(57)【要約】  本明細書において説明する実施形態は、基板からの材料の除去に関する。より詳細には、本明細書において説明する実施形態は、化学機械研磨プロセスによる基板の研磨または平坦化に関する。一実施形態においては、基板の化学機械研磨（ＣＭＰ）の方法が提供される。この方法は、リン酸、１つまたは複数のキレート剤、１つまたは複数の腐食防止剤、および１つまたは複数の酸化剤を含む研磨溶液に、上に導電性材料層が形成された基板をさらすステップと、導電性材料層の上にパッシベーション層を形成するステップと、基板と研磨パッドとの間に相対運動を生じさせ、前記パッシベーション層の少なくとも一部分を除去して、下の導電性材料層の一部分を露出させるステップと、化学溶解により露出された導電性材料層の一部分を除去するステップとを含む。
2013533614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の化学機械研磨（ＣＭＰ）の方法であって、
導電性材料層が上に形成された基板を
リン酸、
１つまたは複数のキレート剤、
１つまたは複数の腐食防止剤、および
１つまたは複数の酸化剤
を含む研磨溶液にさらすステップと、
前記導電性材料層の上にパッシベーション層を形成するステップと、
前記基板と研磨パッドとの間に相対運動を生じさせ、前記パッシベーション層の少なくとも一部分を除去して、下の導電性材料層の一部分を露出させるステップと、
化学溶解により前記露出された導電性材料層の一部分を除去するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
キャリアヘッドアセンブリを使用することにより前記基板と前記研磨パッドとの間に圧力を印加するステップをさらに含み、前記圧力は、０．５ｐｓｉ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板は、上に導電性材料層が形成された基板を研磨溶液にさらす際に、前記キャリアヘッドアセンブリにより下向き配向で保持される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板は、上に導電性材料層が形成された基板を研磨溶液にさらす際に、前記キャリアヘッドアセンブリにより上向き配向で保持される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記露出された導電性材料層の一部分を除去する際に、キャリアヘッドアセンブリを使用することにより前記基板と前記研磨パッドとの間に圧力が印加されない、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記１つまたは複数のキレート剤は、クエン酸アンモニウム、クエン酸カリウム、琥珀酸アンモニウム、琥珀酸カリウム、シュウ酸アンモニウム、シュウ酸カリウム、酒石酸カリウム、グリシン、およびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記１つまたは複数の腐食防止剤は、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）、メルカプトベンゾトリアゾール、５−メチル−１−ベンゾトリアゾール（ＴＴＡ）、トリルトリアゾール（ＴＴＡ）、１，２，４トリアゾール、ベンゾイルイミダゾール（ＢＩＡ）、ベンズイミダゾール、およびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記１つまたは複数の酸化剤は、過酸化水素、過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）、およびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記キャリアヘッドアセンブリにより前記基板に対して加えられる圧力は、約０．３ｐｓｉ（２．０ｋＰａ）以下である、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記キャリアヘッドアセンブリにより前記基板に対して加えられる圧力は、約０．００５ｐｓｉ（３４．５Ｐａ）〜約０．０１ｐｓｉ（６８．９Ｐａ）である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記研磨溶液は、研磨材非含有研磨溶液であり、処理の際に前記導電性材料層の溶解を増加させ、前記研磨溶液の構成要素の分解を低下させるために、１つまたは複数の界面活性剤をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記研磨溶液は、研磨材粒子をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
相対運動を生じさせる前記ステップは、
約１０回転／分（ｒｐｍ）〜約５０ｒｐｍの速度で前記基板を回転させるステップと、
約５０ｒｐｍ〜約９０ｒｐｍの速度で前記キャリアヘッドアセンブリを回転させるステップと、
約２０ｃｍ／秒〜約１６０ｃｍ／秒の速度で前記キャリアヘッドアセンブリを線形に移動させるステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板は、前記導電性材料層の前記導電性材料で充填された複数のビアを有し、前記導電性材料は、高オーバーバーデン区域および低オーバーバーデン区域を備える堆積プロファイルを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板は、シリコン基板であり、前記導電性材料は、銅含有材料である、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書において説明する実施形態は、基板からの材料の除去に関する。より詳細には、本明細書において説明する実施形態は、化学機械研磨プロセスによる基板の研磨または平坦化に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元（３Ｄ）集積回路は、シリコン基板および／またはダイを積層し、それらを垂直方向に相互接続することにより、それらが単体デバイスとして挙動するように作製された、単体の集積回路である。１つまたは複数の導電性材料層同士の間に電気的結合をもたらすために、ビアが、３Ｄ集積回路の製造において使用されている。さらに最近では、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）が、従来のワイヤボンディングに対する代替的な一方法として登場している。ＴＳＶ構造体は、ｚ軸における相互接続部を形成することによる相互接続部の短縮化を可能にする。これらの相互接続部は、基板の表側表面から裏側表面まで延在するビアを形成することにより、基板を貫通して形成され得る。ｚ軸における相互接続部を形成した後に、次いで、複数の基板が、互いに積層され、垂直方向に延在する相互接続部を介して電気的に結合され得る。ＴＳＶ構造体は、半導体用途において基板の設置面積を縮小させるための手段を提供する。
