(57)【要約】基板面を平坦化するための方法、組成物、およびコンピュータ可読媒体。一局面において、本組成物は、一つ以上のキレート化剤、少なくとも一つの遷移金属のイオン、一つ以上の表面活性剤、一つ以上の酸化剤、一つ以上の腐食防止剤、および脱イオン水を含む。本組成物は、更に、ｐＨを調節する一つ以上の薬剤および／または砥粒を含んでもよい。本方法は、一つ以上のキレート化剤および少なくとも一つの遷移金属のイオンを含む組成物を使用して基板面を平坦化することを含む。一局面において、本方法は、研磨パッド上に配置した基板を処理することを含み、銅含有材料を実質的に除去する第１研磨工程を遂行すること、残留する銅含有材料を除去する第２研磨工程を遂行することを含み、第２研磨工程はＣＭＰ組成物を研磨パッドへ配送すること、一つ以上のキレート化剤および少なくとも一つの遷移金属のイオンをその場でＣＭＰ組成物と混合すること、および残留する銅含有材料を基板面から除去することを含む。本発明は、また、基板面を平坦化するための命令を格納するコンピュータ可読媒体を提供し、命令は、１台以上のプロセッサによって実行されるとき、１台以上のプロセッサにシステムを制御させるよう編成されて、上に形成された銅含有材料を実質的に除去するよう基板を研磨すること、および基板を一つ以上のキレート化剤および少なくとも一つの遷移金属のイオンを含むＣＭＰ組成物で残留の銅含有材料を除去するよう研磨を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を平坦化するための組成物であって、
少なくとも一つの遷移金属のイオン、
一つ以上のキレート化剤、
一つ以上の表面活性剤、
一つ以上の酸化剤、
一つ以上の腐食防止剤、および
水、を含む組成物。
【請求項２】
前記一つ以上のキレート化剤は、一つ以上のアミン基またはアミド基を有する化合物、アミノ酸、一つ以上の酸基を有するカルボン酸、およびそれらの組合せから選定される、
請求項１の組成物。
【請求項３】
前記一つ以上のキレート化剤は、前記組成物の約０．０２体積％〜約４体積％である、
請求項１の組成物。
【請求項４】
前記少なくとも一つの遷移金属のイオンは、一つ以上の金属塩から誘導される、
請求項１の組成物。
【請求項５】
前記一つ以上の金属塩は、硫酸銅、フッ化ホウ酸銅、グルコン酸銅、スルファミン酸銅、スルホン酸銅、ピロリン酸銅、塩化銅、シアン化銅、およびそれらの組合せから選定される銅塩を含む、
請求項４の組成物。
【請求項６】
前記銅塩は、前記組成物の約０．００５重量％〜約１．０重量％である、
請求項５の組成物。
【請求項７】
前記表面活性剤は、一つ以上の陰イオン表面活性剤、双性イオン表面活性剤、多イオン表面活性剤、またはそれらの組合せを含む、
請求項１の組成物。
【請求項８】
前記表面活性剤は、ポリアクリル酸のナトリウム塩、オレイン酸カリウム、スルホサクシアネート、スルホサクシアネート誘導体、スルホン化アミン、スルホン化アミド、アルコールの硫酸塩、アルキルアニルスルホン酸塩、カルボキシル化アルコール、アルキルアミノプロピオン酸、アルキルイミノジプロピオン酸、およびそれらの組合せから選定される、
請求項７の組成物。
【請求項９】
前記表面活性剤は、前記組成物の約０．００１体積％〜約１０体積％である、
請求項１の組成物。
【請求項１０】
更に、ｐＨを調節する薬剤を含む、
請求項１の組成物。
【請求項１１】
前記ｐＨを調節する薬剤は、酢酸、リン酸、シュウ酸、およびそれらの組合せから選定される酸である、
請求項１０の組成物。
【請求項１２】
前記組成物は、約２．５〜約１１．０のｐＨを有する、
請求項１の組成物。
【請求項１３】
更に、砥粒を含む、
請求項１の組成物。
【請求項１４】
前記砥粒は、前記組成物の約３５重量％以下である、
請求項１３の組成物。
【請求項１５】
前記砥粒は、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、およびそれらの組合せから選定される材料を含む、
請求項１３の組成物。
【請求項１６】
残留する銅含有材料を基板面から除去するための方法であって、一つ以上のキレート化剤と、少なくとも一つの遷移金属のイオンとを含む組成物を使用して前記基板面を平坦化することを含む方法。
【請求項１７】
前記一つ以上のキレート化剤は、一つ以上のアミン基またはアミド基を有する化合物、アミノ酸、一つ以上の酸基を有するカルボン酸、およびそれらの組合せから選定される、
請求項１６の方法。
【請求項１８】
前記一つ以上のキレート化剤は、前記組成物の約０．０２体積％〜約４体積％である、
請求項１６の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの遷移金属のイオンは、一つ以上の金属塩から誘導される、
請求項１６の方法。
【請求項２０】
前記一つ以上の金属塩は、硫酸銅、フッ化ホウ酸銅、グルコン酸銅、スルファミン酸銅、スルホン酸銅、ピロリン酸銅、塩化銅、シアン化銅、およびそれらの組合せから選定される銅塩を含む、
請求項１９の方法。
【請求項２１】
前記銅塩は、前記組成物の約０．００５重量％〜約１．０重量％である、
請求項２０の方法。
【請求項２２】
前記組成物は、更に、一つ以上の陰イオン表面活性剤、双性イオン表面活性剤、多イオン表面活性剤、またはそれらの組合せ、一つ以上のキレート化剤、一つ以上の酸化剤、一つ以上の腐食防止剤、水、およびそれらの組合せを含む、
請求項１６の方法。
【請求項２３】
前記陰イオン表面活性剤、双性イオン表面活性剤、多イオン表面活性剤は、ポリアクリル酸のナトリウム塩、オレイン酸カリウム、スルホサクシネート、スルホサクシネート誘導体、スルホン化アミン、スルホン化アミド、アルコールの硫酸塩、アルキルアニルスルホン酸塩、カルボキシル化アルコール、アルキルアミノプロピオン酸、アルキルイミノジプロピオン酸、およびそれらの組合せから選定される、
請求項２２の方法。
【請求項２４】
前記表面活性剤は、前記組成物の約０．００１体積％〜約１０体積％である、
請求項２２の方法。
【請求項２５】
前記組成物は、更に、ｐＨを調節する薬剤を含む、
請求項２２の方法。
【請求項２６】
前記ｐＨを調節する薬剤は、酢酸、リン酸、シュウ酸、およびそれらの組合せから選定される酸である、
請求項２５の方法。
【請求項２７】
前記組成物は、更に、砥粒を含む、
請求項２２の方法。
【請求項２８】
