JP2004532509A - 固体触媒を含むcmp研磨パッド - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、少なくとも1つの酸化剤及び固体触媒を含む化学機械研磨用スラリーに関する。化学機械研磨用スラリーは単独でも、あるいは半導体製造に付随する金属層及び薄膜を研磨するためのその他の化学物質及び研磨剤と組み合わせた形でも有用である。より詳しく言うと、本発明は、層又は薄膜のうちの1つがアルミニウム、銅、銅−アルミニウム合金、そしてタングステンから構成されもう1つの層又は薄膜がチタン、タンタル、又は窒化チタンもしくは窒化タンタルといったようなチタンもしくはタンタル含有合金から構成される、複数の金属層及び薄膜を研磨するために特に適合されている化学機械研磨用スラリーに関する。本発明はまた、固体触媒を活性化するためエネルギー源にスラリーを暴露することを含む研磨用スラリーの使用方法にも関する。本発明は更に、研磨パッド基材及び少なくとも1つの固体触媒を含む研磨パッド、ならびに固体触媒含有研磨パッドで金属フィーチャを研磨するための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
集積回路は、シリコン基板又は基材上に形成された何百万もの能動素子で構成されている。当初互いに分離されている能動素子は、統合されて機能的回路及びコンポーネントを形成する。これらの素子は周知の多層配線を用いて相互接続される。相互接続構造は通常、第1のメタライゼーション層、配線層、第2のメタライゼーションレベル、そして時として第3以降のメタライゼーションレベルを有する。ドープされた及びドープされていない二酸化ケイ素(SiO2)といった中間誘電体が、シリコン基材又はウェルの異なるレベルのメタライゼーションを電気的に絶縁するために用いられる。異なる配線レベル間の電気的接続は、メタライズされたビアを使用することによって行なわれる。参照によりここに組み入れられる米国特許第4789648号明細書には、複数のメタライゼーション層と絶縁膜中のメタライズされたビアとを作製する方法が記載されている。同じように、金属コンタクトを利用して、ウェル内に形成された素子と配線レベル間の電気接続が形成されている。金属ビア及びコンタクトは、一般にタングステンで充てんされ、また一般に窒化チタン(TiN)及び/又はチタンといったような密着層を利用して、タングステン金属層といった金属層をSiO2に密着させる。コンタクトレベルでは、密着層は、タングステンとSiO2が反応しないようにするための拡散バリヤとして作用する。
【0003】
1つの半導体製造プロセスでは、メタライズされたビア又はコンタクトは、ブランケットタングステンの被着とそれにつづく化学機械研磨(CMP)工程によって形成される。標準的プロセスでは、ビアホールは、層間絶縁膜(ILD)を通して配線まで又は半導体基材までエッチングされる。次に、一般には、窒化チタン及び/又はチタンといったような薄い密着層をILD上に形成し、またエッチングされたビアホール内に導入する。このとき、密着層上とビア内にタングステン膜がブランケット被着される。この被着(堆積)は、ビアホールがタングステンで満たされるまで続けられる。最終的に、余剰の金属を金属機械研磨(CMP)により除去して金属ビアを形成する。ILDの製造及び/又はCMPのための方法は、米国特許第4671851号、第4910155号及び第4944836号明細書に開示されている。
【0004】
標準的な化学機械研磨プロセスにおいては、基材を回転する研磨パッドと直接接触させる。キャリヤが基材の裏面に圧力を加える。研磨プロセス中、パッドとテーブルを回転させながら、基材の裏にかかる下向きの力を維持する。一般に「スラリー」と呼ばれる研摩性かつ化学反応性の溶液を、研磨中にパッド上に供給する。スラリーは、研磨される薄膜と化学的に反応することにより研磨プロセスを開始する。研磨プロセスは、スラリーをウェーハ/パッド界面に供給しながら基材に対し相対的にパッドを回転運動させることにより促進される。この要領で、絶縁体上の所望の薄膜が除去されるまで、研磨を続ける。
【0005】
スラリーの組成は、CMP工程における重要な因子である。酸化剤、研磨剤及びその他の有用な添加剤の選択に応じて、表面の不備部、欠陥、腐食及び侵食を最小限におさえながら所望の研磨速度で金属層に対し有効な研磨を提供するように、研磨用スラリーを調整することができる。その上、研磨用スラリーを用いて、チタン、窒化チタンなどといったような現在の集積回路技術において用いられるその他の薄膜材料に対する制御された研磨選択性を提供することが可能である。
【0006】
標準的に、CMP研磨用スラリーは、酸化性の水性媒質中に懸濁したシリカ又はアルミナといったような研磨剤材料を含有している。例えば、Yuらの米国特許第5244534号明細書には、アルミナ、過酸化水素、及び水酸化カリウム又はアンモニウムのいずれかを含有し、下にある絶縁層をほとんど除去せずに予測可能な速度でタングステンを除去するのに有用なスラリーが報告されている。Yuらの米国特許第5209816号明細書には、水性媒質中に過塩素酸、過酸化水素及び固体研磨剤材料を含むスラリーが開示されている。Cadien及びFellerの米国特許第5340370号明細書には、約0.1Mのフェリシアン化カリウム、約5重量パーセントのシリカ及び酢酸カリウムを含むタングステン研磨用スラリーが開示されている。約3.5のpHを緩衝するのに酢酸が加えられる。
【0007】
現在利用可能なCMPスラリーの大部分は、溶解したイオン性金属成分を高い濃度で含有している。その結果として、研磨された基材は、中間層中への帯電した種の吸着によって汚染された状態となることがある。これらの種は移動し、ゲート及びコンタクトにおける素子の電気的特性を変化させ、且つSiO2層の誘電特性を変化させかねない。これらの変化は、経時的に集積回路の信頼性を低減させることがある。従って、移動性金属イオン濃度が非常に低い高純度の化学物質に対してのみウェーハをさらすことが望ましい。
【0008】
多くの周知の組成物は、低い速度で銅といったような薄膜を研磨する。更に、チタン及びタンタルといったようなバインダ層は、化学反応に対してきわめて不活性である。これらの層を高速で研磨するのは困難なことがあるため、被着された金属の最後の痕跡を除去するためには、研磨工程を延長しなければならない。研磨工程を延長させると、アルミニウム層及びSiO2層といったような層を過剰研磨及び望ましくない侵食にさらす。この侵食は、その後のホトリソグラフィー工程中に高解像度のラインを印刷するのを更にむずかしくし、ウェーハの故障の数を増大させる。更に、長くなった研磨工程は、IC製造工場の処理能力を低減させ、得られるのICのコストを増大させる。
【0009】
これらの進歩にもかかわらず、高速で且つ単一の工程でアルミニウムとチタン、銅とタンタル、タングステンとチタン、及び銅とチタンといったような複数の金属層の研磨を可能にする研磨用組成物、研磨パッド及び研磨方法に対する改善がなおも必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、不均一固体金属酸化物触媒及び酸化剤を含む化学機械研磨用組成物を対象とする。
