(57)【要約】  本発明は、研磨加工の間に、毒性量の四酸化ルテニウムを生成すること無しに、過酸化水素の存在下にてルテニウム含有基板を研磨するための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を提供する。本組成物は、（ａ）過酸化水素の存在下において金属ルテニウムを触媒的に酸化することができる、水溶性ペルオキソメタレート錯体、ペルオキソメタレート錯体の酸化性前駆体、またはそれらの組み合わせを含む触媒酸化剤；（ｂ）粒状研磨材；及び（ｃ）水性キャリアを含む。ペルオキソメタレート錯体及びその前駆体がそれぞれ過酸化水素によって酸化されやすい還元型を有して、化学機械研磨の際に、ペルオキソメタレート錯体を再生する。本ＣＭＰ組成物を用いてルテニウム含有基板の表面を研磨するためのＣＭＰ方法も提供する。
2010526440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨プロセスの間に、毒性量の四酸化ルテニウムを生成すること無しに、過酸化水素の存在下にてルテニウム含有基板を研磨するための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物であって、該組成物が、
（ａ）水溶性ペルオキソメタレート錯体、ペルオキソメタレート錯体の酸化性前駆体、またはそれらの組み合わせ、を含む触媒酸化剤であって、該ペルオキソメタレート錯体及びその該前駆体がそれぞれ、過酸化水素によって酸化され得る還元型を有して、化学機械研磨の際に該ペルオキソメタレート錯体を生成する、触媒酸化剤；
（ｂ）粒状研磨材；及び
（ｃ）水性キャリア、
を含むＣＭＰ組成物。
【請求項２】
該粒状研磨材がシリカを含む、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項３】
該粒状研磨材が０．５〜１０質量％の範囲の量で該組成物中に存在する、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項４】
該粒状研磨材が５〜５０ｎｍの範囲の平均粒子径を有する、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項５】
該触媒酸化剤が０．０５〜１質量％の範囲の量で該組成物中に存在する、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項６】
該ペルオキソメタレート錯体がイソペルオキソメタレート化合物を含む、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項７】
該ペルオキソメタレート錯体がイソペルオキソタングステート化合物を含む、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項８】
該ペルオキソメタレート錯体がペルオキソチタネート化合物を含む、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項９】
ペルオキソメタレート錯体がチタンヒドロペルオキソシリケート化合物を含む、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項１０】
該ペルオキソメタレート錯体がヘテロペルオキソメタレート化合物を含む、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項１１】
該ペルオキソメタレート錯体の該酸化性前駆体が、酸性のタングステン含有化合物を含む、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項１２】
該酸性のタングステン含有化合物が、タングステン酸、ポリタングステン酸、リンタングステン酸、及びそれらの２以上の組み合わせからなる群から選択される、請求項１１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項１３】
該ペルオキソメタレート錯体の該酸化性前駆体が、チタネート化合物を含む、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項１４】
