(57)【要約】【課題】パターン化半導体ウエハを研磨するための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物、方法及びシステムを提供する。【解決手段】ｐＨ＞７で研磨剤及び水溶性アルミニウム化合物添加剤を含むＣＭＰ組成物は、ＣＭＰストップ層（窒化ケイ素、酸化ケイ素、又は炭化ケイ素等のケイ素を含む層）の除去速度を抑制する。ＣＭＰ組成物は、任意選択的に湿潤表面を補助する界面活性剤、金属のライン、バイアス又はトレンチに対する浸食の防止を与える浸食防止剤、及びＣＭＰ研磨組成物のｐＨを調製するために用いられるｐＨ調整剤を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高純度のコロイド状シリカ粒子、アルミナ、セリア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、ジルコニア、格子中のアルミナドープコロイド状シリカ及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０１質量％から２０質量％の研磨材、
０．０１質量％から約１０質量％の水溶性アルミニウム化合物、
並びに
水を含み、
７より大きなｐＨを有する、研磨組成物。
【請求項２】
前記水溶性アルミニウム化合物が、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、酢酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム及びこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項３】
０．０００１質量％から約５質量％のｐＨ調整剤、
ａ）非イオン性表面湿潤剤、ｂ）アニオン性表面湿潤剤、ｃ）カチオン性表面湿潤剤、ｄ）両性表面湿潤剤及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０００１質量％から１０質量％の界面活性剤、
０．０００５質量％から約０．５質量％の浸食防止剤、
少なくとも１つの過酸化基（Ｏ‐Ｏ）を含む過酸化化合物、酸化ハロゲン化物、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過炭酸塩、ペルオキシ酸、過マンガン酸塩、クロム酸塩、セリウム化合物、フェリシアン化物及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０１質量％から１０質量％の酸化剤、並びに
０．１質量％から５質量％の有機酸のうちの少なくとも１種をさらに含む、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項４】
前記浸食防止剤が、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）及びその誘導体、トリアゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ピラ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並びにこれらの組み合わせからなる群より選択される、分子内に窒素原子を含む化学添加剤であり、
前記ｐＨ調整剤が、塩酸、硝酸、硫酸、クロロ酢酸、酒石酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、マロン酸、スルホン酸、リン酸、脂肪酸、ポリカルボン酸、塩化水素及びこれらの混合物からなる群より選択され、または水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア、４級有機アンモニウム水酸化物、エチレンジアミン、ピぺラジン、ポリエチレンイミン、変性ポリエチレンイミン及びこれらの混合物からなる群より選択され、
前記有機酸が、芳香族有機酸、アミノ酸又はこれらの塩並びにこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項３に記載の研磨組成物。
【請求項５】
前記非イオン性表面湿潤剤が、エトキシ化アルコール、エトキシ化アセチレンジオール界面活性剤、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテル、グルコシドアルキルエーテル、ポリエチレングリコールオクチルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテル、グリセロールアルキルエステル、ポリオキシエチレングリコールソルビタンアルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル、コカミドモノエタノールアミン、コカミドジエタノールアミン、ドデシルジメチルアミンオキシド、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールのブロックコポリマー、ポリエトキシ化タローアミン、フルオロ界面活性剤並びにこれらの組み合わせからなる群より選択され、
前記アニオン性表面湿潤剤が、アルキルカルボン酸塩、アルキルポリアクリル塩、アルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩、アルキルジカルボン酸塩、アルキルジ硫酸塩、アルキルジリン酸塩、アルコキシカルボン酸塩、アルコキシ硫酸塩、アルコキシリン酸塩、アルコキシジカルボン酸塩、アルコキシジ硫酸塩、アルコキシジリン酸塩、置換されたアリールカルボン酸塩、置換されたアリール硫酸塩、置換されたアリールリン酸塩、置換されたアリールジカルボン酸塩、置換されたアリールジ硫酸塩、置換されたアリールジリン酸塩及びこれらの組み合わせからなる群より選択され、
前記カチオン性表面湿潤剤が、疎水性鎖、並びにアミン、４級アンモニウム、ベンザルコニウム及びアルキルピリジウムイオンからなる群より選択されるカチオン電荷中心を含む分子のハロゲン化物であり、
前記両性表面湿潤剤が、主要な分子鎖上の正（カチオン性）及び負（アニオン性）の電荷の両方をそれらに相対的な対イオンと共に有する、請求項３に記載の研磨組成物。
【請求項６】
高純度コロイド状シリカ粒子、水溶性アルミニウム化合物であって、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、酢酸アルミニウム、水酸化アルミニウム及びこれらの組み合わせからなる群より選択される水溶性アルミニウム化合物を含み、８から１２のｐＨを有する、請求項３に記載の研磨組成物。
【請求項７】
ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）及びその誘導体、トリアゾール及びその誘導体並びにこれらの組み合わせからなる群より選択される浸食防止剤、水酸化カリウム、ベンゼンスルホン酸、任意選択的に、少なくとも１つの過酸化基を含む過酸化化合物をさらに含み、１０から１２のｐＨを有する、請求項６に記載の研磨組成物。
【請求項８】
第１の材料と、第２の材料とを有する少なくとも１つの表面を含む半導体デバイスの化学機械平滑化のための研磨方法であって、
ａ）少なくとも１つの表面を研磨パッドに接触させる工程と、
ｂ）研磨組成物を少なくとも１つの表面へ輸送する工程であって、前記研磨組成物が、
高純度コロイド状シリカ粒子、アルミナ、セリア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、ジルコニア、格子中のアルミナドープコロイド状シリカ及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０１質量％から２０質量％の研磨剤、
０．０１質量％から約１０質量％の水溶性アルミニウム化合物、
並びに
水を含み、
７より大きなｐＨを有する、工程と、
ｃ）少なくとも１つの表面を研磨組成物により研磨して第１の材料を除去し、第２の材料をストップ‐オンする工程と、を含み、
前記第１の材料が金属、バリア又はライナー材料、誘電材料及びこれらの組み合わせからなる群より選択され、前記第２の材料が少なくとも１種のケイ素を含む材料を含む、方法。
【請求項９】
前記研磨組成物中の前記水溶性アルミニウム化合物が、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、酢酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム及びこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記研磨組成物が、
０．０００１質量％から約５質量％のｐＨ調整剤、
ａ）非イオン性表面湿潤剤、ｂ）アニオン性表面湿潤剤、ｃ）カチオン性表面湿潤剤、ｄ）両性表面湿潤剤及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０００１質量％から１０質量％の界面活性剤、
０．０００５質量％から約０．５質量％の浸食防止剤、
少なくとも１つの過酸化基（Ｏ‐Ｏ）を含む過酸化化合物、酸化ハロゲン化物、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過炭酸塩、ペルオキシ酸、過マンガン酸塩、クロム酸塩、セリウム化合物、フェリシアン化物及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０１質量％から１０質量％の酸化剤、並びに
０．１質量％から５質量％の有機酸のうちの少なくとも１種をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記研磨組成物中の前記浸食防止剤が、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）及びその誘導体、トリアゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ピラ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並びにこれらの組み合わせからなる群より選択される、分子内に窒素原子を含む化学添加剤であり、
