JP5619009B2 - 低ｋ誘電体のためのバリアースラリー - Google Patents

Description

基板の表面を平坦化し、研磨するための、特に、化学機械研磨（ＣＭＰ）のための組成物及び方法は当業界で周知である。ＣＭＰプロセスで使用される研磨組成物（研磨スラリーとしても知られる）は、典型的には、水系溶液中の砥材を含み、研磨組成物を浸み込ませた研磨パッドを表面に接触させることで表面に塗布される。典型的な砥材には、酸化アルミニウム、酸化セリウム、二酸化ケイ素及び酸化ジルコニウムが含まれる。典型邸には、研磨組成物は、研磨パッド（例えば、研磨布又はディスク）との組み合わせで使用される。研磨パッドは、研磨組成物中の砥材に加えて、又は、その代わりに砥材を含み得る。

二酸化ケイ素系金属間誘電体層は、基板上に形成された金属含有回路線の絶縁にしばしば使用される。これらの二酸化ケイ素系金属間誘電体層用の研磨組成物が、半導体産業で特によく発達しており、そして二酸化ケイ素系誘電体の研磨及び摩耗の化学的及び機械的性質が、適切に理解されている。二酸化ケイ素系誘電体材料に関連する１つの問題は、しかしながら、それらの誘電率が、例えば残留水分含有量のような要因に依存して、約３．９又はこれを越えるように、比較的高いことである。結果として、導電層間の容量もまた比較的高く、そして回路が動作できる速度（周波数）を制限する。回路が動作できる周波数を増加するために開発されている戦略には、（１）回路線の形成により低い抵抗値の金属（例えば銅）を使用すること、及び（２）二酸化ケイ素と比較してより低い誘電率を有する絶縁材料で電気絶縁を行うこと、が含まれる。

誘電体基板上に平面銅回路のトレースを製造する一つの方法は、ダマシン法といわれる。この方法によれば、二酸化ケイ素誘電体表面が、その表面上に銅を堆積する前に、常用のドライエッチングプロセスによってパターニングされ、垂直及び水平相互接続のための溝及び穴（すなわちビア）を形成する。銅は、加工工程中だけでなく適用された電場の下での実際のデバイス動作中に半導体基板が受ける熱サイクルの際に速く拡散する特性を有し、そして下地の誘電体層及び上に重なる中間の誘電体（ＩＬＤ）層を通して素早く動いてデバイスを「汚染」し得る。基板の誘電体材料を通した銅の拡散は、隣接した金属配線間で電流の漏れを生じ、デバイス特性が劣化し、デバイスが機能しなくなる可能性がある。このため、銅の堆積の前に典型的には拡散バリア層が基板に適用される。タンタル及び窒化タンタルがバリア層材料として産業界で広く受け容れられており、典型的には基板上に物理的気相成長法（ＰＶＤ）により適用される。拡散バリア層は、銅シード層を備え、次いで銅メッキ槽からの銅層でオーバーコートされる。誘電体表面の隆起部分を露出する平面が得られるまで、銅のオーバーコート層の厚みを減らすだけでなく、穴及び溝の外に存在する拡散バリア層を除去するために、化学機械研磨が使用される。ビア及び溝は回路の相互接続を形成する導電性銅で充填されたままである。

典型的には、製造プロセスにおいて少なくとも２つの研磨ステップが使用され、第１の研磨ステップは、銅のオーバーバーデン（overburden）の大半を除去し、続く研磨ステップは、バリア材料を除去し、下に在る誘電体層を露出させる。しばしば、「低κ誘電体」と呼ばれる二酸化珪素と比較して低い誘電率を有する絶縁材料の使用の増大が、新たな研磨組成物及び方法の開発における新たな課題に繋がる。多孔質金属酸化物、多孔質又は非多孔質カーボンドープされた酸化ケイ素及びフッ素ドープされた酸化ケイ素を含む低κ誘電体材料は、従来の酸化ケイ素系誘電体材料よりも典型的には柔らかく、よりもろい。タンタル系バリア材料とともに、柔らかい低κ誘電体材料の除去に有効な研磨組成物の開発はこのように複雑化している。さらに、低κ誘電体材料の化学的性質は、従来の酸化ケイ素系誘電体材料と相違し、そのため、しばしば、従来の化学機械研磨組成物で研磨されたときに受け容れられない程に低い除去速度を示す。

さらに、いくつかの構成では、平坦化に対するより大きい制御性を許容するために、柔らかい低κ誘電体材料は、より硬い従来の酸化ケイ素系誘電体材料で覆われる。覆っている誘電体は、下に在る体κ誘電体材料を露出させるために研磨の間に除去されなくてはならない。従って、従来の酸化ケイ素系誘電体材料及び低κ誘電体材料を匹敵する速度で除去できる研磨組成物が望まれている。

発明の簡単な要約

本発明は、（ａ）シリカ、（ｂ）アミン置換シラン、テトラアルキルアンモニウム塩、テトラアルキルホスホニウム塩、ピリジニウム塩、及びイミダゾリウム塩からなる群から選ばれる化合物、（ｃ）７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸、（ｄ）金属を酸化する酸化剤、（ｅ）任意的に、キレート剤、（ｆ）任意的に、殺生物剤、及び（ｇ）水を含む化学機械研磨組成物を提供する。

本発明は、また、基板を化学的機械的に研磨する方法であって、（ｉ）（ａ）シリカ、（ｂ）アミン置換シラン、テトラアルキルアンモニウム塩、テトラアルキルホスホニウム塩、ピリジニウム塩、及びイミダゾリウム塩からなる群から選ばれる化合物、（ｃ）７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸、（ｄ）前記基板の少なくとも一部を酸化する酸化剤、及び（ｅ）水を含む化学機械研磨組成物に前記基板を接触させるステップと、（ｉｉ）前記研磨組成物を前記基板に対して、前記化学機械研磨組成物を間に配して移動させるステップと、（ｉｉｉ）前記基板を研磨するように、前記基板の少なくとも一部を磨り減らせるステップとを有する方法を提供する。

本発明は、（ａ）シリカ、（ｂ）アミン置換シラン、テトラアルキルアンモニウム塩、テトラアルキルホスホニウム塩、ピリジニウム塩、及びイミダゾリウム塩からなる群から選ばれる化合物、（ｃ）７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸、（ｄ）金属を酸化する酸化剤、及び（ｅ）水を含み、又は、本質的にこれらからなり、又は、これらからなる化学機械研磨組成物を提供する。

