(57)【要約】  本発明は、被覆されたα−アルミナ粒子、有機カルボン酸、および水を含む化学機械研磨組成物を提供する。また、本発明は、研磨組成物中で負のゼータ電位を有する研磨材、有機カルボン酸、少なくとも１種のアルキルジフェニルオキシドジスルホネート界面活性剤、および水を含み、この研磨組成物は、ヘテロ乾式化合物を更に含まない、化学機械研磨組成物を提供する。この研磨材は、この研磨組成物中でコロイド状に安定である。本発明は、上記の研磨組成物で基材を研磨する方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を化学機械研磨する方法であって、
（ｉ）少なくとも１層のアルミニウムを含む基材を準備すること、
（ｉｉ）研磨パッドを準備すること、
（ｉｉｉ）以下の（ａ）〜（ｃ）を含む研磨組成物を準備すること、
（ａ）少なくとも１種のスルホネートモノマーならびに、カルボキシレートモノマー、ホスホネートモノマー、およびホスフェートモノマーからなる群から選ばれる少なくとも１種のモノマーを含む共重合体で被覆されたα−アルミナ粒子、
（ｂ）アルミニウムの錯化剤、および
（ｃ）水
（ｉｖ）該基材の表面を、該研磨パッドおよび該研磨組成物と接触させること、ならびに、
（ｖ）該基材の該表面の少なくとも一部を摩耗させて、該基材の該表面から少なくともいくらかのアルミニウムを除去して、該基材の該表面を研摩すること、
該研磨組成物は、１〜６のｐＨを有しており、かつ該研磨材は、該研磨組成物中でコロイド状に安定である、
を含んでなる方法。
【請求項２】
前記共重合体が、少なくとも１種のスルホネートモノマーおよび少なくとも１種のカルボキシレートモノマーを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１種のカルボキシレートモノマーが、少なくとも１種のアクリレートモノマーを含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記アルミニウムの錯化剤が、有機カルボン酸を含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記有機カルボン酸が、マロン酸、フタル酸、乳酸、酒石酸、グルコン酸、クエン酸、リンゴ酸、グリコール酸、マレイン酸、およびそれらの組合わせからなる群から選択される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記研磨組成物が、アルミニウムを酸化する薬品を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記アルミニウムを酸化する薬品が、過酸化水素、有機過酸、過硫酸塩、硝酸塩、過ヨウ素酸塩、過臭素酸塩、臭素酸塩、第二鉄塩、およびそれらの組合わせからなる群から選ばれる、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記研磨組成物が、界面活性剤を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記界面活性剤が、アルキルジフェニルオキシドジスルホネート界面活性剤である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記基材が、タングステン、チタン、窒化チタン、タンタル、および窒化タンタルからなる群から選ばれる少なくとも１層を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
基材を化学機械研磨する方法であって、
（ｉ）少なくとも１層のアルミニウムを含む基材を準備すること、
（ｉｉ）研磨パッドを準備すること、
（ｉｉｉ）以下の（ａ）〜（ｃ）を含む研磨組成物を準備すること、
（ａ）研磨材、該研磨材は、該研磨組成物中で負のゼータ電位を有している、
（ｂ）アルミニウムの錯化剤、
（ｃ）少なくとも１種のアルキルジフェニルオキシドジスルフェート界面活性剤、および
（ｃ）水
（ｉｖ）該基材の表面を、該研磨パッドおよび該研磨組成物と接触させること、ならびに、
（ｖ）該基材の該表面の少なくとも一部を摩耗させて、該基材の該表面から少なくともいくらかのアルミニウムを除去して、該基材の該表面を研摩すること、
該研磨組成物は、１〜６のｐＨを有しており、かつ該研磨材は、該研磨組成物中でコロイド状に安定である、
を含んでなる方法。
【請求項１２】
前記研磨材が、湿式法シリカ、ヒュームドシリカ、および表面被覆されたα−アルミナからなる群から選ばれる、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記アルミニウムの錯化剤が、有機カルボン酸を含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記有機カルボン酸が、マロン酸、フタル酸、乳酸、酒石酸、グルコン酸、クエン酸、リンゴ酸、グリコール酸、マレイン酸、およびそれらの組合わせからなる群から選択される、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記研磨組成物が、アルミニウムを酸化する薬品を更に含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記アルミニウムを酸化する薬品が、過酸化水素、有機過酸、過硫酸塩、硝酸塩、過ヨウ素酸塩、過臭素酸塩、臭素酸塩、第二鉄塩、およびそれらの組合わせからなる群から選ばれる、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
（ａ）少なくとも１種のスルホネートモノマーおよび少なくとも１種のアクリレートモノマーから本質的になる共重合体で被覆されたα−アルミナ粒子、
（ｂ）有機カルボン酸、および、
（ｃ）水、
を含んでなる化学機械研磨組成物であって、該化学機械研磨組成物は、１〜６のｐＨを有し、該研磨材は、該研磨組成物中でコロイド状に安定である、化学機械研磨組成物。
【請求項１８】
