(57)【要約】  本発明は、（ａ）液体キャリア、（ｂ）５０％以上の分岐度を有するポリマー、及び（ｃ）研磨パッド、研磨材又はこれらの組み合わせを含む、研磨システム及びその使用方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）液体キャリア、
（ｂ）５０％以上の分岐度を有するポリマー、及び
（ｃ）研磨パッド、研磨材、又はこれらの組み合わせ
を含む研磨システム。
【請求項２】
分岐度が６０％以上である、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項３】
分岐度が７０％以上である、請求項２に記載の研磨システム。
【請求項４】
前記ポリマーが、デンドリマー、櫛型ポリマー、ボトルブラシポリマー、直線状デンドリマー・ジブロック・コポリマー、直線状デンドリマー・トリブロック・コポリマー、不規則に分岐したポリマー及びこれらのコポリマー、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項５】
前記ポリマーが直線状デンドリマー・ジブロック・コポリマーである、請求項４に記載の研磨システム。
【請求項６】
前記直線状デンドリマー・ジブロック・コポリマーが、ポリエチレンオキサイド−ポリアミドアミン（ＰＥＯ−ＰＡＭＡＭ）・ジブロック・コポリマーである、請求項５に記載の研磨システム。
【請求項７】
前記ポリマーが直線状デンドリマー・トリブロック・コポリマーである、請求項４に記載の研磨システム。
【請求項８】
前記直線状デンドリマー・トリブロック・コポリマーが、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−ポリアミドアミン・トリブロック・コポリマーである、請求項７に記載の研磨システム。
【請求項９】
前記ポリマーがデンドリマーである、請求項４に記載の研磨システム。
【請求項１０】
前記デンドリマーが、Ｃ1-8複素環、Ｃ1-8炭素環、Ｃ1-8アルカン及びＣ1-8アミノアルカンからなる群から選択されるコアモノマーを含む、請求項９に記載の研磨システム。
【請求項１１】
前記デンドリマーが窒素原子から分岐している、請求項９に記載の研磨システム。
【請求項１２】
前記デンドリマーが２〜１０世代のものを含む、請求項９に記載の研磨システム。
【請求項１３】
前記ポリマーがポリアミドアミン（ＰＡＭＡＭ）ポリマーである、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項１４】
前記ポリマーがポリグリセロールである、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項１５】
前記ポリマーが、アミン、アミド、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、ヒドロキシル基及びこれらの塩、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される表面官能基を含む、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項１６】
前記ポリマーの分子量が１，０００〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌである、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項１７】
前記分子量が２，０００〜５００，０００ｇ／ｍｏｌである、請求項１６に記載の研磨システム。
【請求項１８】
前記ポリマーが、モノマーを含む高度に分岐したコアを含み、該高度に分岐したコアの中の該モノマーの５０％以上が分岐している、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項１９】
前記ポリマーの粘度が、同条件下において、同じモノマー組成及び分子量の直線状ポリマーの粘度の７０％以下である、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項２０】
前記システムが、前記液体キャリア中に懸濁した研磨材を含む、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項２１】
前記システムが、研磨パッドに固定された研磨材を含む、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項２２】
