(57)【要約】  本発明は、（ａ）研磨粒子、（ｂ）オクタノール・水ｌｏｇＰが約１〜約２のアゾール化合物、（ｃ）アニオン性の頭基及びＣ８−Ｃ１４脂肪族尾基を含むコバルト腐食防止剤、（ｄ）コバルト促進剤、（ｅ）コバルトを酸化する酸化剤、ならびに（ｆ）水を含む化学機械研磨組成物であって、ｐＨ約３〜約８．５を有する研磨組成物を提供する。本発明はさらに、本発明の化学機械研磨組成物で基材を化学的機械的に研磨する方法を提供する。通常、該基材はコバルトを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨組成物であって：
（ａ）研磨粒子、
（ｂ）オクタノール・水ｌｏｇＰが約１〜約２のアゾール化合物、
（ｃ）アニオン性の頭基及びＣ８−Ｃ１４脂肪族尾基を含むコバルト腐食防止剤、
（ｄ）コバルト促進剤、
（ｅ）コバルトを酸化する酸化剤、ならびに
（ｆ）水を含み、ｐＨ約３〜約８．５を有する研磨組成物。
【請求項２】
約０．１重量％〜約４重量％の研磨粒子を含む、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項３】
前記アゾール化合物がベンゾトリアゾールまたは５−フェニルテトラゾールである、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項４】
前記コバルト腐食防止剤が、式：ＲＣＯＮ（ＣＨ３）ＣＯＯＨを有し、式中、ＲはＣ８−Ｃ１３脂肪族基である、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項５】
前記コバルト促進剤が、式：ＮＲ１Ｒ２Ｒ３を有し、式中、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は独立して、水素、カルボキシアルキル、置換カルボキシアルキル、ヒドロキシアルキル、置換ヒドロキシアルキル、及びアミノカルボニルアルキルから選択され、ここで、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３のうちのいずれも水素でないか、１つのみが水素である化合物；ジカルボキシヘテロ環；ヘテロシクリルアルキル−α−アミノ酸；Ｎ−（アミドアルキル）アミノ酸；未置換ヘテロ環；アルキル置換ヘテロ環；置換アルキル置換ヘテロ環；Ｎ−アミノアルキル−α−アミノ酸；及びそれらの組合せから選択される、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項６】
前記コバルト促進剤が、イミノ二酢酸、ピコリン酸、ジピコリン酸、ビシン、［（２−アミノ−２−オキソエチル）アミノ］酢酸、リジン、イミダゾール、ヒスチジン、２−［ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノ］−２−（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール、及びそれらの組合せから選択される、請求項５に記載の研磨組成物。
【請求項７】
約１０ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの前記アゾール化合物及び約１０ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの前記コバルト腐食防止剤を含む、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項８】
前記酸化剤が過酸化水素である、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項９】
ｐＨ約７〜約８．５を有する、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項１０】
基材を化学的機械的に研磨する方法であって：
（ｉ）基材を、研磨パッド、ならびに
（ａ）研磨粒子、
（ｂ）オクタノール・水ｌｏｇＰが約１〜約２のアゾール化合物、
（ｃ）アニオン性の頭基及びＣ８−Ｃ１４脂肪族尾基を含むコバルト腐食防止剤、
（ｄ）コバルト促進剤、
（ｅ）コバルトを酸化する酸化剤、ならびに
（ｆ）水を含む化学機械研磨組成物であり、ｐＨ約３〜約８．５を有する前記研磨組成物と接触させ、
（ｉｉ）前記基材に対して、前記研磨パッド及び前記化学機械研磨組成物を移動させ、
（ｉｉｉ）前記基材の少なくとも一部を摩耗し、前記基材を研磨することを含む、方法。
【請求項１１】
前記研磨組成物が、約０．１重量％〜約４重量％の研磨粒子を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記アゾール化合物がベンゾトリアゾールまたは５−フェニルテトラゾールである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記コバルト腐食防止剤が、式：ＲＣＯＮ（ＣＨ３）ＣＯＯＨを有し、式中、ＲはＣ８−Ｃ１３脂肪族基である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記コバルト促進剤が、式：ＮＲ１Ｒ２Ｒ３を有し、式中、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は独立して、水素、カルボキシアルキル、置換カルボキシアルキル、ヒドロキシアルキル、置換ヒドロキシアルキル、及びアミノカルボニルアルキルから選択され、ここで、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３のうちのいずれも水素でないか、１つのみが水素である化合物；ジカルボキシヘテロ環；ヘテロシクリルアルキル−α−アミノ酸；Ｎ−（アミドアルキル）アミノ酸；未置換ヘテロ環；アルキル置換ヘテロ環；置換アルキル置換ヘテロ環；Ｎ−アミノアルキル−α−アミノ酸；及びそれらの組合せから選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記コバルト促進剤が、イミノ二酢酸、ピコリン酸、ジピコリン酸、ビシン、［（２−アミノ−２−オキソエチル）アミノ］酢酸、リジン、イミダゾール、ヒスチジン、２−［ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノ］−２−（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール、及びそれらの組合せから選択される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記研磨組成物が、約１０ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの前記アゾール化合物及び約１０ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの前記コバルト腐食防止剤を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記酸化剤が過酸化水素である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記研磨組成物が、ｐＨ約７〜約８．５を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記基材がコバルトを含み、前記コバルトの少なくとも一部を摩耗して前記基材を研磨する、請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