前記共重合体が、５０モル％〜９０モル％のアクリレートモノマーおよび１０モル％〜５０モル％のスルホネートモノマーを含む、請求項１７記載の組成物。
【請求項１９】
前記組成物が、金属を酸化する薬品を更に含む、請求項１７記載の組成物。
【請求項２０】
前記組成物が、界面活性剤を更に含む、請求項１７記載の組成物。
【請求項２１】
前記界面活性剤が、アルキルフェニルオキシドジスルホネート界面活性剤である、請求項２０記載の組成物。
【請求項２２】
化学機械研磨組成物であって、
（ａ）研磨材、該研磨材は、該研磨組成物中で負のゼータ電位を有している粒子を含んでいる、
（ｂ）有機カルボン酸、
（ｃ）少なくとも１種のアルキルジフェニルオキシドジスルホネート界面活性剤、および
（ｄ）水、
を含んでなり、該研磨組成物は、１〜６のｐＨを有しており、該研磨材は、該研磨組成物中でコロイド状に安定であり、かつ該研磨組成物は、式：(Ｘ２)ｎ-Ｌの化合物、式中Ｘ２は、テトラゾール、１，２，４−トリアゾール、１，２，３−トリアゾール、またはベンゾトリアゾールを表し、Ｌは結合基を表している、を含まない、
化学機械研磨組成物。
【請求項２３】
前記研磨材が、変性されていない湿式法シリカまたは、アニオン性官能基で変性された湿式法シリカである、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記研磨材が、少なくとも１種のスルホネートモノマーおよび少なくとも１種のアクリレートモノマーから本質的になる共重合体で被覆されたα−アルミナ粒子を含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記アルミニウムの錯化剤が、有機カルボン酸を含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
前記有機カルボン酸が、マロン酸、フタル酸、乳酸、酒石酸、グルコン酸、クエン酸、リンゴ酸、グリコール酸、マレイン酸、およびそれらの組合わせからなる群から選択される、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記研磨組成物が、アルミニウムを酸化する薬品を更に含む、請求項２２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
集積回路は、基材、例えばシリコンウエハ中または上に形成された多くの能動装置で作られている。１つの製造プロセスでは、誘電体基材が、慣用の乾式エッチングプロセスによってパターン形成され、垂直および水平相互連結のための孔およびトレンチが形成される。パターン形成された表面は、次いで随意選択的に拡散障壁層および／または接着促進層で被覆され、次いで金属層が堆積されて、トレンチおよび穴を充填する。化学機械研磨（ＣＭＰ）が、下にある誘電体層が暴露されるまで、この金属層の厚さ、ならびに拡散障壁層および／または接着促進層の厚さを低減させるために用いられ、それによって回路装置を形成する。
【０００２】
二酸化ケイ素基材上に平坦な金属回路トレースを作る１つの方法は、ダマシンプロセスと称されている。このプロセスによれば、随意選択的にその上に堆積された窒化ケイ素の層を有する、二酸化ケイ素誘電体表面は、フォトレジストを適用し、このフォトレジストをパターンを通して放射に曝露して、トレンチおよび／またビアを規定し、そして次いで慣用の乾式エッチングを用いて、垂直および水平相互連結のための孔およびトレンチを形成する。窒化ケイ素は、「硬質マスク」として機能して、トレンチおよび／またはビアの一部ではない二酸化ケイ素表面を、エッチングの間の損傷から保護する。パターン化された表面は、接着促進層、例えばチタンまたはタンタルならびに／あるいは拡散障壁層、例えば窒化チタンまたは窒化タンタルで被覆される。接着促進層および／または拡散障壁層は、次いで金属層で更に被覆される。化学機械研磨は、酸化ケイ素表面の高い部分を露出させる平坦な表面が得られるまで、金属上塗り層の厚さ、ならびにいずれかの接着促進層および／または拡散障壁層の厚さを低減するために用いられる。ビアおよびトレンチは、回路相互連結を形成する電気伝導性金属で満たされたままである。
【０００３】
タングステンおよび銅は、電気伝導性金属として、最もしばしば用いられている。しかしながら、アルミニウムは、早期の世代のプロセスにおいて、減法プロセス、例えばエッチング技術によって、回路相互連結を作るために用いられてきており、ダマシンプロセスにおける使用をますます考慮されてきた。アルミニウムとチタンの組合わせは、他の金属／障壁層の組合わせよりも、潜在的により低い抵抗性と共に、回路性能における対応する潜在的な向上を提供する。
【０００４】
アルミニウムダマシン構造のための、スルホネート含有ポリマーまたは共重合体で処理されたアルミナ研磨材を含む研磨組成物が開示されている。スルホネート含有ポリマーまたは共重合体は、アルミナ研磨材にコロイド状安定性を与えることが意図されているが、他の研磨成分、例えば錯化剤、微細構造（topography）制御剤、および表面処理ポリマーの存在が、スルホネート含有ポリマーまたは共重合体の、アルミナ研磨材粒子からの解離をもたらす可能性があり、研磨組成物のコロイド状安定性が低下する結果となる。大きな粒子に導く粒子間集塊は、研磨される基材に引掻き傷および他の表面欠陥をもたらす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、当技術分野には、アルミニウム含有基材の改善された研磨方法への要求がなお存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基材を化学機械研磨する方法を提供し、この方法は、
（ｉ）少なくとも１層のアルミニウムを含む基材を準備すること、
（ｉｉ）研磨パッドを準備すること、
（ｉｉｉ）（ａ）少なくとも１種のスルホネートモノマーならびに、カルボキシレートモノマー、ホスホネートモノマーおよびホスフェートモノマーからなる群から選ばれた少なくとも１種のモノマーを含む共重合体で被覆されたα−アルミナ粒子、（ｂ）アルニウムの錯化剤、および（ｃ）水、を含む研磨組成物を準備すること、
