(57)【要約】  本発明は、銅を含む金属層を含む基材を研磨する方法を提供する。この方法は、（ｉ）液体キャリアー、研磨パッド、研磨材、及び負に帯電したポリマー又はコポリマーを含む化学機械的研磨系を用意する工程、（ｉｉ）基材をこの研磨系と接触させる工程、及び（ｉｉｉ）基材の少なくとも一部を摩滅させて基材の金属層を研磨する工程、を含む。負に帯電したポリマー又はコポリマーは、スルホン酸、スルホネート、スルフェート、ホスホン酸、ホスホネート、及びホスフェートから選択される１つ以上のモノマーを含み、２０，０００ｇ／ｍｏｌ以上の分子量を有し、そして研磨材が負に帯電したポリマー又はコポリマーと研磨材との相互作用により低下するゼータ電位の値を有するように、研磨材の少なくとも一部を被覆する。
2005513765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅を含む金属層を含む基材を研磨する方法であって、
（ｉ）次の（ａ）〜（ｄ）、すなわち、
（ａ）液体キャリアー、
（ｂ）研磨パッド、
（ｃ）研磨材、及び
（ｄ）負に帯電したポリマー又はコポリマーであって、（Ｉ）スルホン酸、スルホネート、スルフェート、ホスホン酸、ホスホネート、及びホスフェートよりなる群から選択される１つ以上のモノマーを含み、（ｉｉ）２０，０００ｇ／ｍｏｌ以上の分子量を有し、且つ（ｉｉｉ）上記研磨材が当該負に帯電したポリマー又はコポリマーと上記研磨材との相互作用により低下するゼータ電位の値を有するように、上記研磨材の少なくとも一部を被覆する、負に帯電したポリマー又はコポリマー、
を含む化学機械的研磨系を用意する工程、
（ｉｉ）銅を含む金属層を含む基材をこの化学機械的研磨系と接触させる工程、及び、
（ｉｉｉ）当該基材の少なくとも一部を摩滅させて当該基材の金属層を研磨する工程、を含む基材研磨方法。
【請求項２】
前記負に帯電したポリマー又はコポリマーの分子量が４０，０００ｇ／ｍｏｌ〜５０，０００ｇ／ｍｏｌである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記負に帯電したポリマー又はコポリマーが、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、及びビニルホスホン酸よりなる群から選択される１つ以上のモノマーを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記負に帯電したポリマー又はコポリマーが、ポリスチレンスルホン酸、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸）、及びそれらのコポリマーよりなる群から選択される、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記負に帯電したポリマー又はコポリマーがアニオン性モノマーと非イオン性モノマーの混合物を含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記研磨材が、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、ゲルマニア、マグネシア、それらの同時形成生成物、及びそれらの組み合わせよりなる群から選択される金属酸化物である、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記金属酸化物がアルミナである、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記研磨材を前記研磨パッド上に固定する、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記研磨材が粒子状であり、且つ前記液体キャリアーに懸濁されている、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記液体キャリアー及びそれに溶解又は懸濁した全ての成分の重量に基づき、前記研磨材の量が２ｗｔ％以下であり、前記負に帯電したポリマー又はコポリマーの量が０．２ｗｔ％以下である、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記系のｐＨが７以下である、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記ｐＨが２〜６である、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記系がカルボン酸又はカルボキシレートモノマーを含むポリマー性錯体形成剤を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記ポリマー性錯体形成剤の分子量が１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上である、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記系が有機酸を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
前記有機酸がカルボン酸である、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記カルボン酸が、乳酸、プロピオン酸、２−ヒドロキシ酪酸、３−ヒドロキシ酪酸、２−メチル乳酸、それらの塩、及びそれらの組み合わせよりなる群から選択されるモノカルボン酸である、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記系が有機酸を更に含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
前記有機酸が、乳酸、プロピオン酸、２−ヒドロキシ酪酸、３−ヒドロキシ酪酸、２−メチル乳酸、それらの塩、及びそれらの組み合わせよりなる群から選択されるカルボン酸である、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記カルボン酸の量が、重量ベースで前記ポリマー性錯体形成剤の量の９０％以下である、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記カルボン酸の量が、重量ベースで前記ポリマー性錯体形成剤の量の８０％以下である、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記カルボン酸の量が、重量ベースで前記ポリマー性錯体形成剤の量の７０％以下である、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記カルボン酸の量が、重量ベースで前記ポリマー性錯体形成剤の量の１０％以上である、請求項１９記載の方法。
【請求項２４】
前記系が、酸化剤、腐食防止剤、ｐＨ調整剤、及び界面活性剤よりなる群から選択される１つ以上の成分を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項２５】
前記系が酸化剤を含み、当該酸化剤が過酸化物である、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記系が腐食防止剤を含み、当該腐食防止剤がベンゾトリアゾールである、請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
前記系が界面活性剤を含み、当該界面活性剤が非イオン界面活性剤である、請求項２４記載の方法。
【請求項２８】
前記基材がタンタルを含む金属層を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項２９】
前記基材が絶縁層を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項３０】
前記系が、前記液体キャリアーとそれに溶解又は懸濁した全ての成分の重量に基づき、０．５ｗｔ％の研磨材、０．０５ｗｔ％の負に帯電したポリマー又はコポリマー、１ｗｔ％のポリマー性錯体形成剤、及び０．７ｗｔ％の有機酸を含む、請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅含有基材を研磨する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材の表面を平坦化又は研磨するための、特に化学機械的研磨（ＣＭＰ）のための組成物と方法は、当該技術分野で公知である。研磨組成物（研磨スラリーとしても知られている）は一般的に、水溶液中に研磨材を含有し、研磨組成物を含浸させた研磨パッドに表面を接触させることにより、表面に適用される。一般的な研磨材には、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、及び酸化スズが含まれる。例えば、米国特許第５５２７４２３号明細書には、水性媒体中に高純度の金属酸化物微粒子を含む研磨スラリーに表面を接触させて、金属層を化学機械的に研磨する方法が記載されている。あるいは、研磨材を研磨パッド中に取り込んでもよい。米国特許第５４８９２３３号明細書には、表面組織又はパターンを有する研磨パッドの使用が開示され、米国特許第５９５８７９４号明細書には、固定研摩材の研磨パッドが開示されている。
【０００３】
通常の研磨系及び研磨方法は一般的に、半導体ウエハを平坦化するのに完全に満足できるものではない。特に研磨組成物と研磨パッドは、研磨速度が好ましいほどでないことがあり、それらを半導体表面の化学機械的研磨に使用すると、表面の性質が好ましくないものとなることがある。半導体ウエハの性能はその表面の平坦性に直接関係するため、研磨効率、均一性、及び除去速度が高く、表面の欠陥が最小で高品質の研磨をする研磨組成物と方法を使用することがとても重要である。
【０００４】