【０００３】
ＴＳＶ構造体は、その中に特徴を形成するために、基板表面に対して連続的な材料堆積技術および材料除去技術を利用することによって形成される。材料層が、連続的に堆積および除去されると、基板の最上表面は、その表面中にわたって非平面になり、さらなる処理の前に平坦化を要する場合がある。
【０００４】
平坦化または「研磨」は、基板の表面から材料を除去することにより、ほぼ平滑な平坦表面を形成するプロセスである。平坦化は、後のフォトリソグラフィプロセスおよび他の半導体製造プロセスのために平滑な表面を提供するための、過剰な堆積材料の除去、望ましくない表面トポグラフィの除去、ならびに、表面粗さ、塊状材料、結晶格子損傷、スクラッチ、および汚染層または汚染材料などの表面欠陥の除去において有用である。
【０００５】
化学機械平坦化または化学機械研磨（ＣＭＰ）は、基板を平坦化するために利用される共通の技術である。ＣＭＰは、基板から材料を選択的に除去するために、スラリまたは他の流体媒体などの化学組成物を使用する。従来のＣＭＰ技術においては、基板キャリアまたは研磨ヘッドは、キャリアアセンブリの上に取り付けられ、ＣＭＰ装置内において可制御研磨パッドと接触状態に位置決めされる。キャリアアセンブリは、基板に対して可制御圧力を印加することにより、研磨パッドに対して基板を押し付ける。パッドは、外部駆動力により基板に対して移動される。ＣＭＰ装置は、化学的活性および機械的活性、ならびに基板の表面からの材料の結果的な除去に対して影響を与える研磨スラリまたは研磨溶液を分散させつつ、基板の表面と研磨パッドとの間の研磨運動または摩擦運動に作用する。
【０００６】
ＣＭＰの１つの目的は、バッチ研磨プロセスを実施する際に各基板内および基板同士の間の両方における均一な表面トポグラフィを実現しつつ、高速の除去速度で予測可能な材料量の除去を行うことである。この高速の材料除去速度は、高価な研磨スラリの使用、および研磨されつつある構造体に対する高い研磨圧力の印加によって、しばしば達成される。しかし、そのような高い研磨圧力は、下の構造体に対して損傷をもたらす場合がある。さらに、高価なスラリの使用は、所有コストの増大の一因となる。
【０００７】
したがって、より高速の除去速度にて均一な表面トポグラフィを達成しつつ、低圧または無圧にて予測可能な材料量の除去を正確かつ確実に行う低コストの研磨プロセスが必要である。
【発明の概要】
【０００８】
本明細書において説明する実施形態は、基板からの材料の除去に関する。より詳細には、本明細書において説明する実施形態は、化学機械研磨プロセスによる基板の研磨または平坦化に関する。一実施形態においては、基板の化学機械研磨（ＣＭＰ）の方法が提供される。この方法は、リン酸、１つまたは複数のキレート剤、１つまたは複数の腐食防止剤、および１つまたは複数の酸化剤を含む研磨溶液に、上に導電性材料層が形成された基板をさらすステップと、導電性材料層の上にパッシベーション層を形成するステップと、基板と研磨パッドとの間に相対運動を生じさせ、パッシベーション層の少なくとも一部分を除去して、下の導電性材料層の一部分を露出させるステップと、化学溶解により露出された導電性材料層の一部分を除去するステップとを含む。
【０００９】
別の実施形態においては、基板の化学機械研磨（ＣＭＰ）の方法が提供される。この方法は、複数のビアが過剰導電性材料で充填された基板を上向き配向において研磨溶液にさらすステップであって、過剰導電性材料が高オーバーバーデン区域および低オーバーバーデン区域を有する堆積プロファイルを有し、研磨溶液がリン酸、１つまたは複数のキレート剤、１つまたは複数の腐食防止剤、および１つまたは複数の酸化剤を含む、ステップと、導電性材料の上にパッシベーション層を形成するステップと、基板と研磨パッドとの間において相対運動を生じさせることにより、導電性材料の高オーバーバーデン区域からパッシベーション層を除去して、低オーバーバーデン区域の上にはパッシベーション層を残しつつ、導電性材料の一部分を露出させるステップと、キャリアヘッドアセンブリの使用により基板と研磨パッドとの間に圧力を印加しつつ、導電性材料の露出された部分から導電性材料を除去するステップであって、この圧力が０．５ｐｓｉ未満である、ステップと含む。
【００１０】
本発明の上記特徴を詳細に理解することが可能となるように、上記で簡潔に要約した本発明のさらに具体的な説明を、一部が添付の図面に図示される複数の実施形態を参照として行う。しかし、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示すものに過ぎず、したがって本発明によって他の同様に有効な実施形態が許容され得るので、本発明の範囲を限定するものとして見なすべきではない点に留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書において説明する実施形態を実施するための研磨ステーションの一実施形態の概略断面図である。
【図２】本明細書において説明する実施形態による研磨プロセスの一実施形態を示す流れ図である。
【図３Ａ】本明細書において説明する実施形態による研磨プロセスの最中の基板の一実施形態の概略図である。
【図３Ｂ】本明細書において説明する実施形態による研磨プロセスの最中の基板の一実施形態の概略図である。
【図３Ｃ】本明細書において説明する実施形態による研磨プロセスの最中の基板の一実施形態の概略図である。
【図３Ｄ】本明細書において説明する実施形態による研磨プロセスの最中の基板の一実施形態の概略図である。
【図３Ｅ】本明細書において説明する実施形態による研磨プロセスの最中の基板の一実施形態の概略図である。
【図４】本明細書において説明する実施形態により実施される研磨プロセスに関する銅の除去速度の一例を示すグラフである。
【図５】本明細書において説明する実施形態により実施される研磨プロセスの一例に関する平坦化効率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
理解を容易にするために、可能な場合には、同一の参照数字を使用して、図面間で共通の同一要素を示している。ある実施形態の要素および特徴は、改めて列挙されることなく他の実施形態に有利に組み込まれ得るものと想定する。
【００１３】
本明細書において説明する実施形態は、基板からの材料の除去に関する。より詳細には、本明細書において説明する実施形態は、化学機械研磨プロセスによる基板の研磨または平坦化に関する。いくつかの実施形態においては、基板の表面からの導電性材料の除去は、化学反応により達成され、平坦化は、導電性材料のトポグラフィの頂部と谷部との間におけるパッシベーションの相違により導電性材料の除去速度を均等化させることによって達成される。
【００１４】