前記砥粒は、前記組成物の約３５重量％以下である、
請求項２７の方法。
【請求項２９】
前記砥粒は、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、およびそれらの組合せから選定される材料を含む、
請求項２８の方法。
【請求項３０】
基板を処理するための方法であって、
基板を研磨装置へ提供すること、
前記基板を研磨して、その上に形成された銅含有材料を実質的に除去すること、および
一つ以上のキレート化剤および一つ以上の銅塩を含むＣＭＰ組成物を用いて、前記基板を研磨して、残留する銅含有材料を除去すること、を含む方法。
【請求項３１】
前記一つ以上のキレート化剤は、一つ以上のアミン基またはアミド基を有する化合物、アミノ酸、一つ以上の酸基を有するカルボン酸、およびそれらの組合せから選定される、
請求項３０の方法。
【請求項３２】
前記一つ以上のキレート化剤は、前記ＣＭＰ組成物の約０．０２体積％〜約４体積％である、
請求項３０の方法。
【請求項３３】
前記一つ以上の銅塩は、硫酸銅、フッ化ホウ酸銅、グルコン酸銅、スルファミン酸銅、スルホン酸銅、ピロリン酸銅、塩化銅、シアン化銅、およびそれらの組合せから選定される、
請求項３０の方法。
【請求項３４】
前記銅塩は、前記ＣＭＰ組成物の約０．００５重量％〜約１．０重量％である、
請求項３３の方法。
【請求項３５】
前記ＣＭＰ組成物は、更に、一つ以上の陰イオン表面活性剤、双性イオン表面活性剤、多イオン表面活性剤、またはそれらの組合せ、一つ以上のキレート化剤、一つ以上の酸化剤、一つ以上の腐食防止剤、水、およびそれらの組合せを含む、
請求項３０の方法。
【請求項３６】
前記一つ以上の陰イオン表面活性剤、双性イオン表面活性剤、多イオン表面活性剤、またはそれらの組合せは、ポリアクリル酸のナトリウム塩、オレイン酸カリウム、スルホサクシネート、スルホサクシネート誘導体、スルホン化アミン、スルホン化アミド、アルコールの硫酸塩、アルキルアニルスルホン酸塩、カルボキシル化アルコール、アルキルアミノプロピオン酸、アルキルイミノジプロピオン酸、およびそれらの組合せから選定される、
請求項３５の方法。
【請求項３７】
前記一つ以上の陰イオン表面活性剤、双性イオン表面活性剤、多イオン表面活性剤、またはそれらの組合せは、前記ＣＭＰ組成物の約０．００１体積％〜約１０体積％である、
請求項３５の方法。
【請求項３８】
前記ＣＭＰ組成物は、更に、ｐＨを調節する薬剤を含む、
請求項３５の方法。
【請求項３９】
前記ｐＨを調節する薬剤は、酢酸、リン酸、シュウ酸、およびそれらの組合せから選定される酸である、
請求項３８の方法。
【請求項４０】
前記ＣＭＰ組成物は、更に、砥粒を含む、
請求項３５の方法。
【請求項４１】
前記砥粒は、前記ＣＭＰ組成物の約３５重量％以下である、
請求項４０の方法。
【請求項４２】
前記砥粒は、前記ＣＭＰ組成物の約２重量％以下である、
請求項４０の方法。
【請求項４３】
前記砥粒は、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、およびそれらの組合せのグループから選定される材料を含む、
請求項４０の方法。
【請求項４４】
研磨パッド上に配置される基板を処理するための方法であって、
銅含有材料を前記基板から実質的に除去する第１研磨工程を行うこと、
銅含有材料残留を前記基板から除去する第２研磨工程を行うこと、を含み、
前記第２研磨工程は、
ＣＭＰ組成物を前記研磨物パッドへ配送すること、
一つ以上のキレート化剤および少なくとも一つの遷移金属を前記ＣＭＰ組成物とその場で混合すること、および
銅含有材料残留を前記基板から除去すること、
を含む方法。
【請求項４５】
前記ＣＭＰ組成物は、更に、一つ以上の陰イオン表面活性剤、双性イオン表面活性剤、多イオン表面活性剤、またはそれらの組合せ、一つ以上のキレート化剤、一つ以上の酸化剤、一つ以上の腐食防止剤、水、およびその組合せを含む、
請求項４４の方法。
【請求項４６】
前記ＣＭＰ組成物は、更に、砥粒を含む、
請求項４５の方法。
【請求項４７】
前記一つ以上のキレート化剤は、一つ以上のアミン基またはアミド基を有する化合物、アミノ酸、一つ以上の酸基を有するカルボン酸、およびそれらの組合せから選定される、
請求項４４の方法。
【請求項４８】
前記一つ以上のキレート化剤は、前記ＣＭＰ組成物の約０．０２体積％〜約４体積％である、
請求項４４の方法。
【請求項４９】
前記少なくとも一つの遷移金属のイオンは、一つまたは金属塩から誘導される、
請求項４４の方法。
【請求項５０】
前記一つ以上の金属塩は、硫酸銅、フッ化ホウ酸銅、グルコン酸銅、スルファミン酸銅、スルホン酸銅、ピロリン酸銅、塩化銅、シアン化銅、およびそれらの組合せから選定される銅塩を含む、
請求項４９の方法。
【請求項５１】
前記銅塩は、前記組成物の約０．００５重量％〜約１．０重量％である、
請求項５０の方法。
【請求項５２】
前記一つ以上のキレート化剤および少なくとも一つの遷移金属を前記第２ＣＭＰ組成物とその場で混合することは、前記第１ＣＭＰ組成物が前記研磨パッドへ配送された後、約３０秒〜約３００秒生じる、
請求項４４の方法。
【請求項５３】
前記少なくとも一つの遷移金属のイオンは、前記第２研磨工程中に基板リテーナリングの侵食から誘導される、
請求項４４の方法。
【請求項５４】
前記少なくとも一つの遷移金属のイオンは、前記第２研磨工程中に前記組成物が、研磨パッドに配設された銅ソースと反応することから誘導される、
請求項４４の方法。
【請求項５５】
基板面を平坦化するための命令を格納するコンピュータ可読媒体であって、前記命令は、１台以上のプロセッサによって実行されるとき、下記を遂行するよう、１台以上のプロセッサにシステムを制御させるよう編成される、コンピュータ可読媒体、
（ａ）  前記基板を研磨することにより、その上に形成された銅含有材料を実質的に除去すること、および
（ｂ）  前記基板を一つ以上のキレート化剤および少なくとも一つの遷移金属のイオンを含むＣＭＰ組成物で研磨することにより、残留する銅含有材料を除去すること、
【請求項５６】
前記命令は、前記基板を研磨することにより、その上に形成された銅含有材料を実質的に除去することが、第１プラテン上に搭載された回転式またはリニア式研磨パッド上で行われるように編成される、
請求項５５のコンピュータ可読媒体。
【請求項５７】