半導体ウエハの有効な研磨系を創作する際の困難は、半導体ウエハの複雑さが原因である。半導体ウエハは一般的には、複数のトランジスタが形成された基材から構成される。基材中の領域や基材上の層をパターニングすることにより、集積回路は化学的及び物理的に基材に接続される。動作可能な半導体ウエハを作製し、ウエハの収率、性能及び信頼性を最大にするためには、下地の構造又は微細形状に悪影響を与えることなく、ウエハの選択表面を研磨することが好ましい。実際、処理工程が十分に平坦化されたウエハ表面で行われなければ、半導体製造において種々の問題が発生しかねない。
【０００５】
化学機械的研磨組成物において高分子電解質を使用することは、当該技術分野で公知である。場合によっては、高分子電解質は除去すべき表面層のための錯体形成剤として使用される。別の場合には、高分子電解質は、分散剤、増粘剤、又は凝集剤として作用して研磨組成物の性質を改変するために加えられる。更に別の場合には、高分子電解質は研磨材粒子の表面を改質するために使用される。
【０００６】
以下の特許及び特許出願明細書には、基材の表面に錯体を形成すると称される高分子電解質を含む研磨組成物が開示されている。米国特許第６０９９６０４号明細書には、溶剤、研磨材粒子、及びポリカルボン酸キレート化剤を含む研磨組成物が開示されている。このキレート化剤は、基材の化学機械的研磨法により取り除かれる部分を安定化すると称されている。国際公開第９９／６４５２７号パンフレットには、水、研磨材、酸化剤、場合により錯体形成剤及び／又は分散剤、そして酸化物膜の除去を減衰させるための有機ポリマーを含む研磨組成物が開示されている。国際公開第０１／１４４９６号パンフレットには、少なくとも１６個の炭素を含有する主鎖を有する有機ポリマー、及び随意に研磨材粒子、研磨材粒子の凝集を防ぐ分散剤、酸化剤、及び錯体形成剤を含む研磨組成物が開示されている。有機ポリマーは、研磨したウエハの表面に密着して、引っかき又は残留物の再付着を防ぐよう設計される。米国特許第６１１７７７５号明細書には、１ｗｔ％未満の研磨材粒子、酸化剤、有機酸、及びエッチングと酸化を抑制すると称される界面活性剤を含む研磨組成物が開示されている。米国特許第６３０３０４９号明細書には、研磨材、研磨向上剤（例えば、亜リン酸）、及び水溶性アニオン化学物質（例えば、アクリレート、ホスフェート、スルフェート、又はスルホネート含有化合物、ポリマー及び／又はコポリマー）を含む研磨組成物が開示されている。アニオン化学物質は、研磨中に金属膜の表面を被覆すると称されている。
【０００７】
以下の特許及び特許出願明細書には、研磨組成物の性質を改変するように作用すると称される高分子電解質を含む研磨組成物が開示されている。米国特許第４７５２６２８号明細書には、微細化した無機研磨材、殺生物剤、カルボン酸分散剤ポリマー、カルボン酸ポリマー増粘剤、腐食抑制剤、及び随意に潤滑剤、からなる研磨組成物が開示されている。米国特許第４８６７７５７号明細書には、微細化した無機研磨材、カルボン酸分散剤ポリマー、及び潤滑剤からなる、ｐＨが８．５より大きい研磨組成物が開示されている。米国特許第５１２３９５８号明細書には、研磨材、ポリビニルアルコールと水との混合物を含むゲルタイプのキャリアー、及び随意に高分子電解質凝集剤、を含む研磨組成物が開示されている。米国特許第５３５２２７７号明細書には、水、コロイドシリカ、水溶性ポリマー化合物、及び水溶性塩を含む、アルカリ性ｐＨの研磨組成物が開示されている。このポリマー化合物は、研磨中の研磨パッドと基材表面との間に一定の層流を形成するのを助けると称されている。米国特許第５８６０８４８号明細書には、水、サブミクロンのシリカ粒子、塩、アミン化合物、及び高分子電解質を含む、ｐＨ８〜１１の研磨組成物が開示されている。この高分子電解質は、基材表面への粒子の付着を低下させると称されている。米国特許第６１１７２２０号明細書には、水、ポリスチレンスルホン酸、無機又は有機酸、及び研磨材を含む研磨組成物が開示されている。このポリスチレンスルホン酸は、研磨材粒子を凝集させるように機能して、化学機械的研磨中の良好な消泡性を備え表面点食の発生の少ない研磨組成物を産生すると称されている。米国特許第６１１７７８３号明細書には、ヒドロキシルアミン化合物と、粒子が互いに及び基材表面からはねつけられるのに十分な高分子電解質を含む研磨組成物が開示されている。米国特許第６１３２６３７号明細書には、水性媒体、研磨材、界面活性剤、有機ポリマー、及び、シリカと窒化ケイ素を錯体化することができる２つ以上の酸性基を有する錯体形成剤を含む研磨組成物が開示されている。この有機ポリマーは、研磨組成物の粘度を上昇させ、研磨組成物で研磨される基材の引っかきを抑制するように作用すると称されている。米国特許第６１７１３５２号明細書には、水性媒体、研磨材、研磨促進剤、及び随意に研磨組成物の粘度を低下させる硝酸塩又はアニオン界面活性剤（例えば、ポリカルボン酸）、を含む研磨組成物が開示されている。特開平１−８７１４６号公報には、研磨材と、分散剤として使用されて研磨性能を改良すると称されるポリスチレンスルホン酸とを含む研磨組成物が開示されている。
【０００８】
以下の特許及び特許出願明細書には、高分子電解質と静電的に相互作用すると称される研磨材粒子を含む研磨組成物が開示されている。米国特許第５８７６４９０号明細書には、研磨材粒子と、研磨材粒子の電荷とは異なる電荷を有する高分子電解質（分子量５００〜１０，０００）とを含む研磨組成物が開示されている。この高分子電解質は、研磨材粒子の表面を被覆して研磨挙動を改良すると称されている。ヨーロッパ特許出願公開第１０３６８３６号明細書には、反対のゼータ電位を有し静電力により結合する、熱可塑性樹脂のポリマー粒子と無機粒子との水性分散液を含む研磨組成物が開示されている。同様にヨーロッパ特許出願公開第１１０４７７８号明細書には、無機粒子と反対のゼータ電位のポリマー粒子からなる複合粒子を含む研磨組成物が開示されている。ヨーロッパ特許出願公開第１１１８６４７号明細書には、研磨材、酸化剤、共酸化剤、及び凝結防止剤を含む研磨組成物が開示されている。この凝結防止剤は、コロイド粒子を安定化させるために用いられると称されている。この凝結防止剤について分子量の範囲は記載されていない。特開２００１−６４６３１号公報には、研磨材と、スルホン酸基を含むポリマーもしくはコポリマー（分子量５，０００〜２０，０００）とを含む研磨組成物が開示されている。このポリマーは、化学機械的研磨中に作られる研磨廃棄物に付着すると称されている。国際公開第０１／０２１３４号パンフレットには、水性媒体と、研磨材粒子の表面を被覆するイオン性種（例えば、高分子電解質及び界面活性剤）の存在により準安定化相に保持される研磨材粒子とを含む研磨組成物が開示されている。
【０００９】
しかしながら、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一方、研磨及び平坦化の際の表面欠陥と下地の構造及び微細形状に対する損傷のような欠陥を最小にする研磨系及び研磨方法に対する必要性が存続している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、そのような化学機械的研磨系と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は、以下に提示する本発明の説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、銅を含む金属層を含む基材を研磨する方法であって、（ｉ）（ａ）液体キャリアー、（ｂ）研磨パッド、（ｃ）研磨材、及び（ｄ）負に帯電したポリマー又はコポリマー、を含む化学機械的研磨系を用意する工程、（ｉｉ）銅を含む金属層を含む基材をこの化学機械的研磨系と接触させる工程、及び（ｉｉｉ）基材の少なくとも一部を摩滅させて基材の金属層を研磨する工程、を含む方法を提供する。負に帯電したポリマー又はコポリマーは、スルホン酸、スルホネート、スルフェート、ホスホン酸、ホスホネート、及びホスフェートよりなる群から選択される１つ以上のモノマーを含み、２０，０００ｇ／ｍｏｌ以上の分子量を有し、そして研磨材が負に帯電したポリマー又はコポリマーと研磨材との相互作用により低下するゼータ電位の値を有するように、研磨材の少なくとも一部を被覆する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、銅含有金属層を含む基材の研磨に使用するための化学機械的研磨（ＣＭＰ）系を対象とする。この化学機械的研磨系は、（ａ）液体キャリアー、（ｂ）研磨パッド、（ｃ）研磨材、及び（ｄ）負に帯電したポリマー又はコポリマーを含む。
【００１３】
ここに記載の化学機械的研磨系は、研磨材と研磨パッドとを含む。研磨材は、任意の好適な形態（例えば、研磨材粒子）であることができる。研磨材は、研磨パッド上に固定させてもよく、及び／又は粒子状であり、液体キャリアー中に懸濁させてもよい。研磨パッドは、任意の好適な研磨パッドであることができる。研磨材（液体キャリアー中に懸濁される場合）と負に帯電したポリマー又はコポリマー、並びに液体キャリアー中に懸濁される任意の他の成分が、ＣＭＰ系の研磨組成物を形成する。
【００１４】
研磨材は任意の適当な研磨材であり、例えば研磨材は天然物又は合成物でよく、そしてダイアモンド（例えば、多結晶性ダイアモンド）、ガーネット、ガラス、カーボランダム、金属酸化物、炭化物、窒化物などを含むことができる。研磨材は好ましくは、金属酸化物を含む。好適な金属酸化物には、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、ゲルマニア、マグネシア、それらの同時形成生成物、及びそれらの組み合わせが含まれる。好ましくは、金属酸化物はアルミナである。研磨材粒子は一般的には、平均粒子寸法（例えば、平均粒子直径）が２０ｎｍ〜５００ｎｍである。好ましくは、研磨材粒子は平均粒子寸法が７０ｎｍ〜３００ｎｍ（例えば、１００ｎｍ〜２００ｎｍ）である。
【００１５】