該チタネート化合物がチタン（ＩＶ）シトレート錯体、チタン（ＩＶ）ラクテート錯体、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１３に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項１５】
過酸化水素をさらに含む、請求項１に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項１６】
該過酸化水素が１〜５質量％の範囲の量で該組成物中に存在する、請求項１５に記載のＣＭＰ組成物。
【請求項１７】
過酸化水素の存在下にて請求項１に記載のＣＭＰ組成物を用いて該基板の表面を磨り減らすことを含む、ルテニウム含有基板を研磨するための方法。
【請求項１８】
（ａ）過酸化水素の存在下にて、基板の表面に研磨パッドと水性ＣＭＰ組成物とを接触させること；及び
（ｂ）該表面から、該基板内に存在する少なくとも一部のルテニウムを磨り減らすために十分な時間にわたって、該ＣＭＰ組成物の一部と過酸化水素とを、該研磨パッドと該基板との間で該表面に接触ることを維持しながら、該研磨パッドと該基板との間に相対的な動作を起こすこと、
を含む、ルテニウム含有基板を研磨するための化学機械研磨（ＣＭＰ）方法であって、
該ＣＭＰ組成物が、（ｉ）水溶性ペルオキソメタレート錯体、ペルオキソメタレート錯体の酸化性前駆体、またはそれらの組み合わせ、を含む触媒酸化剤であって、該ペルオキソメタレート錯体及びその該前駆体がそれぞれ、過酸化水素によって酸化され得る還元型を有して、化学機械研磨の際に該ペルオキソメタレート錯体を生成する、触媒酸化剤；（ｉｉ）粒状研磨材、及び（ｉｉｉ）水性キャリア、を含む、
ＣＭＰ方法。
【請求項１９】
該粒状研磨材が０．５〜１０質量％の範囲の量で該組成物中に存在する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
該粒状研磨材が５〜５０ｎｍの範囲の平均粒子径を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
該触媒酸化剤が０．０５〜１質量％の範囲の量で該組成物中に存在する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
該ペルオキソメタレート錯体がイソペルオキソメタレート化合物を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
該ペルオキソメタレート錯体がイソペルオキソタングステート化合物を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
該ペルオキソメタレート錯体がペルオキソチタネート化合物を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
ペルオキソメタレート錯体がチタンヒドロペルオキソシリケート化合物を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
該ペルオキソメタレート錯体がヘテロペルオキソメタレート化合物を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
該ペルオキソメタレート錯体の該酸化性前駆体が、酸性のタングステン含有化合物を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２８】
該酸性のタングステン含有化合物が、タングステン酸、ポリタングステン酸、リンタングステン酸、及びそれらの２以上の組み合わせからなる群から選択される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
該ペルオキソメタレート錯体の該酸化性前駆体がチタネート化合物を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項３０】