研磨組成物は、好ましくは液体キャリア（例えば、水）に懸濁したシリカを含む。研磨組成物は、好ましくは、シリカ以外の砥材を含まない。シリカは、典型的には粒子の形態である。好ましくは、シリカは、コロイダルシリカ粒子を含み、又は、本質的にコロイダルシリカ粒子からなり、又は、コロイダルシリカ粒子からなる。コロイダルシリカ粒子は、ウェットプロセスにより調整され、一般的には球形又は概略球形の形状であるが、他の形状（例えば、概略、楕円、方形、矩形などの断面を有する形状）を有し得る、典型的には非凝集の個々に離散的な粒子である。このような粒子は、発熱又は火炎加水分解プロセスを介して調整され、一次粒子が凝集したチェーン状構造であるヒュームドシリカと構造的に異なる。

好ましくは、コロイダルシリカは、ゾルーゲル法、又は、ケイ酸塩イオン交換によるなど、当業者に公知の任意の方法により調整され得る凝結又は縮合重合されたシリカである。縮合重合シリカ粒子は、典型的には、Ｓｉ（ＯＨ）_４を縮合して実質的に球形の粒子を形成することにより調整される。前物質である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、水系ケイ酸塩溶液の酸性化により得ることができる。このような研磨粒子は、米国特許第５，２３０，８３３号に従って調整することができ、ＥＫＡケミカルズの製品ＢＩＮＤＺＩＬ５０／８０，３０／３１０，及び４０／１３０、フソーの製品ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，及びＰＬ３Ｈ、ナルコの製品１０３４Ａ，１０５０，２３２７，及び２３２９、或いは、デュポン、バイエル、アプライドリサーチ、日産化学（ＳＮＯＵＴＥＸ製品）、及びクラリアントから入手できる他の同様の製品などの任意の種々の商業的に入手可能な製品として得ることができる。

研磨組成物中には、任意の適切な量のシリカが存在し得る。研磨組成物は、０．０１重量％の又はこれを越える（例えば、０．１重量％）シリカを含み得る。代替的に、又は、追加的に、研磨組成物は、１０重量％又はこれ未満（例えば、８重量％又はこれ未満、又は、５重量％又はこれ未満）のシリカを含み得る。このように、例えば、研磨組成物は、０．０１重量％〜１０重量％のシリカ（例えば、０．１重量％〜５重量％のシリカ）を含み得る。

シリカ粒子は、任意の適切な粒子サイズを有し得る。シリカ粒子は、好ましくは、５ｎｍの又はこれを越える（例えば、１０ｎｍの又はこれを越える、１５ｎｍの又はこれを越える、２０ｎｍの又はこれを越える、３０ｎｍの又はこれを越える、４０ｎｍの又はこれを越える）平均粒子サイズを有する。代替的に、又は、追加的に、シリカ粒子は、好ましくは、１５０ｎｍ又はこれ未満（例えば、１２５ｎｍ又はそれ未満、又は、１００ｎｍ又はそれ未満）の平均粒子サイズを有する。好ましくは、シリカ粒子は、２０ｎｍから１００ｎｍ（例えば、３０ｎｍ〜８０ｎｍ、又は４０ｎｍ〜７０ｎｍ）の平均サイズを有する。ここで、粒子サイズは、粒子を内包する最小球の直径を意味する。

シリカ粒子は、好ましくは、コロイド状に安定である。コロイドの語は、水中における砥材の懸濁物を指す。コロイド状の安定性は、時間を通しての懸濁液の維持性を指す。本発明では、シリカ粒子を１００ｍｌ目盛り付きシリンダーに入れて、２時間攪拌しないで立てたままにしたときに、目盛り付きシリンダーの底の５０ｍｌの粒子の濃度（ｇ／ｍｌで［Ｂ］）と目盛り付きシリンダーの上の５０ｍｌの粒子の濃度（ｇ／ｍｌで［Ｔ］）の差を研磨組成物の粒子の初期濃度（ｇ／ｍｌで［Ｃ］）で割った値が０．５又はそれ未満（すなわち、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）であれば、シリカ粒子は、コロイド状に安定であると考えられる。より好ましくは、［Ｂ］−［Ｔ］／［Ｃ］の値は０．３又はそれ未満であり、最も好ましくは、０．１又はそれ未満である。

研磨組成物は、アミン置換シラン、テトラアルキルアンモニウム塩、テトラアルキルホスホニウム塩、及びイミダゾリウム塩からなる群から選ばれる化合物を含む。上記化合物は、本明細書ではカチオン性化合物と称される。好ましくは、カチオン性化合物は、シリカ粒子が研磨組成物のｐＨにおいて正のゼータ電位を有するようにシリカ粒子と相互作用する。

カチオン性化合物は、アミン置換シランであり得る。アミン置換シランは、１級アミノシラン、２級アミノシラン、３級アミノシラン、４級アミノシラン及びダイポーダル（二脚状）アミノシランを含み得る。アミノシラン化合物は、アミノプロピルトリアルコキシシラン（すなわち、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン）、ビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピルトリアルコキシシラン、ジエチルアミノメチルトリアルコキシシラン、（Ｎ，Ｎ−ジエチル−３−アミノプロピル）トリアルコキシシラン）、３−（Ｎ−スチリルメチル−２−アミノエチルアミノプロピルトリアルコキシシラン、（２−Ｎ−ベンジルアミノエチル）−３−アミノプロピルトリアルコキシシラン）、トリアルコキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニウムクロライド、Ｎ−（トリアルコキシシリルエチル）ベンジル−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニウムクロライド、（ビス（メチルジアルコキシシリルプロピル）−Ｎ−メチルアミン、ビス（トリアルコキシシリルプロピル）尿素、ビス（３−（トリアルコキシシリル）プロピル）−エチレンジアミン、ビス（トリアルコキシシリルプロピル）アミン、例えば、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン等の任意の好適なアミノシランであることができる。上記アミノシラン化合物におけるアルコキシ基は、ハロゲン化物、アミン、カルボキシラート等の他の加水分解性基に置換し得る。好ましくは、シランは、ダイポーダル又はトリポーダル（三脚状）である。シラン化合物の選択は、部分的には、研磨される基板のタイプに依存する。

カチオン性化合物は、テトラアルキルアンモニウム塩であり得る。好ましくは、テトラアルキルアンモニウム塩は、Ｒ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４Ｎ^＋の構造を有するカチオンを含む。ここで、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４がすべてＣ_１アルキルではないという条件のもとで、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４は、それぞれＣ_１〜Ｃ_２０アルキルであり、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４の少なくとも１つが４つ又はこれよりも多い炭素原子の炭素鎖を有する。テトラアルキルアンモニウム塩は、塩化物、臭化物、水酸化物、硫酸塩、硫酸水素塩、メチルサルフェート、メタンスルホナート、ｐ−トルエンスルホナート、ベンゼンスルホナートなどの任意の好適なアニオンを有し得る。好適なテトラアルキルアンモニウムカチオンの非限定的な例は、トリエチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、トリプロピルエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、トリブチルメチルアンモニウム、トリブチルメチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、トリプロピルメチルアンモニウム、テトラペンチルアンモニウム、トリヘキシルメチルアンモニウム、テトラヘキシルアンモニウムなどを含む。

