JP5188976B2 - 表面を平坦化するための組成物及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、化学的機械的研磨組成物及び当該組成物を用いた基板の研磨方法に関する。

基板の表面を平坦化又は研磨するための組成物及び方法は、当業界で周知である。研磨スラリーは、概して、水性溶液中の研磨材料を含み、そしてスラリー組成物で満たした研磨パッドと、上記表面を接触させることにより表面に適用される。

一般的な研磨組成物は、概して、半導体ウェーハ内に見出される銅層の平坦化においては、全体として満足がいくものではない。産業界の要求を満足するために、高い研磨効率及び除去速度を有し、かつ最小の表面欠陥を有する高品質の研磨を残す研磨組成物を用いることが重要である。しかし、銅用の先行技術の研磨スラリーは、決して望ましい研磨速度を有することはできず、スループットの要求を満たすことはできない。

銅層向けの研磨速度を増すためのアプローチの一つは、より強烈な（ａｇｇｒｅｓｓｉｖｅ）研磨剤、例えば、酸化アルミニウム粒子を用いることである。α−アルミナ、γ−アルミナ及びθ−アルミナを含む、数種類の酸化アルミニウムが存在する。銅を研磨するために、γ−アルミナ及びθ−アルミナを用いることは、当業界に周知である。例えば、米国特許第６，５２１，５７４号明細書及び同第６，４３６，８１１号明細書を参照せよ。しかし、α−アルミナ粒子、最も強烈な種類の酸化アルミニウム粒子は、概して、傷をつける余地の少ないより硬い基板、例えば、貴金属を研磨するために用いられている。米国特許第出願公開第２００２／０１１１０２７号明細書を参照せよ。

α−アルミナを利用することにより、高い除去速度を得ながら、同時にスクラッチ及び腐食を最小化するために、種々の戦略が用いられている。例えば、米国特許出願公開第２００３／０００６３９６号明細書に具体的に説明されるように、研磨の際のスクラッチを最小化するために、界面活性剤を用いてα−アルミナ粒子をコーティングすることができる。さらに一般的には、研磨スラリーは、α−アルミナ粒子から成る固体及びより少ない研磨用固体の混合物を含む。例えば、米国特許第５，６９３，２３９号明細書、同第６，４４４，１３９号明細書、米国特許第出願公開第２００４／０１１５９４４号明細書、同第２００４／０１５７５３５号明細書、及び同第２００３／０１８１１４２号明細書を参照のこと。

銅含有基板を研磨するための他の組成物及び方法に関する必要性が残っている。本発明は、上記組成物及び方法を提供する。

本発明は、下記；
（ａ）０．０１重量％〜２０重量％のα−アルミナ粒子；ここで、当該α−アルミナ粒子は、２００ｎｍ以下の平均直径を有し、そして当該α−アルミナ粒子の８０％は、５００ｎｍ以下の直径を有する、
（ｂ）有機酸；
（ｃ）腐食抑制剤；及び
（ｄ）水：
を含む、表面のところに銅含有膜を有する基板を研磨するための化学的機械的研磨組成物を提供する。
本発明は、次の段階；
（ｉ）基板を、下記を含む化学的機械的研磨組成物及び研磨パッドに接触させる段階；
（ａ）０．０１重量％〜２０重量％のα−アルミナ粒子；ここで、当該α−アルミナ粒子は、２００ｎｍ以下の平均直径を有し、そして当該α−アルミナ粒子の８０％は、５００ｎｍ以下の直径を有する、
（ｂ）有機酸；
（ｃ）腐食抑制剤；及び
（ｄ）水；
（ｉｉ）上記研磨パッドを上記基板に対して、それらの間の化学的機械的研磨組成物と共に動かす段階；そして
（ｉｉｉ）上記基板を研磨するために、上記基板の少なくとも一部を研磨する段階：
を含む、表面のところに銅含有膜を有する基板を化学的機械的研磨する方法をさらに提供する。

