JP6215919B2 - ジルコニア粒子を含むｃｍｐ組成物および使用方法 - Google Patents

ジルコニア粒子を含むｃｍｐ組成物および使用方法 Download PDF

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Description

ジルコニア粒子を含むＣＭＰ組成物および使用方法。
シリコン貫通ビア（ＴＳＶ）技術における最新の進歩は、種々の電子装置のためのより薄い、より軽い、そしてより小さい相互接続された回路を可能にしている。典型的には、ＴＳＶは、金属、例えば銅の堆積の前に、二酸化ケイ素系の誘電体材料の乾式エッチングによって、表面上に、垂直および水平の相互接続のための孔（すなわち、ビア）およびトレンチを形成することによって製造される。銅は、速い拡散体であるという性質を有しており、そして下にある誘電体層を通して迅速に動くことができて装置を汚染するので、典型的には銅の堆積の前に、拡散層が基材に適用される。化学機械研磨（ＣＭＰ）が、誘電体表面の高い部分を露出させる平坦な表面が得られるまで、銅の被覆層の厚さ、ならびに拡散障壁層の厚さを低減させるために用いられる。ビアおよびトレンチは、導電性の銅で充填されたままであり、回路相互接続を形成する。
電子部品の表面を正確に研磨するために、研磨されている表面の組合わせに適合するＣＭＰ組成物を開発することが必要となってきている。しかしながら、金属と酸化物系の誘電体材料との化学反応性の有意な差異によって、従来のＣＭＰ組成物は、金属と酸化物系の誘電体材料の両方を含む基材に大きく異なる除去速度をもたらし、それが、１つの層の過剰な研磨、そして全体的な非効率をもたらす。
従って、当技術分野では、金属層と酸化物系の誘電体層の両方を含む基材のための向上したＣＭＰ組成物およびＣＭＰ方法に対する必要性が継続してある。特に、調整可能な選択性を備え、最終使用者が、特定の基材に対して研磨性能を容易に最適化することを可能にするＣＭＰ組成物への必要性が存在する。更に、単一のＣＭＰ工程の間に、ほぼ同じ研磨速度で、金属層と誘電体層とを非選択的に除去するように、最終使用者によって調整されることを可能にするＣＭＰ組成物および方法への必要性が存在する。
本発明は、（ａ）ジルコニア粒子、（ｂ）ジルコニア粒子に付着する改質剤、（ｃ）アミノ酸およびアルキルカルボン酸の少なくとも１種を含む有機酸、ならびに（ｄ）水を含む、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を提供する。
本発明は、基材を化学機械研磨する方法を提供し、本方法は、（ｉ）基材を、研磨パッドならびに、（ａ）ジルコニア粒子、（ｂ）ジルコニア粒子に付着する改質剤、（ｃ）アミノ酸とアルキルカルボン酸の少なくとも１種を含む有機酸、および（ｄ）水を含むＣＭＰ組成物と接触させること、（ｉｉ）研磨パッドを、基材に対して、ＣＭＰ組成物をそれらの間に備えて動かすこと、ならびに（ｉｉｉ）基材の少なくとも一部を削り取って基材を研磨すること、を含んでいる。
本発明は基材を化学機械研磨する方法を提供し、本方法は、（ｉ）金属の少なくとも１層および酸化物系誘電体の少なくとも１層を含む基材を、研磨パッドおよびＣＭＰ組成物と接触させること、（ｉｉ）研磨パッドを、基材に対して、ＣＭＰ組成物をそれらの間に備えて動かすこと、および（ｉｉｉ）金属層および酸化物系誘電体層の少なくとも一部を削り取って基材を研磨すること、を含んでおり、ここでＣＭＰ組成物は、（ａ）ジルコニア粒子、（ｂ）過酸化水素、ヨウ素酸アンモニウム、および過硫酸アンモニウムの少なくとも１種を含む酸化剤、（ｃ）アミノ酸とアルキルカルボン酸の少なくとも１種を含む有機酸、および（ｄ）水を含んでいる。
本発明は、（ａ）ジルコニア粒子、（ｂ）随意選択的に、ジルコニア粒子に付着する改質剤、（ｃ）アミノ酸とアルキルカルボン酸の少なくとも１種を含む有機酸、および（ｄ）水を含む、から本質的になる、またはからなるＣＭＰ組成物を提供する。
ＣＭＰ組成物は、ジルコニア粒子を含んでいる。ジルコニア粒子は、ジルコニア、すなわち、二酸化ジルコニウムのいずれかの好適な粒子であることができる。ジルコニア粒子は、例えば、ヒュームド（熱分解法）ジルコニア粒子、沈降ジルコニア粒子、または縮合重合ジルコニア粒子であることができる。
ジルコニア粒子は、いずれかの好適な粒子径を有することができる。概ね球形の粒子の粒子径は、粒子の直径である。非球形粒子の粒子径は、その粒子を取り囲む最小の球の直径である。ジルコニア粒子は、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、または７５ｎｍ以上の平均粒子径（例えば、平均粒子直径）を有することができる。あるいは、または更には、ジルコニア粒子は、５００ｎｍ以下、４００ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、２５０ｎｍ以下、または２００ｎｍ以下の平均粒子径を有することができる。従って、ジルコニア粒子は、上記の端点のいずれか２つによって拘束される平均粒子径を有することができる。例えば、ジルコニア粒子は、２０〜５００ｎｍ、３０〜５００ｎｍ、３０〜４００ｎｍ、５０〜３００ｎｍ、５０〜２５０ｎｍ、７５〜２５０ｎｍ、または７５〜２００ｎｍの平均粒子径を有することができる。
好ましくは、ジルコニア粒子は、ＣＭＰ組成物内でコロイド状に安定である。用語コロイドは、液体担体（例えば、水）中での粒子の懸濁液を表す。コロイド状に安定とは、その懸濁液の長時間に亘る維持を表す。本発明の関連では、ジルコニア粒子は、ジルコニア粒子が１００ｍのメスシリンダ中に容れられ、そして無撹拌で２時間に亘って静置された場合に、メスシリンダの底部５０ｍＬ中の粒子の濃度（ｇ／ｍＬの単位で［Ｂ］）とメスシリンダの上部５０ｍＬ中の粒子の濃度（ｇ／ｍＬの単位で［Ｔ］）との間の差異を、研磨剤組成物中の粒子の初期の濃度（ｇ／ｍＬの単位で［Ｃ］）で割り算して、０．５以下である場合（すなわち、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）に、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以下であり、そして最も好ましくは０．１以下である。
ＣＭＰ組成物は、いずれかの好適な量のジルコニア粒子を含むことができる。ＣＭＰ組成物は、本組成物の全質量を基準として、０．０１質量％以上、０．１質量％以上、０．５質量％以上、または１．０質量％以上のジルコニア粒子を含むことができる。あるいは、または更には、ＣＭＰ組成物は、５質量％以下、３質量％以下、または２質量％以下のジルコニア粒子を含むことができる。従って、ジルコニア粒子は、上記の端点のいずれか２つによって拘束される量で、本組成物中に存在することができる。例えば、ジルコニア粒子は、０．０１〜５質量％、０．５〜２質量％、０．１〜３質量％、または１〜３質量％の量で、本組成物中に存在することができる。