研磨材が液体キャリアー中に懸濁される（すなわち、研磨材が研磨組成物の成分である）場合、任意の好適量の研磨材が研磨組成物中に存在することができる。一般的には、０．０１ｗｔ％以上（例えば、０．０５ｗｔ％又はそれ以上）の研磨材が、研磨組成物中に存在する。より一般的には、０．１ｗｔ％以上の研磨材が研磨組成物中に存在する。研磨組成物中の研磨材の量は、一般的には２０ｗｔ％を超えず、より一般的には１０ｗｔ％を超えない（例えば、５ｗｔ％を超えない）。好ましくは、研磨組成物中の研磨材の量は０．０５ｗｔ％〜２ｗｔ％、より好ましくは０．１ｗｔ％〜１ｗｔ％、最も好ましくは０．５ｗｔ％である。
【００１６】
負に帯電したポリマー又はコポリマーは、一般に静電的に研磨材と相互作用し、そしてそれは、研磨材の表面の少なくとも一部を被覆するよう、キャリアー中に懸濁され又は研磨パッドに固定される。ポリマー又はコポリマーは負に帯電し、ＣＭＰ系のｐＨで適当なゼータ電位を有する研磨材と結合する。研磨材粒子のゼータ電位は、固体と液体との界面を横切る電位、特に帯電したコロイド粒子を取り囲むイオンの拡散層を横切る電位を指す。研磨材のゼータ電位はｐＨとともに変化する。例えば、正のゼータ電位を有する研磨材は、負に帯電したポリマー又はコポリマーと静電的に相互作用する。また、研磨材表面に十分な正の部位を有するわずかに負のゼータ電位を持つ研磨材は、１つ以上の負に帯電したポリマー又はコポリマーと静電的に相互作用することができる。研磨材は好ましくは、ＣＭＰ系のｐＨにおいて正のゼータ電位を有する。研磨材のゼータ電位の値は、負に帯電したポリマー又はコポリマーと研磨材との相互作用により低下する。
【００１７】
負に帯電したポリマー又はコポリマーが存在する結果、部分的又は完全に被覆された研磨材（例えば、部分的又は完全に被覆された研磨材粒子、あるいは部分的又は完全に被覆された研磨材を含む研磨パッド）を得ることができる。研磨材は、ＣＭＰプロセス中に追加の分子状又はポリマーの有機酸を添加する前にその場で被覆することができ、あるいは、別のところで被覆され、後にＣＭＰプロセスで使用するために保存することができる。ポリマー被覆した研磨材粒子は一般に、平均粒子寸法が１００ｎｍ〜３００ｎｍであり、好ましくは１５０ｎｍ〜２００ｎｍ（例えば１７０ｎｍ）である。
【００１８】
負に帯電したポリマー又はコポリマーは、スルホン酸、スルホネート、スルフェート、ホスホン酸、ホスホネート、及びホスフェートよりなる群から選択される１つ以上のモノマーを含む。更に好ましくは、１つ以上のモノマーは、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、ビニルホスホン酸、及び２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）よりなる群から選択される。負に帯電したポリマー又はコポリマーは、上記のモノマーのみを含有することができ、あるいはそれらのモノマーの１つ以上を他の非イオン性モノマー、例えば酸化エチレン、酸化プロピレン、又はスチレンと組み合せて含有することができる。非イオン性モノマーはポリマー又はコポリマー中に存在して、負に帯電したモノマー間の空間的関係を導入することができる。負に帯電したポリマー又はコポリマー中に存在する非イオン性モノマーの数は好ましくは、総モノマーの７５％（数で）を超えない。コポリマーはランダムコポリマー、交互コポリマー、周期コポリマー、ブロックコポリマー（例えば、ＡＢ、ＡＢＡ、ＡＢＣなど）、グラフトコポリマー、又は櫛形コポリマーでよい。好ましくは、ポリマー又はコポリマーは、ポリスチレンスルホン酸、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸）、又はポリ（スチレンスルホン酸−ｃｏ−無水マレイン酸）である。
【００１９】
負に帯電したポリマー又はコポリマーは一般に、分子量が２０，０００ｇ／ｍｏｌ以上である。また、負に帯電したポリマー又はコポリマーは一般に、分子量が１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ以下である。好ましくは、負に帯電したポリマー又はコポリマーの分子量は４０，０００ｇ／ｍｏｌ以上（例えば、４０，０００ｇ／ｍｏｌ〜５００，０００ｇ／ｍｏｌ）、又は５０，０００ｇ／ｍｏｌ以上（例えば、５０，０００ｇ／ｍｏｌ〜５００，０００ｇ／ｍｏｌ）である。更に好ましくは、負に帯電したポリマー又はコポリマーの分子量は６０，０００ｇ／ｍｏｌ以上（例えば、６０，０００ｇ／ｍｏｌ〜５００，０００ｇ／ｍｏｌ、又は６０，０００ｇ／ｍｏｌ〜２５０，０００ｇ／ｍｏｌ）、又は７０，０００ｇ／ｍｏｌ以上（例えば、７０，０００ｇ／ｍｏｌ〜２５０，０００ｇ／ｍｏｌ、又は７０，０００ｇ／ｍｏｌ〜１５０，０００ｇ／ｍｏｌ）である。
【００２０】
ＣＭＰ系のための、ここに記載の研磨材の量と負に帯電したポリマー又はコポリマーの量は、負に帯電したポリマー又はコポリマーが研磨材の少なくとも一部を被覆することから関連する。負に帯電したポリマー又はコポリマーのｗｔ％量は好ましくは、研磨材のｗｔ％量の０．０５〜０．２倍である。例えば、研磨組成物は一般に、０．０１ｗｔ％〜２ｗｔ％の負に帯電したポリマー又はコポリマーと０．１ｗｔ％〜２０ｗｔ％の研磨材とを含む。好ましくは、研磨組成物は、０．２ｗｔ％以下の負に帯電したポリマー又はコポリマーと２ｗｔ％以下の研磨材とを含む。更に好ましくは、研磨組成物は、０．０２ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％の負に帯電したポリマー又はコポリマーと０．２ｗｔ％〜０．５ｗｔ％の研磨材とを含む。
【００２１】
ＣＭＰ系は随意に、カルボン酸含有モノマー、カルボキシレート含有モノマー、又はこれらの組み合わせを含むポリマー性錯体形成剤を更に含む。ポリマー性錯体形成剤は、全体として負の電荷を有する（例えば、ポリマー性錯体形成剤は負に帯電した高分子電解質である）。モノマーは、ジカルボン酸又はジカルボキシレートでよく、例えばマレイン酸及びイタコン酸でよい。ポリマー性錯体形成剤は、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸、飽和又は不飽和ポリカルボン酸、又はそれらの塩でもよい。ポリマー性錯体形成剤はまた、１つ以上のカルボン酸含有又はカルボキシレート含有モノマーを、アニオン性又は非イオン性コモノマーとともに含むコポリマーでもよい。コポリマーは、ランダムコポリマー、交互コポリマー、周期コポリマー、ブロックコポリマー（例えば、ＡＢ、ＡＢＡ、ＡＢＣ）でもよい。コポリマーはまた、ポリマー主鎖が異なるポリマー側鎖でグラフト官能化されたグラフトコポリマー、又は規則的なポリマー側鎖を有する櫛形／ブラシ形コポリマーでもよい。一部の態様において、ＣＭＰ系は、２つ以上のそのようなポリマー性錯体形成剤を含む。例えばＣＭＰ系は、ポリアクリル酸とポリメタクリル酸の混合物を含むことができる。
【００２２】
ポリマー性錯体形成剤がコポリマーである場合、ポリマー性錯体形成剤の親水性を変更する種々のコモノマーを導入するのが望ましいことがある。例えば、スルホン酸、スルホネート、アルコール（例えば、ビニルアルコール）、アセテート（例えば酢酸ビニル）、エポキシド、又はピロリドン官能基を含有するコモノマーは、ポリマー性錯体形成剤の親水性を上昇させる。メタクリレート、スチレン、ビニル、及びビニルブチラール官能基を含有するコモノマーは、ポリマー性錯体形成剤の親水性を低下させることができる。ポリマー性錯体形成剤の親水性はまた、２つ以上の炭素によりカルボン酸又はカルボキシレート基がポリマー性錯体形成剤の主鎖から空間的に離されたカルボン酸又はカルボキシレート含有コモノマーを使用することにより、低下させることもできる。
【００２３】
ポリマー性錯体形成剤は、研磨すべき基材の表面と相互作用する。基材の表面と錯体形成するポリマー性錯体形成剤の能力は、基材の表面と錯体形成する能力が低下した官能基を含有するコモノマーを取り込むことにより、変更することができる。例えば、スルフェート、ホスフェート、ホスホン酸、ホスホネート、ピリジン、ニトリル（例えばアクリロニトリル）、アミド（例えばアクリルアミド）、及びハロゲン化物（例えば塩化ビニル）官能基を含有するモノマーを、ポリマー性錯体形成剤中に取り込むことができる。非イオン性コモノマー、例えばエチレン、プロピレン、酸化エチレン、酸化プロピレン、及びスチレン、もまた、ポリマー性錯体形成剤の性質を変更するために取り込むことができる。ポリマー性錯体形成剤の構造は、２つ以上のポリマー性錯体形成剤のポリマー主鎖間に架橋結合を導入することにより、変更することができる。
【００２４】
このように、ポリマー性錯体形成剤と基材表面との相互作用は、種々のコモノマーを取り入れることにより微調整することができる。上記のコモノマーは、カルボン酸含有又はカルボキシレート含有モノマーと共重合することができ、あるいはグラフト、櫛形又はブラシ形コポリマーの形のポリカルボン酸／ポリカルボキシレート主鎖のポリマー側鎖中に導入することができる。例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）鎖をポリアクリル酸主鎖に沿って導入することができる。
【００２５】