（ｉｖ）基材の表面を、研磨パッドおよび研磨組成物と接触させること、および
（ｖ）基材の表面の少なくとも一部を磨耗させて、基材の表面から少なくとも幾分かのアルミニウムを除去して、基材の表面を研摩すること、を含んでおり、この研磨組成物は、１〜６のｐＨを有しており、そして研磨材は、研磨組成物中でコロイド状に安定である。
【０００７】
また、本発明は、基材を化学機械研磨する方法を提供し、この方法は、
(ｉ)少なくとも１層のアルミニウムを含む基材を準備すること、
（ｉｉ）研磨パッドを準備すること、
（ｉｉｉ）以下の（ａ）〜（ｃ）を含む研磨組成物を準備すること、（ａ）研磨材、この研磨材は、研磨組成物中で負のゼータ電位を有する粒子を含んでいる、（ｂ）アルミニウムの錯化剤、（ｃ）少なくとも１種のアルキルジフェニルオキシドジスルホネート界面活性剤、および（ｃ）水、
（ｉｖ）基材の表面を、研磨パッドおよび研磨組成物と接触させること、および、
（ｖ）基材の表面の少なくとも一部を磨耗させて、基材の表面から少なくとも幾分かのアルミニウムを除去して、基材の表面を研摩すること、を含んでおり、この研磨組成物は、１〜６のｐＨを有しており、そして研磨材は、研磨組成物中でコロイド状に安定である。
【０００８】
本発明は、（ａ）少なくとも１種のスルホネートモノマーおよび少なくとも１種のアクリレートモノマーから本質的になる共重合体で被覆されたα−アルミナ粒子、（ｂ）有機カルボン酸、および（ｃ）水含む化学機械研磨組成物を更に提供し、この研磨組成物は、１〜６のｐＨを有し、そして研磨材は、研磨組成物中でコロイド状に安定である。
【０００９】
本発明は、化学機械研磨組成物であって、（ａ）研磨材、この研磨材は、研磨組成物中で負のゼータ電位を有する粒子を含んでいる、（ｂ）有機カルボン酸、（ｃ）少なくとも１種のアルキルジフェニルオキシドジスルホネート界面活性剤、および（ｄ）水、を含む化学機械研磨組成物を更に提供し、この研磨組成物は、１〜６のｐＨを有しており、研磨材は、研磨組成物中でコロイド状に安定であり、そして研磨組成物は、式：(Ｘ２)ｎ-Ｌの化合物を含まず、ここでＸ２はテトラゾール、１，２，４−トリアゾール、１，２，３−トリアゾールまたはベンゾトリアゾールを表し、そしてＬは、結合基を表している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、基材を化学機械研磨する方法を提供し、この方法は、
（ｉ）少なくとも１層のアルミニウムを含む基材を準備すること、
（ｉｉ）研磨パッドを準備すること、
（ｉｉｉ）研磨組成物を準備すること、
（ｉｖ）基材の表面を、研磨パッドおよび研磨組成物を接触させること、および
（ｖ）基材の表面の少なくとも一部を磨耗させて、基材の表面から少なくとも幾分かのアルミニウムを除去して、基材の表面を研摩すること、
を含んでいる。この研磨組成物は、（ａ）少なくとも１種のスルホネートモノマーならびに、カルボキシレートモノマー、ホスホネートモノマー、およびホスフェートモノマーからなる群から選ばれた少なくとも１種のモノマーを含む共重合体で被覆されたα−アルミナ粒子、（ｂ）アルミニウムの錯化剤、および（ｃ）水を含んでいる。あるいは、研磨組成物は、（ａ）研磨材、この研磨材は、研磨組成物中で負のゼータ電位を有する粒子を含んでいる、（ｂ）アルミニウムの錯化剤、（ｃ）少なくとも１種のアルキルジフェニルオキシドジスルホネート界面活性剤、および（ｃ）水を含んでいる。両方の場合において、研磨組成物は、１〜６のｐＨを有しており、そして研磨材は、研磨組成物中でコロイド状に安定である。
【００１１】
研磨材は、いずれかの好適な研磨材であることができ、例えば、研磨材は、天然または合成であることができ、そして金属酸化物、炭化物、窒化物、カーボランダムなどであることができる。また、研磨材は、ポリマー粒子または被覆された粒子であることができる。研磨材は、望ましくは、金属酸化物を含む、から本質的になる、または、なっている。好ましい態様では、金属酸化物は、アルミナである。アルミナは、アルミナのいずれかの好適な相、例えばα−アルミナ、γ−アルミナ、δ−アルミナ、ヒュームドアルミナ、およびそれらの混合物を含む、から本質的になる、またはからなることができる。最も好ましくは、金属酸化物は、α−アルミナを含む、から本質的になる、またはからなっている。研磨材が、α−アルミナを含む場合には、研磨材はまた、他の形態のアルミナ、例えばヒュームドアルミナを含むことができる。幾つかの態様では、研磨材は、α−アルミナからなっている。
【００１２】
研磨材は、いずれかの好適な平均粒子径（すなわち、平均粒子直径）を有することができる。特に、そして具体的には、研磨材がアルミナである場合には、研磨材は、１５ｎｍ以上（例えば、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、または４０ｎｍ以上、または５０ｎｍ以上、または７５ｎｍ以上）の平均粒子径（例えば、平均粒子直径）を有することができる。あるいは、または更には、研磨材は、２５０ｎｍ以下の平均粒子径（例えば、２００ｎｍ以下、または１５０ｎｍ以下、または１２５ｎｍ以下、または１００ｎｍ以下）を有することができる。従って、研磨材は、上記の端点のいずれかの２つによって拘束される平均粒子径を有することができる。例えば、研磨材は、１５ｎｍ〜２５０ｎｍ、２０ｎｍ〜２００ｎｍ、３０ｎｍ〜２００ｎｍ、３０ｎｍ〜１５０ｎｍ、４０ｎｍ〜２５０ｎｍ、４０ｎｍ〜２００ｎｍ、４０ｎｍ〜１５０ｎｍ、５０ｎｍ〜２５０ｎｍ、５０ｎｍ〜２００  ｎｍ、または５０ｎｍ〜１５０ｎｍの平均粒子径を有することができる。この関連で、粒子径は、その粒子を包囲する最小の球の直径を表している。
【００１３】