キレート剤又は錯形成剤、酸化剤、界面活性剤、消泡剤、殺生剤及びこれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上の研磨添加剤をさらに含む、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項２３】
（ｉ）基板を請求項１に記載の研磨システムと接触させ、及び
（ｉｉ）該基板を研磨するために、該基板の少なくとも一部を薄く削る
ことを含む、基板を研磨する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学機械研磨において使用するための、高度に分岐したポリマーを含む研磨システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、シリコンウェーハのような基板内又は基板上に形成された数百万の能動素子から構成される。能動素子は、化学的及び物理的に基板内部に接続され、多層配線を用いることによって相互配線されて機能回路を形成する。典型的な多層配線は、第１の金属層と中間誘電体層を含み、場合によってはさらに第３の及びそれに続く金属層を含む。ドープされた及び非ドープの二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）及び／又はｌｏｗ−ｋ誘電体のような中間誘電体は、異なる金属層を電気的に分離するために使用される。
【０００３】
異なる相互配線層間における電気的配線は、金属ビアを用いることにより作製される。例えば米国特許第５７４１６２６号では、誘電性のＴａＮ層を作製する方法が記載されている。さらに米国特許第４７８９６４８号では、絶縁膜中に複数の金属化された層及び金属化されたビアを作製する方法が記載されている。同様に、相互配線層とウェル内に形成されたデバイスの間に電気的配線を形成するために金属コンタクトが用いられる。金属ビア及びコンタクトは、例えば、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、アルミニウム−銅（Ａｌ−Ｃｕ）、アルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）及びこれらの組み合わせのような様々な金属及び合金（以下ビア金属という。）で満たすことができる。ビア金属は、一般に、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン（Ｗ）又は窒化タングステン（ＷＮ）のバリアフィルムのような接着層（すなわちバリアフィルム）を使用し、ビア金属をＳｉＯ2基材に接着する。コンタクト層において、バリアフィルムはビア金属がＳｉＯ2と反応するのを防ぐ拡散バリアとして働く。
【０００４】
ある半導体製造プロセスにおいては、金属ビア及び／又はコンタクトはブランケット金属を堆積することにより形成され、その後化学機械研磨（ＣＭＰ）工程が行われる。典型的なプロセスにおいては、ビアホールは、中間誘電体（ＩＬＤ）を通り、相互配線の導線又は半導体基材に至ってエッチングされる。次に、バリアフィルムをＩＬＤの上に形成し、かつエッチングされたビアホールの中に入るようにする。その後、バリアフィルムの上及びビアホールの中にビア金属をブランケット堆積する。ビアホールがブランケット堆積金属で満たされるまで、堆積が続けられる。最後に余分な金属を化学機械研磨（ＣＭＰ）処理によって除去して金属ビアが形成される。ビアを製造及び／又はＣＭＰするための方法は、米国特許第４６７１８５１号、第４９１０１５５号及び第４９４４８３６号に開示されている。
【０００５】
典型的な金属ＣＭＰシステムは、酸化性の水性媒体中に懸濁したシリカ又はアルミナのような研磨材料を含有している。例えば米国特許第５２４４５３４号では、アルミナ、過酸化水素、及び水酸化カリウム又は水酸化アンモニウムのいずれかを含有するシステムが開示されており、下にある絶縁体層をほとんど除去せずにタングステンを除去するのに有用である。米国特許第５２０９８１６号では、水性媒体中に過塩素酸、過酸化水素、及び固形研磨材料を含む、アルミニウムを研磨するのに有用なシステムが開示されている。米国特許第５３４０３７０号では、ヘキサシアノ鉄酸カリウム、酢酸カリウム、酢酸及びシリカを含むタングステンの研磨システムが開示されている。米国特許第５３９１２５８号及び第５４７６６０６号では、水性媒体、研磨粒子及びシリカ除去レートを制御するアニオンを含む、金属及びシリカの複合体を研磨するためのシステムが開示されている。米国特許第５７７００９５号では、酸化剤、化学剤、及びアミノ酢酸及びアミド硫酸から選択されるエッチング剤を含む研磨システムが開示されている。米国特許第６２９０７３６号では、研磨材、ハロゲン化合物及び塩基性水溶液を含む、貴金属表面を研磨するための研磨組成物が開示されている。ＣＭＰ処理において使用される他の研磨システムが、米国特許第４９５６３１３号、第５１３７５４４号、第５１５７８７６号、第５３５４４９０号及び第５５２７４２３号に記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
