(57)【要約】  （Ａ）無機粒子、有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、  （Ｂ）少なくとも１個のＮ−複素環を含むポリマー、及び  （Ｍ）水性溶媒を含む化学的機械研磨組成物（Ｑ１）（ただし、Ｑ１は、１．５〜４．５のｐＨを有する）の存在下で、少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の化学的機械研磨含む半導体デバイスの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）無機粒子、有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
（Ｂ）少なくとも１個のＮ−複素環を含むポリマー、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含む化学的機械研磨組成物（Ｑ１）（ただし、Ｑ１は、１．５〜４．５のｐＨを有する）の存在下で、少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記ＩＩＩ−Ｖ材料が、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓＳｂ、又はＧａＩｎＡｓＳｂである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＩＩＩ−Ｖ材料が、ＧａＡｓである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマー（Ｂ）が、Ｎ−複素環を含む少なくとも１種のモノマー単位（ＭＵ）の少なくとも１種から誘導される請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記Ｎ−複素環が、ピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、ピペリジン、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラゾール、チアゾール、イソチアゾール、チアゾリジン、オキサゾール又はイソオキサゾールである請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記Ｎ−複素環が、ピロリドン又はイミダゾールである請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリマー（Ｂ）が、ポリビニルピロリドンポリマー、ポリビニルイミダゾールポリマー、又はビニルピロリドン／ビニルイミダゾール共重合体である請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記組成物（Ｑ１）が、さらに
（Ｄ）酸化剤の少なくとも１種、
を含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記粒子（Ａ）が、シリカ粒子である請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＩＩＩ−Ｖ材料が、ＧａＡｓであり、且つ前記組成物（Ｑ１）が、
（Ａ）シリカ粒子、
（Ｂ）ピロリドン又はイミダゾールを含むモノマー単位（ＭＵ）の少なくとも１種から誘導されるポリマー、
（Ｄ）酸化剤、及び
（Ｍ）水性溶媒、
を含む請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
（Ａ）無機粒子、有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
（Ｂ）少なくとも１個のＮ−複素環を含むポリマーの少なくとも１種、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含む化学的機械研磨組成物（Ｑ１）（ただし、Ｑ１は、１．５〜４．５のｐＨを有する）の、
少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の化学的機械研磨のための使用方法。
【請求項１２】
（Ａ）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、酸化イットリウム及びジルコニアから選択される無機粒子、又は有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
（Ｃ）少なくとも１個のＮ−複素環を含む非ポリマー性化合物、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含む化学的機械研磨組成物（Ｑ２）（ただし、Ｑ２は、１．５〜４．５のｐＨを有する）の存在下で、少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記Ｎ−複素環が、環構成原子として２個を超える窒素原子を有さない請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＩＩＩ−Ｖ材料が、ＧａＡｓであり、且つ前記組成物（Ｑ２）が、
（Ａ）シリカ粒子、
（Ｃ）ピロリドン、
（Ｄ）酸化剤、及び
（Ｍ）水性溶媒、
を含む請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
（Ａ）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、酸化イットリウム及びジルコニアから選択される無機粒子、又は有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
（Ｃ）少なくとも１個のＮ−複素環を含む非ポリマー性化合物、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含む化学的機械研磨組成物（Ｑ２）（ただし、Ｑ２は、１．５〜４．５のｐＨを有する）の、
少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の化学的機械研磨のための使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は本質的に、Ｎ−複素環を含む特定の化合物を含むＣＭＰ（化学的機械研磨）組成物の存在下での、ＩＩＩ−Ｖ材料の化学的機械研磨（以下、ＣＭＰと省略する）を含む、半導体デバイスの製造方法、及びそのＩＩＩ−Ｖ材料を含む半導体産業の基材を研磨する使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業では、化学的機械研磨は、半導体ウェハーのような、高度なフォトニック、微小電気機械及びマイクロ電子の材料あるいはデバイスを製造する際に適用される周知の技術である。
【０００３】
半導体産業において使用される材料及びデバイスの製造中に、ＣＭＰは金属及び／又は酸化物表面を平坦化するために使用される。ＣＭＰは、化学的及び機械的な作用の相互作用を利用し、研磨される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って提供される。機械的作用は、通常、研磨される表面上へ押し付けられ、移動式取り付け盤（moving platen）に備え付けられる研磨パッド（polishing pad）によって、通常実施される。取り付け盤の移動は、通常直性、回転、又は軌道的である。
【０００４】
典型的なＣＭＰプロセス工程において、回転するウェハーホルダーが、研磨されるウェハーを、研磨パッドに接触させる。ＣＭＰ組成物は、通常、研磨されるウェハーと研磨パッドとの間に塗布される。
【０００５】
最先端技術において、Ｎ−複素環を含むポリマーを含むＣＭＰ組成物の存在下におけるＣＭＰプロセスが知られており、たとえば、以下の文献に開示される。
【０００６】
ＥＰ１７５７６６５Ａ１は、水、２００，０００を超える重量平均分子量を有するポリビニルピロリドン（以下、ＰＶＰと省略する）、酸化剤、研磨剤粒子、並びに（ａ）水不溶性金属化合物を形成する第１金属化合物形成剤、及び（ｂ）水可溶性金属化合物を形成する第２金属化合物形成剤を含む保護膜形成剤を含む、金属膜を研磨するために有用なＣＭＰ水性分散系を開示する。その水性分散系は金属膜を、金属膜及び絶縁膜における欠点を引き起こすことなく、低い摩擦で、均一に安定に研磨する能力がある。
【０００７】