前記ｐＨ調整剤が、塩酸、硝酸、硫酸、クロロ酢酸、酒石酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、マロン酸、スルホン酸、リン酸、脂肪酸、ポリカルボン酸、塩化水素及びこれらの混合物からなる群より選択され、または水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア、４級有機アンモニウム水酸化物、エチレンジアミン、ピぺラジン、ポリエチレンイミン、変性ポリエチレンイミン及びこれらの混合物からなる群より選択され、
前記有機酸が、芳香族有機酸、アミノ酸又はこれらの塩並びにこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記非イオン性表面湿潤剤が、エトキシ化アルコール、エトキシ化アセチレンジオール界面活性剤、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテル、グルコシドアルキルエーテル、ポリエチレングリコールオクチルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテル、グリセロールアルキルエステル、ポリオキシエチレングリコールソルビタンアルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル、コカミドモノエタノールアミン、コカミドジエタノールアミン、ドデシルジメチルアミンオキシド、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールのブロックコポリマー、ポリエトキシ化タローアミン、フルオロ界面活性剤並びにこれらの組み合わせからなる群より選択され、
前記アニオン性表面湿潤剤が、アルキルカルボン酸塩、アルキルポリアクリル塩、アルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩、アルキルジカルボン酸塩、アルキルジ硫酸塩、アルキルジリン酸塩、アルコキシカルボン酸塩、アルコキシ硫酸塩、アルコキシリン酸塩、アルコキシジカルボン酸塩、アルコキシジ硫酸塩、アルコキシジリン酸塩、置換されたアリールカルボン酸塩、置換されたアリール硫酸塩、置換されたアリールリン酸塩、置換されたアリールジカルボン酸塩、置換されたアリールジ硫酸塩、置換されたアリールジリン酸塩及びこれらの組み合わせからなる群より選択され、
前記カチオン性表面湿潤剤が、疎水性鎖、並びにアミン、４級アンモニウム、ベンザルコニウム及びアルキルピリジウムイオンからなる群より選択されるカチオン電荷中心を含む分子のハロゲン化物であり、
前記両性表面湿潤剤が、主要な分子鎖上の正（カチオン性）及び負（アニオン性）の電荷の両方をそれらに相対的な対イオンと共に有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記研磨組成物が、高純度コロイド状シリカ粒子、水溶性化合物であって、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、酢酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム及びこれらの組み合わせからなる群より選択される水溶性化合物を含み、８から１２のｐＨを有し、前記第１の材料が、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ａｌ及びこれらの組み合わせからなる群より選択される金属膜、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｒｕ及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるバリア又はライナー膜、低ｋ材料誘電膜並びにこれらの組み合わせからなる群より選択され、前記少なくとも１種のケイ素を含む材料が、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素及びこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記研磨組成物が、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）及びその誘導体、トリアゾール及びその誘導体並びにこれらの組み合わせからなる群より選択される浸食防止剤、水酸化カリウム、ベンゼンスルホン酸、任意選択的に、少なくとも１つの過酸化基を含む過酸化化合物をさらに含み、１０から１２のｐＨを有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
化学機械平滑化のためのシステムであって、システムが、
金属、バリア又はライナー材料、誘電材料及びこれらの組み合わせからなる群より選択される第１の材料と、少なくとも１種のケイ素を含む材料を含む第２の材料とを有する少なくとも１つの表面を含むパターン化基材、
研磨パッド、及び
少なくとも１つの表面への研磨組成物を含み、前記研磨組成物が、
高純度コロイド状シリカ粒子、アルミナ、セリア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、ジルコニア、格子中のアルミナドープコロイド状シリカ及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０１質量％から２０質量％の研磨剤、
０．０１質量％から約１０質量％の水溶性アルミニウム化合物、
並びに
水を含み、
７より大きなｐＨを有し、
前記少なくとも１つの表面が、研磨パッド及び研磨組成物と接触している、システム。
【請求項１６】
前記研磨組成物中の前記水溶性アルミニウム化合物が、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、酢酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム及びこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記研磨組成物が、
０．０００１質量％から約５質量％のｐＨ調整剤、
ａ）非イオン性表面湿潤剤、ｂ）アニオン性表面湿潤剤、ｃ）カチオン性表面湿潤剤、ｄ）両性表面湿潤剤及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０００１質量％から１０質量％の界面活性剤、
０．０００５質量％から約０．５質量％の浸食防止剤、
少なくとも１つの過酸化基（Ｏ‐Ｏ）を含む過酸化化合物、酸化ハロゲン化物、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過炭酸塩、ペルオキシ酸、過マンガン酸塩、クロム酸塩、セリウム化合物、フェリシアン化物及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０１質量％から１０質量％の酸化剤、並びに
０．１質量％から５質量％の有機酸のうちの少なくとも１種をさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記研磨組成物中の前記浸食防止剤が、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）及びその誘導体、トリアゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ピラ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並びにこれらの組み合わせからなる群より選択される、分子内に窒素原子を含む化学添加剤であり、
前記ｐＨ調整剤が、塩酸、硝酸、硫酸、クロロ酢酸、酒石酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、マロン酸、スルホン酸、リン酸、脂肪酸、ポリカルボン酸、塩化水素及びこれらの混合物からなる群より選択され、または水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア、４級有機アンモニウム水酸化物、エチレンジアミン、ピぺラジン、ポリエチレンイミン、変性ポリエチレンイミン及びこれらの混合物からなる群より選択され、
前記有機酸が、芳香族有機酸、アミノ酸又はこれらの塩並びにこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記非イオン性表面湿潤剤が、エトキシ化アルコール、エトキシ化アセチレンジオール界面活性剤、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテル、グルコシドアルキルエーテル、ポリエチレングリコールオクチルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテル、グリセロールアルキルエステル、ポリオキシエチレングリコールソルビタンアルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル、コカミドモノエタノールアミン、コカミドジエタノールアミン、ドデシルジメチルアミンオキシド、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールのブロックコポリマー、ポリエトキシ化タローアミン、フルオロ界面活性剤並びにこれらの組み合わせからなる群より選択され、
前記アニオン性表面湿潤剤が、アルキルカルボン酸塩、アルキルポリアクリル塩、アルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩、アルキルジカルボン酸塩、アルキルジ硫酸塩、アルキルジリン酸塩、アルコキシカルボン酸塩、アルコキシ硫酸塩、アルコキシリン酸塩、アルコキシジカルボン酸塩、アルコキシジ硫酸塩、アルコキシジリン酸塩、置換されたアリールカルボン酸塩、置換されたアリール硫酸塩、置換されたアリールリン酸塩、置換されたアリールジカルボン酸塩、置換されたアリールジ硫酸塩、置換されたアリールジリン酸塩及びこれらの組み合わせからなる群より選択され、