チタン、窒化チタン及びタングステンのような同様の金属類のバリアフィルムは、ビア金属の化学的活性と同等の化学的活性を有している。その結果、Ｔｉ／ＴｉＮバリアフィルム及びビア金属の両方を同等のレートで研磨するために、単一システムを効果的に使用することができる。しかしながらＴａ及びＴａＮバリアフィルムは、Ｔｉ、ＴｉＮなどのバリアフィルムとは顕著な違いがある。Ｔａ及びＴａＮは、Ｔｉ及びＴｉＮと比較すると化学的性質については比較的不活性である。従って前述のシステムは、チタン層を研磨する場合と比べてタンタル層を研磨する場合に非常に効果が低い（例えば、タンタル除去レートはチタン除去レートと比べて非常に低い）。ビア金属とバリア金属は、それらが同等の高い除去レートを有するために単一システムを使用して通常は研磨される。一方、従来の研磨システムを用いてビア金属並びにタンタル及び同様の材料を一緒に研磨することは、酸化物のエロージョンやビア金属のディッシングのような望ましくない結果を招く。
【０００７】
酸化物のエロージョンに伴う同様の問題は、貴金属をビア金属として使用した場合に観察される。貴金属は非常に低い化学的活性を有しており、従来のＣＭＰ組成物では十分に研磨されない。貴金属の効率的な平坦化にはしばしばアルカリ性のｐＨを有するＣＭＰ組成物を必要とするが、その結果酸化物層の除去レートがより高くなって望ましくない。
【０００８】
従って、平坦化効率、均一性及び第１の金属層の除去レートが最大化され、かつ第２の層の平坦化が最小化されることにより、第１の金属層のディッシング、表面欠陥、及び下にあるトポグラフィへのダメージのような望ましくない影響を最小限にするような、第１の金属層及び第２の層を含む基板を研磨するシステム、組成物、及び／又は方法が依然として必要とされている。本発明はそのようなシステム、組成物及び方法を提供する。本発明におけるこれら及び他の特徴及び利点は、ここに記載した発明の詳細な説明により明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、（ａ）液体キャリア、（ｂ）分岐度が５０％以上のポリマー、及び（ｃ）研磨パッド、研磨材又はこれらの組み合わせを含む研磨システムを提供する。本発明はさらに、（ｉ）基板を該研磨システムと接触させ、及び（ｉｉ）該基板を研磨するために該基板の少なくとも一部を薄く削ることを含む基板の研磨方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、半導体基板のような基板を研磨するのに使用するための研磨システム、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）システムを対象としている。研磨システムは、（ａ）液体キャリア、（ｂ）高度に分岐したポリマー、及び（ｃ）研磨パッド、研磨材又はこれらの組み合わせを含む。
【００１１】
ここに記載した研磨システムは、望ましくは研磨材及び研磨パッドを含む。研磨材は任意の適当な形態（例えば研磨粒子）であってよい。研磨材は、研磨パッド上に固定してもよく、及び／又は粒子状の形態で液体キャリア中に懸濁させてもよい。研磨パッドは任意の適当な研磨パッドであってよい。液体キャリア中に懸濁している、研磨材（液体キャリア中に懸濁している場合）及び高度に分岐したポリマー、もしあるならばさらに他の構成要素は、研磨（例えばＣＭＰ）システムの研磨組成物を形成する。
【００１２】
研磨材は任意の適当な研磨材であってよい。例えば、研磨材は天然物又は合成物であってよく、ダイヤモンド（例えば多結晶ダイヤモンド）、ガーネット、ガラス、カーボランダム、金属酸化物、カーバイド、窒化物などを含んでもよい。研磨材は望ましくは金属酸化物を含む。適した金属酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、ゲルマニア、マグネシア及びこれらが共形成した生成物、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される金属酸化物を含む。研磨粒子は、通常２０ｎｍ〜５００ｎｍの平均粒径（例えば粒子の平均直径）を有する。好ましくは、研磨粒子は７０ｎｍ〜３００ｎｍ（例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍ）の平均粒径を有する。
