(57)【要約】  本発明は、化学機械研磨の組成物を提供する。その組成物は本発明は、砥材、第一の金属研磨速度調整剤、第二の金属研磨速度調整剤、及び、液体キャリア、からなる。一つの実施形態として、第一の金属研磨速度調整剤は、標準水素電極に対して０．３４Ｖより低い標準還元電位を有し、第二の金属研磨速度調整剤は、標準水素電極に対して０．３４Ｖより高い標準還元電位を有する。他の実施形態として、第一と第二の金属研磨速度調整剤は、各種の酸化剤である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）砥材、
（ｂ）標準水素電極に対して０．３４Ｖより低い標準還元電位を有する第一の金属研磨速度調整剤であり、ここではキノンである第一の金属研磨速度調整剤、
（ｃ）標準水素電極に対して０．３４Ｖより高い標準還元電位を有する第二の金属研磨速度調整剤、
及び
（ｄ）液体キャリア
を含む、化学機械研磨組成物。
【請求項２】
キノンが１つ以上の官能基を有するアントラキノンである請求項１の化学機械研磨組成物。
【請求項３】
アントラキノンが、９，１０−アントラキノン−１，８−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−１，５−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−２，６−ジスルホン酸、及びそれらの塩からなる群から選択される請求項２の化学機械研磨組成物。
【請求項４】
該第二の調整剤が有機物の調整剤である請求項１の化学機械研磨組成物。
【請求項５】
該第二の調整剤がジヒドロキシベンゾキノン、ナフトキノン、クロラニル酸、及びジクロロインドフェノールからなる群から選択される請求項４の化学機械研磨組成物。
【請求項６】
該第二の調整剤がｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシドとｔ−ブチルペルオキシドからなる群から選択される請求項４の化学機械研磨組成物。
【請求項７】
該第二の調整剤が無機物の調整剤である請求項１の化学機械研磨組成物。
【請求項８】
該第二の調整剤が過酸化水素、ヨウ素酸塩、過硫酸塩、過マンガン酸塩、Ｉ2、鉄（III ）の無機塩、鉄（III ）の有機塩、及び過酸化モノ硫酸カリウムからなる群から選択される請求項７の化学機械研磨組成物。
【請求項９】
該第二の調整剤が過塩素酸塩、臭素酸塩、及び硫酸セリウム（IV）からなる群から選択される請求項７の化学機械研磨組成物。
【請求項１０】
塩化物と臭化物からなる群から選ばれるハロゲン化物をさらに含む請求項１の化学機械研磨組成物。
【請求項１１】
ヨウ化物をさらに含む請求項１の化学機械研磨組成物。
【請求項１２】
（ａ）砥材、
（ｂ）キノン部分を含む有機酸化剤である第一の金属研磨速度調整剤、
（ｃ）ヨウ化物、ヨウ素、Ｉ2・マロンアミド3、及び三ヨウ化物からなる群から選択される第二の金属研磨速度調整剤、
及び
（ｄ）液体キャリア
を含む、化学機械研磨組成物。
【請求項１３】
該第一の調整剤が１つ以上の官能基を有するアントラキノンである請求項１２の化学機械研磨組成物。
【請求項１４】
アントラキノンが、９，１０−アントラキノン−１，８−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−１，５−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−２，６−ジスルホン酸、及びそれらの塩からなる群から選択される請求項１３の化学機械研磨組成物。
【請求項１５】
該第二の調整剤がＩ2・マロンアミド3である請求項１２の化学機械研磨組成物。
【請求項１６】
該第二の調整剤がヨウ化物である請求項１２の化学機械研磨組成物。
【請求項１７】
過酸化水素、ヨウ素酸塩、過硫酸塩、過マンガン酸塩、臭素酸塩、過酸化モノ硫酸カリウム、クロラニル酸、及びｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシドからなる群から選択される酸化剤をさらに含む請求項１２の化学機械研磨組成物。
【請求項１８】
（ａ）砥材、
（ｂ）キノン部分を含む有機酸化剤である第一の金属研磨速度調整剤、
（ｃ）該第一の調整剤の濃度よりも低い濃度で存在する酸化剤である第二の金属研磨速度調整剤、
及び
（ｄ）液体キャリア
を含む、化学機械研磨組成物。
【請求項１９】
該第一の調整剤の濃度が１〜６０ｍｍｏｌである請求項１８の化学機械研磨組成物。
【請求項２０】
該第一の調整剤の濃度が１〜１０ｍｍｏｌである請求項１９の化学機械研磨組成物。
【請求項２１】
該第一の調整剤が一つ以上の官能基を有するアントラキノンである請求項１８の化学機械研磨組成物。
【請求項２２】
アントラキノンが、９，１０−アントラキノン−１，８−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−１，５−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−２，６−ジスルホン酸、及びそれらの塩からなる群から選択される請求項２１の化学機械研磨組成物。
【請求項２３】
該第二の調整剤が有機物の調整剤である請求項１８の化学機械研磨組成物。
【請求項２４】
該第二の調整剤がジヒドロキシベンゾキノン、ナフトキノン、クロラニル酸、ジクロロインドフェノール、及びＩ2・マロンアミド3からなる群から選択される請求項２３の化学機械研磨組成物。
【請求項２５】
該第二の調整剤がｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシドとｔ−ブチルペルオキシドからなる群から選択される請求項２３の化学機械研磨組成物。
【請求項２６】
該第二の調整剤がＩ2・マロンアミド3である請求項２４の化学機械研磨組成物。
【請求項２７】
該第二の調整剤が無機物の調整剤である請求項１８の化学機械研磨組成物。
【請求項２８】
該第二の調整剤が過酸化水素、ヨウ素酸塩、過硫酸塩、過マンガン酸塩、Ｉ2、鉄（III ）の無機塩、鉄（III ）の有機塩、及び過酸化モノ硫酸カリウムからなる群から選択される請求項２７の化学機械研磨組成物。
【請求項２９】
該第二の調整剤が過塩素酸塩、臭素酸塩、硫酸セリウム（IV）からなる群から選択される請求項２７の化学機械研磨組成物。
【請求項３０】
塩化物と臭化物からなる群から選ばれるハロゲン化物をさらに含む請求項１８の化学機械研磨組成物。
【請求項３１】
ヨウ化物をさらに含む請求項１８の化学機械研磨組成物。
【請求項３２】
（ａ）砥材、
（ｂ）１，２−ナフトキノン−４スルホン酸、アミノアントラキノンスルホン酸、又はハイドロキノンスルホン酸ではないことを条件するキノン部分を含む有機酸化剤である第一の酸化剤、
（ｃ）第一の酸化剤と同じでなく、ヨウ素酸カリウム、又は硝酸ではないことを条件とする第二の酸化剤、
及び
（ｄ）液体キャリア
を含む、化学機械研磨組成物。
【請求項３３】
（ｉ）少なくとも２つの金属を有する基材を用意すること、
（ii）
（ａ）砥材、
（ｂ）標準水素電極に対して０．３４Ｖより低い標準還元電位を有する第一の金属研磨速度調整剤であり、ここではキノンである第一の金属研磨速度調整剤、
（ｃ）標準水素電極に対して０．３４Ｖより高い標準還元電位を有する第二の金属研磨速度調整剤、
及び
（ｄ）液体キャリア
を含む、化学機械研磨組成物を用意すること、
（iii ）研磨パッドと該研磨組成物を該基材に接触させること、
（iv）該研磨パッドと該研磨組成物に対して、該基材を動かすこと、
（ｖ）少なくとも該基材の一部を磨り減らして該基材を研磨すること、
を含む、化学機械研磨の方法。
【請求項３４】
キノンが一つ以上の官能基を有するアントラキノンである請求項３３の方法。
【請求項３５】
アントラキノンが、９，１０−アントラキノン−１，８−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−１，５−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−２，６−ジスルホン酸、及びそれらの塩からなる群から選択される請求項３４の方法。
【請求項３６】
該第二の調整剤が有機物の調整剤である請求項３３の方法。
【請求項３７】
該第二の調整剤がジヒドロキシベンゾキノン、ナフトキノン、クロラニル酸、及びジクロロインドフェノールからなる群から選択される請求項３６の方法。
【請求項３８】
該第二の調整剤がｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシドとｔ−ブチルペルオキシドからなる群から選択される請求項３６の方法。
【請求項３９】
該第二の調整剤が無機物の調整剤である請求項３３の方法。
【請求項４０】
該第二の調整剤が過酸化水素、ヨウ素酸塩、過硫酸塩、過マンガン酸塩、Ｉ2、鉄（III ）の無機塩、鉄（III ）の有機塩、及び過酸化モノ硫酸カリウムからなる群から選択される請求項３９の方法。
【請求項４１】
該第二の調整剤が過塩素酸塩、臭素酸塩、硫酸セリウム（IV）からなる群から選択される請求項３９の方法。
