(57)【要約】      （修正有）【課題】水性スラリーは、タンタル含有バリヤ層及び銅配線を有する半導体基材をケミカルメカニカル研磨するのに有用である。【解決手段】スラリーは、酸化剤０〜５重量％、シリカ砥粒０．１〜２５重量％、ポリビニルピロリドン０．００１〜３重量％、ホルムアミジン、ホルムアミジン塩、ホルムアミジン誘導体、グアニジン、グアニジン誘導体、グアニジン塩及びそれらの混合物の少なくとも一つから選択されるイミンバリヤ除去剤０．０２〜５重量％、炭酸塩０．０２〜５重量％、銅配線の静的エッチングを減らすためのインヒビター０．０１〜１０重量％、錯化剤０．００１〜１０重量％及び残余としての水を含み、９〜１１のｐＨを有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンタル含有バリヤ層及び銅配線を有する半導体基材をケミカルメカニカル研磨するのに有用な水性スラリーであって、酸化剤０〜５重量％、シリカ砥粒０．１〜２５重量％、ポリビニルピロリドン０．００１〜３重量％、ホルムアミジン、ホルムアミジン誘導体、ホルムアミジン塩、グアニジン、グアニジン誘導体、グアニジン塩及びそれらの混合物の少なくとも一つから選択されるイミンバリヤ除去剤０．０２〜５重量％、炭酸塩０．０２〜５重量％、銅配線の静的エッチングを減らすためのインヒビター０．０１〜１０重量％、錯化剤０．００１〜１０重量％及び残余としての水を含み、９〜１１のｐＨを有する水性スラリー。
【請求項２】
バリヤ除去剤が炭酸ホルムアミジン又は炭酸グアニジンである、請求項１記載の水性スラリー。
【請求項３】
９．５〜１０．５のｐＨを有する、請求項２記載の水性スラリー。
【請求項４】
タンタル含有バリヤ層及び銅配線を有する半導体基材をケミカルメカニカル研磨するのに有用な水性スラリーであって、シリカ砥粒１〜２０重量％、ポリビニルピロリドン０．００２〜２重量％、炭酸グアニジン０．０５〜３重量％（その少なくとも一部がスラリー中で解離する）、銅配線の静的エッチングを減らすためのインヒビター０．０１〜５重量％、有機酸錯化剤０．０１〜５重量％及び残余としての水を含み、酸化剤を含まず、９．５〜１０．５のｐＨを有する水性スラリー。
【請求項５】
ポリビニルピロリドンが１，０００〜５００，０００の重量平均分子量を有する、請求項４記載の水性スラリー。
【請求項６】
１０〜１００nmの平均粒度を有するシリカ砥粒を含む、請求項４記載の水性スラリー。
【請求項７】
インヒビターがアゾールである、請求項４記載の水性スラリー。
【請求項８】
タンタル含有バリヤ層及び銅配線を有する半導体基材をケミカルメカニカル研磨するのに有用な水性スラリーであって、シリカ砥粒２〜２０重量％、ポリビニルピロリドン０．０１〜１．５重量％、炭酸グアニジン０．０５〜２重量％（その少なくとも一部がスラリー中で解離する）、銅配線の静的エッチングを減らすためのインヒビター０．０１〜２重量％、有機酸錯化剤０．０１〜５重量％及び残余としての水を含み、酸化剤を含まず、９．５〜１０．５のｐＨを有する水性スラリー。
【請求項９】
錯化剤がクエン酸である、請求項８記載の水性スラリー。
【請求項１０】
シリカがコロイダルシリカである、請求項８記載の水性スラリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）技術がさらに小さなライン幅に移行するにつれ、従来のケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）加工の集積に関して新たな課題が生じる。加えて、low-k及び超low-k絶縁材膜の導入は、そのような膜の低い機械的強度及び隣接層への弱い付着のせいで、より穏和なＣＭＰ加工の使用を要求する。たとえば、多孔性の炭素ドープ酸化物（ＣＤＯ）は、機械的強度の弱化及び熱容量の減少を示し、それらが後続の工程にとって有意な課題を提示する。特に、離層、スクラッチ及び速度均一さ制御が特に関心事である。さらには、ますます厳しくなるトポグラフィー、均一さ及び欠陥率規格が、low-k膜のための研磨スラリーに対してさらなる要求を課すようになった。
【０００２】