前記命令は、前記基板を研磨して、一つ以上のキレート化剤および少なくとも一つの遷移金属のイオンを含むＣＭＰ組成物により残留する銅含有材料を除去することが第１プラテンまたは第２プラテン上に搭載された回転式またはリニア式研磨パッド上で行われるよう編成される、
請求項５６のコンピュータ可読媒体。
【請求項５８】
前記命令は、更に、一つ以上のキレート化剤および一つ以上の金属塩を前記ＣＭＰ組成物の他の成分とその場で混合することによって、前記ＣＭＰ組成物の前記他の成分が研磨パッドへ配送された後、約３０秒〜約３００秒、前記ＣＭＰ組成物で前記基板を研磨するよう編成される、
請求項５５のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には半導体デバイスの製作に関するとともに、半導体デバイスのケミカルメカニカルポリッシングおよび平坦化に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路および他の電子デバイスの製作では、導電性、半導電性および誘電性の各材料の多数層が基板面に堆積されるか、あるいは、そこから除去される。導電性、半導電性および誘電性の各薄層は数多くの堆積手法によって堆積させることができる。近年の処理でよく用いられている堆積手法には、スパッタリングとして知られる物理堆積法（ＰＶＤ）、化学的気相堆積法（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学的気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）、そして今や電気化学的メッキ法（ＥＣＰ）等がある。
【０００３】
材料の各層を順次、堆積および除去するに従い、基板最上面は、その表面にわたって平坦ではなくなり、平坦化が必要になる可能性がある。表面の平坦化、すなわち表面の「ポリッシング」は、基板面から材料を除去することにより略一様な平坦面を形成する工程である。この平坦化は、粗面、凝集した材料、結晶格子の損傷、擦り傷、および汚染層または汚染材料等、好ましくない表面形状および表面欠陥の除去に有用である。平坦化は、また、後に続くレベルのメタライゼーションおよび処理のために使用されてフィーチャを充填するとともに一様な表面を提供する銅含有材料等の材料の過剰堆積を除去することによって基板上へフィーチャを形成する場合にも有用である。
【０００４】
化学的機械的平坦化、つまりケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）は、基板を平坦化するためによく使われる手法である。ＣＭＰは、基板から材料を選択的に除去するための化学組成物、典型的にはスラリまたは他の流体媒体を利用する。従来のＣＭＰ手法では、基板キャリヤつまり研磨ヘッドは、キャリヤアセンブリに搭載され、ＣＭＰ装置内で研磨パッドと接触して配置される。キャリヤアセンブリは、研磨パッドへ基板を押し付ける制御可能な圧力を基板へ与える。パッドは、外部駆動力によって基板に対して動かされる。従って、ＣＭＰ装置は、研磨組成物すなわちスラリを分散しながら、基板面と研磨パッドとの間の研磨運動すなわち擦り合い運動を行って、化学的作用と機械的作用の両方を果たす。
【０００５】
従来のＣＭＰ工程は、従来型研磨パッドと共に、反応性溶液中に砥粒を含む研磨組成物、つまりスラリ等の砥材を使用して実施されている。代替として、砥材は砥材固定式研磨パッド等、固定式砥材であってもよく、それは、砥粒を含有しない砥材フリー組成物と呼ばれることが多いＣＭＰ組成物つまりスラリと共に使用できる。固定式砥材は、形状寸法を持つ複数の砥材複合要素が固着された裏打シートを備えるのが普通である。代替として、ＣＭＰ工程は、砥材が無くても、従来型研磨パッドと共に、例えば砥材フリー組成物を使用して行うことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、開口中へのバリヤ層堆積によって形成されるデュアルダマシンフィーチャ、およびバリヤ層に堆積される銅含有材料などの基板フィーチャを研磨する場合、過剰な銅含有材料はバリヤ層まで研磨され、次にバリヤ層が下地の誘電体層まで研磨されて、フィーチャを形成する。本明細書で言う過剰な銅含有材料とは、基板面に形成されるフィーチャを実質的に充填するのに十分な量より多い量の、基板上に堆積された銅含有材料、として定義される。一般的に、バリヤ層の研磨に先立って過剰な銅含有材料の全てがバリヤ層の表面から除去される。
【０００７】
しかし、銅含有材料とバリヤ層との間の界面は概ね非平坦であり、過剰な銅含有材料の全てを十分に除去することは困難である。更に、銅含有材料研磨工程は、多くの場合、バリヤ材料と過剰な銅含有材料とを異なるレートで除去し、その結果、過剰な銅含有材料をバリヤ層から未だ十分に除去していないまま、基板面に形状欠陥を形成してしまう。更に、ある砥材フリー研磨組成物など、研磨組成物によっては、満足できる量の過剰な銅含有材料を基板面から除去することが困難である。このように、多くの銅除去工程の結果、残留する銅含有材料がバリヤ層および基板面上に残ってしまう。残留する銅含有材料の残留物は、以後の研磨工程に悪影響を及ぼし、基板面の研磨品質にも有害な影響を及ぼすことが観測された。
【０００８】
バリヤ材料の除去前に全ての過剰銅含有材料の除去を確実にする一方法は、堆積された銅含有材料を過研磨することである。過研磨は、結果として、基板面上に形成されたフィーチャ内の銅含有材料を皿状化する可能性がある。皿状化が発生するのは、誘電体層中に形成された開口または他の基板構造中に堆積された金属の表面の一部が過剰に研磨されたときであり、その結果、基板面上の銅含有材料に凹部または窪みなどの形状欠陥が形成され、更にその下に堆積されたバリヤ層の非均一除去につながることになる。皿状化の値は、ＣＭＰ組成物またはＣＭＰ工程が、無皿状化で、または減少した皿状化で表面を研磨および平坦化する能力を表すために使用される。加えて、ある砥材フリー研磨組成物など、研磨組成物によっては、過研磨手法を適用しても、過剰な銅含有材料を基板面から全て完全には除去するに至らなかった。
【０００９】