コポリマーであるポリマー性錯体形成剤の好適な例には、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ））、ポリ（エチレン−ｃｏ−メタクリル酸又はアクリル酸）、ポリ（アクリルアミド−ｃｏ−アクリル酸又はメタクリル酸）、ポリ（アクリルアミド−ｃｏ−メタクリル酸−ｃｏ−無水マレイン酸）、ポリ（アクリルアミド−ｃｏ−Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノエチルアクリレート又はメタクリレート）、ポリ（ＡＭＰＳ−ｃｏ−アクリル酸−ｃｏ−ＡＭＰＳ）、ポリ（エチレン−ｃｏ−メチルアクリレート−ｃｏ−アクリル酸）、ポリ（エチルアクリレート−ｃｏ−メタクリル酸−ｃｏ−３−（１−イソシアネート−１−メチルエチル）−□−メチルスチレン）付加物、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−マレイン酸）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−無水マレイン酸）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−無水マレイン酸−ｃｏ−ＡＭＰＳ）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−無水マレイン酸−ｃｏ−３−アクリルアミド−３−メチル−１−ブタン酸）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−無水マレイン酸−ｃｏ−ポリオキシエチレンヘプタデシルエチルメチレンスクシネート）、ポリ（アクリル酸−ｇｒａｆｔ−ポリ（エチレンオキシド））、ポリ（アクリロニトリル−ｃｏ−ブタジエン−ｃｏ−アクリル酸）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−スルホン酸）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−スルホン酸−ｃｏ−スチレンスルホネート）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−ＡＭＰＳ）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−ＡＭＰＳ−ｃｏ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−ＡＭＰＳ−ｃｏ−ジメチルジアルキルアンモニウムクロリド）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−ＡＭＰＳ−ｃｏ−アルキレンオキシド）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−ＡＭＰＳ−ｃｏ−次亜リン酸ナトリウム）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−ＡＭＰＳ−ｃｏ−スチレンスルホン酸）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−ＡＭＰＳ−ｃｏ−酢酸ビニル）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−ＡＭＰＳ−ｃｏ−ビニルアルコール）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−ＡＭＰＳ−ｃｏ−１−ビニル−２−ピロリドン）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−アリルベンゼンスルホネート）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−アクリルアミド）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−アクリルアミド−ｃｏ−アルコキシアルキルアクリレート）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−アクリルアミド−ｃｏ−アルコキシアルキルメタクリレート）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−アルキルメタクリレート）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−架橋剤−ｃｏ−アルキルメタクリレート）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−ヒドロキシルアルキルアクリレート又はメタクリレート）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−ヒドロキシルアルキルアクリレート又はメタクリレート）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−ヒドロキシアルキルアクリレート又はメタクリレート−ｃｏ−ジメチルジアリルアンモニウムクロリド）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−次亜リン酸）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−メタクリル酸）、ポリ（メチルメタクリレート−ｃｏ−メタクリル酸）、ポリ（アクリル酸又はメタクリル酸−ｃｏ−アルキルアクリレート−ｃｏ−アルキルメタクリレート）、ポリ（アンモニウムアクリレート−ｃｏ−アルキルアクリレート）、ポリ（アンモニウムメタクリレート−ｃｏ−アルキルアクリレート又はメタクリレート）、ポリ（ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート−ｃｏ−ジメチルアミノエチルメタクリレート）、ポリ（メタクリル酸−ｃｏ−アルキルアクリレート又はメタクリレート）、ポリ（メタクリル酸−ｃｏ−アミノアルキルアクリレート又はメタクリレート）、ポリ（メタクリル酸−ｃｏ−ヒドロキシアルキルアクリレート又はメタクリレート）、ポリ（メタクリル酸−ｃｏ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート−ｃｏ−エチルアクリレート）、ポリ（メタクリル酸−ｃｏ−エチルアクリレート−ｃｏ−ポリオキシエチレンアルキル／アルキルフェノール／ジアルキルフェノールエチルメチレンスクシネート）、ポリ（メタクリル酸−ｃｏ−エチルアクリレート−ｃｏ−ソルビタンモノオレエートポリオキシエチレンメチルオキシカルボニルアミノジメチルイソプロペニルベンゼン）、ポリ（メタクリル酸−ｃｏ−ヒドロキシアルキルアクリレート−ｃｏ−ブチルアクリレート）、ポリ（メタクリル酸−ｃｏ−オクチルアクリルアミド−ｃｏ−ブチルアミノエチルメタクリレート）、ポリ（メタクリル酸−ｃｏ−アルキルアクリレート又はメタクリレート）、ポリ（アクリレート−ｃｏ−アクリルアミド−ｃｏ−アクリロニトリル）、ポリ（アクリレート−ｃｏ−アルキルアクリレート）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−２−アクリルアミドｔｅｒｔ−ブチルスルホン酸）、ポリ（スチレン−ｃｏ−アクリル酸又はメタクリル酸）、ポリ（スチレン−ｃｏ−アルキルメタクリレート又はアクリレート）、及びポリ（ビニルアルコール−ｃｏ−ビニルアセテート−ｃｏ−イタコン酸）が含まれる。一般的なアルキルアクリレート及びメタクリレートは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルなどの低級アルキル基を含む。アルキル基は、別の官能基、例えばアミン、ヒドロキシル基、ピリジル基など、を含有することができる。
【００２６】
ポリマー性錯体形成剤は、好ましくは、ポリアクリル酸、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ））、又はそれらの組み合わせよりなる群から選択される。ポリマー性錯体形成剤は一般に、カルボン酸又はカルボキシレート官能基を含有する少なくとも１０％（数で）又はそれ以上のモノマーを含む。好ましくは、カルボン酸又はカルボキシレート含有モノマーの数はモノマーの総数の２０％以上（例えば、３０％以上）である。ポリマー性錯体形成剤は一般に、分子量が５，０００ｇ／ｍｏｌ以上（例えば、１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、又は２５，０００ｇ／ｍｏｌ以上）、且つ５００，０００ｇ／ｍｏｌ以下（例えば、３００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、又は１００，０００ｇ／ｍｏｌ以下）である。好ましくは、分子量は１０，０００ｇ／ｍｏｌ〜１００，０００ｇ／ｍｏｌ（例えば、３０，０００ｇ／ｍｏｌ〜７０，０００ｇ／ｍｏｌ、又は４０，０００ｇ／ｍｏｌ〜６０，０００ｇ／ｍｏｌ）である。
【００２７】
ポリマー性錯体形成剤は、ＣＭＰ系、特にその研磨組成物中に、任意の適当な量で存在することができる。例えば、研磨組成物は一般に、液体キャリアー及びそれに溶解又は懸濁した全ての成分の重量に基づき０．０１ｗｔ％以上（例えば、０．０１ｗｔ％〜５ｗｔ％）のポリマー性錯体形成剤を含む。好ましくは、研磨組成物は、０．１ｗｔ％〜３ｗｔ％（例えば、０．５ｗｔ％〜２ｗｔ％）のポリマー性錯体形成剤を含む。更に好ましくは、研磨組成物は１ｗｔ％のポリマー性錯体形成剤を含む。
【００２８】
一部の態様において、研磨組成物は、２ｗｔ％以下の研磨材、０．２ｗｔ％以下の負に帯電したポリマー又はコポリマー、及び１ｗｔ％以下のポリマー性錯体形成剤を含む。更に好ましくは、研磨組成物は、０．２ｗｔ％〜０．５ｗｔ％の研磨材、０．０２ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％の負に帯電したポリマー又はコポリマー、及び０．８ｗｔ％〜１ｗｔ％のポリマー性錯体形成剤を含む。例えば、研磨組成物は一般に、０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の研磨材、０．０１ｗｔ％〜１ｗｔ％の負に帯電したポリマー又はコポリマー、及び０．６ｗｔ％（例えば、０．５９ｗｔ％）〜１ｗｔ％のポリマー性錯体形成剤を含む。
【００２９】
ＣＭＰ系は、随意に、ここに具体的に挙げられたもの以外の適当なポリマー性錯体形成剤を含む。そのような追加のポリマー性錯体形成剤も、任意のその他の成分も、任意の適当な量で、例えば液体キャリアー及びそれに溶解又は懸濁した全ての成分の量に基づき０．０１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の量で、ＣＭＰ系中に存在することができる。
