特許 7729812 研磨組成物およびその使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-08-18

(45)【発行日】2025-08-26

(54)【発明の名称】研磨組成物およびその使用方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20250819BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20250819BHJP

   C09K 3/14 20060101ALI20250819BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622D

H01L21/304 622X

B24B37/00 H

C09K3/14 550D

C09K3/14 550Z

【請求項の数】 26

(21)【出願番号】P 2022523015

(86)(22)【出願日】2020-10-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-22

(86)【国際出願番号】 US2020054371

(87)【国際公開番号】W WO2021076352

(87)【国際公開日】2021-04-22

【審査請求日】2023-09-25

(31)【優先権主張番号】62/915,290

(32)【優先日】2019-10-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514251329

【氏名又は名称】フジフイルム エレクトロニック マテリアルズ ユー．エス．エー．， インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】リャン、イェンアン

(72)【発明者】

【氏名】フー、ピン

(72)【発明者】

【氏名】ウェン、リーチン

(72)【発明者】

【氏名】チャン、シュー－ウェイ

【審査官】渡井 高広

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１５９５３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０４９００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０８９８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５２７４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５１３２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００４－５２６３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７１４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７８２９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ３７／００

Ｃ０９Ｋ ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

研磨剤と、
任意選択で、ｐＨ調整剤と、
ＴａまたはＴａＮバリア膜除去速度向上剤と、
ＴＥＯＳ除去速度抑制剤と、
コバルト除去速度向上剤と、
アゾール含有腐食抑制剤と、
コバルト腐食抑制剤と、
を含み、
前記ＴａまたはＴａＮバリア膜除去速度向上剤が、前記コバルト除去速度向上剤とは異なる、
研磨組成物。

【請求項2】

前記研磨剤が、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、またはジルコニアの共形成物、コーティングされた研磨剤、表面改質された研磨剤、およ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。

【請求項3】

前記研磨剤の量が、前記組成物の０．１重量％～２５重量％である、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項4】

前記組成物が、前記ｐＨ調整剤を含み、前記ｐＨ調整剤が、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、コリンヒドロキシド、およ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１に記載の研磨組成物。

【請求項5】

前記ｐＨ調整剤の量が、前記組成物の０．０１重量％～１０重量％である、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項6】

前記ＴａまたはＴａＮバリア膜除去速度向上剤が、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、コハク酸、乳酸、アミノ酢酸、フェノキシ酢酸、ビシン、リン酸、ジグリコール酸、グリセリン酸、トリシン、安息香酸、ニトリロトリ酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ペンテト酸、ジアミノシクロヘキサン四酢酸、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、ならびにそれらの塩および混合物からなる群から選択される有機酸またはその塩である、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項7】

前記ＴａまたはＴａＮバリア膜除去速度向上剤の量が、前記組成物の０．０１重量％～３重量％である、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項8】

前記ＴＥＯＳ除去速度抑制剤が、アルカノールアミンおよびカチオン性ポリマーからなる群から選択されるアミン含有化合物である、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項9】

前記アルカノールアミンが、第二級または第三級アミンである、請求項８に記載の研磨組成物。

【請求項10】

前記アルカノールアミンが、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロピルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、イソプロパノールジエタノールアミン、イソプロピルジエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン、シクロヘキシルジエタノールアミン、アミノプロピルジエタノールアミン、アミノプロピルジイソプロパノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、メチルエタノールアミン、ジ－ｓｅｃ－ブタノールアミン、ブチルエタノールアミン、Ｎ－アセチルエタノールアミン、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項９に記載の研磨組成物。

【請求項11】

前記ＴＥＯＳ除去速度抑制剤が、カチオン性ポリマーである、請求項８に記載の研磨組成物。

【請求項12】

前記カチオン性ポリマーが、ポリエチレンイミン、ポリプロピレンイミン、キトサン、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム塩）、ポリ（エステルアミン）、ポリ（アミドアミン）、ポリリジン、ポリ（アリルアミン）、ポリ（アミノ－コ－エステル）、ポリオルニチン、ポリ（２－エチル－２－オキサゾリン）、ポリクアテリウム、少なくとも１つのヒンダードアミン含有基を含むカチオン性ポリマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１１に記載の研磨組成物。

【請求項13】

前記ヒンダードアミン含有基が、２，２，６，６－テトラメチルピペリジニルである、請求項１２に記載の研磨組成物

【請求項14】

前記カチオン性ポリマーが、５００ｇ／モル～５０，０００ｇ／モルの数平均分子量を有する、請求項１１に記載の研磨組成物。

【請求項15】

前記ＴＥＯＳ除去速度抑制剤の量が、前記組成物の０．００１重量％～１５重量％である、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項16】

