(57)【要約】【課題】コバルト基材又はコバルト含有基材の研磨のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）組成物、方法及びシステムを提供する。【解決手段】ＣＭＰ組成物は、α‐アラニン、研磨粒子、リン酸の塩、腐食防止剤、酸化剤及び水を含む。コバルト化学的機械的研磨組成物は、高Ｃｏ除去速度を提供するとともに、Ｃｏ膜と、例えばＴＥＯＳ、ＳｉｘＮｙ（式中、１．０＜ｘ＜３．０、１．３３＜ｙ＜４．０）、低‐ｋ及び超低‐ｋ膜などの誘電体膜との間の非常に高い選択性を提供する。【選択図】図１
2018014487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．００５ｗｔ％〜２５ｗｔ％の研磨剤；
０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％のα‐アラニン；
２ｐｐｍ〜１００ｐｐｍの、Ｈ2ＰＯ41-、ＨＰＯ42-又はＰＯ43-を含むリン酸化合物；
０．０００５ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％の腐食防止剤；
０．００５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の酸化剤；及び
水；
を含む、コバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物であって、２．０〜約１２のｐＨを有する化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物。
【請求項２】
０．０００１ｗｔ％〜０．２０ｗｔ％のアミン化合物；
０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％のキレート化剤；
０．０１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％のｐＨ調整剤；
０．００００１ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％の殺生物剤；及び
０．０００５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の界面活性剤；
のうち少なくとも一つをさらに含む、請求項１に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物。
【請求項３】
請求項１に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物であって、
前記研磨剤は、ナノサイズのコロイドシリカ又は高純度コロイドシリカ粒子；アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア及びこれらの組合せからなる群から選択されるナノサイズの無機金属酸化物粒子；ナノサイズのダイアモンド粒子；ナノサイズの窒化ケイ素粒子；モノモーダル、バイモーダル、又はマルチモーダルコロイド研磨粒子；有機ポリマーをベースとするソフト研磨剤；表面被覆された又は改変された研磨剤；並びにそれらの組合せからなる群より選ばれ；並びに０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲であり；
前記アラニンは、Ｄ‐アラニン、Ｌ‐アラニン、ＤＬ‐アラニン、及びこれらの組合せからなる群より選ばれ；並びに０．５ｗｔ％〜２ｗｔ％の範囲であり；
Ｈ2ＰＯ41-、ＨＰＯ42―又はＰＯ43-を含む前記リン酸化合物は、リン酸イオン（三塩基性）、リン酸一水素イオン（二塩基性）、リン酸二水素（一塩基性）、リン酸三水素（酸性）、及びそれらの組合せからなる群より選ばれる形態であり；並びに２ｐｐｍ〜５０ｐｐｍの範囲であり；
前記腐食防止剤は、１，２，４‐トリアゾール及びその誘導体、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、１，２，３‐トリアゾール及びその誘導体、ピラゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、イソシアヌレート及びその誘導体、並びにそれらの組合せからなる群より選ばれ；並びに０．００２５ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％の範囲であり；
前記酸化エージェントは、過ヨウ素酸、過酸化水素、ヨウ素酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過硫酸アンモニウム、モリブデン酸アンモニウム、硝酸第二鉄、硝酸、硝酸カリウム、及びそれらの混合物からなる群より選ばれ；並びに０．２５ｗｔ％〜３ｗｔ％の範囲であり；並びに
６．０〜約１０のｐＨを有する、前記化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物。
【請求項４】
以下のうちの少なくとも１つであることをさらに含む、請求項３に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物：
前記キレート化剤は、０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲であり、かつ、グリシン、セリン、プロリン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、トレオニン、トリプトファン、バリン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グルタミン、オルニチン、ピコリン酸、セレノシステイン、チロシン、サルコシン、ビシン、トリシン、アセグルタミド、Ｎ‐アセチルアスパラギン酸、アセチルカルニチン、アセチルシステイン、Ｎ‐アセチルグルタミン酸、アセチルロイシン、アシビシン、Ｓ‐アデノシル‐Ｌ‐ホモシステイン、アガリチン、アラノシン、アミノ馬尿酸、Ｌ‐アルギニンエチルエステル、アスパルテーム、アスパルチルグルコサミン、ベンジルメルカプツル酸、ビオシチン、ブリバニブアラニネート、カルボシステイン、Ｎ（６）‐カルボキシメチルリジン、カルグルミン酸、シラスタチン、シチオロン、コプリン、ジブロモチロシン、ジヒドロキシフェニルグリシン、エフロルニチン、フェンクロニン、４‐フルオロ‐Ｌ‐スレオニン、Ｎ‐ホルミルメチオニン、ガンマ‐Ｌ‐グルタミル‐Ｌ‐システイン、４‐（γ‐グルタミルアミノ）ブタン酸、グルタウリン、グリコシアミン、ハダシジン、ヘパプレッシン（ｈｅｐａｐｒｅｓｓｉｎ）、リシノプリル、リメサイクリン、Ｎ‐メチル‐Ｄ‐アスパラギン酸、Ｎ‐メチル‐Ｌ‐グルタミン酸、ミラセミド、ニトロソプロリン、ノカルジシン  Ａ、ノパリン、オクトピン、オンブラブリン、オパイン、オルタニル酸、オキサセプロール、ポリリジン、レマセミド、サリチル尿酸、シルクアミノ酸、スタムピジン（ｓｔａｍｐｉｄｉｎｅ）、タブトキシン（ｔａｂｔｏｘｉｎ）、テトラゾリルグリシン、チオルファン、チメクタシン（Ｔｈｙｍｅｃｔａｃｉｎ）、チオプロニン、トリプトファントリプトフィルキノン、バラシクロビル、バルガンシクロビル、及びそれらの組合せからなる群から独立に選ばれ；
前記アミン化合物は、０．００１０ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％の範囲であり、かつ、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、同一分子内に複数のアミノ基を有する有機アミン化合物、及びこれらの組合せからなる群から独立に選ばれ；
前記ｐＨ調整剤は、０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の範囲であり、かつ、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、有機アミン類、及びそれらの混合物からなる群から選ばれ；
前記殺生物剤は、０．０００１ｗｔ％〜０．００５ｗｔ％の範囲であって、かつ、メチルイソチアゾリノン；メチルクロロイソチアゾリノン；テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロリド、及び水酸化アルキルベンジルジメチルアンモニウムからなる群より選ばれる第４級アンモニウム化合物、ここでアルキル鎖は１〜約２０個の炭素原子の範囲である；亜塩素酸塩及び次亜塩素酸ナトリウムからなる群より選ばれるクロロ含有化合物；ビグアニド；アルデヒド；エチレンオキシド；金属塩；イソチアゾリノン；インドホール（ｉｎｄｏｐｈｏｒ）；並びにこれらの組合せからなる群から選ばれ；並びに
前記界面活性剤は、０．００１ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％の範囲であり、かつ、アルコールエトキシレート、アセチレンジオール界面活性剤、及びそれらの組合せからなる群より選ばれるノニオン性界面活性剤；二級アルカンスルホン酸塩、ドデシル硫酸塩、ナトリウム塩、ラウリル硫酸塩、カリウム塩、及びそれらの組合せからなる群より選ばれるアニオン性界面活性剤；第四級アンモニウム系界面活性剤からなる群より選ばれるカチオン性界面活性剤；ベタイン及びアミノ酸誘導体系界面活性剤からなる群より選ばれる双性イオン性界面活性剤；並びにそれらの組合せからなる群から選ばれる。
【請求項５】
前記リン酸化合物は、リン酸の無機塩又は有機リン酸化合物である、請求項３に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物。
【請求項６】
０．１ｗｔ％〜２．５ｗｔ％の、ナノサイズのコロイドシリカ又は高純度コロイドシリカ粒子；０．８２５ｗｔ％〜１．６５ｗｔ％の、Ｄ‐アラニン、Ｌ‐アラニン、ＤＬ‐アラニン、及びそれらの組合せからなる群より選ばれるアラニン；５ｐｐｍ〜２０ｐｐｍの、一塩基性、二塩基性、又は三塩基性状態にある、リン酸アンモニウム又はリン酸カリウム；０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の、１，２，４‐トリアゾール及びその誘導体、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、１，２，３‐トリアゾール及びその誘導体、ピラゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、イソシアヌレート及びその誘導体、並びにそれらの組合せ；０．５ｗｔ％〜１．５ｗｔ％の、過ヨウ素酸、過酸化水素、ヨウ素酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過硫酸アンモニウム、モリブデン酸アンモニウム、硝酸第二鉄、硝酸、硝酸カリウム、及びそれらの混合物；を含み、７．０〜約９．０のｐＨを有する、請求項１に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物。
【請求項７】
以下のうち、少なくとも１つをさらに含む、請求項６に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物：
０．５ｗｔ％〜２ｗｔ％の、グリシン、ピコリン酸、及びそれらの組合せ；
０．００２５ｗｔ％〜０．０５０ｗｔ％の、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、同一分子内に複数のアミノ基を有する有機アミン化合物、及びそれらの組合せ；
０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、及びそれらの混合物；
０．０００１５ｗｔ％〜０．００２５ｗｔ％の、メチルイソチアゾリノン、メチルクロロイソチアゾリノン、ベンズイソチアゾリノン、及びそれらの組合せからなる群より選ばれる、イソチアゾリノン；並びに
０．００２５ｗｔ％〜０．０２５ｗｔ％の前記界面活性剤。
【請求項８】
高純度コロイドシリカ粒子；ＤＬ‐アラニン；一塩基性、二塩基性又は三塩基性状態のリン酸アンモニウム又はリン酸カリウム；３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール、１，３，５‐トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、又は３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール及び１，３，５‐トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレートの組合せ；過酸化水素；並びにエチレンジアミンを含む、請求項６に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物。
【請求項９】
ａ）第一の材料及び少なくとも１種の第二の材料を含む表面を有する半導体基材を提供すること；ここで、前記第一の材料は、Ｃｏであり、かつ、前記第二の材料は、誘電体膜、低‐ｋ及び超低‐ｋ膜、並びにバリア膜からなる群より選ばれる；
ｂ）研磨パッドを提供すること；
化学的機械的研磨組成物であって、
０．００５ｗｔ％〜２５ｗｔ％の研磨剤；
０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％のα‐アラニン；
２ｐｐｍから１００ｐｐｍの、Ｈ2ＰＯ41-、ＨＰＯ42―又はＰＯ43-を含むリン酸化合物；
０．０００５ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％の腐食防止剤；
０．００５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の酸化剤；
水；
を含み、