さらに、本発明は、下記；
（ａ）０．０１重量％〜２０重量％のα−アルミナ粒子；
（ｂ）有機酸；
（ｃ）トリアゾール及びベンゾトリアゾールの２成分の腐食抑制剤；ここで、トリアゾールのベンゾトリアゾールに対する重量％比は、０．１〜４．８である、及び
（ｄ）水：
を含む、表面のところに銅含有膜を有する基板を研磨するための化学的機械的研磨組成物を提供する。
本発明は、次の段階；
（ｉ）基板を、下記を含む化学的機械的研磨組成物及び研磨パッドに接触させる段階；
（ａ）０．０１重量％〜２０重量％のα−アルミナ粒子；
（ｂ）有機酸；
（ｃ）トリアゾール及びベンゾトリアゾールの２成分の腐食抑制剤；ここで、トリアゾールのベンゾトリアゾールに対する重量％比は、０．１〜４．８である、及び
（ｄ）水；
（ｉｉ）上記研磨パッドを上記基板に対して、それらの間の化学的機械的研磨組成物と共に動かす段階、そして
（ｉｉｉ）上記基板を研磨するために、上記基板の少なくとも一部を研磨する段階：
を含む。

本発明は、（ａ）α−アルミナ粒子、（ｂ）有機酸、（ｃ）腐食抑制剤、及び（ｄ）水を含む、表面のところに銅含有膜を有する基板を研磨するための化学的機械的研磨組成物を提供する。当該研磨組成物は、望ましくは、表面のところに銅含有膜を有する基板の研磨において、高速な除去速度を可能にしながら、スクラッチ及び腐食を減らすことができる。

上記研磨組成物は、α−アルミナ粒子を含む。上記α−アルミナ粒子は、任意の好適な量で、研磨組成物中に存在することができる。典型的には、α−アルミナは、上記研磨組成物の総重量に基づいて、０．０１重量％以上、好ましくは０．１重量％以上、さらに好ましくは０．３重量％以上、そして最も好ましくは０．５重量％以上の量で、上記研磨組成物中に存在する。典型的には、α−アルミナは、上記研磨組成物の総重量に基づいて、２０重量％以下、好ましくは５重量％以下、さらに好ましくは１重量％以下、そして最も好ましくは０．７重量％以下の量で、上記研磨組成物中に存在する。

上記組成物のα−アルミナ粒子は、２００ｎｍ以下の平均直径（概して、上記粒子を包含する最小のスフェアの平均粒径）を有し、そして当該α−アルミナ粒子の８０％は、５００ｎｍ以下の直径を有する。好ましくは、上記α−アルミナ粒子は、２００ｎｍ以下の平均直径を有し、そして上記α−アルミナ粒子の９０％は、５００ｎｍ以下の直径を有する。さらに好ましくは、上記α−アルミナ粒子１００ｎｍ以下の平均直径を有し、そして上記α−アルミナ粒子の９５％は、５００ｎｍ以下の直径を有する。最も好ましくは、上記α−アルミナ粒子は、１００ｎｍ以下の平均直径を有し、そして上記α−アルミナ粒子の９０％は、２００ｎｍ以下の直径を有する。粒径に関して上記α−アルミナ粒子の性質を記載するために本明細書で用いられるパーセンテージの値は、特に断りのない限り、「重量％」ではなく、「数量％」である。

粒径に関して上記α−アルミナ粒子の性質を記載するために本明細書で用いられるパーセンテージの値は、特に断りのない限り、「重量％」ではなく、「数量％」である。上記粒径は、例えば、沈降場流動分画、動的及び静的光散乱、並びに分離板型（ｄｉｓｋ）遠心分離を含む任意の好適な技法により測定することができる。

上記研磨組成物は、有機酸をさらに含む。好ましい有機酸は、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、乳酸、マレイン酸、リンゴ酸、クエン酸、グリシン、アスパラギン酸、酒石酸、グルコン酸、イミノ二酢酸、及びフマル酸、又は任意のカルボン酸若しくはアミノカルボン酸から成る群から選択される。好ましくは、上記有機酸は、酒石酸である。

上記研磨組成物は、好適な量の上記有機酸を含むことができ、そして０．０１重量％以上の上記酸を含むのが典型的である。好ましくは、上記研磨組成物は、０．０５重量％以上の有機酸、そしてさらに好ましくは０．０８重量％以上の有機酸を含む。典型的には、上記研磨組成物は、５重量％以下の有機酸を含む。好ましくは、上記研磨組成物は、３重量％以下の有機酸、そしてさらに好ましくは１ｗｔ％以下の有機酸を含む。