前記コバルト除去速度向上剤が、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、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、グリシン、セリン、メチオニン、ロイシン、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、ならびにそれらの塩および混合物からなる群から選択される有機酸またはその塩である、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項17】

前記コバルト除去速度向上剤の量が、前記組成物の０．０１重量％～５重量％である、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項18】

前記アゾール含有腐食抑制剤が、テトラゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、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、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、アミノベンズイミダゾール、ピラゾール、イミダゾール、アミノテトラゾール、アデニン、ベンズイミダゾール、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－アミノベンズイミダゾール、２－アミノ－５－エチル－１，３，４－チアダゾール、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、およ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。

【請求項19】

前記アゾール含有腐食抑制剤の量が、前記組成物の０．００１重量％～３重量％である、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項20】

前記コバルト腐食抑制剤が、アニオン性界面活性剤である、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項21】

前記アニオン性界面活性剤が、１つ以上のリン酸基および以下のうちの１つ以上を含む、請求項２０に記載の研磨組成物：６～２４個の炭素のアルキル鎖、０～１８個のエチレンオキシド基、または６～２４個の炭素のアルキル鎖と複数のエチレンオキシド基との組み合わせ。

【請求項22】

前記コバルト腐食抑制剤の量が、前記組成物の０．００１重量％～１重量％である、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項23】

前記組成物の０．１重量％～２５重量％の量の前記研磨剤と、
前記組成物の０．０１重量％～１０重量％の量の前記ｐＨ調整剤と、
前記組成物の０．０１重量％～３重量％の量の前記ＴａまたはＴａＮバリア膜除去速度向上剤と、
前記組成物の０．００１重量％～１５重量％の量の前記ＴＥＯＳ除去速度抑制剤と、
前記組成物の０．０１重量％～５重量％の量の前記コバルト除去速度向上剤と、
前記組成物の０．００１重量％～３重量％の量の前記アゾール含有腐食抑制剤と、
前記組成物の０．００１重量％～１重量％の量の前記コバルト腐食抑制剤と、
を含む、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項24】

前記組成物のｐＨが、７～１４である、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項25】

研磨剤と、
任意選択で、ｐＨ調整剤と、
有機酸またはその塩からなるＴａまたはＴａＮバリア膜除去速度向上剤と、
アミノ酸と、
アルカノールアミンまたはカチオン性ポリマーと、
アゾール含有腐食抑制剤と、
アニオン性界面活性剤からなるコバルト腐食抑制剤と、
を含む研磨組成物であって、
前記有機酸が、前記アミノ酸とは異なり、
前記研磨組成物は過酸化水素を非含有である、
前記研磨組成物。

【請求項26】

請求項１に記載の研磨組成物を基板の表面に適用する工程であって、前記表面がコバルトを含む、工程と、
前記基板の表面にパッドを接触させて、前記基板に対して前記パッドを動かす工程と、
を含む、基板を研磨する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年１０月１５日に出願された米国仮出願シリアル番号６２／９１５，２９０の優先権を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

半導体業界は、プロセス、材料、および集積化の革新によってデバイスをさらに小型化することにより、チップのパフォーマンスを向上させることを継続的に推進している。初期の材料革新には、銅の導入、相互接続構造の導電性材料としてのアルミニウムの置き換え、および、拡散バリアとしてのタンタル（Ｔａ）／窒化タンタル（ＴａＮ）（またはチタン（Ｔｉ）／窒化チタン（ＴｉＮ））の使用により、Ｃｕ導電性材料を非導電性／絶縁体誘電体材料から分離することが含まれていた。銅（Ｃｕ）は、抵抗率が低く、エレクトロマイグレーションに対する耐性が優れているため、相互接続材料として選択された。

【0003】

しかし、新世代チップのフィーチャーが縮小するにつれて、バックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）で効果的な相互接続抵抗率を維持するには、多層Ｃｕ／バリア／誘電体スタックをより薄くよりコンフォーマルにする必要がある。より薄いＣｕおよびＴａ／ＴａＮバリア膜スキームは、堆積における抵抗率および可撓性に関する問題を示す。例えば、寸法が小さく、製造ノードが高度なため、抵抗率は指数関数的に悪化し、（フロントエンドオブライン（ＦＥＯＬ）での）トランジスタ回路速度の改善は、導電性Ｃｕ／バリア配線（ＢＥＯＬ）による遅延によって半減する。コバルト（Ｃｏ）は、ライナー材料、バリア層、およ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、ゲート材料などの複数の用途での、タングステン（Ｗ）金属の代替物としても調査されている。