ＵＳ２００７／１７６１４１Ａ１は、カルボン酸ポリマー、研磨剤、ＰＶＰ、カチオン性化合物、両性イオン系化合物及び水を含み、ＰＶＰが１００グラム／モル〜１，０００，０００グラム／モルの間の平均分子量を有する、半導体ウェハー上のシリカ及びホウリン酸−ケイ酸塩ガラス（borophosphate-silicate-glass）を研磨するために有用な水性組成物を開示する。
【０００８】
ＵＳ２００６／１３８０８６Ａ１は、カルボン酸ポリマー、研磨剤、ＰＶＰ、カチオン性化合物、フタル酸及び塩、両性イオン系化合物及び水を含み、ＰＶＰが１００グラム／モル〜１，０００，０００グラム／モルの間の平均分子量を有する、第１水性組成物で、シリカを平坦化する工程を含む半導体ウェハー上のシリカ及び窒化ケイ素を研磨するための方法を開示する。
【０００９】
ＵＳ２００５／１９４５６２Ａ１は、０．００１〜２質量％の熱可塑性ポリマー、及び０．００１〜１質量％のＰＶＰを含み、熱可塑性ポリマーのＰＶＰに対する質量比の変動が、非鉄配線（non-ferrous interconnect）の除去速度を制御する、非鉄配線を有する半導体を研磨するために適切な研磨組成物を開示する。非鉄配線の例として、アルミニウム、銅、金、ニッケル、及び白金族金属、銀、タングステン、並びに少なくとも１種の前述の金属を含む合金が挙げられる。
【００１０】
最先端技術において、Ｎ−複素環を含む非重合性化合物を含むＣＭＰ組成物の存在下でのＩＩＩ−Ｖ材料の化学的機械研磨を含む方法が知られており、たとえば、以下の文献に開示される。
【００１１】
ＷＯ２０１０／１０５２４０Ａ２は、少なくとも約８０質量％の水、その水に分散した超分散ダイヤモンド（ＵＤＤ）で、約５質量％以下の量で存在するＵＤＤ、及びスラリーのｐＨを、少なくとも約８．０に調整するために効果的な量のｐＨ修正剤（pH modifying agent）含む、窒化ガリウム用のＣＭＰスラリーを開示する。そのスラリーは、任意に、１，２，４−トリアゾールのような保護剤を含んでも良い。たとえば、スラリーは０．２質量％ＵＤＤ、２．５質量％ＮａＣｌＯ、８７５ｐｐｍのクエン酸、及び２００ｐｐｍの１，２，４−トリアゾールを脱イオン水に添加することにより調製され、ＧａＮ研磨用に適切なスラリー（サンプル７）を形成する。
【００１２】
ＷＯ２０１１／１５８７１８Ａ１は、ＧａＡｓ又はＧａＮを含む半導体基板を、変性シリカ粒子、０質量％より大きく、１．００質量％未満の量で非イオン性水可溶性ポリマーを用い、ｐＨ５〜９で研磨するための研磨液で、研磨液がさらに１，２，４−トリアゾールを含む研磨剤を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】ＥＰ１７５７６６５Ａ１
【特許文献２】ＵＳ２００７／１７６１４１Ａ１
【特許文献３】ＵＳ２００６／１３８０８６Ａ１
【特許文献４】ＵＳ２００５／１９４５６２Ａ１
【特許文献５】ＷＯ２０１０／１０５２４０Ａ２
【特許文献６】ＷＯ２０１１／１５８７１８Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的の一つは、ＩＩＩ−Ｖ材料、特にＧａＡｓ基板の化学的機械洗浄のために適切なＣＭＰ組成物及びＣＭＰプロセスであって、改善された研磨性能、特に
（ｉ）    ＩＩＩ−Ｖ材料、たとえばＧａＡｓの高い材料除去速度（material removal rate）（ＭＲＲ）、
（ｉｉ）  ＩＩＩ−Ｖ材料、たとえばＧａＡｓの低い静的エッチ速度（static etch rate）（ＳＥＲ）、
（ｉｉｉ）ＣＭＰ工程後の、ＩＩＩ−Ｖ材料、たとえばＧａＡｓの高い表面品質、
（ｉｖ）  有害副産物、たとえばＧａＡｓ研磨の場合のＡｓＨ３の安全な取り扱い、及び最小限への削減、又は
（ｖ）    あるいは（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）の組合せ、
を示すものを提供することである。
【００１５】
さらに、ＣＭＰプロセスは、適用が容易であり、且つ可能な限り少ない工程を要求することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
その結果、
（Ａ）無機粒子、有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
（Ｂ）少なくとも１個のＮ−複素環を含むポリマーの少なくとも１種、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含む化学的機械研磨組成物（Ｑ１）（ただし、Ｑ１は、１．５〜４．５のｐＨを有する）の存在下で、少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法が見出された。
【００１７】
さらに、少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の化学的機械研磨のためのＣＭＰ組成物（Ｑ１）の使用方法が見出された。
【００１８】
一方で、
（Ａ）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、酸化イットリウム及びジルコニアから選択される無機粒子、又は有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
（Ｃ）少なくとも１個のＮ−複素環を含む非ポリマー性化合物、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含む化学的機械研磨組成物（Ｑ２）（ただし、Ｑ２は、１．５〜４．５のｐＨを有する）の存在下で、少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法が見出された。
【００１９】
さらに、少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の化学的機械研磨のためのＣＭＰ組成物（Ｑ２）の使用方法が見出された。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
好ましい実施形態は、請求項及び明細書において説明される。好ましい実施形態の組合せは、本発明の範囲内であることは認識される。
【００２１】
半導体デバイスは、本発明の方法、前記ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）の存在下での少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の、好ましくは層の化学的機械研磨を含む前記方法によって製造され得る。
【００２２】
ＩＩＩ−Ｖ材料が、層の形状を有する場合、その層に含まれる全てのＩＩＩ−Ｖ材料の含有量は、対応する層の、好ましくは９０質量％より大きく、より好ましくは９５質量％より大きく、最も好ましくは９８質量％より大きく、特に９９質量％より大きく、たとえば９９．９質量％より大きい。ＩＩＩ−Ｖ材料は、少なくとも１種の第１３族元素（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎを含む）及び少なくとも１種の第１５族元素（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂを含む）からなる材料である。用語「第１３族」及び「第１５族」は、化学元素の周期表において族を名付ける、現在のＩＵＰＡＣの慣例を参照する。好ましくは、前記ＩＩＩ−Ｖ材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓＳｂ、又はＧａＩｎＡｓＳｂである。より好ましくは、前記ＩＩＩ−Ｖ材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、又はＩｎＡｌＡｓである。最も好ましくは、前記ＩＩＩ−Ｖ材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、又はＩｎＡｓである。特に、前記ＩＩＩ−Ｖ材料は、ＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）である。
【００２３】