従って、ＣＭＰ処理中に残留する銅含有材料を減らすか、あるいは除去する方法およびＣＭＰ組成物に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、一般的には、残留する銅含有材料の無いまたは実質的に無い基板面を得るために、銅含有材料を基板面から除去するように基板面を平坦化するための方法、組成物、およびコンピュータ可読媒体を提供する。一局面で、本発明は、基板を平坦化する組成物を提供し、この組成物は、少なくとも一つの遷移金属のイオン、一つ以上のキレート化剤、一つ以上の表面活性剤、一つ以上の酸化剤、一つ以上の腐食防止剤、水、および、それらの組合せを含む。この組成物は、更に、組成物のｐＨを調節する薬剤および／または砥粒を含んでもよい。
【００１１】
別の局面で、本発明は残留する銅含有材料を基板面から除去するための方法を提供し、この方法は、一つ以上のキレート化剤および少なくとも一つの遷移金属のイオンを含む組成物を使用して基板面を平坦化することを含む。組成物は、更に、一つ以上のキレート化剤、一つ以上の表面活性剤、一つ以上の酸化剤、一つ以上の腐食防止剤、水、および、それらの組合せを含んでもよい。組成物は、更に、組成物のｐＨを調節する薬剤および／または砥粒を含んでもよい。
【００１２】
別の局面で、本発明は基板を処理するための方法を提供し、この方法は、基板を研磨装置へ提供すること、基板を研磨することにより、基板上に形成された銅含有材料を実質的に除去すること、および一つ以上のキレート化剤および一つ以上の銅塩を含むＣＭＰ組成物で基板を研磨することにより、残留する銅含有材料を除去することを含む。
【００１３】
本発明の別局面は、研磨パッド上に配置された基板を処理するための方法を提供し、この方法は、基板に第１研磨工程を行うことにより、基板上に形成された銅含有材料を実質的に除去すること、第２研磨工程を行うことにより、残留する銅含有材料を除去することを含み、この第２研磨工程は、ＣＭＰ組成物を研磨パッドへ配送すること、一つ以上のキレート化剤および少なくとも一つの遷移金属のイオンを、その場で、ＣＭＰ組成物と混合すること、および残留する銅含有材料を基板面から除去することを含む。
【００１４】
本発明の別の局面は、基板面を平坦化するための命令を記憶するコンピュータ可読媒体を提供し、これら命令は、命令が一つ以上のプロセッサで実行されるときに、一つ以上のプロセッサがシステムを制御することにより、システムが基板上に形成された銅含有材料を実質的に除去するために基板を研磨し、そして一つ以上のキレート化剤ならびに少なくとも一つの遷移金属のイオンを含むＣＭＰ組成物を用いて残留する銅含有材料を除去するために基板を研磨するように、編成されている。
【００１５】
上で述べた本発明の特徴、利点および目的を達成する態様が克明に理解されることができるように、上で簡潔に要約した本発明のより詳細な説明を、添付図面に図解した本発明の実施の形態を参照して、以下記載する。
【００１６】
しかし、注意すべきは、添付図面が単に本発明の代表的な実施の形態の図解であり、従って本発明の範囲を限定するとみなされてはならないことである。なぜなら、本発明は他の同等な有効である実施の形態を許容し得るからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を、全体が本発明と矛盾しない範囲で引用されて本明細書に組込まれた米国特許第５，７３８，５７４号、発明の名称「ケミカルメカニカルポリッシングのための連続処理装置」に図示され説明されている、アプライドマテリアルズ社から入手可能なＭｉｒｒａ（登録商標）  ＣＭＰ  Ｓｙｓｔｅｍ  などのケミカルメカニカルポリッシング工程設備を使用して遂行可能な平坦化工程および組成物に関して以下説明する。ＣＭＰ工程および組成物をＭｉｒｒａ（登録商標）  ＣＭＰ  Ｓｙｓｔｅｍ  を利用して解説するが、本明細書に記載する組成物および方法を用いて基板の研磨を可能にするいずれのシステムであっても好都合に使用できる。装置に関する以下の説明は解説用であり、本発明の範囲を限定するものとして解釈も判断もされてはならない。
【００１８】
図１はケミカルメカニカルポリッシング装置２０の略斜視図である。ポリッシング装置２０は、上面２８が上に搭載された下側機械基台２２および取着自在な外側カバー（図示せず）を含む。テーブル上面２８は一連の研磨ステーションを支持し、第１研磨ステーション２５ａ、第２研磨ステーション２５ｂ、最終研磨ステーション２５ｃ、および移送ステーション２７を含む。移送ステーション２７は多くの機能を果たすが、これら機能には、例えば、個々の基板１０をローディング装置（図示せず）から受取ること、基板を洗浄すること、基板をキャリヤヘッド８０へ装着すること、基板１０をキャリヤヘッド８０から受取ること、基板１０を再度洗浄すること、および基板１０をローディング装置へ移送し戻すことが含まれる。
【００１９】
各研磨ステーション２５ａ〜２５ｃは、上に配設された研磨パッド１００または１１０を有する回転プラテン３０を含む。各プラテン３０は、回転可能なアルミニウムまたはステンレス鋼製の板体であってもよく、プラテン駆動モータ（図示せず）に結合されている。研磨ステーション２５ａ〜２５ｃはパッドコンディショナ装置４０を含んでもよい。パッドコンディショナ装置４０は、独立して回転するコンディショナヘッド４４を保持する回転アーム４２と、連係する洗浄鉢４６とを有する。パッドコンディショナ装置４０は研磨パッドのコンディションを維持し、それにより研磨パッドが基板を効果的に研磨することになる。各研磨ステーションは、ＣＭＰ装置が他のパッド構成で使用される場合、コンディション用ステーションを含んでもよい。
【００２０】
研磨ステーション２５ａ〜２５ｃはそれぞれ、２本以上の供給管を含むスラリ／リンスアーム５２を有して、一つ以上の、化学組成物つまりスラリ、化学成分、および／または水を研磨パッドの表面へ与える。スラリ／リンスアーム５２は、研磨パッド全体を覆って湿らせるのに十分な量の一つ以上の化学的スラリを配送する。各スラリ／リンスアーム５２は幾つかの噴霧ノズル（図示せず）も含み、噴霧ノズルは研磨およびコンディションのための各サイクルの終了時に研磨パッド上へ高圧のリンス流体を提供できる。
【００２１】
本発明の一局面において、スラリ／リンスアーム５２は、ＣＭＰ組成物を研磨パッドへ与える１本の供給管と、一つ以上のキレート化剤もしくは一つ以上の金属塩等の添加物または追加ＣＭＰ組成物成分を研磨パッドへ与える１本以上の追加の供給管とを含む。追加の供給配管を使用することにより、一つ以上のキレート化剤および／または一つ以上の金属塩を、その使用時点で、または、噴霧ノズルを介したＣＭＰ組成物および添加物の噴霧中において研磨パッド上へのＣＭＰ組成物と、一つ以上のキレート化剤および／または一つ以上の金属塩との混合時点で、スラリ／リンスアーム５２のＣＭＰ組成物と、その場で混合することが可能になる。