【請求項４２】
該組成物が塩化物と臭化物からなる群から選ばれるハロゲン化物をさらに含む請求項３３の方法。
【請求項４３】
該組成物がヨウ化物をさらに含む請求項３３の方法。
【請求項４４】
（ｉ）少なくとも２つの金属を有する基材を用意すること、
（ii）
（ａ）砥材、
（ｂ）キノン部分を含む有機酸化剤である第一の金属研磨速度調整剤、
（ｃ）ヨウ化物、ヨウ素、Ｉ2・マロンアミド3、及び三ヨウ化物からなる群から選択される第二の金属研磨速度調整剤、
及び
（ｄ）液体キャリア
を含む、化学機械研磨組成物を用意すること、
（iii ）研磨パッドと該研磨組成物を該基材に接触させること、
（iv）該研磨パッドと該研磨組成物に対して、該基材を動かすこと、
（ｖ）少なくとも該基材の一部を磨り減らして該基材を研磨すること、
を含む、化学機械研磨の方法。
【請求項４５】
該第一の調整剤が一つ以上の官能基を有するアントラキノンである請求項４４の方法。
【請求項４６】
アントラキノンが、９，１０−アントラキノン−１，８−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−１，５−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−２，６−ジスルホン酸、及びそれらの塩からなる群から選択される請求項４５の方法。
【請求項４７】
該第二の調整剤がＩ2・マロンアミド3である請求項４４の方法。
【請求項４８】
該第二の調整剤がヨウ化物である請求項４４の方法。
【請求項４９】
該組成物が、過酸化水素、ヨウ素酸塩、過硫酸塩、過マンガン酸塩、臭素酸塩、過酸化モノ硫酸カリウム、クロラニル酸、及びｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシドからなる群から選択される酸化剤をさらに含む請求項４４の方法。
【請求項５０】
（ｉ）少なくとも２つの金属を有する基材を用意すること、
（ii）
（ａ）砥材、
（ｂ）キノン部分を含む有機酸化剤である第一の金属研磨速度調整剤、
（ｃ）該第一の調整剤の濃度よりも低い濃度で存在する酸化剤である第二の金属研磨速度調整剤、
及び
（ｄ）液体キャリア
を含む、化学機械研磨組成物を用意すること、
（iii ）研磨パッドと該研磨組成物を該基材に接触させること、
（iv）該研磨パッドと該研磨組成物に対して、該基材を動かすこと、
（ｖ）少なくとも該基材の一部を磨り減らして該基材を研磨すること、
を含む、化学機械研磨の方法。
【請求項５１】
該第一の調整剤の濃度が１〜６０ｍｍｏｌである請求項５０の方法。
【請求項５２】
該第一の調整剤の濃度が１〜１０ｍｍｏｌである請求項５１の方法。
【請求項５３】
該第一の調整剤が一つ以上の官能基を有するアントラキノンである請求項５０の方法。
【請求項５４】
アントラキノンが、９，１０−アントラキノン−１，８−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−１，５−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−２，６−ジスルホン酸、及びそれらの塩からなる群から選択される請求項５３の方法。
【請求項５５】
該第二の調整剤が有機物の調整剤である請求項５０の方法。
【請求項５６】
該第二の調整剤がジヒドロキシベンゾキノン、ナフトキノン、クロラニル酸、ジクロロインドフェノール、及びＩ2・マロンアミド3からなる群から選択される請求項５５の方法。
【請求項５７】
該第二の調整剤がｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシドとｔ−ブチルペルオキシドからなる群から選択される請求項５５の方法。
【請求項５８】
該第二の調整剤がＩ2・マロンアミド3である請求項５６の方法。
【請求項５９】
該第二の調整剤が無機物の調整剤である請求項５０の方法。
【請求項６０】
該第二の調整剤が過酸化水素、ヨウ素酸塩、過硫酸塩、過マンガン酸塩、Ｉ2、鉄（III ）の無機塩、鉄（III ）の有機塩、及び過酸化モノ硫酸カリウムからなる群から選択される請求項５９の方法。
【請求項６１】
該第二の調整剤が過塩素酸塩、臭素酸塩、及び硫酸セリウム（IV）からなる群から選択される請求項５９の方法。
【請求項６２】
該組成物が塩化物と臭化物からなる群から選ばれるハロゲン化物をさらに含む請求項５０の方法。
【請求項６３】
該組成物がヨウ化物をさらに含む請求項５０の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基材の研磨用組成物とそれを用いた基板の研磨方法に関する。特に、半導体表面の研磨に適した化学機械研磨組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材表面の化学機械研磨（ＣＭＰ）用組成物と方法は当該技術分野で以前からよく知られている。半導体表面（例えば集積回路）の金属含有表面のＣＭＰのための研磨組成物（研磨スラリー、ＣＭＰスラリー、及びＣＭＰ組成物としても知られている）は、通常、砥材や様々な付加配合物等を含んでいる。
【０００３】
一般的に、ＣＭＰは上側の第１の層を化学的且つ物理的に研磨して、第１の層の下の平坦ではない第二層の表面部分を露出させる。例えば、米国特許４，７８９，６４８号は、第２の層の上にある金属の第１の層表面が第２の層の上表面と共通平面になるまで、第２の層よりも早い速度で第１の層を除去するための研磨パッドと研磨組成物を使うＣＭＰプロセスを開示している。化学機械研磨のより詳細な説明は、米国特許第４，６７１，８５１号、同第４，９１０，１５５号、及び同第４，９４４，８３６号明細書で示されている。
【０００４】
集積回路製造業界は半導体デバイスの電流密度を改良しようと努力している。隣接した連結導体間の結合容量を軽減するために、絶縁層として低誘電率を有する材料の中に形成される形状確定部（ｆｅａｔｕｒｅ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ）にある導体用に、低抵抗の導電材料を使用することが必要になってきた。これらの要求をみたす導電材料は銅とその合金である。
【０００５】
半導体デバイスに銅を使用することにおける問題点は、銅が周辺の絶縁材料に拡散することである。絶縁材料への銅の拡散を低減するために、そして銅の付着を助けるために、銅の蒸着より前に形状確定部にバリア層が蒸着される。バリア材料は、例えばタンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、チタン（Ｔｉ）、及び窒化チタン（ＴｉＮ）を含む。銅の蒸着に続いて、過剰な銅とバリア層がＣＭＰを使って除去される。
【０００６】
バリア層除去のための現在のＣＭＰプロセスと市販のスラリーは、タンタルが比較的不活性な性質のために、有効なスラリーの化学組成物については限定される。したがって、研磨は主に強い機械磨耗に依存する。やや異なった言い方をすれば、現在使用できるＣＭＰプロセスとタンタルを含んだバリア層を有する加工物用の高固形分組成物は、そのバリア層、金属層（銅ベース）、及び中間層の誘電体（ＩＬＤ）層（酸化ケイ素ベース）の間で、非常に選択性に乏しく、結果として、その金属層とＩＬＤ層を同時に過剰に除去してしまう。
【０００７】
基材の中の様々な金属を研磨する他の方法として、基材上で全ての金属を酸化するに十分な大量の酸化剤を使用する方法がある。金属表面を不導態化する、又は金属イオンを錯体化する添加剤を使用することで、金属の除去速度を制御する。
【０００８】
知られている多くのＣＭＰ組成物は、限定された目的には好適であるが、研磨性能には満足できないものもある。したがって、第２の金属とともに存在するタンタルのような半導体材料に対して、有効な除去速度を示す新しいＣＭＰ組成物について継続した必要性がある。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、（ａ）砥材、（ｂ）第一の金属研磨速度調整剤、（ｃ）第二の金属研磨速度調整剤、及び（ｄ）液体キャリア、を含む化学機械研磨組成物を提供する。
【００１０】
第一の実施形態として、第一の金属研磨速度調整剤は標準水素電極に対して０．３４Ｖより低い標準還元電位を有し、その第一の金属研磨速度調整剤はキノンであり、第二の金属研磨速度調整剤は標準水素電極に対して０．３４Ｖより高い標準還元電位を有する。
【００１１】
第二の実施形態として、第一の金属研磨速度調整剤はキノン成分からなる有機酸化剤であり、第二の金属研磨速度調整剤は、ヨウ化物、ヨウ素、Ｉ2・マロンアミド3、及び三ヨウ化物、からなる群から選択される。
【００１２】
第三の実施形態として、第一の金属研磨速度調整剤はキノン成分からなる有機酸化剤であり、第二の金属研磨速度調整剤は酸化剤であり第一の金属研磨速度調整剤の濃度よりも低い。
【００１３】
第四の実施形態として、第一の金属研磨速度調整剤はキノン成分からなる有機酸化剤であるが、第一の金属研磨速度調整剤は、１，２−ナフトキノン−４スルホン酸、アミノアントラキノンスルホン酸、又はハイドロキノンスルホン酸ではないことを条件とし、第二の金属研磨速度調整剤は酸化剤であるが、第一の金属研磨速度調整剤と同じではなく、ヨウ素酸カリウムや硝酸ではないことを条件とする。