【0004】

現在入手可能な多くのＣＭＰスラリーは、前述の銅やタングステンなどの、古いチップ設計におけるより一般的な材料を除去するために特別に設計された。コバルトは化学的腐食の影響を受けやすいため、これらの古いＣＭＰスラリーにおける特定の成分は、コバルトに有害で許容できない欠陥を引き起こし得る。その結果、コバルト層に銅研磨スラリーを使用すると、許容できない腐食、ウエハトポグラフィー、および除去速度選択性がしばしば発生する。

【0005】

半導体製造における金属部品としてのコバルト（Ｃｏ）の使用が増えるにつれ、Ｃｏを含む表面上の誘電体部品またはバリア部品を大幅なＣｏ腐食なしに効果的に研磨できるＣＭＰスラリーが市場で求められている。

【発明の概要】

【0006】

この概要は、以下の詳細な説明でさら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、特許請求された主題の主要なまたは本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求された主題の範囲を制限する際の補助として使用されることも意図していない。

【0007】

本明細書で定義されるように、特に断りのない限り、表されるすべてのパーセンテージは、化学機械研磨組成物の総重量に対する重量パーセントであると理解されるべきである。

【0008】

一態様では、本明細書に開示される実施形態は、研磨剤と、任意選択のｐＨ調整剤と、バリア膜除去速度向上剤と、ＴＥＯＳ除去速度抑制剤と、コバルト除去速度向上剤と、アゾール含有腐食抑制剤と、コバルト腐食抑制剤と、を含む研磨組成物に関し、バリア膜除去速度向上剤は、コバルト除去速度向上剤とは異なる。

【0009】

別の態様では、本明細書に開示される実施形態は、研磨剤と、任意選択のｐＨ調整剤と、有機酸またはその塩と、アミノ酸と、アルカノールアミンまたはカチオン性ポリマーと、アゾール含有腐食抑制剤と、アニオン性界面活性剤と、を含む研磨組成物に関し、有機酸は、アミノ酸とは異なる。

【0010】

さらに別の態様では、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基板の表面に適用する工程であって、前記表面がコバルトを含む、工程と、前記基板の表面にパッドを接触させて、前記基板に対して前記パッドを動かす工程と、を含む、基板を研磨する方法に関する。

【0011】

特許請求された主題の他の態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本明細書に開示される実施形態は、一般に、組成物、および、少なくともコバルト部分を含み、より具体的には、少なくともコバルトおよび誘電体（ＴＥＯＳ、ＳｉＮ、ｌｏｗ－ｋなど）部分を含むことができる基板を研磨するために前記組成物を使用する方法に関する。本明細書に開示される組成物は、本質的にアルカリ性であり得、非選択的コバルトバフ研磨スラリーであり得る（すなわち、～１：１の誘電体／コバルト研磨選択性を示す）。

【0013】

バリア層、導電層、および／またはＷ置換としてコバルト（Ｃｏ）が導入されたことにともない、重大なＣｏ腐食を経験せずに（すなわち、中程度のＣｏ除去速度で）効果的な材料除去速度でＣｏを研磨でき且つ他の金属および金属窒化物または酸化物（Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｒｕ、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２など）および誘電体膜（ＳｉＮ、酸化ケイ素、ポリシリコン、ｌｏｗ－ｋ誘電体（例えば、炭素ドープ酸化ケイ素）など）の研磨速度の様々な選択性を有する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工程の後には、所望の表面トポグラフィーを得るためにバフ研磨工程を行うことがしばしば望ましい。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ーを得るために、誘電体材料および金属（例えば、ＴＥＯＳ、ＳｉＮ、およびＣｏ）を、バルク研磨工程中に発生する速度よりも低い速度で、または各成分についてほぼ同じ除去速度で（例えば、１０％以内または５％以内）、除去する。ＣｏはＣｕや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、高度なノードのスラリー設計では非常に困難である。現在の金属研磨スラリーは、ＣＭＰプロセス中にＣｏ腐食の問題が発生するため、Ｃｏを含む表面を研磨するための準備が整っていない。さらに、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された半導体基板に滑らかな表面を形成することが望ましい。

【0014】

１つまたは複数の実施形態において、本開示の研磨組成物は、研磨剤と、ｐＨ調整剤と、バリア膜除去速度向上剤と、ＴＥＯＳ除去速度抑制剤と、コバルト除去速度向上剤と、アゾール含有腐食抑制剤と、コバルト腐食抑制剤と、を含む。

【0015】

１つまたは複数の実施形態において、本開示による研磨組成物は、約０．１重量％～約２５重量％の研磨剤と、０重量％～約１０重量％のｐＨ調整剤と、約０．０１重量％～約３重量％のバリア膜除去速度向上剤と、約０．００１重量％～約１５重量％のＴＥＯＳ除去速度抑制剤と、約０．０１重量％～約５重量％のコバルト除去速度向上剤と、約０．００１重量％～約３重量％のアゾール含有腐食抑制剤と、約０．００１重量％～約１重量％のコバルト腐食抑制剤と、残りのパーセント（例えば、約２０～９９重量％）の溶媒（例えば、脱イオン水）と、を含むことができる。