前記基材が半導体デバイスを含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
集積回路及び他の電子デバイスの製造においては、複数の導電性、半導電性、及び誘電性材料層が基材表面に堆積されたり基材表面から除去されたりする。材料層は順次基材に堆積され、基材から除去されるため、基材の最上表面は、非平面になることがあり、平坦化が必要となることがある。表面の平坦化、または表面の「研磨」は、材料を基材表面から除去し、概して段差のない平面を形成する過程である。平坦化は、望ましくない表面トポグラフィー及び表面欠陥、例えば、粗面、凝集材料、結晶格子損傷、傷、及び汚染された層または材料等の除去に有用である。平坦化はまた、基材上の形体形成において、該形体を充填するために使用された過剰な堆積物を除去し、それに続く金属化及び加工のレベル用の平らな表面を提供するのに有用である。
【０００２】
基材表面の平坦化または研磨のための組成物及び方法は、当技術分野では周知である。化学機械平坦化、または化学機械研磨（ＣＭＰ）は、基材の平坦化に用いられる一般的な技術である。ＣＭＰは、基材からの材料の選択的除去のため、ＣＭＰ組成物、または単に研磨組成物（研磨スラリーとも呼ばれる）として知られる化学組成物を利用する。研磨組成物は通常、当該基材の表面を、研磨組成物をしみこませた研磨パッド（例えば、研磨布または研磨ディスク）と接触させることによって基材に施される。基材の研磨は通常、研磨組成物の化学的活性及び／または研磨組成物に懸濁された研磨剤もしくは研磨パッドに組み込まれた研磨剤（例えば、固定砥粒研磨パッド）の機械的活性によってさらに促進される。
【０００３】
コバルトは、高度な集積回路に組み込むための金属として浮上している。コバルトの効果的な組み込みは、高い除去速度、良好な平坦化効率、低ディッシング及びエロージョン、ならびに低欠陥のＣＭＰ法を必要とする。ｐＨ９．５以上では、コバルトは不溶性の不動態化酸化物・水酸化物被膜を形成する。このｐＨ未満では、コバルトは水と容易に反応し、可溶性の水和Ｃｏ（ＩＩ）種を形成する。米国特許出願公開第２０１４／０２４３２５０Ａ１号は、ｐＨ９．０以上で中等度のコバルトの除去速度を示すが、経済的及び加工の観点から不利である高粒子負荷及び高ダウンフォース圧力を必要とする研磨組成物を開示している。
【０００４】
浸食性の配合は、一般的に許容コバルト率を達成するのに必要である。集積回路デバイスは通常、酸化ケイ素等の誘電性材料を通常含む基材にエッチングされた回路ラインを有するパターン化ウェハを含む。パターン化基材の表面上にコバルトを積層することで、コバルトの回路ラインの形成が可能になる。コバルトはその後下層の誘電体のレベルまで研磨することによって除去される。エロージョンとは、パターン化領域内の誘電性材料の損失を指し、研磨剤含量の制御によって軽減され得る。ディッシングとは、回路配線内のコバルトの損失を指す。ディッシング制御は、より困難であり、コバルトの上層ブランケットが除去されて下層の誘電性材料が露出されると、配線内のコバルトの除去を停止または低下させる能力がある研磨組成物を必要とする。リセス制御とは、より小さい形体サイズのディッシング制御を指し、ディッシング制御という用語に包含される。
【０００５】
したがって、許容されるディッシング、エロージョン、腐食、及び低欠陥を示しながら、高いコバルト除去速度を与える研磨組成物に対する必要性が当技術分野において残っている。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、（ａ）研磨粒子、（ｂ）オクタノール・水ｌｏｇＰが約１〜約２のアゾール化合物、（ｃ）アニオン性の頭基及びＣ８−Ｃ１４脂肪族尾基を含むコバルト腐食防止剤、（ｄ）コバルト促進剤、（ｅ）コバルトを酸化する酸化剤、ならびに（ｆ）水を含む化学機械研磨組成物であって、ｐＨ約３〜約８．５を有する研磨組成物を提供する。
【０００７】
本発明はまた、（ｉ）基材を、研磨パッド、ならびに（ａ）研磨粒子、（ｂ）オクタノール・水ｌｏｇＰが約１〜約２のアゾール化合物、（ｃ）アニオン性の頭基及びＣ８−Ｃ１４脂肪族尾基を含むコバルト腐食防止剤、（ｄ）コバルト促進剤、（ｅ）コバルトを酸化する酸化剤、ならびに（ｆ）水を含む化学機械研磨組成物であって、ｐＨ約３〜約８．５を有する研磨組成物と接触させ、（ｉｉ）該基材に対して、該研磨パッド及び化学機械研磨組成物を移動させ、（ｉｉｉ）該基材の少なくとも一部を摩耗し、該基材を研磨することを含む、基材を化学的機械的に研磨する方法を提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、（ａ）研磨粒子、（ｂ）オクタノール・水ｌｏｇＰが約１〜約２のアゾール化合物、（ｃ）アニオン性の頭基及びＣ８−Ｃ１４脂肪族尾基を含むコバルト腐食防止剤、（ｄ）コバルト促進剤、（ｅ）コバルトを酸化する酸化剤、ならびに（ｆ）水を含む、これらから本質的になる、またはこれらからなる化学機械研磨組成物であって、ｐＨ約３〜約８．５を有する研磨組成物を提供する。
【０００９】
該研磨組成物は、研磨剤（すなわち、１つ以上の研磨剤）を含む。該研磨剤は、粒子形態の任意の適切な研磨剤または研磨剤の組合せであり得る。該研磨剤は、任意の適切な研磨剤でよく、例えば、該研磨剤は、天然でも合成でもよく、金属酸化物、炭化物、窒化物、カーボランダム、ダイアモンド等を含むことができる。該研磨剤はまた、ポリマー粒子でも被覆粒子でもよい。該研磨剤は、望ましくは、金属酸化物を含むか、金属酸化物から本質的になるか、または金属酸化物からなる。通常、該金属酸化物は、シリカ、アルミナ（例えば、アルファアルミナ粒子（すなわち、α−アルミナ）、ガンマアルミナ粒子（すなわち、γ−アルミナ）、デルタアルミナ粒子（すなわち、δ−アルミナ）、またはヒュームドアルミナ粒子）、セリア、ジルコニア、それらの共形成物、及びそれらの組合せからなる群から選択される。好ましい実施形態では、該研磨粒子は、望ましくはアニオン性である。
【００１０】
好ましくは、該化学機械研磨組成物は、シリカ研磨剤を含む。該シリカは、任意の適切なシリカでよく、例えば、該シリカは、湿式法シリカでもヒュームドシリカでもよい。好ましくは、該シリカは、湿式法シリカである。
【００１１】