そして、２．０〜約１２のｐＨを有する前記化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物であって、
そして、場合により、
０．０００１ｗｔ％〜０．２０ｗｔ％のアミン化合物；
０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％のキレート化剤；
０．０１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％のｐＨ調整剤；
０．００００１ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％の殺生物剤；及び
０．０００５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の界面活性剤；
を含む化学的機械的研磨組成物を提供すること；
並びに、
ｃ）前記半導体基材の前記表面を研磨し、前記第一の材料を選択的に除去すること；
を含む選択的化学的機械的研磨の方法であって、前記表面の少なくとも一部は、前記研磨パッド及び前記化学的機械的研磨組成物の両方と接触しており；かつ、前記第一の材料の除去速度と前記第二の材料の除去速度との比は５０以上である、選択的化学的機械的研磨の方法。
【請求項１０】
前記第二の材料は、ＴＥＯＳ、ＳｉｘＮｙ（式中、１．０＜ｘ＜３．０、１．３３＜ｙ＜４．０）、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ，及びＴｉＮからなる群より選ばれる、請求項９に記載の選択的な化学的機械的研磨の方法。
【請求項１１】
前記化学的機械的研磨組成物は、以下であることを含む、請求項９に記載の選択的な化学的機械的研磨の方法：
前記研磨剤は、ナノサイズのコロイドシリカ又は高純度コロイドシリカ粒子；アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア及びこれらの組合せからなる群から選ばれるナノサイズの無機金属酸化物粒子；ナノサイズのダイアモンド粒子；ナノサイズの窒化ケイ素粒子；モノモーダル、バイモーダル、又はマルチモーダルコロイド研磨粒子；有機ポリマーをベースとするソフト研磨剤；表面被覆された又は改変された研磨剤；及びそれらの組合せからなる群より選ばれ；そして０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲であり；
前記アラニンは、Ｄ‐アラニン、Ｌ‐アラニン、ＤＬ‐アラニン、及びそれらの組合せからなる群より選ばれ；そして０．５ｗｔ％〜２ｗｔ％の範囲であり；
Ｈ2ＰＯ41-、ＨＰＯ42―又はＰＯ43-を含む前記リン酸化合物は、リン酸イオン（三塩基性）、リン酸一水素イオン（二塩基性）、リン酸二水素（一塩基性）、リン酸三水素（酸性）、及びそれらの組合せからなる群より選ばれる状態であり；そして２ｐｐｍ〜５０ｐｐｍの範囲であり；
前記腐食防止剤は、１，２，４‐トリアゾール及びその誘導体、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、１，２，３‐トリアゾール及びその誘導体、ピラゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、イソシアヌレート及びその誘導体、並びにそれらの組合せからなる群より選ばれ；そして０．００２５ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％の範囲であり；
前記酸化エージェントは、過ヨウ素酸、過酸化水素、ヨウ素酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過硫酸アンモニウム、モリブデン酸アンモニウム、硝酸第二鉄、硝酸、硝酸カリウム、及びそれらの混合物からなる群より選ばれ；そして０．２５ｗｔ％〜３ｗｔ％の範囲であり；
６．０〜約１０のｐＨを有する前記化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物であり；
そして場合により
前記キレート化剤は、０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲であり、グリシン、セリン、プロリン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、トレオニン、トリプトファン、バリン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グルタミン、オルニチン、ピコリン酸、セレノシステイン、チロシン、サルコシン、ビシン、トリシン、アセグルタミド、Ｎ‐アセチルアスパラギン酸、アセチルカルニチン、アセチルシステイン、Ｎ‐アセチルグルタミン酸、アセチルロイシン、アシビシン、Ｓ‐アデノシル‐Ｌ‐ホモシステイン、アガリチン、アラノシン、アミノ馬尿酸、Ｌ−アルギニンエチルエステル、アスパルテーム、アスパルチルグルコサミン、ベンジルメルカプツル酸、ビオシチン、ブリバニブアラニネート、カルボシステイン、Ｎ（６）‐カルボキシメチルリジン、カルグルミン酸、シラスタチン、シチオロン、コプリン、ジブロモチロシン、ジヒドロキシフェニルグリシン、エフロルニチン、フェンクロニン、４‐フルオロ‐Ｌ‐スレオニン、Ｎ‐ホルミルメチオニン、ガンマ‐Ｌ‐グルタミル‐Ｌ‐システイン、４‐（γ‐グルタミルアミノ）ブタン酸、グルタウリン、グリコシアミン、ハダシジン、ヘパプレシン、リシノプリル、リメサイクリン、Ｎ‐メチル‐Ｄ‐アスパラギン酸、Ｎ‐メチル‐Ｌ‐グルタミン酸、ミラセミド、ニトロソプロリン、ノカルジシン  Ａ、ノパリン、オクトピン、オンブラブリン、オパイン、オルタニル酸、オキサセプロール、ポリリジン、レマセミド、サリチル尿酸、シルクアミノ酸、スタムピジン、タブトキシン、テトラゾリルグリシン、チオルファン、チメクタシン、チオプロニン、トリプトファントリプトフィルキノン、バラシクロビル、バルガンシクロビル、並びにそれらの組合せからなる群から独立に選ばれ；
前記アミン化合物は０．００１０ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％の範囲であり、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、同一分子内に複数のアミノ基を有する有機アミン化合物、及びそれらの組合せからなる群より独立に選ばれ；
前記ｐＨ調整剤は、０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の範囲であり、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、有機アミン類、及びそれらの混合物からなる群より選ばれ；
前記殺生物剤は、０．０００１ｗｔ％〜０．００５ｗｔ％の範囲であり、メチルイソチアゾリノン；メチルクロロイソチアゾリノン；テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロリド及び水酸化アルキルベンジルジメチルアンモニウムからなる群より選ばれる第４級アンモニウム化合物、ここでアルキル鎖は１〜約２０個の炭素原子の範囲である；亜塩素酸塩及び次亜塩素酸ナトリウムからなる群より選ばれるクロロ含有化合物；ビグアニド；アルデヒド；エチレンオキシド；金属塩；イソチアゾリノン；インドホール（ｉｎｄｏｐｈｏｒ）；並びにそれらの組合せからなる群より選ばれ；
前記界面活性剤は、０．００１ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％の範囲であり、アルコールエトキシレート、アセチレニックジオール界面活性剤、及びそれらの組合せからなる群より選ばれるノニオン性界面活性剤；二級アルカンスルホン酸塩、ドデシル硫酸塩、ナトリウム塩、ラウリル硫酸塩、カリウム塩、及びそれらの組合せからなる群より選ばれるアニオン性界面活性剤；第四級アンモニウム系界面活性剤からなる群より選ばれるカチオン性界面活性剤；並びにベタイン及びアミノ酸誘導体系界面活性剤からなる群より選ばれる双性イオン性界面活性剤；並びにそれらの組合せからなる群より選ばれる。
【請求項１２】
前記リン酸化合物は、リン酸の無機塩又は有機リン酸化合物である、請求項１１に記載の選択的な化学的機械的研磨の方法。
【請求項１３】
前記化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、以下を含み、かつ、７．０〜約９．０のｐＨを有している、請求項９に記載の選択的な化学的機械的研磨の方法：０．１ｗｔ％〜２．５ｗｔ％の、ナノサイズのコロイドシリカ又は高純度コロイドシリカ粒子；Ｄ‐アラニン、Ｌ‐アラニン、ＤＬ‐アラニン、及びそれらの組合せからなる群より選ばれる０．８２５ｗｔ％〜１．６５ｗｔ％のアラニン；一塩基性、二塩基性、三塩基性状態である５ｐｐｍ〜２０ｐｐｍの、リン酸アンモニウム又はリン酸カリウム；０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の、１，２，４‐トリアゾール及びその誘導体、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、１，２，３‐トリアゾールとその誘導体、ピラゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、イソシアヌレート及びその誘導体、並びにそれらの組合せ；０．５ｗｔ％〜１．５ｗｔ％の、過ヨウ素酸、過酸化水素、ヨウ素酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過硫酸アンモニウム、モリブデン酸アンモニウム、硝酸第二鉄、硝酸、硝酸カリウム、及びそれらの混合物；
また場合により
０．５ｗｔ％〜２ｗｔ％の、グリシン、ピコリン酸、及びそれらの組合せ；
０．００２５％〜０．０５０ｗｔ％の、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、同一分子内に複数のアミノ基を有する有機アミン化合物、及びそれらの組合せ；
０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、及びそれらの混合物；
メチルイソチアゾリノン、メチルクロロイソチアゾリノン、ベンズイソチアゾリノン及びそれらの組合せからなる群より選ばれる、０．０００１５ｗｔ％〜０．００２５ｗｔ％のイソチオジロン；並びに
０．００２５ｗｔ％〜０．０２５ｗｔ％の前記界面活性剤。
【請求項１４】
前記化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、高純度コロイドシリカ粒子；ＤＬ‐アラニン；一塩基性、二塩基性又は三塩基性状態のリン酸アンモニウム又はリン酸カリウム；３‐アミノ‐１，２，４−トリアゾール、１，３，５‐トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、又は３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール及び１，３，５‐トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレートの組合せ；過酸化水素；並びにエチレンジアミンを含む、請求項１３に記載の選択的な化学的機械的研磨の方法。
【請求項１５】
前記表面の少なくとも一部は、前記研磨パッド及び前記化学的機械的研磨組成物の両方と接触し；前記第二の材料は、ＴＥＯＳ、ＳｉｘＮｙ（式中、１．０＜ｘ＜３．０、１．３３＜ｙ＜４．０）、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ，及びＴｉＮからなる群より選ばれ；前記第一の材料の除去速度と前記第二の材料の除去速度との間の比が１００以上である、請求項１４に記載の選択的な化学的機械的研磨の方法。
【請求項１６】
第一の材料及び少なくとも一種の第二の材料を含む表面を有する半導体基材であって、前記第一の材料は、Ｃｏであり、かつ、前記第二の材料は、誘電体膜（例えば、ＴＥＯＳ、ＳｉｘＮｙ（式中、１．０＜ｘ＜３．０、１．３３＜ｙ＜４．０））、低‐ｋ及び超低‐ｋ膜、並びにバリア膜（例えばＴａ，ＴａＮ，Ｔｉ及びＴｉＮ膜）からなる群より選ばれる半導体基材；
研磨パッド；
化学的機械的研磨組成物であって、
０．００５ｗｔ％〜２５ｗｔ％の研磨剤；
０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％のα‐アラニン；
２ｐｐｍから１００ｐｐｍの、Ｈ2ＰＯ41-、ＨＰＯ42―又はＰＯ43-を含むリン酸化合物；
０．０００５ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％の腐食防止剤；
０．００５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の酸化剤；
水；
を含み、
そして、２．０〜約１２のｐＨを有する前記化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物であって、
そして場合により
０．０００１ｗｔ％〜０．２０ｗｔ％のアミン化合物；
０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％のキレート化剤；
０．０１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％のｐＨ調整剤；
０．００００１ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％の殺生物剤；及び
０．０００５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の界面活性剤；