【００３０】
ＣＭＰ系は、随意に、非ポリマー性錯体形成剤、特に有機酸を、更に含む。有機酸は、一般に、カルボン酸、又はジもしくはトリカルボン酸である。有機酸は、一般に、乳酸、酒石酸、クエン酸、マロン酸、フタル酸、コハク酸、グリコール酸、プロピオン酸、酢酸、サリチル酸、ピコリン酸、２−ヒドロキシ酪酸、３−ヒドロキシ酪酸、２−メチル乳酸、及びそれらの組み合わせよりなる群から選択されるカルボン酸である。有機酸は、好ましくは、基材表面層（例えば銅）の除去速度を２０％より多く（好ましくは、１０％より多く）上昇させることができる任意の有機酸である。更に好ましくは、有機酸は、乳酸、プロピオン酸、２−ヒドロキシ酪酸、３−ヒドロキシ酪酸、２−メチル乳酸、それらの塩、及びそれらの組み合わせよりなる群から選択される。一部の態様では、乳酸と２−メチル乳酸が特に好ましい。
【００３１】
ＣＭＰ系は、随意に、上記のポリマー性錯体形成剤と有機酸の両方を含む。そのような態様では、有機酸が研磨しようとする基材の銅含有金属層に対する主要な錯体形成剤として機能しないように、有機酸はポリマー性錯体形成剤の量より少ない量で研磨組成物中に存在するのが好ましい。例えば、研磨組成物は一般に１ｗｔ％以下の有機酸を含む。好ましくは、研磨組成物は、重量基準でポリマー性錯体形成剤の量の９０％以下の量の有機酸を含有する。より好ましくは、有機酸の量は、重量基準でポリマー性錯体形成剤の量の８０％以下である。最も好ましくは、有機酸の量は、重量基準でポリマー性錯体形成剤の量の７０％以下である。更に、有機酸の量は、好ましくは、重量基準でポリマー性錯体形成剤の量の１０％以上（例えば、２０％以上）である。最も好ましくは、有機酸の量は、重量基準でポリマー性錯体形成剤の量の３０％以上（例えば、４０％以上）である。有機酸とポリマー性錯体形成剤の量は、液体キャリアー及びそれに溶解又は懸濁した全ての追加の成分の重量に基づいて与えられる。
【００３２】
ＣＭＰ系がポリマー性錯体形成剤と有機酸の両方を含む場合、ＣＭＰ系は一般に、０．６ｗｔ％〜２ｗｔ％のポリマー性錯体形成剤と０．５ｗｔ％〜１ｗｔ％の有機酸を含む。好ましくは、ＣＭＰ系は、１ｗｔ％のポリマー性錯体形成剤と０．７ｗｔ％の有機酸を含む。有機酸の量は、基材研磨中の表面欠陥の有無に影響を与える。例えば、有機酸が多すぎると、基材表面の容認できない点食の原因になる。有機酸が少なすぎると、粗い「ゆず肌」表面構造及び容認できない侵食とディッシングの原因になる。１つの特に好適な研磨組成物は、０．０５ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸、０．５ｗｔ％のアルミナ研磨材、１ｗｔ％のポリアクリル酸、及び０．７ｗｔ％の乳酸を含む。
【００３３】
１つの態様において、ＣＭＰ系の研磨材は、液体キャリアー中に存在し、コロイド的に安定である。コロイドとは、液体キャリアー中の研磨材粒子の懸濁液を指す。コロイド安定性とは、その懸濁液の経時的な維持を意味する。本発明の状況においては、もしも研磨材を１００ｍｌのメスシリンダー中に入れて攪拌しないで２時間放置したときに、メスシリンダーの底の５０ｍｌ中の粒子濃度（ｇ／ｍｌでの［Ｂ］）とメスシリンダーの上の５０ｍｌ中の粒子の濃度（ｇ／ｍｌでの［Ｔ］）の差を研磨材組成物中の粒子の初期濃度（ｇ／ｍｌでの［Ｃ］）で割ったものが０．８以下（すなわち、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．８）であるなら、研磨材はコロイド的に安定であると見なされる。好ましくは、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．７（例えば、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）である。少なくとも１つの負に帯電したポリマー又はコポリマーにより被覆されないコロイド研磨材粒子を含む通常の化学機械的研磨組成物は、有機酸を添加すると凝集し沈殿して、研磨される基材の表面に好ましくない欠陥を生じさせる。対照的に、ここに記載のＣＭＰ系中のポリマー被覆研磨材粒子は、ＣＭＰ系がポリマー性錯体形成剤及び／又は有機酸を更に含む場合でさえも、安定なコロイド懸濁液として存在することができる。
【００３４】
液体キャリアーは、研磨材（液体キャリアー中に懸濁される場合）、負に帯電したポリマー又はコポリマー、及び随意の添加剤の、研磨又は平坦化しようとする適当な基材の表面への適用を促進するために使用される。液体キャリアーは、一般に水性キャリアーであり、水単独でもよく、水と適当な水混和性溶媒を含んでもよく、あるいはエマルションであってもよい。好適な水混和性の溶媒には、アルコール、例えばメタノール、エタノールなど、が含まれる。好ましくは、水性キャリアーは、水、より好ましくは脱イオン水からなる。
【００３５】
ＣＭＰ系のｐＨは、意図されるその最終使用に適した範囲（例えば、２〜１２）に維持される。ＣＭＰ系で使用されるｐＨは、（ｉ）研磨材粒子のゼータ電位、及び（ｉｉ）研磨すべき基材の種類を始めとする、いくつかの因子に依存する。負に帯電したポリマー又はコポリマーで被覆された研磨材粒子は、広いｐＨ範囲（例えば、２〜９）で安定である。ｐＨ調整（例えば、ＣＭＰ系への適当な酸性又はアルカリ性物質の添加による）の前に、化学機械的研磨系のｐＨは一般に７以下（例えば、５以下）である。銅含有基材の研磨と関連してＣＭＰ系が使用される場合、ｐＨは好ましくは７以下、好ましくは３〜６、より好ましくは３．５〜５である。最も好ましくは、ｐＨは４である。
【００３６】
ＣＭＰ系は随意に、銅を含む金属層の１つ以上の成分を酸化する手段を更に含む。銅を含む金属層を酸化するための手段は、金属層を酸化するための任意の適当な手段でよく、それには任意の物理的又は化学的手段が含まれれる。電気化学的研磨を伴うＣＭＰ系においては、好ましくは、基材を酸化するための手段は、金属層を含む基材へ時間変動電位（例えば、アノード電位）を印加するための装置を含む（例えば、電子式ポテンシオスタット）。電気化学的研磨を伴わないＣＭＰ系では、好ましくは、金属層を酸化するための手段は化学的な酸化剤である。
【００３７】
基材に時間変動電位を印加するための装置は、任意の適当なそのような装置でよい。基材を酸化するための手段は、好ましくは、研磨の初期段階の間に第１の電位（例えば、より酸化性の電位）を印加し、研磨のその後の段階で第２の電位（例えば、それほど酸化性でない電位）を印加するための装置、又は研磨の中間段階で第１の電位を第２の電位に変化させるための、例えば中間段階での電位を連続的に低下させるか、又は、第１のより高い酸化電位から、この第１のより高い酸化電位において所定の時間後に第２のより低い酸化電位に素早く低下させるための、装置を含む。例えば、研磨の初期段階では、基材の比較的高速の酸化／溶解／除去を促進するために、比較的高い酸化電位を基材に印加する。後の段階で研磨するとき、例えば下にあるバリア層に近づいているときには、印加電位を、基材の酸化／溶解／除去の速度を実質的に低くし又は無視できるものにするレベルまで低下させて、それによりディッシング、腐食、侵食をなくし実質的に少なくする。時間で変動する電気化学的電位は、好ましくは、調節のできる可変ＤＣ電源、例えば電子式ポテンショオスタットを使用して印加される。米国特許第６３７９２２３号明細書には、電位を印加することにより基材を酸化するための手段が記載されている。
【００３８】
化学酸化剤は、任意の適当な酸化剤でよい。適当な酸化剤には、無機及び有機の過化合物、臭素酸塩、硝酸塩、塩素酸塩、クロム酸塩、ヨウ素酸塩、鉄塩及び銅塩（例えば、硝酸塩、硫酸塩、ＥＤＴＡ、及びクエン酸塩）、希土類及び遷移金属酸化物（例えば、四酸化オスミウム）、フェリシアン化カリウム、重クロム酸カリウム、ヨウ素酸などが含まれる。過化合物（Ｈａｗｌｅｙ’ｓ  Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙにより定義される）は、少なくとも１つのペルオキシ基（−Ｏ−Ｏ−）を含有する化合物又は最も高い酸化状態の元素を含有する化合物である。少なくとも１つのペルオキシ基を含有する化合物の例には、限定されることなく、過酸化水素とその付加物、例えば尿素過酸化水素等、そして過炭酸塩、有機過酸化物、例えば過酸化ベンゾイル、過酢酸、及び過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチル等、モノ過硫酸塩（ＳＯ52-）、ジ過硫酸塩（Ｓ2Ｏ82-）、及び過酸化ナトリウムが含まれる。最も高い酸化状態の元素を含有する化合物の例には、限定されることなく、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、過臭素酸、過臭素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、過ホウ素酸、過ホウ素酸塩、及び過マンガン酸塩が含まれる。酸化剤は、好ましくは過酸化水素である。研磨系、とりわけＣＭＰ系（特に研磨組成物）は、一般に、液体キャリアーとそれに溶解又は懸濁した全ての成分の重量に基づき、０．１ｗｔ％〜１５ｗｔ％（例えば、０．２ｗｔ％〜１０ｗｔ％、０．５ｗｔ％〜８ｗｔ％、又は１ｗｔ％〜５ｗｔ％）の酸化剤を含む。
【００３９】
ＣＭＰ系は、随意に、腐食防止剤（すなわち、皮膜形成剤）を更に含む。腐食防止剤は、任意の適当な腐食防止剤でよい。一般に、腐食防止剤は、ヘテロ原子含有官能基を含有する有機化合物である。例えば、皮膜形成剤は、活性官能基として少なくとも１つの５又は６員複素環を有し、複素環が少なくとも１つの窒素原子を含有する複素環有機化合物である（例えば、アゾール化合物）。好ましくは、皮膜形成剤はトリアゾール、より好ましくは１，２，４−トリアゾール、１，２，３−トリアゾール、又はベンゾトリアゾールである。研磨系で使用される腐食防止剤の量は一般に、液体キャリアーとそれに溶解又は懸濁した全ての成分の重量に基づき、０．０００１ｗｔ％〜３ｗｔ％、好ましくは０．００１ｗｔ％〜２ｗｔ％である。