ＣＭＰ組成物は、随意選択的に、しかしながら好ましくは、ジルコニア粒子に付着する改質剤を含んでいる。ＣＭＰ組成物は、いずれかの好適な量の、ジルコニア粒子に付着する改質剤を含んでいる。用語「付着する」は、改質剤が、ジルコニア粒子に結合する、いずれかの好適な手段を含んでいる。そのような好適な手段としては、１種もしくは２種以上の共有結合、１種もしくは２種以上の静電結合、１種もしくは２種以上の水素結合、１種もしくは２種以上のファンデルワールス結合、およびそれらの組合わせが挙げられる。
改質剤は、アミノアルキルシランを含むことができる。好適なアミノアルキルシランとしては、（３−アミノアルキル）アルコキシシラン（例えば、（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン、（３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、（３−アミノプロピル）ジエトキシメトキシシラン、および（３−アミノプロピル）ジメトキシエトキシシラン）；（Ｎ，Ｎ−アルキルアミノプロピル）トリアルコキシシラン（例えば、（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン、（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノプロピル）トリメトキシシラン、（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル）トリエトキシシラン、および（Ｎ，Ｎ−エチルメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン）；（Ｎ−アルキルアミノプロピル）アルコキシシラン（例えば、（Ｎ−メチルアミノプロピル）トリメトキシシランおよび（Ｎ−エチルアミノプロピル）トリエトキシシラン）；（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン；およびビス（トリアルコキシシリルアルキル）アミン（例えば、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンおよびビス（トリエトキシシリルプロピル）アミン）が挙げられるが、それらには限定されない。また、アミノシランは、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）−４，５−ジヒドロイミダゾールおよび［３−（２−アミノエチル）アミノプロピル］トリメトキシシランの少なくとも１種であることができる。
改質剤は、ホスホン酸を含むことができる。好ましくは、ホスホン酸は、アルキルホスホン酸（例えば、メチルホスホン酸）およびアミノアルキルホスホン酸（例えば、アミノエチルホスホン酸）の少なくとも１種を含んでいる。有用なホスホン酸としては、アミノトリス（メチレンホスホン酸）、Ｎ−カルボキシメチルアミノメタンホスホン酸、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、ジアルキルホスホネート、ジアルキルアルキルホスホネート、およびそれらの混合物が挙げられるが、それらには限定されない。
改質剤は、ジアルキルスルホキシド（例えば、ジメチルスルホキシド）、ジアルキルスルホン（例えば、ジメチルスルホン）、およびアルキルスルホン酸（例えば、メチルスルホン酸）を含むことができる。
改質剤は、アミノシランとホスホン酸の組合わせ、例えば、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンおよびアミノエチルホスホン酸、を含むことができる。改質剤がアルキルアミノシランを含み、そしてアルキルホスホン酸を実質的に含まない場合には、ＣＭＰ組成物のゼータ電位は正であるが、しかしながら結果として得られる酸化剤分解が、基材の高い除去速度を抑制する。正のゼータ電位は、コロイド状に安定なＣＭＰ組成物に対応し、それがより長いポットライフを可能にさせる。対照的に、改質剤がアルキルホスホン酸を含み、そしてアルキルアミノシランを実質的に含まない場合には、酸化剤の分解は防止されるが、しかしながら、ＣＭＰ組成物のゼータ電位は負である。改質剤がアルキルアミノシランおよびアルキルホスホン酸の両方を含む場合には、ＣＭＰ溶液は安定であり、酸化剤の分解は防止され、そして基材の高い除去速度が得られる。
ＣＭＰ組成物は、いずれかの好適な量の改質剤を含むことができる。改質剤は、本組成物中に、本組成物の全質量を基準にして、０．００１質量％以上。０．０１質量％以上、０．０５質量％以上。または０．１質量％以上の量で存在することができる。あるいは、または更には、改質剤は、本組成物中に、本組成物の全質量を基準にして、５質量％以下、３質量％以下、または１質量％以下の量で存在することができる。従って、改質剤は、上記の端点のいずれかの２つによって拘束される量で、研磨組成物中に存在することができる。例えば、改質剤は、０．００１〜５質量％、０．０．１〜３質量％、０．０５〜１質量％、または０．１〜１質量％の量で研磨組成物中に存在することができる。
ＣＭＰ組成物は有機酸を含んでいる。有機酸はいずれかの好適な有機酸であることができるが、しかしながら望ましくは、Ｃ１−Ｃ１２アルキル、アミノ、置換アミノ（例えば、メチルアミノ、ジメチルアミノなど）、ヒドロキシル、ハロゲン、およびそれらの組合わせからなる群から選ばれる基で置換されたカルボン酸である。好ましくは、有機酸は、アルキルカルボン酸、アミノ酸、またはそれらの組合わせである。好適なアルキルカルボン酸の限定するものではない例としては、酢酸、マロン酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、アセトヒドロキサム酸、グリコール酸、ベンジル酸およびサリチル酸が挙げられる。好適なアミノ酸の限定するものではない例としては、グリシン、アラニン、プロリン、リシン、システイン、ロイシン、アスパラギン酸およびグルタミン酸が挙げられる。
ＣＭＰ組成物は、いずれかの好適な量の有機酸を含むことができる。有機酸は、本組成物中に、本組成物の全質量を基準にして、０．００１質量％以上、０．０１質量％以上、０．０５質量％以上、０．１質量％以上、または０．５質量％以上の量で存在することができる。あるいは、または更には、有機酸は、本組成物中に、本組成物の全質量を基準にして、５質量％以下、３質量％以下、または１質量％以下の量で存在することができる。従って、有機酸は、本組成物中に、上記の端点のいずれかの２つによって拘束された量で存在することができる。例えば、有機酸は、本組成物中に、０．０１〜５質量％、０．０５〜１質量％、０．１〜１質量％、または０．５〜１質量％の量で存在することができる。
ＣＭＰ組成物は水を含んでいる。水は、本研磨組成物のジルコニア粒子および他の成分の、研磨される、または平坦化される好適な基材の表面への適用を容易にするように用いられる。好ましくは、水は脱イオン水である。
ＣＭＰ組成物は、酸化剤を含むことができる。酸化剤は、金属、例えば銅および／またはタンタルを酸化する物質である。好ましくは、酸化剤は、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、ヒドロキシルアミン、およびヨウ素酸アンモニウムの少なくとも１種である。