本明細書において説明するいくつかの実施形態においては、基板研磨プロセスの際に、基板は、キャリアヘッドアセンブリにより非常に低い研磨圧力または研磨圧力なしで下向きに保持されて、基板と研磨パッドの表面との間に所望の化学反応層を形成する。本明細書において説明するいくつかの実施形態においては、研磨圧力は、０．５ｐｓｉ未満であり、基板の材料除去プロファイルを調整するために、異なるキャリアヘッドアセンブリゾーン圧力が使用されてもよい。
【００１５】
本明細書において説明する研磨プロセスのいくつかの実施形態は、概して、現行の市販のスラリを使用する最も一般的なプロセスよりも高速の材料除去速度を実現する。本明細書において説明する実施形態を使用して達成されるこの高速の材料除去速度は、プラテン回転およびスイープ距離などの従来的な研磨パラメータには殆ど左右されず、したがってこれに対応するハードウェア接地面積は、概して縮小され得る。例えば、本明細書において説明するいくつかの実施形態においては、より小さなプラテンを使用して、直径３２インチから直径１８インチにプラテンを縮小することができ、したがって所有コスト全体が低下する。
【００１６】
一実施形態においては、研磨材非含有研磨溶液が用意される。別の実施形態においては、研磨材含有研磨溶液が用意される。両研磨溶液は、リン酸などの酸、クエン酸アンモニウムなどのキレート剤、腐食防止剤、および酸化剤を含む。いくつかの実施形態においては、研磨材非含有研磨溶液は、界面活性剤をさらに含む。
【００１７】
本明細書において説明するいくつかの実施形態においては、導電性材料は、主に導電性材料と研磨溶液との間の化学反応によって除去され、平坦化は、低いトポグラフィがパッシベーション層により保護され、より高いトポグラフィが保護されないことにより、より低いトポグラフィに対してより高いトポグラフィ区域の化学溶解速度および除去速度がより高速になる、パッシベーション／ディパッシベーション作用に基づく。本明細書において説明するこれらの実施形態は、高速の除去速度を実現するために高い下方向力圧力および機械的摩耗に一般的に依拠する従来的なＣＭＰプロセスとは異なる。
【００１８】
本明細書において使用される語および句は、特に指定しない限り、当技術における通常のおよび通例の意味において当業者には理解されたい。
【００１９】
本明細書においては、化学機械研磨（「ＣＭＰ」）は、幅広く解釈されるべきであり、化学的活性（例えば化学溶解）、機械的活性、または、電気化学的活性の適用を伴わない化学的活性および機械的活性の両方の組合せによる基板からの材料の除去を含むが、これらに限定されない。
【００２０】
本明細書においては、「高オーバーバーデン区域」という用語は、幅広の特徴輪郭を覆う最小の導電性材料堆積に比べて、幅狭の特徴輪郭を覆う厚さがより厚くなるように形成された導電性材料を指す。
【００２１】
本明細書においては、「低オーバーバーデン区域」という用語は、幅狭の特徴輪郭を覆って形成されたより厚い厚さを有する導電性材料に比べて、幅広の特徴輪郭を覆う厚さがより薄くなるように形成された導電性材料を指す。
【００２２】
本明細書においては、「導電性材料層」という用語は、特徴を充填してライン、接点、およびビアを形成するために使用される、銅、タングステン、アルミニウム、および／またはそれらの合金などの任意の導電性材料を指す。
【００２３】
本明細書においては、「上向き配向」という用語は、導電性材料が上方を向くように配設された状態の基板の配向を指す。
【００２４】
本明細書においては、「下向き配向」という用語は、導電性材料が下方を向くように配設された状態の基板の配向を指す。
【００２５】
本明細書においては、幅狭の特徴輪郭および幅広の特徴輪郭という用語は、基板の表面上に形成される構造物に応じて多様であり得るが、幅狭の特徴輪郭を覆って形成される過剰な材料堆積（または高オーバーバーデン）および幅広の特徴輪郭を覆う最小または低い材料堆積（最小オーバーバーデンまたは低オーバーバーデン）の、それぞれの堆積プロファイルによって概して特徴付けることが可能である。例えば、幅狭の特徴輪郭が、１μｍ未満のサイズであってもよく、高オーバーバーデンを有してもよいのに対して、幅広の特徴輪郭が、約３μｍ以上のサイズであってもよく、最小オーバーバーデンまたは低オーバーバーデンを有してもよい。
【００２６】
本明細書において説明する実施形態を実施することが可能なこれらの特定の装置は、限定されないが、米国カリフォルニア州Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒｅ在のＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｎｃ．社から販売されているＲＥＦＬＥＸＩＯＮ  ＧＴ（商標）システム、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）ＬＫ  ＣＭＰシステム、およびＭＩＲＲＡ  ＭＥＳＡ（登録商標）システムにおいて、これらの実施形態を実施することが特に有利である。さらに、他の製造業者から市販されているＣＭＰシステムが、本明細書において説明する実施形態から利益を享受する場合もある。また、本明細書において説明するいくつかの実施形態は、２００９年４月９日に出願された「ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＨＡＶＩＮＧ  Ａ  ＴＲＡＣＫ」と題された同一出願人による米国特許出願第１２／４２０，９９６号に記載されているオーバーヘッドトラック研磨システムを含む、オーバーヘッド円形トラック研磨システムにおいて実施されてもよい。該出願は、ここに参照によりその全体として本明細書に組み込まれる。
【００２７】
図１は、本明細書において説明する実施形態を実施するために使用し得る研磨ステーション１００の一実施形態の部分断面図である。この研磨ステーション１００は、キャリアヘッドアセンブリ１０２およびプラテンアセンブリ１２０を備える。基板１１０は、研磨の際にはキャリアヘッドアセンブリ１０２の中に配設される。キャリアヘッドアセンブリ１０２は、概して、プラテンアセンブリ１２０上に配設された研磨表面１３２を有する研磨パッドアセンブリ１３０に基板１１０を当接させた状態に保持する。キャリアヘッドアセンブリ１０２またはプラテンアセンブリ１２０の少なくとも一方が、回転されるか、または別様に移動されることにより、基板１１０と研磨パッドアセンブリ１３０との間に相対運動が生じる。図１に示す実施形態においては、キャリアヘッドアセンブリ１０２は、少なくとも軸１１８を中心とした回転運動を基板１１０に与えるアクチュエータまたはモータ１５０に結合される。また、モータ１５０は、基板１１０が、研磨パッドアセンブリ１３０の表面１３２中にわたって側方に往復移動されるように、キャリアヘッドアセンブリ１０２を振動させてもよい。
【００２８】
