JP2024501226A - 化学機械研磨組成物及びその使用方法 - Google Patents
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Abstract
本開示は、複数の金属、例えばコバルト及びタングステンを含有する基板を研磨することができる組成物を提供する。組成物は、腐食を軽減しながらそれらの金属の好ましい除去可能速度を提供することができ、他の材料に対して好ましい研磨選択比を示すことができる。本開示の研磨組成物は、少なくとも１つの研磨剤と、少なくとも１つの有機酸と、少なくとも１つのアニオン性界面活性剤と、６～２４炭素のアルキル鎖を有するアルキルアミンを含む少なくとも１つの第１のアミン化合物と、少なくとも１つのアゾール含有化合物と、アミノアルコールを含む任意選択の第２のアミン化合物と、水性溶媒と、任意選択的にｐＨ調整剤と、を含むことができる。
Description
本開示は、化学機械研磨組成物に関する。特に、本開示は、コバルトと、タングステンなどの当分野で使用される他の物質との要求される研磨性能特性のバランスをとる研磨組成物に関する。
半導体産業は、プロセス、材料、及び集積革新によるデバイスの更なる小型化によってチップ性能を改善するように絶えず推進されている。以前の材料革新は、相互接続構造中の導電性材料としてのアルミニウムに代わる銅の導入、及びＣｕ導電性材料を非導電性／絶縁体誘電体材料から隔離するための拡散障壁としてのタンタル（Ｔａ）／窒化タンタル（ＴａＮ）（又はチタン（Ｔｉ）／窒化チタン（ＴｉＮ））の使用を含んでいた。銅（Ｃｕ）は、その低い抵抗率及びエレクトロマイグレーションに対する優れた耐性のために、相互接続材料として選定された。
しかしながら、より新しい世代のチップの特徴が縮小するにつれて、バックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）において効果的な相互接続抵抗率を維持するために、多層Ｃｕ／バリア／誘電体スタックは、より薄く、よりコンフォーマルでなければならない。より薄いＣｕ及びＴａ／ＴａＮバリア膜スキームは、抵抗率及び堆積の柔軟性に問題をもたらす。例えば、より小さい寸法及び高度な製造ノードでは、抵抗率は、指数関数的に悪化しており、トランジスタ回路速度の改善（フロントエンド・オブ・ライン（ＦＥＯＬ））は、導電性Ｃｕ／バリア配線（ＢＥＯＬ）から生じる遅延によって半減されている。コバルト（Ｃｏ）は、ライナ材料、バリア層、及び導電層として使用するための主要な候補として浮上している。さらに、コバルトは、Ｗ金属接点、プラグ、ビア、及びゲート材料などの複数の用途におけるタングステン（Ｗ）金属の代替物としても研究されている。
現在利用可能な多くのＣＭＰスラリーは、前述の銅及びタングステンなどのより古いチップ設計において、より一般的な材料を除去するように特別に設計された。これらの古いＣＭＰスラリー中の特定の成分は、コバルトが化学腐食の影響をより受けやすいため、コバルトに有害で許容できない欠陥を引き起こす場合がある。その結果、コバルト層上に銅研磨スラリーを使用する場合、許容できない腐食、ウェハトポグラフィ、及び除去速度選択比が生じることが多い。
コバルトは、依然として他の金属（例えば、Ｃｕ及び／又はＷ）と共に使用されているが、半導体製作における金属成分としてのコバルト（Ｃｏ）の使用の増加に伴い、顕著な金属腐食なしにＣｏ含有表面上の誘電体成分又はバリア成分を効果的に研磨することができるＣＭＰスラリーに対する市場ニーズがある。
この概要は、以下の詳細な説明で更に説明される概念の選択を紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の重要な又は本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲を限定する助けとして使用されることも意図していない。
本明細書で定義されるように、特に明記しない限り、表される全ての百分率は、化学機械研磨組成物の総重量に対する重量百分率であると理解されるべきである。加えて、記載された全ての範囲は、開示された範囲及びその任意の部分範囲を含む。例えば、「０．１重量％～１重量％」の範囲は、０．１～１の範囲、及び０．２～０．９、０．５～１、０．１～０．５などのその任意の部分範囲を含む。「６～２４炭素」の範囲は、６～２４個の炭素、８～２０個の炭素、６～１２個の炭素、１０～２４個の炭素などを含む。
一態様において、本明細書に開示される実施形態は、少なくとも１つの研磨剤と、少なくとも１つの有機酸と、少なくとも１つのアゾール含有化合物と、６～２４炭素のアルキル鎖を含む第１のアミン化合物と、少なくとも１つのアニオン性界面活性剤と、水性溶媒と、任意選択的にｐＨ調整剤と、を含む研磨組成物に関する。
別の態様において、本明細書に開示される実施形態は、本明細書に記載の研磨組成物を使用して基板を研磨する方法に関する。特許請求される主題の他の態様及び利点は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
本明細書に開示される実施形態は、一般に、少なくともコバルト部分及びタングステン部分を含む基板を研磨するための組成物及び前記組成物を使用する方法に関する。さらに、本明細書に開示される実施形態は、少なくともコバルト、タングステン、及び誘電体（ＴＥＯＳ、ＳｉＮ、ｌｏｗ－ｋなど）部分を含む基板を研磨するための組成物及び前記組成物を使用する方法に関する。
バリア層、導電層、及び／又はＷの代替物としてのコバルト（Ｃｏ）の導入により、顕著なＣｏ腐食（すなわち、中程度のＣｏ除去速度を有する）を経ることなく効果的な材料除去速度でＣｏを研磨することができ、他の金属及び金属窒化物又は酸化物（Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｒｕ、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２など）、並びに誘電体膜（ＳｉＮ、酸化ケイ素、Ｐｏｌｙ－Ｓｉ、ｌｏｗ－ｋ誘電体（例えば、炭素ドープ酸化ケイ素）など）の研磨速度に一定の範囲の選択比を有するＣＭＰスラリーが市場で必要とされている。例えば、大量の材料が除去される積極的なバルク研磨ステップの後、所望の表面トポグラフィを得るためにバフ研磨ステップを実行することが望ましいことが多い。いくつかの実施形態において、バフ研磨に使用される組成物は、所望の表面トポグラフィを得るために、バルク研磨ステップ中に生じるよりも低い速度で、又は成分ごとにほぼ同じ除去速度（例えば、１０％以内又は５％以内）で、誘電材料並びに金属（例えば、ＴＥＯＳ、ＳｉＮ、及びＣｏ）を除去する。Ｃｏは、Ｃｕ及び他の貴金属よりも化学的に反応性が高いため、Ｃｏの腐食防止は、高度なノード組成設計において非常に困難である。現在の金属研磨スラリーは、ＣＭＰプロセス中にＣｏ腐食の問題を抱えているため、Ｃｏを含む表面を研磨するには装備が不十分である。加えて、一般に、研磨中に一定量のＣｏを除去して、後続の製造プロセスのためにパターン化半導体基板に平滑な表面を形成することが望ましい。
さらに、高度なノードは、複数の金属（例えば、Ｃｏ及びＷ）を有する基板を利用することが多く、したがって、各金属の過度の腐食を防止するように研磨組成物を配合するときにも考慮しなければならない。腐食は、金属が同じ化学環境に置かれた位置にあるときに、金属ごとに異なる程度で生じる。例えば、一般に、コバルトは、タングステンよりも低ｐＨ条件下でより容易に腐食され、高ｐＨ条件下ではその逆となる。同様の考察は、化学添加剤（すなわち、いくつかの化学添加剤は、１つの金属を別の金属よりも腐食させる可能性があるか、又は腐食を防止する）にも適用可能である。
