(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の金含有表面を研磨するためのシアン化物なしの化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって、
（ａ）研磨剤、
（ｂ）金酸化剤、
（ｃ）ホスホン酸キレート剤、その塩、又はそれらの組み合わせを含むシアン化物なしの金可溶化剤であって、前記ホスホン酸キレート剤が、アミノ−トリス（メチレンホスホン酸）、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、又はそれらの組み合わせを含むシアン化物なしの金可溶化剤、及び
（ｄ）それらのための水性キャリヤー
を含み、前記シアン化物なしの金可溶化剤が０．５〜６ｗｔ％の範囲の濃度で前記組成物中に存在する、基材の金含有表面を研磨するためのシアン化物なしの化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
【請求項２】
前記組成物が塩基性のｐＨを有し、前記金酸化剤が過硫酸塩を含む、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項３】
前記組成物が酸性のｐＨを有し、前記金酸化剤がオキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩の反応性混合物を含む、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項４】
オキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩の前記混合物が、
（ａ）ヨウ化物塩と混合されたヨウ素酸塩化合物、
（ｂ）臭化物塩と混合された臭素酸塩化合物、及び
（ｃ）塩化物塩と混合された塩素酸塩化合物
からなる群より選択される、請求項３に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項５】
前記研磨剤がα−アルミナを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項６】
（ａ）基材の金含有表面を、基材表面上の金を酸化するのに十分な時間にわたって研磨パッド及び請求項１〜５のいずれか１項に記載のシアン化物なしのＣＭＰ組成物と接触させる工程、及び
（ｂ）該ＣＭＰ組成物により表面の酸化された部分を削るのに十分な時間にわたり、該ＣＭＰ組成物の一部を該パッドと該基材の間の表面と接触させて保持しながら、該パッドと表面の間の相対的な運動を引き起こす工程
を含む、金基材を研磨するための方法。
【請求項７】
（ａ）基材の金含有表面を、基材表面上の金を酸化するのに十分な時間にわたって研磨パッド及びシアン化物なしのＣＭＰ組成物と接触させる工程であって、該ＣＭＰ組成物が研磨剤、オキシハロゲン化合物、ハロゲン化物塩、シアン化物なしの金可溶化剤、及び水性キャリヤーを含み、前記シアン化物なしの金可溶化剤がホスホン酸キレート剤、その塩、又はそれらの組み合わせを含み、前記シアン化物なしの金可溶化剤が０．５〜６ｗｔ％の範囲の濃度で前記組成物中に存在する工程、及び
（ｂ）該ＣＭＰ組成物により表面の酸化された部分を削るのに十分な時間にわたり、該ＣＭＰ組成物の一部を該パッドと該基材の間の表面と接触させて保持しながら、該パッドと表面の間の相対的な運動を引き起こす工程
を含み、該オキシハロゲン化合物と該ハロゲン化物塩が互いに別々に保持され、そして該基材の表面に接触させる直前に混合されるか、又は該基材の表面上で混合される、金基材を研磨するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学機械研磨組成物、及びそれを用いた基材の金含有表面の研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材表面を化学機械研磨（ＣＭＰ）するための組成物及び方法が当技術分野で周知である。研磨組成物（研磨スラリーとしても知られる）は、典型的には水性キャリヤー中に研磨材を含有する。基材表面は、表面を研磨パッドと接触させ、ＣＭＰスラリーをパッドと表面の間に保持しながら、研磨パッドを表面に対して動かすことにより削られ、表面が研磨される。