カチオン性化合物は、テトラアルキルホスホニウム塩であり得る。好ましくは、テトラアルキルホスホニウム塩は、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４がそれぞれＣ_１〜Ｃ_２０アルキルであるＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４Ｐ^＋の構造を有するカチオンを含む。テトラアルキルホスホニウム塩は、塩化物、臭化物、水酸化物、硫酸塩、硫酸水素塩、メチルサルフェート、メタンスルホナート、ｐ−トルエンスルホナート、ベンゼンスルホナートなどの任意の好適なアニオンを有し得る。好適なテトラアルキルホスホニウムカチオンの非限定的な例は、トリエチルメチルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、トリプロピルメチルホスホニウム、テトラプロピルホスホニウム、トリブチルメチルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、トリペンチルメチルホスホニウム、テトラペンチルホスホニウム、トリヘキシルメチルホスホニウム、テトラヘキシルホスホニウムなどを含む。

カチオン性化合物は、ピリジニウム塩であり得る。好ましくは、ピリジニウム塩は、Ｒが選択的に１つ又はこれよりも多いヒドロキシル基により置換される、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキルであるC_５Ｒ_５ＮＲ^＋の構造を有するカチオンを含む。ピリジニウム塩は、塩化物、臭化物、水酸化物、硫酸塩、硫酸水素塩、メチルサルフェート、メタンスルホナート、ｐ−トルエンスルホナート、ベンゼンスルホナートなどの任意の好適なアニオンを有し得る。好適なピリジニウムカチオンの非限定的な例は、Ｎ−メチルピリジニウム、Ｎ−エチルピリジニウム、Ｎ−プロピルピリジニウム、Ｎ−ブチルピリジニウムなどを含む。

カチオン性化合物は、イミダゾリウム塩であり得る。好ましくは、イミダゾリウム塩は、Ｒ^５、Ｒ^６がそれぞれＣ_１〜Ｃ_２０アルキルである次の構造を有するカチオンを含む。

イミダゾリウム塩は、塩化物、臭化物、水酸化物、硫酸塩、硫酸水素塩、メチルサルフェート、メタンスルホナート、ｐ−トルエンスルホナート、ベンゼンスルホナートなどの任意の好適なアニオンを有し得る。好適なイミダゾリウムカチオンの非限定的な例は、１，３−ジメチルイミダゾリウム、３−エチル−１−メチルイミダゾリウム、３−プロピル−１−メチルイミダゾリウム、３−イソプロピル−１−メチルイミダゾリウム、３−ブチル−１−メチルイミダゾリウム、３−ペンチル−１−メチルイミダゾリウムなどを含む。

研磨組成物は、任意の好適な量のカチオン性化合物を含み得る。研磨組成物は、１０ｐｐｍ（例えば、２０ｐｐｍ、又は３０ｐｐｍ、又は４０ｐｐｍ、又は５０ｐｐｍ）のカチオン性化合物を含みうる。代替的に又は追加的に、研磨組成物は、５０００ｐｐｍ又はそれ未満（例えば、２５００ｐｐｍ又はそれ未満、又は、２０００ｐｐｍ又はそれ未満、又は１５００ｐｐｍ又はそれ未満、又は１５００ｐｐｍ又はそれ未満、又は１０００ｐｐｍ又はそれ未満、又は７５０ｐｐｍ又はそれ未満、又は５００ｐｐｍ又はそれ未満、又は２５０ｐｐｍ又はそれ未満）のカチオン性化合物を含み得る。このように、例えば、研磨組成物は、１０ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍ（例えば、１０ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍ、又は１０ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍ、又は５０ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍ、又は５０ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍのカチオン性化合物を含み得る。

研磨組成物は、７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸を含む。カルボン酸は、任意の好適なカルボン酸であり得る。好ましくは、カルボン酸は、環式炭素含有置換基を含み得る。より好ましくは、カルボン酸は、少なくとも１のアリール環を含む。カルボン酸は、２０又はそれ未満の炭素原子（例えば、１８又はそれ未満の炭素原子、又は１６又それ未満の炭素原子、又は１４又はそれ未満の炭素原子、又は１２又はそれ未満の炭素原子、又は１０又はそれ未満の炭素原子）を有し得る。１実施形態では、カルボン酸は、ヒドロキシ安息香酸である。ヒドロキシ安息香酸は、１〜３のカルボン酸基と１〜３のヒドロキシル基を有し得る。好ましくは、ヒドロキシ安息香酸は、２−ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシ安息香酸、４−ヒドロキシ安息香酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸からなる群から選ばれる。より好ましくは、ヒドロキシ安息香酸は、２−ヒドロキシ安息香酸又は２，６−ジヒドロキシ安息香酸である。

他の実施形態では、カルボン酸は、ヒドロキシル基を含まない。この実施形態では、好ましくは、カルボン酸は、安息香酸、１，２−ベンゼンジカルボン酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、フェニルマロン酸、シクロヘキサンカルボン酸、トランス−シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸及びフェニルマロン酸からなる群から選ばれる。

研磨組成物は、任意の好適な量のカルボン酸を含み得る。研磨組成物は、１０ｐｐｍの又はこれを越える（例えば、２５ｐｐｍの又はこれを越える、又は５０ｐｐｍの又はこれを越える、７５ｐｐｍの又はこれを越える、１００ｐｐｍの又はこれを越える）カルボン酸を含み得る。代替的又は追加的に、研磨組成物は、２０００ｐｐｍ又はそれ未満（例えば、１０００ｐｐｍ又はそれ未満、又は８００ｐｐｍ又はそれ未満、又は７００ｐｐｍ又はそれ未満、又は６００ｐｐｍ又はそれ未満、又は５００ｐｐｍ又はそれ未満）のカルボン酸を含み得る。このように、例えば、研磨組成物は、１０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍ（例えば、５０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ、又は１００ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ）のカルボン酸を含み得る。

上記化合物の多くが塩（例えば、金属塩、アンモニウム塩など）、酸、又は部分塩の形態で存在することが理解されるであろう。例えば、１，２−ベンゼンジカルボン酸は、１，２−ベンゼンジカルボン酸を含み、同様に、そのモノ塩（例えば、１，２−ベンゼンジカルボン酸水素ナトリウム）及びジ塩を含む。アミン（例えば、アミノプロピルトリエトキシシラン）は、アミンを含み、その酸添加塩（例えば、アミノプロピルトリエトキシシランハイドロクロライド）を含む。