また、種々のlow-k膜のＵＳＬＩへの集積が、多数の余分な工程及び新技術、たとえば超臨界清浄、絶縁材及び金属キャップ、バリヤ及び銅の共形的付着、低いダウンフォース及び無砥粒スラリーを用いるケミカルメカニカルプラナリゼーションの統合を要求することができる。また、配線の過度なディッシングなしでバリヤ、たとえば窒化タンタルバリヤを選択的に除去することが、ライン幅の減少とともに、より厳しい規格を要求する。さらには、バリヤ材料は一般に強い耐腐食性を有するため、許容しうる除去速度のためには、これらのスラリーは通常、過酸化水素のような強力な酸化剤を要する。
【０００３】
概して、low-k材料の実現を取り巻く複雑な事情が、バリヤＣＭＰ加工のためのより大きな課題を招くに至り、それが、複雑な入力変数を制御し、一貫して高い収率を達成する能力を必要とする。プロセス変量のチューニングが、low-k膜に対する研磨の変動の減少に貢献することができる。しかし、もっとも望ましいバリヤＣＭＰスラリーは、プロセスチューニング可能な性能調節自在性を有するlow-k絶縁材固有界面活性化剤を配合する。たとえば、Yeらは、米国特許第６，９１６，７４２号で、窒化タンタル及び炭素ドープ酸化物（ＣＤＯ）除去速度を制御するためにポリビニルピロリドンの量を調節するスラリーを開示している。ポリビニルピロリドン及びシリカの量の調節が、スラリーを用いて達成される窒化タンタル（バリヤ）除去速度対ＣＤＯ（超low-k絶縁材）除去速度の比率を制御する。残念ながら、これらのスラリーは、一部の用途の場合、欠陥率レベルが高すぎる。
【０００４】
欠陥率を下げながらも銅に対するバリヤのモジュラー除去を達成することができる研磨スラリーが要望されている。さらには、ライン幅を減らすために、絶縁材エロージョン及び銅ディッシングを抑制しながらバリヤを除去することができるスラリーが要望されている。加えて、研磨スラリーは、酸化剤の提供及び処分に伴うコストをなくすために、有利には酸化剤を含まない。
【０００５】
発明の説明
本発明は、タンタル含有バリヤ層及び銅配線を有する半導体基材をケミカルメカニカル研磨するのに有用な水性スラリーであって、酸化剤０〜５重量％、シリカ砥粒０．１〜２５重量％、ポリビニルピロリドン０．００１〜３重量％、ホルムアミジン、ホルムアミジン誘導体、ホルムアミジン塩、グアニジン、グアニジン誘導体、グアニジン塩及びそれらの混合物の少なくとも一つから選択されるイミンバリヤ除去剤０．０２〜５重量％、炭酸塩０．０２〜５重量％、銅配線の静的エッチングを減らすためのインヒビター０．０１〜１０重量％、錯化剤０．００１〜１０重量％及び残余としての水を含み、９〜１１のｐＨを有する水性スラリーを提供する。
【０００６】
本発明のもう一つの態様は、タンタル含有バリヤ層及び銅配線を有する半導体基材をケミカルメカニカル研磨するのに有用な水性スラリーであって、シリカ砥粒１〜２０重量％、ポリビニルピロリドン０．００２〜２重量％、炭酸グアニジン０．０５〜３重量％（その少なくとも一部がスラリー中で解離する）、銅配線の静的エッチングを減らすためのインヒビター０．０２〜５重量％、有機酸錯化剤０．０１〜５重量％及び残余としての水を含み、酸化剤を含まず、９．５〜１０．５のｐＨを有する水性スラリーを提供する。
【０００７】
本発明のもう一つの態様は、タンタル含有バリヤ層及び銅配線を有する半導体基材をケミカルメカニカル研磨するのに有用な水性スラリーであって、シリカ砥粒２〜２０重量％、ポリビニルピロリドン０．０１〜１．５重量％、炭酸グアニジン０．０５〜２重量％（その少なくとも一部がスラリー中で解離する）、銅配線の静的エッチングを減らすためのインヒビター０．０５〜２重量％、有機酸錯化剤０．０１〜５重量％及び残余としての水を含み、酸化剤を含まず、９．５〜１０．５のｐＨを有する水性スラリーを提供する。
【０００８】
イミン化合物及び炭酸塩をポリビニルピロリドン含有スラリーに添加すると、半導体基材のバリヤ、low-k及び超low-k除去速度に対して悪影響を及ぼすことなく欠陥率を低下させることができるということがわかった。本明細書に関して、半導体基材としては、特定の電気信号を発することができるようなやり方で絶縁層によって分けられた金属導電配線及び絶縁材料を有するウェーハがある。さらには、これらのスラリーは、酸化剤を含まない配合で、タンタル含有バリヤ層を効果的に除去する能力を有する。本明細書に関して、酸化剤とは、銅又は銅合金のような配線金属を酸化させることができる成分をいう。