【００４０】
ＣＭＰ系は、随意に、非イオン界面活性剤を更に含む。好ましくは、ＣＭＰ系は非イオン界面活性剤を含む。適当な非イオン界面活性剤の１つの例は、エチレンジアミンポリオキシエチレン界面活性剤である。非イオン界面活性剤の量は、液体キャリアーとそれに溶解又は懸濁した全ての成分の重量に基づき、０．０００１ｗｔ％〜１ｗｔ％（好ましくは０．００１ｗｔ％〜０．１ｗｔ％、又は０．００５ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％）である。
【００４１】
ＣＭＰ系は、随意に、消泡剤を更に含む。消泡剤は、任意の適当な消泡剤でよい。適当な消泡剤には、限定されることなく、シリコンベース及びアセチレンジオールベースの消泡剤が含まれる。研磨組成物中に存在する消泡剤の量は、一般に４０ｐｐｍ〜１４０ｐｐｍである。
【００４２】
ＣＭＰ系は、随意に、殺生物剤を更に含む。殺生物剤は任意の適当な殺生物剤、例えばイソチアゾリノン殺生物剤、でよい。研磨組成物で使用される殺生物剤の量は、一般に１〜５０ｐｐｍ、好ましくは１０〜２０ｐｐｍである。
【００４３】
ＣＭＰ系は、銅を含む少なくとも１つの金属層を含む基材の化学機械的研磨に使用されることを目的とする。研磨の方法は、（ｉ）化学機械的研磨系を準備する工程、（ｉｉ）基材の銅含有金属層を化学機械的研磨系と接触させる工程、及び（ｉｉｉ）基材の金属層の少なくとも一部を摩滅させて基材の金属層を研磨する工程、を含む。基材は、任意の適当な銅含有基材（例えば、集積回路、金属、ＩＬＤ層、半導体、薄膜、ＭＥＭＳ、磁気ヘッド）でよく、任意の適当な絶縁層、金属層、又は金属合金層（例えば、金属導体層）を更に含むことができる。絶縁層は、金属酸化物、多孔性金属酸化物、ガラス、有機ポリマー、フッ素化有機ポリマー、又は任意の他の適当な高又は低Ｋ絶縁層でよい。絶縁層は、好ましくは、シリコンベースの金属酸化物である。基材は、好ましくは、タンタル、タングステン又はチタンを含む金属層を更に含む。
【００４４】
ＣＭＰ系がポリマー性錯体形成剤を含む場合、基材の銅含有金属層の表面の少なくとも５０％は、静的条件下でポリマー性錯体形成剤により錯体化される（すなわち、基材は、研磨組成物の存在下で、研磨パッドを使用して基材を研磨することなしに、銅含有金属層を含む）。ポリマー性錯体形成剤と基材表面とによる錯体形成で、基材表面に１００Å〜２００Åの厚さの膜が形成される。その証拠を基に、化学機械的研磨の間に、銅を含む金属層はポリマー性錯体形成剤により実質的に錯体化されるものと考えられる。ＣＭＰ系が有機酸（例えば、カルボン酸）とともにポリマー性錯体形成剤を含む場合、銅を含む金属層の表面は好ましくは、ポリマー性錯体形成剤により主として錯体化されのであって、いずれかの有機酸によるのではない。ＣＭＰ系は、比較的速い速度とともに、好ましい平坦化効率、均一性、除去速度、及び低欠陥率で、基材の銅含有金属層を平坦化又は研磨することができる。特に、本発明のＣＭＰ系は、基材の銅含有金属層の微細ラインの腐食、ディッシング、及び点食を実質的に少なくする。
【実施例】
【００４５】
以下の例は本発明を更に説明するが、もちろんながら決してその範囲を限定するものと解すべきではない。
【００４６】
（例１）
この例は、本発明によるポリマー被覆研磨材粒子の製造方法を説明する。
【００４７】
ポリスチレンスルホン酸（ＭＷ＝７５，０００）を脱イオン水に溶解し、ＫＯＨでｐＨを３〜４に調整した。次に消泡剤を加えた。混合物にアルミナ粒子を５００ｍＬ／分の速度で４０〜４５分かけて加えた。混合物を１０分間高剪断混合に付した。得られたポリマー被覆粒子は、平均粒子寸法が１７０ｎｍであった。ゼータ電位は、ｐＨ範囲２〜９で−３０ｍＶ未満であると測定された。
【００４８】
この例は、ポリマー被覆研磨材粒子が容易に製造でき、後に化学機械的研磨プロセスで使用するために保存できることを証明する。
【００４９】
（例２）
この例は、非ポリマー有機酸の存在下でのポリマー被覆粒子研磨材のコロイド安定性を説明する。
【００５０】
それぞれが０．５ｗｔ％のカチオンアルミナ粒子、１ｗｔ％のシュウ酸、及びＫＯＨでｐＨを４に調整した水を含有する、５つの異なる研磨材組成物（組成物２Ａ〜２Ｅ）のコロイド安定性を、４８時間にわたって評価した。組成物２Ａ（比較例）は、０．０５４ｗｔ％のポリアクリル酸（ＭＷ＝５，０００）で被覆したアルミナ粒子を含有していた。組成物２Ｂ（本発明）は、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸／無水マレイン酸コポリマー（ＭＷ＝２０，０００）で被覆したアルミナ粒子を含有していた。組成物２Ｃ（本発明）は、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸（ＭＷ＝７５，０００）で被覆したアルミナ粒子を含有していた。組成物２Ｄ（本発明）は、０．０５２ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸（ＭＷ＝７５，０００）で被覆した０．４９ｗｔ％のアルミナ粒子と、３ｗｔ％の過酸化水素を含有していた。組成物２Ｅ（対照）は、ポリマーコーティングのないアルミナ粒子を含有していた。ポリマー被覆アルミナ粒子は、実施例１で説明した方法に従って調製した。
【００５１】
４８時間後、ポリアクリル酸被覆粒子を含有する組成物（組成物２Ａ）と非ポリマー被覆粒子を含有する組成物（組成物２Ｅ）は、コロイド的に不安定であると判断された。ポリスチレンスルホン酸／無水マレイン酸コポリマーで被覆したアルミナ粒子を含有する組成物（組成物２Ｂ）とポリスチレンスルホン酸ポリマーで被覆したアルミナ粒子を含有する組成物（組成物２Ｃ、２Ｄ）は、コロイド的に安定のままであった。
【００５２】
これらの結果は、本発明による研磨材粒子の表面を被覆したポリマー性錯体形成剤の存在は、不安定化する有機酸の存在下でさえもコロイド研磨材懸濁液に安定性を付与することを証明する。
【００５３】
（例３）
この例は、研磨材粒子上にポリマー被覆の存在することが基材の除去速度と選択性を改善することを説明する。
【００５４】
銅、タンタル及びシリカ層を有する同様の基材を、それぞれが異なる研磨組成物（研磨組成物３Ａ及び３Ｂ）とともに同じ研磨パッドを含む２つの異なる化学機械的研磨系で研磨した。研磨組成物３Ａ（対照）は非被覆アルミナ粒子を含有し、研磨組成物３Ｂ（本発明）はポリスチレンスルホン酸／無水マレイン酸（ＰＳＳＭＡ）コポリマーで被覆したアルミナ粒子を含有していた。銅、タンタル及びシリカの除去速度を、各化学機械的研磨系について測定した。化学機械的研磨プロセスの過程で、各化学機械的研磨系のコロイド安定性を評価した。化学機械的研磨系についての、銅、タンタル及びシリカの除去速度（ＲＲ）とコロイド安定性を表１にまとめて示す。
【００５５】
【表１】
2005513765.tif 000003
【００５６】
これらの結果は、本発明の組成物においてポリマー性錯体形成剤で被覆した研磨材粒子を使用すると、より大きな銅除去速度と向上した選択性が得られることを証明する。
【００５７】
（例４）
この例は、負に帯電したポリマー又はコポリマーで被覆した研磨材粒子の研磨有効性を説明する。
【００５８】
銅、タンタル及びシリカ層を有する同様の基材を、それぞれが異なる研磨組成物（研磨組成物４Ａ、４Ｂ及び４Ｃ）とともに同じ研磨パッドを含む３つの異なる化学機械的研磨系で研磨した。研磨組成物４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、ｐＨが４で、０．５ｗｔ％のポリマー被覆アルミナ、１ｗｔ％の有機酸、及び腐食防止剤（ベンゾトリアゾール）を含有していた。研磨組成物４Ａ（比較例）は、ポリアクリル酸被覆アルミナ粒子（ＰＡＡ）を含有していた。研磨組成物４Ｂ（本発明）は、ポリスチレンスルホン酸／無水マレイン酸コポリマーで被覆したアルミナ粒子を含有していた（ＰＳＳＭＡ、ＭＷ＝２０，０００）。研磨組成物４Ｃ（本発明）は、ポリスチレンスルホン酸被覆アルミナ粒子を含有していた（ＰＳＳ、ＭＷ＝７５，０００）。
【００５９】
銅、タンタル及びシリカの除去速度を、各化学機械的研磨系について測定した。化学機械的研磨プロセスの過程で、各化学機械的研磨系のコロイド安定性を評価した。銅、タンタル及びシリカの除去速度（ＲＲ）をコロイド安定性とともに、表２に要約して示す。
【００６０】
【表２】
2005513765.tif 000004
【００６１】
これらの結果は、研磨材粒子の表面を被覆するのに使用される負に帯電したポリマー又はコポリマーは、研磨組成物のコロイド安定性に大きな効果のあることを証明する。銅、タンタル及びシリカの研磨速度についてのこれらのデータは、高ＭＷポリスチレンスルホン酸被覆アルミナ粒子を使用してタンタルやシリカより優れた銅の除去速度と銅除去の高い選択性が得られることを示す。
【００６２】
（例５）
この例は、負に帯電したポリマー又はコポリマーで被覆したコロイド的に安定な研磨材粒子とコロイド的に安定でない非被覆研磨材粒子が表面欠陥に及ぼす効果を比較する。
【００６３】
銅及びタンタル層を有する同様のパターン化基材を、それぞれが異なる研磨組成物（研磨組成物５Ａ、５Ｂ）とともに同じ研磨パッドを含む２つの異なる化学機械的研磨系で研磨した。研磨組成物５Ａ（対照）は、ポリマー性錯体形成剤なしでアルミナを含有していた。研磨組成物５Ｂ（本発明）は、ポリスチレンスルホン酸／無水マレイン酸コポリマー（ＰＳＳＭＡ、ＭＷ＝２０，０００）で被覆されたアルミナを含有していた。銅研磨の最後での及び２０％過研磨（２０％ＯＰ）後の、パターン化基材のボンドパッド（ＢＰ）領域について、銅のディッシングの値（オングストロームでの）を測定した。銅の侵食の値（オングストロームでの）を、２つの銅ライン密度領域について測定した。第１の領域（Ｅ９０）は、９０％の銅ライン密度を有し（０．５μｍのスペースで分離された４．５μｍのＣｕライン）、研磨後と２０％過研磨（２０％ＯＰ）後に侵食を測定した。第２の領域（Ｅ５０）は、５０％の銅ライン密度を有し（２．５μｍのスペースで分離された２．５μｍのＣｕライン）、銅研磨の最後に侵食を測定した。両方の化学機械的研磨系について、除去時間（すなわち、銅層を除去するのに必要な時間）とコロイド安定性も測定した。２つの化学機械的研磨系についてのディッシング、侵食、除去時間、及び安定性のデータを表３に要約して示す。
