている。材料の除去としては、等方性化学的エッチングではなく、制御された機械エッチングを実行すべきである。前記等方性化学エッチングを回避または最小化するために、エッチング/腐食防止剤をCMP組成物に添加することができる。例えば、腐食防止剤としての銅CMPトリアゾール及びベンゾトリアゾールの分野においては、当該技術分野において十分に記載されている。

0005

機械的作用は、通常、研磨パッドによって行われ、この研磨パッドは、一般的に、被研磨表面押し付けられ、移動プラテン上に取り付けられる。研磨作用の間に、プラテンを移動させる。通常、プラテンの移動は、直線、回転又は軌道式である。

0006

典型的なCMP方法の工程において、回転ウェハホルダは、被研磨ウェハを研磨パッドに接触させる。CMP組成物は、通常、被研磨ウェハと研磨パッドとの間に配置されている。

0007

最新技術において、研磨粒子添加剤及び水を含むCMP組成物(このCMP組成物が、酸性pHを有し、金属含有の表面の研磨に使用される)が知られており、例えば以下の文献に記載されている。

0008

US 7,897,061 B2には、相変化合金含有の基板を研磨するための化学機械研磨(CMP)組成物が開示されている。前記組成物は、約3質量%以下の量の粒状研磨材、及び少なくとも1種類のキレート剤を含む。

0009

WO 2013/018015には、無機粒子有機粒子又はそれらの混合物若しくは複合物を含む化学機械研磨(CMP)組成物の存在下で、元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGex材料の化学機械研磨を含む半導体装置の製造方法が開示されている。酸化剤に加えて、少なくとも1種の有機化合物が含まれている。

0010

WO 2013/018016には、3.0〜5.5の範囲のpH値を有する化学機械研磨(CMP)組成物の存在下で、元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGex材料の化学機械研磨を含む半導体装置の製造方法が開示されている。シリカ粒子に加えて、酸化剤として過酸化水素が実施例に含まれている。

0011

US 8 540 894 B2には、本質的にpH調整剤水溶性ポリマー化合物、及び2つの窒素を有するアルキレンジアミン構造を含有し、アルキレン構造の2つの窒素の少なくとも1つと結合している少なくとも1つのブロック型ポリエーテル(該ブロック型ポリエーテルが、オキシエチレン基オキシプロピレン基の結合を有する)を有する化合物からなる研磨組成物が開示されている。このような化合物を含有することにより、研磨用組成物発泡消泡性により抑制され、さらに、特に研磨後表面特性、例えば光点欠陥及び表面カブリを改善することができる。

先行技術

0012

US 7,897,061 B2
WO 2013/018015
WO 2013/018016
US 8 540 894 B2

発明が解決しようとする課題

0013

本発明の1つの目的は、CMP組成物を提供することである。特に、CMP組成物には、効果的な研磨性能、特に、
(i)好ましくは研磨される基板、例えば元素ゲルマニウムの高い材料除去率MRR)、
(ii)二酸化ケイ素に対してゲルマニウム及び/又はSi1−xGexの高い選択性(Ge及び/又はSi1−xGex:SiO2の選択性
(iii)ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexの低い静的エッチング速度(SER
(iv)(i)、(ii)、(iii)の組み合わせ、
と組み合わせた、向上されたエッチング挙動を示すことが求められる。

0014

さらに、CMP組成物は、安定な製剤又は分散系であることを目的とする。

0015

さらに、本発明は、元素ゲルマニウム又はSi1−xGex(0.1≦x<1)を含む基板の化学機械研磨に適しているCMPプロセスを提供することを目的とする。

0016

さらに、CMPプロセスには、容易に適用され、できる限り少ない工程を必要とすることが求められる。

課題を解決するための手段

0017

したがって、
(A)無機粒子、
(B)一般式(I)



(式中、
Xは、CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH、C=O又はCH2CH2Oであり、ここで、Xはそれぞれの基の炭素原子により窒素と結合され、
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8及びR9は、互いに独立して、O−、H、OH、COO−、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであり、
u及びtは、0又は1であり、
構造中にポリマーポリエーテル鎖のない式(I)の化合物において、l、m、o、q及びsは0〜5の範囲の整数であり、n、p及びrは1〜5の範囲の整数であり、
構造中に少なくとも1つのポリマーポリエーテル鎖を有する式(I)の化合物において、l、m、o、q及びsは0〜500の範囲の整数であり、n、p及びrは1〜500の範囲の整数であり、
uが少なくとも1であり、かつXがC=O又はCH2CH2Oである場合、しがたって、l若しくはrが0であるか、又はl及びrが0であり、
uが1であり、かつXがCH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CHである場合、しがたって、l若しくはrが少なくとも1であるか、又はl及びrが少なくとも1である)
の化合物、又はその塩、
(C)水性媒体
を含む化学機械研磨(CMP)組成物(Q)が見出され、ここで、組成物(Q)が2〜6のpHを有する。

0018

さらに、本発明の目的を満たす、半導体産業に使用される基板(S)の化学機械研磨のためのCMP組成物(Q)の使用方法が見出され、ここで、基板(S)が(i)元素ゲルマニウム又は(ii)Si1−xGex(0.1≦x<1)を含む。

0019

さらに、本発明の目的を満たす、CMP組成物(Q)の存在下で、半導体産業に使用される基板(S)の化学機械研磨を含む半導体装置の製造方法が見出され、ここで、基板(S)が(i)元素ゲルマニウム又は(ii)Si1−xGex(0.1≦x<1)を含む。

実施例

0020

好ましい実施態様を特許請求の範囲及び明細書で説明する。好ましい実施態様の組み合わせが本発明の範囲内にあると理解される。

0021

本発明によれば、CMP組成物が無機粒子(A)を含む。

0022

(A)は、
−半金属、半金属酸化物若しくはカーバイドを含む無機粒子、例えば、金属、金属酸化物若しくはカーバイド、又は
− 無機粒子の混合物、
であることができる。

0023

一般的には、粒子(A)の化学的性質には、特に限定がない。(A)は、同様の化学的性質、又は異なる化学的性質の粒子の混合物であってもよい。一般に、同様の化学的性質の粒子(A)が好ましい。

0024

一般的には、(A)は、
− 1種のコロイド無機粒子、
− 1種のヒュームド無機粒子、
− 異なる種類のコロイド無機粒子及び/又はヒュームド無機粒子の混合物、
であることができる。

0025

一般的には、コロイド無機粒子は、湿性沈殿法(wet precipitation)又は縮合法により製造される無機粒子である;ヒュームド無機粒子は、例えば、Aerosil(登録商標)法を用いて、酸素の存在下で、例えば水素を有する金属塩化物前駆体の高温火炎加水分解法により製造される。

0026

好ましくは、無機粒子(A)は、コロイド無機粒子、ヒュームド無機粒子、又はそれらの混合物である。これらの中で、金属又は半金属の酸化物及び炭化物が好ましい。より好ましくは、粒子(A)は、アルミナセリア酸化銅酸化鉄酸化ニッケル酸化マンガンシリカ窒化ケイ素炭化ケイ素酸化スズチタニア炭化チタン酸化タングステン酸化イットリウムジルコニア、又はそれらの混合物若しくは複合物である。最も好ましくは、粒子(A)は、アルミナ、セリア、シリカ、チタニア、ジルコニア、又はそれらの混合物若しくは複合物である。特に、(A)はシリカ粒子である。例えば(A)はコロイドシリカ粒子である。