【００１３】
研磨材が研磨システム中に存在し、液体キャリア中に懸濁している場合（すなわち研磨材が研磨組成物の構成要素である場合）、任意の適当量の研磨材が研磨組成物中に存在していてよい。典型的には、０．１質量％以上（例えば０．５質量％以上）の研磨材が研磨組成物中に存在しうる。より典型的には、１質量％以上の研磨材が研磨組成物中に存在しうる。研磨組成物中の研磨材量は、典型的には３０質量％を超えず、より典型的には２０質量％を超えない（例えば１０質量％を超えない）。
【００１４】
液体キャリアは、研磨材（研磨組成物中に存在する場合）、高度に分岐したポリマー及び他の任意の添加剤を、研磨又は平坦化されるのに適した基板の表面に適用できるようにする目的で使用される。液体キャリアは任意の適当な液体キャリアであってよい。液体キャリアは通常、水、水と適当な水混和性溶媒の混合物、又はエマルジョンである。好ましくは、液体キャリアは、水、より好ましくは脱イオン水を含むか、実質的には水、より好ましくは脱イオン水からなるか、又は水、より好ましくは脱イオン水からなる。望ましくは、高度に分岐したポリマーは、液体キャリア中に溶解可能又は乳化可能である。
【００１５】
高度に分岐したポリマーは、任意の適当なポリマー又はコポリマーであってよい。高度に分岐したポリマーには二つの一般的な種類がある：明確な構造を有する設計通りに作られた高分子（例えばデンドリマー、櫛型ポリマー、グラフトポリマー、ボトルブラシポリマー（bottle brush polymer））、及び不規則に（統計的に）分岐したポリマーである。ポリマーは、デンドリマー（例えばスターバーストデンドリマー）、櫛型ポリマー又は櫛型コポリマー（例えばカーテン型ポリマー）、ボトルブラシポリマー又はボトルブラシコポリマー、スターデンドリマーハイブリッドポリマー、直線状デンドリマー・ジブロック・コポリマー（a linear-dendrimer diblock copolymer）、直線状デンドリマー・トリブロック・コポリマー（a linear-dendrimer triblock copolymer）、不規則に分岐したポリマー又はこれらの組み合わせであってよい。
【００１６】
デンドリマーは、２以上の分岐構造をそこから発する中央のコアモノマーを含むポリマーである。デンドリマーは理想的には完全に分岐している（すなわち全てのモノマー毎に完全に分岐している）が、実際の合成上の制約からほぼ完全に分岐しただけのワンポットデンドリマーが展開する。コアモノマーは、Ｃ1-8複素環、Ｃ1-8炭素環、Ｃ1-8アルカン、Ｃ1-8アミノアルカン、酸素原子、硫黄原子、窒素原子からなる群から選択してもよい。Ｃ1-8アルカン及びＣ1-8アミノアルカンは飽和、部分的に不飽和、又は完全に不飽和でもよい。それぞれの分岐レベルは「世代」と呼ばれる。デンドリマーは望ましくは２〜１０世代のものを含み、好ましくは３〜８世代のものを含む。デンドリマーは、ダイバージェントアプローチ、コンバージェントアプローチ又はこれらの組み合わせによって調製してもよい。櫛型及びボトルブラシポリマーは、直線状ポリマー骨格に取り付けられた複数のポリマー鎖、コポリマー鎖又はデンドリマー鎖を含む直線状ポリマー骨格からなる。
【００１７】
不規則に分岐したポリマーは、分岐を導入するがゲル化を起こさない、ＡＢxモノマー（例えばＡＢ2、ＡＢ3又はＡＢ4モノマー）の重縮合を経由して形成することができる。これらのポリマーにおいては分岐は統計的に制御され、デンドリマー合成においては１００％の分岐がＡＢ2モノマーから得られるのと比較して、わずかに５０％の分岐がＡＢ2モノマーについて得られる。加えて、不規則に分岐したポリマーの大きさ及び構造は、調製中に通常は制御できないため、不規則に分岐したポリマーは幅広い分子量分布を示す。
【００１８】
高度に分岐したポリマーは、任意の適当なモノマーを含んでもよい。そのようなポリマーを調製するのに使用できるモノマーの例として、エチレンイミン類、プロピレンイミン類、レゾルシノール類、ペンタエリスリトール類、アミドアミン、アミド、グリセロール類、カプロラクトン類、これらの組み合わせなどからなる群から選択されるモノマーが含まれる。通常ポリマーは、ポリエチレンイミン類、ポリプロピレンイミン類、デンドリックレゾルシノール類、ポリグリセロールのようなポリオール、デンドリックエリスリトール類、ポリアミド、ポリアミドアミン、ポリアリールエステル、ポリアルキルエステルなどから選択される。好ましくは、ポリマーはポリアミドアミン（ＰＡＭＡＭ）である。
【００１９】
