JP2017527654A - 化学機械研磨（ｃｍｐ）組成物 - Google Patents

Abstract

化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物（Ｑ）であって、（Ａ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２．５質量％の総量のコロイダル無機粒子若しくはヒュームド無機粒子（Ａ）又はこれらの混合物と、（Ｂ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．２〜１質量％の総量の少なくとも１種のアミノ酸と、（Ｃ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００１〜０．０２質量％の総量の少なくとも１種の腐食防止剤と、（Ｄ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２質量％の総量の酸化剤としての過酸化水素と、（Ｅ）水性媒体とを含み、６〜９．５の範囲のｐＨを有する、ＣＭＰ組成物（Ｑ）。

Description

本発明は、本質的に、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物に関し、コバルト若しくはコバルト及び銅並びに／又はコバルト合金を含む半導体工業用基板の研磨における前記組成物の使用に関する。本発明に従うＣＭＰ組成物は、無機粒子、少なくとも１種のアミノ酸、少なくとも１種の腐食防止剤、過酸化水素及び水性媒体を含む。前記ＣＭＰ組成物は、改善された調整可能な研磨性能を示す。

半導体工業において、化学機械研磨（ＣＭＰと略記）は、光学、微小電子機械及び微小電子分野の先進的な材料及びデバイス、例えば半導体ウェーハの製作に応用される周知の技術である。

半導体工業で使用される材料及びデバイスを製作する際、ＣＭＰは、金属及び／又は酸化物表面を平坦化するのに用いられる。ＣＭＰは、研磨される表面の平坦性を達成するのに化学的作用と機械的作用との相互作用を利用する。化学的作用は、ＣＭＰ組成物又はＣＭＰスラリーとも称される化学的組成物により生じる。機械的作用は、通常、研磨パッドにより行われ、研磨パッドは、典型的には研磨される表面に押圧され、可動定盤上に取り付けられる。定盤の運動は、一般に、直線、回転、又は軌道を描くものである。

典型的なＣＭＰプロセス工程では、回転ウェーハホルダーが、研磨されるウェーハを研磨パッドに押し当てる。ＣＭＰ組成物は、通常、研磨されるウェーハと研磨パッドの間に供給される。

極超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）技術における絶え間ない特徴サイズの縮小により、銅配線構造の小型化が進んでいる。ＲＣ遅延を低減するために、銅配線構造におけるバリア又は密着層の厚さは薄くなっている。従来の銅バリア／密着積層Ｔａ／ＴａＮは、Ｔａの固有抵抗が比較的高く、銅をＴａに直接電気めっきすることはできないため、もはや好適ではない。Ｔａと比較すると、コバルトは固有抵抗が低く、安価である。ＣｕとＣｏとの間の密着性も良好である。ＣｕはＣｏ上で核生成しやすく、銅はコバルトに直接電気めっきすることができる。

集積回路において、Ｃｏは銅配線のための密着層又はバリア層として使用される一方、Ｃｏはメモリデバイスにおけるナノ結晶質Ｃｏとしても使用でき、ＭＯＳＦＥＴにおける金属ゲートとしても使用することができる。

多孔質Ｌｏｗ−ｋ誘電体材料は、現在の配線構造において既に使用されている。Ｌｏｗ−ｋ材料はプラズマ又は研磨スラリーにより容易に破損し得ることが報告されている。現在の化学機械研磨処理では、Ｌｏｗ−ｋ誘電体の破損を低減するため、銅及びバリアに使用される現在のスラリーのほとんどは酸性である。しかし、銅及びコバルトは、酸化剤、例えば過酸化水素を含有する酸性溶液に容易に溶解することが確認されている。このことにより銅及びコバルトの研磨速度が速くなりすぎ、銅線のディッシングが生じる。加えて、銅配線構造の側壁上のコバルト密着層の溶解は、銅線の層間剥離につながり、信頼性の問題を引き起こす可能性がある。

極超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）技術において使用される集積法に応じて異なる量及び層厚のＣｏ、Ｃｕ及びＬｏｗ−ｋ誘電体材料を共存させることについては、選択性、腐食、除去速度及び表面品質の点で、半導体デバイス製造時の化学機械研磨に使用される組成物に関する複数の課題が残されている。

最新技術では、無機粒子、少なくとも１種のアミノ酸、少なくとも１種の腐食防止剤、過酸化水素及び水を含むＣＭＰ組成物、並びにコバルト及び／又は銅を含む半導体工業用基板の研磨に前記組成物を使用する方法が公知となっており、例えば以下の参考文献に記載されている。

Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１２、Ｖｏｌｕｍｅ１５９、Ｉｓｓｕｅ６、Ｈ５８２〜Ｈ５８８ページは、５質量％の研磨剤、酸化剤としての１質量％のＨ_２Ｏ_２、及びコバルト（Ｃｏ）を研磨するための錯化剤としての０．５質量％のアルギニンを含有し、後研磨表面品質が高くｐＨ１０においてピット形成がないという点で優れた性能を有する、コロイダルシリカ系スラリーを開示している。このスラリーに５ｍＭのＢＴＡを添加すると、Ｃｕ溶解速度が抑制され、Ｃｏ／Ｃｕ除去速度比は約１．２となる。

Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇオンライン版、２０１４年２月１３日発表は、弱アルカリ性スラリー中のコバルトＣＭＰに関するＨ_２Ｏ_２とグリシンの相乗効果を開示している。

米国特許出願公開第２０１３／０１４０２７３（Ａ１）号は、Ｃｏの化学機械研磨用スラリーを開示している。前記スラリーは、０．０１〜２％の抑制剤、０〜５％の酸化剤、０．１〜１０％の研磨剤、０．００１〜１０％の錯化剤、及び水を含む。前記スラリーのｐＨ値は、ｐＨ値調整剤により３〜５に調整される。調整剤は、Ｓ及びＮ原子を含有する１種以上の五員環複素環化合物から選択される。酸化剤は、Ｈ_２Ｏ_２、（ＮＨ_４）_２Ｓ_２Ｏ_８、ＫＩＯ_４、及びＫＣＩＯ_５の１種以上から選択される。研磨剤は、ＳｉＯ_２、ＣｅＯ_２、及びＡｌ_２Ｏ_３の１種以上から選択される。錯化剤は、アミノ酸及びクエン酸の１種以上から選択される。

したがって、先行技術に関連する全ての欠点、例えばＣｏの低い材料除去速度、高いＣｕ及び／又はＣｏ腐食性、並びに選択性を制御できないことを回避できる、ＣＭＰ組成物及びＣＭＰプロセスを得ることが極めて望ましい。

米国特許出願公開第２０１３／０１４０２７３（Ａ１）号

Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１２、Ｖｏｌｕｍｅ１５９、Ｉｓｓｕｅ６、Ｈ５８２〜Ｈ５８８ページ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇオンライン版、２０１４年２月１３日発表

本発明の目的の１つは、基板（基材:substrate）を構成するコバルト若しくはコバルト及び銅並びに／又はコバルト合金のＣＭＰに適し、改善された研磨性能、特に制御及び調整が可能であるコバルトと銅との間の選択性を示す、ＣＭＰ組成物を提供することであった。更に、コバルト及び銅の腐食を抑制し、高い材料除去速度につながり、半導体基板のＬｏｗ−ｋ誘電体材料に適合し、高品質の表面仕上げをもたらし、ディッシングを低減し、貯蔵安定性があり、中性からアルカリ性のｐＨ範囲ですぐ使用できる、ＣＭＰ組成物が求められた。更に、対応するＣＭＰプロセスを提供する必要があった。

したがって、
（Ａ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２．５質量％の総量のコロイダル無機粒子若しくはヒュームド無機粒子（Ａ）又はこれらの混合物と、
（Ｂ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．２〜１質量％の総量の少なくとも１種のアミノ酸と、
（Ｃ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００１〜０．０２質量％の総量の少なくとも１種の腐食防止剤と、
（Ｄ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２質量％の総量の酸化剤としての過酸化水素と、
（Ｅ）水と
を含み、６〜９．５の範囲のｐＨを有する、ＣＭＰ組成物（Ｑ）が見出された。

加えて、本発明の前述の目的は、半導体デバイスを製造するための方法であって、前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物（Ｑ）の存在下において、コバルト若しくはコバルト及び銅並びに／又はコバルト合金を含有する又はこれらからなる表面領域を含む基板(基材:substrate)の化学機械研磨を行うことを含む、方法によって達成される。

更に、半導体工業において使用される基板（Ｓ）の化学機械研磨のための、前記ＣＭＰ組成物（Ｑ）を使用する方法であって、前記基板（Ｓ）が（ｉ）コバルト若しくは（ｉｉ）コバルト及び銅及び／又は（ｉｉｉ）コバルト合金を含み、本発明の目的を実現する、方法。

驚くべきことに、本発明に従うＣＭＰ組成物（Ｑ）は、過酸化水素濃度に対する銅材料除去速度の極めて強い依存性を示し、これによりＨ_２Ｏ_２濃度を変化させることでコバルト対銅の選択性を調整できることが見出された。この理論に拘束されるものではないが、現時点で、上記のことは２．５質量％未満の低い研磨剤濃度と６〜９．５の範囲のｐＨの組み合わせによるものであると考えられている。

好ましい実施形態を特許請求の範囲及び明細書中で説明する。好ましい実施形態の組み合わせも、本発明の範囲に包含されると解釈される。

本発明に従えば、ＣＭＰ組成物は、コロイダル無機粒子若しくはヒュームド無機粒子又はこれらの混合物（Ａ）を含む。

一般に、コロイダル無機粒子は、湿式沈殿法によって生成される無機粒子である。ヒュームド無機粒子は、例えばＡｅｒｏｓｉｌ（登録商標）プロセスを用いて、酸素の存在下で、水素による金属酸化物前駆体の高温火炎加水分解などを行うことによって生成される。