0027

ここで使用される「コロイドシリカ」という用語は、Si(OH)4の縮合重合により製造された二酸化ケイ素を指す。前駆体Si(OH)4は、例えば、高純度アルコキシシラン加水分解により、又はケイ酸塩水溶液酸性化により得ることができる。このようなコロイドシリカは、米国特許5,230,833に従って製造することができるか、又は任意の様々な市販の製品、例えばFusoPL−1、PL−2及びPL−3製品、Nalco 1050、2327及び2329製品、並びに、他のDuPont、Bayer、Applied Research、Nissan Chemical、Nyacol及びClariant社製の類似の製品として得ることができる。

0028

CMP組成物(Q)中の(A)の量は、組成物(Q)の総質量に基づいて、好ましくは10質量%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2.5質量%以下である。(A)の量は、組成物(Q)の総質量に基づいて、好ましくは少なくとも0.05質量%、より好ましくは少なくとも0.1質量%、最も好ましくは少なくとも0.5質量%、特に少なくとも0.8質量%である。例えば、(A)の量は、0.08質量%〜3.2質量%の範囲にあり得る。

0029

一般的には、粒子(A)は、様々な粒径分布に含むことができる。粒子(A)の粒径分布は、単峰性又は多峰性であり得る。多峰性粒径分布の場合、二峰性がしばしば好ましい。本発明のCMPプロセスの間に容易に再現可能な特性プロファイル及び容易に再現可能な条件を有するためには、(A)において単峰性粒径分布が好ましい。(A)が単峰性粒径分布を有することが最も好ましい。

0030

粒子(A)の平均粒径は、広い範囲内で変化することができる。平均粒径は、水性媒体(M)中の(A)の粒径分布のd50値であり、例えば動的光散乱(DLS)又は静的光散乱(SLS)法を用いて測定することができる。これらの方法及び他の方法は、当該分野で公知であり、例えば、Kuntzsch,Timo;Witnik,Ulrike;Hollatz、Michael Stintz;Ripperger,Siegfried;半導体産業における化学機械研磨(CMP)に用いられるスラリーの特徴(Characterization of Slurries Used for Chemical-Mechanical Polishing (CMP) in the Semiconductor Industry);Chem.Eng.Technol;26(2003年),第12巻,1235頁を参照する。

0031

DLSにおいて、典型的には、Malvern Zetasizer Nano S(DLS、マニュアルによる動的光散乱測定)又は任意の多のこのような装置を使用する。この技術は、入射光に対して90°又は173°の角度で検出される、レーザ光源(λ=650nm)を散乱させるときに粒子の流体力学的直径を測定する。散乱光の強度の変化は、粒子が入射ビームを通過し、時間の関数として監視されるときのランダムブラウン運動(Brownian motion)に起因する。遅延時間の関数として計測器により行われる自己相関関数を使用して、減衰定数(decay constants)を抽出する。より小さい粒子は入射ビームを通してより速い速度で移動し、より速い減衰に対応する。

0032

これらの減衰定数は、ストークスアインシュタイン方程式(Stokes-Einstein equation)により、粒子の拡散係数Dtに比例し、粒径(直径)Dhの計算に使用され、
ここで、懸濁した粒子は、(1)球状形態を有し、(2)水性媒体(M)全体に均一に分散されている(すなわち、凝集していない)と仮定される。この関係は、η=0.96mPa・s(温度T=22℃で)の水性分散剤(M)の粘度ηに有意な偏差がないので、1質量%未満の固形物を含有する粒子分散液に有効であることが期待される。無機粒子(A)分散液の粒径分布は、通常、0.1〜1.0%の固形分濃度プラスチックキュベット中で測定され、必要に応じて分散媒体又は超純水希釈される。

0033

0034

粒子(A)の平均粒径は、装置、例えば、高性能粒径測定器(High Performance Particle Sizer)、例えばMalvern Instruments,Ltd.社製のZetasizer Nano S又はHoriba LB550を用いて動的光散乱技術で測定される、好ましくは20〜200nm、より好ましくは25〜180nmの範囲、最も好ましくは30〜170nmの範囲、特に好ましくは40〜160nmの範囲、特に45〜150nmの範囲にある。

0035

粒子(A)の、DIN ISO 9277:2010−09により決定されたBET表面積は、広い範囲内で変化することができる。粒子(A)のBET表面積は、好ましくは1〜500m2/gの範囲、より好ましくは5〜250m2/gの範囲、最も好ましくは10〜100m2/gの範囲、特に20〜90m2/gの範囲、例えば25〜85m2/gの範囲にある。

0036

粒子(A)は様々な形状であり得る。それによって、粒子(A)は、1つ又は本質的に1つのみのタイプの形状であってもよい。しかしながら、粒子(A)は、が異なる形状を有してもよい。例えば、2つのタイプの異なる形状の粒子(A)が存在してもよい。例えば、(A)は、立方体斜縁を備えた立方体、八面体二十面体コクーン)、突起はくぼみを有するか又は有しないノジュール又は球体の形状を有することができる。好ましくは、それらは本質的に球形であり、それによって、典型的には、これらは突起又はくぼみを有する。

0037

他の実施態様によれば、好ましくは、無機粒子(A)はコクーン状である。コクーンは、突起又はくぼみを有しても、有しなくてもよい。コクーン状粒子は、10〜200nmの短軸、1.4〜2.2、より好ましくは1.6〜2.0の長軸/短軸の比を有する粒子である。それらは、透過型電子顕微鏡及び走査型電子顕微鏡により決定することができる、好ましくは0.7〜0.97、より好ましくは0.77〜0.92の平均形状係数、好ましくは0.4〜0.9、より好ましくは0.5〜0.7の平均球形度、及び好ましくは41〜66nm、より好ましくは48〜60nmの平均円相当径を有する。

0038

以下、図1〜4を参照して、コクーン状粒子の形状係数球形度及び円相当径の決定を説明する。

0039

形状係数は、個々の粒子の形状及びくぼみに関する情報(図1を参照する)を提供し、下記の式により計算することができる:
形状係数=4π(面積周長2)

0040

くぼみのない球状粒子の形状係数は1である。くぼみの数が増大すると、形状係数値が低減する。

0041

球形度(図2を参照する)は、平均の周りモーメントを用いて個々の粒子の伸びに関する情報を提供し、下記の式により計算することができる:
球形度=(Mxx−Myy)−[4Mxy2+(Myy−Mxx)2]0.5/(Mxx−Myy)+[4Mxy2+(Myy−Mxx)2]0.5
伸び=(1/球形度)0.5
(式中、
Mは、それぞれの粒子の重心であり、
Mxx=Σ(x−x平均)2/N、
Myy=Σ(y−y平均)2/N、
Mxy=Σ[(x−x平均)*(y−y平均)]/N、
Nは、それぞれの粒子の画像を構成する画素の数であり、
x、yは、画素の座標であり、
x平均は、前記粒子の画像を構成するN画素のx座標の平均値であり、
y平均は、前記粒子の画像を構成するN画素のy座標の平均値である)。