【００２２】
更に、追加の供給配管を使用することにより、一つ以上のキレート化剤および／または一つ以上の金属塩等の個々の成分を、相互に独立して研磨パッドへ与えられることが可能になり、これは、使用時点にその場で形成されるＣＭＰ組成物中の各添加剤の濃度制御をもたらすものである。更に、多数の供給配管を使用することにより、多数のＣＭＰ組成物を順次に、例えば、最初の組成物が研磨パッドへ供給されて、本明細書に記載されるような一つ以上の添加物を含む第２のＣＭＰ組成物が研磨パッドへ供給されるように、使用することが可能となる。
【００２３】
その上、２台以上の中間洗浄ステーション５５ａ、５５ｂ、および５５ｃを、隣接する研磨ステーション２５ａ、２５ｂ、および２５ｃの間に配置して、基板が一つのステーションから次のステーションへ通過する際に基板を洗浄するようにしてもよい。図示せずではあるが、研磨パッドへの配送に先立ちスラリ／リンスで混合するために、多数の供給管をスラリ／リンスアームへ接続できる。これは、使用時点にその場での様々な複合物の混合を可能にする。
【００２４】
回転可能なマルチヘッドカルーセル６０が下側機械基台２２上に配置される。カルーセル６０は、４台のキャリヤヘッド装置７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、および７０ｄを含む。うち３台のキャリヤヘッド装置は基板１０を受け取るか、あるいは研磨ステーション２５ａ〜２５ｃ上に配置された研磨パッド１００または１１０に基板１０を押し付けることによって基板１０を保持する。キャリヤヘッド装置７０ａ〜７０ｄのうち残りの１台が移送ステーション２７から基板を受取り、そこへ基板１０を配送する。カルーセル６０は中央支柱６２に支持されて、機械基台２２内に配置したモータアセンブリ（図示せず）によりカルーセル軸６４回りに回転される。中央支柱６２は、カルーセル支持プレート６６およびカバー８８も支持する。
【００２５】
４台のキャリヤヘッド装置７０ａ〜７０ｄは、カルーセル軸６４の回りに等角度間隔でカルーセル支持プレート６６に搭載される。この中央支柱６２により、カルーセルモータはカルーセル軸６４回りにカルーセル支持プレート６６を回転し、かつキャリヤヘッド装置７０ａ〜７０ｄを軌道運動させることができる。
【００２６】
キャリヤヘッド装置７０ａ〜７０ｄはそれぞれ一つのキャリヤヘッド８０を含む。キャリヤ駆動シャフト７８が、キャリヤヘッド回転モータ７６（カバー６８の４分の１を除去して図示）をキャリヤヘッド８０へ接続し、それによりキャリヤヘッド８０はそれ自体の軸回りに独立して回転できる。各ヘッド８０毎に一つのキャリヤ駆動シャフト７８および一つのモータ７６がある。更に、各キャリヤヘッド８０は、カルーセル支持プレート６６に形成された放射状スロット７２内を横方向に独立して振動する。
【００２７】
キャリヤヘッド８０は幾つかの機械的機能を果たす。一般的に、キャリヤヘッド８０は、基板１０を研磨パッド１００または１１０上へ保持し、下向圧力を基板１０の背面全体へ均等に分布させ、駆動シャフト７８から基板１０へトルクを移し、そして研磨作業中にキャリヤヘッド８０の下から基板１０が滑り出ないことを確保する。リテーナリング（図示せず）をキャリヤヘッドに設けてもよく、研磨パッド上での基板研磨中に基板が研磨パッドへ押し付けられているときの基板の横方向の動き制限するようにしてもよい。リテーナリングは基板に接触する内側面と、研磨パッドおよび研磨組成物と密接に接触する下側面とを含む。研磨パッドとの接触により、結果としてリテーナリングの下側面は腐食する可能性がある。リテーナリングは、アルミナなどのセラミック、または銅もしくは銅合金などの金属を含んでもよい。
【００２８】
ケミカルメカニカルポリッシングの工程および組成物
平坦化の工程および組成物は、残留する銅含有材料を、処理中の基板面から低減または除去するために提供される。本発明の一局面において、一つ以上のキレート化剤と、一つ以上の金属塩、例えば銅塩から誘導された金属イオンなどの少なくとも一つの遷移金属のイオンとが、ケミカルメカニカルポリッシング組成物へ追加される。本発明の一局面において、一つ以上のキレート化剤および少なくとも一つの遷移金属のイオンは、基板面研磨のために研磨パッドへ付与されているＣＭＰ組成物へ、その場で混合、つまり追加される。こうした、その場で混合されるＣＭＰ組成物は、一つ以上のキレート化剤、少なくとも一つの遷移金属のイオン、一つ以上の表面活性剤、一つ以上のキレート化剤、一つ以上の酸化剤、一つ以上の腐食防止剤、および脱イオン水を含むことができる。ＣＭＰ組成物は、更に、ｐＨ調節剤および／または砥粒も含んでもよい。ＣＭＰ組成物は、本発明の一局面において、基板面に形成されたフィーチャを充填するよう堆積された過剰な銅含有材料を除去するために使用される。
【００２９】
一つ以上のキレート化剤は、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミンまたはメチルホルムアミド等、一つ以上のアミンまたはアミド基を持つ化合物を含んでもよい。一つ以上のキレート化剤も、グリシンなどのアミノ酸またはアミノ酸誘導体、および、クエン酸またはマレイン酸などの一つ以上の酸基を有するカルボン酸を含んでもよい。一つ以上のキレート化剤は、ＣＭＰ組成物の約０．０２体積％〜約４．０体積％の間の量で存在できる。本発明の一局面において、キレート化剤は、ＣＭＰ組成物の約０．２重量％〜約１．５重量％の間で含まれる。キレート化剤は、金属塩等の金属イオンと化学反応して金属錯体を形成し、この金属錯体は、除去された材料の基板面からの除去を改善する。
【００３０】
本発明の一局面において、先に記載の一つ以上のキレート化剤を、一つ以上のキレート化剤を含有するＣＭＰ組成物へ追加してもよい。ＣＭＰ組成物に含有される一つ以上のキレート化剤が、ＣＭＰ組成物へ追加される一つ以上のキレート化剤のための先に記載のものを含んでもよい。ＣＭＰ組成物へ追加されるキレート化剤は、ＣＭＰ組成物中にある同一のキレート化剤を含んでもよい。例えば、キレート化剤としてのエチレンジアミンを既に含有するＣＭＰ組成物へ、エチレンジアミンを金属塩と共に追加してもよい。代替として、組成物の一つ以上のキレート化剤は、組成物へ追加されるものとは異なるキレート化剤であってもよい。例えば、エチレンジアミンおよび金属塩を、キレート化剤としてのクエン酸を含むＣＭＰ組成物へ追加してもよい。