ＣＭＰ組成物（Ｑ１）及び（Ｑ２）は、少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の、好ましくは層の化学的機械研磨に、好ましくは少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む層の化学的機械研磨に使用される。ＩＩＩ−Ｖ材料が層の形状を有する場合、その層に含まれる全てのＩＩＩ−Ｖ材料の含有量は、対応する層の、好ましくは９０質量％より大きく、より好ましくは９５質量％より大きく、最も好ましくは９８質量％より大きく、特に９９質量％より大きく、たとえば９９．９質量％より大きい。好ましくは、前記ＩＩＩ−Ｖ材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓＳｂ、又はＧａＩｎＡｓＳｂである。より好ましくは、前記ＩＩＩ−Ｖ材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、又はＩｎＡｌＡｓである。最も好ましくは、前記ＩＩＩ−Ｖ材料は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、又はＩｎＡｓである。特に、前記ＩＩＩ−Ｖ材料は、ＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）である。
【００２４】
ＣＭＰ組成物（Ｑ１）は、下記のように、成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｍ）及び任意にさらなる成分を含む。
【００２５】
ＣＭＰ組成物（Ｑ２）は、下記のように、成分（Ａ）、（Ｃ）、（Ｍ）及び任意にさらなる成分を含む。
【００２６】
ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）は、無機粒子、有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料（Ａ）を含む。（Ａ）は、
・１種の無機粒子、
・異なる種の無機粒子の混合物若しくは複合材料、
・１種の有機粒子、
・異なる種の有機粒子の混合物若しくは複合材料、又は
・１種以上の無機粒子及び１種以上の有機粒子の混合物若しくは複合材料
であり得る。
【００２７】
複合材料は、２種以上の粒子を、それが機械的、化学的又はその他の手段で互いに結合されるような方法で含む複合粒子である。複合材料の例は、外圏（outer sphere）（殻）に１種の粒子、及び内圏（inner sphere）（核）に別の種の粒子を含む、コアシェル粒子（core-shell particle）が挙げられる。
【００２８】
一般に、粒子（Ａ）は、ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）において様々な量で含まれ得る。好ましくは、（Ａ）の量は、組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）の総質量に基づいて、８質量％以下（質量％（wt.%）は、「質量パーセント」を表す）、より好ましくは５質量％以下、最も好ましくは３．５質量％以下、特に好ましくは２．５質量％以下、たとえば１．５質量％以下である。好ましくは、（Ａ）の量は、組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）の総質量に基づいて、少なくとも０．００２質量％、より好ましくは０．０１質量％、最も好ましくは少なくとも０．０８質量％、特に少なくとも０．４質量％、たとえば少なくとも１質量％である。
【００２９】
一般に、粒子（Ａ）は、様々な粒度分布に含まれ得る。粒子（Ａ）の粒度分布は、モノモードダル（単峰性）又はマルチモーダルであり得る。マルチモーダル粒度分布の場合、バイモーダル（二峰性）が、大抵好ましい。本発明のＣＭＰプロセスの間に容易に再生できる特性側面、及び容易に再生できる条件を有するため、（Ａ）にとって、モノモーダル粒度分布が好ましい。モノモーダル粒度分布を有することが、（Ａ）にとって、最も好ましい。
【００３０】
粒子（Ａ）の平均粒径は、広範囲で変化し得る。平均粒径は、水性溶媒（Ｍ）中の（Ａ）の粒度分布のｄ５０値であり、動的光散乱技術を用いて測定することができる。ｄ５０値は、粒子が本質的に球形であるという過程の下で計算される。平均粒度分布の幅は、粒度分布曲線が、最大粒子数の高さを１００％高さとして標準化された際の、比粒子数の５０％高さと交差する２点の交点の間の距離（Ｘ軸の単位が与えられる）である。
【００３１】
好ましくは、粒子（Ａ）の平均粒径は、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＨｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅｒ（ＨＰＰＳ）、又はＨｏｒｉｂａ  ＬＢ５５０等の機器を用いる動的光散乱技術で測定されたとき、５〜５００ｎｍの範囲、より好ましくは１０〜４００ｎｍの範囲、最も好ましくは２０〜３００ｎｍの範囲、特に３０〜１６０ｎｍの範囲、たとえば３５〜１３５ｎｍの範囲である。
【００３２】
粒子（Ａ）は、様々な形状であり得る。したがって、粒子（Ａ）は１種又は本質的に１種のみの形状であっても良い。しかしながら、粒子（Ａ）は、異なる形状を有することも可能である。たとえば、２種の異なる形状の粒子（Ａ）が存在しても良い。たとえば、（Ａ）は立方体、縁を面取りした立方体、８面体、２０面体、繭状、小塊状、又は突起若しくは窪みを有するか若しくは有さない球状の形状を有し得る。好ましくは、それらは、突起若しくは窪みが無いか若しくはほとんど無い球状である。別の実施形態によると、それらは、好ましくは繭状である。繭状成形粒子は、１０〜２００ｎｍの短径、及び１．４〜２．２の長径／短径の比を有する粒子である。
【００３３】
粒子（Ａ）の化学的特性は、特に制限されない。（Ａ）は、同一の化学的特性でも、又は異なる化学的特性の粒子の混合物又は複合材料でも良い。原則として、同一の化学的特性の粒子（Ａ）が、好ましい。一般に、（Ａ）は、
・半金属、半金属酸化物若しくは炭化物を含む、金属、金属酸化物若しくは炭化物等の無機粒子、又は
・ポリマー粒子等の有機粒子
・無機粒子及び有機粒子の混合物若しくは複合材料、
であり得る。
【００３４】
本発明の方法が、ＣＭＰ組成物（Ｑ１）の存在下での、化学的機械研磨を含む場合、又は（Ｑ１）が使用される場合、粒子（Ａ）は、
・無機粒子、有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
・好ましくは無機材料、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
・より好ましくは金属若しくは半金属の酸化物及び炭化物、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
・最も好ましくは、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材料、
・特に好ましくは、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材料、
・特にシリカ粒子、
・たとえばコロイド状シリカ粒子である。
【００３５】
本発明の方法が、ＣＭＰ組成物（Ｑ２）の存在下での、化学的機械研磨を含む場合、又は（Ｑ２）が使用される場合、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、酸化イットリウム及びジルコニアから選択される無機粒子、有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
・好ましくはアルミナ、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、酸化イットリウム及びジルコニアから選択される無機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
・より好ましくはアルミナ、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材料、
・最も好ましくは、シリカ粒子、
・たとえばコロイド状シリカ粒子である。
【００３６】
典型的には、コロイド状シリカ粒子は、湿性沈降法によって製造される。
【００３７】