研磨パッドアセンブリ１３０は、パッドとしてプラテンアセンブリ１２０上に配設された発泡ポリマーなどの従来的な材料を含んでもよい。一実施形態においては、この従来的な研磨材料は、発泡ポリウレタンである。一実施形態においては、パッドは、米国デラウェア州Ｎｅｗａｒｋ在のＲｏｄｅｌ  Ｉｎｃ．社から市販されているＩＣ１０１０ポリウレタンパッドである。ＩＣ１０１０ポリウレタンパッドは、典型的には、約２．０５ｍｍの厚さおよび約２％の圧縮性を有する。使用し得る他のパッドには、ＩＣ１０００パッドの下方に追加の圧縮性底部層を有するＩＣ１０００パッドおよび有さないＩＣ１０００パッド、ＩＣ１０１０パッドの下方に追加の圧縮性底部層を有するＩＣ１０１０パッド、ならびに他の製造業者から市販されている研磨パッドが含まれる。本明細書において説明する溶液は、基板の化学機械研磨に寄与するように、パッド上に配置される。
【００２９】
一実施形態においては、キャリアヘッドアセンブリ１０２は、基板受容ポケットを画成するキャリアヘッド本体１０４を備える。基板受容ポケットは、中に基板１１０を配設することが可能である。いくつかの実施形態においては、膜１１４が、基板受容ポケットの中に配設されており、減圧されることによりキャリアヘッドアセンブリ１０２に対して基板１１０をチャック固定し、加圧されることにより研磨パッドアセンブリ１３０に押し付けられる際の基板１１０の下方向力を制御することができる。いくつかの実施形態においては、基板１１０および第２の基板１１２が、研磨の際にキャリアヘッドアセンブリ１０２の中に配設される。膜１１４は、支持リング１０６により外周部が包囲される。一実施形態においては、キャリアヘッドは、マルチゾーンキャリアヘッドであってもよい。１つの適切なキャリアヘッドアセンブリは、米国カリフォルニア州Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ在のＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．社から市販されているＴＩＴＡＮ  ＨＥＡＤ（商標）キャリアヘッドである。
【００３０】
プラテンアセンブリ１２０は、軸１１７を中心としたプラテンアセンブリ１２０の回転を促進する軸受１５６によりベース１５４上に支持される。モータ１５８が、プラテンアセンブリ１２０に結合され、研磨パッドアセンブリ１３０がキャリアヘッドアセンブリ１０２に対して移動されるように、プラテンアセンブリ１２０を回転させる。
【００３１】
一体スラリ／リンスアームアセンブリまたは流体供給アームアセンブリ１４０を使用することにより、処理流体またはスラリの供給源１６０からチューブ１６３を経由して研磨パッドアセンブリ１３０の表面１３２にスラリが供給される。代替的な一実施形態においては、リンス流体および処理流体は、別個の供給アームアセンブリを介して研磨パッドアセンブリ１３０に供給されてもよい。図１に示す実施形態においては、流体供給アームアセンブリ１４０は、支柱１４４から延在するアーム１４２を備える。モータ１４６が、支柱１４４の中心線を中心とするアーム１４２の回転を制御するために設けられる。調節機構１４７が、研磨パッドアセンブリ１３０の作業表面に対するアーム１４２の遠位端１４８の上昇を制御するために設けられてもよい。調節機構１４７は、プラテンアセンブリ１２０に対するアーム１４２の遠位端１４８の上昇を制御するための、アーム１４２または支柱１４４の少なくとも一方に結合されたアクチュエータであってもよい。
【００３２】
流体供給アームアセンブリ１４０は、研磨パッドアセンブリ１３０の表面に洗浄流体の噴霧液および／または流体流を均一に供給するように構成された複数のリンス出口ポート１６１を備えてもよい。ポート１６１は、流体供給アームアセンブリ１４０を通して配管されたチューブ１６２によって洗浄流体供給源１６４に結合される。一実施形態においては、流体供給アームアセンブリ１４０は、１２〜１５個のポートを有してもよい。洗浄流体供給源１６４は、相変化合金含有基板の研磨前、研磨中、および／または研磨後に、および／または基板１１０を除去して研磨パッドアセンブリ１３０を洗浄した後に、研磨パッドアセンブリ１３０に洗浄流体を供給する。また、研磨パッドアセンブリ１３０は、ダイアモンドディスクまたはブラシ（図示せず）などの調整要素を使用したパッドの調整後に、ポート１６１空の流体を使用して洗浄されてもよい。また、研磨ステーション１００は、基板１１０を効果的に研磨するように研磨パッドアセンブリ１３０の状態を維持するために、パッドコンディショナー装置（図示せず）を備えることも可能である。パッドコンディショナーは、アーム１４２に結合されてもよく、または別個のアーム（図示せず）に結合されてもよい。
【００３３】
ノズルアセンブリ１６６は、アーム１４２の遠位端に配設される。ノズルアセンブリ１６６は、流体供給アームアセンブリ１４０を通して配管されたチューブ１６８により処理流体供給源１６０に結合される。処理流体供給源は、研磨スラリまたは研磨材であってもよい。ノズルアセンブリ１６６は、アームに対して選択的に調節され得るノズル１７０を備え、それにより、ノズル１７０から出る流体は、研磨パッドアセンブリ１３０の指定区域に選択的に配向され得る。
【００３４】
一実施形態においては、ノズル１７０は、スラリの噴霧液を発生させるように構成される。別の実施形態においては、ノズル１７０は、スラリの流体流を供給するように適合化される。別の実施形態においては、ノズル１７０は、研磨表面に対して、例えば約３００ｍｌ／分など、約２００〜約５００ｍｌ／分の速度でスラリの流体流および／または噴霧液を供給するように構成される。
【００３５】
図１に示す実施形態においては、基板１１０は、シリコン貫通電極用途において使用される基板であってもよい。基板１１０は、典型的には、約１００ミクロン以下の厚さの導電性材料を有する。基板が、薄く可撓性であるため、基板１１０は、支持用の第２の基板１１２に結合されてもよい。第２の基板１１２は、典型的には約７００〜８００ミクロンの厚さを有してもよい。デバイス特徴が、基板１１０の表面上に形成されると、次いで、基板１１０および第２の基板は、例えばデバイス特徴が上に形成された基板１１０の表面が第２の基板の方向に配向されるなど、デバイス特徴がこれら２つの基板に位置決めされるように、共に結合される。このように基板を配向することにより、基板１１０上に形成されたデバイス特徴は、後のプロセスの際に保護される。
【００３６】
第１の基板１１０および第２の基板１１２を結合する際に、これら２つの基板は、エポキシまたは基板に悪影響を及ぼさない任意の他の適切な材料により、固定的に結合されてもよい。第２の基板１１２は、一般的には、ガラスダミー基板または犠牲基板である。第１の基板１１０および第２の基板１１２を結合した後に、かつ第１の基板１１０の化学機械研磨の前に、第１の基板１１０の一部分が、除去されてもよい。第１の基板１１０の厚さは、機械研削またはエッチングを利用して薄くしてもよい。第１の基板１１０の厚さを薄くすることにより、ＴＳＶ用途および積層チップ用途における使用が可能となる。一般的には、第１の基板は、厚さを薄くする前には第２の基板とほぼ等しい初期厚さを有する。第１の基板１１０の厚さを薄くするために利用されるプロセスは、典型的には、第１の基板の裏側に荒い表面を残す。第１の基板１１０の裏側の表面粗さを低下させるために、化学機械研磨を利用してもよい。第１の基板１１０の厚さを薄くすることにより、基板は可撓性および脆弱なものとなる。したがって、第１の基板１１０は、第１の基板１１０の研削および研磨の際に、追加の支持手段として第２の基板１１２に結合される。