該湿式法シリカは、任意の適切な湿式法シリカでよい。例えば、該湿式法シリカは、縮合重合シリカでよい。縮合重合シリカ粒子は通常、Ｓｉ（ＯＨ）４を縮合してコロイド粒子を形成することによって調製される。ここで、コロイドは、平均粒径約１ｎｍ〜約１０００ｎｍを有すると定義される。かかる研磨粒子は、米国特許第５，２３０，８３３号に従って調製してもよいし、各種市販製品のいずれか、例えば、Ａｋｚｏ−Ｎｏｂｅｌ  Ｂｉｎｄｚｉｌ  ５０／８０製品ならびにＮａｌｃｏ  １０５０、１０６０、２３２７、及び２３２９製品、ならびにＤｕＰｏｎｔ、Ｂａｙｅｒ、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ｎｉｓｓａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｆｕｓｏ、及びＣｌａｒｉａｎｔから入手可能な他の同様の製品等として入手してもよい。
【００１２】
該研磨粒子は、任意の適切な表面電荷を有することができる。好ましくは、該研磨粒子は、アニオン性研磨粒子である。「アニオン性」とは、該研磨粒子が、当該研磨組成物のｐＨにおいて負の表面電荷を有することを意味する。該研磨粒子は、当該研磨組成物のｐＨにおいて自然の状態でアニオン性であってもよいし、該研磨組成物は、当業者に知られる任意の方法を用いて、例えば、表面の金属ドーピングによって、例えば、アルミニウムイオンのドーピングによって、または、テザー有機酸、テザーイオウ系酸、もしくはテザーリン系酸での表面処理によって、該研磨組成物のｐＨでアニオン性にしてもよい。
【００１３】
該研磨剤は、任意の適切な平均粒径（すなわち、平均粒子直径）を有することができる。該研磨剤は、平均粒径約５ｎｍ以上、例えば、約１０ｎｍ以上、約１５ｎｍ以上、約２０ｎｍ以上、約２５ｎｍ以上、約３０ｎｍ以上、約３５ｎｍ以上、または約４０ｎｍ以上を有することができる。代替的に、またはさらに、該研磨剤は、平均粒径約１５０ｎｍ以下、例えば、約１４０ｎｍ以下、約１３０ｎｍ以下、約１２０ｎｍ以下、約１１０ｎｍ以下、または約１００ｎｍ以下を有することができる。したがって、該研磨剤は、上記の端点の任意の２つで境界される粒径分布において最大値を有することができる。例えば、該研磨剤は、平均粒径約５ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約１０ｎｍ〜約１４０ｎｍ、約１５ｎｍ〜約１３０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約１２０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約１１０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍ、約３０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約３０ｎｍ〜約１４０ｎｍ、約３０ｎｍ〜約１３０ｎｍ、約３０ｎｍ〜約１２０ｎｍ、約３０ｎｍ〜約１１０ｎｍ、約３０ｎｍ〜約１００ｎｍ、約３５ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約３５ｎｍ〜約１４０ｎｍ、約３５ｎｍ〜約１３０ｎｍ、約３５ｎｍ〜約１２０ｎｍ、約３５ｎｍ〜約１１０ｎｍ、または約３５ｎｍ〜約１００ｎｍを有することができる。球形の研磨粒子については、粒径は、当該粒子の直径である。非球形の研磨粒子については、粒径は、当該粒子を包含する最小の球の直径である。研磨剤の粒径は、任意の適切な技術を用いて、例えば、レーザ回折技術を用いて測定することができる。適切な粒径測定機器は、例えば、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（英国マルバーン）から入手可能である。
【００１４】
該研磨粒子は、好ましくは、本発明の研磨組成物においてコロイド的に安定である。コロイドという用語は、液体担体（例えば、水）における粒子の懸濁を指す。コロイド安定性とは、その懸濁の時間の経過に伴う維持を指す。本発明の中では、研磨剤は、該研磨剤を１００ｍＬのメスシリンダーに入れ、２時間非攪拌下で静置した場合に、該研磨組成物の最初の粒子濃度（ｇ／ｍＬを単位として［Ｃ］）で割った該メスシリンダーの底部５０ｍＬにおける粒子濃度（ｇ／ｍＬを単位として［Ｂ］）と、該メスシリンダーの上部５０ｍＬにおける粒子濃度（ｇ／ｍＬを単位として［Ｔ］）の差が、０．５以下（すなわち、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）であればコロイド的に安定であると考えられる。より好ましくは、［Ｂ］−［Ｔ］／［Ｃ］の値は、０．３以下であり、最も好ましくは、０．１以下である。
【００１５】
該研磨組成物は、任意の適切な量の研磨粒子を含むことができる。本発明の研磨組成物が少なすぎる研磨剤を含む場合、該組成物は十分な除去速度を示さない場合もある。対照的に、該研磨組成物が多すぎる研磨剤を含む場合、該研磨組成物は、望ましくない研磨性能を示す場合もあり、及び／または費用効率が良くない場合もあり、及び／または安定性を欠く場合もある。該研磨組成物は、約１０重量％以下の研磨剤、例えば、約９重量％以下、約８重量％以下、約７重量％以下、約６重量％以下、約５重量％以下、約４重量％以下、約３重量％以下、約２重量％以下、約１．５重量％以下、約１重量％以下、約０．９重量％以下、約０．８重量％以下、約０．７重量％以下、約０．６重量％以下、または約０．５重量％以下の研磨剤を含むことができる。代替的に、またはさらに、該研磨組成物は、約０．０５重量％以上の研磨剤、例えば、約０．１重量％以上、約０．２重量％以上、約０．３重量％以上、約０．４重量％以上、約０．５重量％以上、または約１重量％以上を含むことができる。したがって、該研磨組成物は、上記の端点の任意の２つで境界される量で研磨粒子を含むことができる。例えば、該研磨組成物は、約０．０５重量％〜約１０重量％の研磨剤、例えば、０．１重量％〜約１０重量％、約０．１重量％〜約９重量％、約０．１重量％〜約８重量％、約０．１重量％〜約７重量％、約０．１重量％〜約６重量％、約０．１重量％〜約５重量％、約０．１重量％〜約４重量％、約０．１重量％〜約３重量％、約０．１重量％〜約２重量％、約０．２重量％〜約２重量％、約０．３重量％〜約２重量％、約０．４重量％〜約２重量％、約０．５重量％〜約２重量％、約０．１重量％〜約１．５重量％、約０．２重量％〜約１．５重量％、約０．３重量％〜約１．５重量％、約０．４重量％〜約１．５重量％、約０．５重量％〜約１．５重量％、約０．１重量％〜約１重量％、約０．２重量％〜約１重量％、約０．３重量％〜約１重量％、約０．４重量％〜約１重量％、または約０．５重量％〜約１重量％の研磨剤を含むことができる。
【００１６】