【０００９】
スラリーは、スラリーを９〜１１のｐＨに緩衝しやすくするための炭酸塩を０．０２〜５重量％含有する。特に断りない限り、本明細書は濃度をすべて重量％で表す。スラリーは、スラリーを緩衝し、ｐＨドリフトを減らすために、炭酸塩を、好ましくは０．０５〜３重量％、もっとも好ましくは０．０５〜２重量％含有する。
【００１０】
加えて、ホルムアミジン、ホルムアミジン誘導体、ホルムアミジン塩、グアニジン、グアニジン誘導体、グアニジン塩及びそれらの混合物の少なくとも一つから選択されるイミンバリヤ除去剤０．０２〜５重量％を含有する。スラリーは、イミンバリヤ除去剤を、好ましくは０．０５〜３重量％、もっとも好ましくは０．０５〜２重量％含有する。これらのバリヤ除去剤は、タンタル含有バリヤ、たとえばタンタル及び窒化タンタルバリヤの場合に特に用途がある。さらには、イミンを、スラリー中で解離する炭酸塩、たとえば炭酸ホルムアミジン又は炭酸グアニジンとして０．０２〜５重量％添加することが有利である。スラリーは、炭酸ホルムアミジン又は炭酸グアニジンを、好ましくは０．０５〜３重量％、もっとも好ましくは０．０５〜２重量％含む。炭酸グアニジンがもっとも効果的なスラリー成分になる。
【００１１】
スラリーは、low-k絶縁材膜の選択的除去速度でバリヤを除去するためのポリビニルピロリドンを０．００１〜３重量％含有する。好ましくは、スラリーは、ポリビニルピロリドンを０．００２〜２重量％含有する。もっとも好ましくは、スラリーは、ポリビニルピロリドンを０．０１〜１．５重量％含有する。適度なlow-k除去速度でのバリヤ除去を要求する用途の場合、スラリーは、好ましくは、ポリビニルピロリドンを０．４重量％未満含有する。低いlow-k除去速度でのバリヤ除去を要求する用途の場合、スラリーは、好ましくは、ポリビニルピロリドンを少なくとも０．４重量％含有する。この非イオン性ポリマーは、low-k及び超low-k絶縁材膜（通常は疎水性）ならびにハードマスクキャップ層膜の研磨を促進する。
【００１２】
ポリビニルピロリドンは、好ましくは、１，０００〜１，０００，０００の重量平均分子量を有する。本明細書に関して、重量平均分子量とは、ゲル透過クロマトグラフィーによって測定される分子量をいう。スラリーは、より好ましくは、１，０００〜５００，０００の分子量を有し、もっとも好ましくは、２，５００〜５０，０００の分子量を有する。たとえば、１２，０００〜１５，０００の範囲の分子量を有するポリビニルピロリドンが特に効果的であることがわかった。
【００１３】
スラリーは、場合によっては、銅除去を加速するために、リン含有化合物を０〜５重量％含有する。本明細書に関して、「リン含有」化合物とは、リン原子を含有する任意の化合物である。好ましくは、スラリーは、リン含有化合物を０〜３重量％含有する。もっとも好ましくは、スラリーは、リン含有化合物を０〜２重量％含有する。少なくとも０．０５重量％のリン含有化合物、好ましくは少なくとも０．１重量％のリン含有化合物の任意の添加が銅除去速度を促進する。たとえば、リン含有化合物としては、ホスフェート、ピロホスフェート、ポリホスフェート、ホスホネート、ホスフィンオキシド、ホスフィンスルフィド、ホスホリナン、ホスホネート、ホスファイト及びホスフィネートならびにそれらの酸、塩、混合酸塩、エステル、部分エステル、混合エステル及びそれらの混合物、たとえばリン酸がある。特に、研磨スラリーとしては、以下のような具体的なリン含有化合物、すなわち、リン酸亜鉛、ピロリン酸亜鉛、ポリリン酸亜鉛、ホスホン酸亜鉛、リン酸アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、ホスホン酸アンモニウム、リン酸二アンモニウム、ピロリン酸二アンモニウム、ポリリン酸二アンモニウム、ホスホン酸二アンモニウム、リン酸カリウム、リン酸二カリウム、リン酸グアニジン、ピロリン酸グアニジン、ポリリン酸グアニジン、ホスホン酸グアニジン、リン酸鉄、ピロリン酸鉄、ポリリン酸鉄、ホスホン酸鉄、リン酸セリウム、ピロリン酸セリウム、ポリリン酸セリウム、ホスホン酸セリウム、リン酸エチレンジアミン、リン酸ピペラジン、ピロリン酸ピペラジン、ホスホン酸ピペラジン、リン酸メラミン、リン酸ジメラミン、ピロリン酸メラミン、ポリリン酸メラミン、ホスホン酸メラミン、リン酸メラム、ピロリン酸メラム、ポリリン酸メラム、ホスホン酸メラム、リン酸メレム、ピロリン酸メレム、ポリリン酸メレム、ホスホン酸メレム、リン酸ジシアノジアミド、リン酸尿素ならびにそれらの酸、塩、混合酸塩、エステル、部分エステル、混合エステル及びそれらの混合物を挙げることができる。