【００６４】
【表３】
2005513765.tif 000005
【００６５】
これらの結果は、研磨組成物のコロイド安定性を喪失することなく、研磨した銅、タンタルボンドパッドについて同様のディッシング、侵食、及び除去時間が、ポリマー被覆研磨材粒子について得られる（非被覆研磨材粒子と比較して）ことを証明する。
【００６６】
（例６）
この例は、負に帯電したポリマー又はコポリマーで被覆した研磨材粒子を含むＣＭＰ系を使用した基材除去速度を、被覆していない負に帯電した研磨材粒子を含む従来のＣＭＰ系と比較する。
【００６７】
銅、タンタル及び酸化ケイ素層を有する同様のパターン化基材を、２つの異なる化学機械的研磨系（研磨組成物６Ａ及び６Ｂ）で研磨した。研磨組成物６Ａ（対照）は未処理のシリカを含有し、その一方、研磨組成物６Ｂ（本発明）はポリスチレンスルホン酸被覆アルミナ（ＰＳＳ、ＭＷ＝７５，０００）を含有していた。各化学機械的研磨系について、銅、タンタル及び酸化ケイ素層の除去速度（ＲＲ）を測定した。ボンドパッド（ＢＰ）領域の銅のディッシングの値（オングストロームでの）と、Ｅ９０領域（９０％の銅ライン密度、０．５μｍのスペースで分離された４．５μｍのＣｕライン）の銅の侵食（オングストロームでの）も測定した。除去速度、ディッシング、侵食の値を表４に要約して示す。
【００６８】
【表４】
2005513765.tif 000006
【００６９】
これらの結果は、ポリマー被覆研磨材の除去速度が、従来の非被覆研磨材で観察される速度よりも向上していることを証明する。更に、コロイド的に安定なポリマー被覆研磨材を使用すると、ボンドパッドのディッシングは少ないままである一方、侵食と表面欠陥の数は大きく減少している。
【００７０】
（例７）
この例は、ポリマー性錯体形成剤で被覆した研磨材粒子を用いるＣＭＰ中に達成される、表面粗さと引っかきのレベルを評価する。
【００７１】
リン化ニッケル層を含有する同様の硬質ディスク基材を、それぞれが２．５のｐＨで４ｗｔ％の研磨材と０．７５ｗｔ％のグリシンを含む、２つの異なるアルミナ研磨材の化学機械的研磨系（研磨組成物７Ａ、７Ｂ）を使用して研磨した。研磨組成物７Ａ（対照）は、非被覆アルミナ研磨材を含有していた。研磨組成物７Ｂ（本発明）は、ポリスチレンスルホン酸／無水マレイン酸コポリマーで被覆したアルミナを含有していた。リン化ニッケル層の除去速度を、各化学機械的研磨系について測定した。
【００７２】
リン化ニッケル層の除去速度は、研磨組成物７Ａ（対照）について１３９７Å／分であり、研磨組成物７Ｂ（本発明）を使用するとわずかに４３１．８Å／分であった。しかし、研磨組成物７Ａでは、ほとんど引っかき傷ができなかった研磨組成物７Ｂ（本発明）と比較して、基材表面に多くの引っかき傷ができた。
【００７３】
これらの結果は、ポリマー被覆研磨材粒子では従来の非被覆研磨材粒子より表面欠陥が著しく少なくなることを証明する。
【００７４】
（例８）
この例は、ＣＭＰ系で研磨した基材表面上の表面欠陥の数に関して、ＣＭＰ系中の有機酸に対するポリマー性錯体形成剤の相対量が重要であることを説明する。
【００７５】
銅、タンタル及びシリカ層を含む同様のパターン化基材を、それぞれが異なる研磨組成物（研磨組成物８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、及び８Ｅ）とともに同じ研磨パッドを含む、５つの異なる化学機械的研磨系を用いて研磨した。研磨組成物８Ａ（対照）は、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸（ＭＷ＝７５，０００）で被覆した０．５ｗｔ％のアルミナ、１．０ｗｔ％のポリアクリル酸、及び水を含み、有機酸は含まなかった。研磨組成物８Ｂ（本発明）、８Ｃ（本発明）、及び８Ｄ（比較例）は、それぞれ０．１、０．６９及び１．６ｗｔ％の乳酸をも含むことを除いて、研磨組成物８Ａと同じであった。研磨組成物８Ｅ（対照）は、０．７ｗｔ％の乳酸のみを含有し、ポリアクリル酸を含まず且つポリスチレンスルホン酸を含まなかった。研磨組成物８Ａ〜８ＥのそれぞれのｐＨを、ＫＯＨで４．１に調整した。各化学機械的研磨系について、基材の銅層の除去速度（ＲＲ）、ならびに銅ボンドパッド（ＢＰ）のディッシングとＥ９０領域（９０％銅ライン密度、０．５μｍで分離された４．５μｍのＣｕライン）の侵食値を測定した。結果を表５に要約して示す。研磨した基材の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像（図１〜８）の評価により、表面欠陥の存在を判断した。
【００７６】
【表５】
2005513765.tif 000007
【００７７】
有機酸がないと、基材表面は激しく侵食され、「ゆず肌」の表面形態を示した（図１及び図２参照）。少量の有機酸（例えば、０．１ｗｔ％）を加えると、銅除去速度が上昇し、「ゆず肌」の存在が減少し（図３及び図４参照）、０．７ｗｔ％の有機酸を加えると消失した（図５及び図６参照）。しかし、もっと高レベルの有機酸（例えば、１．６ｗｔ％）では、ボンドパッドのディッシングが大きくなり、基材表面に「点食」が観察された（図７及び図８参照）。ポリマー性錯体形成剤がないと（研磨組成物８Ｅ）、銅の除去速度ははるかに小さかった（わずかに１８００Å／分）。
【００７８】
これらの結果は、カルボン酸含有ポリマー性錯体形成剤とポリマー被覆研磨材粒子を含むＣＭＰ系中に比較的少量の有機酸が存在すると、研磨した基材上に「ゆず肌」タイプの表面欠陥が存在しなくなるが、有機酸が多すぎると、「点食」の発生が増加し基材のディッシングの量が多くなることを証明する。従って、欠陥の無い基材表面を得るためには、有機酸に対して比較的過剰のポリマー性錯体形成剤が望ましい。比較的少量の有機酸の添加も、銅研磨速度を上昇させるのに有益である。
【００７９】
（例９）
この例は、銅含有基材のＣＭＰ後に記録したディッシング値に及ぼす異なるカルボン酸含有ポリマー性錯体形成剤の効果を説明する。
【００８０】
銅、タンタル、及び酸化ケイ素層を含む同様のパターン化基材を、それぞれが異なる研磨組成物（研磨組成物９Ａ、９Ｂ及び９Ｃ）とともに同じ研磨パッドを含む３つの異なる化学機械的研磨系を用いて研磨した。研磨組成物９Ａ（本発明）は、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸（ＭＷ＝７５，０００）で被覆した０．５ｗｔ％のアルミナ、１．０ｗｔ％のポリアクリル酸（ＭＷ＝８５，０００、ｔｅｒｔ−ブチル過酸化物開始剤）、及び水を、０．７ｗｔ％の有機酸とともに含んでいた。研磨組成物９Ｂ（本発明）は、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸（ＭＷ＝７５，０００）で被覆した０．５ｗｔ％のアルミナ、１．０ｗｔ％のポリアクリル酸／アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸コポリマー（８０：２０  ＰＡＡ：ＡＭＰＳ、ＭＷ＝８５，０００）、及び水を、０．７ｗｔ％の有機酸とともに含んでいた。研磨組成物９Ｃ（本発明）は、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸（ＭＷ＝７５，０００）で被覆した０．５ｗｔ％のアルミナ、１．０ｗｔ％のポリアクリル酸（ＭＷ＝５０，０００、アゾベースの開始剤）、及び水を、０．７ｗｔ％の有機酸とともに含んでいた。研磨組成物９Ａ、９Ｂ及び９ＣのｐＨをＫＯＨで４．１に調整した。各化学機械的研磨系について、ボンドパッド（ＢＰ）領域、１００μｍライン領域、５０μｍライン領域、１０μｍライン領域、９０％ライン密度領域（０．５μｍのスペースにより分離された４．５μｍのＣｕライン）、及び５０％ライン密度領域（２．５μｍのスペースにより分離された２．５μｍのＣｕライン）を含むパターン化基材の異なる領域で、銅のディッシングの値（オングストロームでの）を測定した。結果を表６にまとめて示す。
【００８１】
【表６】
2005513765.tif 000008
【００８２】
これらの結果は、基材のディッシング値が、ポリマー性錯体形成剤におけるモノマーの種類、ポリマー性錯体形成剤を調製するのに使用されるポリマー開始剤の分子量と種類に依存することを証明する。特に、カルボン酸基を含有するコポリマー（研磨組成物９Ｂ）では、同等の分子量のホモポリマー錯体形成剤（研磨組成物９Ａ）を使用して得られた値と比較して、ボンドパッドのディッシング値が著しく低下した。更に、アゾベースの開始剤を使用して調製したポリアクリル酸錯体形成剤（研磨組成物９Ｃ）を使用すると、過酸化ｔｅｒｔ−ブチル開始剤を使用して調製したポリアクリル酸錯体形成剤（研磨組成物９Ａ）を使用して得られた値と比較して、基材のディッシング値が有意に低下した。
【００８３】
（例１０）
この例は、ＣＭＰ系で研磨した基材からの銅の除去速度に及ぼすＣＭＰ系中のポリマー性錯体形成剤の分子量の効果を説明する。
【００８４】
銅層を含む同様の基材を、それぞれが異なる研磨組成物（研磨組成物１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ及び１０Ｈ）とともに同じ研磨パッドを含む８つの異なる化学機械的研磨系を用いて研磨した。研磨組成物１０Ａ〜１０Ｈは、０．５ｗｔ％のアルミナ、１ｗｔ％のポリアクリル酸、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸（ＭＷ＝７５，０００）、及び水（ｐＨ４．５）を含み、非ポリマー性の有機酸は含まなかった。８つの研磨組成物で使用したポリアクリル酸は、分子量が１０，０００〜２４０，０００の範囲であった。各化学機械的研磨系について、基材の銅層の除去速度を測定した。除去速度（Å／分）対ポリアクリル酸の分子量のプロットを図９に示す。