研磨組成物は、金属を酸化する酸化剤を含む。酸化剤の機能は、銅及び／又はタンタルを含む層（単数又は複数）などの少なくとも基板の一部を酸化することである。酸化剤は、任意の好適な酸化剤であり得る。好適な酸化剤の非限定的な例には、過酸化水素、過硫酸塩（例えば、過硫酸アンモニウム）、第二鉄塩（例えば、硝酸第二鉄）、固体形態の過酸化水素及びこれらの組み合わせが含まれる。固体形状の過酸化水素には、水に溶解したときに遊離過酸化水素を遊離させる過酸化マグネシウム、過酸化カルシウム、及び過炭酸ナトリウムを含む。好ましくは、酸化剤は過酸化水素である。

研磨組成物は、任意の好適な量の酸化剤を含み得る。研磨組成物は、０．１重量％の又はこれを越える（例えば、０．２重量％の又はこれを越える、又は０．５重量％の又はこれを越える）酸化剤を含み得る。代替的又は追加的に、研磨組成物は、５重量％又はこれ未満（例えば、４重量％又はこれ未満、又は３重量％又はこれ未満、又は２重量％又はこれ未満）の酸化剤を含み得る。このように、研磨組成物は、０．１重量％〜５重量％（例えば、０．２重量％〜４重量％、又は０．５重量％〜２重量％）の酸化剤を含み得る。

研磨組成物は、ホウ酸もまた含み得る。含む場合は、研磨組成物は、典型的には、１００ｐｐｍの又はこれを越える（例えば、２００ｐｐｍの又はこれを越える、３００ｐｐｍの又はこれを越える）ホウ酸を含む。好ましくは、研磨組成物は、１０００ｐｐｍ又はこれ未満以下（例えば、９００ｐｐｍ又はこれ未満以下、又は８００ｐｐｍ又はこれ未満以下）のホウ酸を含む。より好ましくは、研磨組成物は、１００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ（例えば、２００ｐｐｍ〜９００ｐｐｍ、又は３００ｐｐｍ〜８００ｐｐｍ）のホウ酸を含む。

研磨組成物は、腐食防止剤もまた含み得る。本発明の目的の為には、腐食防止剤は、研磨される基板の表面の少なくとも一部に保護層（すなわち、分解防止層）の形成を促進する任意の化合粒又は化合物の混合物である。望ましくは、腐食防止剤は、銅のための腐食防止剤である。銅のための腐食防止剤は、銅上の保護層の形成を促進する任意の化合物である。含む場合、研磨組成物は、典型的には、１０ｐｐｍの又はこれを越える（例えば、５０ｐｐｍの又はこれを越える、又は１００ｐｐｍの又はこれを越える）銅のための腐食防止剤を含む。好ましくは、研磨組成物は、５０００ｐｐｍ又はこれ未満以下（例えば、２５００ｐｐｍ又はこれ未満以下、又は１０００ｐｐｍ又はこれ未満以下、又は９００ｐｐｍ又はこれ未満以下、又は８００ｐｐｍ又はこれ未満以下）の銅のための腐食防止剤を含む。より好ましくは、研磨組成物は、１０ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍ（例えば、１０ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍ、又は２５ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ、又は５０ｐｐｍ〜８００ｐｐｍ）の銅のための腐食防止剤を含む。好ましくは、銅のための腐食防止剤は、トリアゾール又はテトラゾール基を含む。より好ましくは、銅のための腐食防止剤は、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−クロロベンゾトリアゾール及びその組み合わせからなる群から選ばれるベンゾトリアゾール化合物である。最も好ましくは、銅のための腐食防止剤はベンゾトリアゾールである。

研磨組成物は、任意の好適なｐＨを有する。研磨組成物は、典型的には１の又はこれを越える（例えば、２の又はこれを越える、又は３の又はこれを越える）ｐＨを有する。好ましくは、研磨組成物は、６又はこれ未満以下（例えば、５又はこれ未満以下、又は４又はこれ未満以下）のｐＨを有する。より好ましくは、研磨組成物は、１〜６（例えば、２〜５、又は２〜４、又は３〜５）のｐＨを有する。研磨組成物は、例えば、硝酸、硫酸、水酸化アンモニウムなどのｐＨ調整剤を含み得る。研磨組成物は、選択的に、例えば、ホウ酸塩バッファー又は硫酸水素塩バッファーなどのｐＨ緩衝システムを含む。研磨組成物のｐＨは、任意の好適な手段によって達成及び／又は維持され得る。より特定的には、研磨組成物は、さらに、ｐＨ調整剤、ｐＨ緩衝剤、又はその組み合わせを含み得る。ｐＨ調整剤は、任意の好適なｐＨ調整化合物であり得る。例えば、ｐＨ調整剤は、硝酸、水酸化カリウム、又はその組み合わせであり得る。ｐＨ緩衝剤は、例えば、リン酸塩、硫酸塩、酢酸塩、ホウ酸塩、アンモニウム塩などの任意の好適な緩衝剤であり得る。本明細書で説明される範囲で研磨組成物のｐＨを維持及び／又は達成するために好適な量の緩衝剤が使用されるという条件で、研磨組成物は、任意の好適な量のｐＨ調整剤及び／又はｐＨ緩衝剤を含み得る。

望ましくは、シリカは、研磨組成物中で０ｍＶより大きいゼータ電位を有する。粒子のゼータ電子は、粒子を取り囲むイオンの電荷とバルク溶液（例えば、液体キャリアとその中に溶解した任意の他の成分）の電荷の相違を指す。

研磨組成物は、殺生物剤を含み得る。殺生物剤は、例えば、イソチアゾリノン殺生物剤などの任意の好適な殺生物剤を含み得る。研磨組成物中の殺生物剤の量は、典型的には１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍであり、好ましくは、１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍである。

研磨組成物は、キレート剤を含み得る。好適なキレート剤の例には、エチレンジアミン四酢酸、その部分塩（例えば、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム）などが含まれる。

研磨組成物は、その多くが当業者に知られる任意の好適な技術により調整され得る。研磨組成物は、バッチ又は連続プロセスにより調整され得る。一般的には、研磨組成物は、任意の順序で要素を組み合わせることで調整され得る。本明細書で使用される「要素」は、個々の成分（例えば、シリカ、カチオン性化合物、７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸、酸化剤など）だけでなく、成分（例えば、シリカ、カチオン性化合物、７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸、酸化剤など）の任意の組み合わせを含む。