【００１４】
本発明は、基材の化学的機械的な研磨の方法も提供する。その方法は、（ｉ）望ましくは二つの金属を含む基板を用意し、（ii）前述の化学機械研磨組成物の一つを用意し、（iii ）研磨パッドとそれらの間の研磨組成物で基材に接触し、（４）基材に対して相対的に研磨パッドと研磨組成物を動作させ、（iv）少なくとも基材の一部を磨り減らして基材を研磨する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、基材、望ましくは少なくとも二つの金属を含む好ましくは半導体基材の研磨に有効なＣＭＰ組成物を提供する。そのＣＭＰ組成物は、（ａ）砥材、（ｂ）第一の金属研磨速度調整剤、（ｃ）第二の金属研磨速度調整剤、及び（ｄ）液体キャリアを含む。
【００１６】
そのＣＭＰ組成物は、望ましくは、従来のＣＭＰ組成物と比較して、基材中の１つ以上の金属について同等以上の迅速な除去を提供する。加えて、銅、タンタル、及び任意にはＴｉＮを除去するために利用するＣＭＰ組成物は、使用者が変更することができる。
【００１７】
砥材は、好適な砥材、特に半導体材料のＣＭＰに好適な砥材でよい。砥材は望ましくは、金属酸化物を含み、基本的に金属酸化物からなり、又は金属酸化物を含む。例えば、好適な砥材はシリカ、アルミナ、チタニア、セリア、ジルコニア、又は前述の砥材の二つ以上の組み合わせを含み、制限はない。その砥材は、好ましくはシリカ又はアルミナで、特に好ましくは、シリカ（例えばアモルファスシリカ、コロイドシリカ、又はアルミニウムをドープしたコロイドシリカ）である。
【００１８】
砥材は、ＣＭＰ組成物中に好適な量が含有される。例えば、ＣＭＰ組成物中に砥材を０．１質量％以上や、例えば、０．２質量％以上、０．５質量％以上、又は１質量％以上含有してもよい。代わりに、又は加えて、２０質量％以下や、例えば、１５質量％以下、１２質量％以下、１０質量％以下、８質量％以下、５質量％以下、４質量％以下、又は３質量％以下の砥材をＣＭＰ組成物の中に含有してもよい。したがって、砥材はＣＭＰ組成物の中に０．１質量％〜２０質量％や、例えば、０．１質量％〜１２質量％、又は０．１質量％〜４質量％が含有され得る。
【００１９】
砥材は好適な形状のものでよい。主として、砥材は粒子形状であり、好適な大きさ（粒子を取り囲む最小球の直径）でよい。例えば、砥材は、平均粒径が１０ｎｍ以上、例えば、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、又は５０ｎｍ以上でもよい。代わりに、又は加えて、砥材は平均粒径が、５００ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、又は１００ｎｍ以下でもよい。粒径は、レーザー光散乱法のような、当該技術分野でよく知られた多くの方法で測定してもよい。
【００２０】
砥材は、望ましくは、ＣＭＰ組成物中に、さらに具体的に言うとＣＭＰ組成物の液体キャリア中に分散している。砥材がＣＭＰ組成物中に分散しているとき、砥材はコロイド的に安定であるのが好ましい。”コロイド”とは、液体キャリア中にある砥材粒子の懸濁物を表している。”コロイド的に安定”とは、その懸濁物が経時で維持されることを表している。本発明においては、ＣＭＰ組成物を１００ｍｌのメスシリンダーに入れて撹拌せずに２時間静置したときに、メスシリンダーの底部５０ｍｌの砥材濃度（［Ｂ］ｇ／ｍｌ）とメスシリンダーの上部５０ｍｌの砥材濃度（［Ｔ］ｇ／ｍｌ）の差をＣＭＰ組成物中の砥材の初期濃度（［Ｃ］ｇ／ｍｌ）で割った値が０．５以下（すなわち  ｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）なら、砥材はＣＭＰ組成物の中でコロイド的に安定しているとみなす。｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］の値は、０．３以下であるのが望ましく、０．１以下であるのが好ましい。
【００２１】
第一と第二の金属研磨速度調整剤は、以下の第一と第二の金属研磨速度調整剤の組み合わせから選択される。（１）第一の金属研磨速度調整剤は標準水素電極に対して０．３４Ｖより低い標準還元電位を有し、その第一の金属研磨速度調整剤はキノンであり、第二の金属研磨速度調整剤は標準水素電極に対して０．３４Ｖより高い標準還元電位を有する。（２）第一の金属研磨速度調整剤はキノン成分からなる有機酸化剤であり、第二の金属研磨速度調整剤は、ヨウ化物、ヨウ素、Ｉ2・マロンアミド3、及び三ヨウ化物、からなる群から選択される。（３）第一の金属研磨速度調整剤はキノン成分からなる有機酸化剤であり、第二の金属研磨速度調整剤は酸化剤であり、その濃度は第一の金属研磨速度調整剤の濃度よりも低い。（４）第一の金属研磨速度調整剤はキノン成分からなる有機酸化剤であるが、その第一の金属研磨速度調整剤は１，２−ナフトキノン−４スルホン酸、アミノアントラキノンスルホン酸、又はハイドロキノンスルホン酸ではないことを条件とし、第二の金属研磨速度調整剤は酸化剤であるが、第一の金属研磨速度調整剤と同じではなく、ヨウ素酸カリウムや硝酸ではないことを条件とする。
【００２２】
第一の実施形態として、第一の金属研磨速度調整剤は、標準水素電極に対して０．３４Ｖ以上（Ｃｕ2+→Ｃｕ0に値するＥ0）低い標準還元電位を有する好適な材料としてもよい。第一の実施形態における第二の金属研磨速度調整剤は、標準水素電極に対して０．３４Ｖ以上高い標準還元電位を有する好適な材料としてもよい。
【００２３】
第二の実施形態として、第一の金属研磨速度調整剤は、キノン成分からなる好適な有機酸化剤としてもよい。第二の実施形態における第二の金属研磨速度調整剤は、ヨウ化物、ヨウ素、Ｉ2・マロンアミド3、及び三ヨウ化物からなる群から選択される好適な物質としてもよい。第二の実施形態におけるＣＭＰ組成物は任意にさらに第二の酸化剤を含んでもよい。
【００２４】
第三の実施形態として、第一の金属研磨速度調整剤はキノン成分からなる好適な有機酸化剤としてもよい。第三の実施形態における第二の金属研磨速度調整剤は、第一の金属研磨速度調整剤の酸化剤の濃度よりも低い濃度の好適な酸化剤としてもよい。
【００２５】
第四の実施形態として、第一の金属研磨速度調整剤は、キノン成分からなる好適な有機酸化剤としてもよいが、第一の金属研磨速度調整剤は、１，２−ナフトキノン−４スルホン酸、アミノアントラキノンスルホン酸、又はハイドロキノンスルホン酸ではないことを条件とする。第四の実施形態における第二の金属研磨速度調整剤は好適な酸化物としてもよいが、第二の金属研磨速度調整剤は第一の金属研磨速度調整剤と同じではなく、ヨウ素酸カリウムや硝酸ではないことを条件とする。
【００２６】
好適な有機酸化剤は、制限なく、クロラリル酸、有機過酸化物（例えばｔ−ブチル過酸化物）、ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド、ジクロロインドフェノール、Ｉ2・マロンアミド3、ジヒドロキシキノン（例えば２，５−ジヒドロキシベンゾキノン）、ナフトキノン（例えば１，２−ナフトキノン−４−スルホン酸）、及び１種以上の官能基を有するアントラキノン等のキノンを含有する。アントラキノンの官能基は、主としてＣＭＰ組成物へのアントラキノンの溶解性を強めることを助けるが、基材研磨におけるＣＭＰ組成物の性能にも影響する。好適な官能基は、制限はなく、スルホネート、ホスフェート、及びアミンがある。アントラキノンは、混合した２以上の異なった官能基を有してもよい。アントラキノンに好ましい官能基はスルホン酸である。したがって、有機酸化剤は、９，１０−アントラキノン−１，８−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−１，５−ジスルホン酸、９，１０−アントラキノン−２，６−ジスルホン酸、及びそれらの塩等のアントラキノンジスルホン酸が好ましい。
【００２７】
好適な無機酸化剤は、制限なく、過酸化水素、過酸化モノ硫酸カリウム、過硫酸塩（例えば、モノ過硫酸アンモニウム、ジ過硫酸アンモニウム、モノ過硫酸カリウム、及びジ過硫酸カリウム）、過ヨウ素酸塩（例えば過ヨウ素酸カリウム）、過塩素酸塩（例えば過塩素酸カリウム）、ヨウ素酸塩（例えばヨウ素酸カリウム）、ヨウ素、三ヨウ化物塩、過マンガン酸カリウム、鉄（III ）の無機塩（例えば硝酸鉄）、鉄（III ）の有機塩（例えば鉄（III ）マロネート［Ｆｅ（III ）（Ｍａ）3］）、硫酸セリウム（IV）、臭素酸塩（例えば臭素酸カリウム）、及び塩素酸塩を含有する。好ましくは、第二の金属研磨速度調整剤が無機酸化剤のとき、ヨウ素酸塩（例えばヨウ素酸カリウム）、ヨウ素、過マンガン酸カリウム、鉄（III ）の無機塩（例えば硝酸鉄）、臭素酸塩、塩素酸塩、及び過硫酸塩から選択される。実施形態において、無機金属研磨速度調整剤は硝酸ではない。
【００２８】