（Ａ）が有機粒子、又は無機粒子及び有機粒子の混合物若しくは複合材料である別の実施形態において、有機粒子としてポリマー粒子が好ましい。ポリマー粒子は、ホモポリマー又はコポリマー（共重合体）であり得る。後者は、たとえばブロック共重合体又は統計共重合体であっても良い。ホモポリマー又は共重合体は、たとえば直鎖、分岐、櫛状、樹枝状、もつれ状又は架橋等の様々な構造を有していても良い。ポリマー粒子は、アニオン性、カチオン性、制御ラジカル、フリーラジカル機構に従い、懸濁重合又はエマルション重合によって得られても良い。好ましくは、ポリマー粒子は、ポリスチレン、ポリエステル、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリラクトン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエーテル、ポリ（Ｎ−アルキルアクリルアミド）、ポリ（メチルビニルエーテル）、又はモノマー単位としてビニル芳香族化合物、アクリレート、メタクリレート、無水マレイン酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリル酸又はメタクリル酸の少なくとも１種を含む共重合体、又はそれらの混合物又は複合材料の少なくとも１種である。それらの中で、架橋構造を有するポリマー粒子が好ましい。
【００３８】
用語「有機粒子」は、その分子が少なくとも１個の炭素原子を含む粒子形態の化合物で：
・ダイヤモンド、グラファイト、フラーレン等の炭素の同素体、
・炭素含有合金、又は炭化物
・その炭素原子又は複数の炭素原子が、
（ｉ１）少なくとも１個の炭素原子並びに少なくとも１個の第１５、１６、及び／又は１７族の元素の少なくとも１個の原子、
（ｉ２）炭酸水素塩、炭酸、チオ炭酸水素塩、若しくはチオ炭酸、又は
（ｉ３）ＨＣＮ、Ｈ２ＮＣＮ、ＨＯＣＮ、ＨＳＣＮ、若しくはそれらの異性体、
のみからなる中性分子、リガンド又はアニオンに全て含まれる化合物、
である無機炭素含有化合物を除くものを意味する。
【００３９】
ＣＭＰ組成物（Ｑ１）は、少なくとも１個のＮ−複素環を含むポリマー（Ｂ）を含む。ポリマーは、１０個を越える繰り返し単位からなる任意の分子である。Ｎ−複素環は、環構成原子として少なくとも１個の窒素原子を含む複素環である。
【００４０】
ポリマー（Ｂ）は、好ましくは少なくとも１個のＮ−複素環を含むモノマー単位（ＭＵ）の少なくとも１種から誘導され、より好ましくは少なくとも１個のＮ−複素環を含むモノマー単位（ＭＵ）の１〜２種から誘導される。
【００４１】
前記モノマー単位（ＭＵ）は、好ましくはピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、ピペリジン、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラゾール、チアゾール、イソチアゾール、チアゾリジン、オキサゾール及びイソオキサゾールからなる群から選択される少なくとも１個のＮ−複素環を含み、より好ましくはピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン及びピリミジンからなる群から選択される少なくとも１個のＮ−複素環を含み、最も好ましくはピロリドン又はイミダゾールを含む。
【００４２】
前記モノマー単位（ＭＵ）は、好ましくは不飽和炭化水素で置換された少なくとも１個のＮ−複素環を含み、より好ましくは少なくとも１種のアルケン置換Ｎ−複素環を含み、最も好ましくはビニル置換Ｎ−複素環を含み、特に好ましくはビニル置換Ｎ−複素環である。
【００４３】
前記モノマー単位（ＭＵ）に含まれるＮ−複素環の数は、好ましくは１〜１０個、より好ましくは１〜５個、最も好ましくは１〜２個、たとえば１個である。
【００４４】
特に、ポリマー（Ｂ）は、ピロリドン又はイミダゾールを含む、最も好ましくはビニル置換ピロリドン又はイミダゾールを含むモノマー単位（ＭＵ）の１〜２種から誘導される。たとえば、ポリマー（Ｂ）は、ポリビニルピロリドンポリマー、ポリビニルイミダゾールポリマー、又はビニルピロリドン／ビニルイミダゾール共重合体である。
【００４５】
一般に、ポリマー（Ｂ）に含まれるＮ−複素環は、任意のＮ−複素環であり得る。ポリマー（Ｂ）含まれるＮ−複素環は、好ましくはピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、ピペリジン、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラゾール、チアゾール、イソチアゾール、チアゾリジン、オキサゾール又はイソオキサゾールであり、より好ましくはピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン又はピリミジンであり、最も好ましくはピロリドン又はイミダゾールであり、特にピロリドンであり、たとえば２−ピロリドンである。
【００４６】
別の実施形態によれば、ポリマー（Ｂ）に含まれるＮ−複素環は、第４級Ｎ−複素環であり、好ましくは第４級ピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン、ピリミジンであり、より好ましくは第４級イミダゾールである。第４級Ｎ−複素環は、環構成原子の窒素の１個が、不変に正電荷を有し、溶液のｐＨ値から独立している。
【００４７】
別の実施形態によれば、ポリマー（Ｂ）は、好ましくは少なくとも１個の第４級Ｎ−複素環を含むモノマー単位（ＭＵ）の少なくとも１種から由来し、より好ましくは第４級ピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン、ピリミジンを含むモノマー単位（ＭＵ）の少なくとも１種から由来し、最も好ましくは第４級イミダゾールを含むモノマー単位（ＭＵ）の少なくとも１種から由来し、特にポリマー（Ｂ）は、第４級ポリビニルイミダゾールである。
【００４８】
ポリマー（Ｂ）は、ＣＭＰ組成物（Ｑ１）中に様々な量で含まれ得る。好ましくは、（Ｂ）の量は、組成物（Ｑ１）の総質量に基づいて、１０質量％以下、より好ましくは３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、特に０．２質量％以下、たとえば０．１質量％以下である。好ましくは、（Ｂ）の量は、組成物（Ｑ１）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０．００８質量％、特に好ましくは少なくとも０．０２質量％、特に少なくとも０．０４質量％、たとえば少なくとも０．０６質量％である。
【００４９】
一般に、ポリマー（Ｂ）は、異なる重量平均分子量を有し得る。ポリマー（Ｂ）の重量平均分子量は、好ましくは少なくとも５００、より好ましくは少なくとも２，０００、最も好ましくは少なくとも１０，０００、特に少なくとも３０，０００、たとえば少なくとも４０，０００である。（Ｂ）の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（以下、「ＧＰＣ」と省略する）により測定して、好ましくは３００，０００以下、より好ましくは１００，０００以下、最も好ましくは７０，０００以下、特に５０，０００以下、たとえば４０，０００［ｇ／ｍｏｌ］以下である。特に、ポリマー（Ｂ）の重量平均分子量は、ＧＰＣにより測定して３０，０００〜１００，０００［ｇ／ｍｏｌ］である。前記ＧＰＣは、当業者に公知の標準ＧＰＣ技術である。
【００５０】
一般に、ポリマー（Ｂ）の水性溶媒における溶解度は、広範囲で変化し得る。大気圧下、２５℃、ｐＨ７での水におけるポリマー（Ｂ）の溶解度は、好ましくは少なくとも１ｇ／Ｌ、より好ましくは少なくとも５ｇ／Ｌ、最も好ましくは少なくとも２０ｇ／Ｌ、特に少なくとも５０ｇ／Ｌ、たとえは１５０ｇ／Ｌである。前記溶解度は、飽和溶液中の溶媒を蒸発させ、残存質量を測定することで測定できる。
【００５１】
ＣＭＰ組成物（Ｑ２）は、少なくとも１個のＮ−複素環を含む非ポリマー性化合物（Ｃ）を含む。非ポリマー性化合物は、１０単位以下の繰り返し単位からなる任意の分子である。Ｎ−複素環は、環構成原子として少なくとも１個の窒素原子を含む複素環である。
【００５２】
一般に、非ポリマー性化合物（Ｃ）に含まれるＮ−複素環は、任意のＮ−複素環であり得る。非ポリマー性化合物（Ｃ）に含まれるＮ−複素環は、好ましくは環構成原子として２個を超える窒素原子を有さないＮ−複素環であり、より好ましくはピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、ピペリジン、チアゾール、イソチアゾール、チアゾリジン、オキサゾール又はイソオキサゾールであり、最も好ましくはピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン又はピリミジンであり、特に好ましくはピロリドン又はイミダゾールであり、特にピロリドンであり、たとえば２−ピロリドンである。
【００５３】
非ポリマー性化合物（Ｃ）に含まれるＮ−複素環の数は、好ましくは１〜１０個、より好ましくは１〜５個、最も好ましくは１〜２個、たとえば１個である。
【００５４】