該研磨組成物は、ｌｏｇＰで表されるｎ−オクタノール・水分配係数約１〜約２を有するアゾール化合物を含む。分配係数は、２つの液相、例えば、ｎ−オクタノールと水の間のイオン化されていない化合物の濃度の比である。溶媒中のイオン化されていない溶質の濃度の比の対数は、一般にｌｏｇ  ＰまたはｌｏｇＰと呼ばれる。アゾール化合物は、窒素、イオウ、または酸素である少なくとも１つの他の非炭素原子を有する５員の窒素ヘテロ芳香環化合物のクラスである。適切なアゾール化合物の例としては、２つの窒素原子を有するアゾール、３つの窒素原子を有するトリアゾール、及び４つの窒素原子を有するテトラゾールが挙げられる。好ましくは、該アゾール化合物は、ベンゾトリアゾール（ｌｏｇＰ＝１．４４）または５−フェニルテトラゾール（ｌｏｇＰ＝１．６５）である。より好ましくは、該アゾール化合物はベンゾトリアゾールである。
【００１７】
該アゾール化合物は、該研磨組成物中に任意の適切な濃度で存在することができる。通常、該アゾール化合物は、該研磨組成物中に、濃度約０．１ｍＭ以上、例えば、約０．５ｍＭ以上、約１ｍＭ以上、約１．５ｍＭ以上、約２ｍＭ以上、約２．５ｍＭ以上、約３ｍＭ以上、約３．５ｍＭ以上、または約４ｍＭ以上で存在することができる。代替的に、またはさらに、該アゾール化合物は、該研磨組成物中に、濃度約２０ｍＭ以下、例えば、約１８ｍＭ以下、約１６ｍＭ以下、約１４ｍＭ以下、約１２ｍＭ以下、約１０ｍＭ以下、約９ｍＭ以下、約８ｍＭ以下、または約７ｍＭ以下で存在することができる。したがって、該アゾール化合物は、上記の端点の任意の２つで境界される濃度で該研磨組成物中に存在することができる。例えば、該アゾール化合物は、該研磨組成物中に、濃度約０．１ｍＭ〜約２０ｍＭ、例えば、約０．５ｍＭ〜約１８ｍＭ、約１ｍＭ〜約１６ｍＭ、約１ｍＭ〜約１４ｍＭ、約１ｍＭ〜約１２ｍＭ、約１ｍＭ〜約１０ｍＭ、約２ｍＭ〜約１０ｍＭ、約２ｍＭ〜約９ｍＭ、約２ｍＭ〜約８ｍＭ、約２ｍＭ〜約７ｍＭ、約３ｍＭ〜約７ｍＭ、または約３ｍＭ〜約６ｍＭで存在することができる。
【００１８】
該研磨組成物はコバルト腐食防止剤を含む。該コバルト腐食防止剤は、任意の適切なコバルト腐食防止剤でよい。実施形態では、該コバルト腐食防止剤は、アニオン性の頭基及びＣ８−Ｃ１４脂肪族尾基、例えば、Ｃ８−Ｃ１４アルキルまたはＣ８−Ｃ１４アルケニル尾基を含む。該アニオン性の頭基は、任意の適切なアニオン性の頭基でよい。好ましい実施形態では、該コバルト腐食防止剤は、構造Ｒ−ＣＯＮ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＯＯＨを有するサルコシン誘導体を含み、この場合、ＣＯＮ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＯＯＨが頭基を形成し、Ｒが尾基を形成する。該Ｒ基は通常、Ｃ８−Ｃ１３脂肪族基であり、Ｃ８−Ｃ１３アルキル基でもＣ８−Ｃ１３アルケニル基でもよく、例えば、Ｃ８アルキル基、Ｃ９アルキル基、Ｃ１０アルキル基、Ｃ１１アルキル基、Ｃ１２アルキル基、Ｃ１３アルキル基、Ｃ８アルケニル基、Ｃ９アルケニル基、Ｃ１０アルケニル基、Ｃ１１アルケニル基、Ｃ１２アルケニル基、またはＣ１３アルケニル基でよい。該コバルト腐食防止剤がサルコシン誘導体である好ましい実施形態では、尾基の従来の命名は、炭素をカウントする目的のため、Ｒ基が結合されたカルボニルを含む。したがって、Ｃ１２サルコシネートは、ラウロイルサルコシネートを指し、これは、構造：ＣＨ３（ＣＨ２）１０−ＣＯＮ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＯＯＨを有する。該尾基が、二重結合が該尾基の末端にはないアルケニル基の場合、該アルケニル基はＥ配置を有してもＺ配置を有してもよく、Ｅ及びＺ異性体の混合物でもよい。該コバルト腐食防止剤は、単一の化合物でもよく、アニオン性の頭基及びＣ８−Ｃ１４脂肪族尾基を有する２つ以上の化合物の混合物でも、Ｃ８−Ｃ１４脂肪族Ｒ基を有する本明細書に記載の２つ以上のサルコシン誘導体の混合物でもよいが、この場合、該化合物の約７５重量％以上（例えば、約８０重量％以上、約８５重量％以上、約９０重量％以上、または約９５重量％以上）は、アニオン性の頭基及びＣ８−Ｃ１４脂肪族尾基を含むか、または、Ｃ８−Ｃ１４脂肪族Ｒ基を有するサルコシン誘導体である。
【００１９】
該研磨組成物は任意の適切な量の該コバルト腐食防止剤を含むことができる。該研磨組成物は、約１ｐｐｍ以上の該コバルト腐食防止剤、例えば、約５ｐｐｍ以上、約１０ｐｐｍ以上、約２０ｐｐｍ以上、約３０ｐｐｍ以上、約４０ｐｐｍ以上、または約５０ｐｐｍ以上含むことができる。代替的に、またはさらに、該研磨組成物は、約１０００ｐｐｍ以下の該コバルト腐食防止剤、例えば、約９００ｐｐｍ以下、約８００ｐｐｍ以下、約７００ｐｐｍ以下、約６００ｐｐｍ以下、約５００ｐｐｍ以下、約４００ｐｐｍ以下、約３００ｐｐｍ以下、または約２００ｐｐｍ以下を含むことができる。したがって、該研磨組成物は、上記の端点の任意の２つで境界される量で該コバルト腐食防止剤を含むことができる。例えば、該研磨組成物は、約１ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの該コバルト腐食防止剤、約１０ｐｐｍ〜約９００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約８００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約７００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約６００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約４００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約１５０ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、または約５０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍを含むことができる。
【００２０】
該研磨組成物はさらに、コバルト促進剤を含む。該コバルト促進剤は、該研磨組成物がコバルトを含む基材を研磨するのに使用される場合にコバルトの除去速度を高める任意の適切な化合物でよい。該コバルト促進剤は、式：ＮＲ１Ｒ２Ｒ３を有し、式中、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は独立して、水素、カルボキシアルキル、置換カルボキシアルキル、ヒドロキシアルキル、置換ヒドロキシアルキル、及びアミノカルボニルアルキルから選択され、ここで、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３のうちのいずれも水素でないか、１つのみが水素である化合物；ジカルボキシヘテロ環；ヘテロシクリルアルキル−α−アミノ酸；Ｎ−（アミドアルキル）アミノ酸；未置換ヘテロ環；アルキル置換ヘテロ環；置換アルキル置換ヘテロ環；Ｎ−アミノアルキル−α−アミノ酸；及びそれらの組合せから選択され得る。