【0011】
本発明はまた、紫外線といったようなエネルギー源での活性化により不均一固体触媒の活性を増強することのできる化学機械研磨用組成物をも対象とする。
【0012】
更に、本発明は、研磨用組成物から切り離され且つ研磨される表面から切り離されたエネルギー源を用いて不均一固体触媒の触媒活性を増強することによって特定の金属又は金属合金の研磨を増強させるように不均一固体触媒を選択することができるため「高性能な組成物」である現状技術の化学機械研磨用組成物である。
【0013】
更に、本発明はまた、制御された効率のよいやり方で集積回路の複数の金属層を研磨するのに本発明の化学研磨用組成物を用いるための方法をも包含している。
【0014】
1つの態様において、本発明は、少なくとも1つの酸化剤及び少なくとも1つの固体触媒を含む水性化学機械研磨用組成物である。
【0015】
もう1つの態様においては、本発明は化学機械研磨用スラリーである。この化学機械研磨用スラリーは、シリカ、アルミナ及びそれらの混合物から選択された約0.1〜約7.0重量パーセントの研磨剤を含む。この研磨用スラリーはまた、少なくとも1つの光活性化される固体触媒と、モノ過硫酸塩、ジ過硫酸塩、過酢酸、尿素過酸化水素、過酸化水素、それらの酸、それらの塩、それらの付加物、又はそれらの混合物を含む群から選択される酸化剤をも含み、ここでの固体触媒はシリカでもアルミナでもない。
【0016】
更にもう1つの態様において、本発明は、少なくとも1つの金属層を含む基材を研磨するための方法である。この方法は、(a)少なくとも1つの酸化剤、少なくとも1つの固体触媒、及び脱イオン水を混ぜて水性化学機械研磨用組成物を得る工程、(b)この化学機械研磨用組成物を基材に適用する工程、及び(c)パッドを基材と接触させパッドを基材との関係において移動させることにより基材から金属層の少なくとも一部分を除去する工程を含む。基材から除去できる金属層には、チタン、窒化チタン、タングステン、タンタル、窒化タンタル、アルミニウム及び銅が含まれるが、これらに制限されるわけではない。
【0017】
更にもう1つの態様において、本発明は、研磨パッド基材及び少なくとも1つの不均一固体触媒を含む研磨パッドである。
【0018】
更なる態様において、本発明は、少なくとも1つの金属部分を含む基材表面を研磨するための方法である。この方法には、研磨パッド基材に少なくとも1つの不均一固体触媒を取り込むことによって研磨パッドを作製する工程が含まれる。ひとたび作製したなら、研磨パッドを次に、酸化剤を含む溶液の存在下で基材表面と接触させ、その後基材との関係において研磨パッドを動かすことにより基材表面の金属部分の少なくとも一部分を除去する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本発明は、酸化剤と基材層との化学反応を制御可能な形で促進する少なくとも1つの固体触媒を含む化学機械研磨用組成物及び研磨パッドに関する。この化学機械研磨用組成物及び研磨パッドは、シリコン基材、TFT−LCDガラス基材、GaAs基材、及び集積回路、薄膜、多層半導体、及びウェーハに付随するその他の基材を、それらに限定されることなく含む群から選択された基材に付随する少なくとも1つの層を研磨するために用いられる。詳しく言えば、本発明の個体触媒含有の化学機械研磨用組成物及び研磨パッドは、単一工程の複数金属層化学機械研磨プロセスにおいてアルミニウム、銅、銅−アルミニウム合金、タングステン、チタン、タンタル、窒化チタン又は窒化タンタルといったチタン及びタンタル含有合金、1又は2以上の貴金属及びそれらの組合せの1以上の層を含む基材を研磨するのに使用された場合に、すぐれた研磨性能を示すことが見いだされた。
【0020】
本発明のさまざまな好ましい態様の詳細を説明する前に、ここで使用されている用語の一部を明確にしておく。「化学機械組成物」というのは、多層メタライゼーションから1以上の金属層を除去するのに研磨性パッドと合わせて使用することのできる少なくとも1つの固体触媒及び少なくとも1つの酸化剤から構成させる組合せを指すものである。
【0021】
化学機械研磨用スラリー(「CMPスラリー」)という語は、本発明の化学機械組成物及び少なくとも1つの研磨剤を含む本発明の有用な製品を指すものである。CMPスラリーは、半導体薄膜、集積回路薄膜を含めることができるが、これらに限定されるわけではない多層メタライゼーションを研磨するのに、及びCMPプロセスが有用であるその他の任意の膜、表面及び基材を研磨するのに有用である。
【0022】
「非金属(non−metallic)」という語は、ゼロ酸化状態にない化合物を指すものである。本発明の目的上、「非金属固体触媒」という語は、触媒のうちの少なくとも50wt%そして好ましくは少なくとも80wt%が非金属である触媒を指すものである。
【0023】
本発明の1つの側面は、研磨用途で金属層を酸化する上で有用な酸化剤と固体触媒を含む化学機械組成物である。この化学機械組成物は、金属層を酸化してその対応する酸化物又はイオンにするため、化学機械研磨スラリーに取り込まれた場合又は研削作用のある研磨パッドと合わせて使用された場合に有用である。例えば、該組合せを用いて、タングステンを酸化タングステンに、アルミニウムを酸化アルミニウムに、そして銅を酸化銅に酸化することができる。ここに開示されている酸化剤−固体触媒の組合せは、銅、アルミニウム、銅−アルミニウム合金、タングステン、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、そしてそれらのさまざまな混合物及び組合せを含めた金属及び金属ベースのコンポーネントを研磨するために、CMPスラリーに取り込まれた場合又は研磨剤パッドと合わせて単独で使用される場合に有用である。
【0024】
本発明の化学機械組成物は少なくとも1つの酸化剤を含む。酸化剤は、好ましくは無機又は有機ペル化合物である。Hawley’s Condensed Chemical Dictionaryにより定義されているペル化合物は、少なくとも1つのペルオキシ基(−O−O−)を含有する化合物又はその最高の酸化状態にある元素を含有する化合物である。少なくとも1つのペルオキシ基を含有する化合物の例には、過酸化水素、尿素過酸化水素、モノ過硫酸塩(SO5 2-)、ジ過硫酸塩(S2O8 2-)、過酢酸、過炭酸塩、有機過酸化物、例えば過酸化ベンゾイル及びジ−t−ブチルペルオキシドなど、が含まれるが、それらに限定はされない。これらの酸化剤は、それらの列挙された形又はそれらのそれぞれの酸、塩、付加物及び混合物の形で有用である。
【0025】
本発明の組成物で有用でありうるその他の非ペルオキシ化合物は、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、過臭素酸、過臭素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過マンガン酸塩及び過マンガン酸塩である。