典型的な研磨材としては、二酸化ケイ素（シリカ）、酸化セリウム（セリア）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、及び酸化スズがある。米国特許第５，５２７，４２３号明細書は、例えば、水性媒体中に高純度の微細金属酸化物粒子を含む研磨スラリーと表面を接触させることによって、金属層を化学機械研磨する方法を記載している。あるいはまた、研磨材は研磨パッドに組み込むことができる。米国特許第５，４８９，２３３号明細書は、ある表面組織又はパターンを有する研磨パッドの使用を開示し、米国特許第５，９５８，７９４号明細書は、固定砥粒研磨パッドを開示している。
【０００３】
従来の研磨系及び研磨方法は、典型的には半導体ウェハを平坦化する上で必ずしも完全に満足のいくものではない。特に、研磨組成物及び研磨パッドは、望ましい研磨速度には達しない場合があり、半導体表面の化学機械研磨においてそれらを使用すると、不十分な表面品質となる場合がある。
【０００４】
半導体ウェハのための効果的な研磨系を作り出す上での問題は、半導体ウェハの複雑さに由来する。所与のＣＭＰ組成物の性能は、一般に、研磨される表面の組成（例えば、金属のタイプ、半導体のタイプなど）に応じて変化する。半導体ウェハは、典型的には複数の素子が形成される基材から構成される。集積回路は、基材中の領域及び基材上の層をパターニングすることにより基材に化学的かつ物理的に接続される。動作可能な半導体ウェハを作製し、ウェハの収率、性能及び信頼性を最大とするために、下地の構造体又は地形に不利に影響を及ぼすことなくウェハの選択表面を研磨することが望ましい。実際、半導体製造における種々の問題は、十分に平坦化されたウェハ表面上で処理工程が行われない場合に起こり得る。半導体ウェハの性能はその表面の平坦性と直接関係しているので、高い研磨効率、均一性及び除去速度をもたらし、かつ最小の表面欠陥とともに高い品質の研磨を残す研磨組成物及び方法を使用することが極めて重要である。
【０００５】
チタン、窒化チタン、アルミニウム−銅、アルミニウム−シリコン銅、タングステン、白金、白金−タングステン、白金−スズ、ルテニウム、金、及びそれらの組み合わせを含む種々の金属及び金属合金が、相互接続レベルと素子の間の電気接続を形成するのに用いられている。金は、化学的に耐性があり、化学機械研磨を通して効率的に除去することを難しくする点において特別の課題を提供するものである。
【０００６】
金の表面をエッチングし処理するためのＣＭＰ組成物としては、一般に、硫化水素を生成するチオ硫酸塩などの有毒物質を生み出すシアン化物などの極めて毒性の強い化合物である錯化剤、又は光学的なＣＭＰ終点検出器に干渉することがあるＩ2／ＫＩなどの濃い色の酸化剤が挙げられる。
【０００７】
したがって、極めて毒性が強いか又は濃い色の酸化剤を用いないで、金含有基材の研磨及び平坦化の際に、望ましい平坦化効率、均一性及び除去速度を示すＣＭＰ組成物及び研磨方法に対して継続したニーズがある。
【０００８】
本発明は、このような組成物及び方法を提供するものである。本発明のこれら及び他の利点並びに更なる本発明の特徴は、本明細書で与えられる本発明の説明から明らかになろう。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、シアン化物含有試薬の使用なしで、金の効率的な除去を与える改善されたシアン化物なしのＣＭＰ研磨組成物を提供する。本発明の化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、研磨剤、金酸化剤、シアン化物なしの金可溶化剤、及び水性キャリヤーを含む。有利には、本発明のＣＭＰ組成物は、無色か又は比較的色が薄くてシアン化物なしである。
【００１０】
金酸化剤は、好ましくは、過硫酸塩、オキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩の反応性混合物、又はそれらの組み合わせである。特に好ましい過硫酸塩は過硫酸アンモニウムである。オキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩の特に好ましい反応性混合物は、ヨウ素酸塩化合物とヨウ化物塩の混合物である。