１つの態様では、研磨材粒子は、少なくとも１種のスルホネートモノマーならびに、カルボキシレートモノマー、ホスホネートモノマー、およびホスフェートモノマーからなる群から選ばれた少なくとも１種のモノマーを含む共重合体で処理されている。好ましい態様では、この共重合体は、少なくとも１種のスルホネートモノマーおよび少なくとも１種のカルボキシレートモノマーの組合わせを含んでいる。好ましくは、スルホネートモノマーは、ビニルスルホン酸、２−（メタクリロイルオキシ）エタンスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸からなる群から選択される。好ましくは、その他のモノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、ビニルホスホン酸、２−（メタクロイルオキシ）エチルホスフェート、およびそれらの組合わせからなる群から選ばれる。より好ましくは、その他のモノマーは、少なくとも１種のカルボキシレートモノマーを含み、そして最も好ましくは少なくとも１種のアクリレートモノマーを含む。特定の態様では、この共重合体は、ポリアクリル酸−コ−ポリアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ポリアクリル酸−コ−ポリスチレンスルホン酸、およびポリビニルホスホン酸−コ−ポリアリールアミド−２−メチルプロパンスルホン酸からなる群から選ばれる。
【００１４】
他の態様では、研磨材粒子は、負に荷電したポリマーまたは共重合体で処理されている。この負に荷電したポリマーまたは共重合体は、いずれかの好適なポリマーまたは共重合体であることができる。この負に荷電したポリマーまたは共重合体は、好ましくは少なくとも１種のスルホネートモノマーを含んでおり、それは、少なくとも１種のスルホネートモノマーならびに、カルボキシレートモノマー、ホスホネートモノマー、およびホスフェートモノマーからなる群から選ばれた少なくとも１種のモノマーを含む共重合体とは異なる。好ましくは、この負に荷電したポリマーまたは共重合体は、ビニルスルホン酸、２−（メタクリロイルオキシ）エタンスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、およびそれらの組合わせからなる群から選ばれた繰り返し単位を含んでいる。最も好ましくは、この負に荷電したポリマーまたは共重合体は、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸）およびポリスチレンスルホン酸からなる群から選ばれる。
【００１５】
研磨材粒子は、研磨組成物の添加の前に、単独で、ポリマーまたは共重合体で処理することができる。いずれかの好適な方法を、研磨材粒子を、ポリマーまたは共重合体で処理するのに用いることができる。例えば、研磨材粒子は、例えば、ワーリングブレンダーを用いて、高せん断条件下で、ポリマーまたは共重合体で処理することができる。他の態様では、研磨材粒子は、研磨組成物の調製の間に、現場で、ポリマーまたは共重合体で処理することができる。このポリマーまたは共重合体は、研磨組成物の調製の間のいずれかの時間に、研磨材粒子の添加の前、研磨材粒子と同時、または研磨材粒子の添加の後のいずれかに、いずれかの好適な時間に添加されるまたは存在する研磨組成物の他の成分の１種もしくは２種以上とともに加えることができる。
【００１６】
好ましくは、研磨材は、研磨材組成物のｐＨにおいて負のゼータ電位を有する研磨材粒子を含む、から本質的になる、またはからなっている。幾つかの態様では、研磨材粒子は、処理されていない場合には、研磨組成物のｐＨにおいて正のゼータ電位を有することができるが、しかしながら、ここで記載したように、ポリマーまたは共重合体での処理で、研磨組成物のｐＨにおいて負のゼータ電位を有する。他の態様では、研磨材は、研磨組成物のｐＨにおいて、負のゼータ電位を有する未処理の研磨材であることができる。研磨組成物のｐＨにおいて負のゼータ電位を有する粒子を含む研磨材の限定するものではない例としては、湿式法シリカおよびヒュームドシリカが挙げられる。粒子のゼータ電位は、粒子を取り囲むイオンの電荷と、全体の溶液（例えば、液体担体およびそれに溶解されたいずれかの他の成分）の電荷との間の差異を表している。
【００１７】
本研磨組成物は、アルミニウムの錯化剤を含んでいる。このアルミニウムの錯化剤は、いずれかの好適な錯化剤であることができる。好ましくは、アルミニウムの錯化剤は、有機カルボン酸である。より好ましくは、アルミニウムの錯化剤は、マロン酸、フタル酸、乳酸、酒石酸、グルコン酸、クエン酸、リンゴ酸、グリコール酸、マレイン酸、およびそれらの組合わせからなる群から選ばれる。
【００１８】
本研磨組成物は、いずれかの好適な量の、アルミニウムの錯化剤を含むことができる。本研磨組成物は、０．１質量％以上、例えば、０．２質量％以上、０．３質量％以上、０．４質量％以上、または０．５質量％以上の、アルミニウムの錯化剤を含むことができる。あるいは、または更には、本研磨組成物は、３質量％以下、例えば、２．５質量％以下、２質量％以下、１．５質量％以下、または１質量％以下の、アルミニウムの錯化剤を含むことができる。従って、本研磨組成物は、研磨粒子について列挙された上記の端点のいずれか２つによって拘束された量で、アルミニウムの錯化剤を含むことができる。例えば、研磨組成物は、０．１質量％〜３質量％、０．１質量％〜２．５質量％、０．1質量％〜２質量％、０．３質量％〜３質量％、０．３質量％〜２．５質量％、０．３質量％〜２質量％、０．５質量％〜３質量％、０．５質量％〜２．５質量％、または０．５質量％〜２質量％、のアルミニウムの錯化剤を含むことができる。
【００１９】