該チタネート化合物がチタン（ＩＶ）シトレート錯体、チタン（ＩＶ）ラクテート錯体、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨組成物及びそれを用いて基板を研磨するための方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、触媒酸化剤としての溶解性ペルオキソメタレート錯体またはその酸化性前駆体を含む化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物、及びそれを用いたルテニウム含有基板を研磨するためのＣＭＰ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の表面を化学機械研磨（ＣＭＰ）するための多くの組成物及び方法が、当技術分野で知られている。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）は概して水性キャリア中に砥材を含む。基板の表面に研磨パッドを接触させ、且つパッドと表面の間にＣＭＰスラリーを保持しながら、基板の表面に相対的に研磨パッドを動作させることによって、基板の表面が磨り減らされて、その表面が研磨される。典型的な砥材には、二酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、及び酸化スズが含まれる。Ｎｅｖｉｌｌｅ等の米国特許第５，５２７，４２３号明細書には、例えば、水性媒体中の高純度の微粒金属酸化物粒子を含む研磨スラリーを表面に接触させることによって、金属層を化学的機械的に研磨する方法が記載されている。あるいは、研磨材が研磨パッドに混入されてもよい。Ｃｏｏｋ等の同第５，４８９，２２３号明細書には、表面のテクスチャーまたはパターンを有する研磨パッドの使用が開示されており、Ｂｒｕｘｖｏｏｒｔ等の同第５，９５８，７９４号明細書には、固定砥粒研磨パッドが開示されている。
【０００３】
従来の研磨系及び研磨方法は概して、金属含有半導体ウエハを平坦化することにおいて完全に満足できるものではない。特に研磨組成物及び研磨パッドが、望まれるものよりも低い研磨速度を有することがあり、それらを半導体表面の化学機械研磨に使用したときには低品質の表面を生じることがある。これは、例えばルテニウムのような貴金属の場合に特に当てはまる。
【０００４】
半導体ウエハ用の効果的な研磨系を作ることが難しいのは、半導体ウエハの複雑さが原因である。半導体ウエハは概して、多数のトランジスタが上方に形成された基板からなる。基板内の領域及び基板上の層をパターニングすることによって、集積回路が化学的及び機械的に基板内に接続される。動作可能な半導体ウエハを製造するためには、そしてウエハの生産量、性能、及び信頼性を最大化するためには、下地の構造またはトポグラフィーに悪影響を与えること無しに、ウエハの表面（例えば金属含有表面）を選択的に研磨することが望ましい。実際に、加工工程が、表面が適切に平坦化されているウエハの表面上で行われないと、半導体の製造に様々な問題が発生し得る。半導体ウエハの性能はその表面の平坦度と直接関連するため、高い研磨効率、均一性、及び除去速度が得られ、且つ最小限の表面欠陥で高品質の研磨を与えるような、研磨組成物及び方法を用いることは極めて重要である。多くの場合、ウエハを構成する様々な材料の硬度及び化学的安定性は大きく異なることがあり、研磨方法をさらに複雑にする。
【０００５】
従来のＣＭＰ技法においては、基板キャリアまたは研磨ヘッドがキャリア組立体に搭載され、ＣＭＰ装置内の研磨パッドと接して配置される。キャリア組立体が制御可能な圧力を基板に与えて、研磨パッドに対して基板を押しつける。外部駆動力によってパッドに対して基板を相対的に動作させる。パッド及び基板の相対的な動作は基板の表面を磨り減らす働きをして、基板の表面から材料の一部を除去し、それによって基板を研磨する。パッド及び基板の相対的な動作による基板の研磨は概して、研磨組成物の化学的活性及び／または研磨組成物内に懸濁している研磨材の機械的活性によってさらに促進される。
【０００６】