ＣＭＰ組成物は、いずれかの好適な量の酸化剤を含むことができる。酸化剤は、本組成物中に、本組成物の全質量を基準として、０．０１質量％以上、０．５質量％以上、０．１質量％以上、１質量％以上、または１．５質量％以上の量で存在することができる。あるいは、または更には、酸化剤は、本組成物中に、本組成物の全質量を基準として、１０質量％以下、５質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１．５質量％以下の量で存在することができる。従って、酸化剤は、本組成物中に、上記の端点のいずれか２つによって拘束された量で、存在することができる。例えば、酸化剤は、本組成物中に、０．０１〜１０質量％、０．５〜５質量％、０．１〜３質量％、１．５〜３質量％、または１．５〜２質量％の量で存在することができる。
ＣＭＰ組成物は、随意選択的に窒素含有ヘテロ環式化合物を含んでいる。ここで用いられる用語、窒素含有ヘテロ環式化合物は、環構造の一部として１個もしくは２個以上の窒素原子を有する、５−、６−、または７−員環の化合物を表している。窒素含有ヘテロ環式化合物は、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）であることができる。窒素含有ヘテロ環式化合物は、アミノトリアゾールであることができる。好適なアミノトリアゾールの限定するものではない例としては、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール−５−カルボン酸、３−アミノ−５−メルカプト−１，２，４−トリアゾール、および４−アミノ−５−ヒドラジノ−１，２，４−トリアゾール−３−チオールが挙げられる。窒素含有ヘテロ環式化合物は、チアゾールであることができる。好適なチアゾールの限定するものではない例としては、２−アミノ−５−メチルチアゾール、２−アミノ−４−チアゾール酢酸、およびチアゾールが挙げられる。窒素含有ヘテロ環式化合物は、ヘテロ環式Ｎ−オキシドであることができる。好適なヘテロ環式Ｎ−オキシドの限定するものではない例としては、２−ヒドロキシピリジン−Ｎ−オキシド、４−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド、およびピコリン酸Ｎ−オキシドが挙げられる。
ＣＭＰ組成物は、いずれかの好適な量の窒素含有ヘテロ環式化合物を含むことができる。窒素含有ヘテロ環式化合物は、本組成物中に、本組成物の全質量を基準として、０．０２質量％以上、０．０５質量％以上、０．１質量％以上、または０．５質量％以上の量で存在することができる。あるいは、または更には、窒素含有ヘテロ環式化合物は、本組成物中に、本組成物の全質量を基準として、５質量％以下、４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下、または１質量％以下の量で存在することができる。従って、窒素含有ヘテロ環式化合物は、上記の端点のいずれか２つによって拘束された量で存在することができる。例えば、窒素含有ヘテロ環式化合物は、本組成物中に、０．０２〜４質量％、０，０５〜２質量％、０．１〜１質量％、または０．５〜２質量％の量で存在することができる。
ＣＭＰ組成物は、随意選択的に、１種もしくは２種以上の他の添加剤を含んでいる。そのような添加剤としては、界面活性剤および／またはレオロジー調整剤、消泡剤、および殺生物剤が挙げられる。添加剤は、ＣＭＰ組成物中に、いずれかの好適な濃度で存在することができる。
ＣＭＰ組成物は、いずれかの好適なｐＨを有することができる。ＣＭＰ組成物は、４以上、４．５以上、５以上、５．５以上、または６以上のｐＨを有することができる。本組成物は、８以下、７以下、６以下、または６．５以下のｐＨを有することができる。本組成物のｐＨは、上記の端点のいずれかの２つによって境界を定めることができる。例えば、本組成物のｐＨは、４〜７、４〜６、または５〜６．５であることができる。ＣＭＰ組成物のｐＨは、いずれかの好適な方法によって得るおよび／または維持することができる。ＣＭＰ組成物は、ｐＨ調整剤、ｐＨ緩衝剤、またはそれらの組合わせを更に含むことができる。ｐＨ調整剤は、いずれかの好適なｐＨ調整性化合物であることができる。例えば、ｐＨ調整剤は、所望の最終的なｐＨを生じさせるのに十分に強い、いずれかの好適な酸または塩基であることができる。好適な酸の例としては、硝酸、酢酸、リン酸などが挙げられる。好適な塩基の例としては、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、および水酸化テトラアルキルアンモニウムが挙げられる。ｐＨ緩衝剤は、いずれかの好適な緩衝剤、例えばリン酸塩、酢酸塩、ホウ酸塩、アンモニウム塩などであることができる。多くのそのようなｐＨ緩衝系が、当技術分野でよく知られている。ｐＨ緩衝剤は、いずれかの好適な緩衝剤、例えば、炭酸水素塩−炭酸塩緩衝系、アミノアルキルスルホン酸などであることができる。ＣＭＰ組成物は、好適な範囲内にＣＭＰ組成物のｐＨを得るおよび／または維持するのに好適な量が用いられる限りにおいて、いずれかの好適な量のｐＨ調整剤および／またはｐＨ緩衝剤を含むことができる。
ＣＭＰ組成物は、ジルコニア粒子、有機酸、改質剤、および酸化剤を水性媒体中に含むワンパッケージ系として供給することができる。あるいは、ジルコニア粒子、有機酸および改質剤を第１の容器で供給することができ、そして酸化剤を、第２容器で、水溶液として、もしくは固体の形態で供給することができる。例えば、過酸化水素は、望ましくはＣＭＰ組成物の他の成分とは別個に供給され、そして例えば最終使用者によって、ＣＭＰ組成物の他の成分と、使用の直ぐ前に（例えば、使用の１週間以下前に、使用の１日前に、使用の１時間前に、使用の１０分間前に、使用の１分間前に）または使用の地点で直接に混合される。他の２容器または３容器もしくは４容器以上の系は、当業者の知識の範囲内である。
使用の地点で、もしくはその近傍で、貯蔵装置中に収容された成分を混合してＣＭＰ組成物を生成するために、貯蔵装置には、典型的には、それぞれの貯蔵装置からＣＭＰ組成物の使用の地点（例えば、プラテン、研磨パッド、または基材表面）へと導く１つもしくは２つ以上の流れ経路が備えられている。ここで用いられる用語「使用の地点」は、ＣＭＰ組成物が基材表面へと適用される地点（例えば、研磨パッドまたは基材表面自体）を表す。ＣＭＰ組成物が使用の地点での混合を用いて生成される場合には、ＣＭＰ組成物の成分は、必要に応じて、２つもしくは３つ以上の貯蔵装置中に別々に貯蔵される。用語「流れ経路」は、個々の貯蔵容器からの、そこに貯蔵された成分の、使用の地点への流れの経路を意味する。１つもしくは２つ以上の流れ経路は、それぞれが使用の地点に直接に導くことができるし、あるいは２つ以上の流れ経路が用いられる場合には、２つもしくは３つ以上の流れ経路を、いずれかの使用の地点で、使用の地点へと導く単一の流れ経路へと合体することができる。更に、１つもしくは２つ以上の流れ経路（例えば、個々の流れ経路または合体された流れ経路）は、（各）成分の使用の地点に到達する前に、１つもしくは２つ以上の他の装置（例えば、ポンプ装置、計量装置、混合装置など）へと先ず導くことができる。
