(57)【要約】  本発明の平坦化方法は、  第２および／または第３周期の第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面（好ましくは白金を含有する表面）を用意すること、および  該表面を、錯化剤を含む平坦化組成物の存在下で、研磨表面と接触させるように配置することを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第ＶＩＩＩ族金属を含有する基板表面を、研磨表面との界面に配置すること、
前記界面の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、前記平坦化組成物は環状ジエン、有機アミンおよびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含む平坦化方法。
【請求項２】
前記第ＶＩＩＩ族金属は、約５０原子％以上の量で存在する、請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項３】
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する基板表面は、元素形態の第ＶＩＩＩ族金属またはその合金を含む、請求項２に記載の平坦化方法。
【請求項４】
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面は、白金元素または白金合金を含む、請求項３に記載の平坦化方法。
【請求項５】
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面は白金元素を含む、請求項４に記載の平坦化方法。
【請求項６】
前記平坦化組成物はさらに酸化剤を含む、請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項７】
前記酸化剤は、過酸化物、硝酸塩、過マンガン酸塩およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項６に記載の平坦化方法。
【請求項８】
前記研磨表面は研磨パッドを含み、かつ前記平坦化組成物は複数の研磨粒子を含む、請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項９】
前記平坦化組成物は、約９Ｍｏｈｓ以下の硬度を有する複数の研磨粒子を含む、請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項１０】
前記複数の研磨粒子は、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２またはそれらの組合せを含む、請求項９に記載の平坦化方法。
【請求項１１】
前記基板は半導体基板または基板アセンブリである、請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項１２】
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面は、酸化物層に対して、少なくとも約１０：１の選択性で除去される、請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項１３】
前記環状ジエンは、１，５−シクロオクタジエン（ＣＯＤ）、１，５−ジメチル−１，５−シクロオクタジエンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項１４】
前記有機アミンは、エチルアミン、メチルアミン、トリエチルアミン、トリメチルアミンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項１５】
前記研磨表面は固定砥粒物を含む、請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項１６】
ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第ＶＩＩＩ族金属を含有する基板表面を、研磨表面との界面に配置すること、
前記界面の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、前記平坦化組成物は有機アミンおよび有機キレート酸を含む平坦化方法。
【請求項１７】
前記第ＶＩＩＩ族金属は、約５０原子％以上の量で存在する、請求項１６に記載の平坦化方法。
【請求項１８】
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面は白金元素を含む、請求項１６に記載の平坦化方法。
【請求項１９】
前記平坦化組成物はさらに酸化剤を含む、請求項１６に記載の平坦化方法。
【請求項２０】
前記酸化剤は、過酸化物、硝酸塩、過マンガン酸塩およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１９に記載の平坦化方法。
【請求項２１】
前記研磨表面は研磨パッドを含み、かつ前記平坦化組成物は複数の研磨粒子を含む、請求項１６に記載の平坦化方法。
【請求項２２】
前記平坦化組成物は、約９Ｍｏｈｓ以下の硬度を有する複数の研磨粒子を含む、請求項１６に記載の平坦化方法。
【請求項２３】
前記複数の研磨粒子は、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２またはそれらの組合せを含む、請求項２２に記載の平坦化方法。
【請求項２４】
前記基板は半導体基板または基板アセンブリである、請求項１６に記載の平坦化方法。
【請求項２５】
前記有機キレート酸は、酢酸、アスコルビン酸、クエン酸、プロペン酸、酒石酸、コハク酸およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１６に記載の平坦化方法。
【請求項２６】
前記有機アミンは、エチルアミン、メチルアミン、トリエチルアミン、トリメチルアミンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１６に記載の平坦化方法。
【請求項２７】
前記研磨表面は固定砥粒物を含む、請求項１６に記載の平坦化方法。
【請求項２８】
ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第ＶＩＩＩ族金属を含有する基板表面を、研磨表面との界面に配置すること、
前記界面の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、前記平坦化組成物は研磨粒子および錯化剤を含み、複数の研磨粒子の大多数がＣｅＯ２研磨粒子である平坦化方法。
【請求項２９】
前記第ＶＩＩＩ族金属は、約５０原子％以上の量で存在する、請求項２８に記載の平坦化方法。
【請求項３０】
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面はルテニウム元素を含む、請求項２８に記載の平
坦化方法。
【請求項３１】
前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項２８に記載の平坦化方法。
【請求項３２】
前記錯化剤は、有機キレート酸、有機アミン、環状ジエンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項２８に記載の平坦化方法。
【請求項３３】
前記有機キレート酸は、酢酸、アスコルビン酸、クエン酸、プロペン酸、酒石酸、コハク酸およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項３２に記載の平坦化方法。
【請求項３４】
前記有機アミンは、エチルアミン、メチルアミン、トリエチルアミン、トリメチルアミンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項３２に記載の平坦化方法。
【請求項３５】
前記環状ジエンは、１，５−シクロオクタジエン（ＣＯＤ）、１，５−ジメチル−１，５−シクロオクタジエンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項３２に記載の平坦化方法。
【請求項３６】
前記研磨表面は研磨パッドを含む、請求項２８に記載の平坦化方法。
【請求項３７】
ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第ＶＩＩＩ族金属を含有する基板表面を、研磨表面との界面に配置すること、
前記界面の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、
前記平坦化組成物は、環状ジエン、有機アミン、有機キレート酸およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含み、かつ該方法は一工程で実行される平坦化方法。
【請求項３８】
前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項３７に記載の平坦化方法。
【請求項３９】
白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を含む半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