高度に分岐したポリマーは、必要に応じて、アミン、アミド、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、ヒドロキシル基及びこれらの塩、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される末端官能基（すなわち表面官能基）を含む。好ましくは、末端官能基は、アミン、カルボン酸、ヒドロキシル基及びこれらの塩から選択される。
【００２０】
高度に分岐したポリマー（特にデンドリマー）は、必要に応じて、１以上のポリマー鎖（例えば直線状ポリマー鎖）により官能基化して、ハイブリッドポリマー構造を形成してもよい。例えば、デンドリマーは１以上の直線状ポリマーにより官能基化でき、ＰＡＭＡＭ−ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）・ジブロック・コポリマーのような直線状デンドリマー・ジブロック・コポリマー、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−ポリアミドアミン（ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＡＭＡＭ）・トリブロック・コポリマーのような直線状デンドリマー・トリブロック・コポリマー、又はスターデンドリマーハイブリッドコポリマーを形成する。
【００２１】
高度に分岐したポリマーは、望ましくは秩序ある分岐構造を有する。例えば、デンドリマーは通常全ての（又はほとんど全ての）モノマー単位毎に分岐している。そのような構造は不規則に分岐したポリマー、例えば、モノマー毎に１つの潜在的な分岐点を含むが、各点において実際に分岐するかは偶然であるに過ぎないポリエチレンイミンとは対照的である。秩序ある分岐構造を有する高度に分岐したポリマーは、そのような不規則に分岐したポリマーと比較して、通常はより秩序だった三次元構造を有する。
【００２２】
高度に分岐したポリマーは、望ましくは高度に分岐したコアを含む。コアはデンドリマーコア、高度に分岐した直線状ポリマー鎖などであってもよい。櫛型又はボトルブラシポリマーについては、コアは直線状ポリマー鎖である。デンドリマーについては、コアは必要に応じて直線状ポリマーによって官能基化されたデンドリマーである。
【００２３】
高度に分岐したポリマーコア中の分岐したモノマーの百分率は、しばしば出発原料の分析によって理論的に決定することができる。高度に分岐したポリマーは、好ましくは分岐度の百分率によって特徴づけられる。分岐度は、分岐した点の数を分岐可能なモノマー点の総数で除したものと等しい。典型的には、本発明の高度に分岐したポリマーは、５０％以上（例えば６０％以上）の百分率分岐度を有している。好ましくは、高度に分岐したポリマーは、７０％以上（例えば８０％以上）の分岐度を有している。完全に分岐したポリマー（すなわちデンドリマー）は、１００％の分岐度を有している。
【００２４】
高度に分岐したポリマーの分岐度は、ＮＭＲ分光法によって決定することができる。通常は、他に適当なスピン活性核が使用できる場合であっても、13Ｃ又は14Ｎ  ＮＭＲ分光法が使用される。高度に分岐したポリマー中の繰り返し単位は、それぞれの置換度に左右されて異なる化学シフトを有する。例えば高度に分岐したポリアミンにおいては、繰り返し単位には、分岐点（すなわち３級アミン）として、又は鎖延長もしくは鎖終端基（すなわち、それぞれ２級及び１級アミン）として機能しうるアミン基が含まれる。それぞれの種類のアミン（例えば１級、２級又は３級）は、ＮＭＲ（例えば13Ｃ  ＮＭＲ）スペクトルにおいて特徴的な化学シフトを有する。異なるアミンのピークについてピーク面積を積算することによって、分岐（例えば３級アミン）と非分岐（例えば２級及び１級アミン）の相対比を決定することができ、分岐度が得られる。１級及び２級アミンの間における差異のような異なる化学環境によって、ＮＭＲスペクトルにおいて観察されるピークについて異なる緩和時間が生じることがあり、この現象のせいで、ＮＭＲ分光法によって分岐割合を計算した場合に誤差が生じることがある。しかしながら、このことを適切に考慮に入れ、パルスシークエンスと長い積算時間を慎重に用いることにより、正確な比率が得られる。ＮＭＲ分光法のこのような側面は当業者には理解されることである。また、本技術分野でその多くが知られているＮＭＲシミュレーションプログラムを用いて、既知の分岐度を有するポリマーから得られるＮＭＲスペクトルを予測し、それを未知のスペクトルと対比することで、所与のサンプルポリマーにおける実際の分岐度をさらに明らかにすることができる。
【００２５】