【0026】
モノ過硫酸塩は、以下に示す酸化性SO5 2-基を含む化合物である。
【0027】
【化1】
【0028】
上式中、X1及びX2は各々個別にH1、Si(R′)3、−NH3、N(R″)3及びアルカリ土類金属、例えばLi、Na、Kなどであり、R′は1〜10個又はそれ以上の炭素原子をもつアルキル基であり、R″はH、アルキル基、アリール基又はそれらの混合物であり、例えば−Nme3、Nbu3、NPh3、NmeBu2、NHEt2などを含むその混合物である。1つの周知で且つ好ましいクラスのモノ過硫酸塩は、KHSO5、KHSO4及びK2SO4の組合せである。この組合せは、三重塩として知られている。最も好ましいモノ過硫酸塩酸化剤は、過硫酸アンモニウムである。
【0029】
最も好ましい酸化剤は、「ペル」化合物又は(−O−O−)反応性官能基をもつ化合物、例えばモノ過硫酸塩、ジ過硫酸塩、過酢酸、尿素過酸化水素、過酸化水素、ならびにそれらの酸、塩、付加物及び混合物である。
【0030】
酸化剤は、約0.1〜約20.0重量パーセントの範囲内の量で、全体的化学機械研磨スラリー中に存在することができる。酸化剤が約0.2〜約10.0重量パーセントの範囲内の量でスラリー中に存在していることが好ましい。
【0031】
本発明の化学機械組成物は少なくとも1つの不均一固体触媒を含む。固体触媒の目的は、触媒として作用し、そして金属フィーチャの表面上の酸化反応速度を増大させることにある。
【0032】
「不均一固体触媒」という語は、ここでは、固体触媒が液相と区別可能であり、且つ化学機械組成物の液相に有意に可溶でない(本質的に不溶である)組成物を指すのに使用される。換言すると、「活性」不溶性固体触媒は、液相から機械的又は物理的に分離することができる。例えば、固体触媒は遠心分離又はろ過といった機械的プロセスにより除去することができる。これは、可溶性触媒が液相中に存在する均一触媒系とは全く異なっている。
【0033】
不均一固体触媒は活性触媒の均一組成物であることができ、あるいは活性不均一固体触媒を分子種として、小さな粒子として、又は単層として、好ましい研磨剤の表面と化学的又は物理的に結合させることができる。固体触媒は好ましくは、大きな表面積をもつ小さな粒子である。固体触媒は、約1ミクロン未満の平均粒径、及び約10m2/gより大きく約250m2/g未満の表面積を有するべきである。固体触媒の平均粒径は約0.5ミクロン未満がより好ましく、最も好ましくは約0.25ミクロン未満である。
【0034】
本発明の不均一固体触媒は、本発明の組成物中に充分大量に存在する場合には研磨剤として作用することもできる。固体触媒上の有用な触媒活性部位は触媒粒子表面に限られることから、たとえ研磨性表面の一部分が除去されたとしても活性触媒はつねに存在することになる。本発明は、研磨剤及び触媒の両方として組成物の最高25重量パーセントまでの任意の濃度で触媒活性表面を有する不均一固体を用いるための方法及び組成物を包含する。
【0035】
しかしながら、固体触媒は本発明の化学機械組成物及びスラリー中に少量存在していることが好ましい。固体触媒の濃度は、いくつかの方法で最小限におさえることができる。純粋研磨剤粒子を、物理的に分散させるか又は固体触媒と混合することができる。研磨剤は、固体触媒がもう1つの酸化物と均質に混合されて金属酸化物上に支持された触媒の均質混合物を含有する固体粒子を形成する、同時製造された研磨剤であることができる。更に、固体触媒を研磨剤粒子上に支持することができる。「支持された(支持される)」というのは、固体触媒を、分子種、小粒子又は単層として研磨剤の表面上に化学的又は物理的に吸着させることができるということを意味する。
【0036】
固体触媒は、約0.001〜約25.0重量パーセントの範囲内の固体触媒量で本発明の組成物中に存在することができる。より好ましくは、固体触媒は、本発明の組成物中に約0.1〜約10wt%の範囲内の量で存在する。大量に、約5.0wt%より多く、存在する場合、固体触媒は有意な研磨剤活性を有することもできる。固体触媒は、本発明の化学機械組成物及びスラリー中に触媒作用量で存在することが好ましい。「触媒作用量」というのは、触媒作用を受けるプロセスで消費されることなく所望の反応を促進するのに充分な量で固体触媒が存在することを意味する。従って、本発明の組成物は、約0.005〜約5.0wt%、より好ましくは約0.1〜約3.0wt%という少量の固体触媒のみを含んでもよい。固体触媒が選択された研磨剤以外の組成物であることも同様に好ましい。
【0037】
本発明の固体触媒は、好ましくはエネルギー活性化又は光活性化される固体触媒である。「光活性」というのは、固体触媒の触媒活性が、光の光子又は電磁放射線で固体触媒をボンバードすることによって増強されるということを意味している。本発明の光活性固体触媒の触媒活性は、約1〜約800nmのUV範囲の波長の光を放射する光源に触媒を暴露することにより増強させることが好ましい。最も好ましいのは、光活性固体触媒の活性を、200〜400nmの波長、最も好ましくは約390nm未満のUV波長をもつUV光源によって増強することである。
【0038】
光活性固体触媒を活性化するために用いられるUV光のワット量も重要である。使用されるUV光は、1μw/cm2を上回るワット量を有するべきである。より好ましくは、使用されるUV光は約20,000μw/cm2を上回るワット量を有するべきである。
【0039】
UV光波長とワット量は、光活性固体触媒の活性化を制御するための有用なパラメータである。例えば、光活性固体触媒の光活性化速度を増加させ又は減少させる目的で、波長を変動させる一方でUV光のワット量を一定に保つことができる。しかしながら、より好ましいのは、光活性固体触媒の活性を増減させる目的で、UV光ワット量を変動させながら、使用するUV光の波長を一定に保つことである。
【0040】
本発明の組成物において有用な固体触媒には、固体材料中の電子が光電子の刺激によって導電性帯域まで励起される全ての固体材料が含まれる。有用な固体触媒の非限定の例は、式MxOyを有し、MがTi、Ta、W、V、Nb、Mn、Zr及びそれらの混合物から選択され、x及びyが各々同じ又は異なる数であり且つx及びyが両方とも0より大きい、半導体固体酸化物である。好ましくは、x及びyは各々個別に0より大きく、約5より小さい。
【0041】
好ましい光活性固体触媒は、TiO2、Ti2O3及びそれらの混合物を含むチタンの酸化物である。最も好ましい光活性固体触媒は、その他の更に酸化度の高い形のチタニアよりも高い効率で光活性化されることから、Ti2O3である。
【0042】
本発明の化学機械研磨用スラリーにおける固体触媒の濃度範囲は一般に、全化合物の重量パーセントとして報告される。わずかな重量パーセントの触媒しか含まない高分子量金属含有化合物の使用は、本発明の触媒の範囲内に充分入るものである。
【0043】