を含む化学的機械的研磨組成物；
を含む化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システムであって、かつ、前記表面の少なくとも一部は、前記研磨パッド及び前記化学的機械的研磨組成物の両方と接触している、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システム。
【請求項１７】
前記化学的機械的研磨組成物は、以下であることを含む、請求項１６に記載の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システム：
前記研磨剤は、ナノサイズのコロイドシリカ又は高純度コロイドシリカ粒子；アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア及びこれらの組合せからなる群から選択されるナノサイズの無機金属酸化物粒子；ナノサイズのダイアモンド粒子；ナノサイズの窒化ケイ素粒子；モノモーダル、バイモーダル、又はマルチモーダルコロイド研磨粒子；有機ポリマーをベースとするソフト研磨剤；表面被覆又は改変された研磨剤；並びにそれらの組合せからなる群より選ばれ；そして０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲であり；
前記アラニンは、Ｄ‐アラニン、Ｌ‐アラニン、ＤＬ‐アラニン、及びそれらの組合せからなる群より選ばれ；そして０．５ｗｔ％〜２ｗｔ％の範囲であり；
Ｈ2ＰＯ41-、ＨＰＯ42―又はＰＯ43-を含む前記リン酸化合物は、リン酸イオン（三塩基性）、リン酸一水素イオン（二塩基性）、リン酸二水素（一塩基性）、リン酸三水素（酸性）、及びそれらの組合せからなる群より選ばれる状態であり；２ｐｐｍ〜５０ｐｐｍの範囲であり；
前記腐食防止剤は、１，２，４‐トリアゾール及びその誘導体、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、１，２，３‐トリアゾール及びその誘導体、ピラゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、イソシアヌレート及びその誘導体、並びにそれらの組合せからなる群より選ばれ；０．００２５ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％の範囲であり；
前記酸化エージェントは、過ヨウ素酸、過酸化水素、ヨウ素酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過硫酸アンモニウム、モリブデン酸アンモニウム、硝酸第二鉄、硝酸、硝酸カリウム、およびそれらの混合物からなる群より選ばれ；０．２５ｗｔ％〜３ｗｔ％の範囲であり；
６．０〜約１０のｐＨを有する前記化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物であり；
そして場合により
前記キレート化剤は、０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲であって、グリシン、セリン、プロリン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、トレオニン、トリプトファン、バリン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グルタミン、オルニチン、ピコリン酸、セレノシステイン、チロシン、サルコシン、ビシン、トリシン、アセグルタミド、Ｎ‐アセチルアスパラギン酸、アセチルカルニチン、アセチルシステイン、Ｎ‐アセチルグルタミン酸、アセチルロイシン、アシビシン、Ｓ‐アデノシル‐Ｌ‐ホモシステイン、アガリチン、アラノシン、アミノ馬尿酸、Ｌ‐アルギニンエチルエステル、アスパルテーム、アスパルチルグルコサミン、ベンジルメルカプツル酸、ビオシチン、ブリバニブアラニネート、カルボシステイン、Ｎ（６）‐カルボキシメチルリジン、カルグルミン酸、シラスタチン、シチオロン、コプリン、ジブロモチロシン、ジヒドロキシフェニルグリシン、エフロルニチン、フェンクロニン、４‐フルオロ‐Ｌ‐スレオニン、Ｎ‐ホルミルメチオニン、ガンマ‐Ｌ‐グルタミル‐Ｌ‐システイン、４‐（γ‐グルタミルアミノ）ブタン酸、グルタウリン、グリコシアミン、ハダシジン、ヘパプレシン、リシノプリル、リメサイクリン、Ｎ‐メチル‐Ｄ‐アスパラギン酸、Ｎ‐メチル‐Ｌ‐グルタミン酸、ミラセミド、ニトロソプロリン、ノカルジシン  Ａ、ノパリン、オクトピン、オンブラブリン、オパイン、オルタニル酸、オキサセプロール、ポリリジン、レマセミド、サリチル尿酸、シルクアミノ酸、スタムピジン、タブトキシン、テトラゾリルグリシン、チオルファン、チメクタシン、チオプロニン、トリプトファントリプトフィルキノン、バラシクロビル、バルガンシクロビル、及びそれらの組合せからなる群より独立に選ばれ；
前記アミン化合物は、０．００１０ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％の範囲であって、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、同一分子内に複数のアミノ基を有する有機アミン化合物、及びこれらの組合せからなる群より独立に選ばれ；
前記ｐＨ調整剤は、０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の範囲であって、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、有機アミン類、及びそれらの混合物からなる群より選ばれ；
前記殺生物剤は、０．０００１ｗｔ％〜０．００５ｗｔ％の範囲であって、メチルイソチアゾリノン；メチルクロロイソチアゾリノン；テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロリド及び水酸化アルキルベンジルジメチルアンモニウムからなる群より選ばれる第４級アンモニウム化合物；ここでアルキル鎖は１〜約２０個の炭素原子の範囲である；亜塩素酸塩及び次亜塩素酸ナトリウムからなる群より選ばれるクロロ含有化合物；ビグアニド；アルデヒド；エチレンオキシド；金属塩；イソチアゾリノン；インドホール（ｉｎｄｏｐｈｏｒ）；並びにこれらの組合せからなる群より選ばれ；
前記界面活性剤は、０．００１ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％の範囲であって、アルコールエトキシレート、アセチレニックジオール界面活性剤、及びそれらの組合せからなる群より選ばれるノニオン性界面活性剤；二級アルカンスルホン酸塩、ドデシル硫酸塩、ナトリウム塩、ラウリル硫酸塩、カリウム塩、及びそれらの組合せからなる群より選ばれるアニオン性界面活性剤；第四級アンモニウム系界面活性剤からなる群より選ばれるカチオン性界面活性剤；並びにベタイン及びアミノ酸誘導体系界面活性剤からなる群より選ばれる双性イオン性界面活性剤；並びにそれらの組合せからなる群より選ばれる。
【請求項１８】
前記リン酸化合物は、リン酸の無機塩又は有機リン酸化合物である、請求項１７に記載の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システム。
【請求項１９】
前記化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、以下を含み、かつ７．０〜約９．０のｐＨを有している、請求項１６に記載の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システム：
０．１ｗｔ％〜２．５ｗｔ％の、ナノサイズのコロイドシリカ又は高純度コロイドシリカ粒子；Ｄ‐アラニン、Ｌ‐アラニン、ＤＬ‐アラニン、及びそれらの組合せからなる群より選ばれる０．８２５ｗｔ％〜１．６５ｗｔ％のアラニン；一塩基性、二塩基性、三塩基性状態にある、５ｐｐｍ〜２０ｐｐｍの、リン酸アンモニウム又はリン酸カリウム；０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の、１，２，４‐トリアゾール及びその誘導体、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、１，２，３‐トリアゾール及びその誘導体、ピラゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、イソシアヌレート及びその誘導体、並びにそれらの組合せ；０．５ｗｔ％〜１．５ｗｔ％の、過ヨウ素酸、過酸化水素、ヨウ素酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過硫酸アンモニウム、モリブデン酸アンモニウム、硝酸第二鉄、硝酸、硝酸カリウム、およびそれらの混合物；
そして場合により
０．５ｗｔ％〜２ｗｔ％の、グリシン、ピコリン酸、及びそれらの組合せ；
０．００２５％〜０．０５０ｗｔ％の、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、同一分子内に複数のアミノ基を有する有機アミン化合物、及びそれらの組合せ；
０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、及びそれらの混合物；
メチルイソチアゾリノン、メチルクロロイソチアゾリノン、ベンズイソチアゾリノン及びそれらの組合せからなる群より選ばれる０．０００１５ｗｔ％〜０．００２５ｗｔ％のイソチオジロン；
並びに
０．００２５ｗｔ％〜０．０２５ｗｔ％の前記界面活性剤。
【請求項２０】
前記化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、高純度コロイドシリカ粒子；ＤＬ‐アラニン；一塩基性、二塩基性又は三塩基性状態のリン酸アンモニウム又はリン酸カリウム；３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール、１，３，５‐トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、又は３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール及び１，３，５‐トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレートの組合せ；過酸化水素；並びにエチレンジアミンを含む、請求項１９に記載の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[関連出願の相互参照]
本特許出願は、アメリカ仮出願（第６２／３５０，８４４号  出願日２０１６年６月１６日）の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、一般に、半導体基材の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
業界標準は、より小型のデバイス機構に向かう傾向があるので、ＩＣチップ製造及び集積における新たな導電性相互接続材料として、具体的には１６ｎｍ技術ノード以上の用途のために、タングステン（Ｗ）又は銅（Ｃｕ）に取って代わることのできる新しいタイプの金属材料への継続的な開発需要がある。コバルト（Ｃｏ）は、ＩＣチップ集積における有望な新しいタイプの金属相互接続材料の一つとみなされ、試験されてきた。コバルト相互接続のＣＭＰでは、腐食欠陥をもたらすことなく、コバルト層を高い除去速度で研磨しそして高い平坦度を提供することが要求される。コバルト相互接続研磨では、１０００オングストローム／分を超える（＞１０００Å／分）除去速度が要求され、そのためには、コバルトに対して化学的に腐食性が高いが、それでいてなんらの腐食の問題も起こさないようなスラリー組成が要求される。
【０００４】
残念ながら、銅又はタングステンを研磨するための既存のスラリーは、コバルト相互接続構造に関しては、満足のいくＣＭＰ性能をもたらすように使用することができない。いかなる特定の理論にも限定されないが、これは、コバルトが既存の研磨スラリーと化学反応性であり、結果としてコバルトの溶解が起こり、それが今度は高い欠陥総数につながるということに起因する可能性がある。
【０００５】
コバルトＣＭＰに関する従来技術のほとんどは、銅相互接続の下にある薄いコバルトバリアライナーを研磨することに関する。コバルトバリア研磨で要求されることは、コバルト相互接続の研磨とは全く異なる。コバルトバリア研磨では、典型的には、５００オングストローム／分未満（＜５００Å／分）のコバルト除去速度が要求される。
【０００６】
米国特許出願公開第２０１６／１０８２８６号、第２０１３／０１８６８５０号は、コバルト相互接続又はコバルトバリア層の化学的機械的研磨のためのスラリー組成物を教示している。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１３／０１４０２７３号は、Ｃｏの化学的機械的研磨のためのスラリーを教示している。スラリーは、以下のとおりの成分を重量基準で含む：防止剤０．０１〜２％、酸化体０〜５％、研磨剤０．１〜１０％、錯化剤０．００１〜１０％、及び残部の水。スラリーのｐＨ値は、ｐＨ値調整剤によって３〜５に調整される。防止剤は、Ｓ及びＮ原子、又はＳ若しくはＮ原子を含有する一種以上の五員複素環式化合物から選ばれる。酸化体は、Ｈ2Ｏ2、（ＮＨ4）2Ｓ2Ｏ8、ＫＩＯ4及びＫＣｌＯ5から一つ以上が選ばれる。研磨剤は、ＳｉＯ2、ＣｅＯ2及びＡｌ2Ｏ3から一つ以上が選ばれる。錯化剤は、アミノ酸及びクエン酸から一つ以上が選ばれる。このスラリーによって、Ｃｏの過剰腐食を防止し、そして研磨プロセス中のＣｏの研磨速度を低減させることができる。
【０００８】
“Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  Ｓｌｕｒｒｙ  ｏｆ  Ｃｏｂａｌｔ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｍｅｔａｌ  ｆｏｒ  Ｎｅｘｔ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓ，”  Ｈｉｄｅａｋ  Ｎｉｓｈｉｚａｗａ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．，  Ｖｏｌ．  ４９，  ０５ＦＣ０３  （２ページ）、２０１０年では、ｐＨ１０のスラリーにおいて、不動態膜がコバルト表面に形成され、そして、コバルト‐銅ガルバニック腐食が最小化されることが示されている。
【０００９】
“Ｔｈｅ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｈ2Ｏ2  ａｎｄ  ２−ＭＴ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ｏｆ  Ｃｏｂａｌｔ  Ａｄｈｅｓｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ  ｉｎ  Ａｃｉｄ  Ｓｌｕｒｒｙ，”  Ｈａｉ−Ｓｈｅｎｇ  Ｌｕ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  １５，  Ｉｓｓｕｅ  ４，  ｐｐ．  Ｈ９７−Ｈ１００  （２０１２）においては、Ｈ2Ｏ2によって、コバルトの静的エッチング速度（ＳＥＲ）及び除去速度（ＲＲ）が大幅に上昇することが明示されている。２−メルカプトチアゾリン（２−ＭＴ）は、酸性スラリーにおいて、コバルト腐食を抑制すること並びにコバルトのＳＥＲ及びＲＲを低減することにおいて非常に効果的である。ｐＨ＝５のグリシン系スラリーにおいて、２−ＭＴを用いることによって、ＣｏとＣｕの間の腐食電位差は、非常に小さい値にまで低減され得る。
【００１０】
“Ｃｏｂａｌｔ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｇａｌｖａｎｉｃ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  ａｔ  Ｃｏｐｐｅｒ／Ｃｏｂａｌｔ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｐｅｒｏｘｉｄｅ  ａｓ  ａｎ  Ｏｘｉｄｉｚｅｒ  ｉｎ  Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ  Ｓｉｌｉｃａ−Ｂａｓｅｄ  Ｓｌｕｒｒｉｅｓ，”  Ｂ．Ｃ．Ｐｅｅｔｈａｌａ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，  Ｖｏｌ．  １５９，  Ｉｓｓｕｅ  ６，  ｐｐ．  Ｈ５８２−Ｈ５８８  （２０１２）では、コバルト上でのＣＭＰ用に、酸化剤として１ｗｔ％のＨ2Ｏ2及び錯化剤として０．５ｗｔ％のアルギニンを含むコロイドシリカ系のスラリーが用いられた。このスラリーは、ｐＨ６及びｐＨ８と比較して、ｐＨ１０において優れた性能（研磨後の表面品質がより良く、そしてピットが形成されない）を示した。ｐＨ１０では、測定可能なＣｏの溶解はなく、そしてＣｕとＣｏの間の開回路電位（ＥOC）差が約２０ｍＶであり、ガルバニック腐食が低減していることが示唆される。この結果はまた、研磨中に、Ｃｏ膜表面が、おそらくはＣｏ（ＩＩＩ）酸化物の不動態皮膜によって覆われていたことを示唆する。このスラリーに５ｍＭのＢＴＡを添加すると、Ｃｕ溶解速度が抑制され、そしてＣｕとＣｏとの間のＥOC差が約１０ｍＶまでさらに低減しつつ、約１．２のＣｏ／Ｃｕ除去速度比が生じた。どちらも非常に望ましい特性である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、高く調整可能なＣｏ膜の除去速度、低いＣｏ膜の静的エッチング速度、低いバリア膜及び誘電体膜除去速度、高くかつ望ましいＣｏ対バリア膜及びＣｏ対誘電体膜の選択率を提供することができ、そしてＣｏ／Ｃｕ界面で起こりうるガルバニック腐食を最小化にすることができ又はなくすことができる革新的なＣｏ  ＣＭＰ研磨組成物の開発が強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記要求は、コバルト含有基材のＣＭＰのための開示の組成物、方法、及び平坦化システムを用いることによって満たされる。
【００１３】
１つの態様において、コバルト含有基材のＣＭＰのためのＣＭＰ研磨組成物を提供する。
このＣＭＰ研磨組成物は、以下を含有する：
研磨剤；
α‐アミノ基を含むアラニン；
Ｈ2ＰＯ41-、ＨＰＯ42-、又はＰＯ43-を含むリン酸化合物；
腐食防止剤；
酸化剤；
水；並びに
場合により
アミン化合物；
キレート化剤；
ｐＨ調整剤；
殺生物剤；及び
界面活性剤；
ここで、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、ｐＨが２．０〜約１２；好ましくは６．０〜１０．０；そしてより好ましくは７．０〜９．０；最も好ましくは７．５〜８．５である。
【００１４】
もう一つの態様では、コバルト含有基材のＣＭＰのための、Ｃｏ  ＣＭＰ研磨組成物の使用方法を提供する。この方法は、以下の工程を含む：
ａ）第一の材料及び少なくとも一つの第二の材料を含む表面を有する半導体基材を提供すること；
ｂ）ここで、第一の材料は、Ｃｏであり、そして第二の材料は、誘電体膜、低‐ｋ及び超低‐ｋ膜、並びにバリア膜からなる群より選択される；
ｃ）研磨パッドを提供すること；
ｄ）以下を含む化学的機械的研磨組成物を提供すること；
研磨剤；
α‐アミノ基を含むアラニン；
Ｈ2ＰＯ41-、ＨＰＯ42-、又はＰＯ43-を含むリン酸化合物；
腐食防止剤；
酸化剤；
水；並びに
場合により
アミン化合物；
キレート化剤；
ｐＨ調整剤；
殺生物剤；及び
界面活性剤；
ここで、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、ｐＨが２．０〜約１２；好ましくは６．０〜１０．０；そしてより好ましくは７．０〜９．０；最も好ましくは７．５〜８．５である；
並びに
ｅ）半導体基材の表面を研磨し、第一の材料を選択的に除去すること；
ここで、表面の少なくとも一部は、研磨パッド及び化学的機械的研磨組成物の両方と接触し；そして第一の材料の除去速度と第二の材料の除去速度との比は、１以上であって；好ましくは１０よりも大きく；より好ましくは５０よりも大きく、そして最も好ましくは１００よりも大きい。
【００１５】
さらに別の態様において、コバルト含有基材のＣＭＰのための、ＣＭＰシステムを提供する。このＣＭＰシステムは、以下を含む：
第一の材料及び少なくとも一つの第二の材料を含む表面を有する半導体基材であって、第一の材料は、Ｃｏであり、そして第二の材料は、誘電体膜（例えばＴＥＯＳ，ＳｉｘＮｙ（式中、１．０＜ｘ＜３．０、１．３３＜ｙ＜４．０））、低‐ｋ及び超低‐ｋ膜、並びにバリア膜（例えば、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ及びＴｉＮ膜）からなる群より選択される、半導体基材；
研磨パッド；並びに
以下を含む化学的機械的研磨組成物：
研磨剤；
α‐アミノ基を含むアラニン；
ＰＯ43-を含むリン酸化合物；
腐食防止剤；
酸化剤；
水；並びに
場合により
アミン化合物；
キレート化剤；
ｐＨ調整剤；
殺生物剤；及び
界面活性剤；
ここで、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物が有するｐＨは、２．０〜約１２；好ましくは６．０〜１０．０；そしてより好ましくは７．０〜９．０；最も好ましくは７．５〜８．５である；
ここで、表面の少なくとも一部は、研磨パッド及び化学的機械的研磨組成物の両方に接触する。
【００１６】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、０．００５ｗｔ％〜２５ｗｔ％；好ましくは０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％；そしてより好ましくは０．１ｗｔ％〜２．５ｗｔ％の研磨剤を含む。
【００１７】
研磨剤としては、限定するわけではないが、ナノサイズのコロイドシリカ又は高純度コロイドシリカ粒子；アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア及びそれらの組合せからなる群から選ばれるナノサイズの無機金属酸化物粒子；ナノサイズのダイアモンド粒子；ナノサイズの窒化ケイ素粒子；モノモーダル、バイモーダル、又はマルチモーダルコロイド研磨粒子；有機ポリマーをベースとするソフト研磨剤；例えばセリア被覆シリカ粒子などの表面被覆された又は改変された研磨剤、並びにそれらの組合せが挙げられる。
【００１８】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％、好ましくは０．１ｗｔ％〜２．５０ｗｔ％、より好ましくは０．５ｗｔ％〜２ｗｔ％、そして最も好ましくは０．８２５ｗｔ％〜１．６５ｗｔ％の、α‐アミノ基を含むアラニンを含む。
【００１９】
アラニンは、種々の光学異性体を含むことができ、例えばＤ‐アラニン、Ｌ‐アラニン及びこれらのラセミ混合物であるＤＬ‐アラニンなどである。
【００２０】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、２ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ、好ましくは２ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ、より好ましくは５ｐｐｍ〜２０ｐｐｍのリン酸化合物（Ｈ2ＰＯ41-、ＨＰＯ42―、又はＰＯ43-基を含む化合物）を含む。
【００２１】
リン酸塩又はリン酸エステル（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）は、スラリーのｐＨに応じて、リン酸イオン（三塩基性）、リン酸一水素イオン（二塩基性）、リン酸二水素（一塩基性）、又はリン酸三水素（酸性型）として存在しうる。リン酸化合物は、リン酸の無機塩又は有機リン酸化合物でありうる。有用なリン酸化合物としては、リン酸塩を縮合することによって形成されるピロリン酸化合物も挙げることができる。好ましいリン酸化合物は、一塩基性、二塩基性又は三塩基性の形態の、例えばリン酸アンモニウム又はリン酸カリウムなどの無機リン酸化合物である。
【００２２】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、０．０００５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％、好ましくは０．００２５ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％、そしてより好ましくは０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の腐食防止剤を含む。腐食防止剤としては、限定するわけではないが、１，２，４‐トリアゾール及びその誘導体、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、１，２，３‐トリアゾール及びその誘導体、ピラゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、イソシアヌレート及びその誘導体、並びにそれらの組合せが挙げられる。
【００２３】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、場合により、０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％、好ましくは０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％、より好ましくは０．５ｗｔ％〜２ｗｔ％、そして最も好ましくは０．８２５ｗｔ％〜１．６５ｗｔ％の範囲のキレート化剤を含む。
【００２４】
キレート化剤としては、限定するわけではないが、グリシン、セリン、プロリン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、トレオニン、トリプトファン、バリン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グルタミン、オルニチン、ピコリン酸、セレノシステイン、チロシン、サルコシン、ビシン、トリシン、アセグルタミド、Ｎ−アセチルアスパラギン酸、アセチルカルニチン、アセチルシステイン、Ｎ−アセチルグルタミン酸、アセチルロイシン、アシビシン、Ｓ−アデノシル−Ｌ−ホモシステイン、アガリチン、アラノシン、アミノ馬尿酸、Ｌ−アルギニンエチルエステル、アスパルテーム、アスパルチルグルコサミン、ベンジルメルカプツル酸、ビオシチン、ブリバニブアラニネート、カルボシステイン、Ｎ（６）−カルボキシメチルリジン、カルグルミン酸、シラスタチン、シチオロン、コプリン、ジブロモチロシン、ジヒドロキシフェニルグリシン、エフロルニチン、フェンクロニン、４−フルオロ−Ｌ−スレオニン、Ｎ−ホルミルメチオニン、ガンマ―Ｌ−グルタミル―Ｌ−システイン、４−（γ―グルタミルアミノ）ブタン酸、グルタウリン、グリコシアミン、ハダシジン、ヘパプレッシン（Ｈｅｐａｐｒｅｓｓｉｎ）、リシノプリル、リメサイクリン、Ｎ−メチル―Ｄ−アスパラギン酸、Ｎ−メチル−Ｌ−グルタミン酸、ミラセミド、ニトロソプロリン、ノカルジシン  Ａ、ノパリン、オクトピン、オンブラブリン、オパイン、オルタニル酸、オキサセプロール、ポリリジン、レマセミド、サリチル尿酸、シルクアミノ酸、スタムピジン（Ｓｔａｍｐｉｄｉｎｅ）、タブトキシン（Ｔａｂｔｏｘｉｎ）、テトラゾリルグリシン、チオルファン、チメクタシン（Ｔｈｙｍｅｃｔａｃｉｎ）、チオプロニン、トリプトファントリプトフィルキノン、バラシクロビル、バルガンシクロビル、及びそれらの組合せが挙げられる。