例えば、シリカは水中で分散され得る。カチオン性化合物及び７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸は、その後、添加され、研磨組成物に要素を混合させ得る任意の方法により混合され得る。酸化剤は、研磨組成物の調整中の任意の時点で添加され得る。研磨組成物は、例えば、酸化剤などの１以上の要素が研磨組成物に使用の直前（例えば、使用前の１分以内、又は使用前の１時間以内、又は使用前の７日前）に添加されるようにして、使用に先だって調整され得る。研磨組成物は、研磨操作の間に、基板の表面で要素を混合することによっても調整され得る。

研磨組成物は、シリカ、カチオン性化合物、７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸、任意的な殺生物剤、及び水を含むワン−パッケージのシステムとして供給され得る。代替的に、シリカが第１の容器に水中の分散体として供給され、カチオン性化合物、７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸及び任意的な殺生物剤は第２の容器に、水中の分散体、又は溶液、又は乾燥状態で供給され得る。酸化剤は、好ましくは、研磨組成物の他の要素と別に供給され、例えば、エンドユーザーによって、使用の直前（例えば、使用の１週間前以内、使用の１日前以内、使用の１時間前以内、使用の１０分前以内、又は使用の１分前以内）に研磨組成物の他の要素と組み合わされる。第１又は第２の容器中の要素は、乾燥した形態であり得、他方の容器中の要素は、水系分散体の形態であり得る。さらに、第１及び第２の容器中の要素は、異なるｐＨ値を有し、又は代替的には、実質的に類似又は同一のｐＨ値さえ有することが好適である。他の２つの容器、又は３又はこれを越える容器、研磨組成物の要素の混合は当業者の知識の範囲である。

本発明の研磨組成物は、使用前に適切な量の水により希釈されることを意図した濃縮物としても提供され得る。このような実施形態では、研磨組成物濃縮物は、適切な量の水、及び適切な量を含んでいない場合には酸化剤で希釈したときに、研磨組成物の各要素が、各要素について上記した適切な範囲の量で研磨組成物に含まれることになるような量で、シリカ、カチオン性化合物、７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸、任意的な殺生物剤及び水を、含んでも含まなくても良い酸化剤とともに、含むことができる。濃縮物が、適切な量の酸化剤とともに、同容積の水（例えば、それぞれ、２倍容積の水、３倍容積の水、４倍容積の水）により希釈されたときに、各要素が、研磨組成物中で、各要素について上記した範囲の量で存在するように、例えば、シリカ、カチオン性化合物、７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸、及び任意的な殺生物剤は、各要素について上記した濃度の２倍（例えば、３倍、４倍、又は５倍）の量の濃度でそれぞれ濃縮物中に存在し得る。さらに、当業者が理解するであろうように、他の要素が濃縮物中で少なくとも部分的に又は完全に溶解することを確かにするために、濃縮物は、最終的な研磨組成物中に存在する適切な少量の水を含み得る。

本発明の研磨組成物は、任意の基板の研磨に使用され得るが、研磨組成物は、銅を含む少なくとも１の金属層、タンタルを含む少なくとも１の金属層、及び少なくとも１の誘電体層を含む基板の研磨に特に有用である。金属層は、基板のどの部分にも配置され得るが、好ましくは、少なくとも１のタンタル層が、少なくとも１の銅層と少なくとも１の誘電体層の間に配置される。タンタル層は、タンタル金属を含むことができ、又は窒化タンタル、又はタンタル金属とタンタル含有化合物の混合物などの好適なタンタル含有化合物を含み得る。タンタル層が窒化タンタルを含む場合、窒化タンタルは、ストイキオメトリックの窒化タンタル（例えば、ＴａＮ）又はノンストイキオメトリックの窒化タンタル、例えば、ＴａＮ_０．５を含み得る。タンタル層はまた、ｘ＋ｙ≦１として、式ＴａＮ_ｘＣ_ｙで表される窒素と炭素を有するタンタルのタンタル含有化合物を含み得る。誘電体層は、テトラエチルオルトケイ酸塩（ＴＥＯＳ）から誘導されるシリコン酸化物層などの金属酸化物、多孔性金属酸化物、多孔性又は非多孔性カーボンドープシリコン酸化物、フッ素ドープシリコン酸化物、ガラス、有機ポリマー、フッ素ドープ有機ポリマー、又は任意の他の好適な高κ又は低κ絶縁層であり得る。好ましくは、誘電体層は、それぞれ、ノベラスシステムズ（カリフォルニア州サンノゼ）及びアプライドマテリアルス（カリフォルニア州サンタクララ）から入手できるＣＯＲＡＬ（登録商標）、ＢＬＡＣＫ ＤＩＡＭＯＮＤ（登録商標）などのカーボンドープシリコン酸化物である。

有利なことに、発明的方法は、従来技術の研磨方法と比較して、低κ誘電体層、特に、カーボンドープシリコン酸化物層に対して、増進された除去速度を提供する。

本発明の研磨方法は、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置との組み合わせでの使用に特に適している。典型的には、装置は、使用時に、動作して軌道状、直線状又は円状動作から生じるある速度を有するプラテン、プラテンと接触して動作時にプラテンとともに移動する研磨パッド、及び研磨される基板を研磨パッドの表面に接触して、これに対して移動することで基板を保持するキャリアを有する。基板の研磨は、基板が研磨パッドと本発明の研磨組成物に接触して配置され、そして、基板の少なくとも一部（本明細書に記載される銅、タンタル、タンタル含有化合物、及び／又は誘電体材料など）をすり減らして基板を研磨するように、基板に対して研磨パッドが移動することにより生じる。

基板は、任意の好適な研磨パッド（例えば、研磨表面）によって、化学機械研磨組成物で平坦化又は研磨され得る。好適な研磨パッドは、例えば、織られた又は織られていない研磨パッドを含む。さらに、好適な研磨パッドは、様々な密度、硬度、厚み、圧縮性、圧縮の際の復元能、圧縮弾性率の任意の好適な高分子を含み得る。好適な高分子には、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、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、プリウレタン、ポリスチレン、プリプロピレン、これらの同時形成品、及びこれらの混合物が含まれる。

望ましくは、ＣＭＰ装置は、その多くが当業者に知られるインサイチューでの研磨終点検知システムをさらに含む。加工品の表面から反射される光又は他の放射を分析することにより研磨プロセスを検査し、監視する技術は当業界で知られている。このような方法は、例えば、米国特許第５，１９６，３５３号、米国特許第５，４３３，６５１号、米国特許第５，６０９，５１１号、米国特許第５，６４３，０４６号、米国特許第５，６５８，１８３号、米国特許第５，７３０，６４２号、米国特許第５，８３８，４４７号、米国特許第５，８７２，６３３号、米国特許第５，８９３，７９６号、米国特許第５，９４９，９２７号、及び米国特許第５，９６４，６４３に記載されている。望ましくは、研磨される加工品に対する研磨プロセスの進展の検査又は監視は、研磨終点の判断、すなわち、特定の加工品に対する研磨プロセスをいつ終了させるかの判断を可能にする。