上述のように、本発明の組成物において有用な固体触媒は、本質的に研磨作用をもつものでよい。固体触媒は、本発明の組成物中に個別の固体粒子として存在することもでき、あるいはそれらは金属酸化物研磨剤粒子の表面と結合していてもよい。例えば、チタニア光活性固体触媒はシリカ研磨剤粒子又は凝集体の表面に化学的又は物理的に吸収させて、その後本発明の組成物で使用することができる。
【0044】
本発明の化学機械組成物は、少なくとも1つの研磨剤と組み合されてCMPスラリーを生成することができる。この研磨剤は、標準的には金属酸化物研磨剤である。この金属酸化物研磨剤は、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア及びそれらの混合物を含む群から選択可能である。本発明のCMPスラリーは好ましくは、約0.1〜約20.0重量パーセント又はそれ以上の研磨剤を含む。しかしながら、本発明のCMPスラリーは約0.5〜約7.0重量パーセントの研磨剤を含むことがより好ましい。
【0045】
金属酸化物研磨剤は、当業者にとって既知の任意の技術によって製造することができる。金属酸化物研磨剤は、ゾル−ゲル、水熱又はプラズマプロセスといったような任意の高温プロセスを用いて、あるいはヒューム処理した(fumed)又は沈降金属酸化物を製造するためのプロセスにより、製造することができる。好ましくは、金属酸化物は、ヒューム処理した又は沈降研磨剤であり、より好ましくはそれは、ヒュームドシリカ又はヒュームドアルミナといったようなヒューム処理した研磨剤である。例えば、ヒューム処理した金属酸化物の製造は、水素及び酸素の火炎中での適当な供給原料蒸気(例えばアルミナ研磨剤の場合の塩化アルミニウム)の加水分解を伴う周知のプロセスである。ほぼ球状の融解粒子が燃焼プロセスで形成され、その直径はプロセスパラメータにより変動する。標準的に一次粒子と呼ばれる、アルミナ又は同様の酸化物のこれらの融解球は、それらの接触点で衝突して枝分かれした三次元の鎖状集合体を形成することにより互いに融合する。集合体を壊すのに必要な力は相当なものであり、往々にして不可逆的とみなされる。冷却及び収集の間に、集合体は更に衝突して、その結果いくらか機械的にからみ合って凝集体を形成する。凝集体は、ファンデルワールス力によってゆるく保持されると考えられ、そして適切な媒質中での適切な分散により逆転すること、すなわち凝集を解除することができる。
【0046】
沈降研磨剤は、高い塩濃度、酸又はその他の凝集剤の作用下で水性媒質から所望の粒子を凝集させることによるような、通常の技術によって製造することができる。粒子は、当業者にとっては既知の通常の技術により、ろ過、洗浄、乾燥し、そして他の反応生成物の残留物から分離される。
【0047】
好ましい金属酸化物は、S. Brunauer, P.H. Emmet,and I. Teller, J.Am. Chemical Society,Volume 60,p307(1938)の方法から計算され,一般にBETと呼ばれる、約5m2/g〜約430m2/g、好ましくは約30m2/g〜約260m2/gの範囲の表面積を有する。IC産業における純度必要条件が厳しいことから、好ましい金属酸化物は高純度であるべきである。高純度というのは、原料の不純物及び微量のプロセス汚染物質などを源とする全不純物含有量が標準的に1%未満、好ましくは0.01%(すなわち100ppm)未満であることを意味している。
【0048】
この好ましい態様においては、金属酸化物研磨剤は、約1.0ミクロン未満の寸法分布、約0.4ミクロン未満の平均集合体直径、及び研磨剤集合体自体の間のファンデルワールス力に抵抗し打ち勝つのに充分な力を有する金属酸化物集合体からなる。そのような金属酸化物研磨剤は、研磨中のかき傷、穴、くぼみ及びその他の表面欠陥を最小限にするか又は回避する上で有効であることが見いだされた。本発明における集合体の寸法分布は、透過型電子顕微鏡法(TEM)といったような既知の技術を利用して測定することができる。平均集合体直径というのは、TEM画像分析を用いた場合の、すなわち集合体の横断面積に基づく、平均の相当球径を指すものである。力というのは、金属酸化物集合体の表面電位又は水和力のいずれかが、集合体間のファンデルワールス引力に抵抗し打ち勝つのに充分でなければならないことを意味している。
【0049】
もう1つの好ましい態様においては、金属酸化物研磨剤は、0.4ミクロン(400nm)未満の一次粒子直径及び約10m2/g〜約250m2/gの範囲内の表面積をもつ分離した個々の金属酸化物粒子からなることができる。
【0050】
金属酸化物研磨剤は、約120m2/g〜約200m2/gの表面積をもつシリカであることが好ましい。
【0051】
好ましくは、金属酸化物研磨剤は、金属酸化物の濃厚水性分散液として研磨用スラリーの水性媒質中に取り込まれ、この金属酸化物研磨剤の濃厚水性分散液は約3%〜約45%の固形分、好ましくは10%と20%の間の固形分の範囲内にある。金属酸化物の水性分散液は、金属酸化物研磨剤をゆっくりと適切な媒質例えば脱イオン水に添加してコロイド分散液を形成するといった、通常の技術を利用して作ることができる。分散液は標準的に、それを当業者にとって既知の高剪断混合条件に付しそして随意に分散液をろ過して大きい粒子を含めた不所望の不純物を除去することによって完全にされる。スラリーのpHは、コロイドの安定性を最大限にするため等電点から外して調整してもよい。
【0052】
本発明の化学機械組成物及びスラリーはまた、皮膜形成剤を含んでもよい。皮膜形成剤は、金属層の表面に金属酸化物のパッシベーション層と溶解抑制層を形成するのを容易にすることができる任意の化合物又は化合物の混合物でよい。基材表面層のパッシベーションは、基材表面のウェットエッチングを防ぐのに重要である。有用な皮膜形成剤の例はBTA(ベンゾトリアゾール)である。
【0053】
パッシベーション層を基材表面上に形成したならば、本発明のCMPスラリーの研磨剤成分で基材表面から金属酸化物を摩滅させるためにパッシベーション層をかき乱すことができるのが有用となる。パッシベーション層をかき乱すのに有用である化合物の1つのクラスは錯化剤である。有用な錯化剤には、無機酸、クエン酸、乳酸、酒石酸、コハク酸、酢酸、シュウ酸その他、ならびにアミノ酸及びアミノ硫酸といった酸類、そしてそれらの塩が含まれるが、錯化剤はそれらに限定はされない。
【0054】
錯化剤は、本発明のCMPスラリーにおいて少なくとも2つの有用な機能を果たす。錯化剤は、パッシベーション層を破壊することなく又は研削工程中及び特に研削工程完了後のその形成を阻害することなく、機械研摩工程中にパッシベーション層をかき乱す。第2に、錯化剤は、下にある未酸化の金属ではなく酸化した金属と錯体を形成し、それにより酸化した層の深さを制限すると考えられる。本発明の組成物において使用する場合、錯化剤は、約0.5〜約5.0重量パーセントの範囲内の量で組成物中に存在すべきである。
【0055】