研磨材は、望ましくは、研磨組成物中に、より具体的には研磨素子絵物の水中に、懸濁されている。研磨組成物が研摩組成物中に懸濁されている場合には、研磨材は、好ましくはコロイド状に安定である。用語コロイドは、水中の研磨粒子の懸濁液を表している。コロイド状の安定性は、経時でのその懸濁液の維持を表す。本発明の関連では、水中もしくは研磨組成物中の研磨材の懸濁液が、１００ｍＬのメスシリンダ中に放置され、そして無撹拌で２時間（例えば、４時間、または８時間、または２４時間、または１週間、または４週間、または１６週間）静置された場合に、メスシリンダの底部５０ｍＬ中の粒子の濃度（［Ｂ］、ｇ／ｍＬで）とメスシリンダの上部５０ｍＬ中の粒子の濃度（［Ｔ］、ｇ／ｍＬで）との間の差異を、研磨材組成物中の初期の粒子濃度（［Ｃ］、ｇ／ｍＬで）で割り算した値が、０．５以下（すなわち、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］＜＝０．５）である場合には、研磨材は、コロイド状に安定であると考えられる。値、［Ｂ］−［Ｔ］／［Ｃ］は、望ましくは、０．３以下、そして好ましくは０．１以下である。
【００２０】
本研磨組成物は、随意選択的に、アルミニウムを酸化する薬品を更に含むことができる。このアルミニウムを酸化する薬品は、研磨組成物のｐＨにおいて好適な酸化能力を有するいずれかの薬品であることができる。好適な酸化剤の限定するものではない例としては、過酸化水素、有機過酸、過硫酸塩、硝酸塩、過ヨウ素酸塩、過臭素酸塩、臭素酸塩、第二鉄塩、およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれた酸化剤が挙げられる。
【００２１】
本研磨組成物は、いずれかの好適な量の、アルミニウムを酸化する薬品を含むことができる。本研磨組成物は、０．１質量%以上、例えば０．２５質量%以上、０．５質量％以上、０．７５質量％以上、または１質量％以上の、アルミニウムを酸化する薬品を含むことができる。あるいは、または更には、本研磨組成物は、５質量％以下、例えば、４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１質量％以下の、アルミニウムを酸化する薬品を含むことができる。従って、本研磨組成物は、アルミニウムを酸化する薬品を、研磨粒子について、上記で列挙した端点いずれかの２つによって拘束された量で含むことができる。例えば、本研磨組成物は、０．１質量〜５質量％、０．２５質量〜４質量％、０．５質量〜３質量％、０．７５質量〜２質量％、１質量〜３質量％、または１質量〜２質量％の、アルミニウムを酸化する薬品を含むことができる。
【００２２】
本研磨組成物は、随意選択的に、界面活性剤をさらに含んでいる。界面活性剤は、アニオン性、ノニオン性または両性イオン性界面活性剤であることができる。有利には、研磨組成物中の界面活性剤の存在は、その研磨組成物のコロイド状安定性を向上させ、研磨剤粒子の粒子径を安定化し、および／または研磨組成物で研磨された半導体ウエハの微細構造（topography）を向上させる。好適な界面活性剤の限定するものではない例としては、ポリスルホネート、ポリカルボキシレート、ポリホスホネート、多価アルコール（例えば、ポリビニルアルコール）、スルホネート、カルボキシレート、ホスホネート、アルコールからなる群から選ばれたモノマーを含む共重合体、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【００２３】
好ましい態様では、界面活性剤は、アルキルジフェニルオキシドスルホネート界面活性剤である。典型的には、アルキルジフェニルオキシドスルホネート界面活性剤は、以下の構造を有している。
【００２４】
【化１】
2014532305.tif 000002
【００２５】
式中、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ３０、好ましくはＣ６〜Ｃ３０，より好ましくはＣ６〜Ｃ２２の直鎖もしくは分岐した、飽和もしくは不飽和のアルキル基であり、アルキル基は、随意選択的に、ＯおよびＮから選ばれた１個または２個以上のヘテロ原子を含んでおり、そしてＸ＋は、Ｈまたはカチオン、例えば、アルカリ金属カチオンまたはアルカリ土類カチオン（例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、マグネシウムなど）である。好適なアルキルジフェニルオキシドスルホネート界面活性剤の例としては、Dow Chemical Company（ミッドランド、ミシガン州）から、Dowfax（商標）2A１、Dow fax（商標）3B2、Dowfax（商標）8390、Dowfax（商標）C6L、Dowfax（商標）C10L、およびDowfax(TM) 30599の商品名で商業的に入手可能な界面活性剤が挙げられる。
【００２６】
本研磨組成物は、いずれかの好適な量の界面活性剤を含むことができる。従って、本研磨組成物は、０．００１質量％以上、例えば、０．００５質量％以上、０．０１質量％以上、０．０５質量％以上、０．１質量％以上、０．２質量％以上、０．３質量％以上、０．４質量％以上、または０．５質量％以上の界面活性剤を含むことができる。あるいは、または更には、本研磨組成物は、２質量％以下、例えば、１．８質量％以下、１．６質量％以下、１．４質量％以下、１．２質量％以下、または１質量％以下の界面活性剤を含むことができる。従って、本研磨組成物は、界面活性剤について、上記で列挙した端点のいずれかの２つで拘束された量の界面活性剤を含むことができる。例えば、本研磨組成物は、０．００１質量％〜２質量％、０．０５質量％〜１．８質量％、０．１質量％〜１．６質量％、０．２質量％〜１．４質量％、０．３質量％〜１．２質量％、０．４質量％〜１．２質量％、または０．５質量％〜１質量％の界面活性剤を含むことができる。
【００２７】
望ましくは、本研磨組成物は、式：（Ｘ２)ｎ-Ｌの化合物を含まず、ここでＸ２は、テトラゾール、１，２，４−トリアゾール、１，２，３−トリアゾール、またはベンゾトリアゾールを表し、ここでＬは、結合基を表し、例えば、Ｌが２もしくは３以上の原子価を有する結合基を表す場合には、それはウレイド基、チオウレイド基、アミド基、エステル基、スルホンアミド基、スルホンウレイド基、ヒドロキシ基、カルバメート基、エーテル基、アミノ基、カルボキシ基、スルホ基、およびヘテロ環基からなる群から選ばれた少なくとも１種を含んでおり、そしてｎは２もしくは３以上の整数である。
【００２８】