以下の実施例は本発明をさらに説明するが、どのような方法であれ、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

以下の実施例において、カーボンドープシリコン酸化物誘電体材料は、ノベラスシステムズ（カリフォルニア州サンノゼ）のＣＯＲＡＬ（登録商標）製品（以下、「Ｃ−ドープシリカ」）であり、シリコン酸化物誘電体材料は、テトラエチルオルトケイ酸塩（以下、「ＴＥＯＳ」）から生成された。研磨条件は以下の通りである：８．９〜１０．３ｋＰａ（１．３〜１．５ｐｓｉ）の下方力、１０３ｒｐｍのプラテン速度、９７ｐｐｍのキャリア速度、２００ｍｌ／ｍｉｎの研磨組成物供給速度。ポリテックス研磨パッドを使用。
＜実施例１＞

この実施例は、本発明の研磨方法により達成され得る銅、タンタル、Ｃ−ドープシリカ、ＴＥＯＳについて観察される除去速度に対する７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸の効果を示す。

それぞれが銅、タンタル、Ｃ−ドープシリカ及びＴＥＯＳを含む４つの基板の１１の類似のセットが１１の異なる研磨組成物（組成物１Ａ〜１Ｋ）により研磨された。組成物１Ａ〜１Ｋはそれぞれ、４．１のｐＨで水中に３５ｎｍの平均粒子サイズを有する２重量％のコロイダルシリカ、１００ｐｐｍの３−アミノプロピルトリエトキシシラン、１００ｐｐｍのホウ酸、５００ｐｐｍのベンゾトリアゾール、及び１重量％の過酸化水素を含んでいた。組成物１Ａ〜１Ｋは、さらに、硝酸（ＨＮＯ_３）、３，４−ジヒドロキシ安息香酸（３，４−ＨＢＡ）、３−ヒドロキシ安息香酸（３−ＨＢＡ）、４−ヒドロキシ安息香酸（４−ＨＢＡ）、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸（１，２，４−ＢＣＡ）、２，４−ジヒドロキシ安息香酸（２，４−ＨＢＡ）、安息香酸（ＢＡ）、フタル酸（ＰＡ）、２，５−ジヒドロキシ安息香酸（２，５−ＨＢＡ）、２−ヒドロキシ安息香酸（２−ＨＢＡ）、及び２，６−ジヒドロキシ安息香酸（２，６−ＨＢＡ）をそれぞれ２．９ｍＭの濃度で含んでいた。

研磨の後、銅、タンタル、Ｃｏｒａｌ（登録商標）、及びＴＥＯＳに対する除去速度（ＲＲ）が測定され、その結果が表１に示される。

表１に示される結果から明らかなように、７つ又はこれよりも多い炭素原子を含む組成物１Ｂ〜１Ｋは、硝酸を含んでいた比較標準（コントロール）の研磨組成物が示したＣ−ドープシリカ除去速度よりも、約２０〜３８７％大きいＣ−ドープシリカの除去速度を示した。
＜実施例２＞

この実施例は、本発明により達成され得るタンタル、Ｃｏｒａｌ（登録商標）、及びＴＥＯＳについて観察される除去速度に対する７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸の効果を示す。

それぞれが個々に、ＴＥＯＳ、Ｃ−ドープシリカ、及びタンタルを含む４つの基板の３３の類似のセットが１１の異なる研磨組成物（組成物２Ａ〜２Ｋ）により研磨された。組成物２Ａ〜２Ｋのそれぞれは、４．５，４．０，３．５のｐＨで調合され、組成物２Ａ〜２Ｋのそれぞれは、３５ｎｍの平均粒子サイズを有する２重量％のコロイダルシリカ、１００ｐｐｍの３−アミノプロピルトリエトキシシラン、５００ｐｐｍのベンゾトリアゾール、及び１重量％の過酸化水素を含んでいた。組成物２Ａ〜２Ｋのそれぞれは、さらに、硝酸、２−ヒドロキシ安息香酸（２−ＨＢＡ）、マロン酸、フェニルマロン酸、シクロヘキサンカルボン酸、トランス−シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸、ピロガロール、ピロカテコール、トランス−１，２−シクロヘキサンジオール、２−アミノフェノール、４−メトキシフェノールをそれぞれ２．９ｍＭの濃度で含んでいた。

研磨の後、ＴＥＯＳ、Ｃ−ドープシリカ、及びタンタル（「Ｔａ」）の除去速度がÅ／分で測定され、結果が表２に示されている。

表２に示される結果から明らかなように、７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸を含んでいた組成物２Ｂ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ及び２Ｇは、硝酸を含んでいたいコントロールの研磨組成物よりも、ｐＨ４．５で約６２〜１９０％、ｐＨ４．０で９．５〜２３７％、ｐＨ３．５で２１〜１８４％大きいＣ−ドープシリカの除去速度を示した。
＜実施例３＞

この実施例は、本発明の研磨方法により達成され得るＣ−ドープシリカ及びＴＥＯＳについて観察された除去速度に対する水酸化テトラブチルホスホニウム（ＴＢＰＨ）（すなわち、テトラアルキルホスホニウム塩）及び２，６−ジヒドロキシ安息香酸（２，６−ＨＢＡ）（すなわち、７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸）の効果を示す。

それぞれが個々に、ＴＥＯＳ、Ｃ−ドープシリカを含む４つの基板の１４の類似のセットが１４の異なる研磨組成物（組成物３Ａ〜３Ｎ）により研磨された。組成物３Ａ〜３Ｎのそれぞれは、さらに、３．５のｐＨで、水中に２０ｎｍの平均粒子サイズを有する４重量％のコロイダルシリカ、５００ｐｐｍのベンゾトリアゾール、１０ｐｐｍのエチレンジアミン四酢酸、及び１重量％の過酸化水素を含んでいた。組成物３Ｂ〜３Ｎは、さらに、水酸化テトラブチルホスホニウム又は水酸化テトラブチルホスホニウムに加えて２，６−ジヒドロキシ安息香酸を表３に示す量で含んでいた。