研磨表面を用意すること、
前記白金を含有する表面の少なくとも１つの領域と前記研磨表面との界面に平坦化組成物を提供すること、および
前記白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、
前記平坦化組成物は、環状ジエン、有機アミンおよびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含む平坦化方法。
【請求項４０】
前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項３９に記載の平坦化方法。
【請求項４１】
白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を含む半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
研磨表面を用意すること、
前記白金を含有する表面の少なくとも１つの領域と前記研磨表面との界面に平坦化組成物を提供すること、および
前記白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、
前記平坦化組成物は有機アミンおよび有機キレート酸を含む平坦化方法。
【請求項４２】
前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項４１に記載の平坦化方法。
【請求項４３】
白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を含む半導体基板アセンブリを用意すること、
研磨表面を用意すること、
前記白金を含有する表面の少なくとも１つの領域と前記研磨表面との界面に平坦化組成物を提供すること、および
前記白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、
前記平坦化組成物は研磨粒子および錯化剤を含み、かつ複数の研磨粒子の大多数がＣｅＯ２研磨粒子である平坦化方法。
【請求項４４】
前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項４３に記載の平坦化方法。
【請求項４５】
前記研磨表面は研磨パッドを含む、請求項４３に記載の平坦化方法。
【請求項４６】
白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を含む半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
研磨表面を用意すること、
前記白金を含有する表面の少なくとも１つの領域と前記研磨表面との界面に平坦化組成物を提供すること、
前記白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、
前記平坦化組成物は、環状ジエン、有機アミン、有機キレート酸およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含み、かつ該方法は一工程で実施される平坦化方法。
【請求項４７】
前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項４４記載の平坦化方法。
【請求項４８】
キャパシタまたはバリア層を形成するために用いられる平坦化方法であって、
パターン誘電体層、ならびに該パターン誘電体層上に形成された、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を有する半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する層と接触させるように研磨表面の第一部分を配置すること、
前記研磨表面と前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する層との接触部の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を平坦化すること
を含み、前記平坦化組成物は、環状ジエン、有機アミン、およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含む平坦化方法。
【請求項４９】
前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項４８に記載の平坦化方法。
【請求項５０】
キャパシタまたはバリア層を形成するために用いられる平坦化方法であって、
パターン誘電体層、ならびに該パターン誘電体層上に形成された、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を有する半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する層と接触させるように研磨表面の第一部分を配置する
こと、
前記研磨表面と前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する層との接触部の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を平坦化すること
を含み、前記平坦化組成物は有機アミンおよび有機キレート酸を含む平坦化方法。
【請求項５１】
前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項５０に記載の平坦化方法。
【請求項５２】
キャパシタまたはバリア層を形成するために用いられる平坦化方法であって、
パターン誘電体層、ならびに該パターン誘電体層上に形成された、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を有する半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する層と接触させるように研磨表面の第一部分を配置すること、
前記研磨表面と前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する層との接触部の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を平坦化すること
を含み、前記平坦化組成物は研磨粒子および錯化剤を含み、かつ複数の研磨粒子の大多数がＣｅＯ２研磨粒子である平坦化方法。
【請求項５３】
前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項５２に記載の平坦化方法。
【請求項５４】
前記研磨表面は研磨パッドを含む、請求項５２に記載の平坦化方法。
【請求項５５】
キャパシタまたはバリア層を形成するために用いられる平坦化方法であって、
パターン誘電体層、ならびに該パターン誘電体層上に形成された、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を有する半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する層と接触させるように研磨表面の第一部分を配置すること、
前記研磨表面と前記ＶＩＩＩ族金属を含有する層との接触部の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を平坦化すること
を含み、前記平坦化組成物は環状ジエン、有機アミン、有機キレート酸およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含み、かつ該方法は一工程で実施される平坦化方法。
【請求項５６】
前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項５５に記載の平坦化方法。
【請求項５７】
前記研磨表面は研磨パッドを含む、請求項５５に記載の平坦化方法。
【請求項５８】
前記研磨表面は固定砥粒物を含む、請求項５５に記載の平坦化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、特に半導体デバイスの製造において第ＶＩＩＩ族金属を含有（好ましくは白金を含有）する表面を平坦化するための方法に関する。
【０００２】
［発明の背景］
金属および金属酸化物、特に第ＶＩＩＩ族の重元素の被膜は、種々の電気的および電気化学的用途のために重要になりつつある。これは少なくとも、第ＶＩＩＩ族金属被膜の多くが、一般に酸化に対して不活性、耐酸化性であるか、または酸素の拡散を遅延しそして良好な導体であるためである。これらの金属の特定の酸化物も、これらの特性を有するが、しかしおそらくは程度が異なる。
【０００３】
したがって第ＶＩＩＩ族金属、それらの合金および金属酸化物、特に第２および第３周期金属（例えばＲｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、ＰｄおよびＰｔ）の被膜は、集積回路における種々の用途における適切な特性を有する。例えば、それらはバリア材として集積回路に用いられ得る。それらは特に、誘電体層とメモリデバイス中のケイ素基板との間のバリア層として用いられるのに適している。さらにそれらは、キャパシタ中のプレート（すなわち電極）それ自体として適している。