【0016】

１つまたは複数の実施形態において、本開示は、使用前に２倍まで、３倍まで、４倍まで、６倍まで、８倍まで、または１０倍まで水で希釈することができる濃縮研磨スラリーを提供する。他の実施形態において、本開示は、コバルト基板上で使用するための、上記研磨スラリーと、水と、任意選択で酸化剤と、を含む、使用時研磨スラリーを提供する。

【0017】

１つまたは複数の実施形態において、使用時研磨スラリーは、約０．１重量％～約１２重量％の研磨剤と、０重量％～約３重量％のｐＨ調整剤と、約０．０１重量％～約１重量％のバリア膜除去速度向上剤と、約０．００１重量％～約１０重量％のＴＥＯＳ除去速度抑制剤と、約０．０１重量％～約２重量％のコバルト除去速度向上剤と、約０．００１重量％～約０．５重量％のアゾール含有腐食抑制剤と、約０．００１重量％～約０．５重量％のコバルト腐食抑制剤と、任意選択で約０．１重量％～約５重量％の酸化剤と、約７５重量％～約９９重量％の溶媒（例えば、脱イオン水）と、を含むことができる。

【0018】

１つまたは複数の実施形態において、濃縮研磨スラリーは、約１重量％～約２５重量％の研磨剤と、０重量％～約１０重量％のｐＨ調整剤と、約０．１重量％～約３重量％のバリア膜除去速度向上剤と、約０．０１重量％～約１５重量％のＴＥＯＳ除去速度抑制剤と、約０．１重量％～約５重量％のコバルト除去速度向上剤と、約０．０１重量％～約３重量％のアゾール含有腐食抑制剤と、約０．０１重量％～約１重量％のコバルト腐食抑制剤と、残りの重量（例えば、約２０重量％～約９８．５重量％）の溶媒（例えば、脱イオン水）と、を含み得る。

【0019】

１つまたは複数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種（例えば、２種または３種）の研磨剤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種の研磨剤は、カチオン性研磨剤、実質的に中性の研磨剤、およびアニオン性研磨剤からなる群から選択される。１つまたは複数の実施形態において、少なくとも１種の研磨剤は、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、それらの共形成物（すなわち、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、またはジルコニアの共形成物）、コーティングされた研磨剤、表面改質された研磨剤、およ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種の研磨剤は、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種の研磨剤は、高純度であり、約１００ｐｐｍ未満のアルコール、約１００ｐｐｍ未満のアンモニア、および約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、使用時研磨組成物またはその任意のサブレンジの総重量の約０．１％～約１２％（例えば、約０．５％～約１０％）の量で存在することができる。

【0020】

１つまたは複数の実施形態において、少なくとも１種の研磨剤の量は、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％、または少なくとも約２０重量％）～多くて約２５重量％（例えば、多くて約２０重量％、多くて約１８重量％、多くて約１５重量％、多くて約１２重量％、多くて約１０重量％、または多くて約５重量％）である。

【0021】

１つまたは複数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種（例えば、２種または３種）の任意選択のｐＨ調整剤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種の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、コリンヒドロキシド、およ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。

【0022】

１つまたは複数の実施形態において、少なくとも１種のｐＨ調整剤の量は、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０．０１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０．５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％、または少なくとも約８重量％）～多くて約１０重量％（例えば、多くて約９重量％、多くて約８重量％、多くて約７重量％、多くて約６重量％、多くて約５重量％、多くて約４重量％、多くて約３重量％、多くて約２重量％、多くて約１重量％、多くて約０．５重量％、多くて約０．２重量％、または多くて約０．１重量％）である。

【0023】

１つまたは複数の実施形態において、研磨組成物のｐＨ値は、少なくとも約７（例えば、少なくとも約７．５、少なくとも約８、少なくとも約８．５、少なくとも約９、少なくとも約９．５、少なくとも約１０、少なくとも約１０．５、少なくとも約１１、少なくとも約１１．５、または少なくとも約１２）～最大で約１４（例えば、最大で約１３．５、最大で約１３、最大で約１２．５、最大で約１２、最大で約１１．５、最大で約１１、少なくとも約１０．５、最大で約１０、最大で約９．５、または最大で約９）の範囲であり得る。理論に拘束されることを望まないが、ｐＨが７未満の研磨組成物はコバルト除去速度および腐食を著しく増加させ、ｐＨが１４を超える研磨組成物は懸濁研磨剤の安定性に影響を及ぼし、そのような組成物によって研磨された膜の粗さを大幅に増加させ、当該膜の全体的な品質を低下させる。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成分の相対濃度を調整することができる。