研磨の後、ＴＥＯＳ及びＣ−ドープシリカの除去速度が測定され、その結果が表３に示されている。

表３に示される結果から明らかなように、５００ｐｐｍの水酸化テトラブチルホスホニウム及び８００ｐｐｍの２，６−ジヒドロキシ安息香酸を含んでいた組成３Ｇは、５００ｐｐｍの水酸化テトラブチルホスホニウムを含んでいたが２，６−ジヒドロキシ安息香酸を含まない組成物３Ｄにより示されるＣ−ドープシリカの除去速度よりも約６４％大きいＣ−ドープシリカの除去速度を示した。１０００ｐｐｍの水酸化テトラブチルホスホニウム及び１８００ｐｐｍの２，６−ジヒドロキシ安息香酸を含んでいた組成３Ｌは、１０００ｐｐｍの水酸化テトラブチルホスホニウムを含んでいたが２，６−ジヒドロキシ安息香酸を含まない組成物３Ｈにより示されるＣ−ドープシリカの除去速度よりも約２７５％大きいＣ−ドープシリカの除去速度を示した。１０００ｐｐｍの水酸化テトラブチルホスホニウム及びそれぞれ２５００ｐｐｍ及び３０００ｐｐｍの２，６−ジヒドロキシ安息香酸を含んでいた組成３Ｍ，３Ｎは、組成物３Ｌにより示されるＣ−ドープシリカの除去速度のそれぞれ９８％及び９６％であるＣ−ドープシリカの除去速度を示した。組成物３Ｂにより示されるＣ−ドープシリカの除去速度は、変則的な結果と考えられる。
＜実施例４＞

この実施例は、本発明の研磨方法により達成され得るＣ−ドープシリカ、ＴＥＯＳ、及びタンタルについて観察される除去速度に対する７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸との組み合わせでのイミダゾリウム塩の効果を示す。

それぞれが個々に、ＴＥＯＳ、Ｃｏｒａｌ（登録商標）、タンタルを含む３つの基板の６つの類似のセットが６つの異なる研磨組成物（組成物４Ａ〜４Ｆ）により研磨された。組成物４Ａ〜４Ｆはそれぞれ、３，５のｐＨで水中に２０ｎｍの平均粒子サイズを有する４重量％のコロイダルシリカ、表４に示される量の３−ブチル−１−メチル−１Ｈ−イミダゾリウムクロライド（ＢＭＩ）、２５０ｐｐｍのベンゾトリアゾール、１０ｐｐｍのエチレンジアミン四酢酸、及び１重量％の過酸化水素を含んでいた。組成物４Ｂ〜４Ｆは、さらに、表４に示される量で２，６−ジヒドロキシ安息香酸（２，６−ＨＢＡ）を含んでいたのに対し、組成物４Ａは２，６−ＨＢＡを含んでいなかった。

研磨の後、ＴＥＯＳ、Ｃ−ドープシリカ、及びタンタルに対する除去速度が測定され、その結果が表４に示される。

表４に示される結果から明らかなように、６５０ｐｐｍのＢＭＩ及び１３００ｐｐｍの２，６−ＨＢＡを含んでいた組成物４Ｂは、２，６−ＨＢＡを含まなかった組成物４Ａが示したＣ−ドープシリカ除去速度よりも、約１５７％大きいＣ−ドープシリカの除去速度を示し、一方で、組成４Ａが示したＴＥＯＳ除去速度の約７２％のＴＥＯＳ除去速度を示した。９７５ｐｐｍのＢＭＩ及び１３００ｐｐｍの２，６−ＨＢＡを含んでいた組成物４Ｆは、６５０ｐｐｍのＢＭＩ及び１３００ｐｐｍの２，６−ＨＢＡを含んでいた組成物４Ｂが示したＣ−ドープシリカ除去速度の約９２％のＣ−ドープシリカの除去速度を示した。３２５ｐｐｍのＢＭＩ及び１３００ｐｐｍの２，６−ＨＢＡを含んでいた組成物４Ｄは、６５０ｐｐｍのＢＭＩ及び１３００ｐｐｍの２，６−ＨＢＡを含んでいた組成物４Ｂが示したＣ−ドープシリカ除去速度の約８９％のＣ−ドープシリカの除去速度と、組成物４Ｂが示したＴＥＯＳ除去速度の約７６％のＴＥＯＳ除去速度を示した。
＜実施例５＞

この実施例は、本発明の研磨方法により達成され得るＣ−ドープシリカ、ＴＥＯＳ、及びタンタルについて観察される除去速度に対するテトラアルキルアンモニウム塩のアルキル基の鎖長の効果を示す。

それぞれが個々に、ＴＥＯＳ、Ｃｏｒａｌ、タンタルを含む３つの基板の６つの類似のセットが、それぞれが、３．５及び４．０のｐＨで調合された６つの異なる研磨組成物（組成物５Ａ〜５Ｆ）により研磨された。組成物５Ａ〜５Ｃはさらに１０００ｐｐｍのテトラブチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＢＡＨ）をカチオン性成分として含み、組成物５Ｂ及び５Ｃはさらにまた２，６−ヒドロキシ安息香酸（２，６−ＨＢＡ）を含んでいた。組成物５Ｄ−５Ｆはさらに１０００ｐｐｍのテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）を含み、組成物５Ｅ及び５Ｆはまたさらに２，６−ＨＢＡを含んでいた。各組成物の２，６−ＨＢＡの量は表５に示されている。

研磨の後、ＴＥＯＳ、Ｃ−ドープシリカ、及びタンタルに対する除去速度が測定され、その結果が表５に示される。

明らかなように、１０００ｐｐｍのテトラブチルアンモニウムヒドロキシド及び６５０ｐｐｍの２，６−ＨＢＡを含んでいた組成物５Ｂは、１０００ｐｐｍのテトラブチルアンモニウムヒドロキシドを含んでいたが、２，６−ＨＢＡを含まなかった組成物５Ａよりも、ｐＨ３．５でそれぞれ７．６倍及び４．０倍大きく、そして、ｐＨ４．０でそれぞれ８．２倍及び３．５倍大きいＣ−ドープシリカ及びＴＥＯＳの除去速度を示した。
１０００ｐｐｍのテトラブチルアンモニウムヒドロキシド及び１３００ｐｐｍの２，６−ＨＢＡを含んでいた組成物５Ｃは、組成物５Ａよりも、ｐＨ３．５でそれぞれ２８．５倍及び３．２倍大きく、そして、ｐＨ４．０でそれぞれ２７．９倍及び３．３倍大きいＣ−ドープシリカ及びＴＥＯＳの除去速度を示した。
１０００ｐｐｍのテトラメチルアンモニウムヒドロキシド及びそれぞれ６５０又は１３００ｐｐｍの２，６−ＨＢＡを含んでいた組成物５Ｅ及び５Ｆは、１０００ｐｐｍのテトラメチルアンモニウムヒドロキシドを含んでいたが、２，６−ＨＢＡを含まなかった組成物５Ｄよりも、最良で、それぞれ２．２倍及び１．６倍大いＣ−ドープシリカ及びＴＥＯＳの除去速度を示した。
＜実施例６＞