ＣＭＰ組成物はさらにハロゲン化物アニオンを含んでもよい。好適なハロゲン化物アニオンには、塩化物、臭化物、及びヨウ化物を含む。ＣＭＰ組成物中のハロゲン化物アニオンはヨウ化物が好ましい。ハロゲン化物アニオンは、ＣＭＰ組成物中の好適な塩の使用により用意される。ハロゲン化物イオンを用意するために好適な塩は、例えば、カリウム、セシウム、アンモニウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、及びアルミニウムの塩を含む。
【００２９】
ヨウ化物に加えて、実施形態では、ＣＭＰ組成物はヨウ素、Ｉ2・マロンアミド3、又は三ヨウ化物を含んでもよい。ヨウ素は分子のヨウ素（Ｉ2）として、又は可溶性のヨウ素の化合物として存在してもよい。可溶性ヨウ素の化合物は、例えば、Ｉ2と炭素酸を結合させることで作ることができる。ヨウ素の化合物はＩ2・マロンアミド3が好ましい。
【００３０】
第一と第二の金属研磨速度調整剤は、好適な量でＣＭＰ組成物の中に存在し得る。例えば、ＣＭＰ組成物の合計質量に対して算出される質量基準では、第一と第二の金属研磨速度調整剤のそれぞれが、ＣＭＰ組成物中に、０．００１質量％以上、０．０１質量％以上、０．０５質量％以上、又は０．１質量％以上の量が存在してもよい。代わりに、又は、加えて、第一と第二の金属研磨速度調整剤のそれぞれがＣＭＰ組成物中に、５質量％以下、例えば１質量％以下、又は０．５質量％以下の量が存在してもよい。モル濃度基準では、第一と第二の金属研磨速度調整剤のそれぞれが、ＣＭＰ組成物中に、１ｍＭ以上、例えば２ｍＭ以上、３ｍＭ以上、又は５ｍＭ以上、存在してもよい。代わりに、又は、加えて、第一と第二の金属研磨速度調整剤のそれぞれがＣＭＰ組成物中に、６０ｍＭ以下、例えば４０ｍＭ以下、２０ｍＭ以下、又は１０ｍＭ以下、存在してもよい。第二の金属研磨速度調整剤は、第一の金属研磨速度調整剤に対して、多い、又は同等、又は少ない、といった、いかなる濃度でも存在し得る。例えば、一つの実施形態として、ＣＭＰ組成物中の第二の金属研磨速度調整剤の濃度は、ＣＭＰ組成物中の第一の金属研磨速度調整剤の濃度に対して小さい。
【００３１】
ＣＭＰ組成物がハロゲン化物を含むときは、ハロゲン化物アニオンはＣＭＰ組成物中に好適な濃度で存在し得る。例えば、ハロゲン化物イオンはＣＭＰ組成物中に５ｐｐｍ以上、例えば、１０ｐｐｍ以上、又は２５ｐｐｍ以上、の濃度で存在してもよい。代わりに、又は、加えて、ハロゲン化物イオンはＣＭＰ組成物中に１２０ｐｐｍ以下、例えば１００ｐｐｍ以下、又は６０ｐｐｍ以下で存在してもよい。
【００３２】
液体キャリアは、液体キャリアとして好適なものでよい。液体キャリアは、制限はなく、例えば、水、又は、エタノール、メタノール、イソプロパノール、ブタノール、及びそれらの組み合わせといった水に混和できる溶剤を含む。液体キャリアは、好適な基材表面に対して、砥材粒子、酸化剤、及び他の添加剤の利用を促進するのに使われる。液体キャリアは水が好ましく、水は脱イオン水が好ましい。
【００３３】
ＣＭＰ組成物は、任意でさらに、好適な量の１以上の他の物質を含有する。そのような他の材料は、通常ＣＭＰ組成物に含まれる材料でもよい。そのような他の物質は、例えば、腐食抑制剤、粘度調整剤、界面活性剤、殺生剤等である。
【００３４】
腐食抑制剤（すなわち膜形成剤）は、腐食抑制剤として好適なものでよい。一般に、腐食抑制剤はヘテロ原子を有する官能基を含む有機化合物である。例えば、腐食抑制剤は、アクティブな官能基として少なくとも５員又は６員のヘテロ環式リングを有するヘテロ環式有機化合物であり、ヘテロ環式リングは少なくとも一つの窒素原子を含む。好ましくは、腐食抑制剤は、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、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、及びそれらの混合物である。もっとも好ましいのは、組成物がベンゾトリアゾールを含有するものである。ＣＭＰ組成物は、好適な量の腐食抑制剤を含有し得る。
【００３５】
殺生剤は、殺生剤として好適なものでよい。好適な殺生剤は、Ｒｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓ（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、ＰＡ）のＫＡＴＨＯＮ殺生剤のようなイソチアゾリノン組成物である。ＣＭＰ組成物は、好適な量、例えば一般的な殺生剤の量を含有し得る。
【００３６】
ＣＭＰ組成物は好適なｐＨでよい。好ましくは、ＣＭＰ組成物は、ｐＨが１〜４の範囲、例えば２〜３である。ＣＭＰ組成物は任意で、１以上のｐＨ調整剤、例えば硝酸、塩化水素酸、酢酸等、アンモニア、水酸化カリウム等のような塩基、又はそれらの組み合わせ、加えて、他の酸性で基本的なＣＭＰ組成物の成分を含有してもよい。
【００３７】
ＣＭＰ組成物は、当該分野でよく知られた好適な多くの方法で準備できる。ＣＭＰ組成物はバッチ、又は連続工程で準備できる。一般的にＣＭＰ組成物は、どんなものでも、その組み合わせによって準備できる。ここで“成分”とは、個々の構成要素（例えば砥材、酸、塩基、金属研磨速度調整剤等）を含む、同様に構成要素の組み合わせも含む。例えば、砥材を水、及び金属研磨速度調整剤、又は添加する酸又は塩基に分散し、ＣＭＰ組成物にその成分を混和できる方法によって混合する。酸化剤を添加するときは、一部の、又は全ての酸化剤を基材研磨の開始の直前に加えてもよい。
【００３８】
ＣＭＰ組成物は、使用前に混合する個々の成分として準備する。個々の成分は様々な方法で混合される。例えば、３つのパートが作られ、第一のパート（ｐａｒｔ１）は砥材粒子を含み、第二のパート（ｐａｒｔ２）は金属研磨速度調整剤と水を含み、第三のパート（ｐａｒｔ３）は水である。さらなる例として、ｐａｒｔ１はｐＨが２〜４に調整された４〜３０質量％のシリカを含んでもよく、ｐａｒｔ２は２以上の好適な金属研磨速度調整剤を含んでもよい。３つのパートは様々な方法で組み合わされ、例えば、ｐａｒｔ３（水）にｐａｒｔ２を加えて、ｐａｒｔ１をｐａｒｔ２とｐａｒｔ３を混合したものに加える。当該分野における当業者は、準備したＣＭＰ組成物の最終的な成分の濃度が本発明の濃度となるように、成分の溶解性と安定性によって、各パートの比率と濃度を変化させてもよいことが分かる。個々のパートからＣＭＰ組成物を準備することの利点は、砥材粒子を他の成分から分けておくことによって製品の保存期間を長くできることである。他の利点としては、製造業者から基材製造施設にほとんど水を送る必要がなく、研磨をする場所で水を加えることができ、それによりその配送コストを低減できることである。
【００３９】
この発明は、基材、特に半導体基材の化学機械研磨の方法も提供する。その方法は（ｉ）ここに記載した研磨パッドとＣＭＰ組成物を基材表面に接触させ、（ii）基材表面に対して、研磨組成物と共に研磨パッドをそれらの間に相対的に動かすことによって行われ、それによって、少なくとも基材表面の一部を磨り減らして基材を研磨する。
【００４０】
この化学機械研磨方法は、好適な基材の研磨に使用でき、特に銅、銅ベースの合金、タンタル、窒化タンタル、又はそれらの組み合わせを含む基材の研磨に有効である。本発明は、基材の化学機械研磨におけるこれらの金属の相対的除去速度の選択方法も提供する。その方法は、第一の金属の除去速度を第二の金属の除去速度に対して増加又は減少させる一つ以上の金属研磨速度調整剤の濃度を変更することを含む。例えば、組成物中の金属研磨速度調整剤の濃度を増加させると、銅の除去速度は増加するが、タンタルの除去速度には影響させないということもできる。それゆえに、タンタルに対して少量の銅だけ除去させたいというアプリケーションでは、第二の金属研磨速度調整剤の濃度はより低いものを使用してもよい。反対に、銅とタンタルについて同じ量を除去させたいというアプリケーションでは、第二の金属研磨速度調整剤の濃度は高いものを使ってもよい。加えて、金属研磨速度調整剤の濃度と組み合わせはＴｉＮを効果的に研磨するために変更してもよい。
【００４１】
本発明のＣＭＰ方法は、化学機械研磨装置とともに使用されることに特に適している。各種タイプのＣＭＰ装置が当該分野でよく知られている。一般的に、ＣＭＰ装置は、定盤（ｐｌａｔｅｎ）、研磨パッド、及びキャリアを含み、この定番は使用の際に作動しており、軌道運動、直線運動、又は円形運動に起因する速度を有し、そして研磨パッドは定盤と接触しそして作動する際には定盤とともに動き、そしてキャリアは、研磨パッドの表面に対して接触しそして動くことにより研磨される基材を支持する。基材を研磨するために基材の少なくとも一部を磨り減らすように基材を本発明の研磨組成物及び研磨パッドに接触させて配置し、それから研磨パッドを基材に対して動かすことよって、基材の研磨を行う。
【００４２】