望ましくは、本研磨組成物は、１または２以上（例えば、２または３以上）のｐＨを有している。好ましくは、本研磨組成物は、５以下（例えば、４以下、または３以下）のｐＨを有している。より好ましくは、本研磨組成物は、２〜４（例えば、２〜３）のｐＨを有している。
【００２９】
本研磨組成物のｐＨは、いずれかの好適な方法によって達成および／または維持することができる。より具体的には、本研磨組成物は、ｐＨ調整剤、ｐＨ緩衝剤、またはそれらの組み合わせを更に含むことができる。ｐＨ調整剤は、いずれかの好適なｐＨ調整化合物であることができる。例えば、ｐＨ調整剤は、硝酸、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、またはそれらの組み合わせであることができる。ｐＨ緩衝剤は、いずれかの好適な緩衝剤、例えば、リン酸塩、硫酸塩、酢酸塩、ホウ酸塩、アンモニウム塩などであることができる。本研磨組成物は、好適な量の緩衝剤が、ここで設定した範囲内の研磨組成物のｐＨを達成する、および／または維持するのに用いられる限りは、いずれかの好適な量のｐＨ調整剤および／またはｐＨ緩衝剤を含むことができる。
【００３０】
本研磨組成物は、随意選択的に、膜形成剤（例えば、腐食防止剤）を含んでいる。膜形成剤は、基材のいずれかの成分に対するいずれかの好適な膜形成剤であることができる。好ましくは、膜形成剤は、銅腐食防止剤またはタングステン腐食防止剤である。本発明の目的においては、膜形成剤は、研摩される表面の少なくとも一部に、不動態化層（すなわち、溶解抑制層）の形成を促進する、いずれかの化合物、または化合物の混合物である。有用な膜形成剤としては、例えば、窒素含有ヘテロ環式化合物が挙げられる。膜形成剤は、望ましくは、１種または２種以上の５−もしくは６−員のヘテロ環式、窒素含有環を含んでいる。好ましい膜形成剤としては、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、およびそれらの誘導体、例えば、それらの、ヒドロキシ−、アミノ−、イミノ−、カルボキシ−、メルカプト−、ニトロ−、ユリア−、チオユリア−、またはアルキル−置換誘導体、が挙げられる。最も好ましくは、膜形成剤は、ベンゾトリアゾール、１，２，４−トリアゾール、およびそれらの混合物からなる群から選ばれる。
【００３１】
本研磨組成物は、いずれかの好適な量の膜形成剤を含むことができる。従って、本研磨組成物は、０．０００１質量％以上、例えば、０．０００５質量％以上、０．００１質量％以上、０．００５質量％以上、０．０１質量以上、０．１質量％以上の膜形成剤を含むことができる。あるいは、または更には、本研磨組成物は、２質量％以下、例えば１．８質量％以下、１．６質量％以下、１．４質量％以下、１．２質量％以下、または１質量％以下の膜形成剤を含むことができる。従って、本研磨組成物は、膜形成剤につて、上記に列挙した端点のいずれか２つによって拘束される量の膜形成剤を含むことができる。例えば、本研磨組成物は、０．０００１質量％〜２質量％、０．００５質量％〜１．８質量％、０．０１質量％〜１．６質量％、または０．１質量％〜１質量％の膜形成剤を含むことができる。
【００３２】
本研磨組成物は、随意選択的に、殺生物剤を更に含む。殺生物剤は、いずれかの好適な殺生物剤、例えば、イソチアゾリノン殺生物剤であることができる。本研磨組成物中で用いられる殺生物剤の量は、典型的には、１ｐｐｍ〜５００ｐｐｍであり、そして好ましくは、１０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍである。
【００３３】
本研磨組成物は、いずれかの好適な技術によって調製することができ、その多くは、当業者に知られている。本研磨組成物は、バッチまたは連続プロセスで調製することができる。一般には、本研磨組成物は、その成分を、いずれかの順番で混合することによって調製することができる。ここで用いられる用語「成分」は個々の成分（例えば、研磨材、アルミニウムの錯化剤、アルミニウムを酸化する薬品、界面活性剤、随意選択的な膜形成剤、随意選択的な殺生物剤など）、ならびにこれらの成分のいずれかの組合わせ（例えば、研磨材、アルミニウムの錯化剤、アルミニウムを酸化する薬品、界面活性剤、随意選択的な膜形成剤、随意選択的な殺生物剤など）を含んでいる。
【００３４】
例えば、研磨材は、水中に分散されていることができる。次いで、アルミニウムの錯化剤、随意選択的な界面活性剤、随意選択的な膜形成剤、および随意選択的な殺生物剤を加えることができ、そして、これらの成分を研摩組成物中に混合することができるいずれかの方法によって混合することができる。アルミニウムを酸化する薬品は、用いられる場合には、本研磨組成物の調製の間のいずれかの時間に加えることができる。本研磨組成物は、１種もしくは２種以上の成分、例えばアルミニウムを酸化する薬品を、使用の直前（例えば、使用の１分間前以内、または使用の１時間前以内、または使用の７日間前以内）に研磨組成物に加えることで、使用の前に調製することができる。また、本研磨組成物は、これらの成分を、研磨操作の間に基材の表面で混合することによって調製することができる。
【００３５】
本研磨組成物は、研磨材、アルミニウムの錯化剤、アルミニウムを酸化する薬品、界面活性剤、随意選択的な膜形成剤、随意選択的な殺生物剤、および水を含む、ワンパッケージシステムとして供給することができる。あるいは、研磨材は、第１の容器中で水中の分散液として供給することができ、そしてアルミニウムの錯化剤、界面苛性剤、随意選択的な膜形成剤、および随意選択的な殺生物剤は、第２の容器中で、乾燥形態で、あるいは水中の溶液または分散液のいずれかで、供給することができる。アルミニウムを酸化する薬品は、望ましくは本研磨組成物の他の成分とは別に供給され、そして、例えば、最終使用者によって、使用の少し前（例えば、使用の１週間前以内、使用の１日前以内、使用の１時間前以内、使用の１０分間前以内、または使用の１分間前以内）に、研磨組成物の他の成分と混合される。第１または第２の容器中の成分は、乾燥形態であることができるが、一方で他の容器中の成分は、水性分散液の形態であることができる。更には、第１および第２の容器中のこれらの成分は、異なるｐＨ値を有することが、あるいは実質的に同様の、または更には同じｐＨ値を有することが好適である。他の２液型の容器、または３もしくは４以上の容器、本研磨組成物の成分の組合わせも、当業者の知識の範囲内である。