【００１４】
場合によっては使用されるリン含有化合物としては、リン酸アンモニウム及びリン酸がある。しかし、過剰なリン酸アンモニウムは過剰な量の遊離アンモニウムを溶液中に導入するおそれがある。そして、過剰な遊離アンモニウムは銅を攻撃して粗い金属面を生じさせることができる。添加されるリン酸がその場で遊離アルカリ金属、たとえばカリウムと反応して、特に効果的であるリン酸カリウム及びリン酸二カリウムを形成する。
【００１５】
カリウム化合物はまた、攻撃的なＣＭＰ後清浄溶液中で銅を保護する保護膜を形成する利点を提供する。たとえば、ＣＭＰ後ウェーハの膜は、水酸化テトラエチルアンモニウム、エタノールアミン及びアスコルビン酸のような攻撃的な銅錯化剤を有するアルカリ性溶液中でウェーハを保護するのに十分な結着性を有する。
【００１６】
スラリーは、場合によっては、バリヤ層、たとえばタンタル、窒化タンタル、チタン及び窒化チタンの除去をさらに促進するために、酸化剤を０〜５重量％含有する。適当な酸化剤としては、たとえば、過酸化水素、一過硫酸塩、ヨウ素酸塩、過フタル酸マグネシウム、過酢酸及び他の過酸、過硫酸塩、臭素酸塩、過ヨウ素酸塩、硝酸塩、鉄塩、セリウム塩、マンガンＭｎ（III）、Ｍｎ（IV）及びＭｎ（VI）塩、銀塩、銅塩、クロム塩、コバルト塩、ハロゲン、次亜塩素酸塩又は前述の酸化剤の少なくとも一つを含む組み合わせがある。好ましい酸化剤は過酸化水素である。酸化剤は通常、使用の直前で研磨組成物に加えられ、そのような場合、酸化剤は、別個のパッケージに収容され、使用の場所で混合されるということを注意すべきである。これは、過酸化水素のような不安定な酸化剤の場合に特に有用である。好ましくは、スラリーは、スラリーの安定性を改善し、第二の供給流の必要性をなくし、コストを下げるために、酸化剤を含まない。
【００１７】
また、場合によっては使用される酸化剤、たとえば過酸化物の量を調節すると、金属配線除去速度を制御することができる。たとえば、過酸化物濃度の増加は銅除去速度を増加させる。しかし、酸化剤の過度な増加は研磨速度に対して悪影響を及ぼす。
【００１８】
バリヤ金属研磨組成物は、バリヤ材料の「機械的」除去のためのシリカ砥粒を含む。砥粒は、好ましくはコロイダルシリカ砥粒である。シリカ砥粒は、研磨組成物の水相中０．１〜２５重量％の濃度を有する。無砥粒溶液に関して、砥粒固定パッドがバリヤ層の除去を支援する。好ましくは、砥粒濃度は１〜２０重量％である。もっとも好ましくは、砥粒濃度は２〜２０重量％である。通常、砥粒濃度の増加は絶縁材料の除去速度を増加させ、特に、炭素ドープ酸化物のようなlow-k絶縁材料の除去速度を増加させる。たとえば、半導体製造者がlow-k絶縁材除去速度の増加を望むならば、砥粒含量の増加が絶縁材除去速度を所望のレベルまで増加させることができる。
【００１９】
過度の金属ディッシング及び絶縁材エロージョンを防ぐため、砥粒は、好ましくは、２５０nm未満の平均粒度を有する。本明細書に関して、粒度とは、コロイダルシリカの平均粒度をいう。もっとも好ましくは、金属ディッシング及び絶縁材エロージョンをさらに減らすためには、シリカは、１５０nm未満の平均粒度を有する。特に、１００nm未満の平均砥粒粒度が、絶縁材料を過度に除去することなくバリヤ金属を許容しうる速度で除去する。たとえば、もっとも少ない絶縁材エロージョン及び金属ディッシングが、１０〜１００nmの平均粒度を有するコロイダルシリカで発生する。コロイダルシリカの粒度を減らすことは、溶液の選択比を改善する傾向を示すが、バリヤ除去速度を下げる傾向をも示す。加えて、好ましいコロイダルシリカは、酸性ｐＨ範囲でシリカの安定性を改善するための添加物、たとえば分散剤を含んでいてもよい。一つのこのような砥粒は、フランスPuteauxのAZ Electronic Materials社から市販されているコロイダルシリカである。