【００２５】
好ましいキレート化剤は、グリシン、ピコリン酸、及びこれらの組合せである。
【００２６】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、場合により、０．００５ｗｔ％〜１０ｗｔ％、好ましくは０．２５ｗｔ％〜３ｗｔ％、そしてより好ましくは０．５％〜１．５％の酸化剤を含む。酸化剤としては、限定するわけではないが、過ヨウ素酸、過酸化水素、ヨウ素酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過硫酸アンモニウム、モリブデン酸アンモニウム、硝酸第二鉄、硝酸、硝酸カリウム、及びそれらの混合物が挙げられる；ここで、好ましい酸化剤は、過酸化水素である。
【００２７】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、ｐＨが約２．０〜約１２．０；好ましくは６．０〜１０．０；より好ましくは７．０〜９．０；そして最も好ましくは７．５〜８．５である。
【００２８】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、場合により、０．０１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％；好ましくは０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％のｐＨ調整剤を含む。ｐＨ調整剤としては、限定するわけではないが、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、有機アミン類、及びそれらの混合物が挙げられる；ここで、好ましいｐＨ調整剤は、硝酸である。
【００２９】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、場合により、０．００００１ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％、好ましくは０．０００１ｗｔ％〜０．００５ｗｔ％、そしてより好ましくは０．０００１５ｗｔ％〜０．００２５ｗｔ％の殺生物剤を含む。
【００３０】
殺生物剤としては、限定するわけではないが、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロリド、及び水酸化アルキルベンジルジメチルアンモニウム、ここで、アルキル鎖は１〜約２０個の炭素原子の範囲である、亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、イソチアゾリノン化合物、例えばメチルイソチアゾリノン、メチルクロロイソチアゾリノン及びベンズイソチアゾリノンなど、が挙げられる。市販の防腐剤の一部としては、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓが提供しているＫＡＴＨＯＮＴＭ（商標）及びＮＥＯＬＥＮＥＴＭ（商標）製品ファミリー、Ｌａｎｘｅｓｓが提供しているＰｒｅｖｅｎｔｏｌＴＭ（商標）ファミリーが挙げられる。好ましい殺生物剤は、イソチアゾリノン化合物であって、例えばメチルイソチアゾリノン、メチルクロロイソチアゾリノン及びベンズイソチアゾリノンなどである。
【００３１】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、場合により、０．０００５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％、好ましくは０．００１ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％、そしてより好ましくは０．００２５ｗｔ％〜０．０２５ｗｔ％の界面活性剤を含む。界面活性剤としては、限定するわけではないが、ノニオン性界面活性剤、例えばアセチレンジオール系界面活性剤及びエトキシレート／プロピロキシレート（ｐｒｏｐｙｌｏｘｙｌａｔｅ）界面活性剤、アニオン性界面活性剤、例えばスルホン酸／塩、カルボン酸塩、リン酸塩、カチオン性界面活性剤、例えば第四級アンモニウム系界面活性剤、並びに、双性イオン性界面活性剤、例えばベタイン及びアミノ酸誘導体系界面活性剤、が挙げられる。
【００３２】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、場合により、０．０００１ｗｔ％〜０．２０ｗｔ％、好ましくは０．００１０ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％、そしてより好ましくは０．００２５ｗｔ％〜０．０５０ｗｔ％のアミン化合物を含む。アミン化合物としては、限定するわけではないが、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、同一分子内に複数のアミノ基を含む有機アミン化合物、及びこれらの組合せが挙げられる。
【００３３】
第二の材料が誘電体膜であるときの、第一の材料の除去速度と第二の材料の除去速度との比は、１以上；好ましくは１０よりも大きく；より好ましくは５０よりも大きく；そして最も好ましくは１００よりも大きい。
【００３４】
開示の組成物により、ＣｏバルクＣＭＰ研磨組成物は、所望の高くかつ調整可能なＣｏ膜除去速度を提供することができ；低いバリア膜及び誘電体膜除去速度を提供することができ；より良好なＣｏ膜腐食防止のための低減されたＣｏ膜静的エッチング速度（ＳＥＲ）を提供することができ；コバルト対誘電体膜、例えばＴＥＯＳ，ＳｉｘＮｙ（式中、１．０＜ｘ＜３．０、１．３３＜ｙ＜４．０）、ＳｉＣＯ、低‐ｋ及び超低‐ｋ膜、の高くかつ望ましい除去選択性を提供することができる。
【００３５】
本発明の他の様態、特徴及び実施形態は、以下の開示及び添付された特許請求の範囲からさらに十分に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】リン酸塩をドープした組成物を用いたコバルトの除去速度を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
コバルト又はコバルト含有基材を研磨するための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）組成物（またはＣＭＰスラリー）、方法及びシステムを、本明細書中に開示する。
【００３８】
ここに開示するコバルトバルクＣＭＰ研磨組成物は、研磨剤、アルファアラニン、リン酸化合物、腐食防止剤、水、及びその他の選択的な適切な化学添加物、例えば錯化剤若しくはキレート化剤、酸化剤；生物学的防腐剤若しくは殺生物剤；より良好な表面湿潤及び表面張力低減のための界面活性剤若しくは表面湿潤剤；最適化された研磨性能のためにｐＨ作用ウィンドウを最適化するためのｐＨ調整剤、を含む。
【００３９】
開示する組成物により、ＣｏバルクＣＭＰ研磨組成物は、所望の高くかつ調節可能なＣｏ膜除去速度を提供することができ；低いバリア膜及び誘電体膜除去速度を提供することができ；より良好なＣｏ膜腐食防止のための低減されたＣｏ膜静的エッチング速度（ＳＥＲ）を提供することができ；コバルト対誘電体膜、例えばＴＥＯＳ，ＳｉｘＮｙ（式中、１．０＜ｘ＜３．０、１．３３＜ｙ＜４．０）、ＳｉＣＯ，低‐ｋ及び超低‐ｋ膜、の高くかつ望ましい除去選択率を提供することができる。
【００４０】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物のｐＨは、約２．０〜約１２．０；好ましくは６．０〜１０．０；より好ましくは７．０〜９．０；そして最も好ましくは７．５〜８．５である。
【００４１】
研磨のための方法は、第一の材料及び一つ以上の第二の材料を含む表面を有する半導体基材を提供することを含む；ここで、第一の材料は、Ｃｏであり、そして第二の材料は、誘電体膜（例えばＴＥＯＳ，ＳｉｘＮｙ（式中、１．０＜ｘ＜３．０、１．３３＜ｙ＜４．０）、ＳｉＣ、低‐ｋ及び超低‐ｋ膜）及びバリア膜（例えば、Ｔｉ、ＴｉＮ，Ｔａ，ＴａＮ）からなる群より選ばれる。
【００４２】
ＣｏバルクＣＭＰ研磨組成物は、０．００５ｗｔ％〜２５ｗｔ％の研磨剤を含み；好ましくは０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％；そしてより好ましくは０．１ｗｔ％〜２．５ｗｔ％である。
【００４３】
Ｃｏ  ＣＭＰ研磨組成物に使用される研磨剤は、ナノサイズ粒子（動的光散乱によって計測したときの平均粒径が、１〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍ）であり、限定するわけではないが、ナノサイズのコロイドシリカ又は高純度コロイドシリカ粒子；ナノサイズの無機金属酸化物粒子、例えばアルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア、及びこれらの組合せ；ナノサイズのダイアモンド粒子；ナノサイズの窒化ケイ素粒子；モノモーダル、バイモーダル、又はマルチモーダルコロイド研磨粒子；有機ポリマーをベースとするソフト研磨剤、表面被覆された又は改変された研磨剤；並びにこれらの組合せを含む。
【００４４】
表面被覆された又は改変された研磨剤としては、限定するわけではないが、コロイドシリカの格子内において他の金属酸化物によってドープされたコロイドシリカ粒子、例えばアルミナドープされたシリカ粒子など、アルファタイプ、ベータタイプ、及びガンマタイプの酸化アルミニウムを含むコロイド酸化アルミニウム、コロイド及び光反応性の二酸化チタン、酸化セリウム、コロイド酸化セリウム、ナノサイズのダイアモンド粒子、ナノサイズの窒化ケイ素粒子、モノモーダル、バイモーダル、マルチモーダルのコロイド研磨粒子、酸化ジルコニウム、有機ポリマーをベースとしたソフト研磨剤、表面被覆された又は改変された研磨剤、並びにこれらの混合物が挙げられる。
【００４５】
ナノサイズ粒子は、狭い又は広い粒子サイズ分布を有し、多様なサイズ及び多様な形状を有する。研磨剤の多様な形状としては、球状、繭形状、凝集体形状及びその他の形状が挙げられる。
【００４６】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％；好ましくは０．１ｗｔ％〜２．５ｗｔ％；より好ましくは０．５ｗｔ％〜２ｗｔ％；そして最も好ましくは０．８２５ｗｔ％〜１．６５ｗｔ％の、α‐アミノ基を含むアラニンを含む。
【００４７】
α―アミノ基を含むアラニンは、カルボキシレート基のα位にアミノ基が存在するα‐アラニンである。
【００４８】
α‐アラニンは、Ｄ‐アラニン、Ｌ‐アラニンを含む。“Ｌ”は、アルファアラニン分子における“左利き”の化学的形態（又はＬ型異性体）をいう。“Ｄ”は、この分子における“右利き”の化学的形態（又はＤ型異性体）をいう。Ｌ型及びＤ型は、互いに鏡像である。
【００４９】
α‐アラニンは、Ｄ‐アラニン、Ｌ‐アラニン、並びにＤ‐アラニン及びＬ‐アラニンのラセミ混合物であるＤＬ‐アラニンを含む。
【００５０】
ＣＭＰ研磨組成物は、２ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ、好ましくは２ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ、より好ましくは５ｐｐｍ〜２０ｐｐｍのリン酸化合物（Ｈ2ＰＯ41-、ＨＰＯ42-、又はＰＯ43-基を含む化合物）を含む。
【００５１】
リン酸塩又はリン酸エステル（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）は、スラリーのｐＨに応じて、リン酸イオン（三塩基性）、リン酸一水素イオン（二塩基性）、リン酸二水素（一塩基性）、又はリン酸三水素（酸性型）で存在しうる。リン酸化合物は、リン酸の無機塩又は有機リン酸化合物でありうる。有用なリン酸化合物には、リン酸塩を縮合することによって形成されるピロリン酸化合物も含まれうる。無機リン酸化合物の例としては、リン酸とナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、アンモニウム又は水酸化第四級アンモニウムの塩が挙げられる。有機リン酸化合物としては、リン酸のエステルを挙げることができるであろう。有機リン酸化合物は、例えばハロゲン、チオール、カルボニル、アミン、アミド、ケトン、アルデヒド、カルボン酸基などの、他の官能基を含むこともできうる。有機リン酸化合物の例としては、リン酸ジメチル、リン酸トリメチル、チオリン酸Ｏ，Ｏ−ジエチルカリウム塩、リン酸二水素ブチル、リン酸トリス（２−クロロエチル）、リン酸イソプロピル、リン酸トリブチル、などが挙げられる。好ましい化合物は、アンモニウム対イオン又はカリウム対イオンを有する、一塩基性若しくは二塩基性若しくは三塩基性のリン酸塩又はこれらの混合物である。
【００５２】
ＣＭＰ研磨組成物は、０．０００５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％の腐食防止剤を含み；好ましくは０．００２５ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％；そしてより好ましくは０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％である。
【００５３】