（Ａ）は、
− １種類のコロイダル無機粒子
− １種類のヒュームド無機粒子
− 異なる種類のコロイダル無機粒子及び／又はヒュームド無機粒子の混合物
であり得る。

本発明に従えば、ＣＭＰ組成物（Ｑ）中の（Ａ）の量は、組成物（Ｑ）の総質量に対して、２．５質量％以下である。好ましくは、組成物（Ｑ）の総質量に対して、２．０質量％以下、最も好ましくは１．５質量％以下、特に０．８質量％以下である。本発明に従えば、（Ａ）の量は、組成物（Ｑ）の総質量に対して、少なくとも０．０００１質量％、好ましくは０．０２質量％、より好ましくは少なくとも０．１質量％、最も好ましくは少なくとも０．２質量％、特に少なくとも０．３質量％である。例えば、（Ａ）の量は、０．４〜１．２質量％の範囲であり得る。

一般に、粒子（Ａ）は、各種粒径分布で組成物（Ｑ）に含有される。粒子（Ａ）の粒径分布は、単峰性又は多峰性であり得る。多峰性粒径分布の場合、二峰性が好ましいことが多い。本発明のＣＭＰプロセスにおいて容易に再現可能な特性及び容易に再現可能な条件を確保するために、粒子（Ａ）に関して単峰性粒径分布が好ましい場合がある。多くの場合、粒子（Ａ）は単峰性粒径分布を有することが最も好ましい。

一般に、粒子（Ａ）がいずれの粒径分布を有するかについて、特に制限はない。

粒子（Ａ）の平均粒径は、広い範囲で変動し得る。平均粒径とは、水性媒体（Ｅ）における粒子（Ａ）の粒径分布のｄ_５０値であり、例えば動的光散乱法（ＤＬＳ）又は静的光散乱法（ＳＬＳ）を用いて測定することができる。これら及びその他の方法は当該技術分野において周知である。例えば、Ｋｕｎｔｚｓｃｈ，Ｔｉｍｏ；Ｗｉｔｎｉｋ，Ｕｌｒｉｋｅ；Ｈｏｌｌａｔｚ，Ｍｉｃｈａｅｌ Ｓｔｉｎｔｚ；Ｒｉｐｐｅｒｇｅｒ，Ｓｉｅｇｆｒｉｅｄ；Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｌｕｒｒｉｅｓ Ｕｓｅｄ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ（ＣＭＰ）ｉｎ ｔｈｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ；Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｔｅｃｈｎｏｌ；２６（２００３）、ｖｏｌｕｍｅ１２、１２３５ページを参照されたい。

ＤＬＳの場合、通常、Ｈｏｒｉｂａ ＬＢ−５５０ Ｖ（ＤＬＳ、マニュアルによる動的光散乱測定）又はその他の任意の同様の計測器が用いられる。この手法は、粒子がレーザー光源（λ＝６５０ｎｍ）を散乱する際に、入射光に対して９０度又は１７３度の角度で検出される、粒子の流体力学的径を測定する。散乱光の強度の変動は、粒子が入射ビーム中を通過する際の、粒子の不規則なブラウン運動によるものであり、時間の関数として観測される。遅延時間の関数として計測器により実行される自己相関関数が、減衰定数を求めるために用いられる。より小さい粒子は、より大きな速度で入射ビーム中を通過し、より大きな減衰に対応する。

これらの減衰定数は、粒子の拡散係数Ｄ_ｔに比例し、ストークス−アインシュタインの式

に従って粒径を計算するために用いられる。ここで、懸濁粒子は、（１）球状形態を有し、（２）水性媒体（Ｅ）全体に均一に分散している（即ち、凝集していない）と仮定される。η＝０．９６ｍＰａ・ｓ（Ｔ＝２２℃）である、水性分散剤（Ｅ）の粘度に有意な偏差はないため、上記の関係式は、１質量％未満の固形分を含有する粒子分散剤にも当てはまると考えられる。ヒュームド無機粒子又はコロイダル無機粒子分散体（Ａ）の粒径分布は、通常、０．１〜１．０％の固形分濃度及び希釈度において、プラスチックキュベット内で測定され、必要に応じて、分散媒体又は超純水を用いて測定が実施される。

粒子（Ａ）の平均粒径は、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， Ｌｔｄ．のＨｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅｒ（ＨＰＰＳ）又はＨｏｒｉｂａ ＬＢ５５０などの計測器を使用して、動的光散乱法により測定するとき、好ましくは２０〜２００ｎｍの範囲であり、より好ましくは２５〜１８０ｎｍの範囲、最も好ましくは３０〜１７０ｎｍの範囲、特に好ましくは４０〜１６０ｎｍの範囲、特に４５〜１５０ｎｍの範囲である。

ＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７：２０１０−０９に従って決定される粒子（Ａ）のＢＥＴ表面は、広い範囲で変動し得る。好ましくは、粒子（Ａ）のＢＥＴ表面は、１〜５００ｍ^２／ｇの範囲、より好ましくは５〜２５０ｍ^２／ｇの範囲、最も好ましくは１０〜１００ｍ^２／ｇの範囲、特に２０〜９０ｍ^２／ｇの範囲、例えば２５〜８５ｍ^２／ｇの範囲である。

粒子（Ａ）は、種々の形状を有することができる。そのため、粒子（Ａ）は、１種類又は本質的に１種類のみの形状を有していてもよい。しかし、粒子（Ａ）は、異なる形状を有することも可能である。例えば、２種類の異なる形状の粒子（Ａ）が存在していてもよい。例えば、（Ａ）の形状は、立方体、辺を面取りした立方体、八面体、二十面体、繭形、小塊、又は突起若しくは窪みを有する若しくは有さない球形であり得る。好ましくは、（Ａ）は実質的に球形であり、通常、突起又は窪みを有する。

無機粒子（Ａ）は繭形状であることが好ましい場合がある。繭には突起又は窪みがあってもなくてもよい。繭形状粒子は、１０〜２００ｎｍの短軸を有し、長軸／短軸比１．４〜２．２、より好ましくは１．６〜２．０の粒子である。繭形粒子は、好ましくは０．７〜０．９７、より好ましくは０．７７〜０．９２の平均形状係数、好ましくは０．４〜０．９、より好ましくは０．５〜０．７の平均真球度、及び好ましくは４１〜６６ｎｍ、より好ましくは４８〜６０ｎｍの平均円相当径を有する。これらは透過型電子顕微鏡及び走査型電子顕微鏡により測定できる。

繭形粒子の形状係数、真球度及び円相当径の決定について、図１〜４を参照しながら以下で説明する。

形状係数は、個々の粒子の形状及び窪み（図１を参照のこと）に関するデータを与え、下記の式
形状係数 ＝ ４π（面積 ／ 外周^２）
に従って計算することができる。

窪みのない球状粒子の形状係数は１である。窪みの数が増加すると、形状係数の値は減少する。

真球度（図２を参照のこと）は、平均についての積率を用いて個々の粒子の伸長度に関する情報を与えるものであり、下記の式（Ｍは、各粒子の重心である）：
真球度＝（Ｍ_ｘｘ−Ｍ_ｙｙ）−［４Ｍ_ｘｙ ^２＋（Ｍ_ｙｙ−Ｍ_ｘｘ）^２］^０．５／（Ｍ_ｘｘ−Ｍ_ｙｙ）＋［４Ｍ_ｘｙ ^２＋（Ｍ_ｙｙ−Ｍ_ｘｘ）^２］^０．５
伸長度 ＝（１／真球度）^０．５
［式中、
Ｍ_ｘｘ＝Σ（ｘ−ｘ_ｍｅａｎ）^２／Ｎ
Ｍ_ｙｙ＝Σ（ｙ−ｙ_ｍｅａｎ）^２／Ｎ
Ｍ_ｘｙ＝Σ ［（ｘ−ｘ_ｍｅａｎ）＊（ｙ−ｙ_ｍｅａｎ）］／Ｎ
Ｎ 各粒子の像を形成するピクセルの数
ｘ、ｙ ピクセルの座標
ｘ_ｍｅａｎ 前記粒子の像を形成するＮピクセルのｘ座標の平均値
ｙ_ｍｅａｎ 前記粒子の像を形成するＮピクセルのｙ座標の平均値］
に従って計算することができる。球状粒子の真球度は１である。粒子が伸長すると、真球度の値は減少する。

個々の非円形粒子の円相当径（以下、ＥＣＤと略記）から、各非円形粒子（図３を参照のこと）と同一の面積を有する円の直径に関する情報が得られる。

平均形状係数、平均真球度及び平均ＥＣＤは、解析された粒子数に関連する各特性の算術平均である。

粒子形状特徴づけの手順は以下の通りである。固形物含量率２０質量％の水性繭形粒子分散体を、炭素箔上で分散させ乾燥させる。エネルギーフィルタ透過型電子顕微鏡（ＥＦ−ＴＥＭ）（１２０キロボルト）及び走査型電子顕微鏡二次電子像（ＳＥＭ−ＳＥ）（５キロボルト）を使用して、乾燥分散体を解析する。解像度２ｋ、１６ビット、０．６８５１ｎｍ／ピクセルのＥＦ−ＴＥＭ像（図４を参照のこと）を解析に使用する。雑音抑圧後に閾値を用いて、像を２進コード化する。その後、粒子を手作業で分離する。上に重なった粒子及び周辺粒子を除外し、解析に使用されないようにする。前に定義したＥＣＤ、形状係数及び真球度を計算し、統計的に分類する。

例えば、繭形粒子は、平均一次粒子径（ｄ１）が３５ｎｍであり、平均二次粒子径（ｄ２）が７０ｎｍである、扶桑化学工業製ＦＵＳＯ（登録商標）ＰＬ−３であってもよい。

粒子（Ａ）の化学的性質は、特に限定されない。（Ａ）は、同一の化学的性質を有する粒子であってもよく、異なる化学的性質を有する粒子の混合物であってもよい。原則として、同一の化学的性質を有する粒子（Ａ）が好ましい。