【００３１】
少なくとも一つの遷移金属のイオンを銅塩等の金属塩から誘導してもよく、これらイオンは組成物に追加されて、一つ以上のキレート化剤との錯体を形成する。得られた錯体は、基板面からの残留した銅含有材料の除去を改善する。好適な銅塩の例には、硫酸銅、フッ化ホウ素酸銅、グルコン酸銅、スルファミン酸銅、スルホン酸銅、ピロリン酸銅、塩化銅、シアン化銅、およびそれら組合せ等がある。銅塩の濃度は、ＣＭＰ組成物の約０．００５重量％〜約１．０重量％であることが可能である。代替として、銅塩の濃度が、ＣＭＰ組成物の約０．０５重量％〜約０．２重量％ＣＭＰ組成物中に存在してもよい。
【００３２】
表面活性剤は、陰イオン表面活性剤、双性イオン表面活性剤、多イオン表面活性剤、およびそれら組合せを含む一つ以上の表面活性剤を含んでもよい。表面活性剤は、金属残留物の再堆積を低減または最少化するために追加される。双性イオン表面活性剤は、陰イオンおよび陽イオン官能基の両方を持つ表面活性剤として本明細書では広義に記載されており、この活性剤はＣＭＰ組成物などの溶液中で陰イオンおよび陽イオンの性質を持つことができる。多イオン表面活性剤は、本明細書では、１個の分子中に多数のイオン基を有する化合物と定義され、この活性剤は組成物の表面張力を低減する。分散剤等の多イオン表面活性剤は、組成物中にあるＣＭＰ工程による副生成物や砥粒等の固形分を、一様かつ最大限に分離させることを促進する。
【００３３】
表面活性剤の例には、例えば分子量が約１，０００から約２０，０００である、ポリアクリル酸のナトリウム塩、オレイン酸カリウム、スルホサクシネート、スルホサクシネート誘導体、スルホン化アミン、スルホン化アミド、アルコールの硫酸塩、アルキルアニルスルホン酸塩、カルボキシル化アルコール、アルキルアミノプロピオン酸、アルキルイミノジプロピオン酸、およびそれらの組合せ等がある。陰イオン表面活性剤は、オレイン酸カリウム、スルホサクシネート、スルホサクシネート誘導体、アルコールの硫酸塩、アルキルアニルスルホン酸塩、カルボキシル化アルコール、およびそれらの組合せ等がある。双性イオン表面活性剤には、スルホン化アミン、スルホン化アミド、アルキルアミノプロピオン酸、アルキルイミノジプロピオン酸、およびそれらの組合せ等がある。分散剤は、分子量が約１，０００から約２０，０００のポリアクリル酸のナトリウム塩等がある。その他の陰イオン表面活性剤、双性イオン表面活性剤、および多イオン表面活性剤を使用してもよく、上に記載の表面活性剤は解説のためのものであり、本発明の範囲を限定するとして解釈も判断もされてはならない。
【００３４】
一つ以上の表面活性剤の濃度は、ＣＭＰ組成物の約０．００１体積％〜約１０体積％であることができる。約０．０５体積％〜約３体積％の表面活性剤濃度が、ＣＭＰ組成物の一つの実施の形態で使用される。また、約０．１体積％〜約１体積％の表面活性剤濃度を持つＣＭＰ組成物を使用してもよい。
【００３５】
酸化剤は、ＣＭＰ組成物およびＣＭＰ工程に用いられる過酸化水素、硝酸第二鉄、またはヨウ素酸塩のような他の化合物等、従来の種々の酸化剤のいずれであってもよい。酸化剤は、ＣＭＰ組成物の約０．２体積％〜約８．０体積％の量で存在できる。酸化剤は濃度が約０．２重量％〜約８重量％でＣＭＰ組成物の一つの実施の形態で使用される。
【００３６】
腐食防止剤の例には、ベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾトリアゾール、または５−メチル−１−ベンゾトリアゾールなどのアゾール基を持つ種々の有機化合物のいずれかを含む。腐食防止剤は、ＣＭＰ組成物の約０．０２体積％〜約１．０体積％の量で存在できる。
【００３７】
一つ以上のｐＨ調節剤は、ＣＭＰ組成物のｐＨを約２．５〜約１１の範囲へ調節するのに十分な量で存在でき、水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの種々の塩基、または酢酸、リン酸、またはシュウ酸などの種々の無機酸および／または有機酸のいずれかを含むことができる。しかし、その他のキレート化剤、酸化剤、腐食防止剤およびｐＨ調節薬剤の本発明での使用が考えられる。上で特定した成分は解説のためのものであり、本発明を限定すると解釈されてはならない。
【００３８】
代替として、本発明の実施の形態は、基板面を平坦化するために、本明細書に記載の一つ以上の表面活性剤を含有する研磨組成物へ追加する砥粒を含んでもよい。砥粒を含有する組成物における砥粒濃度は、組成物の約３５重量％以下でよい。代替として、本明細書に記載の一つ以上の表面活性剤を含有するＣＭＰ組成物中には、約２重量％以下の間の濃度の砥粒が含有される。砥粒を有するＣＭＰ組成物の一実施例は、平均サイズが例えば約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの間のシリカ（酸化ケイ素）粒子のコロイド懸濁液を含む。粒子サイズが約１００ｎｍ〜約３００ｎｍのフュームドシリカを含め、他の形態のシリカを使用してもよい。ＣＭＰ組成物で使用できる他の砥材成分には、限定はされないが、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化セリウム、あるいはこの技術で公知であり従来のＣＭＰ組成物で使用されているいずれか他の砥材がある。
【００３９】
上に記載した本発明の一つの実施の形態では、基板面の研磨中に一つ以上のキレート化剤および一つ以上の金属塩が、残留する銅含有材料を低減するかまたは除去するために使用されるＣＭＰ組成物へ追加される。本明細書に記載のＣＭＰ組成物の実施例は、約０．０５体積％〜約０．４体積％のポリメタクリル酸ナトリウム、約０．２体積％〜約１．５体積％のエチレンジアミン、約０．５体積％〜約５．０体積％の酸化剤としての過酸化水素、約０．０２体積％〜約０．３体積％の腐食防止剤としてのベンゾトリアゾール、ならびに約４〜約８のｐＨ水準を生成するｐＨ調節薬剤としてのリン酸を含むＣＭＰ組成物および蒸留水へ、研磨工程を遂行するＣＭＰ組成物の約０．２体積％〜約１．５体積％の濃度になるまでエチレンジアミンを加えること、そして研磨工程を遂行するＣＭＰ組成物の約０．０５重量％〜約０．２重量％の間の濃度になるまで硫酸銅を加えることを含む。