【００２０】
インヒビターに加えて、０．００１〜１０重量％の錯化剤が非鉄金属の沈殿を防止する。もっとも好ましくは、スラリーは錯化剤を０．０１〜５重量％含有する。好ましくは、錯化剤は有機酸である。典型的な錯化剤としては、酢酸、クエン酸、アセト酢酸エチル、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、シュウ酸、サリチル酸、ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム、コハク酸、酒石酸、チオグリコール酸、グリシン、アラニン、アスパラギン酸、エチレンジアミン、トリメチルジアミン、マロン酸、グルタル酸、３−ヒドロキシ酪酸、プロピオン酸、フタル酸、イソフタル酸、３−ヒドロキシサリチル酸、３，５−ジヒドロキシサリチル酸、没食子酸、グルコン酸、ピロカテコール、ピロガロール、タンニン酸及びこれらの塩がある。好ましくは、錯化剤は、酢酸、クエン酸、アセト酢酸エチル、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、シュウ酸からなる群より選択される。もっとも好ましくは、錯化剤はクエン酸である。
【００２１】
合計０．０１〜１０重量％のインヒビターの添加が、銅配線の除去速度を下げ、銅を静的エッチングから保護する。本出願に関して、銅配線とは、偶発的な不純物を有する銅又は銅ベースの合金で形成された配線をいう。インヒビターの濃度を調節することが、静的エッチングから金属を保護することによって銅配線除去速度を調節する。好ましくは、スラリーは、インヒビターを０．０２〜５重量％含有する。もっとも好ましくは、溶液は、インヒビターを０．０５〜２重量％含有する。インヒビターは、インヒビターの混合物からなるものでもよい。銅配線にはアゾールインヒビターが特に有効である。典型的なアゾールインヒビターとしては、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）、メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、トリトリアゾール及びイミダゾールがある。銅配線にはＢＴＡが特に効果的なインヒビターであり、イミダゾールは銅除去速度を増加させることができる。
【００２２】
研磨組成物は、９〜１１のｐＨ及び残余としての水を有する。好ましくは、ｐＨは９．５〜１０．５である。加えて、溶液は、もっとも好ましくは、偶発的な不純物を制限するため、残余として脱イオン水に頼る。水酸イオンの供給源、たとえばアンモニア、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムがｐＨを塩基性方向に調節する。もっとも好ましくは、水酸イオンの供給源は水酸化カリウムである。
【００２３】
場合によっては、スラリーは、均展剤、たとえば塩化物、特に塩化アンモニウム、緩衝剤、分散剤及び界面活性剤を含有していてもよい。たとえば、スラリーは、場合によっては、塩化アンモニウムを０．０００１〜０．１重量％含有する。塩化アンモニウムは表面外観の改善を提供し、また、銅除去速度を増加させることによって銅除去を促進することができる。
【００２４】
研磨組成物はさらに、場合によっては、消泡剤、たとえば、エステル、エチレンオキシド、アルコール、エトキシレート、ケイ素化合物、フッ素化合物、エーテル、グリコシド及びそれらの誘導体などをはじめとする非イオン性界面活性剤を含むことができる。消泡剤はまた、両性界面活性剤であることもできる。研磨組成物は、場合によっては、殺生剤、たとえば、いずれもRohm and Haas社製のKordek（商標）MLX（メチル−４−イソチアゾリン−３−オン９．５〜９．９％、水８９．１〜８９．５％及び関連反応生成物≦１．０％）又は有効成分２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン及び５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンを含有するKathon（商標）ICP IIIを含有していてもよい（Kathon及びKordekはRohm and Haas社の商標である）。