一般に、（Ａ）は、
− 半金属、半金属酸化物若しくは半金属炭化物を含む、金属、金属酸化物若しくは金属炭化物などの無機粒子、又は
− 無機粒子の混合物
であり得る。

粒子（Ａ）はコロイダル無機粒子若しくはヒュームド無機粒子又はこれらの混合物であることが好ましい場合がある。特に、金属又は半金属の酸化物及び炭化物が好ましい。より好ましくは、粒子（Ａ）は、アルミナ、セリア、酸化銅、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化マグネシウム、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化スズ、チタニア、炭化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、ジルコニア、又はこれらの混合物若しくは複合体である。最も好ましくは、粒子（Ａ）は、アルミナ、セリア、シリカ、チタニア、ジルコニア、又はこれらの混合物若しくは複合体である。特に、粒子（Ａ）はシリカである。例えば、粒子（Ａ）はコロイダルシリカである。

本明細書で使用するとき、用語「コロイダルシリカ」とは、Ｓｉ（ＯＨ）_４の縮合重合により製造される二酸化ケイ素を指す。前駆体Ｓｉ（ＯＨ）_４は、例えば、高純度アルコキシシランの加水分解又は水性シリケート溶液の酸性化により得ることができる。このようなコロイダルシリカは、米国特許第５，２３０，８３３号に従って調製するか、Ｆｕｓｏ（登録商標）ＰＬ−１、ＰＬ−２、及びＰＬ−３製品、Ｎａｌｃｏ（登録商標）１０５０、２３２７及び２３２９製品、並びにＤｕＰｏｎｔ、Ｂａｙｅｒ、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ｎｉｓｓａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ又はＣｌａｒｉａｎｔから販売されている他の類似製品などの、各種市販製品のいずれかとして入手することが可能である。

本発明に従えば、ＣＭＰ組成物は、少なくとも１種のアミノ酸（Ｂ）を含む。

一般に、アミノ基及び酸基を有する有機化合物は、アミノ酸と称される。本発明の目的のために、全ての個々の立体異性体及びそれらのラセミ体混合物が、アミノ酸について検討される。アミノ基と酸基の両方が１個の炭素に結合した化合物（α−アミノカルボン酸と称される）がＣＭＰスラリー中で化学添加剤として使用されることが好ましい場合がある。多くのαーアミノカルボン酸が知られており、生物内のタンパク質の基本構成成分として使用される２０種類の「天然」アミノ酸がある。アミノ酸は、それらの側鎖に応じて、水性担体の存在下において、親水性、中性又は疎水性となり得る。研磨用添加剤としてのαアミノ酸の添加は、金属材料除去速度を増加させ得る。

少なくとも１種のαアミノ酸（Ｂ）は、式（Ｉ）
Ｈ_２Ｎ−ＣＲ^１Ｒ^２ＣＯＯＨ （Ｉ）
（式中、Ｒ^１及びＲ^２は、互いに独立して、水素、１〜８個の炭素原子を有する環状、分枝及び直鎖部分であって、非置換であるか、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＮＨ_２、−ＮＨ_２、−Ｓ−、−ＯＨ、−ＳＨ、並びにこれらの混合物及び塩を含むがこれらに限定されない、窒素含有置換基、酸素含有置換基、及び硫黄含有置換基から選択される１種以上の置換基により置換される部分である）
によって表される。

好ましくは、少なくとも１種のアミノ酸（Ｂ）は、α−アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、シスチン、システイン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、トレオニン、トリプシン、チロシン、バリン、並びにこれらの混合物及び塩である。より好ましくは、（Ｂ）は、α−アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、ロイシン、リシン、プロリン、セリン、バリン、並びにこれらの混合物及び塩である。最も好ましくは、（Ｂ）は、α−アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、プロリン、セリン、並びにこれらの混合物及び塩であり、特に、（Ｂ）は、α−アラニン、アスパラギン酸、グリシン、並びにこれらの混合物及び塩であり、例えば（Ｂ）は、グリシンである。

本発明に従えば、ＣＭＰ組成物（Ｑ）中のアミノ酸（Ｂ）の量は、組成物（Ｑ）の総質量に対して、１質量％以下である。より好ましくは、組成物（Ｑ）の総質量に対して、０．９質量％以下、最も好ましくは０．８５質量％以下、特に０．８質量％以下である。本発明に従えば、（Ｂ）の量は、組成物（Ｑ）の総質量に対して、少なくとも０．２質量％である。好ましくは、組成物（Ｑ）の総質量に対して、少なくとも０．３質量％以下、より好ましくは０．４質量％以下、最も好ましくは少なくとも０．５質量％以下、特に少なくとも０．６質量％以下である。例えば、（Ｂ）の量は、０．６５〜０．７８質量％の範囲であり得る。

本発明に従えば、ＣＭＰ組成物（Ｑ）は、少なくとも１種の腐食防止剤を含む。例えば、２種の腐食防止剤がＣＭＰ組成物（Ｑ）に含まれていてもよい。

一般に、腐食防止剤は、金属表面に保護分子層を形成することにより銅などの金属の表面を保護できる化合物である。

腐食防止剤（Ｃ）は、例えばジアゾール、トリアゾール、テトラゾール及びこれらの誘導体であり得る。好ましくは、少なくとも１種の腐食防止剤（Ｃ）は、例えば、１，２，４−トリアゾール、１，２，３−トリアゾール、３−アミノ−メチル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、４−メチルベンゾトリアゾール、５−メチルベンゾトリアゾール、５−６−ジメチルベンゾトリアゾール、５−クロロベンゾトリアゾール、１−オクタノイル（ｏｃｔａｎｙｌ）ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、ブチルベンゾトリアゾール、６−エチル−１Ｈ−１，２，４−ベンゾトリアゾール、（１−ピロリジニルメチル）ベンゾトリアゾール、１−ｎ−ブチル−ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール−５−カルボン酸、４，５，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾール並びにこれらの誘導体及び混合物であってもよく、より好ましくは、少なくとも１種の腐食防止剤（Ｃ）は、例えば、１，２，４−トリアゾール、１，２，３−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、４−メチルベンゾトリアゾール、５−メチルベンゾトリアゾール、５−６−ジメチルベンゾトリアゾール、５−クロロベンゾトリアゾール、１−ｎ−ブチル−ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール−５−カルボン酸、４，５，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾール並びにこれらの誘導体及び混合物であってもよく、最も好ましくは、少なくとも１種の腐食防止剤（Ｃ）は、例えば、１，２，４−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、５−メチルベンゾトリアゾール、５−クロロベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール−５−カルボン酸、４，５，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、イミダゾール並びにこれらの誘導体及び混合物であってもよく、特に、少なくとも１種の腐食防止剤（Ｃ）は、例えば、１，２，４−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、５−メチルベンゾトリアゾール、５−クロロベンゾトリアゾール、イミダゾール並びにこれらの誘導体及び混合物、例えば１Ｈ−ベンゾトリアゾールであってもよい。

本発明に従えば、ＣＭＰ組成物（Ｑ）中の（Ｃ）の量は、組成物（Ｑ）の総質量に対して、０．０２質量％以下である。組成物（Ｑ）の総質量に対して、好ましくは０．０１８質量％以下、最も好ましくは０．０１６質量％以下、特に０．０１４質量％以下である。本発明に従えば、（Ｃ）の量は、組成物（Ｑ）の総質量に対して、少なくとも０．００１質量％、好ましくは少なくとも０．００２質量％、より好ましくは少なくとも０．００５質量％、最も好ましくは０．００７質量％、特に少なくとも０．００８質量％である。例えば、（Ｃ）の量は、０．００９〜０．０１２質量％の範囲であり得る。

本発明に従えば、ＣＭＰ組成物（Ｑ）は、酸化剤としての過酸化水素（Ｄ）を含む。

一般に、酸化剤は、研磨される基板（基材）又はその層の１つを酸化できる化合物である。

本発明に従えば、ＣＭＰ組成物（Ｑ）中の（Ｄ）の量は、組成物（Ｑ）の総質量に対して、２質量％以下、好ましくは１．５質量％以下、より好ましくは１．４質量％以下、最も好ましくは、１．３質量％以下、特に１．２質量％以下である。本発明に従えば、（Ｄ）の量は、組成物（Ｑ）の総質量に対して、少なくとも０．０００１質量％、好ましくは０．０３質量％、より好ましくは少なくとも０．０８質量％、最も好ましくは少なくとも０．１質量％、特に少なくとも０．２質量％である。例えば、（Ｄ）の量は、組成物（Ｑ）の総質量に対して、０．０２〜０．１質量％、０．１５〜０．８質量％、０．８〜１．９質量％の範囲であり得る。

本発明によれば、ＣＭＰ組成物は、水性媒体（Ｅ）を含む。（Ｅ）は、１種類の水性媒体又は異なる種類の水性媒体の混合物であり得る。

一般に、水性媒体（Ｅ）は、水を含有する任意の媒体であってよい。好ましくは、水性媒体（Ｅ）は、水と水混和性有機溶媒（例えば、アルコール、好ましくはＣ_１〜Ｃ_３アルコール、又はアルキレングリコール誘導体）との混合物である。より好ましくは、水性媒体（Ｅ）は水である。最も好ましくは、水性媒体（Ｅ）は脱イオン水である。

（Ｅ）以外の成分の量が全体でＣＭＰ組成物のｘ質量％である場合、（Ｅ）の量はＣＭＰ組成物（Ｑ）の（１００−ｘ）質量％となる。

本発明に従うＣＭＰ組成物の各特性、例えば金属と二酸化ケイ素などのように異なる材料の比較を行ったときの組成物の安定性、研磨性能及びエッチング挙動は、対応する組成物のｐＨに依存することがある。