前記カチオン性表面湿潤剤が、疎水性鎖、並びにアミン、４級アンモニウム、ベンザルコニウム及びアルキルピリジウムイオンからなる群より選択されるカチオン電荷中心を含む分子のハロゲン化物であり、
前記両性表面湿潤剤が、主要な分子鎖上の正（カチオン性）及び負（アニオン性）の電荷の両方をそれらに相対的な対イオンと共に有する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記研磨組成物が、高純度コロイド状シリカ粒子、水溶性アルミニウム化合物であって、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、酢酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム及びこれらの組み合わせからなる群より選択される水溶性アルミニウム化合物を含み、８から１２のｐＨを有し、
前記金属膜が、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ａｌ及びこれらの組み合わせからなる群より選択され、前記バリア又はライナー膜が、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｒｕ及びこれらの組み合わせからなる群より選択され、前記誘電膜が、低ｋ材料であり、
前記少なくとも１種のケイ素を含む材料が、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素及びこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記研磨組成物が、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）及びその誘導体、トリアゾール及びその誘導体並びにこれらの組み合わせからなる群より選択される浸食防止剤、水酸化カリウム、ベンゼンスルホン酸、任意選択的に、少なくとも１つの過酸化基を含む過酸化化合物をさらに含み、１０から１２のｐＨを有する、請求項２０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願の相互参照
本件は、２０１５年９月２５日に出願されたＵＳ仮出願第６２／２３３，２５１号の優先権を主張する。仮出願第６２／２３３，２５１号の開示は、参照により本開示に組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、例えばパターン化半導体ウエハ等のパターン化基材表面のＣＭＰのための化学機械平滑化／平滑化（「ＣＭＰ」）研磨配合物（ＣＭＰ組成物又はＣＭＰ配合物、ＣＭＰスラリー又はスラリーが互換的に用いられる）に関する。
【０００３】
また、より詳細には、また、本開示に記載されるのは、バリア、低ｋ又は超低ｋ、誘電、及び金属のライン又はバイアス又はトレンチ等のマルチタイプ膜を有するパターン化ウエハを研磨するためのＣＭＰ研磨組成物である。
【０００４】
集積回路（ＩＣ）製造プロセスにおいて、複数のＣＭＰ工程がある。ＣＭＰ処理が適用される際、多段階のＣＭＰプロセスが利用されてよく、工程１銅ＣＭＰプロセスと呼ばれる銅表層の最初の除去及び平滑化、次いでバリア層ＣＭＰプロセスを含む。バリア層ＣＭＰプロセスは、しばしばバリア又は工程２ＣＭＰプロセスと呼ばれる。
【０００５】
ステージ２においてバリアＣＭＰ組成物が利用されるＣＭＰ処理は、パターン化ウエハの表面上の過剰の金属層及び他の膜を除去し、平滑化して全体の平滑化を達成するためによく用いられる。
【０００６】
パターン化ウエハ構造の銅損失等の重要な誘電材及び金属の問題に対処するために、 ＣＭＰストップ層を用いることができる。ＣＭＰストップ層は、金属ＣＭＰ、特にバリア層ＣＭＰが、バリア層の下にある誘電層を除去することを止めることができる。ＣＭＰストップ層は、過剰研磨から構造を保護することにおいて効果的である。ＣＭＰストップ層は、窒化ケイ素（ＳｉＮと略される）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のケイ素を含む材料から製造されてよい。したがって、幾つかのＣＭＰ応用は、それらがある種の膜積層においてストップ層が用いられてよいため、ＳｉＮ及び／又はＳｉＣに関して非常に低い除去速度を要求する。
【０００７】
浅いトレンチの分離（ＳＴＩ）応用に関して非常に低いＳｉＮ速度を達成するために、当分野においてなされた研究がある。Ｂａｂｕら（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，１５６，１２，Ｈ９３６‐Ｈ９４３，２００９）又はＣａｒｔｅｒら（ＵＳ特許第７０７１１０５号、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ‐Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，８，８，Ｇ２１８‐Ｇ２２１，２００５）は、窒化ケイ素に対して酸化ケイ素の選択性を増大させる添加剤について報告した。
【０００８】
主に、ある種の有機酸の添加、例としてはピコリン酸、がＣＭＰスラリー中で用いられた。しかしながら全てのこれらの先行技術の例は、ピコリン酸などのセリアと共に働く添加剤が、シリカ粒子とは全く働かないように、研磨剤としてのシリカ粒子とは完全に異なる除去メカニズムが特徴である研磨剤としてセリア粒子を用いる。
【０００９】
さらに、ＳＴＩスラリーは、通常４〜７のｐＨ範囲において用いられ、それは金属膜についての潜在的な浸食の問題にのために、先端のバリア応用に関して適していない。
【００１０】
加えて、セリアスラリーは、一般に十分な金属又はバリア膜除去速度を達成するために要求される過酸化水素又は他の適した酸化剤との組み合わせで用いることができない。
【００１１】
したがって、他の層に対する除去速度、低いディッシング（ｄｉｓｈｉｎｇ）及び低欠陥等の他の要求を満たす他を与える一方、（ケイ素を含む層等の）ストップ層について非常に低い除去速度のＣＭＰを実施することができるＣＭＰスラリー、方法及びシステムに対する大きな必要がある。
【発明の概要】
【００１２】
本開示に記載されるのは、要求を満足するＣＭＰ研磨組成物、方法、及びシステムである。本発明は、ＣＭＰプロセス中のケイ素を含む膜の除去速度を抑制するためのＣＭＰスラリーにおける添加剤の使用であって、添加剤が水溶性アルミニウム化合物である、使用を開示する。
【００１３】
１つの実施態様において、本開示に記載されるのは、
高純度コロイド状シリカ粒子、アルミナ、セリア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、ジルコニア、格子中のアルミナドープコロイド状シリカ及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０１質量％から２０質量％の研磨剤、
０．０１質量％から約１０質量％の水溶性アルミニウム化合物、
任意選択的に、
０．０００１質量％から約５質量％のｐＨ調整剤、
ａ）非イオン性表面湿潤剤、ｂ）アニオン性表面湿潤剤、ｃ）カチオン性表面湿潤剤、ｄ）両性表面湿潤剤及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０００１質量％から１０質量％の界面活性剤、
０．０００５質量％から約０．５質量％の浸食防止剤、
少なくとも１つの過酸化基（Ｏ‐Ｏ）を含む過酸化化合物、酸化ハロゲン化物、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過炭酸塩、ペルオキシ酸、過マンガン酸塩、クロム酸塩、セリウム化合物、フェリシアン化物及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０１質量％から１０質量％の酸化剤、及び
０．１質量％から５質量％の有機酸、
並びに
水を含み、
７より大きなｐＨ、好ましくは約８から１２、より好ましくは約１０から１２のｐＨを有する、ＣＭＰ研磨組成物である。
【００１４】
さらなる実施態様において、本開示に記載されるのは、第１の材料と、少なくとも１種のケイ素を含む材料を含む第２の材料とを有する少なくとも１つの表面を含む半導体デバイスの化学機械平滑化のための研磨方法であって、研磨方法が、
ａ）少なくとも１つの表面を研磨パッドに接触させる工程と、
ｂ）研磨組成物を少なくとも１つの表面へ輸送する工程であって、研磨組成物が、
高純度コロイド状シリカ粒子、アルミナ、セリア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、ジルコニア、格子中のアルミナドープコロイド状シリカ及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０１質量％から２０質量％の研磨剤、
０．０１質量％から約１０質量％の水溶性アルミニウム化合物、
任意選択的に、
０．０００１質量％から約５質量％のｐＨ調整剤、
ａ）非イオン性表面湿潤剤、ｂ）アニオン性表面湿潤剤、ｃ）カチオン性表面湿潤剤、ｄ）両性表面湿潤剤及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０００１質量％から１０質量％の界面活性剤、
０．０００５質量％から約０．５質量％の浸食防止剤、
少なくとも１つの過酸化基（Ｏ‐Ｏ）を含む過酸化化合物、酸化ハロゲン化物、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過炭酸塩、ペルオキシ酸、過マンガン酸塩、クロム酸塩、セリウム化合物、フェリシアン化物、及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０１質量％から１０質量％の酸化剤、及び
０．１質量％から５質量％の有機酸、
並びに
水を含み、
７より大きなｐＨ、好ましくは約８から１２、より好ましくは約１０から１２のｐＨを有する、工程と、
ｃ）少なくとも１つの表面を研磨組成物により研磨して第１の材料を除去し、第２の材料をストップ‐オンする工程と、を含む、方法である。