１つ以上の実施形態において、本開示の研磨組成物は、少なくとも１つの研磨剤と、少なくとも１つの有機酸と、少なくとも１つのアニオン性界面活性剤と、６～２４炭素のアルキル鎖を有するアルキルアミンを含む少なくとも１つの第１のアミン化合物と、少なくとも１つのアゾール含有化合物と、アミノアルコールを含む第２のアミン化合物と、水性溶媒と、任意選択的にｐＨ調整剤と、を含む。
１つ以上の実施形態において、本開示の研磨組成物は、少なくとも１つの研磨剤と、少なくとも１つの有機酸と、任意選択的に少なくとも１つのアニオン性界面活性剤と、６～２４炭素のアルキル鎖を有するアルキルアミンを含む少なくとも１つの第１のアミン化合物と、少なくとも１つのアゾール含有化合物と、アミノアルコールを含む少なくとも１つの第２のアミン化合物と、水性溶媒と、任意選択的にｐＨ調整剤と、を含む。
１つ以上の実施形態において、本開示の研磨組成物は、少なくとも１つの研磨剤と、少なくとも１つの有機酸と、少なくとも１つのアニオン性界面活性剤と、６～２４炭素のアルキル鎖を有するアルキルアミンを含む少なくとも１つの第１のアミン化合物と、少なくとも１つのアゾール含有化合物と、任意選択的に、アミノアルコールを含む少なくとも１つの第２のアミン化合物と、水性溶媒と、任意選択的にｐＨ調整剤と、を含む。
１つ以上の実施形態において、本開示に係る研磨組成物は、約０．１重量％～約２５重量％の研磨剤と、約０．００１重量％～約１重量％の有機酸と、約０．００１重量％～約０．５重量％のアニオン性界面活性剤と、約０．０００５重量％～約０．５重量％の、６～２４炭素のアルキル鎖を有するアルキルアミンと、約０．００１重量％～約０．５重量％のアゾール含有化合物と、任意選択的に、約０．００１重量％～約０．５重量％の、アミノアルコールを含む第２のアミン化合物と、残りのパーセント（例えば、約７０～９９重量％）の水性溶媒と、を含むことができる。
１つ以上の実施形態において、本開示は、使用前に水で最大２倍まで、又は最大３倍まで、又は最大４倍まで、又は最大６倍まで、又は最大８倍まで、又は最大１０倍まで希釈することができる濃縮研磨組成物を提供する。他の実施形態において、本開示は、上述の研磨組成物と、水と、任意選択的に酸化剤と、を含む、コバルト及びタングステン含有基板上で使用するための使用時点（ＰＯＵ）研磨組成物を提供する。
１つ以上の実施形態において、本開示に係るＰＯＵ研磨組成物は、約０．１重量％～約１２重量％の研磨剤と、約０．００１重量％～約０．５重量％の有機酸と、約０．００１重量％～約０．０５重量％のアニオン性界面活性剤と、約０．０００５重量％～約０．０５重量％の、６～２４炭素のアルキル鎖を有するアルキルアミンを含む第１のアミン化合物と、約０．００１重量％～約０．１重量％のアゾール含有化合物と、任意選択的に、約０．００１重量％～約０．０５重量％の、アミノアルコールを含む第２のアミン化合物と、残りのパーセント（例えば、約７０～９９重量％）の水性溶媒と、を含むことができる。
１つ以上の実施形態において、本開示に係る濃縮研磨組成物は、約１重量％～約２５重量％の研磨剤と、約０．０１重量％～約１重量％の有機酸と、約０．０１重量％～約０．５重量％のアニオン性界面活性剤と、約０．００５重量％～約０．５重量％の、６～２４炭素のアルキル鎖を有するアルキルアミンと、約０．０１重量％～約０．５重量％のアゾール含有化合物と、任意選択的に、約０．０１重量％～約０．５重量％のアミノアルコールと、残りのパーセント（例えば、約７０～９９重量％）の水性溶媒と、を含むことができる。
１つ以上の実施形態において、本明細書に記載の研磨組成物は、少なくとも１つ（例えば、２つ又は３つ）の研磨剤を含むことができる。１つ以上の実施形態において、少なくとも１つの研磨剤は、カチオン性研磨剤、実質的に中性の研磨剤、及びアニオン性研磨剤からなる群から選択される。１つ以上の実施形態において、少なくとも１つの研磨剤は、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、それらの共形成生成物（すなわち、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、又はジルコニアの共形成生成物）、コーティング研磨剤、表面改質研磨剤、及びそれらの混合物からなる群から選択される。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの研磨剤は、セリアを含まない。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの研磨剤は、高純度を有し、約１００ｐｐｍ未満のアルコール、約１００ｐｐｍ未満のアンモニア、及び約１００ｐｐｂ未満のナトリウムカチオンなどのアルカリカチオンを有することができる。研磨剤は、ＰＯＵ研磨組成物の総重量に基づいて、約０．０１％～約１２％（例えば、約０．５％～約１０％）又はそれらの任意の部分範囲の量で存在することができる。
１つ以上の実施形態において、研磨剤は、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、及びそれらの混合物からなる群から選択されるものなどのシリカ系研磨剤である。１つ以上の実施形態において、研磨剤は、有機基及び／又は非シリカ性無機基で表面改質され得る。例えば、カチオン性研磨剤は、式（Ｉ）の末端基を含むことができる。
［化１］
－Ｏｍ－Ｘ－（ＣＨ２）ｎ－Ｙ （Ｉ）
式中、ｍは、１～３の整数であり、ｎは、１～１０の整数であり、Ｘは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｅ又はＺｒであり、Ｙは、カチオン性アミノ基又はチオール基である。
別の例として、アニオン性研磨剤は、式（Ｉ）の末端基を含むことができる。
［化２］
－Ｏｍ－Ｘ－（ＣＨ２）ｎ－Ｙ （Ｉ）
式中、ｍは、１～３の整数であり、ｎは、１～１０の整数であり、Ｘは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｅ又はＺｒであり、Ｙは、酸基である。
［化１］
－Ｏｍ－Ｘ－（ＣＨ２）ｎ－Ｙ （Ｉ）
式中、ｍは、１～３の整数であり、ｎは、１～１０の整数であり、Ｘは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｅ又はＺｒであり、Ｙは、カチオン性アミノ基又はチオール基である。
別の例として、アニオン性研磨剤は、式（Ｉ）の末端基を含むことができる。
［化２］
－Ｏｍ－Ｘ－（ＣＨ２）ｎ－Ｙ （Ｉ）
式中、ｍは、１～３の整数であり、ｎは、１～１０の整数であり、Ｘは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｅ又はＺｒであり、Ｙは、酸基である。
１つ以上の実施形態において、本明細書に記載の研磨剤は、少なくとも約１ｎｍ（例えば、少なくとも約５ｎｍ、少なくとも約１０ｎｍ、少なくとも約２０ｎｍ、少なくとも約４０ｎｍ、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約６０ｎｍ、少なくとも約８０ｎｍ、又は少なくとも約１００ｎｍ）～多くとも約１０００ｎｍ（例えば、多くとも約８００ｎｍ、多くとも約６００ｎｍ、多くとも約５００ｎｍ、多くとも約４００ｎｍ、又は多くとも約２００ｎｍ）の平均粒径を有することができる。本明細書で使用される場合、平均粒径（ＭＰＳ）は、動的光散乱技術によって決定される。
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの研磨剤は、本明細書に記載の研磨組成物の少なくとも約０．１重量％（例えば、少なくとも約０．５重量％、少なくとも約１重量％、少なくとも約２重量％、少なくとも約４重量％、少なくとも約５重量％、少なくとも約１０重量％、少なくとも約１２重量％、少なくとも約１５重量％、又は少なくとも約２０重量％）～多くとも約２５重量％（例えば、多くとも約２０重量％、多くとも約１８重量、多くとも約１５重量％、多くとも約１２重量％、多くとも約１０重量％、又は多くとも約５重量％）の量で存在する。