本発明に従えば、ＣＭＰ組成物（Ｑ）は、６〜９．５の範囲のｐＨを有する。好ましくは、使用される又は本発明に従う組成物のｐＨ値はそれぞれ、６．８〜９．２、より好ましくは７〜８．８、最も好ましくは７．３〜８．７、特に好ましくは７．５〜８．５、例えば７．６〜８．４の範囲である。

本発明のＣＭＰ組成物（Ｑ）は、任意に、少なくとも１種の非イオン性界面活性剤（Ｆ）を更に含み得る。

一般に、ＣＭＰ組成物において使用される界面活性剤は、液体の表面張力、２種の液体の間の界面張力、又は液体と固体との間の界面張力を低下させる表面活性化合物である。

一般に、任意の非イオン性界面活性剤（Ｆ）を使用することができる。

非イオン性界面活性剤（Ｆ）は、好ましくは水溶性及び／又は水分散性であり、より好ましくは水溶性である。「水溶性」とは、本発明の組成物に関連する成分又は原料が、分子レベルで水相中に溶解可能であることを意味する。「水分散性」とは、本発明の組成物の関連する成分又は原料が、水相中に分散して、安定したエマルジョン又は懸濁液を形成することを意味する。

非イオン性界面活性剤（Ｆ）は、好ましくは両親媒性非イオン性界面活性剤、即ち、少なくとも１種の疎水性基（ｂ１）及び少なくとも１種の親水性基（ｂ２）を含む界面活性剤である。このことは、非イオン性界面活性剤（Ｆ）が、２つ以上の疎水性基（ｂ１）、即ち、２、３又はそれ以上の基（ｂ１）を含むことができ、以下で述べるように、それらの基が少なくとも１つの親水性基（ｂ２）により互いに隔離されていることを意味する。このことはまた、非イオン性界面活性剤（Ｆ）が、２つ以上の親水性基（ｂ２）、例えば、２、３又はそれ以上の基（ｂ２）を含むことができ、以下に述べるように、これらが疎水性基（ｂ１）により互いに隔離されていることも意味する。

したがって、非イオン性界面活性剤（Ｆ）は、異なるブロック状の一般的構造を有し得る。このようなブロック状一般構造の例は、
− ｂ１−ｂ２、
− ｂ１−ｂ２−ｂ１、
− ｂ２−ｂ１−ｂ２、
− ｂ２−ｂ１−ｂ２−ｂ１、
− ｂ１−ｂ２−ｂ１−ｂ２−ｂ１、及び
− ｂ２−ｂ１−ｂ２−ｂ１−ｂ２
である。

非イオン性界面活性剤（Ｆ）は、より好ましくは、ポリオキシアルキレン基を含む両親媒性非イオン性界面活性剤である。

疎水性基（ｂ１）は、好ましくはアルキル基であり、より好ましくは４〜４０個、最も好ましくは５〜２０個、特に好ましくは７〜１８個、特に１０〜１６個、例えば１１〜１４個の炭素原子を有するアルキル基である。

親水性基（ｂ２）は、好ましくはポリオキシアルキレン基である。前記ポリオキシアルキレン基は、オリゴマー又はポリマーであり得る。より好ましくは、親水性基（ｂ２）は、ポリオキシアルキレン基からなる群から選択される親水性基であって、前記ポリオキシアルキレン基は、
（ｂ２１）オキシアルキレンモノマー単位、及び
（ｂ２２）オキシエチレンモノマー単位以外のオキシアルキレンモノマー単位
を含み、前記モノマー単位（ｂ２１）は、モノマー単位（ｂ２２）と同一ではなく、（ｂ２）の前記ポリオキシアルキレン基は、ランダム、交互、勾配及び／又はブロック状分布を持つモノマー単位（ｂ２１）及び（ｂ２２）を含む。

最も好ましくは、親水性基（ｂ２）は、ポリオキシアルキレン基からなる群から選択される親水性基であって、前記ポリオキシアルキレン基は、
（ｂ２１）オキシエチレンモノマー単位、及び
（ｂ２２）オキシエチレンモノマー単位以外のオキシアルキレンモノマー単位
を含み、（ｂ２）の前記ポリオキシアルキレン基は、ランダム、交互、勾配及び／又はブロック状分布を持つモノマー単位（ｂ２１）及び（ｂ２２）を含む。

好ましくは、オキシエチレンモノマー単位以外のオキシアルキレンモノマー単位（ｂ２２）は、置換オキシアルキレンモノマー単位であり、ここで、前記置換基は、アルキル、シクロアルキル、アリール、アルキル−シクロアルキル、アルキル−アリール、シクロアルキル−アリール及びアルキル−シクロアルキル−アリール基からなる群から選択される。オキシエチレンモノマー単位以外のオキシアルキレンモノマー単位（ｂ２２）は、
− より好ましくは、置換基がアルキル、シクロアルキル、アリール、アルキル−シクロアルキル、アルキル−アリール、シクロアルキル−アリール及びアルキル−シクロアルキル−アリール基からなる群から選択される、置換オキシラン（Ｘ）から誘導され、
− 最も好ましくは、アルキル−置換オキシラン（Ｘ）から誘導され、
− 特に好ましくは、置換基が１〜１０個の炭素原子を有するアルキル基からなる群から選択される、置換オキシラン（Ｘ）から誘導され、
− 例えば、メチルオキシラン（プロピレンオキシド）及び／又はエチルオキシラン（ブチレンオキシド）から誘導される。

置換オキシラン（Ｘ）の置換基自身が、不活性置換基、即ち、オキシラン（Ｘ）の共重合と、非イオン性界面活性剤（Ｆ）の表面活性に悪影響を与えない置換基を有する場合もある。そのような不活性置換基の例は、フッ素及び塩素原子、ニトロ基及びニトリル基である。そのような不活性置換基が存在する場合、それらは非イオン性界面活性剤（Ｆ）の親水−疎水性バランスに悪影響を与えない量で使用される。好ましくは、置換オキシラン（Ｘ）の置換基は、そのような不活性基を有さない。

置換オキシラン（Ｘ）の置換基は、好ましくは、１〜１０個の炭素原子を有するアルキル基、スピロ環状、環外及び／又はアニールされた構造（ａｎｎｅａｌｅｄ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を持ち５〜１０個の炭素原子を有するシクロアルキル基、６〜１０個の炭素原子を有するアリール基、６〜２０個の炭素原子を有するアルキル−シクロアルキル基、７〜２０個の炭素原子を有するアルキル−アリール基、１１〜２０個の炭素原子を有するシクロアルキル−アリール基、並びに１２〜３０個の炭素原子を有するアルキル−シクロアルキル−アリール基からなる群から選択される。最も好ましくは、置換オキシラン（Ｘ）の置換基は、１〜１０個の炭素原子を有するアルキル基からなる群から選択される。特に、置換オキシラン（Ｘ）の置換基は、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基からなる群から選択される。

最も好ましい置換オキシラン（Ｘ）の例は、メチルオキシラン（プロピレンオキシド）及び／又はエチルオキシラン（ブチレンオキシド）、特にメチルオキシランである。

最も好ましくは、親水性基（ｂ２）は、モノマー単位（ｂ２１）及び（ｂ２２）からなる。

別の実施形態では、親水性基（ｂ２）は、好ましくは、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン又はポリオキシブチレン基であり、より好ましくはポリオキシエチレン基である。

親水性基（ｂ２）がモノマー単位（ｂ２１）及び（ｂ２２）を含有する又はこれらからなる場合、親水性基（ｂ２）として作用するポリオキシアルキレン基は、ランダム、交互、勾配及び／又はブロック状分布を持つモノマー単位（ｂ２１）及び（ｂ２２）を含む。このことは、１個の親水性基（ｂ２）は、１種類の分布のみ、即ち、
− ランダム：…−ｂ２１−ｂ２１−ｂ２２−ｂ２１−ｂ２２−ｂ２２−ｂ２２−ｂ２１−ｂ２２−…；
− 交互：…−ｂ２１−ｂ２２−ｂ２１−ｂ２２−ｂ２１−…；
− 勾配：…ｂ２１−ｂ２１−ｂ２１−ｂ２２−ｂ２１−ｂ２１−ｂ２２−ｂ２２−ｂ２１−ｂ２２−ｂ２２−ｂ２２−…；又は
− ブロック状：…−ｂ２１−ｂ２１−ｂ２１−ｂ２１−ｂ２２−ｂ２２−ｂ２２−ｂ２２−…
の分布を含み得ることを意味する。

あるいは、親水性基（ｂ２）は、少なくとも２種類の分布を含むこともでき、例えば、ランダム分布を持つオリゴマー又はポリマー部分と、交互分布を持つオリゴマー又はポリマー部分を含むこともできる。最も好ましくは、親水性基（ｂ２）は、好ましくは１種類のみの分布を持ち、最も好ましくは前記分布はランダム又はブロック状である。

親水性基（ｂ２）がモノマー単位（ｂ２１）及び（ｂ２２）を含有する又はこれらからなる実施形態において、（ｂ２１）対（ｂ２２）のモル比は広範囲で変動することがあり、したがって、本発明の組成物、方法及び使用方法の特定の要求に対し、最も有利に調整することが可能である。好ましくは、モル比（ｂ２１）：（ｂ２２）は、１００：１〜１：１であり、より好ましくは６０：１〜１．５：１、最も好ましくは５０：１〜１．５：１、特に好ましくは２５：１〜１．５：１であり、特に１５：１〜２：１、例えば９：１〜２：１である。

同様に、親水性基（ｂ２）として作用する、オリゴマー及びポリマー化ポリオキシアルキレン基の重合度も、広範囲で変動することがあり、したがって、本発明の組成物、方法及び使用方法の特定の要求に対し、最も有利に調整することが可能である。好ましくは、重合度は、５〜１００、好ましくは５〜９０、最も好ましくは５〜８０の範囲である。