【００１５】
さらに別の実施態様において、本開示に記載されるのは、化学機械平滑化のためのシステムであって、システムが、
第１の材料と、少なくとも１種のケイ素を含む材料を含む第２の材料とを有する少なくとも１つの表面を含むパターン化基材、
研磨パッド、及び
少なくとも１つの表面への研磨組成物を含み、研磨組成物が、
高純度コロイド状シリカ粒子、アルミナ、セリア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、ジルコニア、格子中のアルミナドープコロイド状シリカ及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０１質量％から２０質量％の研磨剤、
０．０１質量％から約１０質量％の水溶性アルミニウム化合物、
任意選択的に、
０．０００１質量％から約５質量％のｐＨ調整剤、
ａ）非イオン性表面湿潤剤、ｂ）アニオン性表面湿潤剤、ｃ）カチオン性表面湿潤剤、ｄ）両性表面湿潤剤及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０００１質量％から１０質量％の界面活性剤、
０．０００５質量％から約０．５質量％の浸食防止剤、
少なくとも１つの過酸化基（Ｏ‐Ｏ）を含む過酸化化合物、酸化ハロゲン化物、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過炭酸塩、ペルオキシ酸、過マンガン酸塩、クロム酸塩、セリウム化合物、フェリシアン化物及びこれらの混合物からなる群より選択される０．０１質量％から１０質量％の酸化剤、及び
０．１質量％から５質量％の有機酸、
並びに
水を含み、
７より大きなｐＨ、好ましくは約８から１２、より好ましくは約１０から１２のｐＨを有し、
少なくとも１つの表面が、研磨パッド及び研磨組成物と接触している、システムである。
【００１６】
水溶性アルミニウム化合物添加剤としては、これらに限定されないが、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、酢酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム及びこれらの組み合わせが挙げられる。アルミニウム化合物は、添加された濃度にて、スラリー配合物において可溶であるのがよい。アルミン酸塩は、アルミニウム化合物の好ましい形態である。アルミン酸塩は、ＣＭＰスラリー配合物において、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）等のアルミニウムの化合物、又は酢酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等のアルミニウム塩を水酸化カリウム（ＫＯＨ）、又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等の適した水酸化物塩基と共に用いることにより、インサイチューで生成させることができる。
【００１７】
水溶性アルミニウム化合物は、０．０１質量％から約１０質量％、又はより好ましくは０．０５％から約５質量％の間、又はより好ましくは０．１質量％及び１質量％の間を範囲とする濃度において存在してよい。
【００１８】
研磨組成物におけるｐＨ調整剤は、塩酸、硝酸、硫酸、クロロ酢酸、酒石酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、マロン酸、スルホン酸、リン酸、脂肪酸、ポリカルボン酸、塩化水素及びこれらの混合物からなる群より選択され、または水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア、４級有機アンモニウム水酸化物（例えば水酸化テトラメチルアンモニウム）、エチレンジアミン、ピぺラジン、ポリエチレンイミン、変性ポリエチレンイミン及びこれらの混合物からなる群より選択される。
【００１９】
研磨組成物における浸食防止剤は、分子内に窒素原子を含む化学添加剤であり、好ましくは、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）及びその誘導体、トリアゾール及びその誘導体（例えば３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール及び３，５‐ジアミノ‐１，２，４‐トリアゾール）、イミダゾール（ｉｍｉｄｉｚｏｌｅ）及びその誘導体、ピラゾール及びその誘導体、ベンゾイミダゾール（ｂｅｎｚｏｉｍｉｄｉｚａｏｌｅ）及びその誘導体並びにこれらの組み合わせからなる群より選択される。有機酸は、これらに限定されないが、芳香族有機酸（例えばベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸）及びアミノ酸又はこれらの塩を含む任意の適した有機酸であることができる。
【００２０】
非イオン性界面活性剤は、これらに限定されないが、長鎖アルコール、エトキシ化アルコール、エトキシ化アセチレンジオール界面活性剤、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテル、グルコシドアルキルエーテル、ポリエチレングリコールオクチルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテル、グリセロールアルキルエステル、ポリオキシエチレングリコールソルビタン（ｓｏｒｂｉｔｏｎ）アルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル、コカミドモノエタノールアミン、コカミドジエタノールアミン、ドデシルジメチルアミンオキシド、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールのブロックコポリマー、ポリエトキシ化タローアミン、フルオロ化界面活性剤を含む化学種の範囲より選択されてよい。界面活性剤の分子量は、数百から１００万を超える範囲としてよい。これらの材料の粘度も非常に広い分布を有する。
【００２１】
アニオン性界面活性剤としては、これらに限定されないが、アルキルカルボン酸塩、アルキルポリアクリル塩、アルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩、アルキルジカルボン酸塩、アルキルジ硫酸塩、アルキルジリン酸塩等の、アルコキシカルボン酸塩、アルコキシ硫酸塩、アルコキシリン酸塩、アルコキシジカルボン酸塩、アルコキシジ硫酸塩、アルコキシジリン酸塩等の、置換されたアリールカルボン酸塩、置換されたアリール硫酸塩、置換されたアリールリン酸塩、置換されたアリールジカルボン酸塩、置換されたアリールジ硫酸塩、置換されたアリールジリン酸塩等の適した疎水性尾部を有する塩が挙げられる。表面湿潤剤のこの種類に対する対イオンとしては、これらに限定されないが、カリウム、アンモニウム及び他の陽イオンが挙げられる。これらのアニオン性表面湿潤剤の分子量は、数百から数十万を範囲とする。
【００２２】
カチオン性表面湿潤剤は、分子骨格の主要な部分上に正味の正の電荷を有する。カチオン性界面活性剤は、典型的には疎水性鎖、並びにアミン、４級アンモニウム、ベンザルコニウム（ｂｅｎｚｙａｌｋｏｎｉｕｍ）及びアルキルピリジウムイオン等のカチオン電荷中心を含む分子のハロゲン化物である。
【００２３】
さらに、別の側面において、界面活性剤は、主要な分子鎖上の正（カチオン性）及び負（アニオン性）の電荷の両方をそれらに相対的な対イオンと共に有する両性表面湿潤剤であることができる。カチオン性部位は、１級、２級若しくは３級アミン、又は４級アンモニウムカチオンに基づく。アニオン性部位はより変化に富むことができ、スルタインＣＨＡＰＳ（３‐［（３‐コラミドプロピル）ジメチルアンモニオ］‐１‐プロパンスルホン酸塩）及びコカミドプロピルヒドロキシスルタインにあるような硫酸塩が挙げられる。コカミドプロピルベタイン等のベタインは、アンモニウムを有するカルボン酸塩を有する。両性界面活性剤の幾つかは、リン酸脂質、ホスファチジルセリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルコリン、及びスフィンゴミエリン等のアミン又はアンモニウムを有するリン酸アニオンを有してよい。
【００２４】
第１の材料としては、これらに限定されないが、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ａｌ及びこれらの組み合わせからなる群より選択される金属膜、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｒｕ及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるバリア又はライナー膜、低ｋ材料を含む誘電膜並びにこれらの組み合わせが挙げられ、少なくとも１種のケイ素を含む材料としては、これらに限定されないが、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２５】
本発明はこれより添付の図面とともに記載され、同等の数字は同等の要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、ストップ‐オンアルミン酸塩添加剤（アルミン酸ナトリウム）を含むバリアＣＭＰ研磨スラリーのＳｉＮ除去速度を示す。
【図２】図２は、バリアＣＭＰ研磨スラリー中のアルミン酸塩（アルミン酸ナトリウム）の濃度の関数としてのＳｉＮ除去速度を示す。
【図３】図３は、酸化剤なしでアルミン酸塩（アルミン酸ナトリウム）を含むバリアＣＭＰ研磨スラリーを用いる際のバリア層における異なる膜の除去速度を示す。
【図４】図４は、アルミン酸塩（アルミン酸ナトリウム）及び酸化剤を含むバリアＣＭＰ研磨スラリーを用いる際のバリア層における異なる膜の除去速度を示す。
【図５】図５は、酸化剤なしでアルミン酸塩（アルミン酸カリウム）を含むバリアＣＭＰ研磨スラリーを用いる際のバリア層における異なる膜の除去速度を示す。