【００１１】
幾つかの好ましい実施態様では、可溶化剤は、ホスホン酸キレート剤（例えば、アミノ−トリス（メチレンホスホン酸）又はヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸）を含む。
【００１２】
金酸化剤がオキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩の反応性混合物である実施態様では、混合物はまた、ＣＭＰの間に形成されるシアン化物なしの金可溶化剤種として作用する。必要に応じて、このようなＣＭＰ組成物は、オキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩の混合物に加えて、ホスホン酸キレート剤などの別の可溶化剤を含むことができるが、しかしながら、追加の可溶化剤は必要とされない。好ましくは、オキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩は、研磨されるべき基材とＣＭＰ組成物を接触させる直前に、ＣＭＰ組成物の他の成分と組み合わせられるか、又は基材表面の真上でＣＭＰ組成物の他の成分と混合される。このような条件下では、遊離ハロゲンが急速に形成され、すぐに基材中の金と反応することができ、したがって遊離ハロゲンの蓄積を避けるとともに、オキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩が使用前に比較的長期間にわたり混合される場合に起こり得る潜在的な保存の問題を避けることができる。
【００１３】
本発明の化学機械研磨（ＣＭＰ）方法は、基材の金含有表面を、基材表面上の金を酸化するのに十分な時間にわたり、研磨パッド及び本発明のシアン化物なしのＣＭＰ組成物と接触させることを含む。ＣＭＰ組成物は、研磨剤、金酸化剤、シアン化物なしの金可溶化剤、及び水性キャリヤーを含む。研磨は、ＣＭＰ組成物により表面の一部を削るのに十分な時間にわたり、ＣＭＰ組成物の一部をパッドと基材の間の表面と接触して保持しながら、パッドと基材の間の相対的な運動を引き起こすことにより達成される。例えば、パッドは、基材を取り付けた回転プラテンと接触しながら回転することができる。ＣＭＰ組成物は、ＣＭＰ組成物の一部がパッドと基材の間の基材表面に接触するように基材表面上に供給される。
【００１４】
金を含む表面を研磨するのに利用される場合、本発明の組成物及び方法は、有害なシアン化物含有試薬を用いることなく、基材表面からの金の効率的な除去を可能にする。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、基材の金含有表面を研磨するのに有用なシアン化物なしの化学機械研磨組成物を提供する。本発明のＣＭＰ組成物は、研磨剤（例えば、アルミナ）、金酸化剤、シアン化物なしの金可溶化剤（即ち、酸化された金種、例えば、Ａｕ（＋３）及びＡｕ（＋１）種を可溶化できる物質）、及びそのための水性キャリヤーを含む。シアン化物なしの金可溶化剤及び金酸化剤は、同じ物質か又は異なる物質を含むことができる。有利には、本発明のＣＭＰ組成物はシアン化物なしであり、したがって従来の金ＣＭＰ組成物に関係する廃棄物処理及び毒性の問題を回避する。
【００１６】
任意の好適な研磨剤を本発明のＣＭＰ組成物及び方法において利用することができる。好ましくは、研磨剤はα−アルミナを含む。幾つかの好ましい実施態様では、研磨剤は、表面処理されたα−アルミナを含む。表面処理されたα−アルミナはＣＭＰの技術分野で周知であり、例えば、Ｇａｒｇらの米国特許第６，２５８，１３７号明細書に記載されている。
【００１７】
研磨剤粒子は、望ましくは、光散乱法による測定で、少なくとも１０ｎｍ、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲にある平均粒子サイズ（典型的には粒子を取り囲む最も小さい球の平均粒径）を有する。より好ましくは、研磨剤粒子は５０〜５００ｎｍの範囲にある平均粒子サイズを有する。
【００１８】
研磨剤は、任意の好適な量で研磨組成物中に存在することができる。研磨組成物中に存在する研磨剤の量は、典型的には少なくとも０．００１ｗｔ％である。研磨組成物中に存在する研磨剤の量は、好ましくは５ｗｔ％以下である。より好ましくは、研磨組成物中に存在する研磨剤の量は０．１〜３ｗｔ％である。