上記カルボン酸は、塩（例えば、金属塩、アンモニウム塩等）の状態において、酸又はそれらの一部の塩として存在することができる。例えば、酒石酸塩は、酒石酸、並びにそれらの一塩及び二塩を含む。さらに、塩基性官能基を含むカルボン酸は、塩基性官能基の酸性塩の状態で存在することができる。例えば、グリシンは、グリシン、並びにその酸性塩を含む。さらに、いくつかの化合物は、酸及びキレート剤（例えば、一定のアミノ酸等）の両方として作用することができる。

上記腐食抑制剤（すなわち、膜形成剤）は、任意の好適な腐食抑制剤でありうる。概して、上記腐食抑制剤は、ヘテロ原子含有官能基を含む有機化合物である。例えば、上記腐食抑制剤は、活性官能基として５員又は６員複素環を少なくとも１つ有する複素環式有機化合物であり、上記複素環は、少なくとも１つの窒素原子を含む。好ましくは、上記腐食抑制剤は、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、及びそれらの混合物から成る群から選択される。最も好ましくは、上記組成物は、トリアゾール及びベンゾトリアゾールの２成分の腐食抑制剤を含む。概して、上記トリアゾールのベンゾトリアゾールに対する重量％比は、０．１〜４．８、さらに好ましくは０．１〜４．４である。

上記研磨剤（存在し、液状キャリア中に懸濁される場合）及びそれらの中に溶解又は懸濁される任意の成分を、研磨（例えば、平坦化）すべき好適な基板の表面に適用するために、液状キャリアが用いられる。上記液状キャリアは、概して水性キャリアであり、そして水単独であることができ、水及び好適な水混和性溶媒を含むことができ、又はエマルションであることができる。好適な水混和性溶媒には、アルコール、例えば、メタノール、エタノール等が含まれる。好ましくは、上記水性キャリアは、水、さらに好ましくは脱イオン水から成る。

上記研磨組成物は、任意の好適なｐＨを有することができる。例えば、上記研磨組成物は、２〜１４のｐＨを有することができる。概して、上記研磨組成物は、３以上、又はさらに好ましくは４以上のｐＨを有する。上記研磨組成物のｐＨは、概して１０以下、又はさらに好ましくは９以下である。

上記研磨組成物のｐＨを、任意の好適な手段により、達成及び／又は維持することができる。さらに具体的には、上記研磨組成物は、ｐＨ調整剤、ｐＨ緩衝剤、又はそれらの組み合わせをさらに含むことができる。上記ｐＨ調整剤は、任意の好適なｐＨ−調整化合物であることができる。例えば、上記ｐＨ調整剤は、硝酸、水酸化カリウム、又はそれらの組み合わせであることができる。上記ｐＨ緩衝剤は、任意の好適な緩衝剤、例えば、リン酸塩、硫酸塩、ホウ酸塩、ホウ酸塩、アンモニウム塩等であることができる。上記研磨組成物は、上記研磨組成物のｐＨを上述の範囲内へと達成し、そして／又はそれらを維持するために好適な量が用いられるとの条件の下で、任意の好適な量のｐＨ調整剤及び／又はｐＨ緩衝剤を含むことができる。

上記研磨組成物は、酸化剤をさらに含むことができる。上記酸化剤により、上記研磨組成物を用いて基板を研磨することにより除去すべき基板の一部が酸化される（望ましくは銅）。好適な酸化剤には、含む無機及び有機の過化合物（ｐｅｒ−ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、臭素酸塩、亜臭素酸塩、硝酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、クロム酸塩、ヨウ素酸塩、鉄及び銅塩（例えば、硝酸塩、硫酸塩、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、及びクエン酸塩）、希土類及び遷移金属酸化物（例えば、オスミウムテトラオキシド）、フェリシアン化カリウム、重クロム酸カリウム、ヨウ素酸等が含まれる。過化合物（Ｈａｗｌｅｙ’ｓ ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙに規定される）は、少なくとも一種の過酸化基（−Ｏ−Ｏ−）を含む化合物、又はその最高の酸化状態における元素を含む化合物である。