0042

球状粒子の球形度は1である。粒子が伸びると、球形度値が低減する。

0043

個々の非円形の粒子の円相当径(以下、ECDとも略称される)は、それぞれの非円形の粒子と同様の面積を有する円の直径に関する情報を提供する(図3を参照する)。

0044

平均形状係数、平均球形度及び平均ECDは、分析された粒子数に関連するそれぞれの特性の算術平均である。

0045

粒子形状の特徴付けの手順は以下の通りである。20質量%の固形分を有するコクーン状のシリカ粒子水性分散液を、炭素ホイル上に分散させ、乾燥させる。乾燥した分散液を、エネルギーフィルタ透過電子顕微鏡(EF−TEM)(120キロボルト)及び走査型電子顕微鏡二次電子画像(SEM−SE)(5キロボルト)を用いて分析する。分析には、2k、16ビット、0.6851nm/画素の解像度を有するEF−TEM画像(図4を参照する)を使用する。画像は、ノイズ抑制後のしきい値を使用する2値化処理される。その後、粒子を手動で分離する。重なる粒子及び縁にある粒子を識別し、分析に使用しない。上記で定義したECD、形状係数及び球形度を計算し、統計的に分類する。

0046

例えば、コクーン状粒子は、35nmの平均一次粒子径(d1)及び70nmの平均二次粒子径(d2)を有する、Fuso Chemical Corporation製のFUSOPL−3である。

0047

変数R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8及びR9の定義で言及した有機部分は、それぞれの基部分のそれぞれの列挙のための用語である。全ての炭化水素鎖、すなわち、全てのアルキル又はアルケニル又はアルキル−アシル又はアルケニル−アシルは、直鎖又は分岐状であることができ、接頭辞Cn〜Cmは、いずれの場合にも、基における可能な炭素原子の数を示す。Cn〜Cmは、m及びnを有する部分に限定されず、nとmの間のすべての整数をも含むことが理解されるべきであり、このような意味の例としては、
C1〜C20−アルキル、例えばCH3、C2H5、C3H7、C4H9、C5H11、C6H13、C7H15、C8H17、C9H19、C10H21、C11H23、C12H25、C13H27、C14H29、C15H31、C16H33、C17H35、C18H37、C19H39、C20H41、
C2〜C20−アルケニル、例えばC2H3、C3H5、C4H7、C5H9、C6H11、C7H13、C8H15、C9H17、C10H19、C11H21、C12H23、C13H25、C14H27、C15H29、C16H31、C17H33、C18H35、C19H37、C20H39、
C1〜C20−アルキル−アシル、例えばCH2−アシル、C2H4−アシル、C3H6−アシル、C4H8−アシル、C5H10−アシル、C6H12−アシル、C7H14−アシル、C8H16−アシル、C9H18−アシル、C10H20−アシル、C11H22−アシル、C12H24−アシル、C13H26−アシル、C14H28−アシル、C15H30−アシル、C16H32−アシル、C17H34−アシル、C18H36−アシル、C19H38−アシル、C20H40−アシル、
C2〜C20−アルケニル−アシル、例えばC2H2−アシル、C3H4−アシル、C4H6−アシル、C5H8−アシル、C6H10−アシル、C7H12−アシル、C8H14−アシル、C9H16−アシル、C10H18−アシル、C11H20−アシル、C12H22−アシル、C13H24−アシル、C14H26−アシル、C15H28−アシル、C16H30−アシル、C17H32−アシル、C18H34−アシル、C19H36−アシル、C20H38−アシル、
が挙げられる。

0048

本発明によれば、CMP組成物は、一般式(I)の化合物(B)の少なくとも1種を含む。

0049

0050

R1は、好ましくは、O−、H、OH、COO−、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
より好ましくは、R1は、H、OH、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C5〜C18−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC5〜C18−アルケニル、C5〜C18−アルキル−アシル、C5〜C18−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2COO−、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
最も好ましくは、R1は、H、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、C8〜C16−アルキル−アシル、C8〜C16−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2COO−、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
特に好ましくは、R1は、H、CH2、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよい。

0051

R2は、好ましくは、O−、H、OH、COO−、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
より好ましくは、R2は、H、OH、CH3、CH2CH3、C5〜C18−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC5〜C18−アルケニル、C5〜C18−アルキル−アシル、C5〜C18−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2COO−、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
最も好ましくは、R2は、H、OH、CH3、CH2CH3、C5〜C18−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC5〜C18−アルケニル、CH2CH2OH、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
特に好ましくは、R2は、H、OH、CH2CH2OH、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよい。

0052

R3は、好ましくは、O−、H、OH、COO−、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
より好ましくは、R3は、H、OH、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C5〜C18−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC5〜C18−アルケニル、C5〜C18−アルキル−アシル、C5〜C18−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2COO−、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
最も好ましくは、R3は、H、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、CH2CH2OH、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
特に好ましくは、R3は、H、CH2、CH3、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよい。

0053

R4は、好ましくは、O−、H、OH、COO−、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
より好ましくは、R4は、H、OH、COONa、CH2、CH3、C5〜C18−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC5〜C18−アルケニル、C5〜C18−アルキル−アシル、C5〜C18−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
最も好ましくは、R4は、H、OH、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、C8〜C16−アルキル−アシル、C8〜C16−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
特に好ましくは、R4は、H、OH、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、C8〜C16−アルキル−アシル、C8〜C16−アルケニル−アシル、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよい。

0054

R5は、好ましくは、O−、H、OH、COO−、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
より好ましくは、R5は、H、OH、COO−、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C5〜C18−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC5〜C18−アルケニル、C5〜C18−アルキル−アシル、C5〜C18−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
最も好ましくは、R5は、H、COO−、COONa、CH2、CH3、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、CH2CH2OH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
特に好ましくは、R5は、H、CH2、CH3、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよい。

0055

R6は、好ましくは、O−、H、OH、COO−、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
より好ましくは、R6は、H、OH、COO−、CH3、CH2CH3、C5〜C18−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC5〜C18−アルケニル、C5〜C18−アルキル−アシル、C5〜C18−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2COO−、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
最も好ましくは、R6は、H、OH、CH3、CH2CH3、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、C8〜C16−アルキル−アシル、C8〜C16−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
特に好ましくは、R6は、H、OH、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、CH2CH2OH、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよい。

0056

R7は、好ましくは、O−、H、OH、COO−、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
より好ましくは、R7は、H、OH、CH、CH2、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、OHCHCHOH、CH2COO−、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
最も好ましくは、R7は、H、OH、CH、CH2、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、OHCHCHOH、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
特に好ましくは、R7は、H、OH、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、C8〜C16−アルキル−アシル、C8〜C16−アルケニル−アシル、OHCHCHOH、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよい。

0057

R8は、好ましくは、O−、H、OH、COO−、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
より好ましくは、R8は、H、OH、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2COO−、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
最も好ましくは、R8は、H、OH、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
特に好ましくは、R8は、H、C4〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC4〜C16−アルケニル、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよい。

0058

R9は、好ましくは、O−、H、OH、COO−、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよく、
より好ましくは、R9は、O−、H、OH、CH3、CH2CH3又はCH2COO−であってもよく、
最も好ましくは、R9は、O−、CH3、CH2CH3又はCH2COO−であってもよく、
特に好ましくは、R9は、O−、CH3又はCH2CH3であってもよい。