ルテニウムは、高性能の半導体デバイス及びＤＲＡＭデバイス内のキャパシタの製造に用いられる貴金属である。ルテニウムの化学的及び機械的安定性のために、この金属を含む基板は概して研磨することが困難であり、比較的高い除去速度（例えば２００Å／ｍｉｎ以上のＲｕ除去）を達成するために強酸化剤の使用が必要になることがある。残念ながら、強酸化剤（例えばオキソンまたは硝酸セリウムアンモニウム）の使用が、研磨加工の際に高毒性かつ揮発性の四酸化ルテニウム（ＶＩＩＩ）（ＲｕＯ4）の生成をもたらすことがある。概して、例えば過酸化水素のような比較的弱い酸化剤は、ルテニウムの研磨加工にあまり有効ではなく、ルテニウムを適切に平坦化するために長い研磨時間及び高い研磨圧力を必要とする。これらの条件は、中間層の絶縁層からルテニウム層の不所望の分離を生じることがあるだけでなく、中間層に隣接するルテニウム層にディッシング及びエロージョン効果をもたらすことがある。Ｒｕ用のＣＭＰ組成物は、比較的高いＲｕの除去速度及び低い欠陥率に加えて、比較的高い二酸化ケイ素の除去速度（例えば、プラズマ強化テトラエチルオルトシリケート由来のＳｉＯ2、ＰＥＴＥＯＳで２００Å／ｍｉｎ以上の除去速度）をもたらすことも望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＲｕＯ4を生成する強い酸化剤を使用しないで、半導体基板、特にルテニウム含有基板を研磨することができ、比較的高いルテニウム除去速度を示すＣＭＰ組成物を開発することに継続した必要性がある。本発明はそのようなＣＭＰ組成物を提供する。本発明のこれらの及び他の利点並びにさらなる発明の特徴が、本明細書に提供された本発明の記載から明らかになるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、毒性量の四酸化ルテニウムを生成すること無しに、過酸化水素の存在下にてルテニウム含有基板を研磨するために有益なＣＭＰ組成物を提供する。本組成物は、（ａ）過酸化水素の存在下にて金属ルテニウムを触媒的に酸化することができる、水溶性ペルオキソメタレート錯体及び／またはその酸化性前駆体を含む触媒酸化剤；（ｂ）粒状研磨材；及び（ｃ）水性キャリアを含む。好ましくは、本組成物は０．５〜１０質量％の粒状研磨材、及び０．０５〜１質量％の触媒酸化剤を含む。使用の際、本組成物は好ましくは、組成物と過酸化水素との合計質量に基づいて、１〜５質量％の範囲の量の過酸化水素と組み合わされる。
【０００９】
触媒酸化剤は水溶性ペルオキソメタレート錯体を含む。ペルオキソメタレート錯体を生成及び／または再生するためにペルオキソメタレートまたは前駆体の還元型が過酸化水素によって酸化され得る限りは、金属ルテニウムを触媒的に酸化することができる任意の水溶性ペルオキソメタレート及び／または任意の好適なその酸化性前駆体を、本発明の組成物に利用することができる。好適なペルオキソメタレート錯体の非限定的な例には、ペルオキソチタン化合物、イソペルオキソタングステート化合物、チタンヒドロペルオキソシリケート化合物等が含まれる。好ましくは、ペルオキソメタレート錯体の前駆体は、酸性のタングステン含有化合物（例えば、タングステン酸、ポリタングステン酸、リンタングステン酸、及びそれらの２以上の組み合わせ）及び／またはチタネート化合物（例えば、チタン（ＩＶ）シトレート錯体、チタン（ＩＶ）ラクテート錯体、及びそれらの組み合わせ）を含む。ペルオキソメタレート錯体の好適な酸化性前駆体の非限定的な例には、タングステン酸、リンタングステン酸、例えばチタン（ＩＶ）ビス（アンモニウムラクテート）ジヒドロキシドのようなチタン（ＩＶ）塩、アンモニウムシトレートペルオキソチタネート（ＩＶ）、タングステンのケギンアニオン、リン、及び／またはモリブテン等が含まれる。
【００１０】
本発明の組成物は、標準的なＣＭＰ方法に利用された場合に、望ましくは２００Å／ｍｉｎ以上の比較的高いルテニウム除去速度を提供する。有利には、本発明のＣＭＰ組成物は、同様に２００Å／ｍｉｎ以上の範囲のＳｉＯ2（ＰＥＴＥＯＳ）除去速度を提供する。
【００１１】
他の態様では、本発明は、ルテニウム含有基板を研磨するためのＣＭＰ方法を提供する。該方法は、過酸化水素の存在下にて、基板（例えばルテニウム含有基板）の表面に、研磨パッドと本発明の水性ＣＭＰ組成物とを接触させる工程、及び該表面からルテニウムの少なくとも一部を磨り減らすために十分な時間にわたって、ＣＭＰ組成物の少なくとも一部と過酸化水素とを、研磨パッドと基板との間で該表面に接触させることを維持しながら、基板と研磨パッドとの間で相対的な動作を起こす工程、を含む。
【００１２】