１つ以上の実施形態において、本明細書に記載の研磨組成物は、少なくとも１つ（例えば、２つ又は３つ）の有機酸又は有機酸の塩を含む。１つ以上の実施形態において、有機酸（若しくはその塩）は、カルボン酸、アミノ酸、有機スルホン酸、有機ホスホン酸、又はそれらの混合物からなる群から選択することができる。いくつかの実施形態において、有機酸は、ジカルボン酸又はトリカルボン酸などの１つ以上（例えば、２つ、３つ、又は４つ）のカルボン酸基を含むカルボン酸であり得る。いくつかの実施形態において、有機酸又はその塩は、カルボン酸基を含むアミノ酸であり得る。１つ以上の実施形態において、有機酸は、グルコン酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、マロン酸、ギ酸、シュウ酸、酢酸、プロピオン酸、過酢酸、コハク酸、乳酸、アミノ酢酸、フェノキシ酢酸、ビシン、ジグリコール酸、グリセリン酸、トリシン、アラニン、ヒスチジン、バリン、フェニルアラニン、プロリン、グルタミン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、リジン、チロシン、安息香酸、１，２－エタンジスルホン酸、４－アミノ－３－ヒドロキシ－１－ナフタレンスルホン酸、８－ヒドロキシキノリン－５－スルホン酸、アミノメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ヒドロキシルアミン－Ｏ－スルホン酸、メタンスルホン酸、ｍ－キシレン－４－スルホン酸、ポリ（４－スチレンスルホン酸）、ポリアネトールスルホン酸、ｐ－トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、エチルリン酸、シアノエチルリン酸、フェニルリン酸、ビニルリン酸、ポリ（ビニルホスホン酸）、１－ヒドロキシエタン－１，１－ジホスホン酸、ニトリロトリ（メチルホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタキス（メチルホスホン酸）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’－エチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）、ｎ－ヘキシルホスホン酸、ベンジルホスホン酸、フェニルホスホン酸、それらの塩及びそれらの混合物からなる群から選択される。理論に束縛されることを望むものではないが、有機酸（上記のものなど）は、コバルト金属のための低エッチング錯化剤として使用され得ると同時に、ｐＨ調整も容易にすることは驚くべきことである。
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの有機酸は、本明細書に記載の研磨組成物の少なくとも約０．００１重量％（例えば、少なくとも約０．００３重量％、少なくとも約０．００５重量％、少なくとも約０．０１重量％、少なくとも約０．０３重量％、少なくとも約０．０５重量％、少なくとも約０．０７５重量％、少なくとも約０．１重量％、少なくとも約０．２５重量％、少なくとも約０．５重量％、又は少なくとも約０．７５重量％）～多くとも約１重量％（例えば、多くとも約０．７５重量％、多くとも約０．５重量％、多くとも約０．２５重量％、多くとも約０．１重量％、多くとも約０．０７５重量％、多くとも約０．０５重量％、多くとも約０．０２５重量％、多くとも約０．００５重量％、又は多くとも０．００３重量％）の量である。複数の有機酸が組成物に含まれる実施形態において、上記範囲は、有機酸ごとに独立して、又は研磨組成物内の有機酸の合計量に適用され得る。
１つ以上の実施形態において、研磨組成物は、アニオン性界面活性剤を含む。１つ以上の実施形態において、アニオン性界面活性剤は、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸塩、リン酸エステル、又はそれらの混合物からなる群から選択される。カルボン酸塩は、特に限定されないが、その具体例としては、脂肪酸塩（例えば、石鹸）及びアルキルエーテルカルボン酸塩が挙げられる。スルホン酸塩としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩（例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸）、アルキルナフタレンスルホン酸塩、及びα－オレフィンスルホン酸塩が挙げられる。硫酸塩は、特に限定されないが、その具体例としては、高級アルコール硫酸エステル塩及びアルキル硫酸塩が挙げられる。リン酸エステルは、特に限定されないが、その具体例としては、アルキルホスフェート及びアルキルエステルホスフェートが挙げられる。１つ以上の実施形態において、アニオン性界面活性剤は、スルホン酸基とも呼ばれるスルホン酸基を含む。１つ以上の実施形態において、少なくとも１つのアニオン性界面活性剤は、アルキルスルホネート、アルキルアリールスルホネート、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホネート、ポリオキシエチレンアリールアルキルエーテルスルホネート、ポリオキシエチレンノニルアリールエーテルスルホネート、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルスルホネート、及びそれらの混合物からなる群から選択される。理論に束縛されることを望むものではないが、アニオン性界面活性剤（上記のものなど）が、本明細書に記載の研磨組成物中のコバルト腐食防止剤として機能して、半導体基板中のコバルトの除去速度を低減又は最小化できることは驚くべきことである。
いくつかの実施形態において、アニオン性界面活性剤は、本明細書に記載の研磨組成物の少なくとも約０．００１重量％（例えば、少なくとも約０．００２重量％、少なくとも約０．００５重量％、少なくとも約０．０１重量％、少なくとも約０．０２重量％、少なくとも約０．０５重量％、少なくとも約０．１重量％、又は少なくとも約０．２重量％）～多くとも約０．５重量％（例えば、多くとも約０．４重量％、多くとも約０．２重量％、多くとも約０．１重量％、多くとも約０．０８重量％、多くとも約０．０５重量％、多くとも約０．０２重量％、多くとも約０．００７５重量％、又は多くとも約０．００５重量％）の量である。
１つ以上の実施形態において、少なくとも１つのアゾールは、複素環式アゾール、置換又は非置換トリアゾール（例えば、ベンゾトリアゾール）、置換又は非置換テトラゾール、置換又は非置換ジアゾール（例えば、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、チアジアゾール、及びピラゾール）並びに置換又は非置換ベンゾチアゾールからなる群から選択される。本明細書において、置換ジアゾール、置換トリアゾール、又は置換テトラゾールとは、ジアゾール、トリアゾール、又はテトラゾール中の１つ又は２つ以上の水素原子が、例えば、カルボキシル基、アルキル基（例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル若しくはヘキシル基）、ハロゲン基（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ若しくはＩ）、アミノ基、又は水酸基で置換され得た生成物を指す。