【０００４】
白金は、高誘電キャパシタの電極として用いられる候補の１つである。キャパシタは、ランダムアクセスメモリデバイス中の基礎電荷蓄積デバイス、例えば動的ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）デバイス、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）デバイス、および現在では強誘電性メモリ（ＦＥ  ＲＡＭ）デバイスである。それらは２つの導体（例えばパラレルメタル（parallel metal）またはポリシリコンプレート）から成り、これらは誘電体（ＦＥ  ＲＡＭのための強誘電性物質）により互いに絶縁された電極（すなわち蓄積ノード電極および電池プレートキャパシタ電極）として作用する。したがって、第ＶＩＩＩ族金属を含有する被膜、好ましくは白金を含有する被膜を加工処理するための方法、および材料が依然として必要とされている。
【０００５】
特に半導体デバイスのウェーハの製造における、第ＶＩＩＩ族金属を含有する被膜の形成において生じる多数の表面は、高さが均一でなく、したがってウェーハ厚も均一でない。さらにその表面は、結晶格子損傷、スクラッチ（scratch）、ざらつき、あるいは塵または埃の粒子の埋没といった欠陥を有し得る。種々の製造方法、例えばリソグラフィーおよびエッチングを実施するには、ウェーハ表面の高さ不均一性および欠陥は、低減されるかまたは排除されている必要がある。さらにまた、基板に対する選択性を有する構造を形成するために、過剰の物質が除去される必要があり得る。このように低減および／または排除するために、種々の平坦化技法が利用可能である。このような平坦化技法の一つとして、機械的および／または化学的−機械的研磨（本明細書中では「ＣＭＰ」と略記する）が挙げられる。
【０００６】
平坦化プロセスは、全チップおよびウェーハ上の物質を除去し、好ましくは平坦表面を達成するために用いられ、「全域平坦（global planarity）」と呼ばれることがある。従来は、平坦化プロセス、特にＣＭＰは、ウェーハ、研磨パッド、ならびに液体中に分散された複数の研磨粒子を含む研磨スラリーをホールドするウェーハホルダーの使用を含む。研磨スラリーは、ウェーハと研磨パッドの界面に接触するように適用される。テーブルまたはプラテンは、その上に研磨パッドを有する。研磨パッドは、一定の圧力でウェーハに押し付けられ、平坦化を実施する。ウェーハおよび研磨パッドのうちの少なくとも一方が
、他方に対応して始動される。いくつかの平坦化方法では、ウェーハホルダーが回転することもあり、テーブルまたはプラテンが回転することもあり、および／またはプラテンが回転とは対照的に線運動で動く。異なる方式で本方法を実施する利用可能な多数の種類の平坦化ユニットが存在する。あるいは、研磨パッドおよび研磨スラリーは、裏当材の少なくとも１つに固着されたバインダーに分散された複数の研磨粒子を含む固定砥粒物に置換され得る。
【０００７】
白金および他の第ＶＩＩＩ族金属を含む表面の平坦化は通常、研磨プロセスにおいて、化学処置より多くの機械的処置を含むが、その理由は、それらが比較的化学的に不活性であり、かつ／または揮発性物質の生成が比較的少ないからである。機械的研磨材としては、アルミナおよびシリカ粒子が用いられる。
しかし残念ながら、機械的研磨材は、ともに白金を清浄除去するというよりはむしろ、光学的に検出され得る欠陥（例えばスクラッチおよび粒子）の生成を引き起こす傾向がある。さらにまた、多数の市販されている研磨スラリーは、物質を全く除去しない（ウェーハの抵抗の変化が生じない）か、またはその結果生じる表面に欠陥を与えるため、白金または他の第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を有効に平坦化することができない。例えばＫＬＥＢＯＳＯＬ１５０８−５０および３０Ｈ５０ならびにＧＲＡＮＩＴＥ  ＭＳＷ２０００（全てRodel, Phoenix, AZから入手可能）の商品名で入手可能な研磨スラリー、および他のアルミナベースのスラリーは、白金を有効に除去せず、ＧＲＡＮＩＴＥ  ＭＳＷ２０００はルテニウムおよび白金を除去するが、それはかなりのスクラッチおよび他の欠陥を有する表面を形成し、基板に対して選択的でなく、結果として必要とされる構造を保持することができない。
これらの組成物のいくつかは酸化剤を含有すると考えられるが、しかし通常は比較的多量（例えば約１０重量％より多く）に含む。
【０００８】
したがって、特に半導体デバイスの製造において、白金および／または他の第ＶＩＩＩ族金属を含む基板の曝露表面を平坦化するための方法が依然として必要とされている。
【０００９】
［発明の概要］
本発明は、白金および／または他の第ＶＩＩＩ族の第２および第３周期金属（すなわち８、９および１０族金属、好ましくはＲｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、ＰｄおよびＰｔ）を含む表面の平坦化に関連した多数の問題を克服する方法を提供する。前記表面は、本明細書中では、白金を含有する表面、より一般的には第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面として言及される。「第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面」とは、本発明に従って（例えば化学的−機械的または機械的平坦化または研磨により）平坦化される層、被膜、コーティング等として提供され得る領域であって、該領域の組成における第ＶＩＩＩ族金属（特に白金）の存在量が、好ましくは少なくとも約１０原子％、より好ましくは少なくとも約２０原子％、最も好ましくは少なくとも約５０原子％である曝露領域を指す。該表面は、好ましくは１つまたは複数の第ＶＩＩＩ族金属を、元素形態またはそれらの合金の形態（第ＶＩＩＩ族金属同士の組合せ、および／または周期表の１または複数の第ＶＩＩＩ族金属以外の金属との組合せでもよい）で、ならびにその酸化物、窒化物およびケイ化物の形態で含む。より好ましくは、該表面は、元素形態または第ＶＩＩＩ族金属のみの合金の形態で、１つまたは複数の第ＶＩＩＩ族金属を含む（そして最も好ましくは本質的にそれらから成る）。
【００１０】
本発明の方法は、好ましくは錯化剤を含む（分散または溶解されている）平坦化組成物を用いて、表面を平坦化することを含む。任意であるが、酸化剤も平坦化組成物中に含まれることが好ましい。
【００１１】
好ましくは、前記組成物中における錯化剤の存在量は、少なくとも約０．０１重量％、より好ましくは約１０重量％以下、最も好ましくは約０．０５重量％〜約５重量％である
。錯化剤の好ましい群としては、有機キレート酸、環状ジエン、有機アミンまたはそれらの組合せが挙げられる。
【００１２】
本明細書中では、一般的に理解されるように、「平坦化すること」または「平坦化」とは、機械的に、化学的にまたはその両方による表面からの物質（その物質が大量または少量の物質であろうと）の除去を意図する。これは、研磨により物質を除去することも含む。本明細書中で用いられる場合、「化学的−機械的研磨」および「ＣＭＰ」とは、化学的構成成分および機械的構成成分をともに有する二元的（dual）メカニズムを意図するが、この場合、侵食化学および破壊力学の両方が、ウェーハ研磨の場合と同様に物質の除去に一役を果たす。
【００１３】
平坦化組成物は任意に研磨粒子を含み、それにより研磨スラリーを生じ得るので、研磨粒子を埋込まれていない従来の研磨パッドとともに平坦化技法に用いられ得る。あるいは研磨粒子を含まない平坦化組成物は、従来の研磨パッドの代わりに固定砥粒物（砥粒研磨パッドとも呼ばれる）とともに用いられ得る。このような固定砥粒物は、裏当材の少なくとも１つの表面に固着されたバインダーに分散された複数の研磨粒子を含む。酸化剤が、研磨粒子を含む組成物（すなわち研磨スラリー）中で安定でない場合には、それらは別個の送出系によりおよび／または別個の組成物中に提供され、使用するときに混合され得る。
【００１４】
本発明の一態様において、基板（好ましくは半導体基板または基板アセンブリ、例えばウェーハ）の、第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を、研磨パッドとの界面に配置すること、界面近くに平坦化組成物を供給すること、および第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を平坦化することを含む平坦化方法が提供される。第ＶＩＩＩ族金属は、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される。
【００１５】
平坦化組成物は錯化剤を含む。特定の実施形態では、本方法は一工程で実施される（すなわち、２つの異なる平坦化組成物を使用する間に介入すすぎステップを行わない）。特定の実施形態では、錯化剤としては、環状ジエン、有機アミンまたはそれらの組合せが挙げられる。他の特定の実施形態では、平坦化組成物は有機酸およびアミンを含む。
【００１６】