【図６】図６は、バリアＣＭＰ研磨スラリー中のアルミン酸塩（アルミン酸カリウム）濃度の関数としての窒化ケイ素（ＳｉＮ）及び酸化ケイ素（ＴＥＯＳ）除去速度を示す。
【図７】図７は、酸化剤なしでアルミン酸塩（酢酸アルミニウム）を含むバリアＣＭＰ研磨スラリーを用いる際のバリア層における異なる膜の除去速度を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
多くのＣＭＰ応用は、２つ又はそれより多くの層の同時の研磨を含み、１つ又はそれより多くの層は、かなり低い速度において研磨される必要のある別の層（ストップ層）に対して高い速度で研磨される。多くの応用は、ケイ素、又はこれらに限定されないが、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素若しくは酸炭化ケイ素、ポリシリコン、非晶質シリコン、若しくはケイ素、酸素、酸素、炭素、窒素、水素を含む任意の他の組み合わせを含むケイ素の化合物を含むストップ層を用いる。これは、積層における他の膜に対する高い除去速度が、ストップ膜に対してより高い除去速度を必然的にもたらす高い研磨剤量でのみ達成できる場合があるため、達成することが非常に困難である可能性がある。このことは、シリカ粒子が研磨剤として用いられ、より高いｐＨ（＞７）が実施上の理由で必要になる場合に特に問題となる。ＳｉＮ又はＳｉＯ2等のケイ素を含む膜は、アルカリ性のｐＨ範囲において加水分解を受け、膜のより高い除去速度をもたらす。したがって、いかなる他の除去速度又は選択性を犠牲にすることなくＳｉＮ及び／又はＳｉＣ上で停止させることのできる添加剤に対する必要がある。
【００２８】
第１の材料としては、これらに限定されないが、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ａｌ及びこれらの組み合わせからなる群より選択される金属膜、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｒｕ及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるバリア又はライナー膜、低ｋ材料を含む誘電膜並びにこれらの組み合わせが挙げられ、少なくとも１種のケイ素を含む材料としては、これらに限定されないが、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２９】
本発明の配合物は、異なる濃度の材料含む半導体ウエハを研磨することに関して特に有用である。ウエハは、少なくとも、第１の材料と、少なくとも１種のケイ素を含む材料とを含む表面を含む。
【００３０】
本発明の配合物は、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化炭化ケイ素（ＳｉＯＣ）等のケイ素を含む膜の除去速度を減少させることに関して特に有用である。
【００３１】
本発明の組成物は以下のうちの少なくとも１つを与える：（１）ストップ層の低い除去速度、（２）様々な種類の他の膜／層の高い除去速度を維持すること、（３）種々の膜間における望ましい選択性、（４）ウエハ内不均一性（「ＷＩＷ  ＮＵ％」）の望ましい低水準、及び（５）ＣＭＰ処理の後に、１つ又は複数の研磨されたウエハ上に存在する１つ又は複数の低い残留物濃度。
【００３２】
本発明は、ＣＭＰプロセス中のケイ素を含む膜の除去速度を抑制するためのＣＭＰスラリーにおける添加剤の使用であって、添加剤が水溶性アルミニウム化合物である、使用を開示する。
【００３３】
本発明のＣＭＰ組成物は、研磨剤粒子、水溶性アルミニウム化合物及び水を含む。任意選択的に、組成物は、これらに限定されないが、錯形成又はキレート剤、ｐＨ調整剤、除去速度選択性補正剤、浸食防止剤、酸化剤、界面活性剤、分散剤、触媒及び殺生物剤又は保存料を含む他の機能性添加剤も含んでよい。
【００３４】
水溶性アルミニウム化合物添加剤としては、これらに限定されないが、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、酢酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム及びこれらの組み合わせが挙げられる。アルミニウムを含む化合物に関して好ましいのはアルミン酸塩である。代わりに、アルミン酸塩は、ＣＭＰスラリー配合物において、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）等のアルミニウムの化合物、又は酢酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等のアルミニウム塩を水酸化カリウム（ＫＯＨ）、又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等の適した水酸化物塩基と共に用いることにより、インサイチューで生成させることができる。アルカリ性のｐＨにおいて、塩は加水分解を受けてアルミン酸アニオン（［Ａｌ（ＯＨ）4］-）を形成してよい。アルミン酸アニオンは、重合化を受けて二量体又は多量体アルミニウム錯体を形成してよい。
【００３５】
理論により制限されることはないが、ＣＭＰ中に、Ｓｉを含む膜が加水分解し、表面にシラノール種（ＳｉＯＨ）を形成すると考えられる（これは一般的にＣＭＰに関して高い除去速度を達成するための必須の工程として考えられている）。アルミン酸種は、その後Ａｌ‐シリケートと似たそれとの不溶性錯体を形成する。不溶性錯体は、膜のさらなる加水分解に対して防止剤としてはたらき、それによりＳｉを含む膜の除去速度を抑制する。
【００３６】
水溶性アルミニウム化合物の量は、ＣＭＰ組成物の総質量に対して約０．０１質量％から約１０質量％を範囲とする。好ましい範囲は、約０．０５質量％から約３質量％であり、より好ましい範囲は約０．１質量％から約１質量％である。
【００３７】
本発明に関して適した研磨剤としては、これらに限定されないが、高純度コロイド状シリカ粒子、アルミナ、セリア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、ジルコニア、格子中のアルミナドープコロイド状シリカ、セリアコートシリカ粒子及びこれらの混合物が挙げられる。
【００３８】
好ましい粒子状材料はコロイド状シリカである。コロイド状シリカは、ナトリウムシリケートから製造されることができ、またはＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）又はＴＭＯＳ（テトラメチルオルトシリケート）から製造されることができる。依然として好ましいのは、非常に低い濃度の痕跡金属不純物（アルカリ金属３００ｐｐｂ未満及び重金属１００ｐｐｂ未満）を含む高純度コロイド状シリカである。用いられることができる高純度コロイド状シリカの例は、扶桑化学工業、日本より得られるＦｕｓｏ  ＰＬ‐３、ＰＬ２、ＰＬ３Ｈ及びＰＬ３Ｌ高純度コロイド状シリカ粒子である。
【００３９】
異なる粒子サイズ及び種類のコロイド状シリカ粒子の混合物が、改善された性能を生み出す場合もある。
【００４０】
研磨剤は、０．０１質量％から２０質量％、好ましくは０．０５質量％から１０質量％、より好ましくは約０．１質量％から約５質量％の量において存在する。
【００４１】
研磨組成物は７より大きな、好ましくは約８から１２、より好ましくは約１０から１２のｐＨを有する。
【００４２】
本発明の配合物は、水溶性アルミニウム化合物の溶解度がより高くなるｐＨ７又はそれより高いｐＨにおいて特に効果的である。アルカリ性のｐＨは、銅及びコバルト等の金属の保護を必要とするＣＭＰ組成物にも適している。より高いｐＨは、ＣＭＰスラリーにおいて用いられる粒子の改善されたコロイド安定性に対しても望ましい。
【００４３】
研磨組成物は、任意選択的に酸化剤を含んでよい。
【００４４】
酸化剤は、任意の適した酸化剤であることができる。
【００４５】
適した酸化剤としては、これらに限定されないが、少なくとも１つ過酸化基（Ｏ‐Ｏ）を含む１つ又はそれより多くの過酸化化合物が挙げられる。適した過酸化化合物としては、例えば、これらに限定されないが、過酸化物、過硫酸塩（例えば、一過硫酸塩及び二過硫酸塩）、過炭酸塩、及びこれらの酸、及びこれらの塩、及びこれらの混合物が挙げられる。
【００４６】
他の適した酸化剤としては、例えば、酸化ハロゲン化物（例えば、塩素酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、過ヨウ素酸塩、及びこれらの酸、及びこれらの混合物など）、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過炭酸塩、ペルオキシ酸（例えば、過酢酸、過安息香酸、ｍ‐クロロ過安息香酸、これらの塩、これらの混合物など）、過マンガン酸塩、クロム酸塩、セリウム化合物、フェリシアン化物（例えば、フェリシアン化カリウム）、これらの混合物などが挙げられる。本開示に記載の組成物及び方法において有用である幾つかの特定の酸化剤としては、これらに限定されないが、過酸化水素、過ヨウ素酸、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、硝酸鉄、硝酸、硝酸カリウム及びこれらの混合物が挙げられる。
【００４７】
好ましい酸化剤は、例えば、過酸化水素及び尿素‐過酸化水素を含む過酸化物である。
【００４８】
酸化剤の量は、ＣＭＰ組成物の総質量に対して約０．０１質量％から１０質量％を範囲とする。好ましい範囲は、約０．１質量％から４質量％であり、より好ましい範囲は、約０．５質量％から２質量％である。
【００４９】
ＣＭＰ配合物中の、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＴＥＯＳ等のＳｉを含む膜の除去速度は、酸化剤のない場合でさえ水溶性アルミニウム化合物により抑制されることができる。しかしながら、金属及びバリアＣＭＰ等のある種の応用は、酸化剤の添加を必要とするであろう。
【００５０】