【0024】

１つまたは複数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種（例えば、２種または３種）のバリア膜除去速度向上剤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種のバリア膜除去速度向上剤は、有機酸（カルボン酸、アミノ酸、スルホン酸、またはホスホン酸など）またはそれらの塩である。いくつかの実施形態において、バリア膜除去速度向上剤は、１つ以上（例えば、２つ、３つ、または４つ）のカルボン酸基を含むカルボン酸であり得、例えば、ジカルボン酸またはトリカルボン酸であり得る。いくつかの実施形態において、バリア膜除去速度向上剤は、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、ならびにそれらの塩および混合物からなる群から選択される有機酸またはその塩であり得る。理論に束縛されることを望まないが、有機酸またはその塩（上記のものなど）が、半導体基板におけるバリア膜（例えば、ＴａまたはＴａＮ膜）の除去速度を改善するために、本明細書に記載の研磨組成物における効果的なバリア除去速度向上剤として使用され得ることは、驚くべきことである。

【0025】

１つまたは複数の実施形態において、バリア膜除去速度向上剤の量は、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０．０２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０．５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％、または少なくとも約１．５重量）～最大で約３％（例えば、最大で約２．５重量％、最大で約２重量％、最大で約１．５重量％、最大で約１重量％、最大で約０．８重量％、または最大で約０．５重量％）である。

【0026】

１つまたは複数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種（例えば、２種または３種）のＴＥＯＳ除去速度抑制剤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種のＴＥＯＳ除去速度抑制剤は、アミン含有化合物（アルカノールアミンおよびカチオン性ポリマーから選択される化合物など）である。いくつかの実施形態において、アルカノールアミンは、第二級および／または第三級アミンであり得る。１つ以上の実施形態において、そのようなアルカノールアミンは、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロピルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、イソプロパノールジエタノールアミン、イソプロピルジエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン、シクロヘキシルジエタノールアミン、アミノプロピルジエタノールアミン、アミノプロピルジイソプロパノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、メチルエタノールアミン、ジ－ｓｅｃ－ブタノールアミン、ブチルエタノールアミン、Ｎ－アセチルエタノールアミン、およびそれらの混合物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、ＴＥＯＳ除去速度抑制剤は、カチオン性ポリマーであり、ポリエチレンイミン、ポリプロピレンイミン、キトサン、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム塩）、ポリ（エステルアミン）、ポリ（アミドアミン）、ポリリジン、ポリ（アリルアミン）、ポリ（アミノ－コ－エステル）、ポリオルニチン、ポリ（２－エチル－２－オキサゾリン）、ポリクアテリウム、少なくとも１つのヒンダードアミン含有基を含むカチオン性ポリマー、およびそれらの混合物からなる群から選択することができる。１つまたは複数の実施形態において、ヒンダードアミン含有基は、２，２，６，６－テトラメチルピペリジニルである。１つまたは複数の実施形態において、カチオン性ポリマーは、少なくとも約５００ｇ／モル（例えば、少なくとも約１，０００ｇ／モル、少なくとも約１，５００ｇ／モル、少なくとも約２，０００ｇ／モル、少なくとも約２，５００ｇ／モル、少なくとも約３，０００ｇ／モル、少なくとも約４，０００ｇ／モル、または少なくとも約５，０００ｇ／モル）～最大で約５０，０００ｇ／モル（例えば、最大で約４５，０００ｇ／モル、最大で約４０，０００ｇ／モル、最大で約３５，０００ｇ／モル、最大で約３０，０００ｇ／モル、最大で約２５，０００ｇ／モル、最大で約２０，０００ｇ／モル、最大で約１５，０００ｇ／モル、または最大で約１０，０００ｇ／モル）の範囲の数平均分子量を有する。理論に拘束されることを望まないが、アミン含有化合物（上記のものなど）が、半導体基板におけるＴＥＯＳ膜の除去速度を低減させるために、本明細書に記載の研磨組成物中の有効なＴＥＯＳ除去速度抑制剤として使用され得ることは、驚くべきことである。

【0027】

１つまたは複数の実施形態において、ＴＥＯＳ除去速度抑制剤の量は、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０．００５重量％、少なくとも約０．０１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２重量％、または少なくとも約５重量％）～最大で約１５重量％（例えば、最大で約１４重量％、最大で約１２重量％、最大で約１０重量％、最大で約８重量％、最大で約６重量％、最大で約５重量％、最大で約４重量％、最大で約２重量％、最大で約１重量％、または最大で約０．５重量％）である。