本発明の一態様において、基板の第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を、研磨表面との界面に配置すること（ここで第ＶＩＩＩ族金属はロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される）、該界面近くに平坦化組成物を供給すること、および第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を平坦化することを含む平坦化方法であって、該平坦化組成物は有機アミンおよび有機キレート酸を含む、平坦化方法が提供される。
【００１７】
本発明の別の態様において、基板の第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を研磨表面との界面に配置すること（第ＶＩＩＩ族金属はロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される）、界面近くに平坦化組成物を供給すること、および第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を平坦化することを含む平坦化方法であって、平坦化組成物は研磨粒子および錯化剤を含み、かつ複数の研磨粒子の大多数がＣｅＯ２研磨粒子である平坦化方法が提供される。
【００１８】
本発明のさらに別の態様において、基板の第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を研磨表面との界面に配置すること（第ＶＩＩＩ族金属はロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される）、界面近くに平坦化組成物を供給すること、および第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を平坦化するこ
とを含む平坦化方法であって、平坦化組成物は環状ジエン、有機アミン、有機キレート酸およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含み、かつ該方法は一工程で実施される平坦化方法が提供される。
【００１９】
さらに別の態様において、平坦化方法は、白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を含む半導体基板または基板アセンブリを用意すること、研磨表面を用意すること、白金を含有する表面の少なくとも１つの領域と研磨表面との界面に平坦化組成物を供給すること、および白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を平坦化することを含み、該平坦化組成物は環状ジエン、有機アミンおよびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含む。
【００２０】
さらに別の態様において、平坦化方法は、白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を含む半導体基板または基板アセンブリを用意すること、研磨表面を用意すること、白金を含有する表面の少なくとも１つの領域と研磨表面との界面に平坦化組成物を供給すること、および白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を平坦化することを含み、該平坦化組成物は有機アミンおよび有機キレート酸を含む。
【００２１】
別の態様において、平坦化方法は、白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を含む半導体基板アセンブリを用意すること、研磨表面を用意すること、白金を含有する表面の少なくとも１つの領域と研磨表面との界面に平坦化組成物を供給すること、および白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を平坦化することを含み、該平坦化組成物は研磨粒子および錯化剤を含み、かつ複数の研磨粒子の大多数がＣｅＯ２研磨粒子である。
【００２２】
さらに別の態様において、平坦化方法は、白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を含む半導体基板または基板アセンブリを用意すること、研磨表面を用意すること、白金を含有する表面の少なくとも１つの領域と研磨表面との界面に平坦化組成物を供給すること、および白金を含有する表面の少なくとも１つの領域を平坦化することを含み、該平坦化組成物は環状ジエン、有機アミン、有機キレート酸およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含み、かつ該方法は一工程で実施される。
【００２３】
さらに別の態様において、キャパシタまたはバリア層を形成するために用いられる平坦化方法は、パターン誘電体層、および該パターン誘電体層上に形成された、第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を有する半導体基板または基板アセンブリを用意すること（第ＶＩＩＩ族金属はロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される）、第ＶＩＩＩ族金属を含有する層と接触させるように研磨表面の第一部分を配置すること、研磨表面と第ＶＩＩＩ族金属を含有する層との接触部近くに平坦化組成物を供給すること、および第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を平坦化することを含み、平坦化組成物は環状ジエン、有機アミン、およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含む。
【００２４】
本発明はまた、キャパシタまたはバリア層を形成するために用いられる平坦化方法であって、パターン誘電体層、および該パターン誘電体層上に形成された、第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を有する半導体基板または基板アセンブリを用意すること（第ＶＩＩＩ族金属はロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される）、第ＶＩＩＩ族金属を含有する層と接触させるように研磨表面の第一部分を配置すること、研磨表面と第ＶＩＩＩ族金属を含有する層との接触部近くに平坦化組成物を供給すること、および第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を平坦化することとを含み、平坦化組成物は有機アミンおよび有機キレート酸を含む平坦化方法を提供する。
【００２５】
本発明はまた、キャパシタまたはバリア層を形成するために用いられる平坦化方法であって、パターン誘電体層、および該パターン誘電体層上に形成された、第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を有する半導体基板または基板アセンブリを用意すること（第ＶＩＩＩ族金属はロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される）、第ＶＩＩＩ族金属を含有する層と接触させるように研磨表面の第一部分を配置すること、研磨表面と第ＶＩＩＩ族金属を含有する層との接触部近くに平坦化組成物を供給すること、および第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を平坦化することを含み、平坦化組成物は研磨粒子および錯化剤を含み、かつ複数の研磨粒子の大多数がＣｅＯ２研磨粒子である平坦化方法を提供する。
【００２６】
別の態様において、キャパシタまたはバリア層を形成するために用いられる平坦化方法は、パターン誘電体層、および該パターン誘電体層上に形成された、第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を有する半導体基板または基板アセンブリを用意すること（第ＶＩＩＩ族金属はロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される）、第ＶＩＩＩ族金属を含有する層と接触させるように研磨表面の第一部分を配置すること、研磨表面と第ＶＩＩＩ族金属を含有する層との接触部近くに平坦化組成物を供給すること、および第ＶＩＩＩ族金属を含有する層を平坦化することとを含み、平坦化組成物は環状ジエン、有機アミン、有機キレート酸およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含み、かつ該方法は一工程で実施される。
【００２７】
本明細書中で用いる場合、「半導体基板または基板アセンブリ」とは、半導体基層となる半導体基板、あるいは１つまたは複数の層、構造または領域が形成された半導体基板を意図する。半導体基層とは通常、ウェーハ上のシリコン物質の最下層、または別の物質の上に堆積されたシリコン層、例えばサファイア上のシリコンである。基板アセンブリについて述べると、領域、接合部、種々の構造または特徴、および開口部（例えばキャパシタプレートまたはキャパシタのためのバリア）を形成または規定するために、種々のプロセス工程が従来用いられてきた。
【００２８】
［好ましい実施形態の説明］