ＣＭＰスラリー配合物は、任意選択的に界面活性剤又は表面湿潤剤も含んでよい。界面活性剤は、ウエハの欠陥を低減すること、除去速度を調整すること、及び研磨後のトポグラフィーを減少させること等の種々の目的のために用いられてよい。適した界面活性剤としては、これらに限定されないが、ａ）非イオン性表面湿潤剤、ｂ）アニオン性表面湿潤剤、ｃ）カチオン性表面湿潤剤、ｄ）両性表面湿潤剤、及びこれらの混合物が挙げられる。
【００５１】
１つの側面において、界面活性剤は非イオン性界面活性剤であることができる。非イオン性界面活性剤は、これらに限定されないが、長鎖アルコール、エトキシ化アルコール、エトキシ化アセチレンジオール界面活性剤、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテル、グルコシドアルキルエーテル、ポリエチレングリコールオクチルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテル、グリセロールアルキルエステル、ポリオキシエチレングリコールソルビタンアルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル、コカミドモノエタノールアミン、コカミドジエタノールアミン、ドデシルジメチルアミンオキシド、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールのブロックコポリマー、ポリエトキシ化タローアミン、フルオロ界面活性剤を含む化学種の範囲から選択されてよい。界面活性剤の分子量は、数百から１００万を超える範囲としてよい。これらの材料の粘度も非常に広い分布を有する。
【００５２】
ＣＭＰ研磨スラリーに用いられることができる複数の市販で入手できる非イオン性界面活性剤としては、これらに限定されないが、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社により製造されたＴｅｒｇｉｔｏｌ（登録商標）シリーズ（例えば、Ｔｅｒｇｉｔｏｌ（登録商標）  １５５３０、Ｔｅｒｇｉｔｏｌ（登録商標）１５Ｓ９）のもの等のエトキシ化アルコール、Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社により製造されたＳｕｒｆｙｎｏｌ（登録商標）シリーズ（例えば、Ｓｕｒｆｙｎｏｌ（登録商標）４４０及びＳｕｒｆｙｎｏｌ（登録商標）４６５）及びＤｙｎｏｌTMシリーズ（例えばＤｙｎｏｌTM  ６０７及びＤｙｎｏｌTM  ６０４）の界面活性剤、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙにより製造されたＺｏｎｙｌ（登録商標）ファミリー（例えば、Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＯ、及びＺｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＮ界面活性剤）のもの等のフッ素化界面活性剤、Ｅｖｏｎｉｋ社から製造されたＴｅｇｏ（登録商標）Ｗｅｔ  ５１０等のアルコキシ化界面活性剤、Ｏｍｎｏｖａ社により製造されたフッ素化ＰｏｌｙＦｏｘ（登録商標）非イオン性界面活性剤（例えば、ＰＦ１５９非イオン性界面活性剤）、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
【００５３】
別の側面において、界面活性剤は、分子骨格の主要な部分上に正味の負の電荷を有する化合物であるアニオン性表面湿潤剤であることができる。これらの化合物としては、これらに限定されないが、アルキルカルボン酸塩、アルキルポリアクリル塩、アルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩、アルキルジカルボン酸塩、アルキルジ硫酸塩、アルキルジリン酸塩等の、アルコキシカルボン酸塩、アルコキシ硫酸塩、アルコキシリン酸塩、アルコキシジカルボン酸塩、アルコキシジ硫酸塩、アルコキシジリン酸塩等の、置換されたアリールカルボン酸塩、置換されたアリール硫酸塩、置換されたアリールリン酸塩、置換されたアリールジカルボン酸塩、置換されたアリールジ硫酸塩、置換されたアリールジリン酸塩等の適した疎水性尾部を有する塩が挙げられる。表面湿潤剤のこの種類に対する対イオンとしては、これらに限定されないが、カリウム、アンモニウム及び他の陽イオンが挙げられる。これらのアニオン性表面湿潤剤の分子量は、数百から数十万を範囲とする。
【００５４】
別の側面において、界面活性剤は分子骨格の主要な部分上に正味の正の電荷を有するカチオン性表面湿潤剤であることができる。カチオン性界面活性剤は、典型的には疎水性鎖、並びにアミン、４級アンモニウム、ベンザルコニウム及びアルキルピリジウムイオン等のカチオン電荷中心を含む分子のハロゲン化物である。
【００５５】
さらに、別の側面において、界面活性剤は、主要な分子鎖上の正（カチオン性）及び負（アニオン性）の電荷の両方をそれらに相対的な対イオンと共に有する両性表面湿潤剤であることができる。カチオン性部位は、１級、２級若しくは３級アミン、又は４級アンモニウムカチオンに基づく。アニオン性部位はより変化に富むことができ、スルタインＣＨＡＰＳ（３‐［（３‐コラミドプロピル）ジメチルアンモニオ］‐１‐プロパンスルホン酸塩）及びコカミドプロピルヒドロキシスルタインにあるような硫酸塩が挙げられる。コカミドプロピルベタイン等のベタインは、アンモニウムを有するカルボン酸塩を有する。両性界面活性剤の幾つかは、リン酸脂質、ホスファチジルセリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルコリン、及びスフィンゴミエリン等のアミン又はアンモニウムを有するリン酸アニオンを有してよい。
【００５６】
適した市販で入手できる界面活性剤の例としては、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社により製造された界面活性剤のＴＲＩＴＯＮTM、ＴｅｒｇｉｔｏｌTM、ＤＯＷＦＡＸTMファミリー、並びにＡｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社により製造されたＳＵＩＲＦＹＮＯＬTM、ＤＹＮＯＬTM、ＺｅｔａｓｐｅｒｓｅTM、ＮｏｎｉｄｅｔTM及びＴｏｍａｄｏｌTM界面活性剤ファミリーにおける種々の界面活性剤が挙げられる。界面活性剤の適した界面活性剤は、エチレンオキシド（ＥＯ）及びプロピレンオキシド（ＰＯ）基を含むポリマーも含んでよい。ＥＯ‐ＰＯポリマーの例は、ＢＡＳＦ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社のＴｅｔｒｏｎｉｃTM  ９０Ｒ４である。
【００５７】
界面活性剤の量は、ＣＭＰ組成物の総質量に対して約０．０００１質量％から約１０質量％を範囲とする。好ましい範囲は、約０．００１質量％から約１質量％であり、より好ましい範囲は、約０．００５質量％から約０．１質量％である。
【００５８】
ＣＭＰ研磨組成物は、研磨組成物の安定性を改善するため、研磨組成物のイオン強度を調整するため、並びに取扱い及び使用における安全性を改善するために、さらにｐＨ調整剤を含んでよい。ｐＨ調整剤は研磨組成物のｐＨを上げる、又は下げるために用いられてよい。
【００５９】
研磨組成物のｐＨを低くするのに適したｐＨ調整剤としては、これらに限定されないが、塩酸、硝酸、硫酸、クロロ酢酸、酒石酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、マロン酸、スルホン酸、リン酸、種々の脂肪酸、種々のポリカルボン酸、塩化水素及びこれらの混合物を含む種々の有機及び無機酸が挙げられる。
【００６０】
研磨組成物のｐＨを上げるのに適したｐＨ調整剤としては、これらに限定されないが、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア、４級有機アンモニウム水酸化物（例えば水酸化テトラメチルアンモニウム）、エチレンジアミン、ピぺラジン、ポリエチレンイミン、変性ポリエチレンイミン及びこれらの混合物を含む有機又は無機塩基が挙げられる。
【００６１】
ｐＨ調整剤の量は、ＣＭＰ組成物の総質量に対して約０．０００１質量％から約５質量％を範囲とする。好ましい範囲は、約０．０００５質量％から約１質量％であり、より好ましい範囲は、約０．０００５質量％から約０．５質量％であり、最も好ましい範囲は、約０．００１質量％から約０．１質量％である。
【００６２】
ＣＭＰ組成物は、さらに浸食防止剤を含んでよい。
【００６３】
適した浸食防止剤としては、これらに限定されないが、分子内に窒素原子を含む化学添加剤が挙げられる。浸食防止剤の例としては、これらに限定されないが、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）及びベンゾトリアゾール誘導体、トリアゾール及びその関連する誘導体、イミダゾール、ピラ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、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。
【００６４】
浸食防止剤の量は、ＣＭＰ組成物の総質量に対して約０．０００５質量％から約０．５質量％を範囲とする。好ましい範囲は、約０．００２５質量％から約０．１５質量％であり、より好ましい範囲は、約０．０１質量％から約０．１質量％である。
【００６５】
ＣＭＰ組成物は、さらに有機酸を含んでよい。有機酸は、これらに限定されないが、芳香族有機酸及びアミノ酸又はこれらの塩を含む任意の適した有機酸であることができる。芳香族有機酸は、ウエハの表面上の幾つかの膜との幾つかの相互作用を有することができる配位子として記載されることができる。
【００６６】
芳香族有機酸としては、これらに限定されないが、ベンゼンスルホン酸又はトルエンスルホン酸又は任意の他の有機酸又はアミノ酸が挙げられる。
【００６７】
有機酸の量は、ＣＭＰ組成物の総質量に対して約０．１質量％から約５質量％を範囲とする。好ましい範囲は、約０．２質量％から約２質量％であり、より好ましい範囲は、約０．２５質量％から約１質量％である。
【００６８】