その３次元構造のために、高度に分岐したポリマーは分子量と粘度の間に非線形の関係を通常有している。特に、高度に分岐したポリマーは、同じ組成及び分子量の対応する直線状ポリマーと比べてより低い粘度を有する傾向がある。好ましくは同条件下で、同じモノマー組成及び分子量を有する直線状ポリマーの粘度の７０％以下（例えば６０％以下、５０％以下又は４０％以下）の粘度をポリマーは有している。高度に分岐したポリマーは任意の適当な分子量を有していてよい。通常は、高度に分岐したポリマーは１，０００〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ（例えば２，０００〜５００，０００ｇ／ｍｏｌ、又は２，５００〜２５０，０００ｇ／ｍｏｌ）の分子量を有している。望ましくは、高度に分岐したポリマーは研磨組成物の粘度をほとんど変化させない。好ましくは、研磨組成物に高度に分岐したポリマーを添加することによる研磨組成物の粘度変化は、１０％以下（例えば５％以下又は３％以下）である。
【００２６】
高度に分岐したポリマーは、化学機械研磨によって除去される基材層の下にある基材層（例えば金属層、又はシリコン系絶縁層）の除去を遅くする、「ストッピング化合物」として機能しうる。高度に分岐したポリマーは、酸、アミン、アミドなどのような官能基によって下にある基材層の表面に付着する。ポリマーの高度に分岐した性質は、ポリマーの「ストッピング」特性を改善することを意図している。いかなる理論に拘束されることを望むわけではないが、高度に分岐したポリマーは、下にある（例えば酸化物絶縁）層の表面上により厚いポリマーフィルムを生成すると考えられており、そのため他の（例えば金属）層の除去レートに影響を及ぼさずに、そのような下にある層の除去レートをさらに減少させる。また、高度に分岐したポリマーは研磨粒子と相互作用することがあり、除去される基材層のスクラッチを減少させる。
【００２７】
研磨組成物は、目的とする最終用途に適した任意のｐＨを有していてもよい。研磨組成物は、研磨する基板の種類に応じて、望ましくは２〜１２（例えば２．５〜１０．５、又は３〜１０）の範囲のｐＨを有している。研磨システムは、７未満のｐＨ（例えば６未満、２〜５又は３〜４．５）、又は７より大きいｐＨ（例えば８〜１４、９〜１３又は１０〜１２）を有していてもよい。研磨システムを銅含有基板を研磨するために使用する場合、研磨組成物のｐＨは好ましくは３〜９である。研磨システムをタンタル含有基板を研磨するために使用する場合、研磨組成物のｐＨは好ましくは８〜１１である。タンタル研磨用の研磨システムがさらに酸化剤を含む場合、研磨組成物のｐＨは好ましくは４〜１１である。研磨システムをタングステンを含有する基材層を研磨するために使用する場合、研磨組成物のｐＨは好ましくは１．５〜５である。研磨システムを白金含有基板を研磨するために使用する場合、研磨組成物のｐＨは好ましくは２〜７である。研磨システムをルテニウム含有基板を研磨するために使用する場合、研磨組成物のｐＨは好ましくは５以上（例えば７〜１１）である。研磨システムをイリジウム含有基板を研磨するために使用する場合、研磨組成物のｐＨは好ましくは５〜１２（例えば７〜９）である。
【００２８】
研磨組成物は、必要に応じてさらにキレート剤又は錯形成剤を含む。錯形成剤は、除去される基材層の除去レートを高める任意の適当な化学的添加剤である。適したキレート剤又は錯形成剤は、例えばカルボニル化合物（例えばアセチルアセトネートなど）、単純なカルボキシレート（例えばアセテート、アリールカルボキシレートなど）、１以上のヒドロキシル基を含むカルボキシレート（例えばグリコレート、ラクテート、グルコネート、没食子酸及びこれらの塩など）、ジ−、トリ−及びポリ−カルボキシレート（例えばオキサレート、フタレート、クエン酸エステル、コハク酸エステル、酒石酸エステル、リンゴ酸エステル、エデト酸エステル（例えばＥＤＴＡジカリウム塩）、これらの混合物など）、１以上のスルホン基及び／又はホスホン基を含むカルボキシレートなどを含んでもよい。適したキレート剤又は錯形成剤はまた、例えば、ジ−、トリ−、又はポリアルコール（例えばエチレングリコール、ピロカテコール、ピロガロール、タンニン酸など）、及びアミン含有化合物（例えばアンモニア、アミノ酸、アミノアルコール、ジ−、トリ−、及びポリアミンなど）を含んでもよい。キレート剤又は錯形成剤の選択は、除去される基材層の種類に左右される。
【００２９】
当然のことながら、多くの前述の化合物は塩（例えば金属塩、アンモニウム塩など）、酸、又は部分塩の形態で存在していてもよい。例えば、クエン酸エステルはクエン酸に加えてそのモノ−、ジ−、及びトリ塩を含み、フタレートはフタル酸に加えてそのモノ塩（例えばフタル酸水素カリウム）及びジ塩を含み、過塩素酸塩は対応する酸（すなわち過塩素酸）に加えてその塩を含む。さらに、ある種の化合物又は試薬は、複数の機能を果たすことがある。例えば、いくつかの化合物はキレート剤及び酸化剤の両方として機能しうる（例えば過酸化ベンゾイルなど）。