１つ以上の実施形態において、アゾール化合物は、テトラゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール（例えば、１－メチルベンゾトリアゾール、４－メチルベンゾトリアゾール、及び５－メチルベンゾトリアゾール）、エチルベンゾトリアゾール（例えば、１－エチルベンゾトリアゾール）、プロピルベンゾトリアゾール（例えば、１－プロピルベンゾトリアゾール）、ブチルベンゾトリアゾール（例えば、１－ブチルベンゾトリアゾール及び５－ブチルベンゾトリアゾール）、ペンチルベンゾトリアゾール（例えば、１－ペンチルベンゾトリアゾール）、ヘキシルベンゾトリアゾール（例えば、１－ヘキシルベンゾトリアゾール及び５－ヘキシルベンゾトリアゾール）、ジメチルベンゾトリアゾール（例えば、５，６－ジメチルベンゾトリアゾール）、クロロベンゾトリアゾール（例えば、５－クロロベンゾトリアゾール）、ジクロロベンゾトリアゾール（例えば、５，６－ジクロロベンゾトリアゾール）、クロロメチルベンゾトリアゾール（例えば、１－（クロロメチル）－１－Ｈ－ベンゾトリアゾール）、クロロエチルベンゾトリアゾール、フェニルベンゾトリアゾール、ベンジルベンゾトリアゾール、アミノトリアゾール、アミノベンゾイミダゾール、ピラゾール、イミダゾール、アミノテトラゾール、アデニン、ベンゾイミダゾール、チアベンダゾール、１，２，３－トリアゾール、１，２，４－トリアゾール、１－ヒドロキシベンゾトリアゾール、２－メチルベンゾチアゾール、２－アミノベンゾイミダゾール、２－アミノ－５－エチル－１，３，４－チアジアゾール、３，５－ジアミノ－１，２，４－トリアゾール、３－アミノ－５－メチルピラゾール、４－アミノ－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール、アミノテトラゾール、テトラゾール、フェニルテトラゾール、フェニル－テトラゾール－５－チオール、並びにそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。理論に束縛されることを望むものではないが、アゾール化合物は、研磨プロセス中の特定の材料（例えば、金属又は誘電材料）の除去を低減するために、本明細書に記載の研磨組成物中の腐食防止剤として使用され得ることが考えられる。
いくつかの実施形態において、少なくとも１つのアゾールは、本明細書に記載の研磨組成物の少なくとも約０．００１重量％（例えば、少なくとも約０．００２重量％、少なくとも約０．００５重量％、少なくとも約０．０１重量％、少なくとも約０．０２重量％、少なくとも約０．０５重量％、少なくとも約０．１重量％、又は少なくとも約０．２重量％）～多くとも約０．５重量％（例えば、多くとも約０．４重量％、多くとも約０．２重量％、多くとも約０．１重量％、多くとも約０．０８重量％、多くとも約０．０５重量％、多くとも約０．０２重量％、多くとも約０．００７５重量％、又は多くとも約０．００５重量％）の量である。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の研磨組成物は、少なくとも１つ（例えば、２つ又は３つ）の第１のアミン化合物を含む。１つ以上の実施形態において、第１のアミン化合物は、６～２４個（すなわち、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、又は２４個）の炭素を含む少なくとも１つ（例えば、２つ又は３つ）のアルキル鎖を有するアルキルアミン化合物であり得る。１つ以上の実施形態において、アルキル鎖は、直鎖、分岐鎖、又は環状アルキル基であり得る。１つ以上の実施形態において、アルキルアミン化合物は、第一級、第二級、第三級、又は環状化合物であり得る。１つ以上の実施形態において、アルキルアミン化合物は、アルコキシル化アミン（例えば、エトキシレート基及び／又はプロポキシレート基を含む）であり得る。１つ以上の実施形態において、アルコキシル化アミンは、２～１００個のエトキシレート基及び／又はプロポキシレート基を含むことができる。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのアルキルアミン化合物は、６～１８個の炭素を含むアルキル鎖を有する。いくつかの実施形態において、アルキルアミンは、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジプロピルアミン、又はそれらの混合物からなる群から選択される。理論に束縛されることを望むものではないが、上記のアルキルアミン化合物が半導体基板中のタングステンの腐食を顕著に低減又は最小化できることは驚くべきことである。
いくつかの実施形態において、第１のアミン化合物は、本明細書に記載の研磨組成物の少なくとも約０．０００５重量％（例えば、少なくとも約０．００１重量％、少なくとも約０．００２重量％、少なくとも約０．００５重量％、少なくとも約０．０１重量％、少なくとも約０．０２重量％、少なくとも約０．０５重量％、少なくとも約０．１重量％、又は少なくとも約０．２重量％）～多くとも約０．５重量％（例えば、多くとも約０．４重量％、多くとも約０．２重量％、多くとも約０．１重量％、多くとも約０．０８重量％、多くとも約０．０５重量％、多くとも約０．０２重量％、多くとも約０．００７５重量％、又は多くとも約０．００５重量％）の量である。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の研磨組成物は、少なくとも１つ（例えば、２つ又は３つ）のアミノアルコールを含む第２のアミン化合物を含む。１つ以上の実施形態において、第２のアミン化合物は、β－ヒドロキシル－アルキルアミン又はその誘導体である。１つ以上の実施形態において、第２のアミン化合物は、エタノールアミン、ジエタノールアミン、２－アミノ－３－ヘキサノール、２－アミノ－２－メチル－３－ヘキサノール、２－アミノ－２－メチル－３－ヘプタノール、２－アミノ－４－エチル－３－オクタノール、２－アミノ－３－ヘプタノール、２－アミノ－１－フェニルブタノール、３－アミノ－４－オクタノール、２－ジメチルアミノ－２－メチル－１－プロパノール、２－アミノ－１－ブタノール、２－アミノ－２－エチルプロパンジオール、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノール、２－メチルアミノ－２－メチル－１－プロパノール、１－アミノ－２－プロパノール、ビス（２－ヒドロキシプロピル）アミン、トリス（２－ヒドロキシプロピル）アミン、ビス（２－ヒドロキシエチル）アミン、トリス（２－ヒドロキシエチル）アミン、２－（２－アミノエトキシ）エタノール、又はそれらの混合物からなる群から選択される。
いくつかの実施形態において、第２のアミン化合物は、本明細書に記載の研磨組成物の少なくとも約０．００１重量％（例えば、少なくとも約０．００２５重量、少なくとも約０．００５重量％、少なくとも約０．００７５重量％、少なくとも約０．０１重量％、少なくとも約０．０２５重量％、少なくとも約０．０５重量％、少なくとも約０．１重量％、又は少なくとも約０．２５重量％）～多くとも約０．５重量％％（例えば、多くとも約０．４重量％、多くとも約０．２重量％、多くとも約０．１重量％、多くとも約０．０８重量％、多くとも約０．０５重量％、多くとも約０．０２重量％、又は多くとも約０．００７５重量％）の量で研磨組成物に含まれる。
１つ以上の実施形態において、研磨組成物は、ｐＨ調整剤を更に含んでもよい。１つ以上の実施形態において、ｐＨ調整剤は、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミンテトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ジエチルジメチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、トリス（２－ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムヒドロキシド、水酸化コリン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