特に、非イオン性界面活性剤（Ｆ）は、両親媒性非イオン性ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンアルキルエーテル界面活性剤であり、前記界面活性剤は、平均して、１０〜１６個の炭素原子を持つアルキル基、並びにランダム分布を持つ５〜２０個のオキシエチレンモノマー単位（ｂ２１）と２〜８個のオキシプロピレンモノマー単位を含む分子の混合物である。例えば、非イオン性界面活性剤（Ｆ）は、両親媒性非イオン性ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンアルキルエーテル界面活性剤であり、前記界面活性剤は、平均して、１１〜１４個の炭素原子を持つアルキル基、及びランダム分布を持つ１２〜２０個のオキシエチレンモノマー単位と３〜５個のオキシプロピレンモノマー単位を含む分子の混合物である。

非イオン性界面活性剤（Ｆ）は、存在する場合、ＣＭＰ組成物（Ｑ）中に種々の量で含有され得る。好ましくは、（Ｆ）の量は、ＣＭＰ組成物（Ｑ）の総質量に対して、１０質量％以下、より好ましくは３質量％以下、最も好ましくは１質量％以下、特に好ましくは０．５質量％以下、特に０．１質量％以下、例えば、０．０５質量％以下である。好ましくは、（Ｆ）の量は、組成物（Ｑ）の全質量に対し、少なくとも０．００００１質量％、より好ましくは少なくとも０．０００１質量％、最も好ましくは少なくとも０．０００８質量％、特に好ましくは少なくとも０．００２質量％、特に少なくとも０．００５質量％、例えば少なくとも０．００８質量％である。

一般に、非イオン性界面活性剤（Ｆ）は、異なる質量平均分子量を持つことができる。（Ｆ）の質量平均分子量は、好ましくは少なくとも３００、より好ましくは少なくとも５００、最も好ましくは少なくとも７００、特に少なくとも８００、例えば少なくとも９００である。（Ｆ）の質量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィー（以下ＧＰＣと略記）により測定する場合、好ましくは１５，０００［ｇ／ｍｏｌ］以下、より好ましくは６，０００［ｇ／ｍｏｌ］以下、最も好ましくは３，０００［ｇ／ｍｏｌ］以下、特に２，０００［ｇ／ｍｏｌ］以下、例えば１，４００［ｇ／ｍｏｌ］以下である。特に、（Ｆ）の質量平均分子量は、ＧＰＣにより測定する場合、９００〜１，４００［ｇ／ｍｏｌ］である。前記ＧＰＣは、当業者にとって公知である標準的ＧＰＣ技術である。

一般に、水性媒体中の非イオン性界面活性剤（Ｂ）の溶解性は、広い範囲で変動し得る。ｐＨ７、２５℃、大気圧下における水中の（Ｆ）の溶解性は、好ましくは少なくとも１ｇ／Ｌ、より好ましくは少なくとも５ｇ／Ｌ、最も好ましくは少なくとも２０ｇ／Ｌ、特に少なくとも５０ｇ／Ｌ、例えば少なくとも１５０ｇ／Ｌである。前記溶解性は、溶媒を蒸発させ飽和溶液中での残留質量を測定することにより決定できる。

本発明のＣＭＰ組成物（Ｑ）は、任意に、少なくとも１種のアミノ酸（Ｂ）とは異なる、少なくとも１種の追加錯化剤（Ｇ）、例えば１種の錯化剤を更に含み得る。一般に、錯化剤は、研磨される基板又はその層の１つのイオンを錯化できる化合物である。好ましくは、（Ｇ）は、少なくとも１つのＣＯＯＨ基を有するカルボン酸、Ｎ含有カルボン酸、Ｎ含有スルホン酸、Ｎ含有硫酸、Ｎ含有ホスホン酸、Ｎ含有リン酸、又はこれらの塩である。より好ましくは、（Ｇ）は、少なくとも２つのＣＯＯＨ基を有するカルボン酸、Ｎ含有カルボン酸、又はこれらの塩である。例えば、少なくとも１種の追加錯化剤（Ｇ）は、酢酸、グルコン酸、乳酸、ニトリロ酢酸、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、イミノジコハク酸、グルタル酸、クエン酸、マロン酸、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、フマル酸、酒石酸、コハク酸及びフィチン酸であり得る。

存在する場合、錯化剤（Ｇ）は、種々の量で含有され得る。好ましくは、（Ｇ）の量は、対応する組成物の総質量に対して、２０質量％以下、より好ましくは１０質量％以下、最も好ましくは５質量％以下、例えば２質量％以下である。好ましくは、（Ｇ）の量は、対応する組成物の総質量に対して、少なくとも０．０５質量％、より好ましくは少なくとも０．１質量％、最も好ましくは少なくとも０．５質量％、例えば、少なくとも１質量％である。

本発明のＣＭＰ組成物は、任意に、少なくとも１種の殺生物剤（Ｈ）、例えば１種の殺生物剤を更に含み得る。一般に、殺生物剤は、化学的又は生物的手段により、あらゆる有害生物を阻止し、無害化し、又はそれに対する制御効果を及ぼす化合物である。好ましくは、（Ｈ）は、第四級アンモニウム化合物、イソチアゾリノン系化合物、Ｎ−置換ジアゼニウムジオキシド、又はＮ’−ヒドロキシ−ジアゼニウムオキシド塩である。より好ましくは、（Ｈ）は、Ｎ−置換ジアゼニウムジオキシド、又はＮ’−ヒドロキシ−ジアゼニウムオキシド塩である。

存在する場合、殺生物剤（Ｈ）は、種々の量で含有され得る。存在する場合、（Ｈ）の量は、対応する組成物の総質量に対して、好ましくは０．５質量％以下、より好ましくは０．１質量％以下、最も好ましくは０．０５質量％以下、特に０．０２質量％以下、例えば０．００８質量％以下である。存在する場合、（Ｈ）の量は、対応する組成物（Ｑ）の総質量に対し、好ましくは少なくとも０．０００１質量％、より好ましくは少なくとも０．０００５質量％、最も好ましくは少なくとも０．００１質量％、特に少なくとも０．００３質量％、例えば少なくとも０．００６質量％である。

本発明に従うＣＭＰ組成物はそれぞれ、必要に応じて、限定されないが、ｐＨ調整剤、安定剤等を含む、種々の他の添加剤を含有していてもよい。前記他の添加物は、例えば、一般にＣＭＰ組成物中に用いられ、したがって当業者にとって公知である添加物である。このような添加は、例えば、分散体を安定化し、又は研磨性能若しくは異なる層間の選択性を改善することができる。

存在する場合、前記添加剤は、種々の量で含有され得る。好ましくは、前記添加剤の量は、対応する組成物の総質量に対して、１０質量％以下、より好ましくは１質量％以下、最も好ましくは０．１質量％以下、例えば、０．０１質量％以下である。好ましくは、前記添加剤の量は、対応する組成物の総質量に対して、少なくとも０．０００１質量％、より好ましくは少なくとも０．００１質量％、最も好ましくは少なくとも０．０１質量％、例えば、少なくとも０．１質量％である。

半導体デバイスは、本発明のＣＭＰ組成物の存在下での基板のＣＭＰを含むプロセスによって製造することができる。本発明に従えば、前記プロセスは、コバルト若しくはコバルト及び銅並びに／又はコバルト合金を含有する又はこれらからなる表面領域を含む基板のＣＭＰを含む。

一般に、本発明に従う方法により製造することができる半導体デバイスは、特に制限されない。したがって、前記半導体デバイスは、例えばケイ素、ゲルマニウム、及びＩＩＩ−Ｖ族材料などの半導体材料を含む電子部品であり得る。半導体デバイスは、単独のデバイスとして製造されるもの、又はウェーハ上に製造され配線される多数のデバイスからなる集積回路（ＩＣ）として製造されるものであり得る。半導体デバイスは、ダイオードなどの二端子デバイス、バイポーラトランジスタなどの三端子デバイス、ホール効果センサなどの四端子デバイス、又は多端子デバイスであり得る。好ましくは、前記半導体デバイスは、多端子デバイスである。多端子デバイスは、集積回路及びマイクロプロセッサとしての論理デバイス、又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）及び相変化メモリ（ＰＣＲＡＭ）としてのメモリデバイスであり得る。好ましくは、前記半導体デバイスは、多端子論理デバイスである。特に、前記半導体デバイスは、集積回路又はマイクロプロセッサである。

一般に、集積回路において、Ｃｏが銅配線のための密着又はバリア層として使用される。銅は、そのナノ結晶質形態において、例えばメモリデバイスに含有され、ＭＯＳＦＥＴにおける金属ゲートとして含有される。コバルトは、電着による銅めっきを可能にするためのシードとしても使用できる。コバルト又はコバルト合金は、１つ以上の層のために銅の代わりに配線としても使用できる。例えば、キャパシタ（ＣＡＰ）は、金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）の連続層及び同一レベルの薄膜抵抗器により形成することができる。回路設計者は現在、最下層の金属レベルにおけるＴａＮ薄膜抵抗に配線することができ、これにより、寄生が低減され、既存の配線レベルをより効率的に使用できるようになる。例えばＣｏ／ＴａＮ、Ｃｏ／ＴｉＮ、Ｃｏ／ＴａＣＮ、Ｃｏ／ＴｉＣＮなどの金属窒化物又は金属炭窒化物の形態、又は例えば絶縁体の上のＣｏＭｏ、ＣｏＴａ、ＣｏＴｉ及びＣｏＷなどの単一のコバルト合金層の形態による、過剰な銅及び／又はコバルト並びにＣｏを含む密着／バリア層は、本発明に従う化学機械研磨プロセスにより除去することができる。