0059

Xは、好ましくは、CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH、C=O又はCH2CH2Oであってもよく、
より好ましくは、Xは、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH、C=O又はCH2CH2Oであってもよく、
最も好ましくは、Xは、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH、CH2CH、CH2CH2CH、C=O又はCH2CH2Oであってもよく、
特に好ましくは、Xは、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH、CH2CH、C=O又はCH2CH2Oであってもよい。

0060

その構造中にポリマーポリエーテル鎖がない一般式(I)の化合物(B)において、l、m、n、o、p、q、r及びsは、好ましくは、0〜5の整数であってもよく、より好ましくは、l、m、n、o、p、q、r及びsは0〜4の整数であってもよく、最も好ましくは、l、m、n、o、p、q、r及びsは0〜3の整数であってもよく、特に好ましくは、l、m、n、o、p、q、r及びsは0〜2の整数、例えば1であってもよい。

0061

その構造中に少なくとも1つのポリマーポリエーテル鎖を有する一般式(I)の化合物(B)において、l、m、n、o、p、q、r及びsは、好ましくは、0〜500の整数であってもよく、より好ましくは、l、m、n、o、p、q、r及びsは0〜300の整数であってもよく、最も好ましくは、l、m、n、o、p、q、r及びsは0〜200の整数であってもよく、特に好ましくは、l、m、n、o、p、q、r及びsは、0〜100の整数、例えば4、6、8、10、13、17、22、25、29、33、35、37、41、47、50、54、58、62、67、71、73、78、81、84、85、87、91、95又は97であってもよい。

0062

一般式(I)のR1、R3、R5及び/又はR7は、互いに独立して、一価置換基である場合、m、o、q及び/又はsがゼロであり、すなわち、R1は一価である場合、mがゼロであり、R3は一価である場合、oがゼロであり、R5は一価である場合、qがゼロであり、R7は一価である場合、sがゼロである。R1、R3、R5及び/又はR7は、互いに独立して、二価の置換基である場合、m、o、q及び/又はsが少なくとも1であり、すなわち、R1は二価である場合、mが少なくとも1であり、R3は二価である場合、oが少なくとも1であり、R5は二価である場合、qが少なくとも1であり、R7は二価である場合、sが少なくとも1である。

0063

この明細書において、一価の置換基は、酸素水素結合以外の1つのさらなる共有化学結合を形成することができる置換基であり、一価の置換基は、O−、H、OH、COO−、COONa、CH3、CH2CH3、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2COO−又はCH2COONaであってもよい。

0064

この明細書において、二価の置換基は少なくとも2つのさらなる共有化学結合を形成することができる置換基であり、二価の置換基は、CH、CH2、HOCHCHOH、CH2O又はCH2CH(CH3)Oであってもよい。

0065

一般的には、化合物(B)は、少なくとも1つの非ポリマー側鎖を有する分子、又は少なくとも1つのポリマー側鎖を有する分子であってもよい。化合物(B)の側鎖がポリマー側鎖である場合、少なくとも1つのポリエーテル側鎖が好ましく、ここで、少なくとも1つのポリエーテル側鎖の末端オキシアルキレン基ヒドロキシ官能性を有する。例えば、化合物(B)中の少なくとも1つのポリマーポリエーテル側鎖の末端オキシエチレン基はヒドロキシル官能性を有するか、又は化合物(B)中の少なくとも1つのポリマーポリエーテル側鎖の末端オキシプロピレン基はヒドロキシル性基を有する。一般的には、少なくとも1つのポリエーテル側鎖は、直鎖又は分岐状であってもよく、化合物(B)中の少なくとも1つのポリマーポリエーテル側鎖を形成するオキシアルキレン基は、ポリマーポリエーテル側において、ランダム、交互、勾配及び/又はブロックのような分布を有してもよい。

0066

好ましくは、化合物(B)中のポリマーポリエーテル側鎖におけるオキシエチレン基とオキシプロピレン基との質量比は、1:50〜50:1の範囲内にあり、より好ましくは、1:20〜20:1の範囲内にあり、最も好ましくは、1:6〜18:1の範囲内にあり、特に好ましくは、1:2〜15:1の範囲内にある。

0067

例えば、本発明による化合物(B)は、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH、CH2CH、CH2CH2CH、C=O又はCH2CH2OであるX、H、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、C8〜C16−アルキル−アシル、C8〜C16−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2COO−、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR1、H、OH、CH3、CH2CH3、C5〜C18−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC5〜C18−アルケニル、CH2CH2OH、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR2、H、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、CH2CH2OH、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR3、H、OH、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、C8〜C16−アルキル−アシル、C8〜C16−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR4、H、COO−、COONa、CH2、CH3、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、CH2CH2OH、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR5、H、OH、CH3、CH2CH3、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、C8〜C16−アルキル−アシル、C8〜C16−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR6、H、OH、CH、CH2、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、C1〜C20−アルキル−アシル、C2〜C20−アルケニル−アシル、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR7、H、OH、C1〜C20−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC2〜C20−アルケニル、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR8、O−、CH3、CH2CH3又はCH2COO−であるR9、0又は1であるu及びt、並びに、構造中にポリマーポリエーテル鎖がない一般式(I)の化合物において、0〜5の範囲の整数であるl、m、o、q及びs、1〜5の範囲の整数であるp及びr、構造中に少なくとも1つのポリマーポリエーテル鎖を有する一般式(I)の化合物において、0〜500の範囲の整数であるl、m、o、q及びs、1〜500の範囲の整数であるp及びr(uが少なくとも1であり、かつXがC=O又はCH2CH2Oである場合、l若しくはrがセロであるか、又はl及びrがゼロである;XがCH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH又はCH2CH2CHである場合、l若しくはrが少なくとも1であるか、又はl及びrが少なくとも1である)を有することが、最も好ましい。

0068

例えば、本発明による化合物(B)は、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH、CH2CH、C=O又はCH2CH2OであるX、H、CH2、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR1、H、OH、CH2CH2OH、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR2、H、CH2、CH3、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR3、H、OH、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、C8〜C16−アルキル−アシル、C8〜C16−アルケニル−アシル、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR4、H、CH2、CH3、CH2COO−、CH2COONa、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR5、H、OH、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、C8〜C16−アルキル−アシル、C8〜C16−アルケニル−アシル、CH2CH2OH、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR6、H、OH、C8〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC8〜C16−アルケニル、C8〜C16−アルキル−アシル、C8〜C16−アルケニル−アシル、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR7、H、C4〜C16−アルキル、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有するC4〜C16−アルケニル、CH2CH2O又はCH2CH(CH3)OであるR8、O−、CH3又はCH2CH3であるR9、0又は1であるu及びt、並びに、構造中にポリマーポリエーテル鎖がない一般式(I)の化合物において、0〜3の範囲の整数であるl、m、o、q及びs、1〜3の範囲の整数であるp及びr、構造中に少なくとも1つのポリマーポリエーテル鎖を有する一般式(I)の化合物において、0〜250の範囲の整数であるl、m、o、q及びs、1〜250の範囲の整数であるp及びr(uが少なくとも1であり、かつXがC=O又はCH2CH2Oである場合、l若しくはrがセロであるか、又はl及びrがゼロである;XがCH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH又はCH2CH2CHである場合、l若しくはrが少なくとも1であるか、又はl及びrが少なくとも1である)を有することが、特に好ましい。

0069

例えば、本発明による化合物(B)は、下記の指数及び変数を有する一般式(I)の化合物である:

0070

0071

B1において、ポリエーテル側鎖の末端オキシアルキレン基がヒドロキシ官能性である。

0072

0073

0074

0075

0076

0077

0078

0079

0080

0081

0082

0083

0084

0085

0086

本発明によれば、CMP組成物(Q)中の(B)の量は、組成物(Q)の総質量に基づいて、0.5質量%以下、より好ましくは0.3質量%以下、最も好ましくは0.2質量%以下、特に0.15質量%以下である。本発明によれば、(B)の量は、組成物(Q)の総質量に基づいて、少なくとも0.001質量%、好ましくは少なくとも0.002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0.007質量%、特に少なくとも0.008質量%である。例えば、(B)の量は、0.01質量%〜0.12質量%の範囲にあり得る。

0087

本発明によれば、CMP組成物は水性媒体(C)を含む。(C)は、1種の水性媒体、又は様々な水性媒体の混合物であり得る。

0088

一般的には、水性媒体(C)は、水を含有する任意の媒体であることができる。好ましくは、水性媒体(C)は、水、及び水と混合できる有機溶媒(例えば、アルコール、好ましくはC1〜C3アルコール、又はアルキレングリコール誘導体)の混合物である。より好ましくは、水性媒体(C)は水である。最も好ましくは、水性媒体(C)は脱イオン水である。

0089

(C)以外の成分の量が、CMP組成物の質量に基づいて、合計でx質量%である場合、(C)の量は、CMP組成物の質量に基づいて、(100−x)質量%である。

0090

さらに、本発明の化学機械研磨(CMP)組成物(Q)は、任意に、1種以上の酸化剤(D)、好ましくは1種又は2種の酸化剤、より好ましくは1種の酸化剤を含む。より好ましくは、1種以上の酸化剤(D)の1種又は少なくとも1種は、過酸化物過硫酸塩過塩素酸塩、過臭素酸塩、過ヨウ素酸塩、過マンガン酸塩及びそれらの誘導体からなる群から選択される。最も好ましくは、このような酸化剤(D)は過酸化物又は過硫酸塩である。特に、このような酸化剤(D)は過酸化物である。特に、(D)は過酸化水素である。

0091

存在する場合、酸化剤(単数又は複数)(D)の総量は、本発明のCMP組成物において任意の広い範囲の割合で含有することができる。好ましくは、(D)の総量は、いずれの場合も組成物の総質量に基づいて、20質量%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2.5質量%以下、例えば1.5質量%以下である。好ましくは、(D)の総量は、いずれの場合も本発明のそれぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、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。過酸化水素を唯一の酸化剤(D)として使用する場合、(D)の総量は、いずれの場合も本発明のそれぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、好ましくは0.5質量%〜4質量%、より好ましくは1質量%〜2質量%、例えば1.2〜1.3質量%である。

0092

(A)、(B)、(C)及び(D)に加えて、化学機械研磨(CMP)組成物(Q)は、下記の1種以上のさらなる成分を含むことができる。

0093

本発明によるCMP組成物の特性、例えば、異なる材料に対して(例えば金属対二酸化ケイ素)組成物の安定性、研磨性能及びエッチング挙動は、それぞれ、対応する組成物のpHに依存することが可能である。

0094

本発明によれば、CMP組成物(Q)は、2〜6の範囲のpHを有する。好ましくは、本発明による又は使用される組成物のpH値は、それぞれ、2.5〜5.8、より好ましくは3.2〜5.5、最も好ましくは3.5〜5.3、特に好ましくは3.7〜5.2、例えば3.8〜5.1の範囲にある。

0095

さらに、CMP組成物(Q)は、任意に、CMP組成物(Q)の総質量に基づいて、0〜2質量%の少なくとも1種のpH調整剤(N)を含有することができる。pH調整剤(N)は、(A)、(B)及び(C)と異なる。一般的には、pH調整剤(N)は、CMP組成物(Q)に添加してそのpH値を所要の値まで調整させる化合物である。好ましくは、CMP組成物(Q)は少なくとも1種のpH調整剤(N)を含有する。好ましいpH調整剤は、水酸化テトラアルキルアンモニウムを含んで、無機酸、カルボン酸アミン塩基アルカリ水酸化物水酸化アンモニウムである。特に、pH調整剤(N)は、硝酸硫酸アンモニア水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムである。例えば、pH調整剤(N)は水酸化カリウム又は硝酸である。

0096

存在する場合、pH調整剤(N)は、様々な量で含むことができる。存在する場合、(N)の量は、CMP組成物(Q)の総質量に基づいて、好ましくは2質量%以下、より好ましくは1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、(N)の量は、対応する組成物(Q)の総質量に基づいて、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%ある。

0097

さらに、本発明のCMP組成物は、任意に、少なくとも1種の錯化剤(E)、例えば1種の錯化剤を含有することができる。一般的には、錯化剤は、被研磨基板又はその1つの層のイオン錯化することができる化合物である。好ましくは、(E)は、少なくとも2個のCOOH基を有するカルボン酸、N含有カルボン酸、N含有スルホン酸、N含有硫酸、N含有ホスホン酸、N含有リン酸又はそれらの塩である。より好ましくは、(E)は、少なくとも2個のCOOH基を有するカルボン酸、N含有カルボン酸又はそれらの塩である。最も好ましくは、(E)は、アミノ酸又はその塩である。例えば、(E)は、グリシンセリンアラニンヒスチジン又はそれらの塩である。

0098

存在する場合、錯化剤(E)は、様々な量で含有することができる。好ましくは、(E)の量は、対応する組成物の総質量に基づいて、20質量%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、例えば2質量%以下である。好ましくは、(E)の量は、対応する組成物の総質量に基づいて、少なくとも0.05質量%、より好ましくは少なくとも0.1質量%、最も好ましくは少なくとも0.5質量%、例えば少なくとも1質量%である。

0099

さらに、本発明のCMP組成物は、任意に、少なくとも1種の殺生物剤(H)、例えば1種の殺生物剤をさらに含有することができる。一般的には、殺生物剤は、化学的又は生物学的手段により、任意の有害生物を抑制、無害化又は制御効果を発揮する化合物である。好ましくは、(H)は、第4級アンモニウム化合物イソチアゾリノン系化合物、N−置換二酸化ジアゾニウム、又はN’−ヒドロキシ−酸化ジアゾニウムオキサイド塩である。より好ましくは、(H)はN−置換二酸化ジアゾニウム又はN’−ヒドロキシ−酸化ジアゾニウムオキサイド塩である。

0100

存在する場合、殺生物剤(H)は、様々な量で含有することができる。存在する場合、(H)の量は、対応する組成物の総質量に基づいて、好ましくは0.5質量%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、(H)の量は、対応する組成物の総質量に基づいて、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。

0101

本発明によるCMP組成物は、それぞれ、必要なら、安定剤、界面活性剤など(これに制限していない)を含む様々な他の添加剤を含んでもよい。前記他の添加剤は、例えば、通常CMP組成物に使用されるものであるので、当業者に公知である。このような添加剤は、例えば、分散を安定化させるか、又は研磨性能、若しくは異なる層間の選択性を向上することができる。