【００４０】
ＣＭＰ工程の一実施例は、上で説明して図１に示す装置において、約３０秒〜２，０００秒の研磨持続時間の間、研磨圧力を約１〜約８ｐｓｉで、そしてプラテン回転数を約２０〜１２０ｒｐｍで使用する。組成物の上記実施の形態は、約１重量％以下の砥粒を含有してもよいが、じれは砥材の無い組成物とみなしてもよい。
【００４１】
更に、本明細書に記載のＣＭＰ組成物および工程は、アルミニウム、ドープしたアルミニウム、ニッケル、ドープしたニッケル、タングステン、窒化タングステン、チタン、窒化チタン、およびそれらの組合せの各層および各材料を除去してもよい。更に、銅などの導電材料と共にバリヤ層を形成するために使用されるチタン・タングステン（ＴｉＷ）、チタン窒化ケイ素（ＴｉＳｉＮ）、タングステン窒化ケイ素（ＷＳｉＮ）、および窒化ケイ素を含むその他の材料を、本発明の局面によって除去することが考えられる。
【００４２】
以下の説明は一つ以上のキレート化剤および一つ以上の銅塩を含有する組成物による銅含有材料除去に言及する一方、本発明が企図することは、本明細書に記載の銅塩等の金属塩とキレート化剤とを含む組成物によるアルミニウム等の導電材料の除去である。更に、本発明が企図することは、本明細書に記載の一つ以上のキレート化剤および組成物と、銅塩および非銅塩との間の組合せにより銅含有材料を研磨することである。
【００４３】
図２〜４は、本明細書に記載の組成物を利用して基板上にフィーチャを形成する工程の一つの実施の形態を示す概略図である。
【００４４】
図２を参照すると基板３００上に、酸化ケイ素または炭素ドープ酸化ケイ素等の誘電体層３１０が形成される。次に複数の開口部３１１がパターン化され、そして領域Ａで誘電体中へエッチングが施されることにより、導電配線の高密度アレイのためのフィーチャが形成され、領域Ｂはエッチングされずに残る。普通、開口部３１１は距離Ｃだけ離間し、この距離Ｃは、約１ミクロン未満、例えば約０．２ミクロンであったり、１０ミクロンを超え、例えば２０ミクロンである。開口部３１１は、従来のフォトリソグラフィおよびエッチング手法によって誘電体層３１０内に形成される。銅メタライゼーションのために、タンタル（Ｔａ）または窒化タンタル（ＴａＮ）などのタンタル含有材料のバリヤ層３１２が、開口部３１１に倣って誘電体層３１０の上側面上に堆積される。次に、銅層３１３が約８，０００Å〜約１８，０００Åの厚さ（Ｄ）で堆積される。フィーチャへの充填を確実にするためにフィーチャを外れて堆積し、フィーチャ上へ過度堆積した材料のことを過剰材料と称する。
【００４５】
図３を参照すると、基板は、研磨組成物を用いるＣＭＰ工程にさらされて、銅層３１３がバリヤ層３１２に至るまで実質的に除去される。バリヤ層３１２の除去レートに比べて銅除去が高いＣＭＰ組成物はＴａＮ層の除去を最小限にする一方、実質的に銅層全体の除去を可能にする。残存する残留銅３１５を破線で図示する。
【００４６】
銅除去にとって好適な組成物は、同時係属中の、２０００年４月５日出願の米国特許出願０９／５４３，７７７、２０００年４月６日出願の米国特許出願０９／５４４，２８１、および２０００年６月３０日出願の米国特許出願０９／６０８，０７８に開示されており、いずれの本発明に矛盾しない範囲で引用して本明細書に組込まれる。銅除去に好適な一組成物の実施例は、キレート化剤、酸化剤、腐食防止剤、および脱イオン水を含む。この組成物は更に表面活性剤、ｐＨ調節薬剤、砥粒、およびそれらの組合せを含んでもよい。組成物の実施例は、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン、またはメチルホルムアミド等、キレート化剤としての一つ以上のアミンまたはアミド基が約０．２体積％〜約３．０体積％で、酸化剤としての過酸化水素、硝酸第二鉄、または他の化合物が約０．５体積％〜約８．０体積％で、ベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾトリアゾール、または５−メチル−１−ベンゾトリアゾール等、腐食防止剤としての、アゾール基を含有する種々の有機化合物のいずれかが約０．０２体積％〜約１．０体積％で、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、酢酸、リン酸、またはシュウ酸等、約２．５〜約１１のｐＨを与えるｐＨ調節剤である。バルクとしてのＣＭＰ組成物は更にシリカなどの砥粒を最大約３５重量％含んでもよい。
【００４７】
第２のＣＭＰ工程、つまりＣＭＰ工程中の第２のＣＭＰステップは、本明細書に記載の一つ以上のキレート化剤および一つ以上の金属塩を含む組成物を利用して行われ、残留した銅３１５を除去する。例えば、一つ以上のキレート化剤および一つ以上の金属塩を、残留した銅含有材料を除去するように基板面を研磨するために、図３に示すように使用される組成物の実施例へ加えてもよい。
【００４８】
本明細書に記載した方法の一局面において、銅含有材料は、残留材料を含めて２ステップ工程で研磨される。基板研磨中の第１時間期間にわたり、ＣＭＰ組成物が研磨パッドへ供給されて銅含有材料を除去し、次に、一つ以上のキレート化剤と、銅塩などの一つ以上の金属塩とが、使用地点であるその場でＣＭＰ組成物と混合され、基板研磨中の第２時間期間にわたり研磨パッドで使用されて、残留する銅含有材料を除去する。
【００４９】
ＣＭＰ組成物は、陰イオン表面活性剤、双性イオン表面活性剤、多イオン表面活性剤、およびその組合せを含む一つ以上の表面活性剤、キレート化剤、酸化剤、腐食防止剤、および脱イオン水を含んでよい。この組成物は、更に、ｐＨレベルを調節する薬剤を含んでもよく、また約３５重量％以下の砥粒濃度を含んでもよい。初期組成物の実施例は、表面活性剤としてのポリメタクリル酸ナトリウムを約０．１体積％〜約０．２体積％、キレート化剤としてのエチレンジアミンを約０．３体積％〜約３体積％、酸化剤としての過酸化水素約０．５体積％〜約５．０体積％、腐食防止剤としてのベンゾトリアゾールを約０．０２体積％〜約０．１体積％、および約４〜約８のｐＨ水準を生成するｐＨ調節薬剤としてリン酸、および蒸留水である。第１の時間期間は、一般的に約３０秒〜約３００秒であり、利用するＣＭＰ組成物またはＣＭＰ工程によって変えてもよい。
【００５０】