【００３７】
（研磨プロセスおよび研磨溶液）
図２は、本明細書において説明する実施形態による研磨プロセス２００の一実施形態を示す流れ図である。図３Ａ〜図３Ｅは、本明細書において説明する実施形態による研磨プロセスの際の基板の一実施形態の概略図である。ブロック２１０において、導電性材料３１０が上に配設された、一連の特徴輪郭またはビア３０４Ａ、３０４Ｂならびに一連のフィールド区域３０５Ａ、３０５Ｂ、および３０５Ｃを有する基板３００が、研磨溶液を収容する研磨ステーション１００と同様の研磨ステーション内に位置決めされる。図２に示す実施形態においては、ビア３０４Ａ、３０４Ｂは、幅狭特徴輪郭を構成し、フィールド区域３０５Ａ、３０５Ｂ、および３０５Ｃは、幅広特徴輪郭を構成する。
【００３８】
研磨プロセスがＴＳＶ形成の一部である実施形態においては、基板は、シリコン基板であってもよい。基板３００が誘電体材料を含むいくつかの実施形態においては、この誘電体材料は、半導体デバイスの製造において従来的に使用される１つまたは複数の誘電体材料を含んでもよい。例えば、誘電体材料は、二酸化ケイ素、リンケイ酸塩ガラス（ＰＳＧ）、ホウ素リンケイ酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）、およびプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）によりオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）またはシランから誘導した二酸化ケイ素を含んでもよい。また、誘電体層は、フッ素ケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ）、ポリアミドなどのポリマー、ブラックダイアモンド（登録商標）誘電体材料などの炭素含有酸化ケイ素、および米国カリフォルニア州Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ在のＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．社から市販されているＢＬＯｋ（登録商標）誘電体材料を含む窒素および／または酸素でドープされ得る炭化ケイ素を含む、低誘電率材料を含んでもよい。
【００３９】
導電性材料層３１０は、基板３００の上に配設される。図示しないが、導電性材料からなるシード層が、導電性材料層３１０の堆積前に基板上に配設されることにより、層間接着を向上させ、後の堆積プロセスを向上させることができる。シード層は、後に堆積すべき材料と同一の材料からなるものであってもよい。いくつかの実施形態においては、シード層および／または導電性材料層３１０の堆積前に、基板３００を覆ってバリア層を堆積することが望ましい場合がある。
【００４０】
あるタイプの導電性材料層３１０には、銅含有材料が含まれる。銅含有材料には、銅、銅合金（例えば少なくとも約８０重量パーセントの銅を含有する銅ベース合金）、またはドープされた銅が含まれる。本開示全体において、「銅含有材料」という句、「銅」という語、および「Ｃｕ」という記号は、銅、銅合金、ドープされた銅、およびそれらの組合せを包含するように意図される。
【００４１】
図３Ａに示すように、ビア３０４Ａ、３０４Ｂは、過剰な量の例えば銅などの導電性材料３１０で充填される。この過剰な材料の堆積プロファイルは、基板３００を覆って形成された山部または頂部とも呼ばれる高オーバーバーデン区域３２０と、ビアを覆って形成された谷部とも呼ばれる最小オーバーバーデン区域または低オーバーバーデン区域３３０とを含む。
【００４２】
図３Ｂに示すように、ブロック２２０で、基板３００は、導電性材料層３１０の上にパッシベーション層３４０を形成する、本明細書において説明する研磨溶液にさらされる。パッシベーション層３４０は、堆積された導電性材料３１０中に形成された高オーバーバーデン３２０すなわち頂部と最小オーバーバーデン３３０すなわち谷部とを有する基板３００の表面３０８の上の露出された導電性材料３１０の上に形成される。パッシベーション層３４０は、化学反応から基板の表面を化学的におよび／または電気的に絶縁する。パッシベーション層３４０は、腐食防止剤および／または例えばキレート剤などのパッシベーション膜または絶縁膜を形成可能な他の材料に基板３００の表面３０８をさらすことにより形成される。パッシベーション層３４０の厚さおよび密度は、化学反応の度合いおよび／または化学溶解の量を決定し得る。例えば、より厚いまたはより高密度のパッシベーション層３４０は、より薄くより低密度のパッシベーション層に比べて、化学溶解量が少なくなることが判明している。したがって、安定化処理剤、腐食防止剤、および／またはキレート剤の組成を制御することにより、基板３１０の表面３０８から除去される材料の除去速度および除去量を制御することが可能となる。例えば、より低密度のパッシベーション層が存在する実施形態においては、このパッシベーション層は、パッドおよび基板の表面の相対運動、および／またはスラリ内の研磨材によってなど、非常に少量の化学的摩耗により容易に分解され得る。図３Ｃに示すように、基板３００を覆うパッシベーション層３４０は、その表面が基板３００の表面３０８と同一レベルまで平坦化されるまで、初めに摩耗によりディパッシベーションされる。
【００４３】
一実施形態においては、研磨溶液は、酸、キレート剤、腐食防止剤、界面活性剤、および酸化剤を含む、研磨材非含有溶液である。別の実施形態においては、研磨溶液は、酸、キレート剤、腐食防止剤、酸化剤、および研磨材を含む溶液を含む研磨材である。本明細書において説明する研磨溶液は、ＣＭＰの際に、平坦化タイプの欠陥の低減およびより平滑な基板表面の生成を伴いつつ、銅などの基板の表面からの材料の有効除去速度を向上させると考えられる。
【００４４】
これらの研磨溶液は、銅の除去に特に有効であるが、アルミニウム、白金、タングステン、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、コバルト、金、銀、ルテニウム、およびそれらの組合せなどの他の導電性材料の除去にも使用し得ると考えられる。
【００４５】
研磨溶液は、化学溶解反応を促進するための酸を含む。適切な酸には、例えば硫酸、リン酸、過塩素酸、硝酸、酢酸、およびそれらの組合せなどが含まれる。また、酸は、基板を処理するために望ましいペーハーレベルを維持するために、溶液を酸性度調節してもよい。
【００４６】