【0028】

１つまたは複数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種（例えば、２種または３種）のコバルト除去速度向上剤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種のコバルト除去速度向上剤は、有機酸（カルボン酸またはアミノ酸など）またはその塩である。いくつかの実施形態において、コバルト除去速度向上剤は、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、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、グリシン、セリン、メチオニン、ロイシン、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、ならびにそれらの塩および混合物からなる群から選択される有機酸（例えば、アミノ酸）またはその塩であり得る。理論に束縛されることを望まないが、有機酸またはその塩（上記のものなど）が、半導体基板におけるコバルト膜の除去速度を向上させるために、本明細書に記載の研磨組成物における有効なコバルト除去速度向上剤として使用され得ることは、驚くべきことである。

【0029】

１つまたは複数の実施形態において、コバルト除去速度向上剤の量は、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１．５重量％、または少なくとも約２重量％）～最大で約５重量％（例えば、最大で約４．５重量％、最大で約４重量％、最大で約３．５重量％、最大で約３重量％、最大で約２．５重量％、最大で約２重量％、最大で約１．５重量％、最大で約１重量％、または最大で約０．５重量％）である。

【0030】

１つまたは複数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種（例えば、２種または３種）のアゾール含有腐食抑制剤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種のアゾール含有腐食抑制剤は、テトラゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、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、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、アミノベンズイミダゾール、ピラゾール、イミダゾール、アミノテトラゾール、アデニン、ベンズイミダゾール、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－アミノベンズイミダゾール、２－アミノ－５－エチル－１，３，４－チアダゾール、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、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。理論に拘束されることを望まないが、アゾール含有腐食抑制剤（上記のものなど）が、半導体基板における銅の除去速度を大幅に低減または最小化できることは、驚くべきことである。

【0031】

１つまたは複数の実施形態において、アゾール含有腐食抑制剤の量は、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％、少なくとも約０．２重量％、少なくとも約０．５重量％、少なくとも約１重量％、または少なくとも約２重量％）～最大で約３重量％（例えば、最大で約２．８重量％、最大で約２．５重量％、最大で約２重量％、最大で約１．５重量％、最大で約１重量％、最大で約０．８重量％、最大で約０．５重量％、最大で約０．１重量％、最大で約０．０５重量％、最大で約０．０１重量％、または最大で約０．００５重量％）である。

【0032】

１つまたは複数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種（例えば、２種または３種）のコバルト腐食抑制剤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種のコバルト腐食抑制剤は、アニオン性界面活性剤である。１つ以上の実施形態において、アニオン性界面活性剤は、１つ以上のリン酸基および以下の基のうちの１つ以上を含む：６～２４個の炭素アルキル鎖、０～１８個のエチレンオキシド基、またはそれらの組み合わせ。１つまたは複数の実施形態において、アルキル鎖は、少なくとも８個の炭素、少なくとも１０個の炭素、少なくとも１２個の炭素、または少なくとも１４個の炭素を有することができる。１つまたは複数の実施形態において、アルキル鎖は、最大で２２個の炭素、または最大で２０個の炭素、または最大で１８個の炭素を有することができる。１つまたは複数の実施形態において、アニオン性界面活性剤は、少なくとも１個（例えば、少なくとも２個、少なくとも４個、少なくとも６個、少なくとも８個、または少なくとも１０個）～最大で１８個（例えば、最大で１７個、最大１６個、最大１５個、最大１４個、最大１３個、最大１２個、最大１１個、または最大１０個）のエチレンオキシド基を有し得る。理論に拘束されることを望まないが、アニオン性界面活性剤（上記のものなど）を本明細書に記載の研磨組成物中のコバルト腐食抑制剤として使用して、半導体基板におけるコバルトの除去速度を低減または最小化できることは、驚くべきことである。さらに、理論に拘束されることを望まないが、本明細書に記載の研磨組成物中のコバルト腐食抑制剤は、他の成分とともに、研磨組成物の誘電体／コバルト研磨選択性を約１：１に調整できると考えられる。

【0033】

１つまたは複数の実施形態において、コバルト腐食抑制剤の量は、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％、少なくとも約０．２重量％、少なくとも約０．５重量％、または少なくとも約０．８重量％）～最大で約１重量％（例えば、最大で約０．８重量％、最大で約０．６重量％、最大で約０．５重量％、最大で約０．４重量％、最大で約０．２重量％、最大で約０．１重量％、最大で約０．０８重量％、最大で約０．０５重量％、最大で約０．０２重量％、最大で約０．０１重量％、または最大で約０．００５重量％）である。

【0034】

濃縮スラリーを希釈して使用時スラリーを形成するときに、任意選択の酸化剤を添加できる。酸化剤は、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、硝酸銀（ＡｇＮＯ_３）、硝酸第二鉄または塩化第二鉄、過酸または塩、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、その他の無機または有機過酸化物、およ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。