コバルトバルクＣＭＰスラリーに用いる腐食防止剤としては、限定するわけではないが、１，２，４−トリアゾール及びその誘導体、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、１，２，３−トリアゾール及びその誘導体、ピラゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、イソシアヌレート及びその誘導体、並びにそれらの組合せが挙げられる。
【００５４】
ＣＭＰ研磨組成物は、０．００５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の酸化剤を含み；好ましくは０．２５ｗｔ％〜３ｗｔ％；そしてより好ましくは０．５ｗｔ％〜１．５ｗｔ％である。
【００５５】
ＣＭＰ研磨組成物に用いる酸化剤としては、限定するわけではないが、過ヨウ素酸、過酸化水素、ヨウ素酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過硫酸アンモニウム、モリブデン酸アンモニウム、硝酸第二鉄、硝酸、硝酸カリウム、及びそれらの混合物が挙げられる。好ましい酸化剤は、過酸化水素である。
【００５６】
ＣＭＰ研磨組成物は、場合により、有機酸及びアミノ酸を、キレート化剤又は錯化剤として含むことができる。
【００５７】
キレート化剤は、０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲であり、好ましくは０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％、より好ましくは０．５ｗｔ％〜２ｗｔ％、そして最も好ましくは０．８２５ｗｔ％〜１．６５ｗｔ％の範囲である。
【００５８】
キレート化剤としては、限定するわけではないが、グリシン、セリン、プロリン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、トレオニン、トリプトファン、バリン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グルタミン、オルニチン、ピコリン酸、セレノシステイン、チロシン、サルコシン、ビシン、トリシン、アセグルタミド、Ｎ‐アセチルアスパラギン酸、アセチルカルニチン、アセチルシステイン、Ｎ‐アセチルグルタミン酸、アセチルロイシン、アシビシン、Ｓ‐アデノシル‐Ｌ‐ホモシステイン、アガリチン、アラノシン、アミノ馬尿酸、Ｌ‐アルギニンエチルエステル、アスパルテーム、アスパルチルグルコサミン、ベンジルメルカプツル酸、ビオシチン、ブリバニブアラニネート、カルボシステイン、Ｎ（６）‐カルボキシメチルリジン、カルグルミン酸、シラスタチン、シチオロン、コプリン、ジブロモチロシン、ジヒドロキシフェニルグリシン、エフロルニチン、フェンクロニン、４‐フルオロ‐Ｌ‐スレオニン、Ｎ‐ホルミルメチオニン、ガンマ‐Ｌ‐グルタミル‐Ｌ‐システイン、４‐（γ‐グルタミルアミノ）ブタン酸、グルタウリン、グリコシアミン、ハダシジン、ヘパプレッシン（ｈｅｐａｐｒｅｓｓｉｎ）、リシノプリル、リメサイクリン、Ｎ‐メチル‐Ｄ‐アスパラギン酸、Ｎ‐メチル−Ｌ−グルタミン酸、ミラセミド、ニトロソプロリン、ノカルジシン  Ａ、ノパリン、オクトピン、オンブラブリン、オパイン、オルタニル酸、オキサセプロール、ポリリジン、レマセミド、サリチル尿酸、シルクアミノ酸、スタムピジン（ｓｔａｍｐｉｄｉｎｅ）、タブトキシン（ｔａｂｔｏｘｉｎ）、テトラゾリルグリシン、チオルファン、チメクタシン（Ｔｈｙｍｅｃｔａｃｉｎ）、チオプロニン、トリプトファントリプトフィルキノン、バラシクロビル、バルガンシクロビル、及びそれらの組合せが挙げられる。
【００５９】
好ましいキレート化剤は、グリシン、ピコリン酸、及びそれらの組合せである。
【００６０】
ＣＭＰ研磨組成物は、０．０１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％；そして好ましくは０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％のｐＨ調整剤を含むことができる。
【００６１】
ＣＭＰ研磨組成物に使用されるｐＨ調整剤としては、限定するわけではないが、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、多様な無機酸及び有機酸、並びにそれらの混合物が挙げられる。
【００６２】
ｐＨ調整剤としてはまた、塩基性ｐＨ調整剤、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキル、有機アミン類、及び、よりアルカリ方向にｐＨを調整するために使用することができる他の化学試薬、が挙げられる。好ましいｐＨ調整剤は、硝酸である。
【００６３】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物は、場合により、０．０００１ｗｔ％〜０．２０ｗｔ％；好ましくは０．００１０ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％、そしてより好ましくは０．００２５ｗｔ％〜０．０５０ｗｔ％のアミン化合物を含む。
【００６４】
アミン化合物は、コバルト膜除去速度を促進するために用いられる。アミン化合物としては、限定するわけではないが、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、他の有機ジアミン化合物、及び同一分子構成内に複数のアミノ基を含む有機アミン化合物を挙げることができる。
【００６５】
ＣＭＰ研磨組成物は、０．０００５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の界面活性剤を含むことができる；界面活性剤の好ましい濃度は、０．００１ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％の範囲である。界面活性剤のより好ましい濃度は、０．００２５ｗｔ％〜０．０２５ｗｔ％の範囲である。
【００６６】
ＣＭＰ研磨組成物に用いられる界面活性剤又は表面湿潤剤としては、限定するわけではないが、ノニオン性界面活性剤、例えばディノール（ｄｙｎｏｌ）（商標）タイプの界面活性剤及びタージトール（ｔｅｒｇｉｔｏｌ）（商標）タイプの界面活性剤；アニオン性界面活性剤、例えばドデシル硫酸ナトリウム塩又はカリウム塩；カチオン性界面活性化剤、例えば第四級アンモニウム系界面活性剤；並びに、双性イオン性界面活性剤、例えばベタイン及びアミノ酸誘導体系界面活性剤が挙げられる。
【００６７】
多くの場合、ＣＭＰ研磨組成物は、貯蔵の間の細菌及び真菌成長を防止するための添加物を必要とする。ＣＭＰ研磨組成物は、場合により、０．００００１ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％の範囲の殺生物剤を含み、好ましくは０．０００１ｗｔ％〜０．００５ｗｔ％、そしてより好ましくは０．０００１５ｗｔ％〜０．００２５ｗｔ％であり、貯蔵の間の細菌及び真菌成長を防止する。
【００６８】
殺生物剤としては、限定するわけではないが、第四級アンモニウム化合物及び塩素化合物、イソチアゾロン化合物、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムクロリド；及びそれらの組合せが挙げられる。
【００６９】
生物の成長を抑制するための添加物の幾つかは、米国特許第５，２３０，８３３号（Ｒｏｍｂｅｒｇｅｒら）及び米国特許出願公開第２００２／００２５７６２号に開示されている。
【００７０】
生物成長抑制剤としては、限定するわけではないが、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロリド、及び水酸化アルキルベンジルジメチルアンモニウム、ここで、アルキル鎖は１〜約２０個の炭素原子の範囲である、亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、イソチアゾリノン化合物、例えばメチルイソチアゾリノン、メチルクロロイソチアゾリノン及びベンズイソチアゾリノンなど、が挙げられる。市販の防腐剤の幾つかとしては、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから提供されているＫＡＴＨＯＮTM（商標）及びＮＥＯＬＥＮＥTM（商標）製品ファミリー、並びにＬａｎｘｅｓｓから提供されているＰｒｅｖｅｎｔｏｌTM（商標）ファミリーが挙げられる。
【００７１】
好ましい殺生物剤は、メチルイソチアゾリノン、メチルクロロイソチアゾリノン及びベンズイソチアゾリノンなどのイソチオジロン化合物である。
【００７２】
特定の実施態様では、配合において水を減らすことによってスラリー構成要素を濃縮しておき、後に、使用時に水を添加して希釈することができる。スラリー配合は、２以上の構成要素に分けて、使用時に混合することができ、それにより粒子の安定性、化学的安定性、過酸化物の安定性などのあらゆる問題点の助けとなる。
【００７３】
本発明における配合組成は、純コバルト及びコバルト合金を含むコバルト含有膜を、高い除去速度で研磨するのに有用である。特定の実施態様においては、５００オングストローム／分より速い、又はより好ましくは７５０オングストローム／分より速い、又は最も好ましくは１０００オングストロームよりも速い除去速度でコバルト膜を研磨することができる。
【００７４】
さらに、本発明の研磨組成は、例えばバリア、ライナー又は誘電体膜などの、異なる機能を果たす第二の膜と比較して、選択的にコバルト膜を研磨するために使用することができる。特定の実施態様では、コバルトと第二の膜との間の除去速度選択率は、１０よりも大きく、又はより好ましくは２５よりも大きく、又は最も好ましくは５０よりも大きい。
【実施例】
【００７５】
本発明の特徴及び利点は、以下の非限定的な実施例によってさらに十分に示される。
【００７６】
［実験セクション］
［研磨パッド］
Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏｒｐ．から供給された、Ｄｏｗ’ｓ  ＩＣ１０１０パッドをＣＭＰの間に使用した。
【００７７】
［パラメーター］
Å：オングストローム‐長さの単位
ＢＰ：背圧、ｐｓｉ単位で表す
ＣＭＰ：化学的機械的平坦化＝化学的機械的研磨
ＣＳ：キャリア速度
ＤＦ：ダウンフォース：ＣＭＰの間に課される圧力、単位：ｐｓｉ
ｍｉｎ：分
ｍｌ：ミリリットル
ｍＶ：ミリボルト
ｐｓｉ：ポンド毎平方インチ
ＰＳ：研磨ツールのプラテン回転速度、ｒｐｍ（回転／分）で表す
ＳＦ：研磨組成物流速、ｍｌ／分
【００７８】
[除去速度]
‐コバルト除去速度（Ｃｏ  ＲＲ）を、ＣＭＰツールのダウン圧１．５ｐｓｉで計測した。
【００７９】
本発明の特徴及び利点は、以下の非限定的な実施例によってさらに十分に示される。
【００８０】
［実験セクション］
［パラメーター］
Å：オングストローム‐長さの単位
ＢＰ：背圧、ｐｓｉ単位で表す
ＣＭＰ：化学的機械的平坦化＝化学的機械的研磨
ＣＳ：キャリア速度
ＤＦ：ダウンフォース：ＣＭＰの間に課される圧力、単位ｐｓｉ
ｍｉｎ：分
ｍｌ：ミリリットル
ｍＶ：ミリボルト
ｐｓｉ：ポンド毎平方インチ
ＰＳ：研磨ツールのプラテン回転速度、ｒｐｍ（回転／分）で表す
ＳＦ：研磨組成物流速、ｍｌ／分
【００８１】
下記に示す実施例において、ＣＭＰ実験は、下記に示す手順及び実験条件を用いて行われた。
【００８２】
実施例において使用したＣＭＰツールは、Ｍｉｒｒａ（商標）（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ製、３０５０  Ｂｏｗｅｒｅｓ  Ａｖｅｎｕｅ，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，９５０５４）である。ＩＣ１０１０パッド（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．により供給された）を、ブランケットウェハ研磨実験用プラテン上で用いた。１０個のダミー銅ウェハを研磨することによって、パッドを試運転した。ツール設定及びパッド試運転の適格性を認定するために、一つの銅モニターを、Ｃｕ４５４５（Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｐｌａｔｆｏｒｍ  ｏｆ  Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｉｎｃ．により供給された）を用いて、ベースライン条件で研磨した。５Ｋオングストロームの厚さのブランケットＰＶＤコバルトウェハを用いて、研磨実験を行った。これらのブランケットウェハは、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖａｌｌｅｙ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１１５０  Ｃａｍｐｂｅｌｌ  Ａｖｅ，ＣＡ、９５１１２６）から購入した。
【００８３】
本明細書に記載の関連する方法は、コバルトを含む基材の化学的機械的平坦化のための組成物の使用を伴う。これらの方法において、基材（例えば、Ｃｏ表面又はＣｏプラグを有するウェハ）を、ＣＭＰ研磨装置の回転プラテンに固定して取り付けられた研磨パッド上に、裏向きにして（ｆａｃｅ−ｄｏｗｎ）配置した。このようにして、研磨しそして平坦化する基材を、研磨パッドと直接接触させて配置した。ウェハキャリアシステム又は研磨ヘッドを用いて基材を固定して保持し、そしてＣＭＰ処理の間に基材の裏面に対して下向きの圧力を課し、その間に、プラテン及び基材を回転させた。材料の効果的な除去及び基材の平坦化のために、研磨組成物（スラリー）を、ＣＭＰ処理の間にパッド上に（通常は連続的に）適用した。
【００８４】