適切な酸の例には、リン酸、リン酸カリウム（ＫｘＰＯ４）（ｘ＝１、２、３）、リン酸銅、無水リン酸アンモニウム（（ＮＨ４）２Ｈ２ＰＯ４）、リン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）ＨＰＯ４）などのリン酸基（ＰＯ４３−）を有する化合物、および、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、硫酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＳＯ４）、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、硫酸銅、硝酸、またはそれらの組合せなどの硫酸基（ＳＯ４２−）を有する化合物が含まれる。
【００４７】
一実施形態においては、研磨溶液は、化学溶解反応を促進させるために、溶液全体の約１〜約１０重量パーセント（ｗｔ．％）または体積パーセント（ｖｏｌ％）を占め得る酸性成分を含む。別の実施形態においては、研磨溶液は、化学溶解反応を促進させるために、溶液全体の約２〜約５重量パーセント（ｗｔ．％）または体積パーセント（ｖｏｌ％）を占め得る酸性成分を含む。
【００４８】
研磨溶液の一態様または一構成要素は、基板の表面と共に複合体を形成して化学溶解プロセスを向上させるための、１つまたは複数のキレート剤の使用である。本明細書において説明する任意の実施形態において、キレート剤は、銅イオンなどの導電性材料に結合し、金属材料の除去速度を上昇させ、および／または基板表面中の溶解均一性を向上させることが可能である。銅などの除去される金属材料は、官能基との結合前、結合中、または結合後に、０、１、または２などの任意の酸化状態にあってもよい。官能基は、処理中に基板表面上に形成される金属材料と結合し、基板表面から金属材料を除去することが可能である。また、キレート剤は、基板の処理にとって望ましいペーハーレベルを維持するために、研磨溶液を酸性度調節するために使用されてもよい。また、キレート剤は、基板表面上にパッシベーション層を形成してもよく、またはこのパッシベーション層の形成を促進させてもよい。
【００４９】
一実施形態においては、１つまたは複数のキレート剤が、カルボン酸官能基を有するキレート剤、および／またはアミン官能基もしくはアミド官能基を有するキレート剤を含む。カルボン酸官能基を有するキレート剤は、カルボン酸官能基、ジカルボン酸官能基、トリカルボン酸官能基、ヒドロキシル官能基およびカルボン酸官能基の混合物、またはそれらの組合せの群から選択される１つまたは複数の官能基を有する化合物を含む。また、１つまたは複数のキレート剤は、例えばキレート剤のアンモニア塩およびカリウム塩など、本明細書において説明するキレート剤の塩を含んでもよい。一実施形態においては、１つまたは複数のキレート剤は、溶液の約１重量％〜約２重量％など、約０．４重量％〜約２．５重量％の濃度で溶液内に存在してもよい。
【００５０】
１つまたは複数のカルボン酸官能基を有する適切なキレート剤の例には、クエン酸、酒石酸、琥珀酸、シュウ酸、アミノ酸、それらの塩、またはそれらの組合せが含まれる。例えば、キレート剤に適した塩には、クエン酸アンモニウム、クエン酸カリウム、琥珀酸アンモニウム、琥珀酸カリウム、シュウ酸アンモニウム、シュウ酸カリウム、酒石酸カリウム、またはそれらの組合せが含まれ得る。これらの塩は、複数塩基状態を有してもよく、例えばクエン酸塩は、一塩基状態、二塩基状態、および三塩基状態を有する。１つまたは複数のカルボン酸官能基を有する他の適切なキレート剤には、アジピン酸、酪酸、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、グルタル酸、グリコール酸、ギ酸、フマル酸、乳酸、ラウリン酸、リンゴ酸、マレイン酸、マロン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、フタル酸、プロピオン酸、ピルビン酸、ステアリン酸、バレリアン酸、それらの誘導体、それらの塩、またはそれらの組合せが含まれる。いくつかの実施形態においては、キレート剤は、アミン官能基またはアミド官能基を含まなくてもよい。
【００５１】
１つまたは複数のキレート剤がアミン官能基またはアミド官能基を有するキレート剤を含む別の実施形態においては、この１つまたは複数のキレート剤は、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン、ジエチレントリアミン誘導体、ヘキサジアミン、グリシンなどのアミノ酸、メチルホルムアミド、イミノ二酢酸、それらの誘導体、それらの塩、またはそれらの組合せなどの化合物を含むことが可能である。一実施形態においては、１つまたは複数のキレート剤は、溶液の約１重量％〜約２重量％など、約０．４重量％〜約２．５重量％の濃度で溶液内に存在してもよい。
【００５２】
研磨溶液の別の態様または構成要素は、１つまたは複数の腐食防止剤の使用である。腐食防止剤は、基板表面と周囲の研磨溶液との間の化学的相互作用を最小限に抑えるパッシベーション層を形成することにより、金属表面の酸化または腐食を低減させるために加えることが可能である。したがって、腐食防止剤により形成された材料からなるパッシベーション層は、基板表面からの導電性材料の化学溶解を抑制または最小限に抑える傾向を有する。
【００５３】
適切な腐食防止剤の例には、アゾール基を有する腐食防止剤が含まれる。アゾール基を有する有機化合物の例には、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）、メルカプトベンゾトリアゾール、５−メチル−１−ベンゾトリアゾール（ＴＴＡ）、トリルトリアゾール（ＴＴＡ）、それらの誘導体、またはそれらの組合せが含まれる。他の適切な化合物には、１，２，４トリアゾール、ベンゾイルイミダゾール（ＢＩＡ）、ベンズイミダゾール、それらの誘導体、またはそれらの組合せが含まれる。一実施形態においては、１つまたは複数の腐食防止剤は、溶液全体の約０．０２重量％〜約０．０５重量％など、約０．０１重量％〜約１．０重量％の濃度で溶液中に存在してもよい。
【００５４】
研磨溶液の別の態様または構成要素は、１つまたは複数の酸化剤である。適切な酸化剤の例には、過酸化水素、硝酸第二鉄、ヨウ素酸塩、および過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）が含まれる。一実施形態においては、１つまたは複数の酸化剤は、約０．５重量％〜約３．０重量％など、約０．１重量％〜約５重量％の濃度で存在することが可能である。別の実施形態においては、溶液全体の１つまたは複数の酸化剤は、約０．５体積％〜約３．０体積％など、約０．１体積％〜約５体積％の濃度で存在することが可能である。
【００５５】