第１の時間期間後に、一つ以上のキレート化剤、例えばエチレンジアミン、および一つ以上の金属塩、例えば硫酸銅をＣＭＰ組成物に、その場で追加して、基板面を処置することに使用されるＣＭＰ組成物中のエチレンジアミン濃度が約０．０１体積％〜約２体積％、および硫酸銅濃度が約０．０２体積％〜約１．０体積％になるようにする。組成物および添加物が、第２の時間期間に基板を研磨するよう研磨パッドで使用される。第２の時間期間は、研磨工程中の限定された持続時間であってもよく、また銅研磨工程の終了まで継続するものであってもよい。所望であれば、一つ以上のキレート化剤および一つ以上の金属塩の追加は、研磨工程の終了以前に打切ってもよい。また、研磨工程の制御を望む場合、一つ以上のキレート化剤および一つ以上の金属塩の追加を研磨工程中に周期的に中断および再供給してもよい。
【００５１】
図４を参照すると、研磨工程によって、ＴａＮバリヤ層３１２が除去され、下地の誘電体層３１０が露出される。次に、基板面は、誘電体層を含めて、この技術で既知の手法によってバフ加工することができ、基板面上に形成された擦り傷または欠陥を除去または低減し、それによって平坦化を完了する。こうして得られた銅のフィーチャは、無紋域Ｂに境を接した銅配線３１３の高い密度のアレイ（Ａ）、および銅メタライゼーションおよび基板３００の平坦面３１４を有する。
【００５２】
本明細書に記載の組成物で形成されて得られたフィーチャは、バリヤ層上および銅配線上に残留する銅含有材料は全く無いか、量が減少し、そしてバリヤ層除去後の基板面平坦化に改善をもたらすことが観察された。
【００５３】
少なくとも一つの遷移金属のイオンおよび一つ以上のキレート化剤を含む本発明の組成物が、バリヤ層を除去せずにまたは最少限の除去で、残留する銅含有材料の除去を促進する正確な作動メカニズムは確かなところは不明である。しかし、金属塩およびキレート化剤がＣＭＰ中で化学反応の始動を強化して、銅含有材料の除去を向上させ、残留する銅含有材料の除去を可能にすると考えられる。金属塩はＣＭＰ組成物中で解離して金属イオンを形成し、それがキレート化剤と反応して錯体を形成すると考えられる。これらの錯体は、そこで基板面上の残留材料と反応して基板からの残留材料を向上する。本発明は、金属塩とは別のソースからの少なくとも一つの遷移金属のイオンの生成を考慮している。例えば、少なくとも一つの遷移金属のイオンを研磨パッドのその場で発生させることができる。本発明の一局面では、銅のリテーナリングを使用して基板をキャリヤヘッドへ確保する。研磨中に、リテーナリングは、研磨パッドに接触し、研磨パッドとの接触による摩擦の下で侵食され、ＣＭＰ組成物の一部を形成する銅イオンを生成する。別の局面は、研磨パッドを形成する２層間に配設された銅シート等、研磨パッド内に配置した銅シートを備える。研磨パッドの上側層は、下にある銅シートを組成物へさらす溝、穿孔、または開口を有してもよい。組成物は、そこで研磨シートと反応して、銅シートから銅イオンを解離することができる。本発明は、更に、研磨工程中に、その場での、少なくとも一つの遷移金属イオンの生成をもたらす他の方法および装置を考慮している。
【００５４】
また、一つ以上のキレート化剤および少なくとも一つの遷移金属のイオンを含むＣＭＰ組成物は、ＣＭＰ組成物の性能または以降のＣＭＰ工程に悪影響を及ぼすことなく研磨品質を改善した。本明細書に記載の組成物は、基板面上に堆積された、窒化タンタル等のバリヤ層から、銅などの導電材料を除去するために有利に使用された。
【００５５】
本明細書に記載の発明は、従来のパッドと砥材フリー組成物、または固定砥材型もしくは砥材スラリ型のパッドもしくはシートと砥材フリー組成物等、種々のＣＭＰ装置と研磨材のいずれかを使用した種々のＣＭＰ手法のいずれであっても、半導体製造の種々の段階での基板面平坦化に適用可能である。本明細書に記載の本発明は、ディープサブミクロンレンジの金属フィーチャを有する高密度半導体デバイスの製造で格別な適用性を約束する。
【００５６】
上記説明は本発明の一つ以上の実施の形態へ向けられるとはいえ、本発明の他の実施の形態および更なる実施の形態が、本発明の基本的範囲から逸脱することなく考案することができ、本発明の範囲は、その同等物を含めて先に記載の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】ケミカルメカニカルポリッシング装置の概略斜視図。
【図２】基板上にフィーチャを形成する工程の一つの実施の形態を図解する略図。
【図３】基板上にフィーチャを形成する工程の一つの実施の形態を図解する略図。
【図４】基板上にフィーチャを形成する工程の一つの実施の形態を図解する略図。
【符号の説明】
【００５８】
１０    基板
２０    ケミカルメカニカルポリッシング装置
２２    下側機械基台
２５ａ〜２５ｃ  研磨ステーション２７    移送ステーション
２８    テーブル上面
３０    回転プラテン
４０    パッドコンディショナ装置
４２    回転アーム
４４    コンディショナヘッド
４６    洗浄鉢
５２    リンスアーム
５５ａ  中間洗浄ステーション
６０    カルーセル
６２    中央支柱
６４    カルーセル軸
６６    カルーセル支持プレート
６８    カバー
７０ａ〜７０ｄ    キャリヤヘッド装置
７２    放射状スロット
７６    キャリヤヘッド回転モータ
７８    キャリヤ駆動シャフト
８０    キャリヤヘッド
１００  研磨パッド
３００  基板
３１０  誘電体層
３１１  開口部
３１２  バリヤ層
３１３  銅層
３１３  銅配線
３１４  平坦面
３１５  残留銅
【国際公開パンフレット】
2004526296.tif 000003
2004526296.tif 000004
2004526296.tif 000005
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2004526296.tif 000028
2004526296.tif 000029
2004526296.tif 000030
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004526296.tif 000031
【国際調査報告】
2004526296.tif 000032
2004526296.tif 000033