本発明は、白金および／または１もしくは複数の他の第ＶＩＩＩ族金属を含む表面を平坦化する方法を提供する。第ＶＩＩＩ族金属は、第ＶＩＩＩＢ族元素、または周期表の８、９および１０族の遷移金属とも呼ばれる。第２および第３周期の第ＶＩＩＩＢ族金属としては、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、ＰｔおよびＯｓが挙げられる。好ましくはＲｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄおよび／またはＰｔを含む表面が、本発明の方法に従って平坦化され得る。このような表面は、本明細書中では、第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面と称される（これは、第２および／または第３周期遷移金属を含有する表面を指す）。
【００２９】
好ましくは「第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面」とは、本発明に従って（例えば化学的−機械的または機械的平坦化または研磨により）平坦化される層、被膜、コーティング等として提供され得る領域であって、その領域の組成における第ＶＩＩＩ族金属（特に白金）の存在量が、少なくとも約１０原子％、より好ましくは少なくとも約２０原子％、最も好ましくは少なくとも約５０原子％である曝露領域を意図される。
【００３０】
このような表面、特に白金を含む表面の通常の平坦化は、物質の清浄除去というよりむしろ、重度のスミアリング、除去速度の低下、および欠陥を生じる可能性のある比較的硬い粒子（例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）および／またはシリカ（ＳｉＯ２）粒子）を用いた機械的方法を含む。錯化剤を含む平坦化組成物を、該組成物中の複数の研磨粒子、または固定砥粒物と組合せて使用することにより、欠陥形成、スミアリングの問題を低減し、そしてしばしば排除し、かつしばしば選択性および除去速度を増大させる。
【００３１】
本発明の方法が、第２および第３周期の第ＶＩＩＩ族金属以外の金属を含有する物質よりも白金または他の第２および第３周期の第ＶＩＩＩ族金属を含有する物質（例えば金属、合金、酸化物）からなる表面において特に有用であることは意義深い。これは、例えば基層（例えば酸化物層および窒化物層（例えばＴＥＯＳまたはＢＰＳＧ層））の有意の量を除去することなく、白金または他の第２および第３周期の第ＶＩＩＩ族金属を含有する層から物質を選択的に除去する上で重要である。好ましくは、第２および第３周期の第ＶＩＩＩ族金属以外の金属を含有する物質（例えばＢＰＳＧまたはＴＥＯＳ）に対して、第２および第３周期の第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面の物質を除去する選択性は、化学およびプロセス条件によって、少なくとも約１０：１、より好ましくは約２０：１〜約１００：１の範囲内である。
【００３２】
平坦化組成物は、スラリー平坦化に（すなわち研磨粒子を含まない研磨パッドを用いて、かつ平坦化組成物に研磨粒子が含まれる従来の平坦化方法に）、または固定砥粒平坦化に用いられ得る。したがって本明細書中で用いる場合、「研磨表面」とは、研磨パッドまたは固定砥粒物を意図する。好ましくは、スラリー平坦化が本発明の方法に用いられる。平坦化組成物中に研磨粒子が存在する場合は、該組成物における研磨粒子の存在量は、組成物の総重量に対して、好ましくは約１重量％〜約３０重量％、より好ましくは約１重量％〜約１５重量％である。
【００３３】
一般的には、組成物中における研磨粒子をより少量にすると、ＢＰＳＧのような酸化物層と比較して第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面へのより高選択性が付与される。しかしながら一般に、特定金属に関する選択性の最適レベルは、研磨粒子の種類および量、錯化剤の種類および量、ならびに組成物のｐＨを調整することにより得られる。
【００３４】
広範な種々の研磨粒子が、研磨スラリー中、または固定砥粒物中で用いられ得る。通常このような研磨粒子の粒径（すなわち粒子の最大寸法）は、平均で約１０ナノメートル（ｎｍ）〜約５，０００ｎｍ、さらにしばしば約３０ｎｍ〜約１，０００ｎｍの範囲である。好ましい実施形態においては、適切な研磨粒子は約１００ｎｍ〜約３００ｎｍの平均粒径を有する。
【００３５】
適切な研磨粒子の例としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）および二酸化タンタル（ＴａＯ２）が挙げられるが、これらに限定されない。好ましい研磨粒子としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）およびジルコニア（ＺｒＯ２）が挙げられる。所望により、研磨粒子の種々の組合せが用いられ得る。
【００３６】
好ましくは、特定の実施形態において、研磨粒子として約９Ｍｏｈｓ以下、より好ましくは約６Ｍｏｈｓ以上の硬度を有するものが挙げられる。これらの例としては、例えば約６Ｍｏｈｓの硬度を有するセリア（ＣｅＯ２）、約９Ｍｏｈｓの硬度を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、および約７の硬度を有するシリカ（Ｓｉ２Ｏ３）が挙げられる。
【００３７】
本発明の特定の方法では、好ましくは複数の研磨粒子（研磨スラリー中または固定砥粒物中の研磨粒子）の大多数はＣｅＯ２粒子である。これにより通常、欠陥の生成が抑制される。本発明による他の特定の方法では、好ましくは複数の研磨粒子（研磨スラリー中または固定砥粒物中の研磨粒子）の大多数は、約８Ｍｏｈｓ〜約９Ｍｏｈｓの硬度を有する。これにより通常、除去速度を増大することができる。
【００３８】
本発明の他の実施形態に関しては、特定の錯化剤（例えば有機酸酸化剤）とともに用いられるより硬い粒子（例えばアルミナ粒子）は、第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を選択
的に除去するという点に関して、セリアまたはシリカより有効に作用する。
【００３９】
平坦化組成物は、錯化剤を含む。錯化剤は、通常室温において固体または液体である。錯化剤は、通常水を含む平坦化組成物の液体媒体中に分散または溶解され得るが、他の溶媒または非溶媒和性液体媒体（例えばグリコール）も、水の代わりにまたは水に加えて用いられ得る。
【００４０】
錯化剤とは、第ＶＩＩＩ族金属との良好なリガンドを形成する化合物である。キレートリガンドを形成する化合物が特に望ましいが、これに限定されない。例えば水酸化アンモニウムは白金に関する良好なリガンドであるが、しかしそれは任意の有効量の金属を除去しなかった。限定はされないが、錯化剤は、金属と可溶性錯体を形成するか、および／または金属を酸化して不動態化層を形成し、それによりその除去を助ける作用を発揮すると推察される。
【００４１】
適切な錯化剤の例としては、有機キレート酸またはそれらの塩、環状ジエンおよびアミンが挙げられる。適切な有機キレート酸の例としては、酢酸、アスコルビン酸、クエン酸、プロペン酸、酒石酸、コハク酸が挙げられるが、これらに限定されない。置換または無置換の適切な環状ジエンの例としては、１，５−シクロオクタジエン（ＣＯＤ）および１，５−ジメチル−１，５−シクロオクタジエンが挙げられる。適切な有機アミンの例としては、エチルアミン（ＥｔＮＨ２）、メチルアミン（ＭｅＮＨ２）、トリエチルアミン（Ｅｔ３Ｎ）およびトリメチルアミン（Ｍｅ３Ｎ）が挙げられる。所望により、錯化剤の種々の組合せが用いられ得る。錯化剤の好ましい群としては、酢酸およびその塩（例えば酢酸ナトリウム）が挙げられる。
【００４２】
好ましくは、錯化剤は、組成物の総重量に対して少なくとも約０．０１重量％、より好ましくは約１０重量％以下、最も好ましくは約０．０５重量％〜約５重量％の量で組成物中に存在する。
【００４３】
種々の所望の作用を得るために、平坦化組成物は任意におよび好ましくは、平坦化を促進するための酸化剤を含むことができる。適切な平坦化組成物の例は、出願人の譲受人の同時係属中米国特許出願第１０／０２８，２４９号（２００１年１２月２１日出願、表題：METHODS FOR PLANARIZATION OF GROUP VIII METAL-CONTAINING SURFACES USING OXIDIZING AGENTS）および第１０／０３２，３５７号（２００１年１２月２１日出願、表題：METHODS FOR PLANARIZATION OF GROUP VIII METAL-CONTAINING SURFACES USING OXIDIZING GASES）に開示されている。
【００４４】
好ましくは、酸化剤は、２５℃で標準水素電極に対して少なくとも約１．４の標準酸化電位を有する。例としては、過酸化物（例えば過酸化水素）、硝酸塩（例えば硝酸セリウムアンモニウム（（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６）および硝酸セリウム（Ｃｅ（ＮＯ３）４））、過マンガン酸塩（例えばＫＭｎＯ４）、臭素酸塩（例えばＫＢｒＯ４）、過塩素酸塩（例えばＫＣｌＯ４）、次亜塩素酸塩（例えばＨＣｌＯおよびＫＣｌＯ）またはそれらの組合せが挙げられる。酸化剤の好ましい群としては、過酸化水素、硝酸セリウムアンモニウム、硝酸セリウムおよび過マンガン酸カリウムが挙げられる。好ましくは、酸化剤は、約１０重量％以下、より好ましくは約０．１重量％〜約１重量％の量で、組成物中に存在する。