0102

存在する場合、前記添加剤は、様々な量で含有することができる。好ましくは、前記添加剤の量は、対応する組成物の総質量に基づいて、10質量%以下、より好ましくは1質量%以下、最も好ましくは0.1質量%以下、例えば0.01質量%以下である。好ましくは、前記添加剤の量は、対応する組成物の総質量に基づいて、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0.01質量%、例えば少なくとも0.1質量%である。

0103

本発明によるCMP組成物(Q)の例として、以下が挙げられる:
Z1:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.1〜2.2質量%の量の無機粒子、
(B1)式中、l、m、n、o、p、q、r及びsが、互いに独立して、1〜150の整数であり、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.8〜5.2のpHを有する。

0104

Z2:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.1〜2.9質量%の量のシリカ粒子、
(B1)式中、l、m、n、o、p、q、r及びsが、互いに独立して、1〜120の整数であり、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0105

Z3:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.5〜2.3質量%の量のシリカ粒子、
(B1)式中、l、n、p及びrが、互いに独立して、1〜48の整数であり、m、o、q及びsが、互いに独立して、8〜87の整数であり、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0106

Z4:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜3.4質量%の量のシリカ粒子、
(B1)式中、l、n、p及びrが、互いに独立して、1〜25の整数であり、m、o、q及びsが、互いに独立して、5〜95の整数であり、R1、R3、R5及びR7がCH2CH2Oであり、R2、R4、R6及びR8がCH2CH(CH3)Oであり、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0107

Z5:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜1.8質量%の量のシリカ粒子、
(B1)式中、l、n、p及びrが、互いに独立して、1〜60の整数であり、m、o、q及びsが、互いに独立して、10〜110の整数であり、R1、R3、R5及びR7がCH2CH2Oであり、R2、R4、R6及びR8がCH2CH(CH3)Oであり、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜4.8のpHを有する。

0108

Z6:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.5〜2.3質量%の量のシリカ粒子、
(B1)式中、l、n、p及びrが、互いに独立して、1〜75の整数であり、m、o、q及びsが、互いに独立して、4〜90の整数であり、それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.001〜0.3質量%の量で、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.6〜4.6のpHを有する。

0109

Z7:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜3.4質量%の量のシリカ粒子、
(B1)式中、l、n、p及びrが、互いに独立して、1〜85の整数であり、m、o、q及びsが、互いに独立して、5〜150の整数であり、R1、R3、R5及びR7がCH2CH(CH3)Oであり、R2、R4、R6及びR8がCH2CH2Oであり、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0110

Z8:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜3.4質量%の量のシリカ粒子、
(B2)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.001〜0.3質量%の量で、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0111

Z9:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜3.4質量%の量のシリカ粒子、
(B5)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.001〜0.3質量%の量で、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0112

Z10:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜3.4質量%の量のシリカ粒子、
(B6)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.001〜0.3質量%の量で、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0113

Z11:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜3.4質量%の量のシリカ粒子、
(B8)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.001〜0.3質量%の量で、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0114

Z12:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜3.4質量%の量のシリカ粒子、
(B9)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.001〜0.3質量%の量で、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0115

Z13:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜3.4質量%の量のシリカ粒子、
(B10)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.001〜0.3質量%の量で、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0116

Z14:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜3.4質量%の量のシリカ粒子、
(B11)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.001〜0.3質量%の量で、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0117

Z15:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜2.4質量%の量のシリカ粒子、
(B12)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.001〜0.3質量%の量で、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0118

Z16:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜2.6質量%の量のシリカ粒子、
(B13)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.001〜0.3質量%の量で、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0119

Z17:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜3.1質量%の量のシリカ粒子、
(B14)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.001〜0.3質量%の量で、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0120

Z18:
(A)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.2〜2.9質量%の量のシリカ粒子、
(B15)それぞれのCMP組成物の総質量に基づいて、0.001〜0.3質量%の量で、
(C)水性媒体、
ここで、組成物(Q)が、2.2〜5.4のpHを有する。

0121

半導体装置は本発明の方法により製造することができ、前記方法は、CMP組成物(Q)の存在下で元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGex材料(0.1≦x<1)の化学機械研磨を含み、好ましくは、前記方法は、CMP組成物(Q)の存在下で元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGex材料の化学機械研磨を含む。

0122

一般的には、本発明による方法により製造することがきる半導体装置には、特に制限していない。したがって、半導体装置は、半導体材料、例えばシリコン、ゲルマニウム及びIII−V材料を含む電子部品であり得る。半導体装置は、単独の個別素子(discrete devices)として製造されたもの、又はウェハ上に製造され、相互接続された複数の素子からなる集積回路(ICs)として製造されたものであり得る。半導体装置は、二端子素子(terminal device)(例えば、ダイオード)、三端子素子(例えば、バイポーラトランジスタ)、四端子素子(例えば、ホール効果センサ)、又は多端子素子であり得る。好ましくは、前記半導体装置は多端子素子である。多端子素子は、集積回路としての論理素子、及びマイクロプロセッサー、又はランダムアクセスメモリ(RAM)、読み出し専用メモリ(ROM)及び相変化ランダムアクセスメモリ(PCRAM)としてのメモリ素子であることができる。好ましくは、前記半導体装置は多端子論理素子である。特に、前記半導体装置は集積回路又はマイクロプロセッサーである。

0123

一般的には、この元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexは、任意のタイプ、形態又は形状の元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexであり得る。この元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexは、好ましくは、層状及び/又はオーバーグロース(overgrowth)を有する。この元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexは層状及び/又はオーバーグロースを有する場合、ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexの含有量は、対応する層及び/又はオーバーグロースの質量に基づいて、好ましくは90質量%を超え、より好ましくは95質量%を超え、最も好ましくは98質量%を超え、特に99質量%を超え、例えば99.9質量%を超える。一般的には、この元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexは、異なる方法で製造する又は得ることができる。この元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexは、好ましくは、他の基板間のトレンチ充填又は成長され、より好ましくは、二酸化ケイ素、シリコン、又は半導体産業で使用される他の絶縁材料及び半導体材料の間のトレンチに充填又は成長され、最も好ましくは、STI(浅溝分離)二酸化シリコンの間のトレンチに充填又は成長され、特に、選択的エピタキシャル成長プロセスにおいけるSTI二酸化シリコン間のトレンチで成長される。この元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexは、STI二酸化シリコン間のトレンチに充填又は成長される場合、前記トレンチの深さは、好ましくは20〜500nm、より好ましくは150〜400nm、最も好ましくは250〜350nm、特に280〜320nmである。他の実施態様において、この元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexは、二酸化ケイ素、シリコン、又は半導体産業で使用される他の絶縁材料及び半導体材料の間のトレンチに充填又は成長される場合、前記トレンチの深さは、好ましくは5〜100nm、より好ましくは8〜50nm、最も好ましくは10〜35nm、特に15〜25nmである。

0124

元素ゲルマニウムは、その化学元素の形態のゲルマニウムであり、好ましくはゲルマニウム塩、又は対応する合金の質量に基づいて90質量%未満のゲルマニウム含有量を有するゲルマニウム合金を含まない。

0125

前記Si1−xGex材料(0.1≦x<1)は、任意のタイプ、形態又は形状の0.1≦x<1のSi1−xGex材料であり得る。一般的には、xは0.1≦x<1の範囲の中の任意の値であり得る。好ましくは、xは0.1≦x<0.8の範囲にあり、より好ましくは、xは0.1≦x<0.5の範囲にあり、最も好ましくは、xは0.1≦x<0.3の範囲にあり、例えば、xは0.2である。前記Si1−xGex材料は、好ましくは、Si1−xGex層、より好ましくはひずみ緩和のSi1−xGex層である。このひずみ緩和のSi1−xGex層は、本明細書中に参考として引用される、US 2008/0265375 A1の段落[0006]に記載のものであり得る。