ＣＭＰ組成物の成分は、使用の地点に独立して供給することができ（例えば、各成分は基材表面に供給され、そこで各成分は、研磨プロセスの間に混合される）、あるいは１つもしくは２つ以上の成分は、使用の地点への供給の前に混合することができる（例えば、使用の地点への直ぐ前または直前に）。成分が、プラテン上に、混合された形態で加えられる５分間以内の前に、例えば４分間以内、３分間以内、２分間以内、１分間以内、４５秒間以内、３０秒間以内、１０秒間以内に、または更に使用の地点で成分の供給と同時に（例えば、各成分は分配器で混合される）、混合された場合には、成分は、「使用の地点への供給の直前に」混合される。また、成分が、使用の地点の５ｍ以内、例えば使用の地点の１ｍ以内、または更には使用の地点の１０ｃｍ以内（例えば、使用の地点の１ｃｍ以内）で混合された場合には、成分は、「使用の地点への供給の直前に」混合される。
ＣＭＰ組成物の２つもしくは３つ以上の成分が使用の地点に到達する前に混合される場合には、成分は流れ経路内で混合することができ、そして混合装置の使用なしで使用の地点に供給されることができる。あるいは、１つもしくは２つ以上の流れ経路を、混合装置中に導いて、２種もしくは３種以上の成分の混合を促進することができる。いずれかの好適な混合装置を用いることができる。例えば、混合装置は、ノズルまたはジェット（例えば、高圧ノズルまたはジェット）であることができ、それを通して２種もしくは３種以上の成分が流れる。あるいは、混合装置は、容器型の混合装置であることができ、１つもしくは２つ以上の入口を含んでおり、それによって研磨スラリーの２種もしくは３種以上の成分がその混合器中に導入され、そして少なくとも１つの出口を含んでおり、それを通して混合された成分が、混合器から出て、使用の地点へ、直接に、または装置の他の要素を介して（例えば、１つもしくは２つ以上の流れ経路を介して）のいずれかで供給される。更には、混合装置は、２つ以上のチャンバを含むことができ、それぞれのチャンバは、少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口を有しており、そこで２種もしくは３種以上の成分がそれぞれのチャンバ内で混合される。容器型の混合装置が用いられる場合には、その混合装置は、好ましくは混合機構を含んでいて、成分の混合を更に促進する。混合機構は、当技術分野で広く知られており、そして攪拌器（stirrers）、混合器、撹拌機（agitators）、パドルおよびバッフル、ガス多孔分散管装置、振動器などが挙げられる。
また、ＣＭＰ組成物は、濃縮物としても提供することができ、それは使用の前に、適切な量の水で希釈されることが意図されている。好ましくは、酸化剤は、別個に、そして濃縮物の成分としてではなく、提供される。当業者には理解されるであろうように、濃縮物中に存在するジルコニア粒子、有機酸、および改質剤の量は、例えば、水および／または酸化剤での希釈によって、それぞれの成分の量が、上記の適切な範囲であるような量である。更には、濃縮物は、濃縮物の成分が、濃縮物中に少なくとも部分的もしくは完全に溶解されることを確実にするために、最終的なＣＭＰ組成物中に存在する適切な量の水を含むことができる。
本発明は、（ｉ）基材を、研磨パッドおよびここに記載したＣＭＰ組成物と接触させること、（ｉｉ）研磨パッドを、基材に対して、それらの間に研磨組成物を備えて、動かすこと、ならびに（ｉｉｉ）基材の少なくとも一部を削り取って基材を研磨すること、を含む、基材を化学機械研磨する方法を提供する。
本方法は、いずれかの好適な基材を研磨するのに用いることができ、そして特に、金属および酸化物系の誘電体材料から構成される少なくとも１層（典型的には表面層）を含む基材を研磨するために有用である。好適な基材としては、半導体工業に用いられるウエハが挙げられる。ウエハは、典型的には、例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属複合材、金属合金、低誘電率材料、またはそれらの混合物を含む、またはからなっている。
また、本発明は、（ｉ）金属の少なくとも１層および酸化物系誘電体の少なくとも１層を含む基材と、研磨パッドおよびここに開示したＣＭＰ組成物とを接触させること、（ｉｉ）研磨パッドを、基材に対して、ＣＭＰ組成物をその間に備えて動かすこと、ならびに（ｉｉｉ）金属層の少なくとも一部および酸化物系の誘電体層の少なくとも一部を削り取って、基材を研磨すること、を含む、基材の化学機械研磨方法を提供する。この方法は、（ａ）ジルコニア粒子、（ｂ）過酸化水素、ヨウ素酸アンモニウム、過硫酸アンモニウム、およびヒドロキシルアミンの少なくとも１種を含む酸化剤、（ｃ）アミノ酸およびアルキルカルボン酸の少なくとも１種を含む有機酸、ならびに（ｄ）水を含むＣＭＰ組成物を含んでいる。ＣＭＰ組成物は、ジルコニア粒子に付着した改質剤および／またはここに記載したいずれかの他の成分を更に含むことができる。
基材は、少なくとも１層の銅層および少なくとも１層の二酸化ケイ素系の誘電体材料層を含むことができる。二酸化ケイ素系の誘電体層は、いずれかの好適な前駆体から誘導することができる。好ましくは、二酸化ケイ素系の誘電体層は、シラン前駆体から、より好ましくは酸化されたシラン前駆体、例えばテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）から誘導される。二酸化ケイ素系の誘電体層としては、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）、ＰＥＴＥＯＳ、熱酸化物、ドープされていないケイ酸塩ガラス、およびＨＤＰ酸化物を挙げることができるが、それらには限定されない。基材は、少なくとも１層のタンタル層を更に含むことができる。タンタル層は、タンタル金属を含むことができるか、または好適なタンタル含有化合物、例えば、窒化タンタル、タンタル金属とタンタル含有化合物との混合物を含むことができる。基材は、少なくとも１種の窒化物含有層、例えば窒化ケイ素を更に含むことができる。
有利には、本発明の方法は、少なくとも１層の金属層および少なくとも１層の二酸化ケイ素系の誘電体層、ならびに随意選択的にタンタル層および／または窒化物層を含む基材の研磨のための選択性の制御を可能にする。選択性は、ここでは、１つの層の研摩速度の、第２の異なる層の研摩速度と比較した比率として規定される。例えば、ジルコニア粒子、有機酸、過酸化水素および水を含むＣＭＰ組成物では、有機酸の０．９質量％から０．１質量％への減少は、ＣＭＰ組成物の、銅に対するＴＥＯＳの選択性を向上させる。対照的に、有機酸の０．１質量％から０．９質量％への増加は、銅に対するＴＥＯＳの選択性を低下させる、すなわち、ＴＥＯＳと銅の研磨において同等に有効なＣＭＰ組成物を与える。選択性の更なる例が、下記の例において議論される。
本発明のＣＭＰ組成物および方法は、化学機械研磨装置とともに用いるのに特に好適である。典型的には、この装置は、プラテン（これは、使用中には作動し、そして軌道、直線、または円形の動きからもたらされる速度を有している）、プラテンと接触しており、動作中はプラテンとともに動く研磨パッド、ならびに基材を研磨パッドの表面に対して接触させそして動かすことによって研磨される基材を保持する支持体、を含んでいる。基材の研磨は、基材を研磨パッドおよび本発明のＣＭＰ組成物と接触させて配置し、そして次いで研磨パッドを、基材に対して動かして、基材の少なくとも一部を削り取って基材を研磨するようにすることによって、発生する。