少なくとも一種の過酸化基を含む化合物の例には、過酸化水素及びその付加体、例えば、過酸化尿素及び過炭酸塩、有機過酸化物、例えば、過酸化ベンゾイル、過酢酸、及び過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチル、モノパースルフェート（ＳＯ₅ ^2-）、ジパースルフェート（Ｓ₂Ｏ₈ ^2-）、及び過酸化ナトリウムが含まれるが、これらに限定されるものではない。その最高の酸化状態における元素を含む化合物の例には、過ヨウ素酸、パーイオデート塩、過臭素酸、パーブロメート塩、過塩素酸、パークロレート塩、過ホウ酸、パーボレート塩、及び過マンガン酸塩が含まれるが、これらに限定されるものではない。上記酸化剤は、好ましくは、臭素酸塩、亜臭素酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、過酸化水素、次亜塩素酸塩、ヨウ素酸塩、モノパーオキシ硫酸塩、モノパーオキシ亜硫酸塩、モノパーオキシリン酸塩、モノパーオキシ次リン酸塩、モノパーオキシピロリン酸塩、オルガノ−ハロ−オキシ化合物、過ヨウ素酸塩、過マンガン酸塩、パーオキシ酢酸、及びそれらの混合物から成る群から選択される。上記酸化剤は、過酸化水素であることが好ましい。上記研磨組成物に酸化剤が存在する場合には、当該酸化剤は、上記組成物の１０重量％以下（例えば、８重量％以下、又は６重量％以下）を含むことが好ましい。

上記研磨組成物を、任意の好適な技法により調製することができ、それらの多くは当業者に公知である。上記研磨組成物を、バッチ又は連続法において調製することができる。一般的に、上記研磨組成物を、任意の順序でそれらの成分を混合することにより調製することができる。本明細書において、用語「成分」は、個々の成分（例えば、酸、塩基等）、並びに成分の任意の組み合わせ（例えば、酸、塩基、抑制剤等）を含む。

例えば、上記研磨剤を、好適な液状キャリア内に分散することができる。次いで、腐食抑制剤及び有機酸を添加し、そして上記成分を上記研磨組成物に導入することができる任意の方法により混合することができる。酸化剤が望ましい場合には、当該酸化剤を、上記研磨組成物の調製の際の任意の時間のところで添加することができる。上記研磨組成物は、使用のすぐ前（例えば、使用前の１分以内若しくは使用前の１以内、又は使用前の７日以内）に、上記研磨組成物に添加された１種又は２種以上の成分（例えば、所望による酸化剤）と共に、使用前に調製することができる。上記研磨組成物をまた、研磨操作の際、上記基板の表面のところで上記成分を混合することにより調製することができる。

上記研磨組成物を、α−アルミナ、腐食抑制剤、有機酸、及び液状キャリアを含む１つの包装システムとして供給することができる。あるいは、上記α−アルミナを、第一の容器内の液状キャリア内の分散液として供給することができ、そして腐食抑制剤及び有機酸を、上記液状キャリア内の溶液若しくは分散液として、又は乾燥状態のどちらかで、第二の容器内に供給することができる。所望による成分、例えば、酸化剤を、第一及び／若しくは第二の容器、又は第三の容器内に入れることができる。さらに、第一又は第二の容器内の成分は、乾燥状態であることができ、一方、対応する容器の成分は、水性分散液の状態であることができる。

さらに、第一又は第二の容器内の成分において、異なるｐＨ値を有すること、又は実質的に同様のｐＨ値、あるいはまさに等しいｐＨ値を有することが好適である。所望による成分（例えば、酸化剤）が固体である場合、それは、上記液状キャリア内の混合物として又は乾燥状態においてのどちらかで供給されうる。上記酸化剤は、上記研磨組成物の他の成分から分離して供給され、そして例えば、エンドユーザにより、使用のすぐ前（例えば、使用前の１週間以内、使用前の一日以内、使用前の１時間以内、使用前の１０分以内、又は使用前の１分以内）に、上記研磨組成物の他の成分と混合されることが望ましい。他の２つの容器、又は３つ以上の容器、上記研磨組成物の成分の組み合わせは、当業者の知識の範囲内である。

本発明の研磨組成物をまた、使用前に適量の液状キャリアで希釈されることを目的とする濃縮物として供給することができる。上記実施形態では、上記研磨組成物濃縮物は、適量の水で濃縮物を希釈する際に、上記研磨組成物の各成分が、各成分のために上記列挙された適切な範囲内の量で上記研磨組成物中に存在するような量で、上記アルミナ、有機酸、腐食抑制剤、及び液状キャリアを含むことができる。