本発明のＣＭＰ組成物は、研磨プロセスの間に毒性量のＲｕＯ4を生成すること無しに、好適なＳｉＯ2除去速度を同時に維持しながら、例えばルテニウムのような金属を含む基板を研磨するために効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ペルオキソチタン錯体の標準的な合成を表す。
【図２】ヒドロペルオキソチタンシリケート錯体の標準的な合成を表す。
【図３】ペルオキソタングステート錯体の標準的な合成を表す。
【図４】従来のＣＭＰ組成物（１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、及び１Ｆ）と比較した、本発明のＣＭＰ組成物（１Ａ及び１Ｂ）を用いて、ブランケットウエハ（ＲｕまたはＰＥＴＥＯＳのそれぞれ）を研磨することによって得られたルテニウム除去速度及びＰＥＴＥＯＳ除去速度を、Å／ｍｉｎ単位で表す棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、毒性量の四酸化ルテニウムを生成すること無しに、過酸化水素と組み合わせで、ルテニウム含有基板のＣＭＰ用に好適なＣＭＰ組成物を提供する。本組成物は粒状研磨材を含む水性キャリア、過酸化水素の存在下にて触媒のペルオキソメタレート酸化剤を生成することができる水溶性ペルオキソメタレート錯体及び／またはその酸化性前駆体を含む触媒酸化剤を含む。本組成物は、ルテニウム含有基板を研磨するために、過酸化水素を併用して（例えば、ＣＭＰの前にまたはＣＭＰの際に本組成物に過酸化水素を添加することによって）ＣＭＰプロセスに利用される。触媒酸化剤はルテニウムを酸化して、ＲｕＯ2のような表面からルテニウムを容易に磨り減らすことを可能とする。触媒酸化剤の酸化力は、ＣＭＰプロセスの際に、不所望のさらに高い酸化状態のルテニウム片を生成しないで有毒の四酸化ルテニウムの生成を避けるような酸化力である。ルテニウムを酸化すると、触媒酸化剤は還元型（すなわち前駆体型）に転換され、次いで、過酸化水素によって再酸化されてペルオキソメタレート酸化剤を再生する。本発明の一実施態様では、本組成物は１〜５質量％の過酸化水素を含むことができる（すなわち使用前）。あるいは、好ましくは、過酸化水素は、ＣＭＰの開始の直前及び／またはＣＭＰプロセスの途中に本組成物に添加される。
【００１５】
ペルオキソメタレート錯体は、イソペルオキソメタレートまたはヘテロペルオキソメタレートであることができる（すなわち、それぞれ、単一の金属元素の酸化物、または複数の異なる元素の酸化物）。好適なイソペルオキソメタレートを、好適な前駆体化合物を酸化することによって（例えば過酸化水素を用いて）調製することができ、例えば、前駆体化合物がタングステン酸またはポリタングステン酸の場合はイソペルオキソタングステート化合物（例えば、Ｈ2Ｗ12Ｏ42-10塩、Ｗ12Ｏ39-6塩、Ｗ10Ｏ32-4塩等）、前駆体化合物がモリブデン酸の場合はイソペルオキソモリブデート化合物（例えば、Ｍｏ7Ｏ24-6塩、Ｍｏ8Ｏ26-4塩、Ｈ2Ｍｏ12Ｏ40-6塩等）、または前駆体化合物がチタネート化合物の場合はペルオキソチタネート化合物等を生成することができる。同様に、非限定的な例である好適なヘテロペルオキソメタレート化合物を、ケギンアニオン化合物ならびに他のヘテロポリメタレート化合物の酸化によって生成することができ、ここでケギンアニオン化合物は、一般式Ｘ+nＭ12Ｏ40-(8-n)（式中、「Ｍ」は概してＭｏまたはＷであり、「Ｘ」は概して、例えばＣｕII、ＺｎII、ＮｉII、ＣｏII、ＣｏIII、ＦｅIII、ＢIII、ＧａIII、ＲｈIII、ＡｌIII、ＣｒIII、ＭｎIV、ＮｉIV、ＴｉIV、ＺｒIV、ＳｉIV、ＧｅIV、ＰV、ＡｓV、ＴｅVI、ＩVII 等のような多価原子（例えばＳｉＷ12Ｏ40-4等の塩））を有しており、また、他のヘテロポリメタレート化合物は、例えば式：Ｘ+nＭ12Ｏ42-(12-n)、Ｘ+nＭ12Ｏ40-(8-n)、（Ｘ+n）2Ｍ18Ｏ62-(16-2n)、Ｘ+nＭ9Ｏ32-(10-n)、Ｘ+nＭ6Ｏ24-(12-n)、及びＸ+nＭ6Ｏ24Ｈ6-(6-n)（式中、「Ｍ」は概してＭｏまたはＷであり、「Ｘ」は概してケギン化合物についての記載のものである）を有するような化合物である。
【００１６】