【００４５】
その他の添加剤が、所望の作用を得るために組成物中に含まれ得る。これらの例としては、湿潤性を強化し、摩擦を減らすための界面活性剤（例えばポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンエーテルまたはポリプロピレングリコール）、および所望の粘度を達成するための増粘剤（例えばＣＡＲＢＯＰＯＬ）、所望のｐＨを達成するための緩衝剤（
例えばＨ２ＳＯ４、ＮＨ４ＯＨ、酢酸塩および酢酸）等が挙げられるが、これらに限定されない。好ましくは、組成物はこれらの成分を含む水溶液である。より好ましくは、水性平坦化組成物が酸性ｐＨを有する。
【００４６】
平坦化組成物の種々の成分は、液体媒体中で組み合わされて混合される。種々の成分としては通常水を含むが、所望により有機溶媒を含み得る液体媒体中に溶解または分散され得る。適合性に関する問題または貯蔵に関する問題がある場合には、平坦化組成物の種々の成分を、平坦化する部位で併合することもできる。平坦化組成物の種々の成分とは、スラリーを生成するために用いられ得る任意の研磨粒子を含む。
【００４７】
特定の実施形態においては、平坦化組成物は複数の研磨粒子を含む。他の実施形態においては、平坦化組成物は、固定砥粒物および被研磨材の表面との界面に供給される場合、本質的に研磨粒子を含まない。しかしながら後者の実施形態では、平坦化は、平坦化組成物と組合わされた固定砥粒物および／または研磨粒子（該研磨粒子は固定砥粒／表面界面で固定砥粒物から除去され得る研磨粒子である）の一方または両方により実施されると意図される。いずれにしても、研磨粒子は通常、組成物中に存在するわけではなく、すなわち研磨粒子は研磨界面の外部の供給源から供給されることはない。
【００４８】
好ましくは本発明による方法は、大気圧で、そして約４０°Ｆ（約４℃）〜約１４５°Ｆ（約６３℃）、より好ましくは約７５°Ｆ（約２４℃）〜約１１５°Ｆ（約４６℃）の温度で実行される。しかしながら多くの場合、固定砥粒物を用いた第ＶＩＩＩ族金属の平坦化を行う場合は、周囲温度またはそれ以下の温度に保持されるのが望ましい。周囲温度またはそれ以下の温度に保持することは、スラリー平坦化においては（すなわち平坦化組成物が研磨粒子を含む従来の平坦化方法においては）ほとんど実用的でない。スラリーの温度を低下させると、平坦化しているときのスラリー組成物中における研磨粒子の分散が不十分になると思われるからである。したがってスラリー平坦化は、通常高温において実施される。
【００４９】
本発明の方法を実施するための種々の平坦化アセンブリまたはユニットは、容易に利用可能であり、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲により明確に意図される。このような平坦化アセンブリは、平坦化を達成するための種々の方法で、例えば回転、移動、圧力などにより、研磨パッドまたは固定砥粒物と、基板表面（例えばウェーハ表面）との間に界面を形成することができる。平坦化組成物は通常、種々の方法により、例えば滴下、噴霧または他の計量分配手段により、あるいは研磨パッドを予備浸漬することにより、界面またはその近くに供給されるが、しかしその他の供給部位および供給方法を使用してもよい。
【００５０】
通常の平坦化装置においては、研磨パッドまたは固定砥粒物は、プラテンまたはテーブルに固定されるか、通常吸引力（suction）を用いて基板（例えばウェーハ）を支持するための基板ホルダーを有するキャリアアセンブリに固定されるか、プラテンを回転および／または往復運動させるためのドライブアセンブリおよび／または平坦化中に基板ホルダーを回転および／または平行移動させるためのドライブアセンブリに固定される。したがって従来の平坦化装置は、キャリアアセンブリと研磨パッドもしくは固定砥粒物の両方を、またはキャリアアセンブリと研磨パッドもしくは固定砥粒物の両方を回転させる。一般的に平坦化装置は、研磨粒子の硬度より低く、かつ基板への付着性が元の表面物質より弱い、基板の表面における平坦化反応生成物を生成し、そして該反応生成物を研磨粒子により除去するために用いられる。
【００５１】
通常研磨パッドは、研磨粒子を埋没されるかまたは埋没されることなく、円板形にされて、一定速度または可変速度で固定平面および軸の周りを回転することができる。通常、
回転速度は、約２回転／分（ｒｐｍ）〜約２００ｒｐｍの範囲である。
【００５２】
通常研磨パッドは、平坦化組成物で予備浸漬され、続いて再湿潤される。研磨パッドに研磨粒子が埋没されておらず、平坦化組成物に研磨粒子が含まれる場合には、この組成物は研磨スラリーと呼ばれる。平坦化組成物は、種々の技法を用いて、研磨パッドと基板表面との界面に適用され得る。例えば組成物の成分は別個に処理され、界面においてまたは界面と接触する直前に混合され得る。平坦化組成物は、パッド全体にポンプ輸送することにより適用され得る。平坦化組成物はパッドの前縁に適用されることもあるが、この場合には、平坦化される表面全体に平坦化組成物を均一に分布する（これが望ましい）ことができない可能性がある。
【００５３】
研磨パッドは、従来から研磨スラリーとともに用いられる、広範な種々の研磨パッドのいずれかであり得る。それらは、ポリウレタン、ポリエステル、アクリル酸、アクリル酸エステルコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、セルロース、セルロースエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリシロキサン、ポリカーボネート、エポキシド、フェノール樹脂等のような物質から製造され得る。それらの例としては、例えばポリウレタンベースの発泡物質が挙げられるが、この場合、パッドの発泡セル壁がウェーハ表面での反応生成物の除去を助長し、かつパッド内の空孔がパッド／ウェーハ界面へのスラリーの供給を促進する。それらは、表面パターンをエンボス加工することにより形成され得る凹凸を含み得る。例えば研磨パッドは、より均一にスラリーを送出するため、およびより有効にデブリス（debris）を除去するために、パッドの表面に同心楕円の連続溝を有し得る。市販の研磨パッドは、「ＵＲＩＩ」、「Ｓｙｃａｍｏｒｅ」および「Ｐｏｌｙｔｅｘ」の商品名でRodel (Phoenix, AZ)から入手可能である。研磨パッドの例は、米国特許第６，０３９，６３３号（Chopra）にも開示されている。
【００５４】
一般的に、固定砥粒物は、裏当材の一表面に固着された三次元固定砥粒素子を形成するバインダーに分散された複数の研磨粒子を含む。固定砥粒物は、例えば米国特許第５，６９２，９５０号（Rutherford等）および国際特許公告ＷＯ９８／０６５４１に記載されている。市販の固定砥粒物は、Tokyo Sumitsu KagekiおよびEbera Corporation（ともに日本）、ならびにMinnesota Mining and Manufacturing Company (3M Company)（St. Paul,
MN）から入手可能である。好ましい固定砥粒物の一例は、「ＳＷＲ１５９」の商品名で3M Companyから市販されているセリアベースのパッドである。このような固定砥粒物は、研磨粒子と組み合わせて、または組み合わせずに、本明細書中に記載されたような平坦化組成物とともに用いられ得る。
【００５５】
各平坦化周期の継続期間を低減するために、高研磨率（すなわち物質が基板から除去される比率）を有することが非常に望ましく、研磨率は、均一平坦表面を得るために基板全体で均一であることが好ましい。好ましくは、研磨率は、精確に再現可能な結果を提供するよう制御されている。また好ましくは、平坦化プロセスは、一周期で（すなわち一工程で）実行される。すなわち、ある表面からの任意の物質の除去を、任意の介入すすぎ周期の無い１回のみの平坦化周期で実施する。次にこの平坦化プロセスの後に、通常、研磨粒子を用いない平坦化後清浄プロセスを行う。
【００５６】
添付された図面は、本発明の方法について、さらなる情報を提供する。図１Ａは、平坦化により除去される物質で満たされていることを特徴とする、本発明により平坦化される前のウェーハ１０の一部分を示す。ウェーハ部分１０は、接合部１６を有する基板アセンブリ１２を含む。さらにキャパシタおよび／またはバリア層物質１９が基板アセンブリ１２および接合部１６上に形成されている。キャパシタおよび／またはバリア層物質１９は、任意の導体、例えば白金または任意の他の適切な導電性の第２もしくは第３周期の第ＶＩＩＩ族金属を含有するキャパシタおよび／またはバリア物質であり得る。一般に、図１
Ａに示したように、キャパシタおよび／またはバリア層１９の、非平面性である上面１３は、本発明によって平坦化または他の加工処理を施される。その結果得られるウェーハ１０（図１Ｂに示す）は、ウェーハ１０の厚みがウェーハ１０全体で実質的に均一になるように平坦化された上面１７を含み、したがってこのウェーハはキャパシタおよび／またはバリア構造層１４を含む。
【００５７】