【００１９】
研磨剤は、望ましくは研磨組成物中に懸濁され、より具体的には研磨組成物の水性キャリヤー部分に懸濁される。研磨剤が水性キャリヤー中に懸濁される場合、研磨剤は、好ましくはコロイド状で安定である（即ち、粒子は長期間にわたりキャリヤー中に懸濁されたままである）。本発明の範囲内で、研磨剤を１００ｍＬのメスシリンダーに入れて２時間撹拌しないまま放置したときに、メスシリンダーの下部５０ｍｌにおける粒子濃度（［Ｂ］（ｇ／ｍＬ））とメスシリンダーの上部５０ｍｌにおける粒子濃度（［Ｔ］（ｇ／ｍＬ））の差を研磨剤組成物の合計粒子濃度（［Ｃ］（ｇ／ｍＬ））で除したものが０．５以下（即ち、（［Ｂ］−［Ｔ］）／［Ｃ］≦０．５）であれば、研磨剤はコロイド状で安定しているとみなされる。（［Ｂ］−［Ｔ］）／［Ｃ］の値は、望ましくは０．３以下、好ましくは０．１以下である。
【００２０】
金酸化剤として過硫酸塩を利用する本発明のＣＭＰ組成物は、好ましくは塩基性のｐＨ（例えば、８〜１０の範囲のｐＨ）を有する。より好ましくは、過硫酸塩及び酸化剤を含むＣＭＰ組成物は９〜９．５の範囲のｐＨを有する。ハロゲン、又はオキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩の反応性混合物を含有するＣＭＰ組成物は、好ましくは酸性のｐＨ（即ち、７以下、好ましくは３〜７の範囲、最も好ましくは５のｐＨ）を有する。ＣＭＰ組成物は、任意選択で１つ又は複数のｐＨ調整剤、例えば、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化アルキルアンモニウム、及び／又は硝酸を含む。研磨組成物は、任意選択で酢酸アンモニウム又はクエン酸２ナトリウムなどのｐＨ緩衝剤を含むことができる。このようなｐＨ緩衝剤の多くは当技術分野で周知である。
【００２１】
好適な金酸化剤としては、特に限定されないが、過硫酸塩、ハロゲン、ハロゲンを生成するオキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩の反応性混合物、及び上記の２以上の組み合わせが挙げられる。好ましくは、金酸化剤は０．５〜６ｗｔ％範囲の量で組成物中に存在する。
【００２２】
幾つかの好ましい実施態様では、金酸化剤は、モノ過硫酸塩（即ち、ＳＯ52-）又はジ過硫酸塩（即ち、Ｓ2Ｏ82-）などの過硫酸塩である。好ましい過硫酸塩は過硫酸アンモニウム、即ち、（ＮＨ4）2Ｓ2Ｏ8である。過硫酸塩は、好ましくは０．５〜６ｗｔ％、より好ましくは１〜４ｗｔ％の範囲の濃度でＣＭＰ組成物中に存在する。過マンガン酸カリウムも同様に使用できるが、別の表面洗浄工程が金酸化処理の際に形成される二酸化マンガンを除去するのに必要な場合がある。
【００２３】
他の好ましい実施態様では、金酸化剤は、オキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩を含む反応性混合物である。このような反応性混合物は、典型的にはその場でハロゲン（例えば、Ｉ2、Ｂｒ2及び／又はＣｌ2）を生成し、集積回路チップなどの金含有基材の化学機械研磨において利用される条件下で金を酸化することができる。好適なオキシハロゲン化合物の例としては、ヨウ素酸カリウム（ＫＩＯ3）又はヨウ素酸水素カリウム（ＨＩＯ3酸とＫＩＯ3の１：１混合物）などのヨウ素酸化合物、臭素酸塩（ＢｒＯ3-）化合物、塩素酸塩（ＣｌＯ3-）化合物などが挙げられる。好ましくは、混合物中のハロゲン塩はオキシハロゲン成分を補う（即ち、同じハロゲン原子を含む）ように選択される。例えば、ヨウ化物は、好ましくはヨウ素酸塩化合物と組み合わせて用いられ、臭化物は、好ましくは臭素酸塩化合物と組み合わせて用いられ、塩化物は、好ましくは塩素酸塩化合物と組み合わせて用いられる。好ましくは、オキシハロゲン化合物は、０．５〜６ｗｔ％（例えば、２ｗｔ％）の範囲の濃度でＣＭＰ組成物中に存在する。ハロゲン化物は、好ましくは１〜２ｗｔ％の範囲の濃度でＣＭＰ組成物中に存在する。
【００２４】