例えば、上記α−アルミナ、腐食抑制剤、及び有機酸は、上記濃縮物を等体積（上記液状キャリアの２倍の体積、上記液状キャリアの３倍の体積、又は上記液状キャリアの４倍の体積）の液状キャリアで希釈した場合に、各成分が、上記研磨組成物中に、各成分に関して上述した範囲内の量で存在するように、各成分に関して列挙した濃度よりも２倍（それぞれ、３倍、４倍、又は５倍）である量の濃度で、それぞれ存在することができる。さらに、当業者に理解されるであろう様に、上記濃縮物は、上記有機酸、腐食抑制剤、及び他の好適な添加剤が、当該濃縮物に少なくとも部分的又は完全に溶解することを確保するために、最終研磨組成物中に存在する適切な分画の液状キャリアを含むことができる。

上記研磨組成物を、使用の充分に前、又はすぐ前に調製することができる一方で、上記研磨組成物をまた、ユースポイントのところ又はその近くで、上記研磨組成物の成分を混合することにより製造することができる。本明細書で用いられるように、用語「ユースポイント」は、上記研磨組成物を基板表面に適用するポイント（例えば、研磨パッド又は基板表面それ自体）を指す。上記研磨組成物が、ユースポイント混合を用いて製造されるべき場合には、上記研磨組成物の成分は、２つ又は３つ以上の貯蔵デバイス内で分離して貯蔵される。

上記ユースポイントのところ又はその近くで上記研磨組成物を製造するために貯蔵デバイス内に含まれる成分を混合するために、当該貯蔵デバイスは、上記研磨組成物を各貯蔵デバイスからユースポイント（例えば、テーブル（ｐｌａｔｅｎ）、研磨パッド、又は基板表面）に通じる１つ又は２つ以上のフローラインを備えているのが一般的である。用語「フローライン」は、個々の貯蔵容器から、その中に貯蔵された成分のユースポイントまでの流路を意味する。１つ又は２つ以上のフローラインが、それぞれ、上記ユースポイントに直接通じるか、又は１つ超のフローラインが用いられるケースでは、２つ又は３つ以上のフローラインを、上記ユースポイントに通じる単一のフローラインに任意のポイントで結合することができる。さらに、１つ又は２つ以上のフローライン（例えば、個々のフローライン又は結合されたフローライン）は、１種又は２種以上の成分のユースポイントに到達する前に、最初に、１つ又は２つ以上の他のデバイス（例えば、ポンピングデバイス、測定デバイス、混合デバイス）に通じていてもよい。

上記研磨組成物の成分を、独立して上記ユースポイントに供給する（例えば、上記成分を、上記基板表面に供給し、その上で上記成分を、研磨工程の際に混合する）ことができ、又は上記成分は、上記ユースポイントに搬送される直前に混合することができる。上記成分が、上記ユースポイントに到達する前に１０秒未満に混合される場合、好ましくは、上記ユースポイントに到達する前に５秒未満に混合される場合、さらに好ましくは、上記ユースポイントに到達する前に１秒未満に混合される場合、又は上記ユースポイントのところで上記成分の搬送と同時に混合される場合（例えば、上記成分が、ディスペンサーのところで混合される場合）、当該成分は、「ユースポイントに搬送する直前」に混合される。成分が、上記ユースポイントの５ｍ内で混合される場合、上記ユースポイントの１ｍ内で混合される場合、又は上記ユースポイントの１０ｃｍ以内で混合される場合（例えば、上記ユースポイントの１ｃｍ以内で混合される場合）、当該成分はまた、上記ユースポイントに搬送する直前に混合される。