この実施例は、本発明の研磨方法により達成され得るＣ−ドープシリカ、ＴＥＯＳ、及びタンタルについて観察される除去速度に対する７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸の効果を示す。

組成物６Ａ及び６Ｂが調合され、ＴＥＯＳ、Ｃ−ドープシリカ及びタンタルを含む基板の研磨に使用された。組成物６Ａ及び６Ｂは両方とも４．２のｐＨで調合され、平均粒子サイズ３５ｎｍを有する２重量％のコロイダルシリカ、１５０ｐｐｍのビス（トリメトキシシリル）プロピルアミン、５００ｐｐｍのベンゾトリアゾール、１重量％の過酸化水素を水中に含んでいた。組成物６Ａ及び６Ｂはさらに、それぞれ酢酸（コントロール）及びジヒドロキシ安息香酸（発明）を２．９ｍＭの濃度で含んでいた。研磨は１．５ｐｓｉの下方力を用いて３００ｍｍウェハ上で行われた。

研磨の後、ＴＥＯＳ、Ｃ−ドープシリカ、及びタンタル（「Ｔａ」）に対する除去速度がÅ／ｍｉｎで測定され、その結果が表６に示される。

表６のデータから明らかなように、７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸を含む組成物は、酢酸を含む組成物と比較してすべての基板に対してより高い除去速度を示した。

米国特許公開公報ＵＳ２００８−００２０６８０Ａ１

Claims (24)

1. （ａ）ウェットプロセスのシリカ粒子、
   （ｂ）アミン置換シラン、テトラアルキルアンモニウム塩、テトラアルキルホスホニウム塩、ピリジニウム塩、及びイミダゾリウム塩からなる群から選ばれるカチオン性化合物、
   （ｃ）７つ又はこれよりも多い炭素原子を有するカルボン酸、
   （ｄ）金属を酸化する酸化剤、及び
   （ｅ）水
   を含む化学機械研磨組成物であって、前記研磨組成物は、１−６のｐＨを有し、前記カチオン性化合物は、前記シリカ粒子が前記研磨組成物の前記ｐＨにおいて正のゼータ電位を有するように前記シリカ粒子と相互作用する、化学機械研磨組成物。
   
   
2. 前記研磨組成物が０．１重量％〜０．５重量％のシリカを含む、請求項１の研磨組成物。
3. 前記シリカが２０ｎｍから１００ｎｍの平均粒子サイズを有する、請求項１の研磨組成物。
4. 前記研磨組成物が５０〜５００ｐｐｍのアミン置換シランを含む、請求項１の研磨組成物。
5. 前記アミン置換シランが、アミノプロピルトリアルコキシシラン、ビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピルトリアルコキシシラン、ジエチルアミノメチルトリアルコキシシラン、（Ｎ，Ｎ−ジエチル−３−アミノプロピル）トリアルコキシシラン）、３−（Ｎ−スチリルメチル）−２−アミノエチルアミノプロピルトリアルコキシシラン、（２−Ｎ−ベンジルアミノエチル）−３−アミノプロピルトリアルコキシシラン、トリアルコキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニウムクロライド、Ｎ−（トリアルコキシシリルエチル）ベンジル−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニウムクロライド、（ビス（メチルジアルコキシシリルプロピル）−Ｎ−メチルアミン、ビス（トリアルコキシシリルプロピル）尿素、ビス（３−（トリアルコキシシリル）プロピル）−エチレンジアミン及びビス（３−（トリアルコキシシリル）プロピル）アミンからなる群より選ばれる、請求項４の研磨組成物。
6. 前記研磨組成物が５０ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍのテトラアルキルアンモニウム塩を含む、請求項１の研磨組成物。
7. 前記研磨組成物が１０ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍのテトラアルキルホスホニウム塩を含む、請求項１の研磨組成物。
8. 前記研磨組成物が１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのピリジニウム塩を含む、請求項１の研磨組成物。
9. 前記研磨組成物が１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのイミダゾリウム塩を含む、請求項１の研磨組成物。
10. 前記カルボン酸が環式炭素含有置換基を有する、請求項１の研磨組成物。
11. 前記カルボン酸が２−ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシ安息香酸、４−ヒドロキシ安息香酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸及び３，５−ジヒドロキシ安息香酸からなる群から選ばれる、請求項１０の研磨組成物。
12. 前記カルボン酸が２−ヒドロキシ安息香酸又は２，６−ジヒドロキシ安息香酸である、請求項１１の研磨組成物。
13. 前記カルボン酸が安息香酸、１，２−ベンゼンジカルボン酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、フェニルマロン酸、シクロヘキサンカルボン酸、トランス−シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸及びフェニルマロン酸からなる群から選ばれる、請求項１の研磨組成物。
14. 前記研磨組成物が１０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍの前記カルボン酸を含む、請求項１３の研磨組成物。
15. 前記酸化剤が過酸化水素である、請求項１の研磨組成物。
16. 前記研磨組成物が腐食防止剤をさらに含む、請求項１の研磨組成物。
17. 前記腐食防止剤がトリアゾール又はテトラゾール基を含む、請求項１６の研磨組成物。
18. 前記研磨組成物が１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの前記腐食防止剤を含む、請求項１６の研磨組成物。
19. 前記研磨組成物が３〜５のｐＨを有する、請求項１の研磨組成物。
20. 基板を化学的機械的に研磨する方法であって、
    （ｉ）請求項１〜１９のいずれか一項の化学機械研磨組成物に基板を接触させるステップと、
    （ｉｉ）前記研磨組成物を前記基板に対して、前記化学機械研磨組成物を間に配して動かすステップと、
    （ｉｉｉ）前記基板を研磨するように、前記基板の少なくとも一部を磨り減らせるステップとを有する方法。
21. 前記基板が二酸化ケイ素を含み、前記二酸化ケイ素の一部が前記基板を研磨するように前記基板から除去される、請求項２０の方法。
22. 前記二酸化ケイ素がカーボンドープされた二酸化ケイ素である、請求項２１の方法。
23. 前記基板がさらにタンタルを含み、前記タンタルの一部が前記基板を研磨するように前記基板から除去される、請求項２２の方法。
24. 前記基板がさらに銅を含み、前記銅の一部が前記基板を研磨するように前記基板から除去される、請求項２３の方法。