0126

本発明の方法が、元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGex及び二酸化ケイ素を含む基板の化学機械研磨を含む場合、材料の除去速度に関し、二酸化ケイ素に対する元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexの選択性は、好ましくは10:1よりも高く、より好ましくは20:1よりも高く、最も好ましくは30:1よりも高く、特に50:1よりも高く、特に75:1よりも高く、例えば100:1よりも高い。この選択性は、例えば、CMP組成物(Q)の有機化合物(B)の種類及び濃度により、pH値及び酸化剤(D)の濃度などの他のパラメータを設定することにより調整することができる。酸化剤(D)の濃度を変化させることによる研磨性能への影響は、特に、Si1−xGex材料(0.1≦x<1)を研磨することにより見ることができる。

0127

本発明によるCMP組成物(Q)は、好ましくは、元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGex材料(0.1≦x<1)を含む基板の化学機械研磨に、好ましくは、元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGex層及び/又はオーバーグロースを含む基板の化学機械研磨に使用される。前記元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGex層及び/又はオーバーグロースのゲルマニウム及び/又はSi1−xGex含有量は、好ましくは、対応する層及び/又はオーバーグロースの質量に基づいて、90質量%を超え、より好ましくは95質量%を超え、最も好ましくは98質量%を超え、特に99質量%を超え、例えば99.9質量%を超える。元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGex層及び/又はオーバーグロースは、様々な方法で、好ましくは他の基板間のトレンチに充填又は成長させることにより、より好ましくは二酸化ケイ素、シリコン、又は半導体産業で使用される他の絶縁材料及び半導体材料の間のトレンチに充填又は成長させることにより、最も好ましくはSTI(浅溝分離)二酸化シリコンの間のトレンチに充填又は成長させることにより、特に選択的エピタキシャル成長プロセスにおいけるSTI二酸化シリコン間のトレンチで成長させることにより、得ることができる。

0128

本発明によるCMP組成物(Q)は、元素ゲルマニウム及び二酸化ケイ素を含む基板の研磨に使用される場合、材料の除去速度に関し、二酸化ケイ素に対する元素ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexの選択性は、好ましくは10:1よりも高く、より好ましくは20:1よりも高く、最も好ましくは30:1よりも高く、特に50:1よりも高く、特に75:1よりも高く、例えば100:1よりも高い。

0129

通常、CMP組成物の製造方法は公知である。これらの方法は、本発明によるCMP組成物(Q)の製造に適用してもよい。これは、例えば、水性媒体(C)(好ましくは、水)中に上述した成分(A)及び(B)を分散又は溶解することを組み合わせることにより、任意に酸、塩基バッファー又はpH調整剤の添加によりpH値を調整することにより、実行することができる。このために、従来の、及び標準混合方法及び混合装置、例えば攪拌容器高せん断インペラ(high shear impellers)、超音波ミキサーホモジナイザーノズル又は向流ミキサーが、使用することができる。

0130

好ましくは、CMP組成物(Q)は、無機粒子(A)を分散し、水性媒体(C)中で化合物(B)を溶解して、pHを2〜6に調整することにより製造される。

0131

研磨方法は、一般に公知であり、集積回路を有するウェハの製造において、CMPに使用される通常の条件下で、方法及び装置を用いて行うことができる。研磨方法が行うことができる装置に関して、制限していない。

0132

当技術分野で知られているように、CMP方法のための典型的な装置は、研磨パッドで覆われた回転プラテンからなる。軌道研磨機も使用している。ウェハは、キャリア又はチャック上に取り付けられる。処理されるウェハの側面は、研磨パッドに向いている(片面研磨プロセス)。保持リングはウェハを水平位置に固定する。

0133

キャリアの下方では、一般に、より大きな直径のプラテンも水平に配置され、研磨すべきウェハの表面と平行な表面を提供する。プラテン上の研磨パッドは、平坦化プロセス中にウェハ表面に接触する。

0134

材料損失を生じさせるために、ウェハを研磨パッドに押し付ける。通常、キャリアとプラテンの両方は、キャリアとプラテンから垂直に延びるそれぞれの軸を中心に回転させる。回転キャリアの軸は、回転プラテンに対する位置に固定されたままであってもよいか、又はプラテンに対して水平に振動してもよい。キャリアの回転方向は、必ずしもそうではないが、典型的には、プラテンの回転方向と同様である。キャリア及びプラテンの回転速度は、一般に、必ずしも異なるものではないが、異なる値に設定される。本発明のCMP方法の間、CMP組成物(Q)は、通常、連続的な流れとして、又は滴下方式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。

0135

ウェハ上の積み荷は、例えば、しばしばバッキングフィルムと呼ばれる柔軟なパッドで覆われている、鋼製平らプレートにより適用することができる。より進化した装置を使用する場合、空気又は窒素の圧力を負荷された可撓性膜がウェハをパッド上に押し付ける。硬質研磨パッドを使用する場合、ウェハ上の下への圧力分布が、硬質プラテン配置を有するキャリアよりもより均一であるので、このような膜キャリアは、低い下への力のプロセスに好ましい。また、ウェハ上の圧力分布を制御するオプションを有するキャリアも、本発明に従って使用することができる。それらは、通常、互いに独立して一定の程度まで負荷することができる多数の異なるチャンバを備えるように設計されている。

0136

さらなる詳細については、WO2004/063301A1、特に図2と合わせて16頁の段落[0036]から18頁の段落[0040]を参照する。

0137

本発明のCMP方法により、優れた機能性を有し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。

0138

本発明によるCMP組成物(Q)は、すぐに使用できるスラリーとしてCMP方法に使用することができ、長い貯蔵寿命を有し、長時間にわたって安定な粒径分布を示す。したがって、それらは、容易に取り扱い及び保管することができる。それらは、特に、高ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexMRRと、高Ge及び/又はSi1−xGex:SiO2選択性との組み合わせ、及び/又は高ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexMRRと、低ゲルマニウム及び/又はSi1−xGexSERとの組み合わせに関して、優れた研磨性能を示す。

0139

特に、本発明によるCMP組成物(Q)は、STI(浅いトレンチ分離)二酸化シリコン、又は、層及び/又はオーバーグロースの形状を有し、かつ層及び/又はオーバーグロースに対して98質量%を超えるゲルマニウム及び/又はSi1−xGex含有量を有する元素ゲルマニウム若しくはSi1−xGexの間のトレンチ内で成長した元素ゲルマニウムを含む基板の研磨に使用することができる。

0140

その成分の量は最小限に抑えられているので、本発明によるCMP組成物(Q)及びCMP方法は、費用対効果の高い方法で使用又は適用することができる。

0141

CMP組成物(Q)が添加剤を含まないという事実はまた、本発明によるCMP組成物の単純化された製造方法をもたらす。

0142

特定の理論に制限されることを望まないが、強い阻害効果において、均衡の比でアミン官能基及びヒドロキシル官能基を有する分子を有し、阻害剤ゲルマニウム表面との良好な相互作用を可能にし、同時に研磨すべき基板のより疎水性の表面をもたらすことが重要である。