本発明の組成物及び方法において有用なシアン化物なしの金可溶化剤としては、酸化された金種、例えば、金（＋３）を可溶化することができる任意の化学化合物又は化合物の組み合わせが挙げられる。好適なシアン化物なしの金可溶化剤の限定的でない例としては、ホスホン酸キレート剤、オキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩の混合物、アセトニトリル、スルファミン酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、ジエチレントリアミン５酢酸及びその塩、並びにそれらの２以上の組み合わせなどが挙げられる。
【００２５】
好適なホスホン酸キレート剤の限定的でない例としては、特に限定されないが、アミノ−トリス（メチレンホスホン酸）及びヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、それらの塩、及びそれらの２以上の組み合わせが挙げられる。
【００２６】
シアン化物なしの金可溶化剤は、好ましくは０．５〜６ｗｔ％、より好ましくは１〜４ｗｔ％の範囲の量で本発明のＣＭＰ組成物中に存在する。
【００２７】
オキシハロゲン化合物（例えば、ヨウ素酸塩）とハロゲン化物塩（例えば、ヨウ化物）の反応性混合物が金酸化剤として利用される場合、ハロゲン化物塩は、酸化された金種のための可溶化剤としても作用することができる。したがって、オキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩の反応性混合物を利用する実施態様では、望ましい場合には追加の可溶化剤は省くことができる。
【００２８】
本発明のＣＭＰ組成物中の水性キャリヤーは、水（例えば、脱イオン水）又は水と低級アルキルアルコール（例えば、メタノール又はエタノール）、ポリオール（例えば、エチレングリコール又はグリセリン）などの１つ又は複数の水溶性溶媒との混合物であることができる。好ましくは、水性キャリヤーは脱イオン水である。
【００２９】
研磨組成物は、任意選択で１つ又は複数の他の添加剤をさらに含む。このような添加剤としては、任意の好適な界面活性剤及び／又はレオロジー制御剤、例えば、粘度増強剤、凝固剤（例えば、高分子レオロジー制御剤、例えば、ウレタンポリマーなど）、１つ又は複数のアクリルサブユニットを含むアクリル酸塩（例えば、ビニルアクリレート及びスチレンアクリレート）及びそれらのポリマー、コポリマー、オリゴマー並びにそれらの塩が挙げられる。好適な界面活性剤としては、例えば、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、アニオン性高分子電解質、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素化界面活性剤、それらの混合物などが挙げられる。
【００３０】
研磨組成物は、任意選択で殺生物剤をさらに含むことができる。殺生物剤は、任意の好適な殺生物剤、例えば、イソチアゾリノン殺生物剤であることができる。研磨組成物中に用いられる殺生物剤の量は、典型的には１ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ、好ましくは１０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍである。
【００３１】
研磨組成物は、その多くが当業者に公知である任意の好適な技術によって調製することができる。研磨組成物はバッチ又は連続プロセスで調製することができる。一般的には、研磨組成物は、それらの成分を任意の順序で組み合わせることによって調製することができる。本明細書で用いられる「成分」という語は、個々の成分（例えば、酸、塩基など）並びに複数の成分（例えば、酸、塩基、界面活性剤など）の任意の組み合わせを含む。
【００３２】
例えば、研磨剤は、水性溶媒、例えば、脱イオン水中に分散することができる。次いで、金酸化剤及び可溶化剤、並びに他の任意選択の成分を添加することができ、これらの成分を研磨組成物に組み入れることができる任意の方法によって混合することができる。ＣＭＰ組成物は、使用の直前（例えば、使用前１分以内、使用前１時間以内又は使用前７日以内）にＣＭＰ組成物に添加される１つ又は複数の成分、例えば、可溶化剤又は金酸化剤とともに、使用前に調製することができる。ｐＨは任意の好適な時間に調整することができる。ＣＭＰ組成物はまた、研磨操作の間に基材の表面でこれらの成分を混合することによって調製することもできる。