一般に、このコバルト及び／又はコバルト合金は、種々の方法で生成又は入手することができる。コバルト又はコバルト合金は、ＡＬＤ、ＰＶＤ又はＣＶＤプロセスにより生成することができる。コバルト又はコバルト合金はバリア材料上に堆積することが可能である。バリア用途に適した材料は、当該技術分野において周知である。バリアは、コバルト又は銅のような金属原子又はイオンが誘電体層に拡散することを妨げ、導電層の密着特性を向上させる。Ｔａ／ＴａＮ、Ｔｉ／ＴｉＮが使用され得る。

一般に、このコバルト及び／又はコバルト合金は、任意の種類、形態、又は形状のものであってよい。このコバルト及び／又はコバルト合金は、好ましくは層及び／又はオーバーグロースの形状を有する。このコバルト及び／又はコバルト合金が層及び／又はオーバーグロースの形状を有する場合、コバルト及び／又はコバルト合金含有率は、対応する層及び／又はオーバーグロースに対して、好ましくは９０質量％より大きく、より好ましくは９５質量％より大きく、最も好ましくは９８質量％より大きく、特に９９質量％より大きく、例えば９９．９質量％より大きい。このコバルト及び／又はコバルト合金は、好ましくは、他の基板間のトレンチ又はプラグ内に埋め込まれた又は成長したものであり、より好ましくは、例えば、ＳｉＯ_２、ケイ素、Ｌｏｗ−ｋ（ＢＤ１、ＢＤ２）若しくはウルトラＬｏｗ−ｋ材料、又は半導体工業において用いられるその他の絶縁及び半導体材料のような誘電体材料のトレンチ又はプラグ内に埋め込まれた又は成長したものである。

一般に、下方圧力又はダウンフォースは、ＣＭＰの際にパッドにウェーハを押圧するキャリアによってウェーハに印加される、下向きの圧力又は下向きの力である。この下方圧力又はダウンフォースは、例えば平方インチ当たりポンド数を単位として測定することができる（ｐｓｉと略記）。

本発明の方法に従えば、下方圧力は２ｐｓｉ以下である。好ましくは、下方圧力は、０．１〜１．９ｐｓｉの範囲、より好ましくは０．３〜１．８ｐｓｉの範囲、最も好ましくは０．４〜１．７ｐｓｉの範囲、特に好ましくは０．８〜１．６ｐｓｉの範囲、例えば１．３ｐｓｉである。

本発明の方法が、コバルト及び銅を含有する又はこれらからなる表面領域を含む基板の化学機械研磨を含む場合、材料除去速度に関するコバルト対銅の選択性は、好ましくは０．０５より大きく、より好ましくは０．２より大きく、最も好ましくは１より大きく、特に２．５より大きく、とりわけ２０より大きく、例えば４０より大きい。選択性特性は、例えばＣＭＰ組成物（Ｑ）における過酸化水素（Ｄ）の濃度、腐食防止剤（Ｃ）の濃度及び研磨剤（Ａ）の濃度を変化させることにより調整できる。

本発明に従い使用されるＣＭＰ組成物は、コバルト若しくはコバルト及び銅並びに／又はコバルト合金を含む、半導体工業において使用される基板の化学機械研磨用のものである。

コバルト及び／又はコバルト合金は、任意の種類、形態、又は形状のものであってよい。コバルト及び／又はコバルト合金は、好ましくは層及び／又はオーバーグロースの形状を有する。このコバルト及び／又はコバルト合金が層及び／又はオーバーグロースの形状を有する場合、コバルト及び／又はコバルト合金含有率は、対応する層及び／又はオーバーグロースに対して、好ましくは９０質量％より大きく、より好ましくは９５質量％より大きく、最も好ましくは９８質量％より大きく、特に９９質量％より大きく、例えば９９．９質量％より大きい。コバルト及び／又はコバルト合金は、好ましくは、他の基板間のトレンチ又はプラグ内に埋め込まれた又は成長したものであり、より好ましくは、例えば、ＳｉＯ_２、ケイ素、Ｌｏｗ−ｋ（ＢＤ１、ＢＤ２）若しくはウルトラＬｏｗ−ｋ材料、又は半導体工業において用いられるその他の絶縁及び半導体材料のような誘電体材料のトレンチ又はプラグ内に埋め込まれているか又はそこで成長している。例えばシリコン貫通電極（ＴＳＶ）中間プロセスにおいて、ポリマー、フォトレジスト及び／又はポリイミドなどの隔離（ｉｎｓｏｌａｔｅｄ）材料は、ウェットエッチング及びＣＭＰの後続処理工程の間で、絶縁／隔離特性のために、ウェーハの裏面からＴＳＶを露出させた後、絶縁材料として使用することができる。銅含有材料と誘電材料との間に、バリア材料の薄膜が存在してもよい。一般に、金属イオンが誘電材料へと拡散することを防ぐためのバリア材料は、例えば、Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｔａ／ＴａＮ、又はＲｕ若しくはＲｕ合金、Ｃｏ若しくはＣｏ合金であり得る。

本発明に従うＣＭＰ組成物（Ｑ）が、コバルト及び銅を含む基板の研磨に用いられる場合、材料除去速度に関するコバルト対銅の選択性は、好ましくは０．０５より大きく、より好ましくは０．２より大きく、最も好ましくは１より大きく、特に２．５より大きく、とりわけ２０より大きく、例えば４０より大きい。

前記選択性は、コバルトの高い材料除去速度（ＭＲＲ）と銅の低いＭＲＲの組み合わせ又はその逆の組み合わせによって、有利に調整することができる。

本発明に従うＣＭＰ組成物（Ｑ）の例
Ｚ１
（Ａ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０５〜０．９質量％の総量のコロイダル無機粒子若しくはヒュームド無機粒子（Ａ）又はこれらの混合物と、
（Ｂ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．２〜０．９質量％の総量の少なくとも１種のアミノ酸と、
（Ｃ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００８〜０．０２質量％の総量の少なくとも１種の腐食防止剤と、
（Ｄ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜０．１質量％の総量の酸化剤としての過酸化水素と、
（Ｅ）水性媒体と
を含む、７．１〜９の範囲のｐＨを有するＣＭＰ組成物（Ｑ）。

Ｚ２
（Ａ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２．５質量％の総量のコロイダル無機粒子（Ａ）と、
（Ｂ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．２〜１質量％の総量の少なくとも１種のアミノ酸と、
（Ｃ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００１〜０．０２質量％の総量の少なくとも１種の腐食防止剤と、
（Ｄ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２質量％の総量の酸化剤としての過酸化水素と、
（Ｅ）水性媒体と
を含み、６〜９．５の範囲のｐＨを有するＣＭＰ組成物（Ｑ）。

Ｚ３
（Ａ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２．５質量％の総量のヒュームド無機粒子（Ａ）と、
（Ｂ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．２〜１質量％の総量の少なくとも１種のアミノ酸と、
（Ｃ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００１〜０．０２質量％の総量の少なくとも１種の腐食防止剤と、
（Ｄ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２質量％の総量の酸化剤としての過酸化水素と、
（Ｅ）水性媒体と
を含み、６〜９．５の範囲のｐＨを有するＣＭＰ組成物（Ｑ）。

Ｚ４
（Ａ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２．５質量％の総量のコロイダルシリカ粒子と、
（Ｂ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．２〜１質量％の総量の少なくとも１種のアミノ酸と、
（Ｃ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００１〜０．０２質量％の総量の少なくとも１種の腐食防止剤と、
（Ｄ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２質量％の総量の酸化剤としての過酸化水素と、
（Ｅ）水性媒体と
を含み、６〜９．５の範囲のｐＨを有するＣＭＰ組成物（Ｑ）。

Ｚ５
（Ａ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２．５質量％の総量のコロイダルシリカ粒子（Ａ）であって、前記粒子（Ａ）の平均粒径が動的光散乱法により測定した場合に２０ｎｍ〜２００ｎｍである、コロイダルシリカ粒子（Ａ）と、
（Ｂ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．２〜１質量％の総量の少なくとも１種のアミノ酸と、
（Ｃ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００１〜０．０２質量％の総量の少なくとも１種の腐食防止剤と、
（Ｄ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２質量％の総量の酸化剤としての過酸化水素と、
（Ｅ）水性媒体と
を含み、６〜９の範囲のｐＨを有するＣＭＰ組成物（Ｑ）。

Ｚ６
（Ａ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２．５質量％の総量のコロイダルシリカ粒子と、
（Ｂ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．４５〜０．８２質量％の総量のグリシン、アラニン、ロイシン、システイン又はこれらの混合物若しくは塩と、
（Ｃ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００１〜０．０２質量％の総量の少なくとも１種の腐食防止剤と、
（Ｄ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２質量％の総量の酸化剤としての過酸化水素と、
（Ｅ）水性媒体と
を含み、６〜９．５の範囲のｐＨを有するＣＭＰ組成物（Ｑ）。

Ｚ７
（Ａ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．１〜１．８質量％の総量のコロイダルシリカ粒子（Ａ）と、
（Ｂ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．２〜０．９質量％の総量のグリシン、アラニン、ロイシン、システイン又はこれらの混合物若しくは塩と、
（Ｃ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００７〜０．０１８質量％の総量の少なくとも１種の腐食防止剤と、
（Ｄ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２質量％の総量の酸化剤としての過酸化水素と、
（Ｅ）水性媒体と
を含み、６〜９．５の範囲のｐＨを有するＣＭＰ組成物（Ｑ）。

Ｚ８
（Ａ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．１〜１．８質量％の総量のコロイダルシリカ粒子（Ａ）と、
（Ｂ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．２〜０．９質量％の総量のグリシン、アラニン、ロイシン、システインと、
（Ｃ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００７〜０．０１８質量％の総量の、５−メチルベンゾトリアゾール、１，２，４−トリアゾール、１Ｈ−ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール、又はこれらの混合物と、
（Ｄ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２質量％の総量の酸化剤としての過酸化水素と、
（Ｅ）水性媒体と
を含み、６〜９．５の範囲のｐＨを有するＣＭＰ組成物（Ｑ）。