図２Ａは、平坦化により除去される物質の共形層（conformal layer）を有することを特徴とし、本発明により平坦化される前のウェーハ２０の一部分を示す。ウェーハ部分２０は、パターン誘電体層２６を上部に有する基板アセンブリ２２を含む。このようなパターン誘電体層２６は、種々の構造に、特にキャパシタ構造に用いられ得る。パターン誘電体層２６は、金属領域（例えば二酸化ケイ素、窒化ケイ素またはＢＰＳＧ）間に電気絶縁性を付与する任意の物質から形成され得る。次に電極層２９が、基板アセンブリ２２およびパターン誘電体層２６の上に形成される。電極層２９は、白金または任意の他の適切な導電性の第２または第３周期の第ＶＩＩＩＢ族または第ＩＢ族金属を含有する物質であり得る。一般に、図２Ａに示したように、電極層２９の非平面性である上面２３は、本発明によって平坦化または他の加工処理を施される。その結果得られるウェーハ２０（図２Ｂに示す）は、ウェーハ２０の厚みがウェーハ２０全体で実質的に均一になるように平坦化された上面２７を含み、したがってこのウェーハは、キャパシタ構造を形成するパターン誘電性物質２６内に、絶縁された電導性領域２４を含む。所望により、平坦化する前に、共形層２９および開口部２４は、平坦化した後に除去されるフォトレジストまたはその他の物質で被覆されていてもよく、それにより研磨材が開口部２４中に落下するのを防ぐことができる。
【００５８】
これらの図面は、半導体デバイスの製造における不均一性、例えば高さの差を有する表面を例証するためにのみ示されている。本発明は、図面に示したような非平坦面に関する使用に限定されない。本発明は、実質的に平坦な表面に関する使用にも有益である。例えば本発明による方法は、平坦化全プロセスにおいて有益であり、平坦化される表面が実質的に平坦状態になる平坦化プロセス終了時においても有益である。
【００５９】
種々の特定のそして好ましい実施形態および技法をさらに例証するために、以下の実施例を提示する。しかしながら本発明の範囲を逸脱しない限り、多数の変更および修正がなされ得ると理解されるべきである。
【実施例１】
【００６０】
白金の２，７００Åのブランケット層を含むウェーハを切断して試験試料を得た。任意の研磨前に試料上のいくつかの位置でシート抵抗を測定し（４点測定）、金属厚をシート抵抗と直接相関させた。研磨材であるＡｌ２Ｏ３を含むRodelのＣＭＰスラリー（ＧＲＡＮＩＴＥ  ＭＳＷ２０００、パートＡ）２０ｍｌに、氷酢酸０．５ミリリットル（０．５ｍｌ）およびＤＩＷ  ８０ｍｌを添加し、調製スラリーを得た。
試験試料をＢｅｕｈｌｅｒ  Ｍｉｎｉｍｅｔ１０００ポリッシャー上のキャリアに固定し、数ミリリットルの調製スラリーが添加されるRodel研磨パッド上で研磨した。１５ポンドの圧力および５０回転／分（ｒｐｍ）の速度で、研磨を行った。２分後、試料をすすぎ、乾燥して、シート抵抗を再び測定した。より高いシート抵抗値（４点測定）が測定されたことにより、除去された被膜の厚さが１２５Åであるという計算推定値（または約６２．５Å／分という除去率）が得られた。
比較として、氷酢酸を添加しないこと以外は前記調製スラリーと同一のスラリーを用いると、試験試料のシート抵抗の変化がほとんど生じず、スクラッチが生じ、およびいくつかの領域で基板から被膜が離層されただけであった。さらにまた、酢酸を添加しないスラリーは、下層の酸化物フィルムに対する選択性が１：１程度と低かったが、これに比して酢酸を添加したスラリーは、６：１であった。
【実施例２】
【００６１】
白金の２，７００Åのブランケット層を含むウェーハを切断して試験試料を得た。任意の研磨前に試料上のいくつかの位置でシート抵抗を測定し（４点測定）、金属厚をシート抵抗と直接相関させた。水８０ｍｌおよび研磨材であるＡｌ２Ｏ３を含有するRodelのＣＭＰスラリー（ＧＲＡＮＩＴＥ  ＭＳＷ２０００、パートＡ）２０ｍｌに、過酸化水素０．３ミリリットル（０．３ｍｌ）および氷酢酸０．５ｍｌを添加することにより、調製スラリーを得た。
試験試料をＢｅｕｈｌｅｒ  Ｍｉｎｉｍｅｔ１０００ポリッシャー上のキャリアに固定し、数ミリリットルの調製スラリーが添加されるRodel研磨パッド上で研磨した。１５ポンドの圧力および５０回転／分（ｒｐｍ）の速度で、研磨を行った。２分後、試料をすすぎ、乾燥して、シート抵抗を再び測定した。より高いシート抵抗値（４点測定）が測定されたことにより、除去された被膜の厚さが２９３Åであるという計算推定値（または約１４６．５Å／分という除去率）が得られた。比較として、過酸化水素および氷酢酸を添加しないこと以外は前記調製スラリーと同一のスラリーを用いると、試料のシート抵抗の変化がほとんど生じず、スクラッチが生じ、およびいくつかの領域で基板から被膜が離層されただけであった。さらにまた、酸化物に対する選択性は低かった。過酸化水素のみを添加した場合、除去率はさらに低く、選択性はさらに低かった。
【実施例３】
【００６２】
白金の２，７００Åのブランケット層を含むウェーハを切断して試験試料を得た。任意の研磨前に試料上のいくつかの位置でシート抵抗を測定し（４点測定）、金属厚をシート抵抗と直接相関させた。水８０ｍｌおよび研磨材であるＡｌ２Ｏ３を含むRodelのＣＭＰスラリー（ＧＲＡＮＩＴＥ  ＭＳＷ２０００、パートＡ）２０ｍｌにトリエチルアミン０．５ミリリットル（０．５ｍｌ）を添加して、調製スラリーを得た。
試験試料をＢｅｕｈｌｅｒ  Ｍｉｎｉｍｅｔ１０００ポリッシャー上のキャリアに固定し、数ミリリットルの調製スラリーが添加されるRodel研磨パッド上で研磨した。１５ポンドの圧力および５０回転／分（ｒｐｍ）の速度で、研磨を行った。２分後、試料をすすぎ、乾燥して、シート抵抗を再び測定した。より高いシート抵抗値（４点測定）が測定されたことにより、除去された被膜の厚さが１８５Åであるという計算推定値（または約９２．５Å／分という除去率）が得られた。比較として、トリエチルアミンを添加しないこと以外は前記調製スラリーと同一のスラリーを用いると、試料のシート抵抗の変化がほとんど生じず、スクラッチが生じ、およびいくつかの領域で基板から被膜が離層されただけであった。
【実施例４】
【００６３】
白金の２，７００Åのブランケット層を含むウェーハを切断して試験試料を得た。任意の研磨前に試料上のいくつかの位置でシート抵抗を測定し（４点測定）、金属厚をシート抵抗と直接相関させた。水８０ｍｌおよび研磨材であるＡｌ２Ｏ３を含むRodelのＣＭＰスラリー（ＧＲＡＮＩＴＥ  ＭＳＷ２０００、パートＡ）２０ｍｌに、１規定のアスコルビン酸０．５ミリリットル（０．５ｍｌ）を添加することにより、調製スラリーを得た。
試験試料をＢｅｕｈｌｅｒ  Ｍｉｎｉｍｅｔ１０００ポリッシャー上のキャリアに固定し、数ミリリットルの調製スラリーが添加されるRodel研磨パッド上で研磨した。１５ポンドの圧力および５０回転／分（ｒｐｍ）の速度で、研磨を行った。２分後、試料をすすぎ、乾燥して、シート抵抗を再び測定した。より高いシート抵抗値（４点測定）が測定されたことにより、除去された被膜の厚さが２４４Åであるという計算推定値（または約１２２Å／分という除去率）が得られた。比較として、アスコルビン酸を添加しないこと以外は前記調製スラリーと同一のスラリーを用いると、試料のシート抵抗の変化がほとんど生じず、スクラッチが生じ、およびいくつかの領域で基板から被膜が離層されただけであった。
【実施例５】
【００６４】
白金の２，７００Åのブランケット層を含むウェーハを切断して試験試料を得た。任意の研磨前に試料上のいくつかの位置でシート抵抗を測定し（４点測定）、金属厚をシート抵抗と直接相関させた。水８０ｍｌおよび研磨材であるＡｌ２Ｏ３を含むRodelのＣＭＰスラリー（ＧＲＡＮＩＴＥ  ＭＳＷ２０００、パートＡ）２０ｍｌに、トリエチルアミン０．５ミリリットル（０．５ｍｌ）および１Ｎアスコルビン酸０．５ミリリットルを添加することにより、調製スラリーを得た。
試験試料をＢｅｕｈｌｅｒ  Ｍｉｎｉｍｅｔ１０００ポリッシャー上のキャリアに固定し、数ミリリットルの調製スラリーが添加されるRodel研磨パッド上で研磨した。１５ポンドの圧力および５０回転／分（ｒｐｍ）の速度で、研磨を行った。２分後、試料をすすぎ、乾燥して、シート抵抗を再び測定した。より高いシート抵抗値（４点測定）が測定されたことにより、除去された被膜の厚さが４６２Åであるという計算推定値（または約２３１Å／分という除去率）が得られた。比較として、トリエチルアミンおよびアスコルビン酸を添加しないこと以外は前記調製スラリーと同一のスラリーを用いると、試料のシート抵抗の変化がほとんど生じず、スクラッチが生じ、およびいくつかの領域で基板から被膜が離層されただけであった。
【実施例６】
【００６５】
白金の２，７００Åのブランケット層を含むウェーハを切断して試験試料を得た。任意の研磨前に試料上のいくつかの位置でシート抵抗を測定し（４点測定）、金属厚をシート抵抗と直接相関させた。水８０ｍｌおよび研磨材であるＡｌ２Ｏ３を含有するRodelのＣＭＰスラリー（ＧＲＡＮＩＴＥ  ＭＳＷ２０００、パートＡ）２０ｍｌに、１，５−ジメチル−１，５−シクロオクタジエン１．０ミリリットル（１．０ｍｌ）を添加することにより、調製スラリーを得た。
試験試料をＢｅｕｈｌｅｒ  Ｍｉｎｉｍｅｔ１０００ポリッシャー上のキャリアに固定し、数ミリリットルの調製スラリーが添加されるRodel研磨パッド上で研磨した。１５ポンドの圧力および５０回転／分（ｒｐｍ）の速度で、研磨を行った。２分後、試料をすすぎ、乾燥して、シート抵抗を再び測定した。より高いシート抵抗値（４点測定）が測定されたことにより、除去された被膜の厚さが２４９Åであるという計算推定値（または約１２４．５Å／分という除去率）が得られた。比較として、１，５−ジメチル−１，５−シクロオクタジエンを添加しないこと以外は前記調製スラリーと同一のスラリーを用いると、同様の試料のシート抵抗の変化がほとんど生じず、スクラッチが生じ、およびいくつかの領域で基板から被膜が離層されただけであった。