上記研磨組成物の２種又は３種以上の成分を、上記ユースポイントに到達する前に混合する場合には、上記成分を、上記フローラインの中で混合し、そして混合デバイスを使用することなく上記ユースポイントに供給することができる。あるいは、２種又は３種以上の上記成分の組み合わせを容易にするために、１つ又は２つ以上の上記フローラインを、混合デバイス内に通すことができる。任意の好適な混合デバイスを用いることができる。例えば、上記混合デバイスは、２種又は３種以上の成分が流れるノズル又はジェット（例えば、高圧ノズル又はジェット）であることができる。あるいは、上記混合デバイスは、直接か、又は装置の他の要素（例えば、１つ又は２つ以上のフローライン）を経由するかのどちらかで、１つ又は２つ以上のインレット（上記研磨スラリーの２種又は３種以上の成分を上記ミキサーに導入する）と、少なくとも１つのアウトレット（上記ユースポイントに供給されるべき混合された成分を、ミキサーから排出する）とを含む容器型混合デバイスでありうる。さらに、上記混合デバイスは、１つ超のチャンバーを含むことができ、各チャンバーは、少なくとも１つのインレット及び少なくとも１つのアウトレットを有し、２種又は３種以上の成分を、各チャンバー内で混合する。容器型混合デバイスが用いられる場合、上記混合デバイスは、上記成分の組み合わせをさらに容易にする混合機構を含むことが好ましい。混合機構は、概して当業界に公知であり、そしてスターラー、ブレンダー、攪拌器、パドルバッフル（ｐａｄｄｌｅｄ ｂｕｆｆｌｅ）、ガススパージャシステム、振動器等を含む。

本発明は、次の段階を含む、基板を化学的機械的研磨する方法をさらに提供する；
（ｉ）基板を、研磨パッド及び本明細書に記載される研磨組成物と接触させる段階；
（ｉｉ）上記研磨パッドを上記基板に対して、それらの間の化学的機械的研磨組成物と共に動かす段階；そして
（ｉｉｉ）上記基板を研磨するために、上記基板の少なくとも一部を研磨する段階。

上記基板は、任意の好適な基板でありうる。本発明の方法は、銅を含む少なくとも１つの金属層を含む基板を研磨する（例えば、平坦化する）ために特に有用である。上記基板は、超小型電子技術（例えば、半導体）基板であることが好ましい。

本発明の研磨方法は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）装置と組み合わせるために、特に好適である。概して、上記装置は、使用の際に動き且つ軌道状、線形又は円形動作から生ずる速度を有するテーブルと、上記テーブルと接触し且つ動作の際に上記テーブルと共に動く研磨パッドと、当該研磨パッドの表面と接触し且つ相対的に動くことにより研磨すべき基板を保持するキャリアとを含む。上記基板の研磨は、当該基板を上記研磨パッド及び本発明の研磨組成物と接触させて置き、次いで上記基板を研磨するために上記基板の少なくとも一部を研磨するように、上記研磨パッドを上記基板に対して動かすことにより行われる。概して、上記ダウンフォース圧力は、３ｋＰａ以上、そして好ましくは６ｋＰａ以上である。概して、上記ダウンフォース圧力は、２１ｋＰａ以下、好ましくは１４ｋＰａ以下、そしてさらに好ましくは１１ｋＰａ以下である。

基板は、任意の好適な研磨パッド（例えば、研磨面）と共に、上記化学的機械的研磨組成物を用いて平坦化又は研磨されうる。好適な研磨パッドには、例えば、織布及び不織布の研磨パッドが含まれる。さらに、好適な研磨パッドは、密度、硬度、厚さ、圧縮性、圧縮下での反発力、及び圧縮弾性率を変化させた任意の好適なポリマーを含むことができる。好適なポリマーには、例えば、ポリビニルクロリド、ポリビニルフルオリド、ナイロン、フルオロカーボン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、それらを共形成させた製品、及びそれらの混合物が含まれる。

次の例は、本発明をさらに具体的に説明するが、当然ながら、本発明の範囲を制限するものとして決して解釈されるべきではない。

例１
この例は、基板に対する種々のダウンフォース圧力における、本発明の組成物の除去速度及び平坦化効率を実証するものである。銅をめっきした３００ｎｍのウェーハを含む同様の基板を、水中の０．７重量％α−アルミナ、０．８重量％酒石酸、並びにベンゾトリアゾール及びトリアゾールの２成分の抑制剤を含む研磨組成物を用いて研磨した。上記α−アルミナ粒子は、１００ｎｍの平均直径を有していた。研磨実験は、概して、研磨パッドを備えている市販の研磨装置を使用することを含み、そしてダウンフォース圧力及び研磨組成物流速を除いた研磨パラメータは、全ての研磨実験において同一であった。研磨に続いて、銅除去速度をÅ／分において測定した。より小さい数字は、より遅い研磨速度、例えば、上記基板の表面からの銅の除去の量が少ないことを反映している。結果を、表１に要約する。