【００３３】
ＣＭＰ組成物はまた、使用前に適切な量の水で希釈されることを意図した濃縮物として提供することもできる。このような実施態様では、研磨組成物の濃縮物は、濃縮物を適切な量の水性溶媒で希釈した時に、研磨組成物の各成分が適切な有効量で研磨組成物中に存在するような量において、研磨剤、金酸化剤、可溶化剤及び水性キャリヤーを含むことができる。
【００３４】
本発明は、基材の金含有表面を化学機械研磨する方法をさらに提供する。本方法は本発明のＣＭＰ組成物（即ち、研磨剤、金酸化剤、シアン化物なしの金可溶化剤、及び水性キャリヤーを含むＣＭＰ組成物）を利用する。本方法は、（ａ）基材の金含有表面を、基材表面上の金を酸化するのに十分な時間にわたって研磨パッド及び本発明のシアン化物なしのＣＭＰ組成物と接触させる工程、及び（ｂ）該ＣＭＰ組成物により表面の酸化された部分を削るのに十分な時間にわたり、該ＣＭＰ組成物の一部を該パッドと該基材の間の表面と接触させて保持しながら、該パッドと表面の間の相対的な運動を引き起こす工程を含む。
【００３５】
本発明の方法は任意の好適な基材を研磨するのに使用でき、金を含む基材の表面を研磨するのに特に有用である。
【００３６】
本発明のＣＭＰ組成物中の金酸化剤がオキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩の反応性混合物である場合には、これら２つの物質を使用直前まで別々に保持することが望ましい。したがって、ＣＭＰ組成物がオキシハロゲン化合物（例えば、ヨウ素酸カリウム、ヨウ素酸水素カリウムなど）とハロゲン化物塩を含む場合には、オキシハロゲン化合物とハロゲン化物塩が互いに別々に保持され、そして基材の表面に接触させる直前にのみ混合されるか、又は基材それ自体の表面上で混合されることが好ましい。ＣＭＰ組成物の研磨剤成分は個別の配合製品のいずれか又は両方に含めることができる。２つの組成物を混合すると、遊離ハロゲンが形成され、これは基材中に存在する金と反応する。
【００３７】
本発明のＣＭＰ法は、研磨パッドとプラテンが互いに対して相対的に動くＣＭＰ装置とともに使用するのに特に適している。典型的には、ＣＭＰ装置は、使用の際に動き、軌道、直線又は円運動から生じる速度を有するプラテンと、このプラテンと接触し、プラテンが動くとそれとともに動く研磨パッドと、研磨パッドと接触できるように研磨すべき基材を保持するプラテンに取り付けられたキャリヤーとを含む。ＣＭＰ組成物は、基材とパッドの間に配置されるＣＭＰ組成物の少なくとも一部によって研磨されるべき表面に供給される。プラテンは、取り付けられた基材とともに、基材とパッドの間のＣＭＰ組成物が基材表面の少なくとも一部を削るのに十分な時間にわたり研磨パッド表面に対して動かされる。
【００３８】
基材は、任意の好適な研磨パッド（例えば、研磨表面）とともに化学機械研磨組成物で平坦化又は研磨することができる。好適な研磨パッドとしては、例えば、織及び不織の研磨パッドが挙げられる。さらに、好適な研磨パッドは、種々の密度、硬度、厚さ、圧縮性、圧縮に対する反発力、及び圧縮弾性率の任意の好適なポリマーを含むことができる。好適なポリマーとしては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ナイロン、フッ化炭素、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、それらの共形成製品、及びそれらの混合物が挙げられる。
【００３９】
望ましくは、ＣＭＰ装置は、その多くが当技術分野で公知である現場（in situ）研磨終点検出システムをさらに含む。ワークピースの表面から反射される光又は他の放射線を分析することによって研磨プロセスを点検及び監視する技術は当技術分野で公知である。このような方法は、例えば、米国特許第５，１９６，３５３号明細書、同第５，４３３，６５１号明細書、同第５，６０９，５１１号明細書、同第５，６４３，０４６号明細書、同第５，６５８，１８３号明細書、同第５，７３０，６４２号明細書、同第５，８３８，４４７号明細書、同第５，８７２，６３３号明細書、同第５，８９３，７９６号明細書、同第５，９４９，９２７号明細書、及び同第５，９６４，６４３号明細書に記載されている。望ましくは、研磨されるワークピースに関する研磨プロセスの進行の点検又は監視は、研磨終点の決定、即ち、特定のワークピースに関する研磨プロセスを終了するタイミングの決定を可能にする。