いくつかの実施形態において、少なくとも１つのｐＨ調整剤は、組成物に含まれる場合、本明細書に記載の研磨組成物の少なくとも約０．００５重量％（例えば、少なくとも約０．００７５重量％、少なくとも約０．０１重量％、少なくとも約０．０２５重量、少なくとも約０．０５重量％、少なくとも約０．１重量％、少なくとも約０．５重量％、少なくとも約１重量％、少なくとも約１．５重量％、少なくとも約２重量％、少なくとも約２．５重量％、少なくとも約４重量％、又は少なくとも約４．５重量％）～多くとも約１０重量％（例えば、多くとも約９．５重量％、多くとも約９重量％、多くとも約８．５重量％、多くとも約８重量％、多くとも約７．５重量％、多くとも約７重量％、多くとも約６．５重量％、多くとも約６重量％、多くとも約５．５重量％、多くとも約５重量％、多くとも約５重量％、多くとも約４．５重量％、多くとも約４重量％、多くとも約３．５重量％、多くとも約３重量％、多くとも約２．５重量％、多くとも約２重量％、多くとも約１．５重量％、多くとも約１重量％、多くとも約０．５重量％、多くとも約０．２重量％、多くとも約０．１重量％、多くとも約０．０５重量％）の量である。
いくつかの実施形態において、研磨組成物のｐＨ値は、少なくとも約１（例えば、少なくとも約１．５、少なくとも約２、少なくとも約２．５、少なくとも約３、少なくとも約３．５、少なくとも約４、少なくとも約４．５、少なくとも約５、少なくとも約５．５、又は少なくとも約６）～多くとも約７（例えば、多くとも約６．５、多くとも約６、多くとも約５．５、多くとも約５、多くとも約４．５、多くとも約４、少なくとも約３．５、多くとも約３、多くとも約２．５、又は多くとも約２）の範囲であり得る。理論に束縛されることを望むものではないが、７より高いｐＨを有する研磨組成物は、タングステンの除去速度及び腐食を顕著に増加させ、１より低いｐＨを有する研磨組成物は、懸濁研磨剤の安定性に影響を及ぼす可能性があり、粗さを顕著に増加させ、そのような組成物によって研磨された膜の全体的な品質を低下させると考えられる。所望のｐＨを得るために、本明細書に記載の研磨組成物中の構成成分の相対濃度が調整され得る。
濃縮組成物を希釈してＰＯＵ組成物を形成する場合、任意選択の酸化剤が添加され得る。酸化剤は、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、硝酸銀（ＡｇＮＯ３）、硝酸第二鉄又は塩化第二鉄、過酸又は過酸塩、オゾン水、フェリシアン化カリウム、重クロム酸カリウム、ヨウ素酸カリウム、臭素酸カリウム、過ヨウ素酸カリウム、過ヨウ素酸、三酸化バナジウム、次亜塩素酸、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸カルシウム、次亜塩素酸マグネシウム、硝酸第二鉄、過マンガン酸カリウム、他の無機又は有機過酸化物、及びそれらの混合物からなる群から選択され得る。一実施形態において、酸化剤は、過酸化水素である。１つ以上の実施形態において、本開示の研磨組成物中に酸化剤は、存在しない。
いくつかの実施形態において、酸化剤は、本明細書に記載の研磨組成物の少なくとも約０．０１重量％（例えば、少なくとも約０．０５重量％、少なくとも約０．１重量％、少なくとも約０．２重量％、少なくとも約０．４重量％、少なくとも約０．５重量％、少なくとも約１重量％、少なくとも約１．５重量％、少なくとも約２重量％、少なくとも約２．５重量％、少なくとも約３重量％、少なくとも約３．５重量％、少なくとも約４重量％、又は少なくとも約４．５重量％）～多くとも約５重量％（例えば、多くとも約４．５重量％、多くとも約４重量％、多くとも約３．５重量％、多くとも約３重量％、多くとも約２．５重量％、多くとも約２重量％、多くとも約１．５重量％、多くとも約１重量％、多くとも約０．５重量％、又は多くとも約０．１重量％）の量である。いくつかの実施形態において、酸化剤は、研磨組成物の貯蔵寿命を低下させ得る。そのような実施形態において、酸化剤は、研磨直前の使用時点で研磨組成物に添加され得る。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の研磨組成物は、水などの溶媒（例えば、一次溶媒）を含むことができる。いくつかの実施形態において、溶媒（例えば、水）は、本明細書に記載の研磨組成物の少なくとも約２０重量％（例えば、少なくとも約２５重量％、少なくとも約３０重量％、少なくとも約３５重量％、少なくとも約４０重量％、少なくとも約４５重量％、少なくとも約５０重量％、少なくとも約５５重量％、少なくとも約６０重量％、少なくとも約６５重量％、少なくとも約７０重量％、少なくとも約７５重量％、少なくとも約８０重量％、少なくとも約８５重量％、少なくとも約９０重量％、少なくとも約９２重量％、少なくとも約９４重量％、少なくとも約９５重量％、又は少なくとも約９７重量％）～多くとも約９９重量％（例えば、多くとも約９８重量％、多くとも約９６重量％、多くとも約９４重量％、多くとも約９２重量％、多くとも約９０重量％、多くとも約８５重量％、多くとも約８０重量％、多くとも約７５重量％、多くとも約７０重量％、又は多くとも約６５重量％）の量である。
１つ以上の実施形態において、任意選択の二次溶媒（例えば、有機溶媒）は、本開示の研磨組成物（例えば、ＰＯＵ又は濃縮研磨組成物）に使用され得て、アゾール含有腐食防止剤の溶解を補助することができる。１つ以上の実施形態において、二次溶媒は、１つ以上のアルコール、アルキレングリコール、又はアルキレングリコールエーテルであり得る。１つ以上の実施形態において、二次溶媒は、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、ｎ－ブタノール、プロピレングリコール、２－メトキシエタノール、２－エトキシエタノール、プロピレングリコールプロピルエーテル、及びエチレングリコールからなる群から選択される１つ以上の溶媒を含む。
いくつかの実施形態において、二次溶媒は、本明細書に記載の研磨組成物の少なくとも約０．００５重量％（例えば、少なくとも約０．０１重量％、少なくとも約０．０２重量％、少なくとも約０．０５重量％、少なくとも約０．１重量％、少なくとも約０．２重量％、少なくとも約０．４重量％、少なくとも約０．６重量％、少なくとも約０．８重量％、少なくとも約１重量％、少なくとも約３重量％、少なくとも約５重量％、又は少なくとも約１０重量％）～多くとも約１５重量％（例えば、多くとも約１２重量％、多くとも約１０重量％、多くとも約５重量％、多くとも約３重量％、多くとも約２重量％、多くとも約１重量％、多くとも約０．８重量％、多くとも約０．６重量％、多くとも約０．５重量％、又は多くとも約０．１重量％）の量である。