図面の簡単な説明

0143

粒子形状による形状係数の変化の略図である。
粒子の伸びによる球形度の変化の略図である。
円相当径(ECD)の略図である。
炭素ホイル上に20質量%の固形分を有する乾燥したコクーン状シリカ粒子分散系のエネルギーフィルタ型透過電子顕微鏡(EF−TEM)(120キロボルト)画像である。

0144

実施例及び比較例
pH値の測定は、pH電極(Schott、ブルーライン、pH 0〜14/−5…100℃/3mol/Lの塩化ナトリウム)を用いて行う。

0145

Ge−cSER(ゲルマニウ層の低温静的エッチング速度)の決定は、25℃でKAMICInc.製の1x1インチのゲルマニウム試験片(coupon)を対応する組成物に10分間浸漬し、浸漬前後の質量損失を測定することにより行う。

0146

Ge−cSER(ゲルマニウ層の高温静的エッチング速度)の決定は、50℃でKAMICInc.製の1x1インチのゲルマニウム試験片を対応する組成物に10分間浸漬し、浸漬前及び後の質量損失を測定することにより行う。

0147

35nmの平均一次粒子径(d1)及び70nmの二次粒子径(d2)(動的光散乱技術を用いて決定した)を有するコクーン状のコロイドシリカ粒子(A1)(例えば、Fuso(登録商標)PL−3)を使用した。

0148

表1:コクーン状シリカ粒子(A)の粒子形状分析実験結果

0149

0150

粒子形状の特徴付けの手順
20質量%固形分を有する水性コクーン状シリカ粒子分散系を炭素ホイル上に分散させ、乾燥させた。エネルギーフィルタ型透過電子顕微鏡(EF−TEM)(120キロボルト)及び走査型電子顕微鏡二次電子画像(SEM−SE)(5キロボルト)を用いて、乾燥した分散系を分析した。2kの分解能、16ビット、0.6851nm/画素を有するEF−TEM画像(図4)を分析に使用した。ノイズ抑制後の閾値を使用して、画像を2値化処理した。その後、粒子を手作業で分離した。重なり粒子及びエッジの粒子を、識別し、分析に使用しなかった。上記で定義したECD、形状係数及び球形度を計算し、統計的に分類した。

0151

A2は、動的光散乱(例えば、Akzo Nobel製のLevasil 200E)により決定した、15〜25nmの平均直径を有する約200g/m2の比表面積を有する粒子である。A3は、動的光散乱(例えば、Nyacol社製のNexsil 125A)により決定した、85〜95nmの平均直径を有する粒子である。

0152

Malvern社製の標準Zetasizerナノ装置電気泳動移動度の測定に使用した。移動度の測定の前に、10mmol/lのKCl溶液を用いて試料を500倍に希釈した。測定は23℃で行った。

0153

ベンチトップ研磨機の評価について、下記のパラメーターを選択した:
Powerpro 5000 Buehler.DF=35N、テーブル速度150rpm、プラテン速度150rpm、スラリー流速20ml/分、20s調整、3分の研磨時間、IC1000パッド、ダイヤモンドコンディショナー(3M)。

0154

新しいタイプのCMP組成物をCMPに使用する前に、複数のスイープにより、パッドを調整する。除去速度の決定においては、少なくとも2つのウェハを研磨し、これらの実験から得たデータの平均値を使用する。

0155

局所供給ステーション(local supply station)で、CMP組成物を攪拌する。

0156

Sartorius LA310 Sスケールを用いて、CMP組成物により研磨した2インチディスクにおけるゲルマニウム材料の除去速度(Ge−MRR)を、CMP前後のコーティングされたウェハ又はブランケットディスクの質量の差により決定する。研磨した材料の密度(ゲルマニウムの場合、5.323g/cm3)及び表面積が分かっているので、質量の差は、膜厚の差に変換することができる。膜厚の差を研磨時間で割ることにより、材料の除去速度の値を得る。

0157

Sartorius LA310 Sスケールを用いて、CMP組成物により研磨した2インチウェハにおける酸化ケイ素材料の除去速度(酸化物MRR)を、CMP前後のコーティングされたウェハの質量の差により決定する。研磨した材料の密度(酸化ケイ素の場合、2.648g/cm3)及び表面積が分かっているので、質量の差は、膜厚の差に変換することができる。膜厚の差を研磨時間で割ることにより、材料の除去速度の値を得る。

0158

研磨すべき対象:ベンチトップ研磨機で、非構造化ゲルマニウムウェハ及び/又は非構造化酸化ケイ素ウェハ。

0159

ウェハ研磨において、リフレクションツール(reflexion tool)を300mmのウェハに使用し、Mirra Mesaツールを200mmのウェハに使用した。両方のウェハともAMATから購入した。研磨パッドとしてのIC1000パッド(Dow chemicals)を、93rpmのプラテン速度及び87rpmのヘッド速度で使用した。研磨圧力は2psiであり、スラリー流速は、300mmツールにおいて150mL/分であり、Mirra Mesa研磨機において200mL/分であった。

0160

Metryx製のツールを使用して質量損失により、又はSi1−xGex層の層厚光学厚さ測定(例えば、KLA Spectra CD100又はOP2600ツール)により、MRRを決定した。

0161

(それぞれ、表1に記載の量の)成分(A)、(B)及び任意(D)を脱イオン水(C)中に分散又は溶解した。スラリーにアンモニア水溶液(0.1%〜10%)、10%のKOH溶液又はNHO3(0.1%〜10%)を添加することにより、pHを調整する。pH複合電極(Schott、ブルーライン22pH)を用いて、pH値を測定する。

0162

表2:実施例1〜24及び比較例V1のCMP組成物、それらのpH値、Ge−cSER、Ge−hSERデータ、並びに、これらの組成物を用いて、2”非構造化ゲルマニウムウェハの化学機械研磨のプロセスにおけるそれらのGe−MRR及び酸化物−MRRデータ、ここで、CMP組成物の水性媒体(C)は脱イオン水である。成分(A)、(B)、(D)の量は、対応するCMP組成物の質量に対する、質量パーセント(質量%)で表示する。(C)以外の成分の量が合計でCMP組成物のy質量%である場合、したがって、(C)の量はCMP組成物の(100−y)質量%である。

0163

0164

0165

0166

表3:選択した化合物(B)のGe−高温静的エッチング速度[Å/分]

0167

0168

表4:実施例11〜16のCMP組成物、それらのpH値、Ge−cSER、Ge−hSERデータ、並びに、これらの組成物を用いて、構造化シリコンゲルマニウムウェハの化学機械研磨のプロセスにおけるそれらのGe−MRR及び酸化物−MRRデータ、ここで、CMP組成物の水性媒体(C)は脱イオン水である。成分(A)、(B)、(D)の量は、対応するCMP組成物の質量に対する、質量パーセント(質量%)で表示する。(C)以外の成分の量が合計でCMP組成物のy質量%である場合、したがって、(C)の量はCMP組成物の(100−y)質量%である。

0169

0170

0171

本発明によるCMP組成物は、表2、表3及び表4に示す実施例によって実証できるように、ゲルマニウムの酸化物に対する選択性の点で向上した研磨性能、及びエッチング速度の大幅な低下を示している。

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