本発明の化学機械組成物は少なくとも1つの可溶性触媒を含むことができる。可溶性触媒の目的は、酸化対象の金属から酸化剤へと電子を移送すること(あるいは同じように酸化剤から金属へと電気化学電流を送ること)である。選択される1以上の可溶性触媒は、金属、非金属又はそれらの組合せでよく、可溶性触媒は酸化剤と金属基材表面間で電子を効率よくかつ迅速に移し替えできなくてはならない。好ましくは、可溶性触媒は、Ag、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Mn、Nb、Ni、Os、Pd、Ru、Sn、Ti及びVといったような、ただしこれらに制限されるわけでない、複数の酸化状態をもつ金属イオンを含む可溶性化合物から選択される。「複数の酸化状態」という語は、電子の形で1又は2以上の負の電荷を喪失する結果として増加させることのできる原子価数をもつ原子及び/又は化合物のことを指す。最も好ましい可溶性金属触媒は、Ag、Cu及びFeの化合物及びそれらの混合物である。特に好ましいのは、フッ化物、塩化物、臭化物及びヨウ化物ならびに過塩素酸塩、過臭素酸塩及び過ヨウ素酸塩を含めた、硝酸鉄(II又はIII)、硫酸鉄(II又はIII)、鉄(II又はIII)ハロゲン化物といったような鉄の無機塩、及び、酢酸塩、アセチルアセトネート、クエン酸塩、グルコン酸塩、マロン酸塩、シュウ酸塩、フタル酸塩及びコハク酸塩ならびにそれらの混合物といったような、ただしこれらに限定されるわけではない、有機鉄(II又はIII)化合物、などのような可溶性鉄触媒であるが、これらに限定されるものではない。可溶性触媒は、約0.001〜約2.0重量パーセントの範囲内の量で化学機械研磨用組成物中に存在することができる。最も好ましい可溶性金属触媒は硝酸第二鉄である。
【0056】
本発明の化学機械研磨用スラリー中には、その他の周知の研磨用スラリー添加剤を取り入れてもよい。随意の添加剤の1つのクラスは、チタン及びタンタルといったようなウェーハ中のバリア層の研磨速度を更に改善又は向上させるため研磨用スラリーに加えることができる無機酸及び/又はそれらの塩である。有用な無機添加剤には、硫酸、リン酸、硝酸、HF酸、フッ化アンモニウム、アンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、又は硫酸、リン酸及びフッ化物のその他のカチオン塩が含まれる。
【0057】
沈降、凝集及び分解に対する本発明のCMPスラリーの安定性を増進するために、界面活性剤、安定剤又は分散剤といったようなさまざまな随意のCMPスラリー添加剤を使用することができる。一般に、本発明で使用することができる界面活性剤といったような添加剤の量は、スラリーを効果的に安定化させるのに充分なものであるべきであり、標準的には、選択された特定の界面活性剤及び金属酸化物研磨剤の表面の性質に応じて変動する。例えば、選択された界面活性剤が充分に使用されない場合、それはCMPスラリーの安定化に対しほとんど又は全く効果をもたらさない。一方、CMPスラリー中の界面活性剤が多すぎると、結果としてスラリーに望ましくない発泡及び/又は凝集が生じることがある。界面活性剤などの安定剤は、一般には本発明のスラリーの中に、約0.001〜約0.2重量%の範囲内の量で、好ましくは0.001〜0.1重量パーセントの量で存在すべきである。更に、添加剤は、スラリーに直接添加してもよく、又は既知の技術を利用して処理し金属酸化物研磨剤の表面上へ付着させてもよい。いずれの場合でも、添加剤の量は、研磨用スラリーの濃度を所望のものにするように調整される。好ましい界面活性剤には、ドデシル硫酸ナトリウム塩、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸アンモニウム塩、及びそれらの混合物が含まれる。有用な界面活性剤の例には、Union Carbide社製のTRITON(商標) DF−16及びAir Products and Chemicals社製のSURFYNOL(商標)が含まれる。
【0058】
本発明にとって有用であることができる添加剤は、金属錯体の存在下で酸化剤を安定化するものである。過酸化水素が安定剤を使用しないと多くの金属イオンの存在下において安定でないということは、よく知られている。このため、本発明のCMP組成物及びスラリーは安定剤を含んでもよい。安定剤なしでは、触媒及び酸化剤が、経時的に急速に酸化剤を劣化させるような形で反応することがある。本発明の組成物に安定剤を添加すると、触媒の有効性が低下する。従って、組成物に添加する安定剤の種類と量の選択は重要であり、CMPの性能に対し有意の影響を及ぼす。
【0059】
有用な安定剤には、リン酸、有機酸(例えばアジピン酸、クエン酸、マロン酸、オルトフタル酸及びEDTA)、ホスホネート化合物、ニトリル、及び金属に結合して過酸化水素の分解に対するその反応性を低減させるその他の配位子、そしてそれらの混合物が含まれる。酸安定剤は、それらの結合形態で使用してもよく、例えば、カルボン酸の代りにカルボキシレートを用いることができる。本願の目的上、有用な安定剤を記述するために使用されるときの「酸」という語は、酸安定剤の共役塩基をも意味する。例えば「アジピン酸」という語は、アジピン酸とその共役塩基を意味する。安定剤は、単独で使用しても組合せて使用してもよく、過酸化水素といったような酸化剤の分解速度を有意に低減させることができる。
【0060】
CMPプロセスの制御を容易にするためには、本発明のCMPスラリーのpHを約2〜約11の範囲内、好ましくは約2と約8の間に維持することが望ましい。本発明のCMPスラリーのpHが過度に低い、例えば2未満の、場合には、スラリーの取扱いの問題及び基材研磨の質の問題に直面する。本発明のCMPスラリーのpHは、既知の任意の酸、塩基又はアミンを用いて調整可能である。しかしながら、本発明のCMPスラリーに望ましくない金属成分を導入するのを避けるためには、水酸化アンモニウムやアミン、あるいは硝酸、リン酸、硫酸又は有機酸といった金属イオンを含まない酸又は塩基を使用するのが好ましい。
【0061】
本発明の組成物は、当業者にとって既知の任意の技術を用いて製造することができる。1つの方法では、酸化剤が完全に溶解し固体触媒が媒質中で分配されるまで、低剪断条件下で脱イオン水又は蒸留水といったような水性媒質中に予め定められた濃度の酸化剤及び固体触媒を混ぜ入れる。ヒュームドシリカ又はアルミナといったような金属酸化物研磨剤の濃縮分散液を化学機械組成物に加えて、最終CMPスラリー中の所望の研磨剤配合レベルまで希釈する。更に、水溶液中に本発明の固体触媒化合物を取り込むことができる任意の方法によって、固体触媒及び1又は2以上の安定剤などのような任意の添加剤をスラリーに加えてもよい。
【0062】
本発明の組成物は、1つのパッケージシステム(安定した水性媒質中の少なくとも1つの酸化剤、少なくとも1つの固体触媒、随意的な研磨剤、及び随意的な添加剤)として供給することができる。しかしながら、考えられる組成物の劣化を避けるためには、第1のパッケージが少なくとも1つの酸化剤を含み、第2のパッケージが少なくとも1つの固体触媒を含む少なくとも2パッケージシステムを使用することが好ましい。研磨剤及びその他の任意の随意的添加剤といったような随意的成分は、第1の容器、第2の容器、又は第3の容器のいずれかに入れることができる。更に、第1の容器又は第2の容器中の成分は乾燥形態をしていてもよいが、対応する容器中の成分は水性分散液の形をとる。