【００２１】
該コバルト促進剤は、本明細書に列挙される化合物のクラスから選択される任意の適切なコバルト促進剤でよい。好ましい実施形態では、該コバルト促進剤は、イミノ二酢酸、２−［ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノ］−２−（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール、ビシン、ピコリン酸、ジピコリン酸、ヒスチジン、［（２−アミノ−２−オキソエチル）アミノ］酢酸、イミダゾール、Ｎ−メチルイミダゾール、リジン、またはそれらの組合せである。
【００２２】
該コバルト促進剤は、該研磨組成物中に任意の適切な濃度で存在することができる。通常、該コバルト促進剤は、該研磨組成物中に濃度約５ｍＭ以上、例えば、約１０ｍＭ以上、約１５ｍＭ以上、約２０ｍＭ以上、約２５ｍＭ以上、約３０ｍＭ以上、約３５ｍＭ以上、約４０ｍＭ以上、約４５ｍＭ以上、または約５０ｍＭ以上で存在することができる。代替的に、またはさらに、該コバルト促進剤は、該研磨組成物中に濃度約１００ｍＭ以下、例えば、約９５ｍＭ以下、約９０ｍＭ以下、約８５ｍＭ以下、約８０ｍＭ以下、約７５ｍＭ以下、約７０ｍＭ以下、約６５ｍＭ以下、または約６０ｍＭ以下で存在することができる。したがって、該コバルト促進剤は、該研磨組成物中に上記の端点の任意の２つで境界される濃度で存在することができる。例えば、該コバルト促進剤は、該研磨組成物中に、濃度約５ｍＭ〜約１００ｍＭ、例えば、約５ｍＭ〜約９０ｍＭ、約５ｍＭ〜約８０ｍＭ、約５ｍＭ〜約７０ｍＭ、約５ｍＭ〜約６０ｍＭ、約１０ｍＭ〜約１００ｍＭ、約１０ｍＭ〜約９０ｍＭ、約１０ｍＭ〜約８０ｍＭ、約１０ｍＭ〜約７０ｍＭ、約１０ｍＭ〜約６０ｍＭ、約２０ｍＭ〜約１００ｍＭ、約２０ｍＭ〜約９０ｍＭ、約２０ｍＭ〜約８０ｍＭ、約２０ｍＭ〜約７０ｍＭ、または約２０ｍＭ〜約６０ｍＭで存在することができる。
【００２３】
該研磨組成物は、遷移金属を酸化する酸化剤を含む。好ましくは、該酸化剤は、コバルトを酸化する。該酸化剤は、該研磨組成物のｐＨでコバルトを酸化するのに十分な大きさの酸化電位を有する任意の適切な酸化剤でよい。好ましい実施形態では、該酸化剤は過酸化水素である。
【００２４】
該研磨組成物は、任意の適切な量の酸化剤を含むことができる。該研磨組成物は、好ましくは、約１０重量％以下（例えば、約８重量％以下、約６重量％以下、約４重量％以下、約２重量％以下、約１重量％以下、または約０．５重量％以下）の過酸化水素を含む。
【００２５】
該研磨組成物は、任意の適切なｐＨを有することができる。通常、該研磨組成物は、ｐＨ約３以上、例えば、約３．５以上、約４以上、約４．５以上、約５以上、約５．５以上、約６以上、約６．５以上、または約７以上を有することができる。代替的に、またはさらに、該研磨組成物は、ｐＨ約８．５以下、例えば、約８．４以下、約８．３以下、約８．２以下、約８．１以下、または約８以下を有することができる。したがって、該研磨組成物は、該研磨組成物について列挙された上記の端点の任意の２つで境界されるｐＨを有することができる。例えば、該研磨組成物は、ｐＨ約３〜約８．５、例えば、約３．５〜約８．５、約４〜約８．５、約４．５〜約８．５、約５〜約８．５、約５．５〜約８．５、約６〜約８．５、約６．５〜約８．５、約６．５〜約８．４、約６．５〜約８．３、約６．５〜約８．２、約６．５〜約８．１、約６．５〜約８、または約７〜約８．５を有することができる。
【００２６】
該研磨組成物のｐＨは、任意の適切な酸または塩基を用いて調整することができる。適切な酸の非限定的な例としては、硝酸、硫酸、リン酸、及び有機酸、例えば酢酸が挙げられる。適切な塩基の非限定的な例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び水酸化アンモニウムが挙げられる。
【００２７】
該化学機械研磨組成物は任意にさらに、１つ以上の添加剤を含む。例示的な添加剤としては、調整剤、酸（例えば、硫酸）、錯化剤（例えば、アニオン性ポリマー錯化剤）、キレート剤、殺生物剤、スケール防止剤、分散剤等が挙げられる。
【００２８】
殺生物剤は、含まれる場合、任意の適切な殺生物剤でよく、任意の適切な量で該研磨組成物中に存在することができる。適切な殺生物剤は、イソチアゾリノン殺生物剤である。該研磨組成物における殺生物剤の量は通常、約１〜約５０ｐｐｍ、好ましくは、約１０〜約４０ｐｐｍ、より好ましくは約２０〜約３０ｐｐｍである。
【００２９】
該研磨組成物は、その多くが当業者に知られている任意の適切な技術によって調製することができる。該研磨組成物は、バッチまたは連続工程で調製することができる。一般に、該研磨組成物は、その成分を任意の順序で混合することによって調製することができる。本明細書で使用される「成分」という用語には、個々の含有物（例えば、研磨剤、アゾール化合物、コバルト腐食防止剤、コバルト促進剤、酸化剤、任意的なｐＨ調整剤等）及び含有物（例えば、研磨剤、アゾール化合物、コバルト腐食防止剤、コバルト促進剤、酸化剤、任意的なｐＨ調整剤等）の任意の組合せが含まれる。
【００３０】
例えば、該研磨剤は水に分散させることができる。該アゾール化合物、コバルト腐食防止剤、コバルト促進剤、及び酸化剤をその後加え、該成分を当該研磨組成物中に組み込むことが可能な任意の方法によって混合することができる。該酸化剤は、該研磨組成物の調製中のどの時点で加えてもよい。該研磨組成物は、使用に先立って調製し、該酸化剤等の１つ以上の成分を使用の直前（例えば、使用前約１分以内、使用前約１時間以内、使用前約７日以内、または使用前約１４日以内）に該研磨組成物に加えてもよい。該研磨組成物はまた、研磨操作中に当該基材の表面で該成分を混合することによって調製してもよい。
【００３１】
該研磨組成物は、研磨剤、アゾール化合物、コバルト腐食防止剤、コバルト促進剤、酸化剤、任意的なｐＨ調整剤、及び水を含む一液系として供給することができる。代替的に、該研磨剤を第一の容器で水分散体として供給し、該アゾール化合物、コバルト腐食防止剤、コバルト促進剤、及び任意的なｐＨ調整剤を第二の容器にて乾燥形態または水溶液もしくは水分散体として供給してもよい。該酸化剤は、望ましくは、研磨組成物の他の成分とは別に供給し、例えば、末端利用者によって、使用の少し前（例えば、使用前２週間以内、使用前１週間以内、使用前１日以内、使用前１時間以内、使用前１０分以内、もしくは使用前１分以内）に当該研磨組成物の他の成分と混合する。該第一または第二の容器内の成分は乾燥形態であることができると同時に、他方の容器内の成分は水分散体の形態であることができる。さらに、該第一及び第二の容器内の成分にとって異なるｐＨ値を有すること、または代替的に、実質的に同様の、もしくは等しいｐＨ値を有することが好適である。該研磨組成物の成分の他の２容器、または３容器以上の組合せは、当業者の知識の範囲内である。