基材は、任意の好適な研磨パッド（例えば研磨表面）を使って本発明の研磨組成物で平坦化又は研磨することができる。好適な研磨パッドは、例えば、織った（Ｗｏｖｅｎ）又は不織のパッド、溝のある又は溝のないパッド、多孔質又は孔のないパッド等を含む。さらに、好適な研磨パッドは、多様な密度、硬度、厚み、圧縮性、圧縮に対して回復する能力、及び圧縮弾性率の任意の好適なポリマーを含んでもよい。好適なポリマーは、例えば、ポリビニルクロライド、ポリフッ化ビニル、ナイロン、フルオロカーボン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、それらの共形成生成物（ｃｏｆｏｒｍｅｄ  ｐｒｏｄｕｃｔ）、及びそれらの混合物を含む。望ましくは、ＣＭＰ方法に有効な研磨パッドはポリウレタンポリマーを含むパッドである。
【００４３】
研磨パッドは硬いものでも軟らかいものでもよい。タンタルのようなバリア材料を含む基材の研磨は、引っかき傷やデラミネーションのような機械的要因による高い不良率を避けるために、硬いパッドはよく避けられる。しかしながら、硬いパッドは長持ちしてプロセスの全体コストを下げられるので、よく硬いパッドを使うことが望まれる。本発明のＣＭＰ組成物は硬いパッドでも使用でき、硬いパッドを使うときにも低い不良率となる特に優れた性能を発揮する。
【００４４】
ＣＭＰ組成物は、使用する際に希釈してもよい。言い換えれば、本発明のＣＭＰ組成物は、化学機械研磨を行う所、例えば、基材と研磨パッドの接触面で希釈してもよい。好適な希釈をすればよい。希釈は、ＣＭＰ組成物の濃縮物に、好適な量の好適な液体キャリア、一般的には水性希釈剤を、十分に混合して、加えることで行われる。液体キャリアは一般的に水であり、好ましくは蒸留水又は脱イオン水である。実施形態としては、ＣＭＰ組成物の濃縮物は、液体キャリア、例えば水のような液体溶媒に分散又は溶解した様々な成分を含んでもよく、それは好適な量の液体キャリア、例えば水性溶媒でＣＭＰ組成物の濃縮物を希釈する際に、ＣＭＰ組成物中のＣＭＰ組成物のそれぞれの成分が使用のために好適な範囲内の量となるようにする。
【００４５】
本発明の組成物と方法に関連して、調整可能とは、ＣＭＰ組成物の１つ以上の成分の濃度を調整することで基板成分の研磨速度に作用させる能力をいう。例えば、本発明におけるＣＭＰ組成物中の金属研磨速度調整剤の一つの濃度を調整することで、タンタルの研磨速度を０〜２０００Å／ｍｉｎで調整でき、銅の研磨速度を０〜８０００Å／ｍｉｎで調整でき、及びＴｉＮの研磨速度を０〜１５００Å／ｍｉｎで調整できる。本発明のＣＭＰ組成物は、１つ、２つ、又はそれ以上の金属を含む基材にも調整できる。ＣＭＰ組成物のその調整性は、優れた研磨精度と、製造における多様な基材の研磨に優れた対応性を提供する。
【実施例】
【００４６】
以下の例は、本発明をさらに説明するものであるが、もちろんその範囲に限定されるものではない。
例１
【００４７】
この例は、タンタルと銅を含む基材の研磨において、第一の金属研磨速度調整剤に９，１０−アントラキノン−１，８ジスルホン酸（１，８−ＡＱＤＳＡ）を用い、第二の金属研磨速度調整剤に過酸化水素を用いたときの２つの金属研磨速度調整剤の効果を示すものである。
【００４８】
タンタルと銅を含む同様の基材は、各種研磨組成物（研磨組成物１Ａ−１Ｅ）とＥＰＩＣTMＤ１００パッド（Ｃａｂｏｔ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ａｕｒｏｒａ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）を使ってＬｏｇｉｔｅｃｈ  ｔａｂｌｅｔｏｐ  ｐｏｌｉｓｈｅｒで研磨した。研磨条件は、定盤速度が１０２ｒｐｍ、キャリア速度が１１０ｒｐｍ、下向き荷重が２４．７ｋＰａ（３．５８ｐｓｉ）、研磨組成物流量が１００ｍＬ／ｍｉｎである。
【００４９】
各研磨組成物は、４質量％のコロイドシリカ、０．０８質量％の１，８−ＡＱＤＳＡのカリウム塩を含み、硝酸を使ってｐＨを２．２に調整した。研磨組成物１Ａ（比較）は第二の金属研磨速度調整剤を含まない。研磨組成物１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、及び１Ｅ（発明）は、それぞれ２５ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、及び５００ｐｐｍの過酸化水素を含む。
【００５０】
各化学機械研磨組成物の銅の除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を複数の研磨実験の平均として表１にまとめた。
【表１】
2010503211.tif 000002
【００５１】
この結果は、過酸化水素の濃度を０から１５ｍＭに増加させると、銅の除去速度が１００  Å／ｍｉｎから２５００Å／ｍｉｎに増加することを示している。
例２
【００５２】
この例は、タンタルと銅を含む基材の研磨において、第一の金属研磨速度調整剤に１，８−ＡＱＤＳＡを用い、第二の金属研磨速度調整剤にヨウ素酸カリウムを用いたときの、２つの金属研磨速度調整剤の効果を示すものである。
【００５３】
タンタルと銅を含む同様の基材は、各種研磨組成物（研磨組成物２Ａ−２Ｃ）とＩＣ１０００研磨パッドを使ってＬｏｇｉｔｅｃｈ  ｔａｂｌｅｔｏｐ  ｐｏｌｉｓｈｅｒで研磨した。研磨条件は、定盤速度が１０２ｒｐｍ、キャリア速度が１１０ｒｐｍ、下向き荷重は、銅には１．５８ｐｓｉ、タンタルには７．６ｋＰａ（１．１ｐｓｉ）であり、研磨組成物流量が１００ｍＬ／ｍｉｎであった。
【００５４】
各研磨組成物は、４質量％のコロイドシリカ、０．０８質量％の１，８−ＡＱＤＳＡ、５００ｐｐｍのベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）を含み、そして硝酸を使ってｐＨを２．２に調整した。研磨組成物２Ａ（比較）は第二の金属研磨速度調整剤を含まない。研磨組成物２Ｂと２Ｃ（発明）は、それぞれ２５ｐｐｍと１００ｐｐｍのヨウ素酸カリウムを含む。
【００５５】
各化学機械研磨組成物の銅とタンタルの除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を、複数の研磨実験の平均として表２にまとめた。
【表２】
2010503211.tif 000003
【００５６】
この結果は、ヨウ素酸カリウムの濃度を０から０．５ｍｍｏｌに増加させると、銅の除去速度が１５０Å／ｍｉｎから３２５Å／ｍｉｎに線形に増加したことを示している。タンタルの除去速度はこのレベルではＫＩＯ3の増加と相関がなく、それゆえに、銅の除去速度はタンタルの除去速度とは独立して調整することができる。
例３
【００５７】
この例は、タンタルと銅を含む基材の研磨において、第一の金属研磨速度調整剤（1stＭＰＲＭ  ａｇｅｎｔ）に１，８−ＡＱＤＳＡを用い、第二の金属研磨速度調整剤（2stＭＰＲＭ  ａｇｅｎｔ）にヨウ素酸カリウム又は２，５−ジヒドロキシベンゾキノンのいずれかを用いたときの、２つの金属研磨速度調整剤の効果を示すものである。
【００５８】
タンタルと銅を含む同様の基材は、各種研磨組成物（研磨組成物３Ａ−３Ｃ）とＲｏｄｅｌのＰｏｌｉｔｅｘパッドを使ってＭＩＲＲＡTM研磨ツール（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）で研磨した。研磨条件は下向き荷重１０．３ｋＰａ（１．５ｐｓｉ）を含む。
【００５９】
各研磨組成物は、１質量％のコロイドシリカと０．０８質量％の１，８−ＡＱＤＳＡを含み、そして硝酸を使ってｐＨを２．８に調整した。研磨組成物３Ａ（比較）はさらに０．０５質量％のＢＴＡを含む。研磨組成物３Ｂ（発明）は０．０４質量％のＢＴＡと２ｍＭの２，５−ジヒドロキシベンゾキノンを含む。研磨組成物３Ｃ（発明）は０．０１質量％のＢＴＡと０．０１質量％（０．４７ｍＭ）のヨウ素酸カリウムを含む。
【００６０】
各化学機械研磨組成物の銅とタンタルの除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を表３にまとめた。
【表３】
2010503211.tif 000004
【００６１】
この結果は、１，８−ＡＱＤＳＡ単独のスラリーのときと比較して、２つの金属研磨速度調整剤を含むスラリーが銅の除去速度を増加させ、タンタルの除去速度を若干減少させたことを示している。
例４
【００６２】
この例は、タンタルと銅を含む基材の研磨において、第一の金属研磨速度調整剤に９，１０−アントラキノン−１，５−ジスルホン酸（１，５−ＡＱＤＳＡ）を用い、第二の金属研磨速度調整剤にヨウ素酸カリウムを用いたときの、２つの金属研磨速度調整剤の効果を示すものである。
【００６３】
タンタルと銅を含む同様の基材は、各種研磨組成物（研磨組成物４Ａ−４Ｄ）とＩＣ１０１０研磨パッド（Ｒｏｄｅｌ）を使ってＬｏｇｉｔｅｃｈ  ｔａｂｌｅｔｏｐ  ｐｏｌｉｓｈｅｒで研磨した。研磨条件は、定盤速度が１０２ｒｐｍ、キャリア速度が１１０ｒｐｍ、下向き荷重が９．３１ｋＰａ（１．３５ｐｓｉ）、研磨組成物流量が１５０ｍＬ／ｍｉｎであった。
【００６４】
各研磨組成物は、０．５質量％のコロイドシリカ、０．１質量％の１，５−ＡＱＤＳＡ、１０００ｐｐｍのＢＴＡを含み、硝酸を使ってｐＨを２．４に調整した。研磨組成物４Ａ（比較）は第二の金属研磨速度調整剤を含まない。研磨組成物４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄ（発明）は、それぞれ１２５ｐｐｍ、２５０ｐｐｍ、及び５００ｐｐｍのヨウ素酸カリウムを含む。