【0063】
マルチパッケージ化学機械組成物又はCMPスラリーは、ウェーハの所望の金属層に対して使用するのに適した任意の標準的研磨装置で使用することができる。マルチパッケージシステムは、2つ以上の容器中に水性又は乾燥形態の1又は2以上のCMP成分を含む。マルチパッケージシステムは、上述の量の少なくとも1つの酸化剤、少なくとも1つの固体触媒、及び随意的な研磨剤を含むCMPスラリーを得るために、種々の容器からの所望量の成分を組み合わせて使用される。
【0064】
本発明のもう1つの側面は、研磨パッド基材と少なくとも1つの不均一固体触媒、好ましくは非金属固体触媒を含む、触媒含有研磨パッドである。研磨パッド基材は、CMPにとって有用な任意のタイプの研磨パッド基材でよい。CMPなどのような研磨用途のために利用可能な典型的な研磨パッド基材は、軟質及び/又は剛性の両方の材料を用いて製造され、次に示す4つのグループ、すなわち、(1)ポリマー含浸布、(2)マイクロポーラスフィルム、(3)気泡ポリマーフォーム、及び(4)多孔質焼結基材、に分けることができる。例えば、ポリエステル不織布に含浸したポリウレタン樹脂を含有するパッド基材が第1グループの一例である。第2グループの研磨パッド基材は、往々にして第1グループの含浸布であるベース材料上にコーティングされたマイクロポーラスウレタンフィルムからなる。これらの多孔質フィルムは、垂直に配向した一連の閉鎖端円筒形気孔で構成されている。第3グループの研磨パッド基材は、3次元の全てにランダム且つ均一に分布している嵩気孔率(bulk porosity)をもつ独立気泡のポリマーフォームである。第4グループの研磨パッド基材は、合成樹脂の焼結粒子をもつ連続気泡の多孔質基材である。本発明において有用な研磨パッド基材の代表例は、米国特許第4728552、4841680、4927432、4954141、5020283、5197999、5212910、5297364、5394655、5489233、及び6062968号各明細書に記載されており、それらの明細書のそれぞれは参照によりそれらの全体がここに組み入れられる。
【0065】
本発明の研磨パッドは、上述のように、少なくとも1つの非金属固体触媒を含む。非金属固体触媒は、0.005〜20.0wt%の範囲内の量で研磨パッドに存在すべきである。好ましくは、非金属固体触媒は研磨パッドに約1.0〜10.0wt%の範囲内の量で存在する。
【0066】
非金属固体触媒は、ポリマー基材に又はポリマー基材上に材料を取り込むための当該技術において既知の任意の方法により研磨パッド基材に取り込むことができる。研磨パッド基材に非金属固体触媒を取り込むための方法の例には、カプセル封入、研磨パッド基材への徐放性(time release)触媒粒子の取り込み、含浸、ポリマー/触媒錯体の生成、研磨パッド基材ポリマーマトリックス中への小さな分子としての触媒の取り込み、又はこれらの方法の任意の組み合せが含まれる。
【0067】
研磨パッド基材に触媒を取り込むための1つの方法においては、触媒を、不溶性、半可溶性又は可溶性材料としてパッド基材ポリマーマトリックスの製造中に作られた空隙中にカプセル封入することができる。あるいは、触媒を、重合させてマトリックスにする前のポリマー前駆物質内に取り込み、それによりパッド基材ポリマーが触媒をポリマーマトリックスに一体化し固定するのを可能にしてもよい。
【0068】
もう1つの別態様では、パッド基材を製造後にパッド基材中に触媒を取り込むことができる。触媒を予め製造したパッド基材に取り込むために1つの方法は、通常の含浸技術を用いて触媒をパッドに含浸させることによる。含浸は、触媒溶液を調製しその触媒溶液を研磨パッドに適用して、その後研磨パッドを乾燥させることにより行うことができる。含浸手法の1つの利点は、触媒含有研磨パッドの触媒をもはや有効でなくなる点まで使い果たしたならばパッドに触媒を再び含浸させることができるとことである。このようにして、研磨パッド基材が役に立たなくなるまで研磨パッドを再利用できる。
【0069】
本発明の触媒含有研磨パッドは、集積回路の製造中に、金属、半導体又は絶縁層を平坦化するために用いられる。触媒含有研磨パッドは研磨機に取り付けられ、その後研磨する表面と接触させられる。標準的に、酸化剤を含む水性研磨用溶液又は組成物を、パッドに適用し、又は触媒含有研磨パッドの触媒がそれと金属表面との反応の触媒として作用する金属層に対し直接適用する。上述のように、研磨剤を随意に酸化剤溶液に取り入れてもよく、あるいは研磨剤を触媒含有研磨パッドに取り入れてもよい。更に、皮膜形成剤、錯化剤、腐食抑止剤、界面活性剤などといったようなその他の研磨用組成物添加剤を研磨用組成物に取り入れてもよい。水性研磨用組成物を研磨パッドと研磨される基材との界面に供給したならば、触媒含有研磨パッドを基材層との関係において動かして基材層を平坦化する。平坦化が完了したら、触媒含有研磨パッドと基材表面との接触をやめさせる。
【0070】
本発明の研磨パッド及び研磨用組成物で使用する固体触媒は一般に、化学機械研磨プロセスで使用された場合に最も有効である。しかしながら、使用する固体触媒が光活性をもつ場合、好ましい光活性固体触媒は向上した金属研磨特性及び特に向上したチタン研磨速度を示すということが明らかにされた。光活性固体触媒は典型的に、選択された光活性固体触媒の導電性帯域まで光活性固体触媒を励起させる1μw/cm2より大きいワット量でUV波長(約1〜800nm)の光エネルギーによって活性化される。この反応は、触媒の表面により反応性の高い部位を作り出して、溶液中において表面で活性化された酸化種が生成するのを容易にする。
【0071】
好ましい光活性固体チタニア触媒を使用する場合、固体触媒を励起させるため用いられるUV光は、約20,000μw/cm2より大きいワット量において約200〜400nmの波長の光を放射する。有用なUV光源の一例は、27,100μw/cm2のワット量をもつBlack−Ray社製のUVP高強度長波ランプである。好ましいエネルギー活性化固体触媒を活性化するのに有用な波長は、紫外線光源が放射する光の波長の範囲内にある。従って、本発明の組成物において好ましいエネルギー活性化固体触媒を使用する場合、それらを紫外線光源で活性化することができる。光活性化された触媒の光反応は本質的に瞬間的である。放射状態にあるとき、UV光は光活性化される触媒の活性を増強し、UV光が放射されていないとき、触媒はそれの以前の反応性レベルに素早く戻る。増強された触媒活性が望まれる場合には、UV光を連続的に放射することが好ましい。更に、「増強」された触媒活性のレベルは、標準的にワット単位で測定される強度又は出力に左右される。UV光のワット量を調整して、好ましい波長で求められる触媒活性増強レベルを制御することができる。UV光波長を変更することも、触媒光活性化の効率に影響を及ぼす。