【００３２】
本発明の研磨組成物はまた、使用前に適量の水で希釈することを意図した濃縮物として提供することができる。かかる実施形態では、該研磨組成物の濃縮物は、該研磨剤、アゾール化合物、コバルト腐食防止剤、コバルト促進剤、酸化剤、及び任意的なｐＨ調整剤を、酸化剤の有無にかかわらず、適量の水、及びまだ存在していない場合には適量の酸化剤での該濃縮物の希釈時に、該研磨組成物の各成分が、各成分に対して上に列挙した適切な範囲内の量で該研磨組成物に存在するような量で含むことができる。例えば、該研磨剤、アゾール化合物、コバルト腐食防止剤、コバルト促進剤、酸化剤、及び任意的なｐＨ調整剤は各々、各成分に対して上に列挙した濃度の約２倍（例えば、約３倍、約４倍、または約５倍）の量の濃度で存在することができ、したがって、該濃縮物が等体積の（例えば、それぞれ、２等体積の水、３等体積の水、または４等体積の水）、及び適量の酸化剤で希釈された場合に、各成分は、各成分に対して上記した範囲内の量で該研磨組成物に含まれる。さらに、当業者によって理解されるように、該濃縮物は、他の成分が少なくとも部分的に、または完全に該濃縮物に溶解されるようにするため、最終的な研磨組成物に含まれる水の適切な画分を含むことができる。
【００３３】
本発明はまた、（ｉ）基材を、研磨パッド及び本明細書に記載の化学機械研磨組成物と接触させ、（ｉｉ）該基材に対して、該研磨パッドを、それらの間の該化学機械研磨組成物とともに移動させ、（ｉｉｉ）該基材の少なくとも一部を摩耗し、該基材を研磨することを含む、基材を化学的機械的に研磨する方法を提供する。
【００３４】
本発明の方法を用いて研磨される基材は、任意の適切な基材、とりわけ、コバルトを含む基材でよい。好ましい基材は、コバルト含む、コバルトから本質的になる、またはコバルトからなる少なくとも１つの層、とりわけ、研磨用の露出層を含み、該コバルトの少なくとも一部を摩耗し（すなわち、除去し）、該基材を研磨する。特に適切な基材としては、半導体産業で用いられるウェハが挙げられるがこれに限定されない。該ウェハは通常、例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属複合体、金属合金、低誘電体、もしくはそれらの組合せを含むか、またはそれからなる。好ましい実施形態では、該ウェハは、基材表面にエッチングされた回路配線のパターンを含み、これがコバルトで充填される。本発明の方法はまた、ガスタービン及びジェット機エンジンのタービン翼、整形外科用インプラント、人工股関節及び膝関節置換術等の人工装具、歯科補綴、高速度鋼ドリルビット、ならびに永久磁石に有用なコバルト及びコバルト合金を含む基材の研磨にも有用である。
【００３５】
本発明の研磨方法は、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置と併せて使用するのに特に適している。通常、該装置は、使用時に運動しており、軌道、直線、または円運動に起因する速度を有するプラテン、該プラテンと接触し、運動時該プラテンとともに移動する研磨パッド、及び該研磨パッドの表面に対して接触及び移動させることによって研磨される基材を保持するキャリアを含む。該基材の研磨は、該基材の少なくとも一部を摩耗して該基材を研磨するように、該研磨パッド及び本発明の研磨組成物と接触して配置されている基材と、その後該基材に対して移動する該研磨パッドによって行われる。
【００３６】
基材は、任意の適切な研磨パッド（例えば、研磨表面）とともに該化学機械研磨組成物で平坦化または研磨することができる。適切な研磨パッドとしては、例えば、製織及び不織研磨パッドが挙げられる。さらに、適切な研磨パッドは、各種密度、硬度、厚み、圧縮率、圧縮時の反発能力、及び圧縮弾性率の任意の適切なポリマーを含むことができる。適切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、フルオロカーボン、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、ポリイソシアヌレート、それらの共形成物、及びそれらの混合物が挙げられる。
【００３７】
望ましくは、該ＣＭＰ装置はさらに、その多くが当技術分野で知られている研磨終点その場検出システムを含む。ワークピースの表面から反射される光や他の放射線を分析することによって研磨過程を検査及び監視する技術が当技術分野で知られている。かかる方法は、例えば、米国特許第５，１９６，３５３号、米国特許第５，４３３，６５１号、米国特許第５，６０９，５１１号、米国特許第５，６４３，０４６号、米国特許第５，６５８，１８３号、米国特許第５，７３０，６４２号、米国特許第５，８３８，４４７号、米国特許第５，８７２，６３３号、米国特許第５，８９３，７９６号、米国特許第５，９４９，９２７号、及び米国特許第５，９６４，６４３号に記載されている。望ましくは、研磨されているワークピースに関する研磨過程の進行の検査または監視で、該研磨の終点の決定、すなわち、特定のワークピースに関して、研磨過程をいつ終了させるかの決定が可能になる。
【００３８】
化学機械研磨過程は、基材の除去速度、ディッシング、及びエロージョンの観点等の複数の点で特徴づけることができる。
【００３９】
基材の除去速度は、任意の適切な技術を用いて測定することができる。基材の除去速度を測定するのに適切な技術の例としては、本発明の研磨方法の使用の前後に該基材を計量し、研磨時間の単位当たりに除去された基材の厚みに関して除去速度と相関し得る研磨時間の単位当たりに除去された基材の量を測定すること、及び本発明の研磨方法の使用の前後に該基材の厚さを測定し、研磨時間の単位当たりの該基材の除去速度を直接測ることが挙げられる。
【００４０】
ディッシング及びエロージョンは、任意の適切な技術を用いて測定することができる。ディッシング及びエロージョンを測定するのに適切な技術の例としては、走査電子顕微鏡法、スタイラスプロファイリング、及び原子間力顕微鏡法が挙げられる。原子間力顕微鏡法は、Ｖｅｅｃｏ（ニューヨーク州プレインビュー）製Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｐｒｏｆｉｌｅｒ（ＡＦＰ（商標））を用いて行うことができる。
【００４１】
いかなる特定の理論にも縛られることを望むものではないが、ＢＴＡは単独で有効質量を有する柔軟度の高い層をコバルト表面に形成する一方、アニオン性の頭基とＣ８−Ｃ１４脂肪族尾基（例えば、Ｎ−ラウロイルサルコシネートまたはＮ−ココイルサルコシネート）を含むコバルト腐食防止剤は、低質量の非粘弾性フィルムをコバルト表面に形成すると考えられる。コバルト腐食防止剤の存在は、ＢＴＡ単独で形成される層とは異なるＢＴＡ層の形成を促進する。このコバルト腐食防止剤とＢＴＡの組合せは、硬度が向上し、コバルトの腐食を有意に向上させるＣｏ−ＢＴＡポリマーの成長が減少した特有の層を形成すると考えられる。この予想外の相乗効果は、パターンウェハ上の微細な形体のコバルトのディッシング性能の改善として現れ、電気化学的腐食データによって支持される。