【００３６】
また、本発明の研磨組成物は、濃縮物として提供することができ、これは、使用の前に適切な量の水で希釈されることを意図されている。そのような態様では、この研磨組成物の濃縮物は、研磨材、アルミニウムの錯化剤、界面活性剤、随意選択的な膜形成剤、随意選択的な殺生物剤、および水を、随意選択的なアルミニウムを酸化する薬品のあり、もしくはなしで、適切な量の水、および、もし適切な量で予め存在していなければ、随意選択的な、アルミニウムを酸化する薬品で、この濃縮物を希釈することによって、本研磨組成物のそれぞれの成分が、それぞれの成分について上記で列挙した適切な範囲内の量で、研磨組成物中に存在するようになる量で、含むことができる。例えば、研磨材、アルミニウムの錯化剤、界面活性剤、随意選択的な膜形成剤、および随意選択的な殺生物剤は、それぞれの成分について、上記に列挙した濃度よりも２倍（例えば、３倍、４倍、または５倍）超多い量で、この濃縮物中に、それぞれ存在することができ、それによって、この濃縮物が、好適な量の、随意選択的な、アルミニウムを酸化する薬品とともに、等体積（例えば、それぞれ、２等体積の水、３等体積の水、または４等体積の水）で希釈された場合に、それぞれの成分が、研磨組成物中に、それぞれの成分について、上記で説明した範囲内の量で存在するようになる。更に、当業者には理解されるであろうように、この濃縮物は、他の成分が、この濃縮物中に、少なくとも部分的に、または完全に溶解されることを確実にするために、最終的な研磨組成物に存在する水の適切な一部を含むことができる。
【実施例】
【００３７】
以下の例は、本発明を更に説明するが、しかしながら、勿論のこと、その範囲を限定するものであるとは決して理解されてはならない。
【００３８】
以下の例では、研磨実験は、３プラテンMirra研磨機（Applied Materials、Santa Clare、カリフォルニア州）を用いて行った。研磨パラメータは以下の通りであった：研磨は、プラテン１上で、２つのフェーズで行った：フェーズ１は、２４．２ｋＰａの下向きの力で、フェーズ２は、１３．８ｋＰａの下向きの力で、Ｄ１００研磨パッド（Cabot Microelectronics Corporation、Aurora、イリノイ州）を用いた。プラテン２は、バフ掛けに用いた。基材は、チタンで線を形成され（titanium-lined）、パターン形成された、二酸化ケイ素コーティングされたシリコンウエハであり、アルミニウムでオーバーコートされていた。この基材は、１０μｍの間隔で分離された１０μｍの線を含むパターンで構成されていた。
【００３９】
例１
この例は、誘電層上にチタンで線を形成した（titanium-lined）フィーチャ上に堆積されたアルミニウムを含む基材を研摩するのに用いた場合に、本発明の研磨組成物によって得ることができる欠陥の改善を示している。
【００４０】
２枚の基材を、２種の異なる研磨組成物、組成物１Ａおよび組成物１Ｂで、別々に研磨した。それぞれの研磨組成物は、水中に、１．５質量％の乳酸および３質量％の過酸化水素を、３．４のｐＨで含んでいた。組成物１Ａ（比較）は、０．５質量％の、１１５０ｐｐｍのポリアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸で処理されたα−アルミナを更に含んでいた。組成物１Ｂ（本発明）は、０．５質量％の、１１５０ｐｐｍのポリアクリル酸−コ−ポリアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸で処理されたα−アルミナを更に含んでいた。組成物１Ｃ（比較）は、０．５質量％の、１１５０ｐｐｍのポリアクリル酸で処理されたα−アルミナを更に含んでいた。組成物１Ｃは、コロイド状に安定ではなく、そして従って基材の研磨には用いなかった。
【００４１】
研磨に続いて、基材を洗浄し、そして欠陥を、ＡＩＴウエハ検査機（KLA-Tencor、Milpitas、カリフォルニア州）によって検査した。正規化された総欠陥は、画像の総数に対する、走査された画像の比率に欠陥数を掛け算して定めた。結果を、表１中に示した。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１中に示した結果から明らかなように、ポリアクリル酸−コ−ポリアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸で処理されたα−アルミナを含む、組成物１Ｂは、ポリアクリルアミノ−２−メチルプロパンスルホン酸で処理されたα−アルミナを含む、組成物１Ａの使用で観察された正規化された総欠陥の、約２０％の結果となった。組成物１Ｂは、少なくとも６か月間に亘り、コロイド状に安定であったが、一方で、組成物１Ａは、コロイド状の安定性を７〜６０日間維持した。
【００４４】
例２
この例は、誘電層上にチタンで線を形成した（titanium-lined）フィーチャ上に堆積したアルミニウムを含む基材を研摩するのに用いた場合に、本発明の研磨組成物によって得ることができる欠陥の改善を示している。
【００４５】
５枚の基材を、５種の異なる研磨組成物、組成物２Ａ〜２Ｅで、別々に研磨した。それぞれの研磨組成物は、水中に、１質量％の乳酸、３質量％の過酸化水素、および１０００ｐｐｍのDowfax（商標）8390（アルキルジフェニルオキシドスルホネート界面活性剤）を、３．４のｐＨで含んでいた。組成物２Ａ（比較）は、０．５質量％の、１１５０ｐｐｍのポリアクリルアミノ−２−メチルプロパンスルホン酸で処理されたα−アルミナを更に含んでいた。組成物２Ｂ〜２Ｅ（本発明）は、０．５質量％の、表２中に示したように種々のモルパーセントのスルホネート含有モノマーを有し、そして種々の分子量を有する、１１５０ｐｐｍのポリアクリル酸−コ−ポリアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸共重合体で処理されたα−アルミナを更に含んでいた。