【0072】
本発明の光活性固体触媒含有組成物を活性化できることにより、本発明の組成物及び研磨パッドを複数のメタライゼーション層又は部分を含む基材を研磨するために使用することが可能になる。例えば、本発明の光活性化される固体触媒を含む研磨用組成物及び研磨パッドは、チタン及びアルミニウムの両方の金属部分む基材を研磨するのに有用である。光活性固体触媒含有組成物は、光活性化される固体触媒を活性化させる前にアルミニウム部分を研磨するため基材に適用される。活性化の前には、本発明の研磨用組成物は高いアルミニウム研磨速度を示す。アルミニウム基材部分の研磨が完了したならば、紫外線光源を用いて好ましい光活性化固体触媒を活性化し、チタン層を研磨する。活性化により、好ましい触媒は活性化して酸化剤を活性化された形態に変えるのを助ける。酸化剤のこの活性化された形態は、固体触媒の表面のペルオキシタイプの錯体であってもよく、あるいは溶液中のヒドロキシラジカルであってもよい。活性化された酸化剤がどんな形をとるかは充分に分かっていない。しかしながら、分かっているのは、活性化された酸化剤種がチタンなどの特定の金属層に対してより攻撃的であり、そしてそれがチタンの研磨速度を改善するということである。
【0073】
好ましい光活性化非金属固体触媒を研磨パッドに取り入れる場合には、半導体基材を研磨パッドで研磨する前及び/又は研磨する間及び/又は研磨した後で、触媒含有研磨パッドをUV光で活性化させることができる。本発明の触媒含有研磨パッドは、UV光により間欠的に又は連続的に活性化させることができる。更に、光活性化される非金属固体触媒はパッドの修復にも有用である。パッドの修復は、研磨パッドを多数回使用した後に必要となる。修復は、一般的には、研磨パッドの表面を粗化して研磨パッドの研磨効率を回復させる機械的処置である。本発明の研磨パッドは、研磨パッドの研磨効率を改善するため触媒が研磨パッドの表面特性を修正するのを可能にするのに充分な時間UV光に触媒含有研磨パッドをさらすことによって修復することができる。研磨パッドの表面を修復するのに有用な触媒は、非金属固体触媒に制限されず、研磨パッドポリマーマトリクス中に取り込むことができる任意の光活性化固体触媒でよい。
【実施例】
【0074】
我々は、酸化剤及び光活性化される固体触媒を含む組成物が、誘電体層に対して満足できる低い研磨速度を示す一方で、例えばアルミニウム及びチタンを含む、複数の金属層を高速で研磨する能力をもつということを発見した。
【0075】
以下の例は、本発明の好ましい態様ならびに本発明の組成物を用いるための好ましい方法を例示する。
【0076】
例1
Ti及びAlを含む基材のAl対Ti(バリア)の除去速度比は、好ましくは最大2.5であり、1が理想である。過硫酸アンモニウムはAlのための効果的な酸化剤であるが、しかしTiに対しては有効でない。一方、過酸化水素はTiにとっての有効な酸化剤であるが、しかしAlの表面を安定化するのに過度に効果的である。この例は、TiO2光活性固体触媒がペルオキシ含有研磨組成物中で活性化された種が生成するのを触媒することを実証する。Ti2O3を添加すると触媒効果が増進するが、最大の触媒効率はUV放射によって得られる。反応レベル又は生成されるラジカルの量は、Ti除去速度の上昇及びAl除去速度の低下に反映される。
【0077】
テスト対象のスラリーは、全て水性分散液中で、5wt%のCabot Microelectronics Corp.により市販されているSEMI−SPERSE(商標) W−A355分散液からのヒュームドアルミナ研磨剤、4%の過硫酸アンモニウム、及び3%のコハク酸を含む水性スラリーであった。スラリーpHを、水酸化アンモニウムを用いて約3.5に調整した。表1に記されているように、スラリーに対しいろいろな量のTiO2及びTi2O3固体触媒を添加した。その後、UV放射にさらしながら又はUV放射なしで、スラリーを使用してチタン又はアルミニウムウェーハを研磨した。表1に報告された研磨データは、5.3psiの下向きの力、150rpmのテーブル速度、100rpmのキャリヤ速度でThomas West 724パッドを用いてStruers Tabletop研磨機によりアルミニウム又はチタンウェーハを研磨した結果である。使用したUVランプは、21,7000μW/cm2のワット量でUV光を放射するBlack−Ray社によるUVP高強度長波ランプ、モデルB100APであった。研磨中UV光を連続的にパッドに当てた。
【0078】
【表1】
【0079】
3列と4列及び5列と6列を比較することで実証されるように、チタン研磨速度は、光での活性化なしにスラリーにチタニア触媒を添加することによって上昇した。紫外線でチタニア触媒を活性化させることにより、チタン研磨速度はやはり上昇し、アルミニウム研磨速度は抑制された。
【0080】
例2
この例は、研磨用スラリーにTi2O3、TiO2触媒を添加することとUV放射を行い及び行わずに研磨することがW及びTi除去速度に与える影響を実証した。基本の研磨組成物は、5%のOxone、つまりDuPont社製の酸化剤、及び0.2%のFe(NO3)39H2Oを含んでいた。下記の表2に記されている重量パーセント量にするため基本の研磨組成物に対して、Cabot Microelectronics Corp製のCAB−O−SPERSE(商標) SC−Eヒュームドシリカ研磨用スラリー(脱イオン水で所望のシリカ配合レベルまで希釈された)といろいろな量のTiO2及びTi2O3を添加した。テストした各組成物は、水酸化アンモニウムで2.0〜2.3のpHに調整した。
【0081】
IPEC 472研磨機により、Rodel製のSuba 500パッドを使って5psiの下向き力、60rpmのテーブル速度、65のスピンドル速度で研磨を実施した。使用したUV光は例1で説明したのと同じ光であり、それを研磨中連続的にパッドに適用した。
【0082】
【表2】
【0083】
表2に報告された研磨結果によると、Ti除去速度は、スラリーがTiO2を含んでいた場合に著しく高まり、UV放射の下でTi2O3を添加すると更に一層高まった。光活性化されたチタニア(Ti2O3)の存在はチタンの速度を高めることになる。
【0084】
例3
金属のCMPにおいては、プラグ又はラインの浸食(ウェットエッチング又は長時間の研磨が原因の)は望ましくない。この例は、プラグ浸食に対するTiO2固体触媒の効果を評価する。使用する基本の研磨組成物は5%のOxone、0.2%のFe(NO3)3・9H2Oを含んでいた。
【0085】
基本の研磨組成物を、下記の表3に記された量の、Cabot Microelectronics Corp.製CAB−O−SPERSE(商標) SC−Eヒュームドシリカ研磨用スラリー(脱イオン水で所望のシリカ配合レベルまで希釈した)及びTiO2と一緒にした。組成物のpHを水酸化アンモニウムで2.0〜2.3に調製した。例2で説明したように研磨を実施した。平削り盤をどれだけ通過したらこれらの領域でフィルムが研磨されたかを測定するTencor P20プロフィルメーターを用いて、浸食を測定した。