研磨溶液が研磨材非含有研磨溶液である実施形態においては、研磨溶液は、１つまたは複数の界面活性剤をさらに含んでもよい。界面活性剤は、金属および金属イオンまたは処理中に生成される副生成物などの材料の溶解または可溶性を高め、化学的安定性を向上させ、研磨溶液の構成要素の分解を低減させるために使用することができる。一実施形態においては、１つまたは複数の界面活性剤は、研磨溶液の約１体積％〜約３０体積％、または約１重量％〜約３０重量％の濃度を有することが可能である。別の実施形態においては、１つまたは複数の界面活性剤は、研磨溶液の約５体積％〜約２０体積％、または約１重量％〜約３０重量％の濃度を有することが可能である。
【００５６】
１つまたは複数の界面活性剤は、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、および、双性イオン界面活性剤などの２つ以上のイオン官能基を有するイオン界面活性剤を含む、非イオン界面活性剤およびイオン界面活性剤を含んでもよい。
【００５７】
研磨溶液の別の態様または構成要素は、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの粒径を有するシリカまたは変性シリカなどの、従来的な研磨材粒子を含んでもよい。
【００５８】
本明細書において説明する研磨溶液の残りは、脱イオン水などの水を含む極性溶剤などの溶剤である。他の溶剤が、単独で、または有機溶剤などの水との組合せにおいて使用されてもよい。有機溶剤には、イソプロピルアルコールもしくはグリコールなどのアルコール、ジエチルエーテルなどのエーテル、テトラヒドロフランなどのフラン、ペンタンもしくはヘプタンなどの炭化水素、ベンゼンもしくはトルエンなどの芳香族炭化水素、塩カメチレンもしくは四塩化炭素などのハロゲン化溶剤、それらの誘導体、またはそれらの組合せが含まれる。
【００５９】
本明細書における溶液は、例えば約４．０〜約５．５など、約３．０〜約７．０などの、約２．０〜約７．０のペーハーを有してもよい。
【００６０】
いくつかの実施形態においては、基板３００は、上向き配向に位置決めされ、研磨溶液は、基板３００の上面上に供給される。いくつかの実施形態においては、基板３００は、下向き配向に位置決めされ、研磨溶液の中に浸漬される。
【００６１】
ブロック２３０で、基板３００は、図３Ｃに示すようなパッシベーション層３４０の少なくとも一部分を除去するために、０．５ポンド平方インチ（ｌｂ／ｉｎ２またはｐｓｉ）（１３．９８ｋＰａ）未満の研磨圧力で研磨溶液内において研磨される。また、パッシベーション層３４０のこの一部分の下の導電層３１０の部分が、除去されてもよい。研磨圧力は、キャリアヘッドアセンブリにより基板３００に対して印加され得る。一実施形態においては、パッシベーション層３４０の少なくとも一部分の除去は、例えば約０．００５ｐｓｉ（３４．５Ｐａ）〜約０．０１ｐｓｉ（６８．９Ｐａ）など、約０．３ｐｓｉ（２．０ｋＰａ）の研磨圧力を印加することにより、実施されてもよい。一実施形態においては、約０．０５ｐｓｉ（３４．５Ｐａ）以下の研磨圧力が印加される。一実施形態においては、約０〜約０．０２ｐｓｉ（０．１４ｋＰａ）の研磨圧力が印加される。一実施形態においては、研磨プロセスは、キャリアヘッドアセンブリにより基板３００に対して研磨圧力が印加されない無圧力プロセスである。
【００６２】
パッシベーション層３４０の除去の際に、プラテンアセンブリ１２０は、約１０ｒｐｍ（回転／分）〜約５０ｒｐｍの速度で回転されてもよく、キャリアヘッドアセンブリ１０２は、約５０ｒｐｍ〜約９０ｒｐｍの速度で回転されてもよく、また約２０ｃｍ／秒（センチメートル／秒）〜約１６０ｃｍ／秒の速度でそのベイスンに対してラジアル方向に線形に移動されてもよい。一実施形態においては、キャリアヘッドアセンブリ１０２は、約２１．２ｃｍ／秒〜約１０６．３ｃｍ／秒の速度で線形に移動されてもよい。３００ｍｍ直径基板にとって好ましい範囲は、約２５ｒｐｍ〜約３５ｒｐｍのプラテンアセンブリ１２０の回転速度と、約５５ｒｐｍ〜約７５ｒｐｍのキャリアヘッドアセンブリ１０２の回転速度および約１６０ｃｍ／秒の線形（例えばラジアル方向）速度である。一実施形態においては、プラテンアセンブリ１２０は、約１８インチ（４５．７ｃｍ）〜約３２インチ（８１．３ｃｍ）の直径を有する。キャリアヘッドアセンブリは、約６インチ（１５．２ｃｍ）〜約８インチ（２０．３ｃｍ）の距離にわたって、プラテンアセンブリ１２０の半径に沿って移動してもよい。
【００６３】
本明細書において用いられる低研磨圧力は、低誘電率（ｌｏｗ  ｋ）誘電体材料を含む基板に対する損傷を与える剪断力および摩擦力を低減または最小限に抑えるものである。低減または最小点に抑えられた力により、研磨による特徴の変形および欠陥形成が減少または最小限に抑えられ得る。さらに、より低い剪断力および摩擦力は、研磨の際のディッシングおよびスクラッチなどのトポグラフィ欠陥の形成ならびに層間剥離を低減または最小限に抑えることが判明している。機械的摩耗により基板の表面上のパッシベーション層を乱したまたは除去した後に、パッシベーションが実施されない導電性材料の領域が、露出され、化学溶解により除去されてもよい。
【００６４】
ブロック２４０で、導電性材料３１０は、図３Ｄに示すように、化学溶解により基板３００の表面３０８の少なくとも一部分から除去される。ブロック２４０の研磨プロセスは、研磨圧力がキャリアヘッドアセンブリにより基板３００に対して印加されず、パッシベーションを実施されない区域からの導電性材料３１０の除去が化学溶解により行われる、無圧力プロセスであってもよい。ブロック２４０の研磨プロセスは、０．５ポンド平方インチ（ｌｂ／ｉｎ２またはｐｓｉ）（１３．９８ｋＰａ）未満の研磨圧力が印加されて導電層３１０の少なくとも一部分が除去されるブロック２３０の研磨プロセスと同様であってもよい。一実施形態においては、導電層３１０の少なくとも一部分の除去は、例えば約０．００５ｐｓｉ（３４．５Ｐａ）〜約０．０１ｐｓｉ（６８．９Ｐａ）など、約０．３ｐｓｉ（２．０ｋＰａ）の研磨圧力を印加することにより実施されてもよい。一実施形態においては、約０．０５ｐｓｉ（３４．５Ｐａ）以下の研磨圧力が印加される。一実施形態においては、約０〜約０．０２ｐｓｉ（０．１４ｋＰａ）の研磨圧力が印加される。
【００６５】
ブロック２４０の研磨プロセスの際に、プラテンアセンブリ１２０は、約１０ｒｐｍ（回転／分）〜約５０ｒｐｍの速度で回転されてもよく、キャリアヘッドアセンブリ１０２は、約５０ｒｐｍ〜約９０ｒｐｍの速度で回転されてもよく、また約２０ｃｍ／秒（センチメートル／秒）〜約１６０ｃｍ／秒の速度でそのベイスンに対してラジアル方向に線形に移動されてもよい。一実施形態においては、キャリアヘッドアセンブリ１０２は、約２１．２ｃｍ／秒〜約１０６．３ｃｍ／秒の速度で線形に移動されてもよい。３００ｍｍ直径基板にとって好ましい範囲は、約２５ｒｐｍ〜約３５ｒｐｍのプラテンアセンブリ１２０の回転速度と、約５５ｒｐｍ〜約７５ｒｐｍのキャリアヘッドアセンブリ１０２の回転速度および約１６０ｃｍ／秒の線形（例えばラジアル方向）速度である。キャリアヘッドアセンブリは、約６インチ（１５．２ｃｍ）〜約８インチ（２０．３ｃｍ）の距離にわたって、プラテンアセンブリ１２０の半径に沿って移動してもよい。