表１のデータを、図面のグラフ内にプロットした。当該グラフは、種々のダウンフォース圧力における上記研磨組成物の使用から得られる銅除去速度を描写する。急勾配は、高い平坦化効率を示している。上記平坦化効率は、初期段階の高さと最終段階との差を、初期段階の高さで割ったものである。上記平坦化効率は、２０００Åの銅除去の後、８０〜９０％であった。上記ウェーハは、５０００Åの銅除去の後、十分に平坦化された。

例２
この例は、銅含有層のディッシング（ｄｉｓｈｉｎｇ）及び研磨除去速度に対するα−アルミナの影響を実証するものである。
２つの研磨組成物を用いて、銅含有層を含む基板を研磨した。組成物１Ａは、α−アルミナ（本発明）を含み、組成物１Ｂは、ヒュームドアルミナ（比較例）を含んでいた。上記銅層の研磨速度（ＲＲ）（Å／分）及び研磨３０秒後のディッシングの量（Å）を、上記研磨組成物のそれぞれに関して測定した。上記研磨を、１０．３Ｋｐａのダウンフォース圧力を用いて実施した。上記結果を、表２に要約する。

これらの結果は、本発明に従う研磨組成物を用いることによって、銅含有基板のディッシングを実質的に減らしながら、高い除去速度を維持することができることを実証している。

図１は、研磨パッドに対する基板上のダウンフォース圧力の関数として、本発明の組成物を用いて研磨された基板からの銅の除去速度のグラフである。

Claims (27)