【００４６】
研磨に続いて、基材を洗浄し、そしてＡＩＴウエハ検査機によって欠陥を検査した。総引掻き傷欠陥を、ＡＩＴ機で観察された、引掻き傷を有する画像の数で定めた。結果を表２中に示した。
【００４７】
【表２】
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【００４８】
表２中に示された結果から明らかなように、その全てにポリアクリル酸−コ−ポリアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸共重合体で処理されたα−アルミナを含む、組成物２Ｂ〜２Ｅの使用は、ポリアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸で処理されたα−アルミナを含む、組成物２Ａの使用と比べて、約１．５％〜約２．１の総引掻き傷欠陥の結果となった。
【００４９】
例３
この例は、誘電層の上にチタンで線を形成した（titaniumu-lined）フィーチャ上に堆積されたアルミニウムを含む基材を研摩するのに用いられた場合の、本発明の研磨組成物によって得ることができる欠陥の改善示している。
【００５０】
３枚の基材を、３種の異なる研磨組成物、組成物３Ａ〜３Ｃで、別々に研磨した。それぞれの研磨組成物は、水中に、１質量％の乳酸および３質量％の過酸化水素を、３．４のｐＨで含んでいた。組成物３Ａ（比較）は、０．５質量％の、１１５０ｐｐｍのポリアクリルアミノ−２−メチルプロパンスルホン酸および１０００ｐｐｍの、１００，０００の分子量を有するポリカルボン酸ポリマーで処理されたα−アルミナを更に含んでいた。組成物３Ｂ（本発明）は、０．５質量％の、１１５０ｐｐｍのポリアクリルアミノ−２−メチルプロパンスルホン酸および１０００ｐｐｍのDowfax（商標）8390（アルキルジフェニルオキシドスルホネート界面活性剤）で処理されたα−アルミナを更に含んでいた。組成物３Ｃ（本発明）は、０．５質量％の、１１５０ｐｐｍのポリアクリル−コ−ポリアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸で処理されたが、しかしながらいずれかの更なるポリマーもしくは共重合体を更に含んではいないα−アルミナを更に含んでいた。処理されたα−アルミナ研磨材は、本研磨組成物中で、負のゼータ電位を有していた。
【００５１】
研磨に続いて、基材を洗浄した。アルミニウムのディッシングの量を測定し、そしてＡＩＴウエハ検査機によって欠陥を検査した。総引掻き傷欠陥を、ＡＩＴ機で観察された引掻き傷を有する画像の数で定めた。結果を表３中に示した。
【００５２】
【表３】
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【００５３】
表３に示した結果から明らかなように、１０００ｐｐｍのアルキルジフェニルオキシドスルホネート界面活性剤（すなわち、Dowfax（商標）8390）を含む、組成物３Ｂの使用は、１０００ｐｐｍのポリカルボン酸ポリマーを含む組成物３Ａの使用と比較して、約８．４％の総引掻き傷欠陥の結果となった。１１５０ｐｐｍのポリアクリル−コ−ポリアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸で処理されているが、しかしながらいずれかの更なる共重合体は更に含んでいないα−アルミナを含む組成物３Ｃは、組成物３Ａおよび３Ｂの使用と比べて、それぞれ約２．５％および約３０％の総引掻き傷欠陥の結果となった。しかしながら、組成物３Ｃの使用は、組成物３Ｂの使用で観察されたよりも、約５倍多いディッシングをもたらした。
【００５４】
例４
この例は、誘電層の上にチタンで線を形成した（titanium-lined）フィーチャ上に堆積されたアルミニウムを含む基材を研摩するのに用いた場合の、本発明の研磨組成物によって得ることができる欠陥の改善を示している。
【００５５】
３枚の基材を、３種の異なる研磨組成物、組成物４Ａ〜４Ｃで、別々に研磨した。それぞれの研磨組成物は、水中に、０．５質量％の、１１５０ｐｐｍのポリアクリル−コ−ポリアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸で処理されたα−アルミナ、１質量％の乳酸、および３質量％の過酸化水素を、３．４のｐＨで含んでいた。組成物４Ａ（対照）は、１００，０００の分子量を有するポリカルボン酸ポリマーを更に含んでいた。組成物４Ｂ（比較）は、１０００ｐｐｍのCalsoft LAS99（Ｃ１２〜Ｃ１６の直鎖アルキルベンゼンスルホネート）を更に含んでいた。組成物４Ｃ（本発明）は、１０００ｐｐｍのDowfax（商標）8390（アルキルジフェニルオキシドスルホネート界面活性剤）を更に含んでいた。
【００５６】
研磨に続いて、基材を洗浄した。アルミニウムディッシングの量を測定し、そしてＡＩＴウエハ検査機によって、欠陥を検査した。総引掻き傷欠陥は、ＡＩＴ機で観察された引掻き傷を有する画像の数で定めた。表４中に、結果を示した。
【００５７】
【表４】
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【００５８】
表４中に示した結果から明らかなように、アルキルジフェニルオキシドジスルホネート（Dowfax（商標）8390）を添加剤として含む本発明の組成物４Ｃは、添加剤としてポリカルボン酸を含んだ対象の組成物４Ａ、および添加剤としてＣ１２〜Ｃ１６の直鎖アルキルベンゼンスルホネート（Calsofta LAS99）を含む組成物４Ｂと比較して、約１．３％の総引掻き傷欠陥を示した。
【国際調査報告】
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