非ポリマー性化合物（Ｃ）は、好ましくは環構成原子として２個を超える窒素原子を有さないＮ−複素環であり、より好ましくはピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、ピペリジン、チアゾール、イソチアゾール、チアゾリジン、オキサゾール又はイソオキサゾール、及び／又はそれらの誘導体であり、最も好ましくはピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン又はピリミジン、及び／又はそれらの誘導体であり、特に好ましくはピロリドン又はイミダゾールであり、特にピロリドンであり、たとえば２−ピロリドンである。
【００５５】
非ポリマー性化合物（Ｃ）は、ＣＭＰ組成物（Ｑ２）中に様々な量で含まれ得る。好ましくは、（Ｃ）の量は、組成物（Ｑ２）の総質量に基づいて、１０質量％以下、より好ましくは３質量％以下、最も好ましくは１．５質量％以下、特に好ましくは０．８質量％以下、特に０．４質量％以下、たとえば０．２質量％以下である。好ましくは、（Ｃ）の量は、組成物（Ｑ２）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％、特に好ましくは少なくとも０．０３質量％、特に少なくとも０．０６質量％、たとえば少なくとも０．１質量％である。
【００５６】
一般に、非ポリマー性化合物（Ｃ）の水性溶媒における溶解度は、広範囲で変化し得る。大気圧下、２５℃、ｐＨ７での水における非ポリマー性化合物（Ｃ）の溶解度は、好ましくは少なくとも１ｇ／Ｌ、より好ましくは少なくとも５ｇ／Ｌ、最も好ましくは少なくとも２０ｇ／Ｌ、特に少なくとも５０ｇ／Ｌ、たとえは１５０ｇ／Ｌである。前記溶解度は、飽和溶液中の溶媒を蒸発させ、残存質量を測定することで測定できる。
【００５７】
本発明によれば、ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）は水性溶媒（Ｍ）を含む。（Ｍ）は水性溶媒の１種、又は異なる種の混合物であり得る。
【００５８】
一般に、水性溶媒（Ｍ）は、水を含む任意の溶媒である。好ましくは、水性溶媒（Ｍ）は、水、及び水と混合できる有機溶媒（たとえば、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、水性溶媒（Ｍ）は、水である。最も好ましくは、水性溶媒（Ｍ）は、脱イオン水である。
【００５９】
（Ｍ）以外の成分の量が、合計でＣＭＰ組成物のｙ質量％である場合、（Ｍ）の量は、ＣＭＰ組成物の（１００−ｙ）質量％である。
【００６０】
ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）は、さらに任意に少なくとも１種の酸化剤（Ｄ）、好ましくは１〜２種の酸化剤（Ｄ）、より好ましくは１種の酸化剤（Ｄ）を含み得る。組成物（Ｑ１）の場合、酸化剤（Ｄ）は、成分（Ａ）及び（Ｂ）と異なる。組成物（Ｑ２）の場合、酸化剤（Ｄ）は成分（Ａ）及び（Ｃ）と異なる。一般に、酸化剤は、研磨される基板又はその層の１層を酸化することができる化合物である。好ましくは（Ｄ）は、パータイプ（per-type）酸化剤である。より好ましくは（Ｄ）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、過マンガン酸塩又はそれらの誘導体である。最も好ましくは、（Ｄ）は、過酸化物又は過流酸塩である。特に（Ｄ）は、過酸化物である。たとえば、（Ｄ）は、過酸化水素である。
【００６１】
存在する場合、酸化剤（Ｄ）は、ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）中に様々な量で含まれ得る。好ましくは、（Ｄ）の量は、組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）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３．５質量％以下、たとえば２．７質量％以下である。好ましくは、（Ｄ）の量は、組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）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％、たとえば少なくとも１質量％である。
【００６２】
過酸化水素が、酸化剤（Ｄ）として使用される場合、（Ｄ）の量は、組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）の総質量に基づいて、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％、たとえば２．５質量％である。
【００６３】
ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）は、さらに任意に少なくとも１種の殺生物剤（Ｅ）、たとえば１種の殺生物剤を含み得る。組成物（Ｑ１）の場合、殺生物剤（Ｅ）は、成分（Ａ）及び（Ｂ）と異なる。組成物（Ｑ２）の場合、殺生物剤（Ｅ）は成分（Ａ）及び（Ｃ）と異なる。一般に、殺生物剤は、任意の有害な生物に対して、化学的又は生物学的手段により、抑止し、無害化し、又は制御効果を発揮する化合物である。好ましくは（Ｅ）は、第４級アンモニウム化合物、イソチアゾリノンに基づいた化合物、Ｎ−置換ジアゼニウムジオキサイド、又はＮ−ヒドロキシジアゼニウムオキサイド塩である。より好ましくは、（Ｅ）は、Ｎ−置換ジアゼニウムジオキサイド、又はＮ−ヒドロキシジアゼニウムオキサイド塩である。
【００６４】
存在する場合、殺生物剤（Ｅ）は、様々な量で含まれ得る。存在する場合、（Ｅ）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、たとえば０．００８質量％以下である。存在する場合、（Ｅ）の量は、対応する組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）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％、たとえば少なくとも０．００６質量％である。
【００６５】
ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）は、さらに任意に少なくとも１種の腐食防止剤（Ｆ）、たとえば１種の腐食防止剤を含み得る。組成物（Ｑ１）の場合、腐食防止剤（Ｆ）は成分（Ａ）及び（Ｂ）と異なる。組成物（Ｑ２）の場合、腐食防止剤（Ｆ）は成分（Ａ）及び（Ｃ）と異なる。一般に、ＩＩＩ−Ｖ材料−たとえばＧａＡｓの表面の全ての保護分子層は、腐食防止剤として使用され得る。好ましい腐食防止剤（Ｆ）はチオール、膜形成ポリマー、及びポリオールである。組成物（Ｑ１）の場合、さらに好ましい腐食防止剤（Ｆ）は、ジアゾール、トリアゾール、テトラアゾール、及びそれらの誘導体、たとえばベンゾトリアゾール又はトリルトリアゾールである。
【００６６】
存在する場合、腐食防止剤（Ｆ）は、様々な量で含まれ得る。存在する場合、（Ｆ）の量は、対応する組成物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、たとえば０．０５質量％以下である。存在する場合、（Ｆ）の量は、対応する組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）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％、たとえば少なくとも０．４質量％である。
【００６７】
安定性及び研磨性能等のＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）の特性は、対応する組成物のｐＨに依存するだろう。組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）のｐＨ値は、１．５〜４．５の範囲、好ましくは２〜４．５の範囲、最も好ましくは２．５〜４．５の範囲、特に好ましくは３〜４．５の範囲、特に３．５〜４．５の範囲、たとえば３．８〜４．２の範囲である。
【００６８】
ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）は、さらに任意に、少なくとも１種のｐＨ調整剤（Ｇ）を含み得る。組成物（Ｑ１）の場合、ｐＨ調整剤（Ｇ）は、成分（Ａ）及び（Ｂ）と異なる。組成物（Ｑ２）の場合、ｐＨ調整剤（Ｇ）は成分（Ａ）及び（Ｃ）と異なる。一般に、ｐＨ調整剤（Ｇ）は、ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）に、そのｐＨ値を必要な値に調整するために添加される化合物である。好ましくは、ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）は、少なくとも１種のｐＨ調整剤（Ｇ）を含む。好ましいｐＨ調整剤は、無機酸、カルボン酸、アミン塩基、アルカリ性水酸化物、水酸化テトラアルキルアンモニウムを含む、水酸化アンモニウムである。たとえば、ｐＨ調整剤（Ｇ）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。
【００６９】
存在する場合、ｐＨ調整剤（Ｇ）は、様々な量で含まれ得る。存在する場合、（Ｇ）の量は、対応する組成物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、たとえば０．０５質量％以下である。存在する場合、（Ｇ）の量は、対応する組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）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％、たとえば少なくとも０．４質量％である。
【００７０】
ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）は、また、必要ならば、限定されないが、安定剤、界面活性剤、減摩剤等を含む、少なくとも１種の他の添加剤を含んでも良い。組成物（Ｑ１）の場合、前記他の添加剤は成分（Ａ）及び（Ｂ）と異なる。組成物（Ｑ２）の場合、前記他の添加剤は成分（Ａ）及び（Ｃ）と異なる。前記他の添加剤は、たとえばＣＭＰ組成物に通常用いられ、したがって当業者に公知のものである。そのような添加は、たとえば分散を安定化でき、又は研磨性能、若しくは異なる層間の選択性を改善できる。
【００７１】
存在する場合、前記他の添加剤は、様々な量で含まれ得る。好ましくは、前記他の添加剤の総量は、対応するＣＭＰ組成物の総質量に基づいて、１０質量％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、たとえば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、対応する組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）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０．００８質量％、特に少なくとも０．０５質量％、たとえば少なくとも０．３質量％である。
【００７２】
好ましい実施形態（ＰＥ１）によれば、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓＳｂ、又はＧａＩｎＡｓＳｂを含む基板若しくは層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法が、
（Ａ）シリカ粒子、
（Ｂ）ピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン及びピリミジンからなる群から選択される少なくとも１個のＮ−複素環を含むポリマー、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含むＣＭＰ組成物（Ｑ１）の存在下で実施された。
【００７３】
好ましい実施形態（ＰＥ２）によれば、ＧａＡｓを含む基板又は層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法が、
（Ａ）シリカ粒子、
（Ｂ）ピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、ピペリジン、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラゾール、チアゾール、イソチアゾール、チアゾリジン、オキサゾール及びイソオキサゾールからなる群から選択される少なくとも１個のＮ−複素環を含むポリマー、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含むＣＭＰ組成物（Ｑ１）の存在下で実施された。
【００７４】
好ましい実施形態（ＰＥ３）によれば、ＧａＡｓを含む基板又は層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法が、
（Ａ）無機粒子、有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
（Ｂ）ピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン、及びピリミジンからなる群から選択される少なくとも１個のＮ−複素環を含むモノマー単位（ＭＵ）の少なくとも１種から誘導されるポリマー、
（Ｄ）酸化剤。及び
（Ｍ）水性溶媒、
を含むＣＭＰ組成物（Ｑ１）の存在下で実施された。
【００７５】
好ましい実施形態（ＰＥ４）によれば、ＧａＡｓを含む基板又は層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法が、
（Ａ）シリカ粒子、
（Ｂ）ピロリドン又はイミダゾールを含むモノマー単位（ＭＵ）の少なくとも１種から誘導されるポリマー、
（Ｄ）酸化剤。及び
（Ｍ）水性溶媒
を含むＣＭＰ組成物（Ｑ１）の存在下で実施された。
【００７６】
好ましい実施形態（ＰＥ５）によれば、ＧａＡｓを含む基板又は層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法が、
（Ａ）無機粒子、有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
（Ｂ）少なくとも１個の第４級Ｎ−複素環を含むモノマー単位（ＭＵ）の少なくとも１種から誘導されるポリマー、
（Ｄ）酸化剤。及び
（Ｍ）水性溶媒、
を含むＣＭＰ組成物（Ｑ１）の存在下で実施された。
【００７７】
好ましい実施形態（ＰＥ６）によれば、ＧａＡｓを含む基板又は層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法が、
（Ａ）シリカ粒子、
（Ｂ）第４級イミダゾールを含むモノマー単位（ＭＵ）の少なくとも１種から誘導されるポリマー、
（Ｄ）酸化剤。及び
（Ｍ）水性溶媒
を含むＣＭＰ組成物（Ｑ１）の存在下で実施された。
【００７８】
好ましい実施形態（ＰＥ７）によれば、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓＳｂ、又はＧａＩｎＡｓＳｂを含む基板若しくは層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法が、
（Ａ）シリカ粒子、
（Ｃ）ピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン及びピリミジンからなる群から選択される少なくとも１個のＮ−複素環を含む非ポリマー性化合物、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含むＣＭＰ組成物（Ｑ２）の存在下で実施された。
【００７９】
好ましい実施形態（ＰＥ８）によれば、ＧａＡｓを含む基板又は層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法が、
（Ａ）シリカ粒子、
（Ｃ）環構成原子として２個を超える窒素原子を有さない少なくとも１個のＮ−複素環を含む非ポリマー性化合物、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含むＣＭＰ組成物（Ｑ２）の存在下で実施された。
【００８０】
好ましい実施形態（ＰＥ９）によれば、ＧａＡｓを含む基板又は層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法が、
（Ａ）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、酸化イットリウム及びジルコニアから選択される無機粒子、又は有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
（Ｃ）ピロリドン、
（Ｄ）酸化剤。及び
（Ｍ）水性溶媒
を含むＣＭＰ組成物（Ｑ２）の存在下で実施された。
【００８１】