基材は、ＣＭＰ組成物で、いずれかの好適な研磨パッド（例えば、研磨表面）を用いて研磨することができる。好適な研磨パッドとしては、例えば、織られたおよび不織の研磨パッドが挙げられる。更には、好適な研磨パッドは、種々の密度、硬度、厚さ、圧縮性、圧縮への反発の能力、および圧縮弾性率のいずれかの好適なポリマーを含むことができる。好適なポリマーとしては、例えば、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、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、それらの共形成された生成物、およびそれらの混合物が挙げられる。軟質ポリウレタン研磨パッドは、本発明の研磨方法との組み合わせで特に有用である。典型的な研磨パッドとしては、SURFIN（商標）000、SURFIN（商標）SSW1、8PM3100（Eminess Technologiesから商業的に入手可能である）、POLITEX（商標）、およびFujibo POLYPAS（商標）27研磨パッドが挙げられるが、それらには限定されない。特に好ましい研磨パッドとしては、Cabot Microelectronicsから商業的に入手可能なEPIC（商標）D100研磨パッドがある。
望ましくは、化学機械研磨装置は、その場での研磨終点検知システムを更に含んでいる。研磨されている基材の表面から反射される光または他の輻射線を解析することにによって研磨プロセスを検査および監視するプロセスのための技術は、当技術分野において知られている。そのような方法が、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、および米国特許第5,964,643号明細書中に記載されている。望ましくは、研磨されている基材についての研磨プロセスの進行の検査または監視は、研磨の終点の決定、すなわち、特定の基材について、研磨プロセスを何時停止するかの決定を可能にする。
以下の例は、本発明を更に説明するが、しかしながら、勿論のこと、本発明の範囲を限定するとは決して理解されてはならない。
これらの例において示される研磨試験は、商業的に入手可能な研磨装置の使用を含み、特に断りのない限り、基材の、EPIC（商標）D100研磨パッドに対して１７．２４ｋＰａ（２．５ｐｓｉ）の下向きの圧力、１２０ｒｐｍのプラテン速度、および１１４ｒｐｍの支持体速度であった。研磨パラメータは、diamond conditioner A3700（3Mから商標的に入手可能）を含んでいた。これらの例のＣＭＰ組成物は、使用の地点で混合された。これらの例において用いられたジルコニア粒子は、ドープされていない単斜晶系のジルコニアを含んでいる。
例１
組成物１Ａ〜１Ｉは、表１に示された量のジルコニア粒子、グリシンおよび過酸化水素と、残りは水、で調製された。組成物１Ａ〜１Ｉのそれぞれは、５．７のｐＨを有していた。組成物１Ａ〜１Ｉは、同様の研磨条件下で、銅、窒化ケイ素、およびＴＥＯＳ基材を研磨するのに用いられた。それぞれの組成物について、それぞれの基材材料の除去速度（ＲＲ）を測定し、そして表１に示した。
Figure 0006215919
表１に示したデータから明らかなように、銅、窒化物およびＴＥＯＳの除去速度は、ジルコニア粒子の量によって制御することができ、すなわち、ジルコニア粒子の濃度の増加は、銅、窒化物およびＴＥＯＳ除去速度の増加をもたらす。例えば、１．５質量％のジルコニア粒子を含む組成物１Ｃ、１Ｅ、１Ｇおよび１Ｉは、他は同等で、０．５質量％のジルコニア粒子を含む１Ｂ、１Ｄ、１Ｆおよび１Ｈのそれぞれよりも、より高い銅、窒化物およびＴＥＯＳ除去速度を与えた。また、表１に示したデータから明らかなように、有機酸（特にはグリシン）濃度の増加は、研磨組成物の選択性を劇的に変化させることができる。例えば、０．１質量％のグリシンを含む組成物１Ｆおよび１Ｇは、銅に対してＴＥＯＳの適度な選択性であった（すなわち、ＴＥＯＳの除去速度は、銅の除去速度の約３倍大きかった）が、一方で、０．９質量％のグリシンを含む、他は同等の組成物１Ｈおよび１ＩはそれぞれにＴＥＯＳと銅について同等の除去速度（実際に、ＴＥＯＳ除去速度よりも僅かに高い銅の除去速度）を示した。同様の、しかしながらより劇的ではない効果が、０．１質量％のグリシンを含む組成物１Ｂおよび１Ｃと、他は同等の、０．５質量％のグリシンを含む組成物１Ｄおよび１Ｅのそれぞれとの比較で明らかである。
例２
組成物２Ａ〜２Ｄは、１質量％のジルコニア粒子、３０ｐｐｍの酢酸、３００ｐｐｍのＢＴＡ、および１種もしくは２種以上の、表２に示した量の酸化剤、残りは水で調製された。更に、組成物２Ａは０．１質量％のグリシンを含み、これは組成物２Ｂ〜２Ｄには存在していなかった。組成物２Ａ〜２Ｄのそれぞれは、５．７のｐＨを有していた。組成物２Ａ〜２Ｄは、同様の研磨条件下で、銅、窒化物、タンタル、およびＴＥＯＳ基材を研磨するのに用いた。それぞれの組成物についての、それぞれの基材材料の除去速度（ＲＲ）を測定し、そして表２に示した。
Figure 0006215919
表２に示されたデータから明らかなように、銅、窒化物、タンタル、およびＴＥＯＳの除去速度は、酸化剤の量および選択によって制御することができる。例えば、銅、窒化物およびタンタルの除去速度は、過酸化水素およびヒドロキシルアミンの組合わせを用いることによって増加させることができる。例えば、１．０質量％の過酸化水素および０．１質量％のヒドロキシルアミンを含む組成物２Ｃは、過酸化水素もしくはヒドロキシルアミンのみを含む組成物２Ａおよび２Ｂに比較して、有意に高い銅、窒化物、およびタンタルの除去速度を有していた。重要なことには、組成物２Ｃにおける過酸化水素と組合わせたヒドロキシルアミンの使用は、タンタルについて向上した除去速度およびＴＥＯＳについて除去速度の低下をもたらした。また、表２のデータから明らかなように、ヒドロキシルアミンの代わりのヒドロキシルピリジンの使用は、銅、窒化物およびタンタルの除去速度を低下させるが、しかしながらＴＥＯＳの除去速度を増加させる。
例３
組成物３Ａ〜３Ｄを、１質量％のＺｒＯ２、２７５ｐｐｍのビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、１質量％の過酸化水素、および表３に示した量のグリシン、そして残りの水で調製した。組成物３Ａ〜３Ｄのそれぞれは、５のｐＨを有していた。それぞれの組成物を、次いで、銅、タンタル、およびＴＥＯＳ基材を、同様の研磨条件の下で研磨するのに用いた。それぞれの組成物についての、それぞれの基材材料の除去速度（ＲＲ）を測定し、そして表３に示した。
Figure 0006215919
「消失（Cleared）」は、基材が、研磨によって迅速に、そして完全に除去されて、そのために除去速度は測定されていないが、しかしながら５５００Å／分よりも大きいことを示している。