【００６５】
各化学機械研磨組成物の銅とタンタルの除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を表４にまとめた。
【表４】
2010503211.tif 000005
【００６６】
この結果は、ヨウ素酸塩の濃度を０から５００ｐｐｍへ増加させると、銅の除去速度が６５Å／ｍｉｎから２２９Å／ｍｉｎ（Ｒ2＝８６％）へ線形に増加することを示している。加えて、ＫＩＯ3の濃度増加と共にＴａの除去速度は線形に増加（Ｒ2＝９９．７％）したが、傾きがより大きかった（Ｃｕの除去速度０．３に比してＴａの除去速度１．８）。それゆえに、これらの２つの金属研磨速度調整剤を含む研磨組成物で、ＣｕとＴａの異なる選択性が達成されることで、Ｃｕの除去速度とＴａの除去速度の両方を同時に調整できる。
例５
【００６７】
この例は、タンタルと銅を含む基材の研磨において、第一の金属研磨速度調整剤に１，８−ＡＱＤＳＡを用い、第二の金属研磨速度調整剤に１，２−ナフトキノン−４スルホン酸（ＮＱＳＡ）を用いたときの、２つの金属研磨速度調整剤の効果を示すものである。
【００６８】
タンタルと銅を含む同様の基材は、各種研磨組成物（研磨組成物５Ａ−５Ｄ）とＰｏｌｉｔｅｘ研磨パッドを使ってＬｏｇｉｔｅｃｈ  ｔａｂｌｅｔｏｐ  ｐｏｌｉｓｈｅｒで研磨した。研磨条件は、定盤速度が１０２ｒｐｍ、キャリア速度が１１０ｒｐｍ、下向き荷重が９．３１ｋＰａ（１．３５ｐｓｉ）、研磨組成物流量が１５０ｍＬ／ｍｉｎであった。
【００６９】
各研磨組成物は、１質量％のコロイドシリカ（５０ｎｍの粒子径）、０．０５質量％の１，８−ＡＱＤＳＡのカリウム塩、１０００ｐｐｍ  のＢＴＡを含み、硝酸を使ってｐＨを２．２に調整した。研磨組成物５Ａ（比較）は第二の金属研磨速度調整剤を含まない。研磨組成物５Ｂ、５Ｃ、及び５Ｄ（発明）は、それぞれ１２５ｐｐｍ、２５０ｐｐｍ、及び５００ｐｐｍのＮＱＳＡを含む。
【００７０】
各化学機械研磨組成物の銅とタンタルの除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を表５にまとめた。
【表５】
2010503211.tif 000006
【００７１】
この結果は、第二の金属研磨速度調整剤ＮＱＳＡの量を０から５００ｐｐｍに増加させると、銅の除去速度が線形に相関的に増加したことを示している。この試験レベルではＴａの除去速度はＮＱＳＡ量の増加と相関関係がない。それゆえに、これらの２つの金属研磨速度調整剤を含む研磨組成物を使うことで、ＴａとＣｕの選択性が１８から１の範囲で達成され、Ｃｕの除去速度をＴａの除去速度と独立して調整できる。
例６
【００７２】
この例は、タンタルと銅を含む基材の研磨において、第一の金属研磨速度調整剤に１，８−ＡＱＤＳＡを用い、第二の金属研磨速度調整剤に２，５−ジヒドロキシ−１，４ベンゾキノン（ＤＨＢＱ）を用いたときの、２つの金属研磨速度調整剤の効果を示すものである。
【００７３】
銅を取り除くために銅の研磨組成物で前もって研磨してあったＣｕ（５０００Å）、Ｔａ（２５０Å）、及びＴＥＯＳ（５０００Å）を含むＳｅｍｉｔｅｃｈの同様のパターンウエハーを、研磨組成物（研磨組成物６Ａ−６Ｄ）とＭＩＲＲＡTM研磨ツール（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）で６０秒間研磨した。
【００７４】
各研磨組成物は４質量％のコロイドシリカと０．０８質量％の１，８−ＡＱＤＳＡを含み、硝酸を使ってｐＨを２．２に調整した。研磨組成物６Ａ（比較）は第二の金属研磨速度調整剤を含まない。研磨組成物６Ｂ、６Ｃ、及び６Ｄ（発明）は、それぞれ５０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、及び３００ｐｐｍの２，５−ジヒドロキシ−１，４ベンゾキノンを含む。全ての研磨組成物の試験で、条件はウエハーからタンタルを取り除くのに十分であった。
【００７５】
各化学機械研磨組成物の銅とＴＥＯＳの除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を表６にまとめた。
【表６】
2010503211.tif 000007
【００７６】
この結果は、１，８−ＡＱＤＳＡを含む研磨組成物に第二の金属研磨速度調整剤２，５−ジヒドロキシ−１，４ベンゾキノンを加えると、銅の除去速度を大きな範囲で調整できることを示している。この結果は、酸化速度は顕著に変化しないことをさらに示している。
例７
【００７７】
この例は、第一の金属研磨速度調整剤（１stＭＰＲＭ  ａｇｅｎｔ）に１，８−ＡＱＤＳＡを用い、第二の金属研磨速度調整剤（２stＭＰＲＭ  ａｇｅｎｔ）に過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）、三ヨウ化カリウム（ＫＩ3）、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ4）、又はＩ2・マロンアミド3を用いたときの、２つの金属研磨速度調整剤の効果を示すものである。
【００７８】
ＴＥＯＳと銅のブランケットウエハーは、各種研磨組成物（研磨組成物７Ａ−７Ｈ）とＩＣ１０１０研磨パッドを使ってＭＩＲＲＡTM研磨ツール（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）で研磨した。研磨条件は、定盤速度が１０３ｒｐｍ、キャリア速度が９７ｒｐｍ、下向き荷重が１０．３ｋＰａ（１．５ｐｓｉ）、及び研磨組成物流量が２００ｍＬ／ｍｉｎであった。
【００７９】
各研磨組成物は、４質量％のコロイドシリカ、０．０８質量％の１，８−ＡＱＤＳＡのカリウム塩、５００ｐｐｍのＢＴＡを含み、硝酸を使ってｐＨを２．２に調整した。研磨組成物７Ａ（比較）は第二の金属研磨速度調整剤を含まない。研磨組成物７Ｂと７Ｃ（発明）は、それぞれ４５０ｐｐｍと２３００ｐｐｍのＡＰＳを含む。研磨組成物７Ｄと７Ｅ（発明）は過マンガン酸カリウムをそれぞれ６００ｐｐｍ、１０００ｐｐｍ含む。研磨組成物７Ｆと７Ｇ（発明）はＫＩ3をそれぞれ５０ｐｐｍと１５０ｐｐｍ含む。このＫＩ3は、研磨組成物に添加する前に、水中で１％濃度の同モル量のＫＩとＩ2を混合することで作った。研磨組成物７Ｈ（発明）は５０ｐｐｍのマロンアミドと２０ｐｐｍのＩ2を含む。
【００８０】
各化学機械研磨組成物の銅とＴＥＯＳの除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を表７にまとめた。
【表７】
2010503211.tif 000008
【００８１】
表７に示された結果は、第二の金属研磨速度調整剤の添加が、１，８−ＡＱＤＳＡだけを含むベースの研磨組成物よりも、銅の除去速度を増加させることを示している。この結果は、同様に銅の除去速度を調整するのに第二の金属研磨速度調整剤の濃度を変化させてもよいことをさらに示している。
例８
【００８２】
この例は、ハロゲン化物イオン存在下での２つの金属研磨速度調整剤の効果を示すものである。
【００８３】
銅のブランケットウエハーは、研磨組成物（研磨組成物８Ａと８Ｂ）とＩＣ１０１０研磨パッドを使ってＭＩＲＲＡTM研磨ツール（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）で研磨した。研磨条件は、定盤速度が１０３ｒｐｍ、キャリア速度が９７ｒｐｍ、下向き荷重が１０．３ｋＰａ（１．５ｐｓｉ）、研磨組成物流量が２００ｍＬ／ｍｉｎであった。
【００８４】
研磨組成物８Ａと８Ｂは、４質量％のコロイドシリカ、５００ｐｐｍのＢＴＡ、及び４０ｐｐｍのヨウ化カリウムを含み、硝酸を使ってｐＨを２．２に調整した。
【００８５】
研磨組成物８Ａはさらに０．０８質量％の１，８−ＡＱＤＳＡのカリウム塩と２０ｐｐｍのＩ2を含む。銅の除去速度は１２８Å／ｍｉｎであった。第一の金属研磨速度調整剤（例えば１，８−ＡＱＤＳＡ等）と第二の金属研磨速度調整剤としてのハロゲン化物アニオン（例えばヨウ化物アニオン等）の同時使用は、一つだけ金属研磨速度調整剤を使うよりも効果的に銅を含む基材の研磨をすることができる。
【００８６】
同様に、研磨組成物８Ｂは０．２質量％の１，５−ＡＱＤＳＡと５００ｐｐｍのクロラニル酸を含む。銅の除去速度は１００９Å／ｍｉｎであった。
例９
【００８７】
この例は、タンタルと銅を含む基材の研磨において、１，８−ＡＱＤＳＡと鉄（III ）マロネート［Ｆｅ（III ）（Ｍａ）3］を用いたときの、２つの金属研磨速度調整剤の効果を示すものである。
【００８８】
ＴＥＯＳと銅のブランケットウエハーは、各種研磨組成物（研磨組成物９Ａ−９Ｅ）とＩＣ１０１０研磨パッドを使ってＬｏｇｉｔｅｃｈ  ｔａｂｌｅｔｏｐ  ｐｏｌｉｓｈｅｒで研磨した。研磨条件は、定盤速度が１００ｒｐｍ、キャリア速度が１１０ｒｐｍ、下向き荷重は１０．３ｋＰａ（１．５ｐｓｉ）であり、研磨組成物流量が７０ｍＬ／ｍｉｎであった。
【００８９】