【００３０】
研磨システムは必要に応じてさらに基板の１種以上の構成要素を酸化する手段を含む。基板を酸化する手段は、基板を酸化する任意の適当な手段であってよく、任意の物理的及び／又は化学的手段を含む。基板を酸化するのに適した物理的手段には、時間変化電位（例えば陽極電位）を基板に印加するためのデバイス（例えば電子ポテンシオスタット）が含まれ、そのデバイスは電気化学研磨を含む研磨システムにおいて好ましくは利用される。基板を酸化するのに適した化学的手段には化学的酸化剤が含まれ、その酸化剤は電気化学研磨を含まない研磨システムにおいて好ましくは利用される。
【００３１】
基板に時間変化電位を印加するためのデバイスは、任意のそのようなデバイスであってよい。基板を酸化するための手段は、第１の電位（例えば酸化性の高い電位）を研磨の初期段階の間に印加し、さらに第２の電位（例えば酸化性の低い電位）を研磨の後段階において又はその最中に印加するためのデバイスを好ましくは含む。また、基板を酸化するための手段は、研磨の中間段階の間に第１の電位から第２の電位へと変化させるためのデバイス、例えば中間段階の最中に連続的に電位を減少させるか、第１の酸化性の高い電位で所定の間隔をおいた後、第１の酸化性の高い電位から第２の酸化性の低い電位へ急速に電位を減少させるためのデバイスを好ましくは含む。例えば研磨の初期段階の間は、比較的高い酸化性電位を基板に印加して、基板の酸化／解離／除去レートが比較的高くなるように促進する。研磨が後段階の場合、例えば下にあるバリア層に近づいている場合であれば、基板の酸化／解離／除去レートを大幅に低下させるか無視できる程度になるよう印加電圧を減少させ、そのことによりディッシング、コロージョン及びエロージョンをなくすか大幅に減少させる。時間変化する電気化学電位は、制御可能な可変直流電源、例えば電子ポテンシオスタットを用いて好ましくは印加される。米国特許第６３７９２２３号では、電位を印加することにより基板を酸化する方法がさらに記載されている。
【００３２】
化学的酸化剤は任意の適当な酸化剤であってよい。適した酸化剤には、無機及び有機の過化合物（per-compounds）、臭素酸塩、硝酸塩、塩素酸塩、クロム酸塩、ヨウ素酸塩、鉄及び銅塩（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）、ヘキサシアノ鉄酸カリウム、二クロム酸カリウム、ヨウ素酸などが含まれる。過化合物（Ｈａｗｌｅｙ’ｓ  Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙに定義されている）は、少なくとも１つのペルオキシ基（−Ｏ−Ｏ−）を含む化合物、又はその元素の最も高い酸化状態にある元素を含む化合物である。少なくとも１つのペルオキシ基を含む化合物の例には、過酸化水素及び過酸化水素尿素や過炭酸塩のようなその付加体、過酸化ベンゾイル、過酢酸及び過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチルのような有機過酸化物、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が、これらに限定されるものではない。その元素の最も高い酸化状態にある元素を含む化合物の例には、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が、これらに限定されるものではない。酸化剤は好ましくは過酸化水素である。研磨組成物は通常、液体キャリア及びその中に溶解又は懸濁している任意の構成要素の質量に対して０．１質量％〜１５質量％（例えば０．２質量％〜１０質量％、０．５質量％〜８質量％、又は１質量％〜５質量％）の酸化剤を含む。
【００３３】
研磨システムは、必要に応じてさらにコロージョン阻害剤（すなわちフィルム形成剤）を含む。コロージョン阻害剤は任意のコロージョン阻害剤であってよい。通常は、コロージョン阻害剤はヘテロ原子含有官能基を含む有機化合物である。例えば、フィルム形成剤は、少なくとも１つの５又は６員複素環を活性な官能基として有する複素環式有機化合物であって、複素環は少なくとも１つの窒素原子を含んでおり、例えばアゾール化合物である。好ましくは、フィルム形成剤はトリアゾールであり、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。研磨システム中に用いられるコロージョン阻害剤の量は通常、液体キャリア及びその中に溶解又は懸濁している任意の構成要素の質量に対して０．０００１質量％〜３質量％であり、好ましくは０．００１質量％〜２質量％である。