【００４０】
以下の例によって本発明をさらに説明するが、当然ながら、これらの例は、何ら本発明の範囲を限定するものとして解されるべきではない。
【実施例】
【００４１】
［例１］
本例は、電気化学技術を用いた金の酸化及び可溶化に関する種々の量のホスホン酸キレート剤の効果を示す。
【００４２】
金の酸化及び可溶化に関するホスホン酸キレート剤の効果を評価するのに利用される電気化学装置は、金属腐食の評価に通常用いられるものに類似している。この装置は、３つの電極セル、（腐食を電気化学的に評価するためのソフトウェアに加えて）プリンストン・アプライド・リサーチ（Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）の２７３Ａポテンシオスタット、及びパイン（Ｐｉｎｅ）回転装置を含む。電極セルは、金電極（即ち、作用電極）、白金対電極、参照電極としての水銀表面電極（ＭＳＥ）、及びその底部の研磨パッドを含む。試験で用いられる下向きの力を選択しそして監視するためにセルをはかりの上に置いた。（選択された下向きの力により）回転電極を研磨パッドに対して押し付けた状態、また、電極をパッドから持ち上げた状態、即ち、表面を研磨している間及びその後について、金属の溶解に関する電気化学データを得た。研磨によって得られたデータは研磨中に見られる電気化学的な金属の溶解に類似しているが、一方で、研磨後に得られた結果は、研磨がその役割を果たさない半導体ウェハパターンの溝中で起こる反応によく似ている。金の溶解速度はポテンシオダイナミックポテンシャル曲線により評価した。電位は、ｐＨ９を有し、２％の過硫酸アンモニウムと０．５、１、２及び４％の１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸（ＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２０１０）を含有する水溶液に関し、研磨がある場合とない場合で、開路電位よりも低い２５０ｍＶからその電位よりも十分高い幾つかの値まで変化させた。研磨がある場合とない場合のデータ間の差は、ＣＭＰ組成物が金属の不動態化及び再不動態化を可能にする程度を容易に示した。
【００４３】
各溶液に関する金の溶解速度は、金上のすべての反応により発生する種々の電位及び記録電流によって得られるポテンシオダイナミック曲線から評価した。研磨によるデータは、研磨剤を添加しないで（必要とされる表面の研磨を提供する研磨パッドにより）溶液中において約２ｐｓｉの下向き力により得た。結果は、ホスホン酸キレート剤の添加が酸化物膜の不動態化特性を大きく低下させることができることを示す。計算された金の溶解速度は、研磨している状態で２１０Å／分、そして研磨終了後は３５Å／分であると測定された。それぞれのホスホン酸塩レベルでＭＳＥに対し０．２Ｖの電位で得られた溶解速度が表１に記録される。その結果は、ホスホン酸塩がない場合、２％の過硫酸アンモニウムに関する溶解速度は２ｐｓｉ以下の下向き力に対して２００Å／分に制限されたが、一方で、ホスホン酸塩の濃度を増やすと、試験濃度での金の溶解速度が向上することを示している。
【００４４】
【表１】
0005524612.tif 000002
【００４５】
［例２］
本例は、電気化学技術を用いた金の酸化及び可溶化に関する過硫酸アンモニウム濃度の変化の効果を示す。
【００４６】
金基材の溶解速度を、ｐＨ９を有し、水中に２ｗｔ％の１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸（ＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２０１０）と種々の濃度の過硫酸アンモニウムを含有する溶液中で電気化学的に監視した。各評価において表面を研磨するために、２ｐｓｉの下向き力をかけた研磨パッドを用いた。過硫酸アンモニウム濃度を１から４ｗｔ％（即ち、１％、２％及び４％）まで変化させた。各溶液に関する金の溶解速度は、開路電位に対するアノード及びカソード電流の外挿によりポテンシオダイナミック分極曲線から算定した。各ホスホン酸塩濃度に関する計算溶解速度が表２に記録される。