各研磨組成物は、４質量％のコロイドシリカ、８００ｐｐｍの１，８−ＡＱＤＳＡ、５００ｐｐｍのＢＴＡを含み、そして硝酸を使ってｐＨを２．２に調整した。研磨組成物９Ａ（比較）は第二の金属研磨速度調整剤を含まない。研磨組成物９Ｂ−９Ｅ（発明）は、１：３の硝酸鉄（III ）ノナハイドレート：マロン酸を含む様々な量の水溶性溶媒を加えることで準備した。研磨組成物９Ｂ−９Ｅは、それぞれ０．１２５ｍＭ、０．５ｍＭ、２．５ｍＭ、及び１０ｍＭのＦｅ（III ）を含む。
【００９０】
各化学機械研磨組成物の銅とＴＥＯＳの除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を表８にまとめた。
【表８】
2010503211.tif 000009
【００９１】
この結果は、Ｃｕの除去速度を増加させるために、第二の金属研磨速度調整剤としてＦｅ（III ）イオンを使うことができ、Ｃｕの除去速度はＦｅ（III ）の濃度を変化させることで調整できることを示している。
例１０
【００９２】
この例は、２つの金属研磨速度調整剤を含む研磨組成物を使用する際の、第一の金属研磨速度調整剤としての有機酸化剤と第二の金属研磨速度調整剤としてのハロゲン化物（ヨウ化物）の相乗的な効果を示している。
【００９３】
ＴＥＯＳと銅のブランケットウエハーは、各種研磨組成物（研磨組成物１０Ａ−１０Ｃ）を使ってＬｏｇｉｔｅｃｈ  ｔａｂｌｅｔｏｐ  ｐｏｌｉｓｈｅｒで研磨した。
【００９４】
各研磨組成物は、４質量％のコロイドシリカと５００ｐｐｍのＢＴＡを含み、硝酸を使ってｐＨを２．２に調整した。研磨組成物１０Ａは添加物を含まない。研磨組成物１０Ｂ（発明）は、０．０８質量％の１，８−ＡＱＤＳＡを含む。研磨組成物１０Ｃ（発明）は０．０８質量％のＡＱＤＳＡと４０ｐｐｍのヨウ化カリウムを含む。
【００９５】
各化学機械研磨組成物の銅の除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を表９にまとめた。
【表９】
2010503211.tif 000010
【００９６】
この結果は、１，８−ＡＱＤＳＡだけを含む研磨組成物と比較して、ヨウ化カリウムの添加が銅の除去速度を顕著に増加させることを示している。加えて、このデータは、ヨウ化物イオンが１，８−ＡＱＤＳＡのある種の触媒として働くことを示している。通常、１，８−ＡＱＤＳＡは銅を酸化しない。しかしながら、非常に少量のヨウ化物イオンの存在下では、顕著な銅の除去速度がみられる。
例１１
【００９７】
この例は、銅を含む基材の研磨において、２つの金属研磨速度調整剤を含む研磨組成物の有効性を示しており、そこでは１，５−ＡＱＤＳＡが第一の金属研磨速度調整剤であり、ハロゲン化物が第二の金属研磨速度調整剤であり、及び、２つの金属研磨速度調整剤と第三の金属研磨速度調整剤としてハロゲン化物イオンを含む研磨組成物の有効性を示しており、そこでは、１，５−ＡＱＤＳＡが第一の金属研磨速度調整剤であり、クロラニル酸が第二の金属研磨速度調整剤であり、ヨウ化物、塩化物、及び臭化物が第三の金属研磨速度調整剤を代表するハロゲン化物イオンである。
【００９８】
銅のブランケットウエハーは、各種研磨組成物（研磨組成物１１Ａ−１１Ｋ）とＥＰＩＣTMＤ１００パッド（Ｃａｂｏｔ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ａｕｒｏｒａ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）を使ってＬｏｇｉｔｅｃｈ  ｔａｂｌｅｔｏｐ  ｐｏｌｉｓｈｅｒで研磨した。研磨条件は、定盤速度が１００ｒｐｍ、キャリア速度が１１０ｒｐｍ、下向き荷重は１０．３ｋＰａ（１．５ｐｓｉ）であり、研磨組成物流量が８０ｍＬ／ｍｉｎであった。
【００９９】
各研磨組成物  は、４質量％のコロイドシリカ、０．２質量％の１，５−ＡＱＤＳＡ、５００ｐｐｍのＢＴＡを含み、水酸化アンモニウムを使ってｐＨを２．２に調整した。１，５−ＡＱＤＳＡはナトリウム塩（ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｐｏｒｔｌａｎｄ，Ｏｒｅｇｏｎ）から準備し、Ｐｕｒｏｌｉｔｅ  ＮＲＭ−１６０スルホネートポリスチレン樹脂（Ｐｕｒｏｌｉｔｅ、Ｂａｌａ、Ｃｙｎｗｙｄ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）が詰められたイオン交換カラムを通過させた。研磨組成物１１Ａ（比較）は添加物を含まない。研磨組成物１１Ｂ−１１Ｄ（発明）は、ヨウ化カリウム、塩化カリウム、及び臭化カリウムをそれぞれ０．２４１ｍＭ含む。研磨組成物１１Ｅと１１Ｇ（発明）はそれぞれ１００ｐｐｍ又は４００ｐｐｍのクロラニル酸とともに、５ｐｐｍのＫＩを含む。研磨組成物１１Ｆ（発明）は、１３ｐｐｍのＫＩと２５０ｐｐｍのクロラニル酸をそれぞれ含む。研磨組成物１１Ｈと１１Ｉ（発明）は、１００ｐｐｍ又は４００ｐｐｍのクロラニル酸とともに、２０ｐｐｍのＫＩを含む。研磨組成物１１Ｊと１１Ｋ（発明）は、それぞれ１００ｐｐｍ又は４００ｐｐｍのクロラニル酸とともに４０ｐｐｍのＫＩを含む。
【０１００】
各化学機械研磨組成物の銅の除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を表１０にまとめた。
【表１０】
2010503211.tif 000011
【０１０１】
この結果は、ベース研磨組成物に対して、ＫＩ、ＫＣｌ、及びＫＢｒは銅の除去速度を増加させることを示している。さらに、クロラニル酸とＫＩの添加はさらに高い除去速度を可能とし、ＫＩとクロラニル酸の量を変化させることで、広い範囲の銅の除去速度を可能とする。
例１２
【０１０２】
この例は、銅を含む基材の研磨において、２つの金属研磨速度調整剤を含む研磨組成物と第三の金属研磨速度調整剤としてのハロゲン化物イオンの有効性を示しており、第一の金属研磨速度調整剤として１，５−ＡＱＤＳＡを使い、第二の金属研磨速度調整剤としてＩ2を使い、第三の金属研磨速度調整剤としてヨウ化カリウムを使う。
【０１０３】
研磨条件は例１１に記載した通りである。各研磨組成物は、４質量％のシリカと５００ｐｐｍのＢＴＡを含み、硝酸を使ってｐＨを２．２に調整した。研磨組成物１２Ａ（比較）は８００ｐｐｍの１，５−ＡＱＤＳＡを含む。研磨組成物１２Ｂ（比較）は４０ｐｐｍのＫＩを含む。研磨組成物１２Ｃ（比較）は２０ｐｐｍのＩ2を含む。研磨組成物１２Ｄ（比較）は８００ｐｐｍの１，５−ＡＱＤＳＡを含む。研磨組成物１２Ｅ（発明）は４０ｐｐｍのＫＩと２０ｐｐｍのＩ2を含む。研磨組成物１２Ｆ（発明）は８００ｐｐｍの１，５−ＡＱＤＳＡと４０ｐｐｍのＫＩを含む。研磨組成物１２Ｇ（発明）は８００ｐｐｍの１，５−ＡＱＤＳＡと２０ｐｐｍのＩ2を含む。研磨組成物１２Ｈ（発明）は８００ｐｐｍの１，５−ＡＱＤＳＡ、２０ｐｐｍのＩ2、及び４０ｐｐｍのＫＩを含む。
【０１０４】
各化学機械研磨組成物の銅の除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を表１１にまとめた。
【表１１】
2010503211.tif 000012
【０１０５】
この結果は、ＫＩと他の金属研磨速度調整剤を組み合わせた相乗効果があることを示している。例えば、ＫＩ単独の金属研磨速度調整剤の場合は非常に低い除去速度（平均１３０Å／ｍｉｎ）を示した。１，５−ＡＱＤＳＡ単独の金属研磨速度調整剤の場合も非常に低い除去速度（平均９４Å／ｍｉｎ）を示した。しかし、ＫＩを１，５−ＡＱＤＳＡと組み合わせると、足し合わせた速度よりも優れた除去速度（平均２６１Å／ｍｉｎ）を示した。この結果は、Ｉ2を金属研磨速度調整剤として添加したときに、銅の除去速度が増加することも示している。しかしながら、この実験で使用した低濃度のときは除去速度の向上は非常に低い。ＫＩと組み合わせてＩ2を使ったときだけ、除去速度は顕著に向上した。
例１３
【０１０６】
この例は、タンタルと銅を含む基材の研磨において、第一の金属研磨速度調整剤（1stＭＰＲＭ）、及び第二の金属研磨速度調整剤（2stＭＰＲＭ  ａｇｅｎｔ）としてのハロゲン化物の効果を示すものである。
【０１０７】
タンタルと銅とＴＥＯＳを含む同様の基材は、研磨組成物１３Ａ−１３Ｈを用いて例１１に記載した条件で研磨した。各研磨組成物は、４質量％のシリカと５００ｐｐｍのＢＴＡを含み、硝酸を使ってｐＨを２．２に調整した。研磨組成物１３Ａ（比較）は０．２質量％の１，５−ＡＱＤＳＡを含む。研磨組成物１３Ｂ−１３Ｄは０．１質量％の９，１０−アントラキノン−２．６−ジスルホン酸（２，６−ＡＱＤＳＡ）と、２０ｐｐｍ、４０ｐｐｍ、及び１００ｐｐｍのＫＩをそれぞれ含む。研磨組成物１３Ｅ（比較）は０．１５質量％の２，６−ＡＱＤＳＡと６０ｐｐｍのＫＩを含む。研磨組成物１３Ｆと１３Ｇは、０．２質量％の２，６−ＡＱＤＳＡと４０ｐｐｍのＫＩと１００ｐｐｍのＫＩをそれぞれ含む。研磨組成物１３Ｈは、０．２質量％の１，５−ＡＱＤＳＡと４０ｐｐｍのＫＩを含む。
【０１０８】
各化学機械研磨組成物の銅、タンタル、及びＴＥＯＳの除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を表１２にまとめた。