【００８５】
図９にプロットした曲線から明らかなように、ＣＭＰ系のポリマー性錯体形成剤の分子量は化学機械的研磨プロセスにおける基材除去の速度に大きな効果を及ぼす。最初は、ポリアクリル酸錯体形成剤の分子量を上昇させると（最大５０，０００まで）基材除去速度（特に、銅の除去速度）が大きく上昇するが、基材除去速度はその後、ポリアクリル酸錯体形成剤の分子量の更なる増加（最大１００，０００まで）とともに有意に低下し、ポリアクリル酸錯体形成剤の分子量をなお更に増加させる（少なくとも２５０，０００まで）と低下速度は遅くなる。
【００８６】
（例１１）
この例は、ＣＭＰ系で研磨した基材表面の表面欠陥の数に関して、ＣＭＰ系のポリマー性錯体形成剤とともに使用する非ポリマー性有機酸の種類が重要であることを説明する。
【００８７】
銅、タンタル及びシリカ層を含む同様のパターン化基材を、それぞれが異なる研磨組成物（研磨組成物１１Ａ〜１１Ｊ）とともに同じ研磨パッドを含む異なる化学機械的研磨系を用いて研磨した。研磨組成物１１Ａ（本発明）は、０．０５６ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸（ＭＷ＝７５，０００）で被覆した０．５ｗｔ％のアルミナ、１．１ｗｔ％のポリアクリル酸、及び水を含み、有機酸は含まなかった。研磨組成物１１Ｂ〜１１Ｊ（本発明）は研磨組成物１１Ａと同じであるが、但しそれたは、それぞれ０．７ｗｔ％の乳酸、プロピオン酸、２−メチル乳酸、３−ヒドロキシ酪酸、酒石酸、マロン酸、グリコール酸、クエン酸、及びコハク酸も含有していた。研磨組成物１１Ａ〜１１ＪのおのおののｐＨをＫＯＨで４．１に調整した。基材の銅層の除去速度（ＲＲ）ならびに銅のディッシングの値（オングストロームでの）を、各化学機械的研磨系についてパターン化基材の１００μｍライン領域と９０％ライン密度領域（０．５μｍのスペースにより分離された４．５μｍのＣｕライン）で測定した。結果を表７に要約して示す。表面欠陥の存在は、研磨基材の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像の評価により判断した。
【００８８】
【表７】
2005513765.tif 000009
【００８９】
表７に要約した結果により示されるように、本発明の研磨組成物に有機酸を添加すると銅の除去速度が向上する（研磨組成物１１Ａ（対照）を研磨組成物１１Ｂ〜１１Ｊと比較）。しかし、加える有機酸によっては、例えば腐食のような表面欠陥が発生するにつれ、銅のディッシングと侵食の量が顕著に増加する。特に、酒石酸、マロン酸、グリコール酸、クエン酸、及びコハク酸のような有機酸（研磨組成物１１Ｆ〜１１Ｊ）は、許容できないレベルの銅ラインのディッシングと侵食を生じさせ、また、基材表面の中程度乃至激しい腐食を生じさせる。図１０は、研磨組成物１１Ｉで研磨した銅含有基材のＳＥＭ像を示しており、激しい腐食の存在することを示している。対照的に、乳酸、プロピオン酸、２−メチル乳酸、及び３−ヒドロキシ酪酸のような有機酸（研磨組成物１１Ｂ〜１１Ｅ）は、銅の除去速度をわずかしか向上させないが、銅ラインのディッシングと侵食の量を有意に低下させ、且つ基材表面にほとんどあるいは少しも腐食を生じさせない。図１１は、研磨組成物１１Ｄで研磨した銅含有基材のＳＥＭ像を示しており、表面欠陥がないことを示している。
【００９０】
（例１２）
この例は、ＣＭＰ系で研磨した基材表面の銅のディッシングと酸化物の侵食に関して、ＣＭＰ系に非イオン界面活性剤の存在することが重要であることを説明する。
【００９１】
銅、タンタル及びシリカ層を含む同様のパターン化基材を、それぞれが異なる研磨組成物（研磨組成物１２Ａ、１２Ｂ）とともに同じ研磨パッドを含む異なる化学機械的研磨系を用いて研磨した。研磨組成物１２Ａ（本発明）は、０．０６ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸（ＭＷ＝７５，０００）で被覆した０．５ｗｔ％のアルミナ、１．１ｗｔ％のポリアクリル酸、０．７ｗｔ％の乳酸、３ｗｔ％の過酸化水素、及び水を含み、非イオン界面活性剤は含まなかった。研磨組成物１２Ｂ（本発明）は、研磨組成物１２Ａと同じであるが、但し２５０ｐｐｍの非イオンエチレンジアミンポリオキシエチレン界面活性剤も含有していた。研磨組成物１２Ａと１２ＢのそれぞれのｐＨを、ＫＯＨで４に調整した。
【００９２】
基材の銅層の除去速度（ＲＲ）、パターン化した基材の銅のボンドパッド領域（ＢＰ）での銅のディッシングの値（オングストロームでの）、及び９０％銅ライン密度（０．５μｍのスペースにより分離された４．５μｍのＣｕライン）の領域（Ｅ９０）についての酸化物の侵食を、各化学機械的研磨系について測定した。結果を表８に要約して示す。
【００９３】
【表８】
2005513765.tif 000010
【００９４】
表８に要約して示した結果により示されるように、本発明の研磨組成物に非イオン界面活性剤を添加すると、銅のディッシングと酸化物の侵食の量が大きく低下する。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】０．５ｗｔ％のアルミナ、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸、１ｗｔ％のポリアクリル酸、３ｗｔ％の過酸化水素、及び水を含む研磨組成物で化学機械的研磨した後の、銅及び酸化ケイ素層を含む基材の第１の領域のＳＥＭ像であり、「ゆず肌」表面欠陥の存在を示している。
【図２】０．５ｗｔ％のアルミナ、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸、１ｗｔ％のポリアクリル酸、３ｗｔ％の過酸化水素、及び水を含む研磨組成物で化学機械的研磨した後の、銅及び酸化ケイ素層を含む基材の第２の領域のＳＥＭ像であり、「ゆず肌」表面欠陥の存在を示している。
【図３】０．５ｗｔ％のアルミナ、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸、１ｗｔ％のポリアクリル酸、０．１ｗｔ％の乳酸、及び３ｗｔ％の過酸化水素を含む研磨組成物で化学機械的研磨した後の、銅及び酸化ケイ素層を含む基材の第１の領域のＳＥＭ像であり、「ゆず肌」表面欠陥の存在が減少しているのを示している。
【図４】０．５ｗｔ％のアルミナ、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸、１ｗｔ％のポリアクリル酸、０．１ｗｔ％の乳酸、及び３ｗｔ％の過酸化水素を含む研磨組成物で化学機械的研磨した後の、銅及び酸化ケイ素層を含む基材の第２の領域のＳＥＭ像であり、「ゆず肌」表面欠陥の存在が減少しているのを示している。
【図５】０．５ｗｔ％のアルミナ、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸、１ｗｔ％のポリアクリル酸、０．６９ｗｔ％の乳酸、及び３ｗｔ％の過酸化水素を含む研磨組成物で化学機械的研磨した後の、銅及び酸化ケイ素層を含む基材の第１の領域のＳＥＭ像であり、表面欠陥の発生が少ないことを示している。
【図６】０．５ｗｔ％のアルミナ、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸、１ｗｔ％のポリアクリル酸、０．６９ｗｔ％の乳酸、及び３ｗｔ％の過酸化水素を含む研磨組成物で化学機械的研磨した後の、銅及び酸化ケイ素層を含む基材の第２の領域のＳＥＭ像であり、表面欠陥の発生が少ないことを示している。
【図７】０．５ｗｔ％のアルミナ、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸、１ｗｔ％のポリアクリル酸、１．６ｗｔ％の乳酸、及び３ｗｔ％の過酸化水素を含む研磨組成物で化学機械的研磨した後の、銅及び酸化ケイ素層を含む基材の第１の領域のＳＥＭ像であり、「点食」表面欠陥が出現していることを示している。
【図８】０．５ｗｔ％のアルミナ、０．０５４ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸、１ｗｔ％のポリアクリル酸、１．６ｗｔ％の乳酸、及び３ｗｔ％の過酸化水素を含む研磨組成物で化学機械的研磨した後の、銅及び酸化ケイ素層を含む基材の第２の領域のＳＥＭ像であり、「点食」表面欠陥が出現していることを示している。
【図９】ポリマー性錯体形成剤の分子量と化学機械的研磨中に測定した基材の除去速度とのグラフであり、ポリマー性錯体形成剤の分子量への除去速度の依存性を示している。
【図１０】０．５ｗｔ％のアルミナ、０．０５６ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸、１．１ｗｔ％のポリアクリル酸、２ｗｔ％の過酸化水素、０．７ｗｔ％のクエン酸、及び水を含む研磨組成物で化学機械的研磨した後の、銅及び酸化ケイ素層を含む基材の領域のＳＥＭ像であり、激しい腐食の存在を示している。
【図１１】０．５ｗｔ％のアルミナ、０．０５６ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸、１．１ｗｔ％のポリアクリル酸、２ｗｔ％の過酸化水素、０．７ｗｔ％の２−メチル乳酸、及び水を含む研磨組成物で化学機械的研磨した後の、銅及び酸化ケイ素層を含む基材の領域のＳＥＭ像であり、表面欠陥の何もないことを示している。
【図１】
2005513765.tif 000011
【図２】
2005513765.tif 000012
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2005513765.tif 000023
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