【００４７】
【表２】
0005524612.tif 000003
【００４８】
［例３］
本例は、電気化学技術により評価される金の溶解速度に関する種々のｐＨレベルの効果を実証する。
【００４９】
金基材の溶解速度を、水中に２ｗｔ％の１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸（ＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２０１０）と４ｗｔ％の過硫酸アンモニウムを含有する種々のｐＨの溶液中で電気化学的に監視した。各評価において表面を研磨するために、２ｐｓｉの下向き力をかけた研磨パッドを用いた。ｐＨを２から９（即ち、２、５、８及び９）まで変化させた。各溶液に関する金の溶解速度は、開路電位に対するアノード及びカソード電流の外挿によりポテンシオダイナミック分極曲線から算定した。各ｐＨ値で観測した溶解速度が表３に記録される。ＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２０１０に代わるアミノ−トリス（メチレンホスホン酸）（ＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２０００）の使用は、ほぼ同一の結果を与えた。
【００５０】
【表３】
0005524612.tif 000004
【００５１】
［例４］
本例は、小規模のＣＭＰ研磨装置において金を除去することに関する、過硫酸アンモニウム、アルミナ、及びホスホン酸キレート剤を含む本発明のＣＭＰ組成物の有効性を実証する。
【００５２】
金含有基材の除去速度を、ｐＨ９を有し、水中に種々のレベルのホスホン酸キレート剤、過硫酸アンモニウム、及びα−アルミナを含有するＣＭＰ組成物に関して、小規模の研磨機上で監視した。下向き力２ｐｓｉ、プラテン回転速度５０ｒｐｍ、キャリヤー回転速度５３ｒｐｍ、及びスラリー供給速度２００ｍＬ／分で適用される硬質の研磨パッドを、各基材の金表面を研磨するのに使用した。基材は、チタンの３４０Å薄層、続いて金の１６００Å厚さの層を堆積したＳｉウェハであった。１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸（ＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２０１０）濃度を０．５から２．５ｗｔ％まで変化させ、表面処理されたα−アルミナ量を１から２ｗｔ％まで変化させ、過硫酸アンモニウムを２から４ｗｔ％まで変化させた。金の除去速度（Å／分）を各組成物に関して測定した。観察された金の除去速度及び組成物が表４に記録される。データは、金の除去速度がホスホン酸キレート剤の％、並びに酸化剤及び研磨剤の増大レベルとともに増大することを明確に示している。除去速度はまた、適用される下向き力及びプラテン速度の増加とともに増大した。
【００５３】
【表４】
0005524612.tif 000005
【００５４】
［例５］
本例は、アルミナ、及び金を酸化しそして可溶化するためのヨウ素酸塩化合物とヨウ化物の反応性混合物を含む本発明のＣＭＰ組成物の有効性を実証する。
【００５５】
金含有基材の金の除去速度を、５〜７のｐＨを有し、水中に２ｗｔ％の表面処理された（即ち、ポリマーで表面処理された）アルミナ、及び２ｗｔ％のヨウ素酸水素カリウムと２ｗｔ％のヨウ化カリウムを含有する反応性混合物を含む本発明のＣＭＰ組成物を用いて小規模の研磨機上で監視した。ＣＭＰ組成物を、各部分が最終組成物の２倍の濃度を有する２つの部分（即ち、一方はヨウ素酸水素カリウムとアルミナを含み、もう一方はヨウ化カリウムとアルミナを含む）でプラテンに適用し、約１：１の比においてプラテン上で混合して上述の最終組成物を得た。下向き力２ｐｓｉ、プラテン回転速度５０ｒｐｍ、キャリヤー回転速度５３ｒｐｍ、及びスラリー供給速度２００ｍＬ／分で適用される硬質の研磨パッドを、基材の金表面を研磨するのに使用した。金基材は、１００Åのタンタル層、１００Åの白金層、及び４０００Åの金層を堆積したＳｉウェハであった。観察された金の除去速度は１８００Å／分であった。