表３に示したデータから明らかなように、銅、タンタル、およびＴＥＯＳの除去速度は、改質剤（特にはアミノシラン）との組み合わせで用いられた有機酸（特にはグリシン）の量によって制御することができる。例えば、グリシンの濃度が増加し、そしてアミノシランの濃度が一定の場合には、組成物３Ａ〜３Ｃについて観察された除去速度の結果によって明示されるように、銅の除去速度もまた増加する。対照的に、グリシンの濃度が増加し、そしてアミノシラン濃度が一定の場合には、組成物３Ａ〜３Ｄについて観察された除去速度の結果によって明示されるように、ＴＥＯＳの除去速度は低下する。表３に示されたデータは、有機酸濃度の増加は、研磨組成物の選択性を劇的に変化させることができることを示している。例えば、０．０５質量％のグリシンを含む組成物３Ａは、銅に対してＴＥＯＳの比較的に高い選択性を有していたが、一方で０．５質量％のグリシンを含む組成物３Ｂは、ＴＥＯＳに対して銅のより高い選択性であった。更に、１．０質量％および１．５質量％のグリシンをそれぞれ含む組成物３Ｃおよび３Ｄは、ＴＥＯＳに対して銅の高い選択性を有していた。
例４
組成物４Ａ〜４Ｃは、１質量％のＺｒＯ２、２７５ｐｐｍのビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、０．１５質量％のグリシン（組成物４Ａおよび４Ｂ）または０．１０質量％のグリシン（組成物４Ｃ）のいずれか、ならびに表４に示した種類および量の酸化剤と、残りは水で調製した。組成物４Ｃは、０，１質量％のベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）を更に含んでいた。組成物４Ａ〜４Ｃのそれぞれは、５のｐＨを有していた。それらの組成物は、次いで同様の研磨条件下で、銅、窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）、ホウリンケイ酸塩（ＢＰＧＳ）、およびＴＥＯＳ基材を研磨するのに用いた。それぞれの組成物についての、それぞれの基材材料の除去速度（ＲＲ）を測定し、そして表４に示した。
Figure 0006215919
表４に示したデータから明らかなように、銅、窒化物、ＴＥＯＳ、ＢＰＧＳ，およびポリイミドの除去速度は、酸化剤の種類によって制御することができる。例えば、組成物４Ａ〜４Ｃは、銅、窒化物およびＴＥＯＳに対して、ＢＰＧＳおよび部分的に硬化されたポリイミドの高い選択性を有している。しかしながら、ＮＨ４ＩＯ３を酸化剤として含んでいる組成物４Ａは、銅に対してＴＥＯＳのより高い選択性を示した。更に、Ｈ２Ｏ２を酸化剤として含む組成物４Ｃは、組成物４Ａよりも、銅および窒化物に対して、ＴＥＯＳの更により高い選択性を示した。対照的に、(ＮＨ４)２Ｓ２Ｏ８を酸化剤として含む組成物４Ｂは、銅および窒化物に対して、ＴＥＯＳにほんの僅かな選択性があった（すなわち、組成物４Ｂは、ＴＥＯＳ、銅および窒化物の研磨に、比較的に同等に有効であった）。
例５
例５の組成物は、１質量％のＺｒＯ２，０．２質量％のＮＨ４ＩＯ３、２７５ｐｐｍのビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、および０．１５質量％のグリシン、そして残りは水で調製された。この組成物は、５のｐＨを有していた。この組成物を、同様の研磨条件下で、表５に示したようにこの組成物の調製の後に異なる時間で、銅およびＴＥＯＳ基材を研磨するのに用いた。この組成物についての、それぞれの基材材料の除去速度（ＲＲ）を測定し、そして表５に示した。
Figure 0006215919
表５に示したデータから明らかなように、この組成物の研磨効率は、５日間に亘って本質的に変化せずに維持され、それによってこの組成物の安定性、すなわち、この組成物の良好なポットライフが裏付けられた。
例６
組成物６Ａ〜６Ｊは、２質量％のＺｒＯ２、５５０ｐｐｍのアミノシラン、０．０６質量％のＢＴＡ、０．０１質量％のグリシン、表６に示された量のアミノシラン、表６に示されたように２質量％の過酸化水素のありおよびなしで、残りは水で、調製した。組成物６Ａ〜６Ｊのそれぞれは、５．８のｐＨを有していた。それらの組成物は、次いで同様の研磨条件下で、窒化物およびＴＥＯＳ基材を研磨するように用いた。それぞれの組成物について、それぞれの基材材料の除去速度（ＲＲ）を測定し、そして表６に示した。
Figure 0006215919
表６に示したデータから明らかなように、窒化物およびＴＥＯＳの除去速度は、組成物中に用いられたアミノシランの種類によって制御することができる。例えば、（Ｎ−メチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（組成物６Ａおよび６Ｂ）よりも、より高い除去速度が、アミノシランビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン（組成物６Ｉおよび６Ｊ）を用いることによって得られる。また、表６中のデータから明らかななのは、過酸化水素のアミノシランとの存在が、窒化物に対するＴＥＯＳの選択性を増加させることである。例えば、アミノシランとして（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシランを、過酸化水素と共に含む組成物６Ｈは、窒化物に対するＴＥＯＳへの高い選択性を有しており（２８１４／８１０＝３．４７）、一方で、過酸化水素を含まない以外は組成物６Ｈと同じである組成物６Ｇは、窒化物に対してＴＥＯＳのずっと低い選択性を有していた（１５５８／１４７３＝１．０６）。
例７
３つの群の組成物を、２質量％のＺｒＯ２、０．１質量％のグリシン、６０ｐｐｍの酢酸、３００ｐｐｍのＢＴＡ、および５０もしくは１００ｐｐｍのビズ（トリメトキシシリルプロピル）アミン（ＢＴＭＳＰＡ）または５０ｐｐｍのイミダゾール−プロピルトリエトキシシラン（ＩＰＴＥＳ）のいずれかと、残りは水で、調製した。組成物のそれぞれの群は、表７に示したように異なるｐＨを有していた。それらの組成物は、次いで、同様の研磨条件下で、窒化物およびＴＥＯＳ基材を研磨するのに用いた。それぞれの組成物について、それぞれの基材材料の除去速度（ＲＲ）を測定し、そして表７中に示した。
Figure 0006215919
表７に示したデータによって示されるように、ｐＨおよび特定のアミノシランが、窒化物およびＴＥＯＳを含む基材の除去速度に影響する。例えば、ＴＥＯＳの除去速度は、ｐＨが５．７５から４．３へと低下すると、低下する。対照的に、窒化物の除去速度は、ｐＨが５．７５から５．０へと低下すると、若干増加する。
例８
組成物８Ａ〜８Ｃは、２質量％のＺｒＯ２、１．５質量％のＨ２Ｏ２、および１５０ｐｐｍのＢＴＡ、ならびにグリシン、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン（ＢＴＭＳＰＡ）、および表８に示した量のアミノエチルホスホン酸、そして残りは水で調製した。組成物８Ａ〜８Ｃのそれぞれは、５．７のｐＨを有していた。過酸化水素濃度は、酸性溶液中での過マンガン酸カリウムでの滴定を用いて測定した。それぞれの組成物のゼータ電位を測定し、そして表８Ａに示した。それらの組成物は、次いで、同様の研磨条件下で、銅、窒化物、タンタル、およびＴＥＯＳを研磨するのに用いた。それぞれの組成物について、それぞれの基材材料の除去速度（ＲＲ）を測定し、そして表８Ｂに示した。
Figure 0006215919