【0086】
【表3】
【0087】
これらの結果は、ウェーハをきれいにする時間が光活性化された触媒で短縮されることから、バリアフィルム(Ti)の除去速度を高めることで浸食を低減できる、ということを示している。
Claims (44)
- a)研磨パッド基材、及び
b)少なくとも1つの不均一固体触媒、
を含む研磨パッド。 - 前記不均一固体触媒が非金属である、請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記非金属固体触媒が光活性化される触媒である、請求項2に記載の研磨パッド。
- 前記非金属固体触媒が式MxOyを有し、式中Mは、Ti、Ta、W、V、Nb、Zr及びそれらの混合物であり、x及びyは各々個別に0より大きい数である、請求項2に記載の研磨パッド。
- 前記非金属固体触媒がTixOyである、請求項4に記載の研磨パッド。
- 前記非金属固体触媒が、TiO2、Ti2O3及びそれらの混合物からなる群から選択されている、請求項4に記載の研磨パッド。
- 前記非金属固体触媒が約0.005〜約20.0wt%の範囲内の量で当該研磨パッド中に存在する、請求項2に記載の研磨パッド。
- 前記非金属固体触媒がTiO2及びTi2O3の混合物であり、約1.0〜約10.0wt%の範囲内の量で当該研磨パッド中に存在する、請求項2に記載の研磨パッド。
- 前記非金属固体触媒が約1ミクロン未満の平均粒子直径を有する、請求項2に記載の研磨パッド。
- a)研磨パッド基材、及び
b)TiO2、Ti2O3及びその混合物からなる群から選択された、約0.005〜約20.0wt%の光活性化非金属固体触媒、
を含む研磨パッド。 - 少なくとも1つの研磨剤を更に含む、請求項10に記載の研磨パッド。
- 前記光活性化非金属固体触媒が前記研磨剤上に支持されている、請求項11に記載の研磨パッド。
- 前記研磨剤が、アルミナ、セリア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、ジルコニア及びその混合物を含む群から選択された少なくとも1つの金属酸化物研磨剤であり、当該研磨剤が前記光活性化固体触媒と同じ化合物でない、請求項11に記載の研磨パッド。
- 前記金属酸化物研磨剤がシリカ、アルミナ及びそれらの混合物からなる群から選択され、且つ当該金属酸化物研磨剤が約0.1〜約20.0重量パーセントの範囲内の量で当該研磨パッド中に存在する、請求項13に記載の研磨パッド。
- 少なくとも1つの金属部分を含む基材表面を研磨するための方法であって、
a)少なくとも1つの非金属固体触媒を研磨パッド基材に取り込むことにより研磨パッドを作製する工程、
b)酸化剤を含む溶液を上記研磨パッド、上記基材表面、又はその両方に適用する工程、
c)上記研磨パッドを上記基材表面と接触させる工程、及び
d)当該基材との関係において上記研磨パッドを移動させることにより上記基材表面から上記金属部分の少なくとも一部分を除去する工程、
を含む、少なくとも1つの金属部分を含む基材表面の研磨方法。 - 前記非金属固体触媒が光活性化される触媒である、請求項15に記載の方法。
- 前記非金属固体触媒が式MxOyを有し、式中Mは、Ti、Ta、W、V、Nb及びそれらの混合物であり、x及びyは各々個別に0より大きい数である、請求項15に記載の方法。
- 前記非金属固体触媒がTixOyである、請求項15に記載の方法。
- 前記非金属固体触媒が、TiO2、Ti2O3及びそれらの混合物からなる群から選択されている、請求項15に記載の方法。
- 前記非金属固体触媒が、約0.005〜約20.0wt%の範囲内の量で前記研磨パッド中に存在する、請求項15に記載の方法。
- 前記非金属固体触媒がTiO2及びTi2O3の混合物であり、且つ当該触媒が約1.0〜約10.0wt%の範囲内の量で前記パッド中に存在する、請求項15に記載の方法。
- 前記非金属固体触媒が約1ミクロン未満の平均粒子直径を有する、請求項15に記載の方法。
- 前記研磨パッドをUV範囲内の光にさらす、請求項16に記載の方法。
- 除去工程(d)に先立ち、前記研磨パッドをUV範囲内の光にさらす、請求項16に記載の方法。
- 除去工程(d)の間に前記研磨パッドをUV範囲内の光にさらす、請求項16に記載の方法。
- 除去工程(d)の後で前記研磨パッドをUV範囲内の光にさらす、請求項16に記載の方法。
- 前記UV光が約1〜約800nmの波長を有する、請求項23に記載の方法。
- 前記UV光が約200〜約400nmの波長をもつ、請求項23に記載の方法。
- 前記UV光が少なくとも1μW/cm2のワット量をもつ、請求項23に記載の方法。
- 前記UV光が少なくとも20,000μW/cm2のワット量をもつ、請求項23に記載の方法。
- 前記UV光の波長を一定に保ち且つ当該光のワット量を変動させて前記固体触媒を活性化させる、請求項23に記載の方法。
- 前記UV光のワット量を一定に保ち且つ波長を変動させて前記固体触媒を活性化させる、請求項23に記載の方法。
- 前記基材の金属部分が、チタン、窒化チタン、タングステン、タンタル、窒化タンタル、アルミニウム、銅、貴金属、それらの合金及びそれらの組み合せからなる群から選択された少なくとも1つの金属である、請求項15に記載の方法。
- 前記基材表面がチタン含有金属部分を含み、チタンの少なくとも一部分を工程(d)で除去する、請求項33に記載の方法。
- 前記基材表面がアルミニウム含有金属部分を含み、アルミニウムの少なくとも一部分を工程(d)で除去する、請求項33に記載の方法。
- 前記基材表面が銅含有金属部分を含み、銅の少なくとも一部分を工程(d)で除去する、請求項33に記載の方法。
- 前記基材表面がタンタル部分、窒化タンタル部分及びそれらの組み合せから選択された部分を含む、請求項33に記載の方法。
- 前記固体触媒が研磨剤として及び触媒として働く、請求項15に記載の方法。
- 除去工程(d)の間に前記研磨パッドの表面と研磨される前記基材表面との界面に前記溶液を適用する、請求項15に記載の方法。
- 前記溶液が水である、請求項39に記載の方法。
- 前記酸化剤が、有機ペル化合物、無機ペル化合物、又はそれらの混合物である、請求項15に記載の方法。
- 前記酸化剤が、モノ過硫酸塩、ジ過硫酸塩、過酢酸、尿素過酸化水素、過酸化水素、それらの酸、それらの塩、それらの付加物、又はそれらの混合物である、請求項41に記載の方法。
- 前記研磨パッドが、アルミナ、セリア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、ジルコニア及びそれらの混合物を含む群から選択された少なくとも1つの金属酸化物研磨剤を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記研磨パッドが、シリカ、アルミナ又はそれらの混合物から選択された研磨剤を約0.2〜約20.0重量パーセント含む、請求項15に記載の方法。
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