ペルオキソメタレート錯体及びその前駆体は、無機化学分野にて良く知られている（例えば、Ｃｏｔｔｏｎ  ａｎｄ  Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ，  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  ５ｔｈ  Ｅｄ．，  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  １９８８を参照）。図１は、ペルオキソチタン錯体の標準的な合成を表す。図２は、ヒドロペルオキソチタンシリケート錯体の標準的な合成を表す。図３は、ペルオキソタングステート錯体の標準的な合成、及びかご状構造の錯体を表す。
【００１７】
好ましいペルオキソメタレート錯体の非限定的な例には、ペルオキソチタン錯体、イソペルオキソタングステート、チタンヒドロペルオキソシリケート等が含まれる。ペルオキソメタレート錯体の好ましい酸化性前駆体の非限定的な例には、タングステン酸、リンタングステン酸、例えばチタン（ＩＶ）ビス（アンモニウムラクテート）ジヒドロキシドのようなチタン（ＩＶ）塩、アンモニウムシトレートペルオキソチタネート（ＩＶ）、タングステンのケギンアニオン、リン、及び／またはモリブデン等が含まれる。チタンペルオキソシリケートの場合には、チタン塩がシリカ粒子の存在下にて過酸化水素によって酸化されて、シリカ粒子の表面と錯体を形成したペルオキソチタネートを生成することができる。
【００１８】
ペルオキソメタレート錯体またはその前駆体は、過酸化水素の存在下にてルテニウムを触媒的に酸化するため、且つＲｕの高い除去速度を好適に提供するために十分な任意の量で、本発明のＣＭＰ組成物内に存在できる。ＣＭＰ組成物内に存在する溶解性ペルオキソメタレート錯体の量は概して０．０５〜１質量％の範囲である。ＣＭＰプロセスの際、ペルオキソメタレート前駆体は、過酸化水素によって酸化されてペルオキソメタレート酸化剤をその場で生成する。
【００１９】
本発明のＣＭＰ組成物は粒状研磨材も含む。研磨材は、例えばシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア、ドープされたシリカ、及びそれらの組み合わせのような、ＣＭＰプロセス用に好適な任意の砥材であることができる。好ましくは、研磨材はシリカ（例えばコロイドシリカまたはヒュームドシリカ）を含む。粒状研磨材は任意の好適な濃度でＣＭＰ組成物内に存在できる。好ましくは、ＣＭＰ組成物は０．５〜１０質量％の粒状研磨材を含む。粒状研磨材は好ましくは５〜５０ｎｍの範囲の平均粒子径を有する。
【００２０】
研磨材は望ましくは、ＣＭＰ組成物内、より具体的にはＣＭＰ組成物の水性成分内に懸濁している。研磨材がＣＭＰ組成物内に懸濁している場合、研磨材は好ましくはコロイド的に安定である。コロイドという用語は、液体キャリア内の研磨材粒子の懸濁液を表す。コロイド的に安定とは、その懸濁物が経時で維持されていることを表す。本発明においては、研磨材を１００ｍＬのメスシリンダーに入れて、そして２時間、攪拌することなく放置した場合に、メスシリンダーの底部５０ｍＬの粒子濃度（［Ｂ］ｇ／ｍＬ）とメスシリンダーの上部５０ｍＬの粒子濃度（［Ｔ］ｇ／ｍＬ）との差を研磨材組成物中の粒子の初期濃度（［Ｃ］ｇ／ｍＬ）で割った値が０．５以下（すなわち｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）なら、粒状ペルオキソメタレート錯体の研磨材はコロイド的に安定しているとみなされる。｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］の値は０．３以下であるのが望ましく、そして０．１以下であるのが好ましい。
【００２１】
本発明のＣＭＰ組成物は、過酸化水素によるペルオキソメタレート錯体の還元型の酸化と相性の良い任意のｐＨを有することができる。ペルオキソメタレートがペルオキソチタネートである場合は、好ましくはＣＭＰプロセスの際の組成物のｐＨは塩基性である（例えば８〜９の範囲）。ペルオキソメタレートがペルオキソタングステートである場合は、ＣＭＰプロセスの際の組成物のｐＨは酸性（例えば２〜５の範囲）、または塩基性（例えば８〜１０の範囲）であることができる。ＣＭＰ組成物は所望により１以上のｐＨ緩衝剤または調整剤、例えば酸、塩基、及び酢酸アンモニウム、クエン酸２ナトリウム等のような塩を含むことができる。多くのそのようなｐＨ調整剤及び緩衝剤は当技術分野で良く知られている。