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表８に示したデータから明らかなように、銅、タンタル、窒化物およびＴＥＯＳ除去速度は、アミノシランとホスホン酸との相対的な量によって制御することができる。例えば、アミノシランなしでアミノエチルホスホン酸を含む組成物８Ｃは、銅およびＴＥＯＳの除去に同等に有効であったが、しかしながら、タンタルおよび窒化物に対してはより低い除去速度を有していた。アミノエチルホスホン酸とＢＴＭＳＰＡとの組み合わせを含む組成物８Ａおよび８Ｂは、銅、タンタル、窒化物およびＴＥＯＳに対して比較的に高い除去速度を示している。更に、組成物８Ａ〜８Ｃは、過酸化水素の添加で、正のゼータ電位を維持したが、これはコロイド状に安定な組成物を示している。更に、１日間後に溶液中に残る過酸化水素の量は、研磨後の量よりもほんの僅かに少ないだけであり、このことは、酸化剤の分解がほとんどないことを示している。
例９
組成物９Ａ〜９Ｃを、１質量％のＺｒＯ２、０．５質量％のグリシン、１質量％のＨ２Ｏ２、表９Ａに示した量のビズ（トリメトキシシリルプロピル）アミン（ＢＴＭＳＰＡ）、表９Ａに示したように１００ｐｐｍのリン酸（ＰＡ）もしくはメタンホスホン酸（ＭＰＡ）のいずれか、および１５０ｐｐｍのＢＴＡ、そして残りは水で調製した。組成物９Ａ〜９Ｃのそれぞれは、５．７のｐＨを有していた。Ｈ２Ｏ２の添加の前の、それぞれの組成物のゼータ電位を測定し、そして表９Ａに示した。それらの組成物を、同等の研磨条件下で、銅、窒化物、タンタル、およびＴＥＯＳを研磨するのに用いた。それぞれのＣＭＰ組成物について、それぞれの基材材料の除去速度（ＲＲ）を測定し、そして表９Ａに示した。組成物９Ｂについての過酸化物分解のデータを、表９Ｂに示した。
Figure 0006215919
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表９に示されたデータから明らかなように、銅、タンタル、窒化物、およびＴＥＯＳの除去速度は、リン酸の組合わせおよび種類によって制御することができる。例えば、アミノシランを含まずＭＰＡを含む組成物９Ｃは、ＭＰＡおよびＢＴＭＳＰＡの組合わせを含む組成物９Ｂに比較して、ＴＥＯＳに対して銅のずっと高い選択性を示した。更に、３日および４日間後に組成物９Ｂの溶液中に残存する過酸化水素の量は、研磨の後（すなわち、０日間）の量よりもほんの若干少ないだけであり、このことは酸化剤の分解が少ししかないことを示している。
例１０
組成物１０Ａ〜１０Ｃは、１質量％のＺｒＯ２、０．５質量％のグリシン、１００ｐｐｍのＢＴＭＳＰＡ、１質量％のＨ２Ｏ２、１５０ｐｐｍのＢＴＡ、および表１０に示した量のメタンホスホン酸（ＭＰＡ）、そして残りは水で、調製した。組成物１０Ａ〜１０Ｃのそれぞれは、５．７のｐＨを有していた。それぞれの組成物のゼータ電位を測定し、そして表１０に示した。それらの組成物は、次いで、同様の研磨条件下で、銅、窒化物、タンタルおよびＴＥＯＳを研磨するのに用いた。それぞれの組成物について、それぞれの基材材料の除去速度（ＲＲ）もまた、表１０に示した。
Figure 0006215919
表１０に示したデータから明らかなように、銅、タンタル、窒化物、およびＴＥＯＳの除去速度は、組成物中のリン酸の濃度によって制御することができる。組成物中のＭＰＡの濃度が増加すると、組成物のゼータ電位は低下し、そして銅、窒化物、およびタンタルの除去速度は維持され、実質的に変化しないか、または若干低下し、一方でＴＥＯＳ除去速度は有意に減少した。
本発明は、以下の態様を含んでいる。
（１）（ａ）ジルコニア粒子；
（ｂ）該ジルコニア粒子に付着する改質剤；
（ｃ）アミノ酸およびアルキルカルボン酸の少なくとも１種を含む有機酸；および、
（ｄ）水、
を含んでなる化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
（２）前記ジルコニア粒子が、前記ＣＭＰ組成物中に、０．０１質量％〜５質量％の濃度で存在する、（１）記載のＣＭＰ組成物。
（３）前記有機酸が、前記ＣＭＰ組成物中に、０．００１質量％〜５質量％の濃度で存在する、（１）記載のＣＭＰ組成物。
（４）前記改質剤が、アミノシランを含む、（１）記載のＣＭＰ組成物。
（５）前記アミノシランが、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、アミノプロピルトリメトキシシラン、（Ｎ−メチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、（Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）−４，５−ジヒドロイミダゾールおよび［３−（２−アミノエチル）アミノプロピル］トリメトキシシランの少なくとも１種である、（４）記載のＣＭＰ組成物。
（６）前記改質剤が、リン酸、アルキルホスホン酸、アミノアルキルホスホン酸、アルキルスルホン酸、ジアルキルスルホキシドおよびジアルキルスルホンの少なくとも１種を含む、（１）記載のＣＭＰ組成物。
（７）前記改質剤が、アミノシランおよびアミノアルキルホスホン酸を含む、（１）記載のＣＭＰ組成物。
（８）前記改質剤が、前記ＣＭＰ組成物中に、０．００１質量％〜５質量％の濃度で存在する、（１）記載のＣＭＰ組成物。
（９）酸化剤を更に含む、（１）記載のＣＭＰ組成物。
（１０）前記酸化剤が、銅およびタンタルの少なくとも１種を酸化する物質である、（９）記載のＣＭＰ組成物。
（１１）前記酸化剤が、過酸化水素、ヨウ素酸アンモニウム、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルピリジンおよび過硫酸アンモニウムの少なくとも１種である、（９）記載のＣＭＰ組成物。
（１２）前記酸化剤が、前記ＣＭＰ組成物中に、０．０１質量％〜５質量％の濃度で存在する、（９）記載のＣＭＰ組成物。
（１３）０．０１質量％〜５質量％のトリアゾールを更に含む、（１）記載のＣＭＰ組成物。
（１４）前記組成物が、３〜７のｐＨを有する、（１）記載のＣＭＰ組成物。
（１５）化学機械研磨方法であって、
（ｉ）基材を、研磨パッドおよび（１）記載のＣＭＰ組成物と接触すること；
（ｉｉ）該研磨パッドを、該基材に対して、該ＣＭＰ組成物をその間に備えて、動かすこと；ならびに、
（ｉｉｉ）該基材の少なくとも一部を削り取って、該基材を研磨すること、
を含んでなる方法。
（１６）前記基材が、銅の少なくとも１層および二酸化ケイ素系誘電体の少なくとも１層を含み、かつ該銅層の少なくとも一部および該二酸化ケイ素系誘電体層の少なくとも一部を削り取って該基材を研磨する、（１５）記載の方法。
（１７）基材の化学機械研磨方法であって、
（ｉ）金属の少なくとも１層および酸化物系誘電体の少なくとも１層を含む基材を、研磨パッドおよびＣＭＰ組成物と接触させること、該ＣＭＰ組成物は、
（ａ）ジルコニア粒子；
（ｂ）過酸化水素、ヨウ素酸アンモニウム、および過硫酸アンモニウムの少なくとも１種を含む酸化剤；
（ｃ）アミノ酸およびアルキルカルボン酸の少なくとも１種を含む有機酸；および、
（ｄ）水、を含んでいる、
（ｉｉ）該研磨パッドを、該基材に対して、該ＣＭＰ組成物をその間に備えて、動かすこと；ならびに、
（ｉｉｉ）該金属層の少なくとも一部および該酸化物系誘電体層の少なくとも一部を削り取って該基材を研磨すること、