1. （ａ）０．０１重量％〜２０重量％のα−アルミナ粒子；ここで、当該α−アルミナ粒子は、２００ｎｍ以下の平均直径を有し、そして当該α−アルミナ粒子の９０％は、５００ｎｍ以下の直径を有する、
   （ｂ）有機酸；
   （ｃ）腐食抑制剤；及び
   （ｄ）水：
   を含む、表面のところに銅含有膜を有する基板を研磨するための化学的機械的研磨組成物であって、該研磨組成物が４〜１４のｐＨを有する、研磨組成物。
2. 前記腐食抑制剤が、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１に記載の研磨組成物。
3. （ａ）０．０１重量％〜２０重量％のα−アルミナ粒子、当該α−アルミナ粒子の９０％は、５００ｎｍ以下の直径を有する；
   （ｂ）有機酸；
   （ｃ）トリアゾール及びベンゾトリアゾールの２成分の腐食抑制剤；ここで、トリアゾールの、ベンゾトリアゾールに対する重量％比が、０．１〜４．８である、及び
   （ｄ）水：
   を含む、表面のところに銅含有膜を有する基板を研磨するための化学的機械的研磨組成物。
4. 前記α−アルミナ粒子が２００ｎｍ以下の平均直径を有する、請求項３に記載の研磨組成物。
5. 前記α−アルミナ粒子が１００ｎｍ以下の平均直径を有し、そして前記α−アルミナ粒子の９５％が５００ｎｍ以下の直径を有する、請求項１又は４に記載の研磨組成物。
6. 前記α−アルミナ粒子が１００ｎｍ以下の平均直径を有し、そして前記α−アルミナ粒子の９０％が２００ｎｍ以下の直径を有する、請求項５に記載の研磨組成物。
7. 前記α−アルミナ粒子が、０．１重量％〜５重量％の量で存在する、請求項１又は３に記載の研磨組成物。
8. 前記α−アルミナ粒子が、０．３重量％〜１重量％の量で存在する、請求項７に記載の研磨組成物。
9. 前記研磨組成物が４〜１０のｐＨを有する、請求項１又は３に記載の研磨組成物。
10. 前記有機酸が、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、グリシン、アスパラギン酸、酒石酸、グルコン酸、イミノ二酢酸及びフマル酸から成る群から選択される、請求項１又は３に記載の研磨組成物。
11. 前記有機酸が酒石酸である、請求項１０に記載の研磨組成物。
12. 臭素酸塩、亜臭素酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、過酸化水素、次亜塩素酸塩、ヨウ素酸塩、モノパーオキシ硫酸塩、モノパーオキシ亜硫酸塩、モノパーオキシリン酸塩、モノパーオキシ次リン酸塩、モノパーオキシピロリン酸塩、オルガノ−ハロ−オキシ化合物、過ヨウ素酸塩、過マンガン酸塩、パーオキシ酢酸、及びそれらの混合物から成る群から選択される酸化剤をさらに含む、請求項１又は３に記載の研磨組成物。
13. トリアゾールの、ベンゾトリアゾールに対する重量％比が、０．１〜４．４である、請求項３に記載の研磨組成物。
14. 次の各ステップを含む、表面のところに銅含有膜を有する基板を化学的機械的研磨する方法；
    （ｉ）基板を、研磨パッド及び下記を含む化学的機械的研磨組成物と接触させるステップ；
    （ａ）０．０１重量％〜２０重量％のα−アルミナ粒子；ここで、前記α−アルミナ粒子は、２００ｎｍ以下の平均直径を有し、そして前記α−アルミナ粒子の９０％は、５００ｎｍ以下の直径を有する、
    （ｂ）有機酸；
    （ｃ）腐食抑制剤；
    （ｄ）酸化剤；及び
    （ｅ）水；
    （ｉｉ）前記研磨パッドを前記基板に対して、それらの間の化学的機械的研磨組成物と共に動かすステップ：そして
    （ｉｉｉ）前記基板を研磨するために、前記基板の少なくとも一部を研磨するステップ。
15. 前記腐食抑制剤が、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１４に記載の方法。
16. 次の各ステップを含む、表面のところに銅含有膜を有する基板を化学的機械的研磨する方法；
    （ｉ）基板を、研磨パッド及び下記の化学的機械的研磨組成物と接触させるステップ；
    （ａ）０．０１重量％〜２０重量％のα−アルミナ粒子、当該α−アルミナ粒子の９０％は、５００ｎｍ以下の直径を有する；
    （ｂ）有機酸；
    （ｃ）トリアゾール及びベンゾトリアゾールの２成分の腐食抑制剤；ここで、トリアゾールの、ベンゾトリアゾールに対する重量％比が、０．１〜４．８である、
    （ｄ）酸化剤；及び
    （ｅ）水；
    （ｉｉ）前記研磨パッドを前記基板に対して、それらの間の化学的機械的研磨組成物と共に動かすステップ：そして
    （ｉｉｉ）前記基板を研磨するために、前記基板の少なくとも一部を研磨するステップ。
17. 前記α−アルミナ粒子が２００ｎｍ以下の平均直径を有する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記α−アルミナ粒子が１００ｎｍ以下の平均直径を有し、そして前記α−アルミナ粒子の９５％が５００ｎｍ以下の直径を有する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記α−アルミナ粒子が１００ｎｍ以下の平均直径を有し、そして前記α−アルミナ粒子の９０％が２００ｎｍ以下の直径を有する、請求項１８に記載の方法。
20. 前記研磨パッドを、３ｋＰａ〜２１ｋＰａのダウンフォース圧力を用いて、前記基板に対して動かす、請求項１４又は１６に記載の方法。
21. 前記α−アルミナ粒子が、０．１重量％〜５重量％の量で存在する、請求項１４又は１６に記載の方法。
22. 前記α−アルミナ粒子が、０．３重量％〜１重量％の量で存在する、請求項２１に記載の方法。
23. 前記研磨組成物が、３〜１０のｐＨを有する、請求項１４又は１６に記載の方法。
24. 前記有機酸が、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、グリシン、アスパラギン酸、酒石酸、グルコン酸、イミノ二酢酸及びフマル酸から成る群から選択される、請求項１４又は１６に記載の方法。
25. 前記有機酸が酒石酸である、請求項２４に記載の方法。
26. 前記酸化剤が、臭素酸塩、亜臭素酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、過酸化水素、次亜塩素酸塩、ヨウ素酸塩、モノパーオキシ硫酸塩、モノパーオキシ亜硫酸塩、モノパーオキシリン酸塩、モノパーオキシ次リン酸塩、モノパーオキシピロリン酸塩、オルガノ−ハロ−オキシ化合物、過ヨウ素酸塩、過マンガン酸塩、パーオキシ酢酸、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１４又は１６に記載の方法。
27. トリアゾールの、ベンゾトリアゾールに対する重量％比が、０．１〜４．４である、請求項１５に記載の方法。

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