【００２５】
好ましくは、スラリーは、２１kPa以下の下向き力を研磨パッドに加えることによってスラリーを半導体基材に適用することにより、半導体基材を研磨する。下向き力は、半導体基材に対する研磨パッドの力を表す。研磨パッドは、円形、ベルト形又はウェブ構造を有していてもよい。この低い下向き力は、半導体基材を平坦化して半導体基材からバリヤ材料を除去するのに特に有用である。もっとも好ましくは、研磨は、１５kPa未満の下向き力で実施される。
【００２６】
実施例
残余としての脱イオン水と混合した一連のスラリー（比較スラリーＡ及びＢならびに実施例スラリー１〜９。小数点はベーススラリーの異なるバッチを表す）を以下の表１に示す。
【００２７】
【表１】
2009004748.tif 000002
ＣＡ＝クエン酸、ＰＶＰ＝ポリビニルピロリドン、ＮＨ４Ｃｌ＝０．０１重量％、ＢＴＡ＝ベンゾトリアゾール、殺生剤＝Rohm and Haas社製Kordek（商標）MLX（メチル−４−イソチアゾリン−３−オン９．５〜９．９％、水８９．１〜８９．５％及び関連反応生成物≦１．０％）０．００５重量％、シリカ*＝フランスPuteauxのAZ Electronic Materials France社の1501-50  ５０nmシリカ、シリカ**＝フランスPuteauxのAZ Electronic Materials France社の1501-35  ３５nmシリカ
【００２８】
実施例１
研磨試験には、Novellus Systems社のCoral（商標）炭素ドープ酸化物（ＣＤＯ）、ＴＥＯＳ絶縁材、窒化タンタル及び電気めっき銅の２００mmシートウェーハを使用した。Rohm and Haas Electronic Materials CMP TechnologiesのIC1010（商標）及びエンボス加工Politex（商標）研磨パッドでシートウェーハを研磨することによってトポグラフィーデータを作成した。
【００２９】
MIRRA（商標）回転型研磨プラットフォームによってシートウェーハを研磨した。第一工程銅研磨には、Kinik AD3CG-181060グリッドダイアモンドコンディショニングディスクを使用するプラテン１及び２上で、EternalスラリーEPL2360をIC1010（商標）円形溝付きポリウレタン研磨パッドとともに使用した。プラテン１の研磨条件は、プラテン速度９３rpm、キャリヤ速度２１rpm及びダウンフォース４psi（２７．６kPa）であり、プラテン２の研磨条件は、プラテン速度３３rpm、キャリヤ速度６１rpm及びダウンフォース３psi（２０．７kPa）であった。プラテン３の研磨条件は、ダウンフォース１．５psi（１０．３kPa）、プラテン速度９３rpm、キャリヤ速度８７rpm及びスラリー流量２００ml／分であり、Hiエンボス加工Politex（商標）凝固ポリウレタン研磨パッドを用いた。
【００３０】
研磨前及び研磨後の膜厚さから除去速度を計算した。銅の場合には１７０×１０-6Ω、窒化タンタルの場合には２８，０００×１０-6Ωに設定したTencor SM300偏光解析測定装置を使用して、すべての光学的に透明な膜を測定した。Dektak Vecco V200SL触針プロフィルメータを使用してウェーハトポグラフィーデータを収集した。報告されたすべての除去速度はÅ／分（毎分オングストローム）単位である。
【００３１】
【表２】
2009004748.tif 000003
【００３２】
表２は、酸化剤を含まない炭酸グアニジンスラリーが、より高いｐＨレベルを有する酸化剤含有スラリーに少なくとも等しいＴａＮバリヤ除去速度を有することを示す。
【００３３】
実施例２
表３は、炭素ドープ酸化物のようなlow-k絶縁材に対するポリビニルピロリドンの効果を示すため、実施例１の条件下で研磨された表１のスラリーを示す。
【００３４】
【表３】
2009004748.tif 000004
ＰＶＰ＝ポリビニルピロリドン
【００３５】
表３は、ポリビニルピロリドンが、ＴａＮ、ＴＥＯＳ又は銅速度にマイナスの影響を及ぼすことなく、炭素ドープ酸化物速度を下げることを示す。
【００３６】
実施例３