【００２２】
水性キャリアはＣＭＰプロセス用に好適な任意の水性液体であることができる。そのような組成物には、水、水性アルコール溶液等が含まれる。好ましくは、水性キャリアは脱イオン水を含む。
【００２３】
本発明のＣＭＰ組成物は所望により、例えば界面活性剤、レオロジー制御剤（例えば粘度増加剤または凝固剤）、腐食防止剤（例えばベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）、または例えば３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニルイル）−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）のような１，２，４−トリアゾール化合物）、分散剤、殺生物剤等のような１以上の添加剤を含むことができる。
【００２４】
本発明のＣＭＰ組成物は、それらの多くが当業者に知られている任意の好適な技法によって調製され得る。例えば、ＣＭＰ組成物はバッチまたは連続プロセスにて調製され得る。概して、ＣＭＰ組成物は任意の順番で、その成分を組み合わせることによって調製され得る。本明細書で用いられる「成分」なる用語には、個々の材料（例えば研磨材、ペルオキソメタレート、ペルオキソメタレート前駆体、酸、塩基等）、並びに任意の組み合わせの材料が含まれる。例えば、ＣＭＰ組成物内に複数の成分を均一に導入することができる任意の方法によって、ペルオキソメタレート錯体、その前駆体、またはペルオキソメタレート及び前駆体の組み合わせを水に溶解させることができ、得られた溶液内に研磨材を分散させることができ、次いで、例えばレオロジー制御剤、緩衝剤等のような任意のさらなる添加剤を添加して混合することができる。必要に応じて、ｐＨを任意の好適な時間にて調整することができる。過酸化水素を、使用の直前及び／またはＣＭＰプロセスの間に添加することができる。
【００２５】
本発明のＣＭＰ組成物はまた、使用する前に適切な量の水で希釈されることを意図する濃縮物としても提供されることができる。そのような実施態様では、ＣＭＰ組成物の濃縮物は、研磨材、及びペルオキソメタレート錯体、ペルオキソメタレート前駆体、またはその組み合わせ、及び水性キャリア中に分散されまたは溶解された他の成分を、適切な量の水性溶媒で濃縮物を希釈したときに研磨組成物のそれぞれの成分が使用に適切な範囲内の量でＣＭＰ組成物中に存在することになる量で、含むことができる。
【００２６】
本発明はまた、（ｉ）ＣＭＰプロセスを行っている間、ＣＭＰ組成物中のペルオキソメタレートの、ルテニウムの酸化に効果的な量を維持するために十分な過酸化水素の存在下にて、基板に、研磨パッドと本明細書に記載したＣＭＰ組成物とを接触させること、並びに（ｉｉ）基板に対して研磨パッドを、それらの間にＣＭＰ組成物の少なくとも一部を有して、相対的に動かし、それによって基板の表面からルテニウムの少なくとも一部を磨り減らして基板を研磨すること、を含むルテニウム含有基板の化学的機械的な研磨の方法も提供する。
【００２７】
本発明のＣＭＰ方法を用いて任意の好適な基板を研磨することができ、特にルテニウムを含む半導体基板の研磨に有益である。さらに、本発明のＣＭＰ組成物は、過酸化水素と組み合わせて有利に利用されて二酸化ケイ素の基板（例えばＰＥＴＥＯＳ）を研磨することができる。好適な基板には、制限無しに、半導体産業で用いられるウエハが含まれる。
【００２８】
本発明のＣＭＰ方法は、化学機械研磨装置と併用しての使用に特に適している。概して、ＣＭＰ装置は、使用の際に作動しており、軌道運動、直線運動、または円形運動に起因する速度を有する定盤、定盤と接触しそして作動する際には定盤とともに動く研磨パッド、及び研磨パッドの表面に対して基板を接触させて相対的に動作させることによって研磨される基板を支持するキャリアを含む。基板の研磨は、表面を研磨するために基板の少なくとも一部を磨り減らすように同時に作用する、研磨パッド、本発明のＣＭＰ組成物、及び過酸化水素、の組み合わせた化学的かつ機械的な作用によって、行われる。
【００２９】