【００６６】
上記の詳細な説明および実施例は、本発明を明瞭に理解するために示されただけである。不要な限定がされないことが理解されるべきである。本発明は、示されて説明された記述に限定されるものではなく、当業者にとって容易である変更は、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲に含まれる。例えば上記の説明は、半導体ベースの基板の平坦化に集中したが、本発明の組成物および方法は、多数の他の考え得る用途の１つとして、例えばガラス製品およびコンタクトレンズの研磨に適用することも可能である。本明細書中に列挙した全ての特許、特許文書および出版物に開示された全ての内容は、各々が個々に参照により援用された場合と同様に、参照により本明細書中で援用される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１Ａ】本発明に従って平坦化プロセスが実施される前のウェーハの一部分の断面図である。
【図１Ｂ】本発明に従って平坦化プロセスが実施された後のウェーハの一部分の断面図である。
【図２Ａ】本発明に従って平坦化プロセスが実施される前のウェーハの一部分の断面図である。
【図２Ｂ】本発明に従って平坦化プロセスが実施された後のウェーハの一部分の断面図である。
【図１Ａ】
2005514778.tif 000002
【図１Ｂ】
2005514778.tif 000003
【図２Ａ】
2005514778.tif 000004
【図２Ｂ】
2005514778.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月9日(2004.1.9)
【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】
ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第ＶＩＩＩ族金属を含有する基板表面を、研磨表面との界面に配置すること、
前記界面の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、前記平坦化組成物は環状ジエン、有機アミンおよびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含む平坦化方法。
【請求項２】
前記平坦化組成物は、有機アミンおよび有機キレート酸を含む、請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項３】
前記有機キレート酸は、酢酸、アスコルビン酸、クエン酸、プロペン酸、酒石酸、コハク酸およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項２に記載の平坦化方法。
【請求項４】
ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第ＶＩＩＩ族金属を含有する基板表面を、研磨表面との界面に配置すること、
前記界面の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、前記平坦化組成物は研磨粒子および錯化剤を含み、複数の研磨粒子の大多数がＣｅＯ２研磨粒子である平坦化方法。
【請求項５】
前記錯化剤は、有機キレート酸、有機アミン、環状ジエンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項４に記載の平坦化方法。
【請求項６】
前記有機キレート酸は、酢酸、アスコルビン酸、クエン酸、プロペン酸、酒石酸、コハク酸およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項５に記載の平坦化方法。
【請求項７】
ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組
合せからなる群から選択される第ＶＩＩＩ族金属を含有する基板表面を、研磨表面との界面に配置すること、
前記界面の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、
前記平坦化組成物は、環状ジエン、有機アミン、有機キレート酸およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含み、かつ該方法は一工程で実行される平坦化方法。
【請求項８】
前記第ＶＩＩＩ族金属は、約５０原子％以上の量で存在する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の平坦化方法。
【請求項９】
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する基板表面は、元素形態の第ＶＩＩＩ族金属またはその合金を含む、請求項８に記載の平坦化方法。
【請求項１０】
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面は、白金元素または白金合金を含む、請求項９に記載の平坦化方法。
【請求項１１】
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面は白金元素を含む、請求項１０に記載の平坦化方法。
【請求項１２】
前記平坦化組成物はさらに酸化剤を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の平坦化方法。
【請求項１３】
前記酸化剤は、過酸化物、硝酸塩、過マンガン酸塩、臭素酸塩、過塩素酸塩、次亜塩素酸塩およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１２に記載の平坦化方法。
【請求項１４】
前記酸化剤は過酸化水素、硝酸セリウムアンモニウム、硝酸セリウム、または過マンガン酸カリウムである、請求項１３に記載の平坦化方法。
【請求項１５】
前記酸化剤は、２５℃で標準水素電極に対して少なくとも約１．４の標準酸化電位を有することを特徴とする、請求項１２に記載の平坦化方法。
【請求項１６】
前記酸化剤の前記平坦化組成物中における存在量は、約１０重量％以下である、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の平坦化方法。
【請求項１７】
前記酸化剤の前記平坦化組成物中における存在量は約０．１〜１重量％である、請求項１６に記載の平坦化方法。
【請求項１８】
前記研磨表面は研磨パッドを含み、かつ前記平坦化組成物は複数の研磨粒子を含む、請求項１〜３および５〜１７のいずれか一項に記載の平坦化方法。
【請求項１９】
前記平坦化組成物は、約９Ｍｏｈｓ以下の硬度を有する複数の研磨粒子を含む、請求項１〜３および５〜１７のいずれか一項に記載の平坦化方法。
【請求項２０】
前記複数の研磨粒子は、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２またはそれらの組合せを含む、請求項１９に記載の平坦化方法。
【請求項２１】
前記基板は半導体基板または基板アセンブリである、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の平坦化方法。
【請求項２２】
前記半導体基板または基板アセンブリは、その上に形成されたパターン誘電体層、および前記パターン誘電体層上に形成された前記金属を含有する層を含む請求項２１に記載の平坦化方法であって、キャパシタまたはバリア層を形成するのに用いられる平坦化方法。
【請求項２３】
前記金属を含有する表面は、酸化物層に対して、少なくとも約１０：１の選択性で除去される、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の平坦化方法。
【請求項２４】
前記環状ジエンは、１，５−シクロオクタジエン（ＣＯＤ）、１，５−ジメチル−１，５−シクロオクタジエンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１および７〜２２のいずれか一項に記載の平坦化方法。
【請求項２５】
前記有機アミンは、エチルアミン、メチルアミン、トリエチルアミン、トリメチルアミンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１〜３および５〜２４のいずれか一項に記載の平坦化方法。
【請求項２６】
前記研磨表面は固定砥粒物を含む、請求項１〜３、７〜１７および２１〜２５のいずれか一項に記載の平坦化方法。
【請求項２７】
前記第ＶＩＩＩ族金属を含有する表面はルテニウム元素を含む、請求項１〜９および１２〜２６のいずれか一項に記載の平坦化方法。
【国際調査報告】
2005514778.tif 000006
2005514778.tif 000007
2005514778.tif 000008
2005514778.tif 000009
2005514778.tif 000010