１つ以上の実施形態において、本明細書に記載の研磨組成物は、有機溶媒、ｐＨ調整剤（例えば、ジカルボン酸又はトリカルボン酸）、第四級アンモニウム化合物（例えば、塩若しくは水酸化物）、アミン、アルカリ塩基（アルカリ水酸化物など）、フッ素含有化合物（例えば、フッ化物化合物若しくはフッ素化化合物（ポリマー／界面活性剤など））、シラン（例えば、アルコキシシラン）などのケイ素含有化合物、イミン（例えば、１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］－７－ウンデセン（ＤＢＵ）及び１，５－ジアザビシクロ［４．３．０］ノナ－５－エン（ＤＢＮ）などのアミジン）、塩（例えば、ハロゲン化物塩又は金属塩）、ポリマー（例えば、カチオン性又はアニオン性ポリマー）、界面活性剤（例えば、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、又は非イオン性界面活性剤）、可塑剤、酸化剤（例えば、Ｈ２Ｏ２又は過ヨウ素酸）、腐食防止剤（例えば、塩素化アゾール又は非アゾール系腐食防止剤）、電解質（例えば、高分子電解質）、及び／又は特定の研磨剤（例えば、セリア研磨剤、非イオン性研磨剤、表面改質研磨剤、又は負／正に帯電した研磨剤）などの特定の構成成分のうちの１つ以上を実質的に含まなくてもよい。研磨組成物から除外され得るハロゲン化物塩としては、アルカリ金属ハロゲン化物（例えば、ハロゲン化ナトリウム若しくはハロゲン化カリウム）又はアンモニウムハロゲン化物（例えば、塩化アンモニウム）が挙げられ、フッ化物、塩化物、臭化物、又はヨウ化物であり得る。本明細書で使用される場合、研磨組成物中に「実質的に含まない」構成成分とは、研磨組成物に意図的に添加されていない構成成分を指す。いくつかの実施形態において、本明細書に記載の研磨組成物は、研磨組成物を実質的に含まない、多くとも約１０００ｐｐｍ（例えば、多くとも約５００ｐｐｍ、多くとも約２５０ｐｐｍ、多くとも約１００ｐｐｍ、多くとも約５０ｐｐｍ、多くとも約１０ｐｐｍ、又は多くとも約１ｐｐｍ）の上記構成成分のうちの１つ以上を有することができる。いくつかの実施形態において、本明細書に記載の研磨組成物は、上記構成成分のうちの１つ以上を完全に含まなくてもよい。
本開示はまた、上述の濃縮物又はＰＯＵスラリーのいずれかを使用する方法を企図する。濃縮物を用いて、本方法は、濃縮物を希釈してＰＯＵ研磨組成物を形成するステップと、次いで、コバルトを少なくとも部分的に含む基板表面をＰＯＵ研磨組成物に接触させるステップと、パッド（例えば、研磨パッド）を基板の表面に接触させ、パッドを基板に対して移動させるステップと、を含むことができる。ＰＯＵ研磨組成物を用いて、本方法は、コバルトを少なくとも部分的に含む基板表面を研磨組成物に接触させるステップと、パッド（例えば、研磨パッド）を基板の表面に接触させ、パッドを基板に対して移動させるステップと、を含む。１つ以上の実施形態において、研磨組成物に接触させる表面はまた、タングステンを含んでいてもよい。
１つ以上の実施形態において、本開示は、本開示に係る研磨組成物を、基板の表面上に少なくともコバルトを有する基板（例えば、ウェハ）に適用することと、パッドを基板の表面に接触させ、パッドを基板に対して移動させることと、を含むことができる研磨方法を特徴とする。いくつかの実施形態において、基板が酸化ケイ素（例えば、ＴＥＯＳ）、窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）、及び／又はバリア材料（例えば、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、又はＴｉＮ）のうちの少なくとも１つ以上を含む場合、上記の方法は、コバルト及び／又はタングステンを除去するのとほぼ同じ速度以上で、これらの材料の少なくとも一部を除去することができる。例えば、１つ以上の実施形態において、本開示の研磨組成物は、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、又は約５％未満のＴＥＯＳ／ＳｉＮとＣｏとの研磨速度の差を有する。１つ以上の実施形態において、研磨組成物は、少なくとも約１：１、少なくとも約１．５：１、少なくとも約２：１、少なくとも約２．５：１、少なくとも約３：１、少なくとも約３．５：１、少なくとも約４：１、少なくとも約４．５：１、少なくとも約５：１、少なくとも約５．５：１、少なくとも約６：１、少なくとも約６．５：１、少なくとも約７：１、少なくとも約７．５：１、少なくとも約８：１、少なくとも約８．５：１、少なくとも約９：１、少なくとも約９．５：１、又は少なくとも約１０：１の酸化ケイ素（例えば、ＴＥＯＳ）、窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）及び／又はバリア材料（例えば、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、又はＴｉＮ）のコバルトに対する研磨選択比（すなわち、研磨速度の比）を有してもよい。１つ以上の実施形態において、研磨組成物は、少なくとも約１：１、少なくとも約１．５：１、少なくとも約２：１、少なくとも約２．５：１、少なくとも約３：１、少なくとも約３．５：１、少なくとも約４：１、少なくとも約４．５：１、少なくとも約５：１、少なくとも約５．５：１、少なくとも約６：１、少なくとも約６．５：１、少なくとも約７：１、少なくとも約７．５：１、少なくとも約８：１、少なくとも約８．５：１、少なくとも約９：１、少なくとも約９．５：１、又は少なくとも約１０：１の窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）及び／又はバリア材料（例えば、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、又はＴｉＮ）の酸化ケイ素（例えば、ＴＥＯＳ）に対する研磨選択比（すなわち、研磨速度の比）を有してもよい。本明細書に記載の「酸化ケイ素」という用語は、酸化ケイ素のドープされていないバージョンと、ドープされたバージョンとの両方を含むことが明確に意図されていることに留意されたい。例えば、１つ以上の実施形態において、酸化ケイ素は、炭素、窒素（酸化ケイ素の場合）、酸素、水素、又は酸化ケイ素のための任意の他の既知のドーパントから選択される少なくとも１つのドーパントでドープされ得る。酸化ケイ素膜の種類のいくつかの例としては、ＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＯＣＨ、ＳｉＯＨ、及びＳｉＯＮが挙げられる。１つ以上の実施形態において、本開示に係る研磨組成物によって提供されるコバルトの除去速度は、パターン化又はブランケットウェハを研磨する場合、約５０～５００オングストローム／分であり得る。１つ以上の実施形態において、本開示に係る研磨組成物によって提供されるタングステンの除去速度は、パターン化又はブランケットウェハを研磨する場合、約０～１００オングストローム／分であり得る。１つ以上の実施形態において、本開示に係る研磨組成物は、６０℃で５分間インキュベートしたコバルトクーポンについて、約０Å／分～５０Å／分（例えば、少なくとも約０．５Å／分、少なくとも約１Å／分、少なくとも約２．５Å／分、少なくとも約５Å／分、少なくとも約７．５Å／分、又は少なくとも約１０Å／分～多くとも約４５Å／分、多くとも約４０Å／分、多くとも約３５Å／分、多くとも約３０Å／分、多くとも約２５Å／分、多くとも約２０Å／分、多くとも約１５Å／分、多くとも約１０Å／分、又は多くとも約５Å／分）の静的エッチング速度（ＳＥＲ）を有する。１つ以上の実施形態において、本開示に係る研磨組成物は、６０℃で５分間インキュベートしたタングステンクーポンについて、約０Å／分～２０Å／分（例えば、少なくとも約０．５Å／分、少なくとも約１Å／分、少なくとも約１．５Å／分、少なくとも約２Å／分、少なくとも約２．５Å／分、又は少なくとも約３Å／分～多くとも約１５Å／分、多くとも約１２．５Å／分、多くとも約１０Å／分、多くとも約７．５Å／分、多くとも約５Å／分、又は多くとも約２．５Å／分）の静的エッチング速度（ＳＥＲ）を有する。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の研磨組成物を使用する方法は、１つ以上のステップを経て、研磨組成物によって処理された基板から半導体デバイスを製造することを更に含むことができる。例えば、フォトリソグラフィ、イオン注入、乾式／湿式エッチング、プラズマエッチング、堆積（例えば、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＡＬＤ、ＥＣＤ）、ウェハマウント、ダイカット、パッケージング、及び試験を使用して、本明細書に記載の研磨組成物によって処理された基板から半導体デバイスを製造することができる。