ＣＭＰスラリーは、キレート又は錯形成剤を含んでよい。錯形成剤は、ＣＭＰ中の除去速度を増加させる、パッドひずみを減少させる、水溶性アルミニウム化合物の溶解性を増加させる、アルミニウム化合物が溶解するｐＨ範囲を増大させる等の種々の目的を担ってよい。
【００６９】
適したキレート剤としては、これらに限定されないが、有機酸及びその塩、ポリマー酸及びの塩、水溶性コポリマー及びその塩、コポリマーの同じ分子内にカルボン酸基、スルホン酸基、リン酸及びピリジン酸から選択される酸基の少なくとも２つの異なる種類を含むコポリマー及びその塩、ポリビニル酸及びその塩、無機カリウムシリケート及びアンモニウムシリケート、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ピリジン、ピリジン誘導体、ビピリジン、ビピリジン誘導体並びにこれらの組み合わせが挙げられる。
【００７０】
有機酸としては、これらに限定されないが、アミノ酸、カルボン酸、リン酸、硫酸、ポリビニル酸、及びピリジン酸、ビピリジン酸が挙げられる。
【００７１】
ポリマー酸及びその塩としては、これらに限定されないが、カルボン酸及びその塩、スルホン酸及びその塩、リン酸及びその塩、ピリジン酸及びその塩からなる群より選択される官能基を有するポリマー化合物が挙げられる。例は、ポリマーカルボン酸及びその塩、ポリマースルホン酸及びその塩、ポリマーリン酸及びその塩、ポリマーピリジン酸及びその塩である。より特定の例は、ポリアクリル酸及びその塩、ポリスチレンスルホン酸及びその塩、ビピリジン酸及びその塩である。
【００７２】
キレート剤の量は、ＣＭＰ組成物の総質量に対して約０．００１質量％から約５質量％を範囲とする。好ましい範囲は、約０．０１質量％から約２．０質量％であり、より好ましい範囲は、約０．１質量％から約１．０質量％である。
【００７３】
ＣＭＰスラリー配合物は、金属膜の除去速度を増加させるために触媒を含んでよい。触媒は、複数の酸化状態を有するＡｇ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖの金属化合物及びこれらの混合物を含んでよい。金属化合物は、化合物を溶解させることによりＣＭＰスラリーに添加されてよい。代わりに、複数の酸化状態を有する金属の化合物を含む表面を有する粒子が不均一触媒として用いられてよい。触媒は、過酸化水素等の過酸化基（Ｏ‐Ｏ）を有する酸化剤がＣＭＰ配合物において用いられる際、ヒドロキシラジカルの形成を促進する。ヒドロキシラジカルの形成は、タングステン等の金属膜の除去速度を増加させるであろう。ＣＭＰ配合物における触媒濃度は、０．０００１質量％から１質量％、又はより好ましくは、約０．００１質量％及び約０．５質量％の間を範囲としてよい。
【００７４】
ＣＭＰ組成物は、保管中のバクテリア及び菌成長を妨げるために生物学的成長防止剤又は保存料を含んでよい。
【００７５】
生物学的成長防止剤としては、これらに限定されないが、塩化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、塩化アルキルベンジルジメチルアンモニウム、及び水酸化アルキルベンジルジメチルアンモニウム（アルキル鎖は１から約２０の炭素原子を範囲とする）、メチルイソチアゾリノン、５‐クロロ‐２‐メチル‐４‐イソチアゾリン‐３‐オン（クロロメチルイソチアゾリノン又はＣＭＩＴ）、亜塩素酸ナトリウム、及び次亜塩素酸ナトリウムが挙げられる。市販で入手できる保存料の幾つかとしては、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社からのＫＡＴＨＯＮTM及びＮＥＯＬＥＮＥTM製品ファミリー、及びＬａｎｘｅｓｓ社からのＰｒｅｖｅｎｔｏｌTMファミリーが挙げられる。より多くがＵＳ特許第５，２３０，８３３号（Ｒｏｍｂｅｒｇｅｒら）及びＵＳ特許出願公開第２００２００２５７６２号に開示されている。これらの内容は、その全体において記載されているかのように、参照により本開示に組み入れられる。
【００７６】
分散剤は、粒子のコロイド安定性を改善するために用いられてよい。分散剤は界面活性剤及びポリマーを含んでよい。分散剤の例としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸が挙げられる。
【００７７】
分散剤の量は、ＣＭＰ組成物の総質量に対して約０．００１質量％から約５質量％を範囲とする。好ましい範囲は、約０．０１質量％から約１．０質量％である。
【００７８】
ある実施態様において、配合物は濃縮された形態において製造されることができ、水及び任意選択的に酸化剤により使用の時点において、及び希釈されることができる。
【００７９】
ある実施態様において、配合物は、任意の安定性の問題を取り除くために使用の時点において混合されるように、２つ又はそれより多くの部分、すなわち研磨剤に富んだ部分及び化学種に富んだ部分で輸送されることができる。
【００８０】
１つの実施態様において、本発明の組成物は、構造を取り囲むストップ層に対して、選択的に導電金属構造を研磨するのに用いられてよく、ストップ層は、これらに限定されないが、ケイ素、又はこれらに限定されないが、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素若しくは酸炭化ケイ素、ポリシリコン、非晶質シリコン、若しくはケイ素、酸素、酸素、炭素、窒素、水素を含む任意の他の組み合わせを含むケイ素の化合物を含む。導電金属構造は、銅、タングステン、コバルト等の金属又は合金を含んでよい。ブランケット金属膜とストップ層との除去速度比は１０より大きく、又はより好ましくは５０より大きく、又はさらに好ましくは１００より大きい。
【００８１】
さらに別の実施態様において、本発明の研磨スラリーは、導電金属及び取り囲んでいる層の間に挟まれた１つ又はそれより多くの金属層を有する導電金属構造を研磨するのに用いられてよい。挟まれた金属層は、これらに限定されないが、金属イオン拡散に対してのバリア、ライナー材料、接着層等の機能を与えてよい。挟まれた金属層は、これらに限定されないが、チタン、窒化チタン（ＴＩＮ）、コバルト、ルテニウム、タンタル、窒化タンタル、及びこれらに限定されないが、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｃ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｗ等の金属との相互結合金属の合金膜である自己形成バリア膜を含んでよい。構造は、これらに限定されないが、ケイ素、又は酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、又は酸炭化ケイ素、ポリシリコン、非晶質シリコン、若しくはケイ素、酸素、酸素、炭素、窒素、水素を含む任意の他の組み合わせを含むケイ素の化合物を含むストップ層も含んでよい。ストップ膜の除去速度を１００オングストローム／分より小さく、又は好ましくは５０オングストローム／分より小さく、又は最も好ましくは１０オングストローム／分より小さく抑制しつつ、ブランケット金属バリア層は、１．５ｐｓｉの下向きの力にて、好ましくは２００Å／分より大きな、又は好ましくは３００Å／分より大きな除去速度で研磨される。
【００８２】
基本的な実験手順
本開示に記載の関連するプロセスは、パターン化基材表面のバリア化学機械平滑化に関する前述の組成物の使用を伴う。
【００８３】
本開示に記載の研磨組成物並びに関連するプロセス及びシステムは、種々の表面を有する基材のＣＭＰに効果的であり、ＳｉＮ及び／又はＳｉＣ等のストップ層除去速度を遅らせることに関して特に有用である。
【００８４】
プロセスにおいて、基材（例えば、種々の表面を有するパターン化ウエハ）は、ＣＭＰ研磨機の回転可能なプラテンに固定的に取り付けられた研磨パッドに対し面を下にして配置される。この方式において、研磨され、平滑化される基材は、研磨パッドに直接接触して配置される。プラテン及び基材を回転させつつ、ウエハキャリアシステム又は研磨ヘッドを用いて所定位置に基材を保持し、ＣＭＰ処理中の基材の背面に対して下向きの圧力を適用する。研磨組成物がＣＭＰ処理中にパッド上に（通常は連続的に）適用され、材料の除去をもたらして基材が平滑化される。
【００８５】
研磨パッド：Ｎａｒｕｂｅｎｉ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより供給されたＦｕｊｉｂｏ  Ｈ７０００ＨＮパッドがＣＭＰプロセスに用いられた。Ｃｏ（ＰＶＤ）バリア層をＰＶＤプロセスにより堆積させた。ＳｉＮ及び／又はＳｉＣ膜をＰＥＣＶＤ堆積プロセスにより堆積させた。ＴＥＯＳ酸化物膜を、前駆体としてテトラエチルオルトシリケートを用いる気相化学堆積法（ＣＶＤ）により堆積させた。
【００８６】
パラメータ
Å：オングストローム  ‐長さの単位
ＢＰ：背圧、ｐｓｉ単位
ＣＭＰ：化学機械平滑化＝化学機械研磨
ＣＳ：キャリア速度
ＤＦ：下向きの力：ＣＭＰ中に適用される圧力、ｐｓｉ単位
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（分あたりの回転数）
ＳＦ：研磨組成物フロー、ｍｌ／ｍｉｎ
除去速度及び除去選択性
除去速度（ＲＲ）＝（研磨前の膜厚み−研磨後の膜厚み）／研磨時間
ＣｕＲＲ：ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉの（柔らかいＦｕｊｉｂｏパッドによる）下向きの圧力において計測されたＰＶＤＣｏ除去速度
ＳｉＮＲＲ：ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉの（柔らかいＦｕｊｉｂｏパッドによる）下向きの圧力において計測されたＳｉＮ除去速度
ＢＤ１ＲＲ：ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉの（柔らかいＦｕｊｉｂｏパッドによる）下向きの圧力において計測されたＢＤ１除去速度
ＣｏＲＲ：ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉの（柔らかいＦｕｊｉｂｏパッドによる）下向きの圧力において計測されたＣｏ除去速度