【００６６】
ブロック２３０およびブロック２４０の研磨プロセスは、同一または同様の研磨条件（例えば圧力、回転、線形速度、等々）で実施されてもよい。ブロック２３０およびブロック２４０の研磨プロセスは、異なる研磨条件を利用して実施されてもよい。例えば、ブロック２３０の研磨プロセスは、パッシベーション層の一部分を除去するために、低い研磨圧力（例えば０．５ｐｓｉ未満）にて実施されてもよく、ブロック２４０の研磨プロセスは、化学溶解および導電性材料の除去が基板と研磨パッドとの間の相対運動により行われる無圧力プロセスであってもよい。
【００６７】
最大で約１０，０００Å／分の導電性材料の除去速度が、本明細書に説明するプロセスにより達成され得る。一般的には、さらに高速の除去速度が望ましいが、プロセス均一性および他のプロセス変数（例えば反応速度）を最大化する目的により、化学溶解速度を約１００Å／分〜約１５，０００Å／分に制御することが一般的である。基板は、典型的には、上に配設された所望の材料の少なくとも一部分または全てを除去するのに十分な期間にわたって研磨溶液にさらされる。
【００６８】
導電性材料の除去速度は、研磨溶液の構成要素を変更することにより調整され得る。例えば、除去速度は、キレート剤の濃度を上昇させることおよび研磨溶液のペーハーを低下させる（例えば研磨溶液をさらに酸性にする）ことの少なくとも一方を高めることにより変更され得る。
【００６９】
ＴＳＶ構造体が形成される実施形態においては、基板は、図３Ｅに示すようにビアの導電性金属が基板３００を完全に貫通して延在するまで、薄層化プロセス（例えば化学機械研磨または化学エッチングもしくはプラズマエッチング）を受けてもよい。
【００７０】
図４は、本明細書において説明する実施形態により実施された研磨プロセスの銅の除去速度を示すグラフ４００である。ｘ軸は、基板の直径（ｍｍ）を示し、ｙ軸は、導電性材料のトポグラフィまたは高さ（Å）を示す。研磨プロセスは、表Ｉに記載のパラメータ、および本明細書に記載の摩耗研磨溶液を使用して実施した。この研磨溶液は、研磨溶液全体の０．２５重量％未満の研磨材（１００ｎｍ粒子によるコロイド性のＳｉＯ２）を含むものであった。これらの条件下において、Ｃｕ除去速度は、図４に示すように１ミクロン／分であり、これは殆どの市販のスラリの除去速度よりも速かった。
【００７１】
図５は、本明細書において説明する実施形態により実施される研磨プロセスを利用して研磨された２つの異なる基板Ｗ１９およびＷ２０についての平坦化効率を示すグラフ５００である。ｘ軸は、除去された銅材料の量（Å）を示し、ｙ軸は、銅のディッシング量を示す。例えば、除去された銅材料の量がゼロである場合には、ディッシング量は、３，５００Å〜４，０００Åの間の最高点となる。図５に示すように、除去される銅の量が増大するにつれ、ディッシングレベルは、それに対応して低下する。ディッシング低減／除去厚さの比として定義される平坦化効率（ＰＥ）は、６０％〜９０％の範囲内となる。
【実施例】
【００７２】
以下の非限定的な例は、本明細書において説明する実施形態をさらに説明するために提示する。しかし、これらの例は、完全に包含的なものとしては意図されず、本明細書において説明する実施形態の範囲を限定するようには意図されない。
【００７３】
（例１）
米国カリフォルニア州Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ在のＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．社から市販されているＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）ＬＫ  ＣＭＰシステム上の改変セル内において以下の研磨組成物を使用して、３００ｍｍの直径を有する銅めっきされたシリコン基板を研磨および平坦化した。約３，９００Åのステップ高さを有する基板表面上に約８，０００Åの銅層を有する基板を、プラテンアセンブリの上に配置し、
約３．５のペーハーを実現するための約４体積％のリン酸、
約２体積％のクエン酸アンモニウム、
約０．０３重量％のベンゾトリアゾール、
約１．０体積％の過酸化水素、
約０．２５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）研磨材粒子、および
脱イオン化水
からなる研磨材含有研磨溶液にさらした。
【００７４】
ＩＣ１０１０研磨パッドを、約０．２ｐｓｉにて基板に接触させた。基板を研磨および検査した。前に基板表面上にあった過剰な銅層を除去して、銅が充填されたビアを有するシリコン表面を残した。
【００７５】
（例２）
米国カリフォルニア州Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ在のＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．社から市販されているＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）ＬＫ  ＣＭＰシステム上の改変セル内において以下の研磨組成物を使用して、３００ｍｍの直径を有する銅めっきされたシリコン基板を研磨および平坦化した。約３，９００Åのステップ高さを有する基板表面上に約８，０００Åの銅層を有する基板を、プラテンアセンブリの上に配置し、
約３．５のペーハーを実現するための約４体積％のリン酸、
約２体積％のクエン酸アンモニウム、
約０．０３重量％のベンゾトリアゾール、
約０．５％の界面活性剤、
約２．０体積％の過酸化水素、および
脱イオン化水
からなる研磨材非含有研磨溶液にさらした。
【００７６】
ＩＣ１０１０研磨パッドを、約０．１ｐｓｉにて基板に接触させた。基板を研磨および検査した。前に基板表面上にあった過剰な銅層を除去して、銅が充填されたビアを有するシリコン表面を残した。
【００７７】
前記は、本発明の複数の実施形態に関するものであるが、本発明の基本範囲から逸脱することなく本発明の他のおよびさらなる実施形態を考案することができ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲により規定される。
【図１】
2013533614.tif 000003
【図２】
2013533614.tif 000004
【図３Ａ】
2013533614.tif 000005
【図３Ｂ】
2013533614.tif 000006
【図３Ｃ】
2013533614.tif 000007
【図３Ｄ】
2013533614.tif 000008
【図３Ｅ】
2013533614.tif 000009
【図４】
2013533614.tif 000010
【図５】
2013533614.tif 000011
【国際調査報告】
2013533614.tif 000012
2013533614.tif 000013