Ｚ９
（Ａ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０５〜０．９質量％の総量のコロイダル無機粒子若しくはヒュームド無機粒子（Ａ）又はこれらの混合物と、
（Ｂ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．２〜０．９質量％の総量の少なくとも１種のアミノ酸と、
（Ｃ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００８〜０．０２質量％の総量の少なくとも１種の腐食防止剤と、
（Ｄ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．２〜０．５質量％の総量の酸化剤としての過酸化水素と、
（Ｅ）水性媒体と
を含み、７．１〜９の範囲のｐＨを有するＣＭＰ組成物（Ｑ）。

Ｚ１０
（Ａ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０５〜０．９質量％の総量のコロイダル無機粒子若しくはヒュームド無機粒子（Ａ）又はこれらの混合物と、
（Ｂ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．２〜０．９質量％の総量の少なくとも１種のアミノ酸と、
（Ｃ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００８〜０．０２質量％の総量の少なくとも１種の腐食防止剤と、
（Ｄ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．４〜１．７５質量％の総量の酸化剤としての過酸化水素と、
（Ｅ）水性媒体と
を含み、７．１〜９の範囲のｐＨを有するＣＭＰ組成物（Ｑ）。

ＣＭＰ組成物の製造方法は周知である。それらの方法は、本発明のＣＭＰ組成物の製造に適用できる。この方法は、上記成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び任意の成分（Ｆ）から（Ｈ）を、水性媒体（Ｅ）、好ましくは水中に分散又は溶解させ、任意に、酸、塩基、緩衝剤又はｐＨ調整剤を添加してｐＨ値を調整することで実行できる。この目的のために、通常の標準的な混合プロセス、及び撹拌容器、高剪断回転翼、超音波ミキサー、ホモジナイザーノズル又は向流ミキサーなどの混合装置を使用してもよい。

研磨プロセスは、一般に公知であり、集積回路を有するウェーハの製作でのＣＭＰに通例使用される条件下で、前記プロセス及び前記装置と共に、実施することができる。研磨プロセスを行うことができる装置に特に制限はない。

当技術分野で公知であるように、ＣＭＰプロセスのための典型的な装置は、研磨パッドで覆われた回転定盤からなる。オービタル研磨機も使用されている。ウェーハはキャリア又はチャックに取り付けられる。ウェーハの処理側は、研磨パッドに対向している（片面研磨プロセス）。保持リングがウェーハを水平位置に保持する。

キャリアの下のより大きな直径の定盤も、全体として水平に配置され、研磨されるウェーハの表面に対し平行な表面を提供する。定盤上の研磨パッドは、平坦化プロセス中にウェーハ表面に接触する。

材料の摩損を生じさせるため、ウェーハが研磨パッド上に押圧される。キャリア及び定盤は両方とも、通常、キャリア及び定盤から垂直に伸びる各軸を中心として回転する。キャリア回転軸は、回転定盤に対して固定されたままでもよく、定盤に対して水平に往復してもよい。キャリアの回転方向は、必ずしも必要ではないが、典型的には、定盤の回転方向と同じである。キャリア及び定盤の回転速度は、必ずしも必要ではないが、通常、異なる値に設定される。本発明のＣＭＰプロセス中に、本発明のＣＭＰ組成物は、通常、連続流として又は液滴法により、研磨パッド上に適用される。通例的に、定盤の温度は、１０〜７０℃の温度に設定される。

ウェーハへの荷重は、例えば、多くの場合バッキングフィルムと称される軟質パッドで覆われた鋼製平板によって印加することができる。より先進的な装置が使用されている場合、空気圧又は窒素圧を加えられた可撓性メンブレンが、ウェーハをパッド上に押圧する。このようなメンブレンキャリアは、硬質研磨パッドが使用される場合の低ダウンフォースプロセスにとって好ましい。なぜなら、硬質定盤設計によるキャリアと比較して、ウェーハへの下方圧力の分布が、より均一になるためである。ウェーハへの圧力分布を制御するためのオプションを備えたキャリアを、本発明に従って使用してもよい。これらのキャリアは、通常、ある程度互いに独立して装着され得る複数の異なるチャンバーを備えるように設計されている。

更なる詳細については、ＷＯ２００４／０６３３０１Ａ１、特に１６ページの段落［００３６］から１８ページの段落［００４０］及び図２を参照されたい。

本発明のＣＭＰプロセスにより、及び／又は本発明のＣＭＰ組成物を使用することにより、コバルト若しくはコバルト及び銅並びに／又はコバルト合金を含有する又はこれらからなる表面領域を含む集積回路を備え、優れた機能性を有するウェーハを得ることができる。

本発明のＣＭＰ組成物は、ＣＭＰプロセスにおいて、すぐに使用できるスラリーとして用いることができ、それらの組成物は、長い貯蔵寿命を有し、長期にわたって安定した粒径分布を示す。したがって、本発明のＣＭＰ組成物は、取扱い及び貯蔵が容易である。本発明のＣＭＰ組成物は、優れた研磨性能を示し、コバルトの高い材料除去速度（ＭＲＲ）と銅の低いＭＲＲの組み合わせ又はその逆の組み合わせによって、特に制御可能であり調整可能であるコバルトと銅との間の選択性を示す。本発明に従うＣＭＰ組成物は、その成分の量が最小限に維持されるため、それぞれ費用対効果の高い態様で使用することができる。

形状係数の変動と共に粒子の形状を示した略図。 真球度の変動と共に粒子の伸長を示した略図。 円相当径（ＥＣＤ）の略図。 炭素箔上における固形物含量率２０質量％の乾燥繭形シリカ粒子分散体のエネルギーフィルタ透過型電子顕微鏡（ＥＦ−ＴＥＭ）（１２０キロボルト）画像。 Ｈ_２Ｏ_２濃度との従属関係にある、低研磨剤濃度０．５質量％（Ａ）におけるＣｕ及びＣｏ材料除去速度並びにＣｕに対するＣｏの選択性。 Ｈ_２Ｏ_２濃度との従属関係にある、低粒子濃度０．５質量％（Ａ）及び高粒子濃度４．９質量％（Ａ）におけるＣｕ材料除去速度。 Ｈ_２Ｏ_２濃度１質量％における下方圧力に対するＣｏ及びＣｕ材料除去速度の従属性。

ＣＭＰ試験のための一般的手順を下記で説明する。

２００ｍｍ Ｃｏ／Ｃｏウェーハのための標準的ＣＭＰプロセス：
Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ ｎＳｐｉｒｅ（モデル６ＥＣ）、ＶｉＰＲＲ浮動保持リングキャリア；
下方圧力：１．５ｐｓｉ；
裏面圧力：１．０ｐｓｉ；
保持リング圧力：１．０ｐｓｉ；
研磨テーブル／キャリア速度：１３０／１２７ｒｐｍ；
スラリー流速：３００ｍｌ／分；
研磨時間：１５秒；（Ｃｏ）
６０秒；（Ｃｕ）
研磨パッド：Ｆｕｊｉｂｏ Ｈ８００；
バッキングフィルム：Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ、ＤＦ２００（１３６穴）；
コンディショニングツール：Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ、軟質ブラシ、ｅｘ−ｓｉｔｕ；各ウェーハの後で、別のウェーハの次の処理のために、５ｌｂｓのダウンフォースにより２回スイープを行うことで、パッドのコンディショニングを行う。ブラシは軟質である。このことは、２００回のスイープの後でも、前記ブラシが軟質研磨パッドに対して著しく高い除去速度を生じていることはないことを意味する。

３個のダミーＴＥＯＳウェーハを、金属ウェーハが研磨される前に６０秒間研磨した（Ｃｏウェーハは１５秒間、Ｃｕは６０秒間研磨した）。

スラリーをローカル供給ステーション内で撹拌した。

（半）金属ブランケットウェーハのための標準的解析手順：
Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ ＬＡ３１０ Ｓスケール又はＮＡＰＳＯＮ ４点プローブステーションを使用し、ＣＭＰ前後でのウェーハの質量差により除去速度を決定した。

ＮＡＰＳＯＮ ４点プローブステーションを使用して、３９点直径走査（３９ ｐｏｉｎｔ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｓｃａｎ）（範囲）により、除去速度の半径方向均一性を評価した。

金属膜被覆ウェーハのＣＭＰ用の標準的消耗品：
Ｃｕ膜：ＥＣＰ（Ｒａｍｃｏにより供給）；
Ｃｏ膜：Ｔｉライナー上の２０００ Ａ ＰＶＤ Ｃｏ（供給者：ＡＴＭＩ）；
Ｌｏｗ−ｋ材料：第１世代ブラックダイヤモンド（ｂｌａｃｋ ｄｉａｍｏｎｄ １^ｓｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）（以下「ＢＤ１」と称する）；
ｐＨ値は、ｐＨ複合電極（Ｓｃｈｏｔｔ、ブルーライン２２ｐＨ）を用いて測定した。

スラリー製造のための標準的手順：
所望量のグリシンを超純水中に溶解させることにより、グリシン４．２質量％の水溶液を製造した。２０分間撹拌した後、前記溶液を中和し、４．８質量％のＫＯＨ水溶液を添加することによりｐＨをｐＨ８．０５±０．１に調整した。濃度を調整するために、残部水を添加してもよい。所望量のＢＴＡを超純水中に溶解させ、固体ＢＴＡが全て溶解するまで３０分間撹拌することにより、ＢＴＡ ０．３４質量％の水溶液を製造した。所望量の界面活性剤（Ｆ）（例えばＤｏｗのＴｒｉｔｏｎ（商標）ＤＦ１６）を３０分間撹拌して超純水中に溶解させることにより、１質量％の非イオン性界面活性剤原液を製造した。