以下の具体例は、単なる例示として解釈されるべきであり、決して本開示の残りの部分を限定するものではない。さらに、詳述することなく、当業者は、本明細書の記載に基づいて、本発明をその最大限に利用することができると考えられる。
実施例について説明する。
これらの実施例では、Ｈ８０４パッド及び１７５ｍＬ／分の組成物流量を有するＭｉｒｒａポリッシャを使用して、２００ｍｍウェハに対して研磨を実行した。
以下の実施例で使用した共通の組成物を以下の表１に示す。試験した組成物の違いの具体的な詳細は、それぞれの実施例を考察する際に、更に詳細に説明する。
実施例１を説明する。
種々の材料の除去速度を、組成物１～３でブランケットウェハを研磨することによって測定した。組成物１～３は、（１）組成物１が有機ホスホン酸を含まず、（２）組成物２及び３がそれぞれ０．３Ｘ及び２Ｘ濃度で同じ有機ホスホン酸を含むことを除いて同一であった。組成物１～３は、第１のアミン化合物も、第２のアミン化合物も、アニオン性界面活性剤も含まなかった。組成物１～３は、研磨剤、アゾール含有化合物、アルキル置換ベンゾトリアゾールを一定濃度で含んでいた。試験結果を以下の表２に要約する。
結果は、有機ホスホン酸がコバルトの除去速度と、程度は小さいがＳｉＮの除去速度とを効果的に低下させることができ、量が増加すると除去速度の低下が大きくなることを示している。
実施例２を説明する。
種々の材料の除去速度を、組成物４～１０でブランケットウェハを研磨することによって測定した。組成物４～１０は、（１）組成物４がアニオン性界面活性剤を含まず、（２）組成物５～１０が以下の表３に示す濃度で同じアニオン性界面活性剤を含んだことを除いて同一であった。アニオン性界面活性剤は、スルホン酸基を含んでいた。組成物４～１０は、第１のアミン化合物を含まなかったが、研磨剤、有機ホスホン酸、アルキル置換ベンゾトリアゾール、及び第２のアミン化合物を含み、各々が一定濃度で含まれていた。試験結果を以下の表３に要約する。
結果は、アニオン性界面活性剤の添加がコバルトの除去速度を効果的に低下させることができ、約１Ｘの閾値量を超える顕著な低下を伴うことを示している。
実施例３を説明する。
種々の材料の除去速度を、組成物１１～１３でブランケットウェハを研磨することによって測定した。組成物１１～１３は、（１）組成物１１～１３が同じ第１のアミン化合物、０．３３Ｘ、０．５Ｘ、及び０．６７Ｘの濃度でそれぞれ６～２４炭素のアルキル鎖を有するアルキルアミンを含むことを除いて同一であった。組成物１１～１３は、研磨剤、有機スルホン酸、アルキル置換ベンゾトリアゾール、及び第２のアミン化合物を含み、各々が一定濃度で含まれていた。試験結果を以下の表４に要約する。
結果は、第１のアミン化合物の添加がタングステンの除去速度を効果的に低下できることを示している。
実施例４を説明する。
種々の材料の除去速度を、組成物１４～１６でブランケットウェハを研磨することによって測定した。組成物１４～１６は、（１）組成物１４～１６がそれぞれ２Ｘ、３Ｘ、及び４Ｘの濃度で同じアニオン性界面活性剤を含むことを除いて同一であった。アニオン性界面活性剤は、スルホン酸基を含んでいた。組成物１４～１６は、研磨剤、有機スルホン酸、アルキル置換ベンゾトリアゾール、及び第２のアミン化合物（アミノアルコール）を、各々一定濃度で含んでいた。試験結果を以下の表５に要約する。
結果は、アニオン性界面活性剤を使用してＳｉＮの除去を抑制できることを示している。
実施例５を説明する。
種々の材料の除去速度を、組成物１７～２０でブランケットウェハを研磨することによって測定した。組成物１７～２０は、表６に示した違いを除いて同一であった。アゾール含有化合物は、アルキル置換ベンゾトリアゾールである。組成物１７～２０は全て、各々一定濃度で、研磨剤、スルホン酸基を含む研磨性アニオン性界面活性剤、及び第１のアミン化合物を含む。第１のアミン化合物は、６～１６炭素のアルキル鎖を含むアルキルアミンである。
試験結果を以下の表６に要約する。
結果は、第１及び第２のアミン化合物の両方を含む組成物１７及び１９が、コバルト及びタングステンの除去速度及びＳＥＲを効果的に低下させることを示している。
実施例６を説明する。
コバルトブランケットウェハを以下に記載される組成物で研磨した。研磨されたコバルトブランケットウェハの表面粗さを、面走査を使用して原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）によって測定して、Ｒａ及びＲｑ値を決定した。全ての組成物は、列挙した成分に加えて、一定濃度の研磨剤を含んでいた。試験結果を以下の表７に要約する。
いくつかの例示的な実施形態のみを上記で詳細に説明してきたが、当業者は、本発明から実質的に逸脱することなく、例示的な実施形態において多くの修正が可能であることを容易に理解するであろう。したがって、そのような修正は全て、添付の特許請求の範囲に規定される本開示の範囲内に含まれることが意図されている。
Claims (27)
- 研磨組成物であって、
少なくとも１つの研磨剤と、
少なくとも１つの有機酸と、
少なくとも１つのアゾール含有化合物と、
６～２４炭素のアルキル鎖を含む第１のアミン化合物と、
少なくとも１つのアニオン性界面活性剤と、
水性溶媒と、
任意選択的にｐＨ調整剤と、を含む、研磨組成物。 - 第２のアミン化合物を更に含み、前記第２のアミン化合物は、アミノアルコールを含む、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記少なくとも１つの研磨剤は、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、共形成生成物であって、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、又はジルコニアの共形成生成物、被覆研磨剤、表面改質研磨剤、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記少なくとも１つの研磨剤は、前記組成物の約０．０１重量％～約２５重量％の量である、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記有機酸は、カルボン酸、アミノ酸、有機スルホン酸、有機ホスホン酸、又はそれらの混合物からなる群から選択され得る、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記少なくとも１つの有機酸は、グルコン酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、マロン酸、ギ酸、シュウ酸、酢酸、プロピオン酸、過酢酸、コハク酸、乳酸、アミノ酢酸、フェノキシ酢酸、ビシン、ジグリコール酸、グリセリン酸、トリシン、アラニン、ヒスチジン、バリン、フェニルアラニン、プロリン、グルタミン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、リジン、チロシン、安息香酸、１，２－エタンジスルホン酸、４－アミノ－３－ヒドロキシ－１－ナフタレンスルホン酸、８－ヒドロキシキノリン－５－スルホン酸、アミノメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ヒドロキシルアミンＯ－スルホン酸、メタンスルホン酸、ｍ－キシレン－４－スルホン酸、ポリ（４－スチレンスルホン酸）、ポリアネトールスルホン酸、ｐ－トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、エチルリン酸、シアノエチルリン酸、フェニルリン酸、ビニルリン酸、ポリ（ビニルホスホン酸）、１－ヒドロキシエタン－１，１－ジホスホン酸、ニトリロトリ（メチルホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタキス（メチルホスホン酸）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’－エチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）、ｎ－ヘキシルホスホン酸、ベンジルホスホン酸、フェニルホスホン酸、それらの塩及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記少なくとも１つの有機酸は、前記組成物の約０．