【表１２】
2010503211.tif 000013
【０１０９】
この結果は、ＣｕとＴａの除去速度を調整する金属研磨速度調整剤として、ハロゲン化物と２，６−ＡＱＤＳＡを同時に使用したときの利点をさらに示している。このデータは本発明の組成物は、タンタルやＴＥＯＳの除去速度に対して、銅の除去速度を独立して変化させることができることを示している。
例１４
【０１１０】
この例は、パターンウエハー研磨において、２つの金属研磨速度調整剤（ＭＰＲＭ）の効果を示すものである。
【０１１１】
ブランケットＴＥＯＳと銅ウエハーとパターンウエハーは研磨組成物１４Ａ−１４Ｑで研磨した。研磨は例１１で使用したものと同条件でＬｏｇｉｔｅｃｈツールで行った。各ウエハータイプは様々な組成物で６０秒間研磨した。
【０１１２】
各研磨組成物は、４質量％のコロイドシリカ、８００ｐｐｍの１，８−ＡＱＤＳＡ、１５０ｐｐｍのＢＴＡ、及び１４ｐｐｍのＫａｔｈｏｎを含み、硝酸を使ってｐＨを２．２に調整した。研磨組成物１４Ａ（比較）は添加剤を含まない。研磨組成物１４Ｂ−１４Ｅ（発明）はそれぞれ０．１２５ｍＭ、０．５ｍＭ、２．５ｍＭ、及び１０ｍＭのＫＩＯ3を含む。研磨組成物１４Ｆ−１４Ｉ（発明）はそれぞれ０．１２５ｍＭ、０．５ｍＭ、２．５ｍＭ、１０ｍＭのＮＱＳＡを含む。研磨組成物１４Ｊ−１４Ｍ（発明）はそれぞれ０．１２５ｍＭ、０．５ｍＭ、２．５ｍＭ、及び１０ｍＭのＫ2Ｓ2Ｏ8を含む。研磨組成物１４Ｎ−１４Ｑ（発明）はそれぞれ０．１２５ｍＭ、０．５ｍＭ、２．５ｍＭ、及び１０ｍＭのＦｅ（Ｍａ）3を含む。
【０１１３】
各化学機械研磨組成物の銅とＴＥＯＳの除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を表１３にまとめた。加えて、フィールド−アレイ酸化物損失（ｆｉｅｌｄ−ａｒｒａｙ  ｏｘｉｄｅ  ｌｏｓｓ）を測定し、銅の除去速度ＲＲとフィールド−アレイ酸化物損失の比を算出した。
【表１３】
2010503211.tif 000014
【０１１４】
フィールド酸化物損失（Ｆｉｅｌｄ  Ｏｘｉｄｅ  ｌｏｓｓ）とアレイ酸化物損失（ａｒｒａｙ  ｏｘｉｄｅ  ｌｏｓｓ）の差が小さくなるように、パターンウエハーを研磨することが望ましい。銅の除去速度を大きくするように研磨組成物を設計したときにこの要望を満たすのは、たいていは困難である。しばしば、銅の除去速度が高いほど、フィールド−アレイ酸化物損失も大きくなる。
【０１１５】
表１３の結果は、金属研磨速度調整剤として使ったときに、ＮＱＳＡ（１，４−ナフトキノンスルホン酸）とヨウ素酸カリウムが、過硫酸カリウムとＦｅ（Ｍａ）3（鉄マロネート）よりも優れた結果をもたらすことを示している。フィールド−アレイ酸化物損失に対する銅の除去速度は高い比率となることが望まれる。したがって、上述の条件のもとで、過酸化物や遷移金属タイプの酸化剤ではない、有機キノンと無機物の主群酸化剤から選択される金属研磨速度調整剤が望まれる。
例１５
【０１１６】
この例は、硬いパッドでバリア材料を含む基材を研磨する場合に、不良率を低減する発明であるＣＭＰ組成物の有益性を示す。
【０１１７】
二つのＴＥＯＳブランケットウエハーは、ＥＰＩＣTMＤ１００パッド（Ｃａｂｏｔ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ａｕｒｏｒａ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）（すなわち硬いパッド）とＰｏｌｉｔｅｘパッド（すなわち柔らかいパッド）と各種研磨組成物（研磨組成物１５Ａ−１５Ｃ）を用いて、ＭＩＲＲＡTM研磨ツール（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）で、６０秒間研磨した。研磨条件は、定盤速度が１０３ｒｐｍ、キャリア速度が９７ｒｐｍ、下向き荷重が１０．３ｋＰａ（１．５ｐｓｉ）、研磨組成物流量が２００ｍＬ／ｍｉｎであった。
【０１１８】
研磨組成物１５Ａ（比較）は、４質量％のシリカ、５００ｐｐｍのＢＴＡ、８００ｐｐｍの１，５−ＡＱＤＳＡを含み、硝酸を使ってｐＨを２．２に調整した。研磨組成物１５Ｂ（発明）は、４質量％のシリカ、５００ｐｐｍのＢＴＡ、８００ｐｐｍの１，５−ＡＱＤＳＡ、１７ｐｐｍのＩ2、及び３４ｐｐｍのＫＩを含み、硝酸を使ってｐＨを２．２に調整した。研磨組成物１５Ｃ（比較）は、市販の過酸化水素をベースにした、固形分含有量が大きく、高いｐＨ（ｉ−ＣｕｅTM６６７８−Ａ１２，Ｃａｂｏｔ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を有する研磨組成物である。
【０１１９】
ウエハーは、ＳＰ１ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）ｄａｒｋ  ｆｉｅｌｄ  ｂｌａｎｋｅｔ  ｗａｆｅｒ検査ツールを使って不良検査をした。検査結果は、直交及び斜め測定でカウントした不良数であり、欠陥が多いほど直交及び斜め測定でカウントした不良数は大きい。実験毎に二つの研磨ウエハーそれぞれについての、各直交及び斜め測定の平均値を表１４に示す。
【表１４】
2010503211.tif 000015
【０１２０】
この結果は、ソフトパッドの場合に、過酸化水素ベースの研磨組成物と比較して本発明の研磨組成物は小さい不良数を表している。ハードパッドの場合の不良率は高く予想通りであるが、意外にも依然として許容範囲である。
例１６
【０１２１】
この例は、パターンウエハー研磨において、２つの金属研磨速度調整剤（ＭＰＲＭ）の効果を示すものである。
【０１２２】
シリコン上の、銅、タンタル、又はＴｉＮの薄膜を含む同様の基材は、各種研磨組成物（研磨組成物１６ＡＡ−１６ＢＧ）とＥＰＩＣTMＤ１００パッド（Ｃａｂｏｔ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ａｕｒｏｒａ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）を使ってＬｏｇｉｔｅｃｈ  ｔａｂｌｅｔｏｐ  ｐｏｌｉｓｈｅｒで研磨した。研磨条件は、定盤速度が１０２ｒｐｍ、キャリア速度が１１０ｒｐｍ、下向き荷重が１０．３ｋＰａ（１．５ｐｓｉ）、及び研磨組成物流量が１００ｍＬ／ｍｉｎであった。
【０１２３】
各研磨組成物は、４質量％のコロイドシリカ（Ｎａｌｃｏ  直径５０ｎｍ）と５００ｐｐｍのＢＴＡを含む。本発明の研磨組成物は、第一の金属研磨速度調整剤として５．４ｍＭの１，５−ＡＱＤＳＡと表１５に示した第二の金属研磨速度調整剤を含み、各研磨組成物は水酸化アンモニウムを使ってｐＨを２．８に調整した。比較の研磨組成物は、硝酸でｐＨを２．８に調整した第一の金属研磨速度調整剤を含まない。
【０１２４】
各化学機械研磨組成物の銅、タンタル、及びＴｉＮの除去速度（ＲＲ）を測定し、その結果を表１５にまとめた。
【表１５】
2010503211.tif 000016
【０１２５】
この結果は、金属研磨速度調整剤がないときは、研磨組成物ＡＢにみられるように、Ｔａ、Ｃｕ、及びＴｉＮの研磨速度は非常に低いことを示している。金属研磨速度調整剤があるとき、すなわち、研磨組成物ＡＡの１，５−ＡＱＤＳＡには、タンタルの効果的な研磨速度がみられるが、銅とＴｉＮの研磨速度は低い。これらの別種の材料について許容研磨速度を得るために、金属研磨速度調整剤の組み合わせが求められる。さらに、金属研磨速度調整剤とそれらのそれぞれの濃度を注意深く選択することで、タンタル、銅、及びＴｉＮの望んだ研磨速度を選択し調整することができる。
【０１２６】
ＴｉＮを研磨するのに有用な金属研磨速度調整剤はＡＱＤＳＡ、Ｈ2Ｏ2、ヨウ素酸塩、オキソン、Ｉ2・マロンアミド3、クロラニル酸、過塩素酸、ｔ−ＢｕＯＯＨ、及び臭素酸塩を含む。銅を研磨するのに有用な金属研磨速度調整剤は、Ｉ2・マロンアミド3、過硫酸塩、ヨウ素酸塩、オキソン、クロラニル酸、及び臭素酸塩を含む。
【０１２７】
タンタル、銅、及びＴｉＮの調整可能な除去速度を求める研磨組成物に好ましい組み合わせはＡＱＤＳＡ、Ｉ2・マロンアミド3、ヨウ素酸塩、オキソン、過塩素酸塩、臭素酸塩、及びｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシドを含む。
例１７
【０１２８】
この例は、パターンウエハー研磨において、第二の酸化剤の存在下で、１，５−ＡＱＤＳＡとＩ2・マロンアミド3の２つの金属研磨速度調整剤の効果を示すものである。
【０１２９】
研磨条件は例１６と同じである。研磨組成物１６は、４質量％のコロイドシリカ、５００ｐｐｍのＢＴＡ、５．４ｍＭの１，５−ＡＱＤＳＡ、０．９ｍＭのＩ2・マロンアミド3、及び１８５ｍＭのＨ2Ｏ2を含む。
【０１３０】
銅の除去速度は４８６Å／ｍｉｎ、ＴｉＮの除去速度は７７５Å／ｍｉｎ、タンタルの除去速度は５８Å／ｍｉｎである。それゆえ、１，５−ＡＱＤＳＡとＩ2・マロンアミド3に他の金属研磨速度調整剤を加えると、バリア層ＴｉＮの研磨速度を顕著に増加する。
【国際調査報告】
2010503211.tif 000017
2010503211.tif 000018