【0035】

１つまたは複数の実施形態において、酸化剤の量は、本明細書に記載の研磨組成物の少なくとも約０．０５重量％（例えば、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％、または少なくとも約４．５重量％）～最大で約５重量％（例えば、最大で約４．５重量％、最大で約４重量％、最大で約３．５重量％、最大で約３重量％、最大で約２．５重量％、最大で約２重量％、最大で約１．５重量％、最大で約１重量％、最大で約０．５重量％、または最大で約０．１重量％）である。いくつかの実施形態において、理論に拘束されることを望まないが、酸化剤は、キレート剤と金属錯体を形成することによって金属膜を除去するのを助け、その結果、金属が、ＣＭＰプロセス中に除去され得ると考えられる。いくつかの実施形態において、理論に拘束されることを望まないが、金属膜と酸化剤との間に形成される金属錯体は、金属を腐食から保護することができる不動態化層を形成することができると考えられる。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減少させ得る。そのような実施形態において、酸化剤は、研磨の直前の使用の時点で研磨組成物に添加され得る。

【0036】

１つまたは複数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）の量は、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％、または少なくとも約９７重量％）～最大で約９９重量％（例えば、最大で約９８重量％、最大で約９６重量％、最大で約９４重量％、最大で約９２重量％、最大で約９０重量％、最大で約８５重量％、最大で約８０重量％、最大で約７５重量％、最大で約７０重量％、または最大で約６５重量％）である。

【0037】

１つまたは複数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）を本開示の研磨組成物（例えば、使用時または濃縮研磨組成物）で使用することができ、これは、アゾール含有腐食抑制剤の溶解を助けることができる。１つまたは複数の実施形態において、二次溶媒は、１種または複数種のアルコール、アルキレングリコール、またはアルキレングリコールエーテルであり得る。１つまたは複数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、およびエチレングリコールからなる群から選択される１種または複数種の溶媒を含む。

【0038】

１つまたは複数の実施形態において、二次溶媒の量は、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％、または少なくとも約１０重量％）～最大で約１５重量％（例えば、最大で約１２重量％、最大で約１０重量％、最大で約５重量％、最大で約３重量％、最大で約２重量％、最大で約１重量％、最大で約０．８重量％、最大で約０．６重量％、最大で約０．５重量％、または最大で約０．１重量％）である。

【0039】

１つまたは複数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、第４級アンモニウム化合物（例えば、塩または水酸化物）、アミン、アルカリ塩基（アルカリ水酸化物など）、フッ化物含有化合物、シラン（例えば、アルコキシシラン）、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）および１，５－ジアザビシクロ［４．３．０］ノン－５－エン（ＤＢＮ）などのアミジン）、塩（例えば、ハロゲン化物塩または金属塩）、ポリマー（例えば、カチオン性また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、または非イオン性界面活性剤）、可塑剤、酸化剤（例、Ｈ_２Ｏ_２）、腐食抑制剤（例、アゾールまたは非アゾール腐食抑制剤）、および／または特定の研磨剤（例、セリア研磨剤、非イオン性研磨剤、表面改質された研磨剤、または負／正に帯電した研磨剤）などの、特定の１種または複数種の成分を実質的に含まなくてもよい。研磨組成物から除外することができるハロゲン化物塩には、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またはハロゲン化カリウム）またはハロゲン化アンモニウム（例えば、塩化アンモニウム）が含まれ、塩化物、臭化物、またはヨウ化物であり得る。本明細書で使用される場合、研磨組成物に「実質的に含まれない」成分とは、研磨組成物に意図的に添加されていない成分を指す。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、最大で約１０００ｐｐｍ（例えば、最大で約５００ｐｐｍ、最大で約２５０ｐｐｍ、最大で約１００ｐｐｍ、最大で約５０ｐｐｍ、最大で約１０ｐｐｍ、または最大で約１ｐｐｍ）の、研磨組成物に実質的に含まれない上記成分のうちの１種または複数種を、有し得る。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、上記成分の１種または複数種を完全に含まなくてもよい。