０１重量％～約１重量％の量である、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記アニオン性界面活性剤は、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸塩、リン酸エステル、ホスホン酸塩、サルコシン塩、又はそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記アニオン性界面活性剤は、スルホネート基を含む、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記少なくとも１つのアニオン性界面活性剤は、アルキルスルホネート、アルキルアリールスルホネート、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホネート、ポリオキシエチレンアリールアルキルエーテルスルホネート、ポリオキシエチレンノニルアリールエーテルスルホネート、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルスルホネート、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記アニオン性界面活性剤は、前記組成物の約０．００１重量％～約０．５重量％の量である、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記少なくとも１つのアゾールは、複素環式アゾール、置換又は非置換トリアゾール、置換又は非置換テトラゾール、置換又は非置換ジアゾール、及び置換又は非置換ベンゾチアゾールからなる群から選択される、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記少なくとも１つのアゾールは、テトラゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、エチルベンゾトリアゾール、プロピルベンゾトリアゾール、ブチルベンゾトリアゾール、ペンチルベンゾトリアゾール、ヘキシルベンゾトリアゾール、ジメチルベンゾトリアゾール、クロロベンゾトリアゾール、ジクロロベンゾトリアゾール、クロロメチルベンゾトリアゾール、クロロエチルベンゾトリアゾール、フェニルベンゾトリアゾール、ベンジルベンゾトリアゾール、アミノトリアゾール、アミノベンゾイミダゾール、ピラゾール、イミダゾール、アミノテトラゾール、アデニン、ベンゾイミダゾール、チアベンダゾール、１，２，３－トリアゾール、１，２，４－トリアゾール、１－ヒドロキシベンゾトリアゾール、２－メチルベンゾチアゾール、２－アミノベンゾイミダゾール、２－アミノ－５－エチル－１，３，４－チアジアゾール、３，５－ジアミノ－１，２，４－トリアゾール、３－アミノ－５－メチルピラゾール、４－アミノ－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール、アミノテトラゾール、テトラゾール、フェニルテトラゾール、フェニル－テトラゾール－５－チオール、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１に記載の研磨組成物。
- 前記少なくとも１つのアゾールは、前記組成物の約０．００１重量％～約０．５重量％の量である、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記第１のアミン化合物は、６～１８炭素のアルキル鎖を有する、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記第１のアミン化合物は、前記組成物の約０．０００５重量％～約０．５重量％の量である、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記第２のアミン化合物は、β－ヒドロキシル－アルキルアミン又はその誘導体である、請求項２に記載の研磨組成物。
- 前記第２のアミン化合物は、エタノールアミン、ジエタノールアミン、２－アミノ－３－ヘキサノール、２－アミノ－２－メチル－３－ヘキサノール、２－アミノ－２－メチル－３－ヘプタノール、２－アミノ－４－エチル－３－オクタノール、２－アミノ－３－ヘプタノール、２－アミノ－１－フェニルブタノール、３－アミノ－４－オクタノール、２－ジメチルアミノ－２－メチル－１－プロパノール、２－アミノ－１－ブタノール、２－アミノ－２－エチルプロパンジオール、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノール、２－メチルアミノ－２－メチル－１－プロパノール、１－アミノ－２－プロパノール、ビス（２－ヒドロキシプロピル）アミン、トリス（２－ヒドロキシプロピル）アミン、ビス（２－ヒドロキシエチル）アミン、トリス（２－ヒドロキシエチル）アミン、２－（２－アミノエトキシ）エタノール、又はそれらの混合物からなる群から選択される、請求項２に記載の研磨組成物。
- 前記第２のアミン化合物は、前記組成物の約０．００１重量％～約０．５重量％の量である、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記組成物のｐＨが、約１～約７である、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記組成物の約０．０１重量％～約５重量％の量の有機溶媒を更に含む、請求項１に記載の研磨組成物。
- 前記有機溶媒は、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、ｎ－ブタノール、プロピレングリコール、２－メトキシエタノール、２－エトキシエタノール、プロピレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項２１に記載の研磨組成物。
- 酸化剤を含まない、請求項１に記載の研磨組成物。
- 研磨組成物であって、
少なくとも１つの研磨剤と、
少なくとも１つの有機酸と、
少なくとも１つのアゾール含有化合物と、
６～２４炭素のアルキル鎖を含む第１のアミン化合物と、
アミノアルコールを含む第２のアミン化合物と、
水性溶媒と、
任意選択的にｐＨ調整剤と、を含む、研磨組成物。 - 研磨組成物であって、
少なくとも１つの研磨剤と、
少なくとも１つの有機酸と、
アニオン性界面活性剤と、
少なくとも１つのアゾール含有化合物と、
６～２４炭素のアルキル鎖を含む第１のアミン化合物と、
アミノアルコールを含む第２のアミン化合物と、
水性溶媒と、
任意選択的にｐＨ調整剤と、を含む、研磨組成物。 - 基板を研磨する方法であって、
請求項１～２５のいずれかに記載の研磨組成物を、基板の表面上に金属を含む前記基板に適用するステップと、
パッドを前記基板の前記表面に接触させ、前記パッドを前記基板に対して移動させるステップと、を含む、方法。 - 前記金属は、コバルト及びタングステンのうちの少なくとも１つである、請求項２６に記載の基板を研磨する方法。
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