を含んでなる方法。
（１８）前記金属層が銅を含み、かつ前記酸化物系誘電体が二酸化ケイ素系誘電体層を含む、（１７）記載の方法。
（１９）前記ＣＭＰ組成物が、
（ａ）０．０１質量％〜５質量％の前記ジルコニア粒子；
（ｂ）０．０１質量％〜５質量％の前記酸化剤；および
（ｃ）０．００１質量％〜５質量％の前記有機酸、
を含む、（１７）記載の方法。
（２０）前記ＣＭＰ組成物が、前記ジルコニア粒子に付着する改質剤を更に含む、（１７）記載の方法。
（２１）前記改質剤が、アミノシランを含む、（２０）記載の方法。
（２２）前記アミノシランが、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、アミノプロピルトリメトキシシラン、（Ｎ−メチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、（Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）−４，５−ジヒドロイミダゾールおよび［３−（２−アミノエチル）アミノプロピル］トリメトキシシランの少なくとも１種である、（２１）記載の方法。
（２３）前記改質剤が、リン酸、アルキルホスホン酸、アミノアルキルホスホン酸、アルキルスルホン酸、ジアルキルスルホキシドおよびジアルキルスルホンの少なくとも１種を含む、（２０）記載の方法。
（２４）前記改質剤が、アミノシランおよびアミノアルキルホスホン酸を含む、（２０）記載の方法。
（２５）前記改質剤が、前記組成物中に、０．００１質量％〜５質量％存在する、（２０）記載の方法。

Claims (22)

  1. （ａ）ジルコニア粒子；
    （ｂ）該ジルコニア粒子に付着する改質剤；
    （ｃ）アミノ酸；および、
    （ｄ）水、
    を含んでなり、
    該改質剤は、アミノアルキルシランから選択される、
    化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物。
  2. 前記ジルコニア粒子が、前記ＣＭＰ組成物中に、０．０１質量％〜５質量％の濃度で存在する、請求項１記載のＣＭＰ組成物。
  3. 前記アミノ酸が、前記ＣＭＰ組成物中に、０．００１質量％〜５質量％の濃度で存在する、請求項１記載のＣＭＰ組成物。
  4. 前記アミノアルキルシランが、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、アミノプロピルトリメトキシシラン、（Ｎ−メチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、（Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）−４，５−ジヒドロイミダゾールおよび［３−（２−アミノエチル）アミノプロピル］トリメトキシシランの少なくとも１種である、請求項１記載のＣＭＰ組成物。
  5. 前記改質剤が、アミノアルキルシランおよびホスホン酸を含む、請求項１記載のＣＭＰ組成物。
  6. 前記ホスホン酸が、ホスホン酸、アルキルホスホン酸およびアミノアルキルホスホン酸からなる群から選択される、請求項５記載のＣＭＰ組成物。
  7. 前記改質剤が、前記ＣＭＰ組成物中に、０．００１質量％〜５質量％の濃度で存在する、請求項１記載のＣＭＰ組成物。
  8. 酸化剤を更に含む、請求項１記載のＣＭＰ組成物。
  9. 前記酸化剤が、銅およびタンタルの少なくとも１種を酸化する物質である、請求項８記載のＣＭＰ組成物。
  10. 前記酸化剤が、過酸化水素、ヨウ素酸アンモニウム、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルピリジンおよび過硫酸アンモニウムの少なくとも１種である、請求項８記載のＣＭＰ組成物。
  11. 前記酸化剤が、前記ＣＭＰ組成物中に、０．０１質量％〜５質量％の濃度で存在する、請求項８記載のＣＭＰ組成物。
  12. ０．０１質量％〜５質量％のトリアゾールを更に含む、請求項１記載のＣＭＰ組成物。
  13. 前記組成物が、３〜７のｐＨを有する、請求項１記載のＣＭＰ組成物。
  14. 化学機械研磨方法であって、
    （ｉ）基材を、研磨パッドおよび請求項１記載のＣＭＰ組成物と接触すること；
    （ｉｉ）該研磨パッドを、該基材に対して、該ＣＭＰ組成物をその間に備えて、動かすこと；ならびに、
    （ｉｉｉ）該基材の少なくとも一部を削り取って、該基材を研磨すること、
    を含んでなる方法。
  15. 前記基材が、銅の少なくとも１層および二酸化ケイ素系誘電体の少なくとも１層を含み、かつ該銅層の少なくとも一部および該二酸化ケイ素系誘電体層の少なくとも一部を削り取って該基材を研磨する、請求項１４記載の方法。
  16. 基材の化学機械研磨方法であって、
    （ｉ）金属の少なくとも１層および酸化物系誘電体の少なくとも１層を含む基材を、研磨パッドおよびＣＭＰ組成物と接触させること、該ＣＭＰ組成物は、
    （ａ）ジルコニア粒子；
    （ｂ）該ジルコニア粒子に付着する改質剤；
    （ｃ）過酸化水素、ヨウ素酸アンモニウム、および過硫酸アンモニウムの少なくとも１種を含む酸化剤；
    （ｄ）アミノ酸；および、
    （ｅ）水、を含んでおり、
    該改質剤は、アミノアルキルシランから選択される、
    （ｉｉ）該研磨パッドを、該基材に対して、該ＣＭＰ組成物をその間に備えて、動かすこと；ならびに、
    （ｉｉｉ）該金属層の少なくとも一部および該酸化物系誘電体層の少なくとも一部を削り取って該基材を研磨すること、
    を含んでなる方法。
  17. 前記金属層が銅を含み、かつ前記酸化物系誘電体層が二酸化ケイ素系誘電体層からなる、請求項１６記載の方法。
  18. 前記ＣＭＰ組成物が、
    （ａ）０．０１質量％〜５質量％の前記ジルコニア粒子；
    （ｂ）０．０１質量％〜５質量％の前記酸化剤；および
    （ｃ）０．００１質量％〜５質量％の前記アミノ酸、
    を含む、請求項１６記載の方法。
  19. 前記アミノアルキルシランが、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、アミノプロピルトリメトキシシラン、（Ｎ−メチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、（Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）−４，５−ジヒドロイミダゾールおよび［３−（２−アミノエチル）アミノプロピル］トリメトキシシランの少なくとも１種である、請求項１６記載の方法。
  20. 前記改質剤が、アミノアルキルシランおよびホスホン酸を含む、請求項１６記載の方法。
  21. 前記ホスホン酸が、ホスホン酸、アルキルホスホン酸およびアミノアルキルホスホン酸からなる群から選択される、請求項２０記載の方法。
  22. 前記改質剤が、前記組成物中に、０．００１質量％〜５質量％存在する、請求項１６記載の方法。
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