好ましい実施形態（ＰＥ１０）によれば、ＧａＡｓを含む基板又は層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法が、
（Ａ）シリカ粒子、
（Ｃ）ピロリドン、
（Ｄ）酸化剤。及び
（Ｍ）水性溶媒
を含むＣＭＰ組成物（Ｑ２）の存在下で実施された。
【００８２】
Ｑ１及びＱ２は、上記の通り、１．５〜４．５のｐＨを有するものと理解される。
【００８３】
ＣＰＭ組成物を調製する方法は、一般に知られている。これらの方法は、ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）の調製に提要されても良い。これは、上記成分（Ａ）、（Ｂ）、又は（Ｃ）を水性溶媒（Ｍ）、好ましくは水中に、分散又は溶解することにより、且つ任意に、酸、塩基、緩衝液又はｐＨ調製剤を添加するによってｐＨを調整することにより実施され得る。この目的のため、慣例又は標準の混合方法、及び撹拌総、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又は向流ミキサー等の混合装置を使用できる。
【００８４】
ＣＭＰ組成物（Ｑ１）は、好ましくは、水性溶媒（Ｍ）中に、粒子（Ａ）を分散し、ポリマー（Ｂ）及び任意にその他の添加剤を、分散及び／又は溶解することにより、調製される。
【００８５】
ＣＭＰ組成物（Ｑ２）は、好ましくは、水性溶媒（Ｍ）中に、粒子（Ａ）を分散し、非ポリマー性化合物（Ｃ）及び任意にその他の添加剤を、分散及び／又は溶解することにより、調製される。
【００８６】
研磨プロセスは、一般に知られており、集積回路でのウェハーの製造におけるＣＭＰに慣例的に使用される条件下で、そのプロセス及び設備で実施され得る。研磨プロセスが実施される設備に制限は無い。
【００８７】
当技術分野で知られているように、ＣＭＰプロセスの典型的な設備は、研磨パッドで覆われた回転取り付け盤（rotating platen）からなる。軌道研磨機（orbital polisher）もまた使用されている。ウェハーは、キャリア又はチャックに取り付けられる。加工されるウェハーの面が研磨パッドに面している（片面研磨プロセス）。止め輪（retaining ring）がウェハーを水平位に固定する。
【００８８】
キャリアの下部に、より大きい直径の取り付け盤（platen）も水平に位置され、研磨されるウェハーの表面と平行な表面を示す。取り付け盤上の研磨パッドは、平坦化プロセスの間、ウェハーの表面と接触する。
【００８９】
材料のロスを生じさせるため、ウェハーは、研磨パッド上に押し付けられる。キャリア及び取り付け盤の両方が、通常、キャリア及び取り付け盤から垂直に延伸するそれぞれのシャフトの周囲で回転が生じる。回転キャリアのシャフトは、回転取り付け盤に対する位置に固定されたままでも良く、又は取り付け盤に対して水平に振動しても良い。キャリアの回転方向は、通常、必須ではないが、取り付け盤の方向と同一である。キャリア及び取り付け盤の回転速度は、一般に、必須ではないが、異なる値で設定される。本発明のＣＭＰプロセスの間、ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）が、通常、研磨パッド上へ、連続的な流れとして、又は滴下法で適用される。慣例的に、取り付け盤の温度は、１０〜７０℃の温度で設定される。
【００９０】
ウェハー上の荷重は、スチール製の平板、たとえば、よくバッキングフィルムと称される柔らかいパッドで覆われたもので適用され得る。より高度な設備が使用される場合は、空気又は窒素圧で荷重される柔軟膜（flexible membrane）が、ウェハーをパッド上へ押し付ける。そのような膜キャリアは、硬い研磨パッドが使用される場合、硬い取り付け盤構造のキャリアの場合と比較して、下方の圧力分布がより均一であるので、低いダウンフォースプロセス（down force process）のために好ましい。ウェハー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また、本発明に従って使用されても良い。それらは、通常、それぞれ独立して、ある程度荷重され得る、多数の異なるチャンバーで設計される。さらなる詳細のために、ＷＯ２００４／０６３３０１Ａ１、特に１６頁、段落［００３６］〜１８頁、段落［００４０］が、図２と併せて参照される。
【００９１】
本発明のＣＭＰプロセスにより、誘電体層を含む集積回路の優れた機能性を有するウェハーを得ることができる。
【００９２】
ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）は、すぐに使用できるスラリーとして、ＣＭＰプロセスに使用することができ、それらは長い保存期間を有し、且つ長い期間にわたって安定な粒度分布を示す。したがって、それらは、取り扱い及び貯蔵し易い。それらは、特に毒性ガスＡｓＨ３の最小限の発生と併せて、高い表面品質に関して、優れた研磨性能を示す。その組成物の量は、最小限まで低く抑えられるので、本発明に従う、ＣＭＰ組成物（Ｑ１）又は（Ｑ２）及びＣＭＰプロセスは、コスト効率の良い方法で、使用又は適用され得る。
【実施例】
【００９３】
［実施例及び比較例］
〔ＣＭＰ実験の一般的手順〕
卓上研磨機の評価のため、以下のパラメータを選択した。
【００９４】
手順設定：Ｐｈｏｅｎｉｘ４００研磨機；テーブル／キャリア、２００／１５０ｒｐｍ；ダウンフォース、２．５ｐｓｉ（１７２３８Ｐａ）；スラリー流速、１８ｍＬ／分；パッド、ＩＣ１０００；時間、１分。
【００９５】
新たな種類のＣＭＰ組成物を、ＣＭＰに使用する前に、パッドは、数回の掃除（sweep）で調整した。除去速度の測定のため、少なくとも３枚のウェハーを研磨し、これらの実験から得られたデータを平均した。
【００９６】
ＣＭＰ組成物は、現場の供給ステーションで撹拌する。
【００９７】
研磨される対象：非構造化ＧａＡｓウェハー。
【００９８】
ＣＭＰ組成物により研磨された２インチ（＝５．０８ｃｍ）ディスクにおけるＧａＡｓ材料除去速度（以下、「ＧａＡｓ−ＭＲＲ」と省略する）を、ＳａｒｔｏｒｉｕｓＬＡ３１０Ｓスケールを用いて、ＣＭＰ前後の被覆ウェハー又はブランケットディスク（blanket disc）の質量の差から測定した。研磨した材料の密度（ＧａＡｓについて５．３２ｇ／ｃｍ３）及び表面積が知られているので、質量の差を、フィルム厚の差へ変換できる。フィルム厚の差を研磨時間で除することで、材料除去速度の値が得られる。
【００９９】
ＧａＡｓ層の熱静的エッチング速度（以下、「ＧａＡｓ−ｈＳＥＲ」と省略する）を、１×１インチ（２．５４×２．５４ｃｍ）のＧａＡｓ切り取り試片を対応する組成物へ６０℃、５分間浸漬し、浸漬前後の質量のロスを測定することによって、測定した。
【０１００】
ＧａＡｓ表面品質、即ち、ＣＭＰ工程の後のＧａＡｓ層の表面品質を、顕微鏡画像から測定した。別法として、ＧａＡｓ層の表面品質を、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  ＦａｓｔＳｃａｎ、Ｂｒｕｋｅｒ社）で、走査モードとして、Ｔａｐｐｉｎｇ  Ｍｏｄｅ（商標）（＝国際コンタクトモード）を用い、走査エリア５μｍ×５μｍにより測定した、研磨した基板の二乗平均平方根粗さ（ＲＭＳ）により測定した。
発生したＡｓＨ３ガスの量を、研磨パッド上１０ｃｍに取り付けられたＤｒａｇｅｒ社製の移動型水素化物検出器（mobile hydride detector）により測定した。前記機器は、大気における現在のＡｓＨ３の濃度を示すデジタルディスプレイを有する。
【０１０１】
粒子（Ａ）として使用するシリカ粒子は、ＮｅｘＳｉｌ（商標）（Ｎｙａｃｏｌ社製）タイプである。ＮｅｘＳｉｌ（商標）１２５Ｋは、８５ｎｍの標準粒径及び３５ｍ２／ｇの標準表面積を有するカリウム−安定化コロイダルシリカである。
【０１０２】
Ｓｏｋａｌａｎ  ＨＰ５６Ｋ（ＢＡＳＦ  ＳＥ社製）は、７０，０００［ｇ／ｍｏｌ］の重量平均分子量を有するビニルピロリドン／ビニルイミダゾール共重合体の３０％溶液であり、溶液の粘度は３００ｍＰａ・ｓである。
【０１０３】
Ｓｏｋａｌａｎ  ＨＰ６６Ｋ（ＢＡＳＦ  ＳＥ社製）は、ビニルピロリドン／ビニルイミダゾール共重合体の４１％溶液であり、溶液の粘度は２０００ｍＰａ・ｓである。
Ｓｏｋａｌａｎ  ＨＰ１６５（ＢＡＳＦ  ＳＥ社製）は、９，０００［ｇ／ｍｏｌ］の重量平均分子量を有するポリビニルピロリドンの３０％溶液であり、溶液の粘度は２０ｍＰａ・ｓである。
【０１０４】
Ｂａｓｏｔｒｏｎｉｃ  ＰＶＩ（ＢＡＳＦ  ＳＥ社製）は、第４級ポリビニルイミダゾールの４３〜４５％溶液であり、溶液の粘度は４０〜８０ｍＰａ・ｓである。