コバルト除去速度（Ｃｏ  ＲＲ）は、特段の指示がない限り、すべてＣＭＰツールのダウン圧１．５ｐｓｉで計測された。
【００８５】
すべての百分率は、特段の指示がない限り、重量百分率である。
【００８６】
その他の実験研磨パラメーターは、９０．０ＲＰＭのテーブル速度、８４ＲＰＭのヘッド速度、２００ｍＬ／分のスラリー流、７．０  ｌｂのコンディショナーフォース、６０秒の現場コンディショニング、及び３０秒の研磨時間を含む。
【００８７】
本明細書中に記載の研磨組成物及び関連する方法は、広範な種類の基材のＣＭＰに有効である。
【００８８】
ＤＬ‐アラニンパウダーを、Ｍｕｓａｓｈｉｎｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌｔｄ．（日本国、１０４‐００３１、東京都中央区京橋１‐１‐１、八重洲ダイビル７階）から購入した。
【００８９】
β‐アラニンパウダーを、Ｙｕｋｉ  Ｇｏｓｅｉ  Ｋｏｇｙｏ  Ｃｏ．，ＬＴＤ．から購入した。
【００９０】
［例１］
Ｍｕｓａｓｈｉｎｏ  ＤＬ‐アラニンパウダーを、イオンクロマトグラフィー（ＩＣ）分析のために調製した。
【００９１】
パウダーを、フッ化物、塩化物、亜硝酸塩、硫酸塩、臭化物、硝酸塩、リン酸塩、及びアンモニウム濃度に関して、ＩＣによって（Ｄｉｏｎｅｘ  ＩＣＳ−２１００）分析した。結果を、表１に示した。
【００９２】
【表１】
2018014487.tif 000003
【００９３】
ＮＤは、ピークが検出されなかったことを示した；そしてＢＤは、検出されたピーク強度がデータとして定量するには十分に高くなかったこと、すなわち、検出限界より低かった（おそらく１ｐｐｍ未満）ことを示した。ＮＤ及びＢＤは共に、したがって、リン酸塩が少なくとも１ｐｐｍ未満であったことを示した。
【００９４】
表１のデータは、ＤＬ‐アラニンは、検出されるいかなるリン酸塩も有していなかったことを示した。
【００９５】
[例２]
ＤＬ‐アラニン（Ｍｕｓａｓｈｉｎｏ）のＤＩＷ希釈液を、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）分析のために調製した。
【００９６】
希釈液は、ＤＬ‐アラニン１．０ｗｔ％及び酸化エージェントとしてのＨ2Ｏ2１．０ｗｔ％で調製された。組成物の残部は、ＤＩＷであった。組成物のｐＨ値は、調整しなかった。組成物は、Ｃｏ研磨には使用されなかった。
【００９７】
Ｈ2Ｏ2添加前（０日）、Ｈ2Ｏ2添加後１日、及びＨ2Ｏ2添加後７日に、希釈液を、ＨＰＬＣによって（Ｗａｔｅｒｓ  ｅ２６９５  ＨＰＬＣ）、ＤＬ‐アラニン濃度に関して分析した。結果を、表２に記載した。
【００９８】
【表２】
2018014487.tif 000004
【００９９】
表２に示されたデータによると、ＤＬ‐アラニン濃度の変化は１．２ｗｔ．％又はそれよりも少なく、Ｍｕｓａｓｈｉｎｏ  ＤＬ‐アラニン組成物は、少なくとも７日間の間、安定だったことが明らかとなった。
【０１００】
［例３］
ＤＬ‐アラニンの供給業者を利用して３種のＣＭＰ研磨組成物を調製し、そして組成物を、リン酸二カリウム（リン酸水素二カリウム）又はリン酸水素二アンモニウムを用いてドープした。ドープしていない組成物を、対照として使用した。
【０１０１】
組成物はすべて、動的光散乱（ＤＬＳ）技術によって計測したときの平均粒径（ＭＰＳ）が約７０ｎｍである０．６２１０ｗｔ．％の高純度コロイドシリカ粒子；殺生物剤としての０．０００２ｗｔ％のＫａｔｈｏｎ  ＩＩ；０．００２ｗｔ％のエチレンジアミン；０．０００２５ｗｔ％の１，３，５‐トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレート；０．０９４６ｗｔ％の３−アミノ−１，２，４‐トリアゾール；１．１０ｗｔ％のＤＬ‐アラニン；ｐＨ調整剤としての水酸化カリウム；及び酸化エージェントとしての１．０ｗｔ％のＨ2Ｏ2を含んだ。
【０１０２】
一つの組成物は、０．００１０ｗｔ％（１０ｐｐｍ）のリン酸二カリウムを含み、そしてもう一つの組成物は、０．０００８ｗｔ％（８ｐｐｍ）のリン酸水素二アンモニウムを含んだ。
【０１０３】
組成物の残部は、ＤＩ水であった。組成物のｐＨ値は、およそ８．０であった。
【０１０４】
Ｃｏの除去速度（ＲＲ）（Å／３０秒）を、表３に示した。
【０１０５】
【表３】
2018014487.tif 000005
【０１０６】
表３の結果は、Ｃｏ  ＲＲ増強効果が、およそ同量である少量モル量のリン酸水素二アンモニウム又はリン酸水素二カリウムを組成物にドープすることによって、達成されたことを明らかに示した。
【０１０７】
［例４］
２種のコバルトバルクＣＭＰ研磨組成物を、アラニンをまったく有しない組成物にリン酸アンモニウム及びリン酸カリウムをドープすることによって調製した。
【０１０８】
より具体的には、２種の組成物は、両方とも、約７０ｎｍのＭＰＳを有する０．６２１０ｗｔ％の高純度コロイドシリカ粒子；殺生物剤としての０．０００２ｗｔ％のＫａｔｈｏｎ  ＩＩ；０．００２ｗｔ％のエチレンジアミン；０．０００２５ｗｔ％の１，３，５‐トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレート；０．０９４６ｗｔ％の３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール；０．００１０ｗｔ％（１０ｐｐｍ）のリン酸水素二アンモニウム又は０．００２０ｗｔ％（２０ｐｐｍ）のリン酸水素二カリウム；ｐＨ調整剤としての水酸化カリウム；及び酸化エージェントとしての１．０ｗｔ％のＨ2Ｏ2を含んだ。組成物の残部は、ＤＩＷであった。組成物のｐＨ値は、およそ８．０であった。
【０１０９】
Ｃｏの除去速度（ＲＲ）（Å／３０秒）を、表４に示した。
【０１１０】
【表４】
2018014487.tif 000006
【０１１１】
表４の結果は、リン酸塩のドープ量の範囲内で、リン酸塩は単独ではＣｏ  ＲＲを促進できなかったことを明らかに示した。先の例３の結果と合わせて、この結果は、ＤＬ‐アラニンとリン酸塩の組合せは、Ｃｏ  ＲＲを相乗的に増加させていたことを示した。また、コバルトバルクＣＭＰ研磨組成物にドープされるリン酸イオンの量によって、この促進効果を正確に管理することが可能である。
【０１１２】
［例５］
組成物は、約７０ｎｍのＭＰＳを有する０．６２１０ｗｔ％の高純度コロイドシリカ粒子；殺生物剤としての０．０００２ｗｔ％のＫａｔｈｏｎ  ＩＩ；０．００２ｗｔ％のエチレンジアミン；０．０００２５ｗｔ％の１，３，５‐トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレート；０．０９４６ｗｔ％の３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール；１．１０ｗｔ％のＤＬ‐アラニン；ｐＨ調整剤としての水酸化カリウム；及び酸化エージェントとしての１．０ｗｔ％のＨ2Ｏ2；並びに表５に示すように、種々の濃度のリン酸アンモニウムを含んだ。組成物の残部は、ＤＩ水であった。組成物のｐＨ値は、およそ８．０であった。
【０１１３】
Ｃｏの除去速度（ＲＲ）（Å／３０秒）を、表５に示した。
【０１１４】
結果は、研磨組成物内のリン酸塩ドーパント濃度１ｐｐｍでは、明確なＣｏ除去の促進は観察されなかったことを示した。
【０１１５】
Ｃｏ除去速度は、リン酸塩ドーパント濃度が、＞２ｐｐｍのときに上昇し始めた。
【０１１６】
【表５】
2018014487.tif 000007
【０１１７】
［例６］
１８種のコバルトバルクＣＭＰ組成物を、ＤＬ‐アラニン（Ｍｕｓａｓｈｉｎｏ）を用いて、そして各種濃度のリン酸水素二アンモニウムでドープすることによって、調製した。
【０１１８】
１８種の組成物は、すべて、約７０ｎｍのＭＰＳを有する０．６２１０ｗｔ％の高純度コロイドシリカ粒子；殺生物剤としての０．０００２ｗｔ％のＫａｔｈｏｎ  ＩＩ；０．００２ｗｔ％のエチレンジアミン；０．０００２５ｗｔ％の１，３，５‐トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレート；０．０９４６ｗｔ％の３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール；１．１０ｗｔ％のＤＬ‐アラニン；０．００００５ｗｔ％（０．５ｐｐｍ）と０．０１０ｗｔ％（１００ｐｐｍ）の間のリン酸水素二アンモニウム；ｐＨ調整剤としての水酸化カリウム；及び酸化エージェントとしての１．０ｗｔ％のＨ2Ｏ2を含んだ。組成物の残部は、ＤＩＷ水であった。組成物のｐＨ値は、およそ８．０であった。
【０１１９】
これらの試料の研磨結果を、図１に示した。
【０１２０】
適切な濃度のリン酸塩は、Ｃｏ  ＲＲの５７５％もの増加を可能としたことが、図１の結果によって明らかに示された。ＤＬ−アラニンを含むＣＭＰ組成物は、２ｐｐｍと２５ｐｐｍとの間のリン酸水素二アンモニウムでドープされたときにＣｏ  ＲＲの上昇を示し、１８０８Å／３０秒の最大Ｃｏ  ＲＲは、１５ｐｐｍで起こった。２５ｐｐｍ以上のリン酸水素二アンモニウム濃度では、Ｃｏ  ＲＲは、シャットダウンし、そしてＭｕｓａｓｈｉｎｏ  ＤＬ‐アラニンを用いて作られたドープされていない組成物の低Ｃｏ  ＲＲに匹敵する値となる。
【０１２１】
［例７］
組成物は、約７０ｎｍのＭＰＳを有する０．６２１０ｗｔ．％の高純度コロイドシリカ粒子；殺生物剤としての０．０００２ｗｔ％のＫａｔｈｏｎ  ＩＩ；０．００２ｗｔ％のエチレンジアミン；０．０００２５ｗｔ％の１，３，５‐トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレート；０．０９４６ｗｔ．％の３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール；１．１０ｗｔ％のＤＬ‐アラニン；ｐＨ調整剤としての水酸化カリウム；及び酸化エージェントとしての１．０ｗｔ％のＨ2Ｏ2、並びに０．００１０ｗｔ％（１０ｐｐｍ）のリン酸水素二アンモニウムを含んだ。組成物の残部は、ＤＩＷであった。組成物のｐＨ値は、およそ８．０であった。
【０１２２】
同一の研磨条件において、Ｃｏの除去速度（ＲＲ）（Å／３０秒）は、＞１１００Å／３０秒であり、そしてＴｉＮの除去速度（ＲＲ）（Å／３０秒）は、７Å／分であった。
【０１２３】
この組成物に関するＣｏ  ＲＲ：ＴｉＮ  ＲＲについての選択率は、＞１５０であった。
【０１２４】
［例８］
異なるアラニンを使用したＣｏスラリーを検討した。試験したアラニンは、ＤＬ‐アラニン（Ｍｕｓａｓｈｉｎｏ）、ベータアラニン（Ｙｕｋｉ  Ｇｏｓｅｉ  Ｋｏｇｙｏ  Ｃｏ．）であった。
【０１２５】
ベータアラニン又はβ‐アラニンは、ベータアミノ基を含む。すなわち、アミノ基は、カルボキシレート基に対してβ位に存在する。
【０１２６】
アルファアラニン及びベータアラニンは、異なる化学構造を有している。
【０１２７】
組成物は、約７０ｎｍのＭＰＳを有する０．６２１０ｗｔ．％の高純度コロイドシリカ粒子；殺生物剤としての０．０００２ｗｔ％のＫａｔｈｏｎ  ＩＩ；０．００２ｗｔ％のエチレンジアミン；０．０００２５ｗｔ％の１，３，５‐トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレート；０．０９４６ｗｔ％の３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール；１．１０ｗｔ％のアラニン；ｐＨ調整剤としての水酸化カリウム；及び酸化剤としての１．０ｗｔ％のＨ2Ｏ2、並びに０．００１５ｗｔ．％（１５ｐｐｍ）のリン酸水素二アンモニウムを含んだ。組成物の残部は、ＤＩＷであった。組成物のｐＨ値は、およそ８．０であった。
【０１２８】
リン酸塩ドーパントを含まないＣｏ配合組成を、参照試料として使用した。
【０１２９】
上記配合組成から得たＣｏ  ＲＲを、表６に示した。
【０１３０】
【表６】
2018014487.tif 000008
【０１３１】
ドーパントを有するＤＬ‐アラニンを用いた組成物は、コバルト除去速度の促進という予想外の結果を示していたことが、表６から明らかである。
【０１３２】
開示の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）組成物及び方法は、異なるリン酸塩添加物の組合せによって、所望の高くかつ調整可能なＣｏ膜除去速度を提供したことが、上述の実施例によって明らかとなっていた。
【０１３３】
上述の実施例及び好ましい実施形態の記載は、特許請求の範囲によって規定されるとおりに本発明を限定するものとしてではなく、例示として解釈されるべきである。容易に理解される通り、特許請求の範囲に示されるとおりの本発明から逸脱することなく、上記の特徴の様々な変更及び組合せを用いることができる。このような変更は、本発明の精神及び範囲からの逸脱と考えられず、また、すべてのこのような変更は、特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図されている。
【図１】
2018014487.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月12日(2017.10.12)
【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】
０．００５ｗｔ％〜２５ｗｔ％の研磨剤；
０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％のα‐アラニン；
２ｐｐｍ〜１００ｐｐｍの、Ｈ2ＰＯ41-、ＨＰＯ42-又はＰＯ43-を含むリン酸化合物；
０．０００５ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％の腐食防止剤；
０．００５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の酸化剤；及び