【００４２】
以下の実施例は本発明をさらに説明するが、当然ながら、その範囲を多少なりとも限定すると解釈されるべきではない。
【実施例】
【００４３】
実施例１
本実施例は、本発明の実施形態に従って、コバルト腐食防止剤及びコバルトディッシング制御剤を含む研磨組成物が示すコバルト被覆パターン化ウェハで観察されるディッシングの影響を示す。
【００４４】
パターン化酸化ケイ素基材上にコバルト層を含むパターン化基材を、５種の異なる研磨組成物、すなわち、研磨組成物１Ａ〜１Ｅで研磨した。これら研磨組成物はすべて、平均粒径７０ｎｍの湿式法シリカ（Ｆｕｓｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．  Ｊａｐａｎ）１重量％、イミノ二酢酸０．６重量％、過酸化水素０．６重量％、及びＫｏｒｄｅｋ  ＭＬＸ殺生物剤３１ｐｐｍをｐＨ７．０で水中に含有した。研磨組成物１Ａ（比較）はさらに４ｍＭのベンゾトリアゾール（「ＢＴＡ」）を含有した。研磨組成物１Ｂ（比較）はさらに１５０ｐｐｍのＮ−ラウロイルサルコシネート（「ＮＬＳ」）を含有した。研磨組成物１Ｃ（本発明）はさらに４ｍＭのＢＴＡと１５０ｐｐｍのＮＬＳを含有した。研磨組成物１Ｄ（比較）はさらに１００ｐｐｍのＮ−ココイルサルコシネート（「ＮＣＳ」）を含有した。研磨組成物１Ｅ（本発明）はさらに４ｍＭのＢＴＡと１００ｐｐｍのＮＣＳを含有した。
【００４５】
非パターン化酸化ケイ素基材上にコバルト層を含むブランケット基材及びパターン化酸化ケイ素基材上にコバルト層を含むパターン化基材を、５種の異なる研磨組成物、すなわち、研磨組成物１Ａ〜１Ｅで研磨した。これらのパターン化基材は、コバルト充填ラインを酸化ケイ素基材上に含むパターン形体を含んでいた。これらパターンの寸法は、０．１８μｍ幅の酸化ケイ素で離間された０．１８μｍ幅のコバルトライン（「０．１８μｍ×０．１８μｍパターン」）、０．２５μｍ幅の酸化ケイ素で離間された０．２５μｍ幅のコバルトライン（「０．２５μｍ×０．２５μｍパターン」）、または５０μｍ幅の酸化ケイ素で離間された５０μｍ幅のコバルトライン（「５０μｍ×５０μｍパターン」）のいずれかであった。ブランケット基材及び５０μｍ×５０μｍパターンの基材を用いてコバルト除去速度を測定し、終点に達する前に研磨を止めた。０．１８μｍ×０．１８μｍパターン及び０．２５μｍ×０．２５μｍパターンの基材は、ディッシングを測定するために用いた。研磨組成物１Ａ〜１Ｄを用いて、０．２５μｍ×０．２５μｍパターンを有する基材を研磨した。研磨組成物１Ｄ及び１Ｅを用いて０．１８μｍ×０．１８μｍパターンを有する基材を研磨した。ディッシングの測定のため、これらの基材を終点に加えて終点を過ぎた期間まで過剰に研磨した。
【００４６】
研磨後、各基材についてディッシングをこれら基材の中央の中心位置で測定した。パターンコバルトラインのディッシング、終点までの時間、ならびにパターンの終点を過ぎた過剰研磨時間を秒で、及び過剰研磨のパーセンテージとして表１に記載する。
【表１】
2019501511.tif 000002
【００４７】
表１に記載の結果から明らかなように、研磨組成物１ＡにおけるＢＴＡ単独の存在では、コバルト除去速度約３４００Å／分を示した研磨組成物１Ｂ及び１ＤにおけるＮＬＳならびにＮＣＳの存在と比較すると、コバルト除去速度２０２６Å／分までの低下となった。ＢＴＡ及びＮＬＳの組合せを含む研磨組成物１Ｃは、研磨組成物１Ａが示したディッシングの１９％及び、ＮＬＳを単独で含む研磨組成物１Ｂが示したディッシングの２５％を示した。ＢＴＡ及びＮＣＳの組合せを含む研磨組成物１Ｅは、０．１８μｍ×０．１８μｍパターンの基材を研磨するのに用いた場合にＮＣＳを単独で含む研磨組成物１Ｄが示したディッシングの３３％を示した。
【００４８】
実施例２
本実施例は、ＢＴＡ（すなわち、オクタノール・水ｌｏｇＰが約１〜約２のアゾール化合物）とＮＬＳ（すなわち、アニオン性の頭基及びＣ８−Ｃ１４脂肪族尾基を含むコバルト腐食防止剤）の組合せが、コバルト基材表面と接触された場合に延長されたＣｏ−ＢＴＡポリマーの形成を最小限にすることを示す。
【００４９】
２ｍＭのＢｉｓ−Ｔｒｉｓ緩衝剤及び５ｍＭのＫＮＯ３を含むｐＨ７．５の水溶液を調製した。溶液Ａはさらに１０ｍＭのＢＴＡを含有した。溶液Ｂはさらに３００ｐｐｍのＮＬＳを含有した。溶液Ｃはさらに３００ｐｐｍのＮＬＳと１０ｍＭのＢＴＡを含有した。３つの別々のコバルトウェハを溶液Ａ、溶液Ｂ、及び溶液Ｃに曝露した。対照のコバルトウェハは、２ｍＭのＢｉｓ−Ｔｒｉｓ緩衝剤及び５ｍＭのＫＮＯ３を含むｐＨ７．５の水溶液に曝露した。
【００５０】
これら溶液への曝露後、これらのコバルトウェハをＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析）で分析した。分子イオンＢＴＡ−及びＣｏ（ＢＴＡ）３−に対応するシグナルの強度を測定したとともに、結果を表２に記載する。
【表２】
2019501511.tif 000003
【００５１】
Ｃｏ（ＢＴＡ）３−に対して観察されるシグナル強度は、基材表面でのＣｏ−ＢＴＡポリマーの形成と相関している。表２に記載の結果から明らかなように、ＮＬＳとＢＴＡを含む溶液Ｃでのコバルトウェハの処理後に観察されたＣｏ（ＢＴＡ）３−に対するシグナル強度は、ＢＴＡを単独で含む溶液Ａでのコバルトウェハの処理後に観察されたＣｏ（ＢＴＡ）３−に対するシグナル強度の約５０％であった。これらの結果は、ＮＬＳがＣｏ−ＢＴＡポリマー層の形成を最小限にすることによってコバルトウェハの表面におけるＣｏ−ＢＴＡポリマー層の成長に影響を与えることを示唆している。当業者は、Ｃｏ−ＢＴＡポリマーがあまり広範囲でないコバルトウェハ表面が、研磨時、Ｃｏ−ＢＴＡポリマー層がより広範囲のコバルトウェハ表面よりディッシングが低くなるとは予想しないであろう。
【００５２】
実施例３
本実施例は、ＢＴＡ（すなわち、オクタノール・水ｌｏｇＰが約１〜約２のアゾール化合物）とＮＬＳ（すなわち、アニオン性の頭基及びＣ８−Ｃ１４脂肪族尾基を含むコバルト腐食防止剤）の組合せが、コバルト基材表面と接触された場合に腐食電流（Ｉｃｏｒｒ）を最小限にすることを示す。
【００５３】
Ｉｃｏｒｒは、非パターン化酸化ケイ素基材上にコバルト層を含むブランケット基材に対して、３種の異なる研磨組成物、すなわち、研磨組成物３Ａ〜３Ｃで測定した。これら研磨組成物はすべて、平均粒径７０ｎｍの湿式法シリカ（Ｆｕｓｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．  Ｊａｐａｎ）１重量％、イミノ二酢酸０．６重量％、過酸化水素０．６重量％、及びＫｏｒｄｅｋ  ＭＬＸ殺生物剤３１ｐｐｍをｐＨ７．５で水中に含有した。研磨組成物３Ａ（比較）はさらに５ｍＭのベンゾトリアゾール（「ＢＴＡ」）を含有した。研磨組成物３Ｂ（比較）はさらに１５０ｐｐｍのＮ−ラウロイルサルコシネート（「ＮＬＳ」）を含有した。研磨組成物３Ｃ（本発明）はさらに５ｍＭのＢＴＡと１５０ｐｐｍのＮＬＳを含有した。