実施例のＣＭＰスラリーを製造するため、グリシン（アミノ酸（Ｂ））溶液、ＢＴＡ（腐食防止剤（Ｃ））溶液及び界面活性剤（Ｆ）溶液を混合し、コロイダルシリカ粒子の溶液（（Ａ）、例えばＦｕｓｏ（登録商標）ＰＬ ３の３０％原液）を連続撹拌下で添加した。所望量の研磨剤（Ａ）を全て添加した後、分散体を更に５分間撹拌した。次いで、４．８質量％のＫＯＨ水溶液を添加することにより、ｐＨを８．３±０．１に調整した。ＣＭＰスラリーの濃度を、下記の実施例及び比較例の表２、３、４及び５に挙げた値に調整するために、残部水を攪拌下で添加した。その後、室温にて０．２μｍフィルターを通過させることにより、分散体を濾過した。スラリーをＣＭＰに使用する直前（１〜１５分前）に、所望量のＨ_２Ｏ_２（Ｄ）を添加した。

標準的スラリー製造手順を改変した手順に従い、比較例Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５及びＶ６のスラリーを製造した。標準的手順に従うスラリーを、ＢＴＡ（Ｃ）なしで製造した。その後、必要な量のＢＴＡ（Ｃ）（１％原液）を撹拌下で添加した。スラリーをＣＭＰに使用する直前（１〜１５分前）に、所望量のＨ_２Ｏ_２（Ｄ）を添加した。

標準的スラリー製造手順を改変した手順により、比較例Ｖ７〜Ｖ１５のスラリーを製造した。Ｆｕｓｏ（登録商標）ＰＬ３シリカ（Ａ）４５０ｇ分散体（２０．０％）を、標準的製造手順に従って製造したスラリー１５５０ｇに撹拌下で添加し、シリカ４．９％、８０ｐｐｍ ＢＴＡ（Ｃ）、グリシン（Ｂ）０．５８％、Ｔｒｉｔｏｎ（商標）ＤＦ１６（Ｆ）０．０２３％、ｐＨ７．９のスラリーを得た。スラリーをＣＭＰに使用する直前（１〜１５分前）に、所望量のＨ_２Ｏ_２（Ｄ）を添加した。

実施例において使用された無機粒子（Ａ）
平均一次粒子径（ｄ１）が３５ｎｍであり、平均二次粒子径（ｄ２）が７０ｎｍである（Ｈｏｒｉｂａ製計測器を介して動的光散乱法を用いて測定）、繭形コロイダルシリカ粒子（例えばＦｕｓｏ（登録商標）ＰＬ−３）を使用した。

粒子形状特徴づけの手順
固形物含量率２０質量％の水性繭形シリカ粒子分散体を、炭素箔上で分散させ乾燥させた。エネルギーフィルタ透過型電子顕微鏡（ＥＦ−ＴＥＭ）（１２０キロボルト）及び走査型電子顕微鏡二次電子像（ＳＥＭ−ＳＥ）（５キロボルト）を使用して、乾燥分散体を解析した。解像度２ｋ、１６ビット、０．６８５１ｎｍ／ｐｉｘｅｌのＥＦ−ＴＥＭ像（図４）を解析に使用した。雑音抑圧後に閾値を用いて、像を２進コード化した。その後、粒子を手作業で分離した。上に重なった粒子及び周辺粒子を除外し、解析に使用されないようにした。前に定義したＥＣＤ、形状係数及び真球度を計算し、統計的に分類した。

存在する場合、界面活性剤（Ｆ）として、両親媒性非イオン性ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンアルキルエーテル界面活性剤を使用する。前記界面活性剤は、平均して、６〜１２個の炭素原子を持つアルキル基、並びにランダム分布を持つ２〜１０個のオキシエチレンモノマー単位及び１〜５個のオキシプロピレンモノマー単位を含む分子の混合物である（例えばＤｏｗのＴｒｉｔｏｎ（商標）ＤＦ１６）。

図５からわかるように、材料除去速度はＨ_２Ｏ_２濃度に強く依存する。銅材料除去速度については、Ｈ_２Ｏ_２濃度との従属関係にある３種類の領域を規定することができる。Ｈ_２Ｏ_２ ０〜０．１質量％の範囲では、銅除去速度は非常に低く、Ｈ_２Ｏ_２濃度増大の影響を受けない。Ｈ_２Ｏ_２ ０．２〜０．５質量％の範囲では、銅除去速度が増大する。Ｈ_２Ｏ_２ ０．５〜２．０質量％の範囲では、銅除去速度は、Ｈ_２Ｏ_２濃度増大から独立している。これと対照的に、コバルト除去速度は、少なくとも０．０５質量％という非常に低いＨ_２Ｏ_２濃度で既に増大している。コバルト除去速度は、Ｈ_２Ｏ_２０．４質量％において最大値に達し、その後減少する。この驚くべき従属性に基づいて、Ｈ_２Ｏ_２濃度を変化させることにより、コバルト対銅の選択性を容易に調整することができる。

腐食防止剤濃度（Ｃ）（例えばＢＴＡ）の変化は、コバルト及び銅材料除去速度に対する強い効果を示している。

高い粒子（Ａ）濃度では、本発明に従う低い粒子（Ａ）濃度における前述の状況と比較して、Ｈ_２Ｏ_２（Ｄ）濃度に対する銅除去速度の依存性が異なっている。銅除去速度は、顕著な最大値を示している（図６を参照のこと）。コバルト対銅の選択性の制御は、高い粒子（Ａ）濃度では不可能である。

銅除去速度は、下方圧力を増大させることで、直線的に増大する。これと対照的に、下方圧力の直線的増大は、コバルト材料除去速度の指数関数的増大につながる（図７を参照のこと）。コバルト材料除去速度の点において制御可能なプロセスを実現するには、本発明に従う低い下方圧力を用いる措置（ｒｅｇｉｍｅ）が好ましい。

本発明に従う実施例１〜１２のＣＭＰ組成物は、コバルト対銅の選択性、低い研磨剤（Ａ）濃度におけるコバルトの高い材料除去速度、Ｂｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｉ（ＢＤ１）などのＬｏｗ−ｋ材料の低い材料除去速度、低いエッチング挙動及び高い分散安定性という点で、改善された性能を示している。前記選択性は、本発明に従うＣＭＰ組成物を使用することにより、最大４１倍増大させることができる。低い粒子（Ａ）濃度においてＨ_２Ｏ_２（Ｄ）の量を変化させることにより、前記選択性を広い範囲で調整することができる。

Claims (14)

1. 化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物（Ｑ）であって、
   （Ａ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２．５質量％の総量のコロイダル無機粒子若しくはヒュームド無機粒子（Ａ）又はこれらの混合物と、
   （Ｂ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．２〜１質量％の総量の少なくとも１種のアミノ酸と、
   （Ｃ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００１〜０．０２質量％の総量の少なくとも１種の腐食防止剤と、
   （Ｄ）各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．０００１〜２質量％の総量の酸化剤としての過酸化水素と、
   （Ｅ）水性媒体と
   を含み、６〜９．５の範囲のｐＨを有する、ＣＭＰ組成物（Ｑ）。
2. 無機粒子（Ａ）がコロイダル粒子である、請求項１に記載のＣＭＰ組成物（Ｑ）。
3. 無機粒子（Ａ）がヒュームド粒子である、請求項１に記載のＣＭＰ組成物（Ｑ）。
4. 無機粒子（Ａ）がシリカ粒子である、請求項１から３のいずれか一項に記載のＣＭＰ組成物（Ｑ）。
5. 粒子（Ａ）の平均粒径が、動的光散乱法により測定した場合に２０〜２００ｎｍである、請求項１から４のいずれか一項に記載のＣＭＰ組成物（Ｑ）。
6. 少なくとも１種のアミノ酸（Ｂ）が、グリシン、アルギニン、リシン、アラニン、ロイシン、バリン、ヒスチジン、システイン、セリン及びプロリンからなる群から選択される、請求項１から５のいずれか一項に記載のＣＭＰ組成物（Ｑ）。
7. 少なくとも１種の腐食防止剤（Ｃ）が、ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール及び１，２，４−トリアゾールからなる群から選択される、請求項１から６のいずれか一項に記載のＣＭＰ組成物（Ｑ）。
8. 各ＣＭＰ組成物の総質量に対して０．００１〜０．０５質量％の総量の少なくとも１種の界面活性剤（Ｆ）を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のＣＭＰ組成物（Ｑ）。
9. 少なくとも１種の界面活性剤（Ｆ）が、ポリオキシアルキレン基を含む両親媒性非イオン性界面活性剤である、請求項１から８のいずれか一項に記載のＣＭＰ組成物（Ｑ）。
10. 半導体工業において使用される基材（Ｓ）の化学機械研磨のための、請求項１から９のいずれか一項に記載のＣＭＰ組成物（Ｑ）を使用する方法であって、基材（Ｓ）が、
    （ｉ）コバルト若しくは
    （ｉｉ）コバルト及び銅並びに／又は
    （ｉｉｉ）コバルト合金
    を含む、方法。
11. 半導体デバイスを製造するための方法であって、請求項１から９のいずれか一項に規定されるＣＭＰ組成物（Ｑ）の存在下において、コバルト若しくはコバルト及び銅並びに／又はコバルト合金を含有する又はこれらからなる表面領域を含む基材の化学機械研磨を行うことを含む、方法。
12. 基材の化学機械研磨が、１３．８ｋＰａ（２ｐｓｉ）以下の下方圧力にて行われる、請求項１１に記載の方法。
13. コバルト対銅の材料除去速度の選択性が、０．１〜５０の範囲である、請求項１１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 過酸化水素濃度が、研磨プロセス中に変動させられる、請求項１１から１３に記載の方法。

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