水；
を含む、コバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物であって、２．０〜１２のｐＨを有する化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物。
【請求項２】
０．０００１ｗｔ％〜０．２０ｗｔ％のアミン化合物；
０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％のキレート化剤；
０．０１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％のｐＨ調整剤；
０．００００１ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％の殺生物剤；及び／又は
０．０００５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の界面活性剤；
のうち少なくとも一つをさらに含む、請求項１に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物であって、
前記研磨剤は、ナノサイズのコロイドシリカ若しくは高純度コロイドシリカ粒子；アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア及びこれらの組合せからなる群から選択されるナノサイズの無機金属酸化物粒子；ナノサイズのダイアモンド粒子；ナノサイズの窒化ケイ素粒子；モノモーダル、バイモーダル、若しくはマルチモーダルコロイド研磨粒子；有機ポリマーをベースとするソフト研磨剤；表面被覆された若しくは改変された研磨剤；並びにそれらの組合せからなる群より選ばれ；並びに／若しくは、前記研磨剤の量は、０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％であり；
前記アラニンは、Ｄ‐アラニン、Ｌ‐アラニン、ＤＬ‐アラニン、及びこれらの組合せからなる群より選ばれ；並びに／若しくは前記アラニンの量は、０．５ｗｔ％〜２ｗｔ％であり；
Ｈ2ＰＯ41-、ＨＰＯ42―又はＰＯ43-を含む前記リン酸化合物は、リン酸イオン、リン酸一水素イオン、リン酸二水素、リン酸三水素、及びそれらの組合せからなる群より選ばれる形態であり；並びに／若しくは前記リン酸化合物の量は、２ｐｐｍ〜５０ｐｐｍであり；
前記腐食防止剤は、１，２，４‐トリアゾール及びその誘導体、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、１，２，３‐トリアゾール及びその誘導体、ピラゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、イソシアヌレート及びその誘導体、並びにそれらの組合せからなる群より選ばれ；並びに／若しくは前記腐食防止剤の量は、０．００２５ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％であり；
前記酸化剤は、過ヨウ素酸、過酸化水素、ヨウ素酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過硫酸アンモニウム、モリブデン酸アンモニウム、硝酸第二鉄、硝酸、硝酸カリウム、及びそれらの混合物からなる群より選ばれ；並びに／若しくは前記酸化剤の量は、０．２５ｗｔ％〜３ｗｔ％であり；並びに／又は
６．０〜１０のｐＨを有する、前記化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物。
【請求項４】
以下である、請求項２又は３に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物：
前記キレート化剤は、０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％の量で存在し、かつ／若しくは、前記キレート化剤は、グリシン、セリン、プロリン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、トレオニン、トリプトファン、バリン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グルタミン、オルニチン、ピコリン酸、セレノシステイン、チロシン、サルコシン、ビシン、トリシン、アセグルタミド、Ｎ‐アセチルアスパラギン酸、アセチルカルニチン、アセチルシステイン、Ｎ‐アセチルグルタミン酸、アセチルロイシン、アシビシン、Ｓ‐アデノシル‐Ｌ‐ホモシステイン、アガリチン、アラノシン、アミノ馬尿酸、Ｌ‐アルギニンエチルエステル、アスパルテーム、アスパルチルグルコサミン、ベンジルメルカプツル酸、ビオシチン、ブリバニブアラニネート、カルボシステイン、Ｎ（６）‐カルボキシメチルリジン、カルグルミン酸、シラスタチン、シチオロン、コプリン、ジブロモチロシン、ジヒドロキシフェニルグリシン、エフロルニチン、フェンクロニン、４‐フルオロ‐Ｌ‐スレオニン、Ｎ‐ホルミルメチオニン、ガンマ‐Ｌ‐グルタミル‐Ｌ‐システイン、４‐（γ‐グルタミルアミノ）ブタン酸、グルタウリン、グリコシアミン、ハダシジン、ヘパプレッシン（ｈｅｐａｐｒｅｓｓｉｎ）、リシノプリル、リメサイクリン、Ｎ‐メチル‐Ｄ‐アスパラギン酸、Ｎ‐メチル‐Ｌ‐グルタミン酸、ミラセミド、ニトロソプロリン、ノカルジシン  Ａ、ノパリン、オクトピン、オンブラブリン、オパイン、オルタニル酸、オキサセプロール、ポリリジン、レマセミド、サリチル尿酸、シルクアミノ酸、スタムピジン（ｓｔａｍｐｉｄｉｎｅ）、タブトキシン（ｔａｂｔｏｘｉｎ）、テトラゾリルグリシン、チオルファン、チメクタシン（Ｔｈｙｍｅｃｔａｃｉｎ）、チオプロニン、トリプトファントリプトフィルキノン、バラシクロビル、バルガンシクロビル、及びそれらの組合せからなる群から選ばれ；
前記アミン化合物は、０．００１０ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％の量で存在し、かつ／若しくは、前記アミン化合物は、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、同一分子内に複数のアミノ基を有する有機アミン化合物、及びこれらの組合せからなる群から選ばれ；
前記ｐＨ調整剤は、０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の量で存在し、かつ／若しくは、前記ｐＨ調整剤は、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、有機アミン類、及びそれらの混合物からなる群から選ばれ；
前記殺生物剤は、０．０００１ｗｔ％〜０．００５ｗｔ％の量で存在し、かつ／若しくは、前記殺生物剤は、メチルイソチアゾリノン；メチルクロロイソチアゾリノン；テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロリド、及び水酸化アルキルベンジルジメチルアンモニウムからなる群より選ばれる第４級アンモニウム化合物、ここでアルキル鎖は１〜２０個の炭素原子の範囲である；亜塩素酸塩及び次亜塩素酸ナトリウムからなる群より選ばれるクロロ含有化合物；ビグアニド；アルデヒド；エチレンオキシド；金属塩；イソチアゾリノン；インドホール（ｉｎｄｏｐｈｏｒ）；並びにこれらの組合せからなる群から選ばれ；並びに／又は
前記界面活性剤は、０．００１ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％の量で存在し、かつ／若しくは、前記界面活性剤は、アルコールエトキシレート、アセチレンジオール界面活性剤、及びそれらの組合せからなる群より選ばれるノニオン性界面活性剤；二級アルカンスルホン酸塩、ドデシル硫酸塩、ナトリウム塩、ラウリル硫酸塩、カリウム塩、及びそれらの組合せからなる群より選ばれるアニオン性界面活性剤；第四級アンモニウム系界面活性剤からなる群より選ばれるカチオン性界面活性剤；ベタイン及びアミノ酸誘導体系界面活性剤からなる群より選ばれる双性イオン性界面活性剤；並びにそれらの組合せからなる群から選ばれる。
【請求項５】
前記リン酸化合物は、リン酸の無機塩又は有機リン酸化合物である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物。
【請求項６】
０．１ｗｔ％〜２．５ｗｔ％の、ナノサイズのコロイドシリカ又は高純度コロイドシリカ粒子；０．８２５ｗｔ％〜１．６５ｗｔ％の、Ｄ‐アラニン、Ｌ‐アラニン、ＤＬ‐アラニン、及びそれらの組合せからなる群より選ばれるアラニン；５ｐｐｍ〜２０ｐｐｍの、一塩基性、二塩基性、又は三塩基性状態にある、リン酸アンモニウム又はリン酸カリウム；０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の、１，２，４‐トリアゾール及びその誘導体、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、１，２，３‐トリアゾール及びその誘導体、ピラゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール及びその誘導体、イソシアヌレート及びその誘導体、並びにそれらの組合せからなる群より選ばれる腐食防止剤；０．５ｗｔ％〜１．５ｗｔ％の、過ヨウ素酸、過酸化水素、ヨウ素酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過硫酸アンモニウム、モリブデン酸アンモニウム、硝酸第二鉄、硝酸、硝酸カリウム、又はそれらの組合せ；を含み、７．０〜９．０のｐＨを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物。
【請求項７】
以下のうち、少なくとも１つをさらに含む、請求項６に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物：
０．５ｗｔ％〜２ｗｔ％の、グリシン、ピコリン酸、又はそれらの組合せ；
０．００２５ｗｔ％〜０．０５０ｗｔ％の、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、同一分子内に複数のアミノ基を有する有機アミン化合物、又はそれらの組合せ；
０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％の、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、又はそれらの混合物；
０．０００１５ｗｔ％〜０．００２５ｗｔ％の、メチルイソチアゾリノン、メチルクロロイソチアゾリノン、ベンズイソチアゾリノン、及びそれらの組合せからなる群より選ばれる、イソチアゾリノン；並びに
０．００２５ｗｔ％〜０．０２５ｗｔ％の前記界面活性剤。
【請求項８】
高純度コロイドシリカ粒子；ＤＬ‐アラニン；一塩基性、二塩基性又は三塩基性状態のリン酸アンモニウム又はリン酸カリウム；３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール、１，３，５‐トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、又は３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール及び１，３，５‐トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレートの組合せ；過酸化水素；並びにエチレンジアミンを含む、請求項６又は７に記載のコバルト含有基材のための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）研磨組成物。
【請求項９】
ａ）第一の材料及び少なくとも１種の第二の材料を含む表面を有する半導体基材を提供すること；ここで、前記第一の材料は、Ｃｏであり、かつ、前記第二の材料は、誘電体膜、低‐ｋ及び超低‐ｋ膜、並びにバリア膜からなる群より選ばれる；
ｂ）研磨パッドを提供すること；
請求項１〜８のいずれか一項に記載の化学的機械的研磨組成物を提供すること；
並びに、
ｃ）前記半導体基材の前記表面を研磨し、前記第一の材料を選択的に除去すること；
を含む選択的化学的機械的研磨の方法であって、前記表面の少なくとも一部は、前記研磨パッド及び前記化学的機械的研磨組成物の両方と接触しており；かつ、前記第一の材料の除去速度と前記第二の材料の除去速度との比は５０以上である、選択的化学的機械的研磨の方法。
【請求項１０】
前記第二の材料は、ＴＥＯＳ、ＳｉｘＮｙ（式中、１．０＜ｘ＜３．０、１．３３＜ｙ＜４．０）、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ，及びＴｉＮからなる群より選ばれる、請求項９に記載の選択的な化学的機械的研磨の方法。
【請求項１１】
第一の材料及び少なくとも一種の第二の材料を含む表面を有する半導体基材であって、前記第一の材料は、Ｃｏであり、かつ、前記第二の材料は、場合により請求項１０において定義される通りの、誘電体膜、低‐ｋ及び超低‐ｋ膜、並びにバリア膜からなる群より選ばれる半導体基材；
研磨パッド；
請求項１〜８のいずれか一項に記載の化学的機械的研磨組成物；
を含む化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システムであって、かつ、前記表面の少なくとも一部は、前記研磨パッド及び前記化学的機械的研磨組成物の両方と接触している、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システム。
【外国語明細書】
2018014487000001.pdf