【０１０５】
〔スラリー調整の標準手順〕
組成物（Ａ）、（Ｂ）又は（Ｃ）、及び（Ｄ）を、それぞれ表１に示したような量で、脱イオン水中に分散又は溶解した。ｐＨは１０％ＫＯＨ溶液又はＨＮＯ３（０．１〜１０％）溶液をスラリーへ添加することにより調整する。ｐＨ値は、ｐＨ電極（Ｓｈｏｔｔ社製、ｂｌｕｅ  ｌｉｎｅ、ｐＨ０〜１４／−５．．．１００℃／３ｍｏｌ／Ｌ塩化ナトリウム）を用いて測定した。
【０１０６】
〔実施例１〜９（本発明の方法において使用される組成物）及び比較例Ｖ１（比較組成物）〕
表１に記載された成分を含む水性分散液を調製し、実施例１〜９及び比較例Ｖ１のＣＭＰ組成物を得た。
【０１０７】
実施例１〜９並びに比較例Ｖ１のＣＭＰ組成物の処方及び研磨性能データを、表１に示す。
【０１０８】
表１：実施例１〜１２及び比較例Ｖ１〜Ｖ２のＣＭＰ組成物、４のｐＨ値で、これらの組成物を使用して２インチ（＝５．０８ｃｍ）の非構造化ＧａＡｓウェハーの化学的機械研磨のプロセスにおける、ＧａＡｓ−ｈＳＥＲデータ、ＧａＡｓ−ＭＲＲ、同様にそれらのＡｓＨ３のｐｐｍ単位での発生、ＣＭＰ組成物の水性溶媒（Ｍ）は、脱イオン水である。成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、対応するＣＭＰ組成物に対する質量パーセント（質量％）で特定される。（Ｍ）以外の生物の量が、合計で、ＣＭＰ組成物のｙ質量％である場合、（Ｍ）の量は、ＣＭＰ組成物の（１００−ｙ）質量％である。
【０１０９】
【表１】
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2015521380.tif 000003
2015521380.tif 000004
【０１１０】
表２：比較例Ｖ３〜Ｖ６のＣＭＰ組成物、５のｐＨ値で、これらの組成物を使用して２インチ（＝５．０８ｃｍ）の非構造化ＧａＡｓウェハーの化学的機械研磨のプロセスにおける、ＧａＡｓ−ｈＳＥＲデータ、ＧａＡｓ−ＭＲＲ、同様にそれらのＡｓＨ３のｐｐｍ単位での発生、ＣＭＰ組成物の水性溶媒（Ｍ）は、脱イオン水である。成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、対応するＣＭＰ組成物に対する質量パーセント（質量％）で特定される。（Ｍ）以外の生物の量が、合計で、ＣＭＰ組成物のｙ質量％である場合、（Ｍ）の量は、ＣＭＰ組成物の（１００−ｙ）質量％である。
【０１１１】
【表２】
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【０１１２】
これらのＣＭＰ組成物の実施例を使用した本発明のＣＭＰプロセスは、改善された研磨性能を示す。
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月7日(2014.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）無機粒子、有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
（Ｂ）少なくとも１個のＮ−複素環を含むポリマー、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含む化学的機械研磨組成物（Ｑ１）（ただし、Ｑ１は、１．５〜４．５のｐＨを有する）の存在下で、少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記ＩＩＩ−Ｖ材料が、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓＳｂ、又はＧａＩｎＡｓＳｂである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＩＩＩ−Ｖ材料が、ＧａＡｓである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマー（Ｂ）が、Ｎ−複素環を含む少なくとも１種のモノマー単位（ＭＵ）の少なくとも１種から誘導される請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記Ｎ−複素環が、ピロール、ピロリジン、ピロリドン、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、ピペリジン、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラゾール、チアゾール、イソチアゾール、チアゾリジン、オキサゾール又はイソオキサゾールである請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記Ｎ−複素環が、ピロリドン又はイミダゾールである請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリマー（Ｂ）が、ポリビニルピロリドンポリマー、ポリビニルイミダゾールポリマー、又はビニルピロリドン／ビニルイミダゾール共重合体である請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記組成物（Ｑ１）が、さらに
（Ｄ）酸化剤の少なくとも１種、
を含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記粒子（Ａ）が、シリカ粒子である請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＩＩＩ−Ｖ材料が、ＧａＡｓであり、且つ前記組成物（Ｑ１）が、
（Ａ）シリカ粒子、
（Ｂ）ピロリドン又はイミダゾールを含むモノマー単位（ＭＵ）の少なくとも１種から誘導されるポリマー、
（Ｄ）酸化剤、及び
（Ｍ）水性溶媒、
を含む請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
（Ａ）無機粒子、有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
（Ｂ）少なくとも１個のＮ−複素環を含むポリマーの少なくとも１種、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含む化学的機械研磨組成物（Ｑ１）（ただし、Ｑ１は、１．５〜４．５のｐＨを有する）の、
少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の化学的機械研磨のための使用方法。
【請求項１２】
（Ａ）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、酸化イットリウム及びジルコニアから選択される無機粒子、又は有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
（Ｃ）少なくとも１個のＮ−複素環を含む非ポリマー性化合物、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含む化学的機械研磨組成物（Ｑ２）（ただし、Ｑ２は、１．５〜４．５のｐＨを有する）の存在下で、少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の化学的機械研磨を含む半導体デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記Ｎ−複素環が、環構成原子として２個を超える窒素原子を有さない請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＩＩＩ−Ｖ材料が、ＧａＡｓであり、且つ前記組成物（Ｑ２）が、
（Ａ）シリカ粒子、
（Ｃ）ピロリドン、
（Ｄ）酸化剤、及び
（Ｍ）水性溶媒、
を含む請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
（Ａ）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、酸化イットリウム及びジルコニアから選択される無機粒子、又は有機粒子、又はそれらの混合物若しくは複合材料、
（Ｃ）少なくとも１個のＮ−複素環を含む非ポリマー性化合物、及び
（Ｍ）水性溶媒
を含む化学的機械研磨組成物（Ｑ２）（ただし、Ｑ２は、１．５〜４．５のｐＨを有する）の、
少なくとも１種のＩＩＩ−Ｖ材料を含む基板又は層の化学的機械研磨のための使用方法。
【国際調査報告】
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