【００５４】
Ｉｃｏｒｒは、ターフェル分析で決定し、これらの結果を電流密度（μＡ／ｃｍ２）の形で記載する。
【表３】
2019501511.tif 000004
【００５５】
表３に記載の結果から明らかなように、ＢＴＡとＮＬＳを含む溶液Ｃと接触したコバルトウェハからのＩｃｏｒｒは、ＢＴＡを単独で含む溶液Ａと接触したコバルトウェハに対して観察された電流密度の約６．９％であり、ＮＬＳを単独で含む溶液Ｂと接触したコバルトウェハに対して観察された電流密度の約２１．６％であった。これらの結果は、ＢＴＡとＮＬＳの組合せが、ＢＴＡまたはＮＬＳのいずれか単独と比較して腐食を最小限にすること示唆している。
【００５６】
実施例４
本実施例は、ｌｏｇＰで表されるｎ−オクタノール・水分配係数約１〜約２を有するアゾール化合物を含む研磨組成物が示すコバルト除去速度及びディッシングを示す。
【００５７】
パターン化酸化ケイ素基材上にコバルト層を含むパターン化基材を、５種の異なる研磨組成物、すなわち、研磨組成物４Ａ〜４Ｇで研磨した。これら研磨組成物はすべて、平均粒径７０ｎｍの湿式法シリカ（Ｆｕｓｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．  Ｊａｐａｎ）０．５重量％、イミノ二酢酸０．６重量％、過酸化水素０．６重量％、Ｎ−ココイルサルコシネート（「ＮＣＳ」）１００ｐｐｍ、及びＫｏｒｄｅｋ  ＭＬＸ殺生物剤３１ｐｐｍをｐＨ７．０で水中に含有した。研磨組成物４Ａ（比較）はさらにアゾール化合物を含まなかった。研磨組成物４Ｂ〜４Ｇの各々はさらに表３に示すアゾール化合物を４ｍＭ含有した。
【００５８】
コバルト除去速度は、５０μｍ幅の酸化ケイ素で離間された５０μｍのコバルトライン（「５０μｍ×５０μｍパターン」）を有する基材を研磨することによって測定した。ディッシングは、０．１８μｍ幅の酸化ケイ素で離間された０．１８μｍのコバルトライン（「０．１８μｍ×０．１８μｍパターン」）を有する基材を研磨することによって測定した。研磨は、ＩＣ１０１０（商標）同心研磨パッド（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．、ミシガン州ミッドランド）を用いて１０．４ｋＰａのダウンフォースで行った。
【００５９】
研磨後、除去速度を５０μｍ×５０μｍパターンの基材について測定し、ディッシングを０．１８μｍ×０．１８μｍパターンの基材について測定した。これらの結果を表４に記載する。
【表４】
2019501511.tif 000005
【００６０】
表３に記載の結果から明らかなように、ＮＣＳと併せてｌｏｇＰが＋１．４４のＢＴＡ（４Ｂ）またはｌｏｇＰが＋１．６５の５−フェニルテトラゾール（４Ｃ）を含む研磨組成物４Ｂ及び４Ｃを使用することで、ＮＣＳを含む対照の研磨組成物４Ａで観察されたディッシングの約３３％のディッシングとなった。ＮＣＳと併せてｌｏｇＰ値が１〜２の範囲外であるアゾール化合物を含む研磨組成物４Ｄ〜４Ｇの各々は、ＮＣＳを含むがアゾール化合物を含まない対照の研磨組成物４Ａで観察されたより高いディッシングを示した。
【００６１】
本明細書に引用した刊行物、特許出願、及び特許を含めたすべての参考文献は、各参考文献が参照により組み込まれるように個々にかつ具体的に示され、本明細書にその全体が記載されたものと同じ程度まで、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００６２】
本発明の説明との関連で（とりわけ、以下の特許請求の範囲との関連で）、「ａ」及び「ａｎ」ならびに「ｔｈｅ」及び「少なくとも１つ」という用語ならびに同様の指示対象の使用は、本明細書で別段の指示がない限りまたは文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数形及び複数形の両方を含めると解釈されるものとする。１つ以上の項目のリストが後に続く「少なくとも１つ」という用語の使用（例えば、「ＡとＢの少なくとも１つ）」）は、本明細書で別段の指示がない限りまたは文脈によって明らかに矛盾しない限り、記載された項目から選択される１つの項目（ＡもしくはＢ）または記載された項目の２つ以上の任意の組合せ（Ａ及びＢ）を意味すると解釈されるものとする。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」、「ｈａｖｉｎｇ（有する）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、及び「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（含む）」という用語は、特に断りのない限り、オープンエンドの用語（すなわち、「〜を含むがこれに限定されない」という意味）と解釈されるものとする。本明細書における値の範囲の記述は、本明細書で別段の指示がない限り、当該範囲内に入る各々別個の値に個々に言及する簡単な方法の役割を果たすことを意図するに過ぎず、各々別個の値は、それが個々に本明細書に記載されたものとして本明細書に組み込まれる。本明細書に記載のすべての方法は、本明細書で別段の指示がない限りまたは文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で行うことができる。本明細書に提供するあらゆる例、または例示的言語（例えば、「例えば、〜等」）の使用は、本発明をより明らかにすることを意図するに過ぎず、別段の請求がない限り、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書において、いかなる請求されていない要素も本発明の実施に際して不可欠であることを示すと解釈されるべき言語はない。
【００６３】
本発明の好ましい実施形態は、本発明者らに知られる本発明を実施するのに最適の形態を含め、本明細書に記載されている。これらの好ましい実施形態の変形は、前述の説明を読むことで当業者には明らかになり得る。本発明者らは、当業者が適宜かかる変形を採用することを見込むとともに、本発明者らは、本発明が本明細書に具体的に記載された以外に実施されることを意図する。したがって、本発明は、適用法が認める本明細書に添付の特許請求の範囲に記載の主題のすべての修正及び等価物を含む。さらに、上記要素のそれらのすべての可能な変形における任意の組合せは、本明細書で別段の指示がない限りまたは文脈によって明らかに矛盾しない限り、本発明によって包含される。
【国際調査報告】
2019501511.tif 000006
2019501511.tif 000007