基板を、任意の好適な研磨パッド（例えば研磨表面）を使用して、本発明のＣＭＰ組成物を用いて平坦化または研磨することができる。好適な研磨パッドには、例えば、織布及び不織布の研磨パッドが含まれる。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、及び圧縮弾性率をもった任意の好適なポリマーを含むことができる。好適なポリマーには、例えば、ポリ塩化ビニル、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、及びそれらの混合物が含まれる。
【００３０】
望ましくは、ＣＭＰ装置は、当技術分野でその多くが知られている、現場研磨の終点検知システムをさらに含む。加工対象物の表面から反射された光または他の放射を分析することによって、研磨工程を検査及び監視するための技術が、当技術分野で知られている。そのような方法が、例えばＳａｎｄｈｕ等の米国特許第５，１９６，３５３号明細書、Ｌｕｓｔｉｇ等の同第５，４３３，６５１号明細書、Ｔａｎｇの同第５，９４９，９２７号明細書、及びＢｉｒａｎｇ等の同第５，９６４，６４３号明細書に記述されている。望ましくは、研磨されている加工対象物についての研磨工程の進捗の検査または監視が、研磨の終点の決定、すなわち特定の加工対象物についての研磨工程を終わらせるときの決定、を可能とする。
【実施例】
【００３１】
次の例は、本発明をさらに説明するものであるが、もちろん、多少なりともその範囲を制限するものとして解釈すべきではない。
【００３２】
例１
この例は、本発明のＣＭＰ組成物を使用したルテニウム基板の研磨について説明する。
【００３３】
本発明の２種類のＣＭＰ組成物（１Ａ及び１Ｂ）と４種類の比較組成物（１Ｃ，１Ｄ、１Ｅ、及び１Ｆ）とを利用して、３％の過酸化水素の存在下にて４インチの直径のルテニウムブランケットウエハを、Ｄ−１００研磨パッド（Ｃａｂｏｔ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐ．，  Ａｕｒｏｒａ，  Ｉｌｌｉｎｏｉｓ，  ＵＳＡ）を備えた研磨装置（Ｌｏｇｉｔｅｃｈ  ｐｏｌｉｓｈｅｒ）で研磨した。研磨条件は、定盤速度が９０ｒｐｍ、キャリア速度が９３ｒｐｍ、下向き荷重が３．１ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）、及びスラリー流量が１８０ミリリットル／分（ｍＬ／ｍｉｎ）であった。それぞれの組成物の構成及びｐＨを第１表に示す。組成物１Ａは、０．１質量％のＴｉ（ＩＶ）ビス（アンモニウムラクテート）ジヒドロキシド（ペルオキソチタネート前駆体）を含み、一方で、組成物１Ｂは０．１質量％のリンタングステン酸（ペルオキソタングステート前駆体）を含んだ。図４は、それぞれの組成物を用いて観察された、オングストローム／分（Å／ｍｉｎ）単位でのルテニウム除去速度を表す棒グラフを提供する。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
図４のデータが立証するように、２００Å／ｍｉｎ未満のＲｕ除去速度を示す従来のＣＭＰ組成物と比較して、本発明のＣＭＰ組成物（１Ａ及び１Ｂ）はルテニウムについて予想を超える優れた除去速度（ＲＲ）、すなわち３００〜４００Å／ｍｉｎを示した。
【００３６】
例２
この例は、本発明のＣＭＰ組成物を使用した二酸化ケイ素基板の研磨について説明する。
【００３７】
例１に記載されたＣＭＰ組成物を利用して、３％の過酸化水素の存在下にて４インチの直径のＰＥＴＥＯＳブランケットウエハを、Ｄ−１００研磨パッドを備えた研磨装置（Ｌｏｇｉｔｅｃｈ  ｐｏｌｉｓｈｅｒ）で研磨した。研磨条件は、定盤速度が９０ｒｐｍ、キャリア速度が９３ｒｐｍ、下向き荷重が３．１ｐｓｉ、及びスラリー流量が１８０ｍＬ／ｍｉｎであった。図４はまた、それぞれの組成物を用いて観察された、Å／ｍｉｎ単位でのＰＥＴＥＯＳ除去速度を表す棒グラフを提供する。
【００３８】
図４のデータが立証するように、本発明のＣＭＰ組成物（１Ａ及び１Ｂ）は、ＰＥＴＥＯＳについて４００Å／ｍｉｎを超える優れた除去速度（ＲＲ）を示した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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