表４は、銅除去速度に対するベンゾトリアゾールの効果を示すため、実施例１の条件下で研磨された表１のスラリーを示す。
【００３７】
【表４】
2009004748.tif 000005
ＢＴＡ＝ベンゾトリアゾール
【００３８】
表４は、ベンゾトリアゾールが、炭素ドープ酸化物又はＴＥＯＳ除去速度にマイナスの影響を及ぼすことなく、銅除去速度を下げることを示す。
【００３９】
実施例４
表５は、研磨除去速度に対する砥粒固形分の効果を示すため、２psi（１３．８kPa）のダウンフォースを除き、実施例１の条件下で研磨された表１のスラリーを示す。
【００４０】
【表５】
2009004748.tif 000006
シリカ**＝フランスPuteauxのAZ Electronic Materials France社の1501-35  ３５nmシリカ
【００４１】
表５は、シリカ濃度が窒化タンタル、炭素ドープ酸化物、ＴＥＯＳ及び銅の除去速度に対して有意な影響を及ぼすことを示す。
【００４２】
実施例５
表６は、窒化タンタル除去速度に対する炭酸グアニジンの効果を示すため、２psi（１３．８kPa）のダウンフォースを除き、実施例１の条件下で研磨された表１のスラリーを示す。
【００４３】
【表６】
2009004748.tif 000007
グアニジン＝炭酸グアニジン
【００４４】
表６は、グアニジンが、増加する窒化タンタルに対して有意な影響を及ぼすことを示し、特に、０．５重量％炭酸グアニジンの添加が、窒化タンタル除去速度におけるもっとも効果的な増加を提供した。
【００４５】
以下の表７は、ＡＴＭＩによって供給されるESC 784による洗浄後の、Orbotレーザ散乱欠陥率計測ツール及びＡＦＭ表面粗さ計測からの欠陥データを含む。
【００４６】
【表７】
2009004748.tif 000008
ベーシック＝欠陥の総数、スクラッチ＝スラリーによるスクラッチを検出するためにフィルタリングした数
【００４７】
表７のデータは、炭酸グアニジンの添加が、過酸化水素を含有するスラリーとの比較で、表面粗さ性をほとんど又は全く犠牲にすることなく欠陥率を改善することを示す。
【００４８】
図１は、ＣＤＯ、ＴＥＯＳ及び銅の除去速度がいずれも９〜１１のｐＨレベルでの除去速度においていくらかの変動を有することを示す。加えて、炭酸グアニジンはｐＨ１０で緩衝するため、スラリーも安定化させて、ｐＨドリフトから生じる除去速度変動を防ぐ。
【００４９】
スラリーは、バリヤ、ＴＥＯＳ、銅及び炭素ドープ酸化物の許容しうる除去速度とともに欠陥率の低下を提供する。さらには、酸化剤を含まない配合が、より低いコストのさらなる利点を提供する。最後に、炭酸塩を含有する配合は、研磨除去速度に有害な変動を生じさせることなく、スラリーを緩衝してｐＨドリフトを減らし、製品の貯蔵寿命を延ばす。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明のスラリーに関してＣＤＯ、ＴＥＯＳ及び銅の除去速度をｐＨに対してプロットしたものである。
【図１】
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【外国語明細書】
1. Title of the Invention
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2. Detailed Description of the Invention
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3. Brief Description of the Drawings
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1. Claims
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1. Abstract
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2. Representative Drawing
None
Fig. 1
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