ＴａＮＲＲ：ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉの（柔らかいＦｕｊｉｂｏパッドによる）下向きの圧力において計測されたＴａＮ除去速度。
【００８７】
全てのパーセントは、別段の示唆がない限り質量パーセントである。
【００８８】
以下に表された例において、ＣＭＰ実験は以下に与えられた手順及び実験条件を用いて実施された。
【００８９】
例において用いられたＣＭＰツールは、３０５０  Ｂｏｗｅｒｅｓ  Ａｖｅｎｕｅ，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，９５０５４にあるＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社により製造されたＭｉｒｒａ（登録商標）である。Ｎａｒｕｂｅｎｉ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより供給されたＦｕｊｉｂｏ  Ｈ７０００ＨＮパッドがブランケットウエハ研磨研究のためにプラテン上で用いられた。パッドは、（ＴＥＯＳ前駆体によるプラズマ増強ＣＶＤ、ＰＥＴＥＯＳにより堆積させた）２５個のダミー酸化物ウエハを研磨することによって調製された。ツール設定とパッドの調製を適格とするために、２つのＰＥＴＥＯＳモニタが、Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社により供給されたＳｙｔｏｎ（登録商標）ＯＸ‐Ｋコロイド状シリカにより、基準値条件で研磨された。研磨実験は、電気めっき堆積銅、低ｋ誘電層材料（Ｂｌａｃｋ  Ｄｉａｍｏｎｄ（登録商標））、窒化タンタル、ＰＶＤコバルト、及び窒化ケイ素ウエハを用いて実施された。これらのブランケットウエハは、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖａｌｌｅｙ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，１１５０Ｃａｍｐｂｅｌｌ  Ａｖｅ，ＣＡ，９５１２６及びＡｄｖａｎｔｉｖ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏから購入された。
【００９０】
例において、水酸化アルミニウムすなわちＡｌ（ＯＨ）3、水酸化カリウムすなわちＫＯＨ、水酸化ナトリウムすなわちＮａＯＨ等のアルミン酸塩、又はアルミン酸塩を生成させるために用いられる化学種等の化学種はＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入された。
【実施例】
【００９１】
以下の実験例において、ＣＭＰ研磨スラリーは、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）及びベンゾトリアゾール誘導体、トリアゾール又は３‐アミノ‐１，２，４‐トリアゾール、３，５‐ジアミノ‐１，２，４‐トリアゾール等のトリアゾール誘導体等の浸食防止剤、表面湿潤剤／界面活性剤としてのベンゼンスルホン酸等の配位子としての化学添加剤、アルミン酸塩、研磨剤、ｐＨ調整剤、並びに任意選択的に酸化剤及び芳香族有機酸を含んだ。
【００９２】
【表１】
2019049008.tif 000002
【００９３】
バリアＣＭＰスラリーは、バリア応用に適切である様々な種類の膜を研磨するために用いられた。ＣＭＰ研磨スラリーのｐＨは１０〜１１程度であった。
【００９４】
（表１に示された）バリアＣＭＰ組成物は、コントロール又は参照組成物として用いられた。
【００９５】
実験のバリアＣＭＰ研磨スラリーは、異なる量のアルミン酸塩をコントロール組成物に加えることによって得られた。代わりに、アルミン酸塩は、量論量の水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）を水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）と混合することにより、インサイチューで生成させることができる。
【００９６】
例１
０．１０質量％、０．１５質量％及び０．２５質量％のアルミン酸ナトリウム（ＮａＡｌＯ2）が（表１に示された）コントロール組成物に加えられ、表ＩＩに示されたようなバリアＣＭＰ研磨スラリーを得た。ＣＭＰスラリーは、次いで、ＳｉＮ基材を研磨するのに用いられた。ＳｉＮ除去速度の結果は、表ＩＩ及び図１に示された。
【００９７】
図２は、スラリーにおけるアルミン酸ナトリウムの濃度の関数としてＳｉＮ除去速度を与えた。
【００９８】
【表２】
2019049008.tif 000003
【００９９】
結果は、０．１０質量％のアルミン酸ナトリウム（ＮａＡｌＯ2）の添加により、ＳｉＮ除去速度が、いかなるアルミン酸塩添加剤も含まないコントロール組成物に対して３５％減少したことを示した。０．１５質量％のアルミン酸ナトリウムの添加は、ＳｉＮ除去速度をコントロール組成物に対し４３％減少させた。一方で、０．２５質量％のアルミン酸ナトリウムの添加により、ＳｉＮ除去速度は０に低下した。
【０１００】
データは、ＳｉＮ除去速度は所望のように調整することができることも示した。
【０１０１】
例２
例１において用いられたのと同じＣＭＰスラリーが、銅及び低‐Ｋ（ＢＤ１）等のバリア応用に適切である複数の膜を研磨するためにも用いられた。
【０１０２】
除去速度の結果は、表ＩＩＩ及び図３に示された。
【０１０３】
【表３】
2019049008.tif 000004
【０１０４】
結果は、アルミン酸ナトリウム添加剤がＳｉＮ除去速度を減少させる一方で他のバリア膜の除去速度には全く影響しない、又は最小限の影響しかなかったことを示した。
【０１０５】
例３
測定は、（酸化剤として）過酸化物を含むＣＭＰ研磨スラリーにより実施された。
【０１０６】
除去速度が、コバルト、銅及び窒化タンタルの異なる膜について測定された。結果が表ＩＶ及び図４に示された。
【０１０７】
【表４】
2019049008.tif 000005
【０１０８】
再び、結果は、過酸化物を含むＣＭＰスラリーにおけるアルミン酸ナトリウム添加剤がＳｉＮの除去速度を減少させたが、他のバリア膜の除去速度には最小限の影響しかなかったことを示した。
【０１０９】
例４
０．１０質量％、０．２０質量％、０．２５質量％及び０．３質量％のアルミン酸カリウム（ＫＡｌＯ2）が、（表Ｉに示された）コントロール組成物に加えられ、バリアＣＭＰ研磨スラリーを得た。
【０１１０】
アルミン酸カリウム（ＫＡｌＯ2）は、量論量の水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）を水酸化カリウム（ＫＯＨ）と混合することによりインサイチューで生成させた。
【０１１１】
ＣＭＰスラリーは、コバルト、銅、低‐Ｋ（ＢＤ１）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）（ＴＥＯＳ）、及び窒化ケイ素（ＳｉＮ）等のバリア応用に適切である複数の膜を研磨するために用いられた。
【０１１２】
除去速度の結果が、表Ｖ並びに図５及び６に示された。
【０１１３】
【表５】
2019049008.tif 000006
【０１１４】
結果は、アルミン酸カリウム（ＫＡｌＯ2）の添加により、ＳｉＮ除去速度及びＴＥＯＳ除去速度の両方は、いかなるアルミン酸塩添加剤も含まないコントロール組成物に対して減少したことを示した。０．２５質量％のアルミン酸カリウムの添加により、ＳｉＮ除去速度及びＴＥＯＳ除去速度は０に低下した。
【０１１５】
データは、ＳｉＮ除去速度及びＴＥＯＳ除去速度は所望のように調整することができることも示した。
【０１１６】
アルミン酸ナトリウムの使用に関する結果のように、コバルト、銅、又はＢｌａｃｋ  Ｄｉａｍｏｎｄ  １TM（ＢＤ１）などの低‐Ｋ膜等の他の膜の除去速度は、最小の影響を受けた。
【０１１７】
例５
０．２０７８質量％の酢酸アルミニウム（ＡｌＡｃ）が（表Ｉに示された）コントロール組成物に加えられ、バリアＣＭＰ研磨組成物を得た。
【０１１８】
ＣＭＰ組成物は、コバルト、銅、低‐Ｋ（ＢＤ１）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）（ＴＥＯＳ）、及び窒化シリコン（ＳｉＮ）等のバリア応用に適切である複数の膜を研磨するために用いられた。
【０１１９】
除去速度の結果が、表ＶＩ及び図７に示された。
【０１２０】
【表６】
2019049008.tif 000007
【０１２１】
結果は、０．２０７８質量％の酢酸アルミニウムの添加により、ＳｉＮ除去速度はコントロール組成物に対して３１％減少し、ＴＥＯＳ除去速度はコントロール組成物に対して４０％減少したことを示した。一方で、組成物は他の膜の除去速度について全く影響しなかった。
【０１２２】
コロイド状シリカ組成物へのアルミン酸塩の添加が、（ＳｉＮ及びＴＥＯＳ等の）ケイ素を含む膜に対する除去速度の低減をもたらす一方で、コバルト、銅、又はＢｌａｃｋ  Ｄｉａｍｏｎｄ  １TM（ＢＤ１）などの低‐Ｋ膜等膜等の他の膜について全く影響がない又は最小の影響をもたらすことが実証された。
【０１２３】
次の詳細な説明は、好ましい例示的な実施態様のみを与え、本発明の範囲、適用性、又は構成を制限することを意図しない。むしろ、好ましい例示的な実施態様の次の詳細な説明は、当業者が本発明の好ましい例示的な実施態様を実施することを可能にする記載を与えるであろう。種々の変更が、添付の特許請求の範囲に記載されるように、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、要素の機能及び配置においてなされてよい。
【図１】
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【図２】
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【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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【外国語明細書】
2019049008000001.pdf