【００３４】
研磨システムは必要に応じてさらに界面活性剤を含む。適した界面活性剤には、例えばカチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、これらの混合物などが含まれてもよい。好ましくは、研磨システムは非イオン性界面活性剤を含む。適した非イオン性界面活性剤の一例は、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。界面活性剤の量は通常、液体キャリア及びその中に溶解又は懸濁している任意の構成要素の質量に対して０．０００１質量％〜１質量％（好ましくは０．００１質量％〜０．１質量％、又は０．００５質量％〜０．０５質量％）である。
【００３５】
研磨システムは必要に応じてさらに消泡剤を含む。消泡剤は任意の適当な消泡剤であってよい。適した消泡剤には、シリコン系及びアセチレンジオール系消泡剤が含まれるが、これらに限定されるものではない。研磨組成物中に存在する消泡剤の量は、通常２０ｐｐｍ〜１４０ｐｐｍである。
【００３６】
研磨システムは必要に応じてさらに殺生剤を含む。殺生剤は任意の適当な殺生剤、例えばイソチアゾリノン殺生剤であってよい。研磨組成物中に使用される殺生剤の量は、通常１〜５００ｐｐｍであり、好ましくは１０〜２００ｐｐｍである。
【００３７】
この研磨システムについては、マイクロエレクトロニクス基板（例えば集積回路、メモリ又はリジッドディスク、金属、ＩＬＤ層、半導体、薄膜、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム、強誘電体、磁気ヘッド、ポリマーフィルム及び低又は高誘電率フィルム）のような基板を化学機械研磨する場合に使用することを意図している。研磨方法は、（ｉ）研磨システムを供給し、（ｉｉ）基板を研磨システムに接触させ、及び（ｉｉｉ）基板を研磨するために基板の少なくとも一部を薄く削る段階を含む。基板は任意の適当な絶縁体、金属又は金属合金層（例えば金属導電層）を含んでもよい。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他の任意の適当なｈｉｇｈ又はｌｏｗ−ｋ絶縁層であってよい。金属層は、銅、タンタル、タングステン、アルミニウム、チタン、白金、ロジウム、イリジウム、銀、金、ニッケル、ルテニウム及びこれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含む任意の適当な金属を含んでもよい。
【００３８】
望ましくは、研磨システムは少なくとも１つの金属層及び第２の（例えば絶縁又は金属）層を含む基板を研磨する方法において使用され、第１と第２の層は同じではない。基板は研磨システムと接触し、基板を研磨するために基板（好ましくは基板の金属層）の少なくとも一部が薄く削られる。研磨システムは、貴金属を含む基板、とりわけエレクトロニクス産業において使用される基板を研磨するために特によく適している。基板は好ましくは、レニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金及び金からなる群から選択される貴金属を含む。より好ましい実施態様においては、貴金属は白金、ルテニウム又はイリジウムである。貴金属層は、機械的に硬くて化学的に抵抗性を有する傾向があり、貴金属を除去するのに必要な条件において下地（例えば酸化物のような絶縁層）の除去レートはしばしば高い。研磨システムの高度に分岐したポリマーは、貴金属層に関する除去レートを高く維持しつつ、貴金属層を含む基板の下地（例えば酸化物のような絶縁）層を望ましくは保護する。
【００３９】
発明者らが知っている本発明を実施するためのベストモードを含む、本発明の好ましい実施態様をここに記載した。これらの好ましい実施態様を変形させることは、前述の記載を読めば本技術分野の当業者にとって明らかとなりうる。発明者らは当業者がこのような変形を必要に応じて使用することを予期し、及び発明者らは本発明がここに詳細に記載したもの以外に実施されることを企図している。従って本発明は、適用される法律により許容されるような、ここに添付した特許請求の範囲に列挙されている対象の全ての変更及び全ての均等物を含む。その上、これら全ての可能な変形において、ここに特段示さない限り又は文脈に明らかに矛盾しない限り、前述の要素の任意の組み合わせは本発明に包含される。
【国際調査報告】
2007519783.tif 000002
2007519783.tif 000003