【0040】

１つまたは複数の実施形態において、本明細書に記載の研磨組成物は、少なくとも約１：１０（例えば、少なくとも約１：８、少なくとも約１：６、少なくとも約１：５、少なくとも約１：４、少なくとも約１：２、少なくとも約１：１．５、少なくとも約１：１．２、少なくとも約１：１．１、または少なくとも約１：１）～最大で約１０：１（例えば、最大で約８：１、最大で約６：１、最大で約５：１、最大で約４：１、最大で約２：１、最大で約１．５：１、最大で約１．２：１、最大で約１．１：１、または最大で約１：１）の範囲の、酸化ケイ素（例えば、ＴＥＯＳ）、窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）、バリア材料（例えば、Ｔａ、ＴａＮ）の除去速度と、Ｃｕ、Ｃｏ、またはｌｏｗ－ｋ誘電体材料の除去速度と、の比率（すなわち、除去速度選択性）を有し得る。１つまたは複数の実施形態において、上記の比率は、ブランケットウエハまたはパターン化ウエハ（例えば、導電層、バリア層、および／または誘電体層を含むウエハ）のいずれかを研磨するための除去速度を測定するときに適用できる。

【0041】

本開示はまた、上記の研磨組成物（例えば、濃縮物または使用時スラリー）のいずれかを使用する方法を意図する。濃縮物を用いる場合、方法は、濃縮物を（例えば、少なくとも２倍に）希釈して使用時スラリーを形成し、次いで、コバルトを少なくとも部分的に含む表面を使用時スラリーと接触させる工程を含むことができる。いくつかの実施形態において、酸化剤は、希釈の前または後にスラリーに添加され得る。使用時スラリーを用いる場合、方法は、コバルトを少なくとも部分的に含む表面をスラリーと接触させる工程を含む。

【0042】

１つまたは複数の実施形態において、本開示は、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、ウエハ）に本開示による研磨組成物を適用することと、パッドを基板の表面に接触させ、基板に対してパッドを動かすことと、を含み得る研磨方法を特徴とする。いくつかの実施形態において、基板が少なくとも１種または複数種の酸化ケイ素（例えば、ＴＥＯＳ）、窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）および／またはバリア材料（例えば、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、またはＴｉＮ）を含む場合、上記の方法は、コバルトを除去するのとほぼ同じ速度で、これらの材料の少なくとも一部を除去できる。例えば、１つまたは複数の実施形態において、本開示の研磨組成物は、ＴＥＯＳ／ＳｉＮとＣｏとの間の研磨速度の差が、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、または約５％未満である。本明細書に記載される「酸化ケイ素」という用語は、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の酸化ケイ素の両方を含むことを明確に意図していることに留意されたい。例えば、１つまたは複数の実施形態において、酸化ケイ素は、炭素、窒素、酸素、水素、または酸化ケイ素用の他の任意の既知のドーパントから選択される少なくとも１種のドーパントでドープすることができる。酸化ケイ素膜タイプの例としては、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＯＣＨ、ＳｉＯＨ、ＳｉＯＮなどがある。

【0043】

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つまたは複数の工程を介して、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さらに含むことができる。例えば、フォトリソグラフィー、イオンインプランテーション、ドライ／ウェットエッチング、プラズマアッシング、堆積（ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＡＬＤ、ＥＣＤなど）、ウエハマウンティング、ダイカッティング、パッケージング、およびテスティングを使用して、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できる。

【0044】

以下の特定の実施例は、単なる例示として解釈されるべきであり、いかなる方法においても、開示の残りの部分を限定するものではない。さらなる詳細なしに、当業者は、本明細書の説明に基づいて、本発明を最大限に利用することができると考えられる。

【実施例】

【0045】

これらの実施例では、ＡＭＡＴ Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ ＬＫ ＣＭＰポリッシャー、Ｆｕｊｉｂｏ Ｈ８０４パッド、１．５ｐｓｉのダウンフォース圧力、１０１／９５ｒｐｍのプラテンヘッド速度、および３００ｍＬ／分のスラリー流速を用いて、３００ｍｍウエハに対して、研磨を行った。

【0046】

以下の実施例で使用される一般的な組成物は、以下の表１に示されている。試験された組成物の違いに関する具体的な詳細は、それぞれの実施例を議論するときにさらに詳細に説明される。

【0047】

【表1】

【0048】

実施例１

【0049】

以下の表２は、組成物１～５を使用して研磨した場合のＴＥＯＳ、ＳｉＮ、およびＣｏブランケットウエハの除去速度を示している。組成物１～５は、以下および表２に示される違いを除いて、同じ濃度で同じ成分を含んでいた。組成物１は、ＴＥＯＳ除去速度抑制剤（ＴＥＯＳ ＲＲＩ）を含まない対照であった。組成物２～５は、ＴＥＯＳ ＲＲＩ－１としてアルカノールアミンを、種々の異なる濃度で含んでいた。

【0050】

結果は、アルカノールアミンがＴＥＯＳ除去速度を低下させることができ、ＳｉＮおよびＣｏ除去速度に有意な影響を与えない（またはわずかな影響しか及ぼさない）ことを示した。このことは、アルカノールアミンがＴＥＯＳ除去速度抑制剤として使用できることを示している。さらに、ＴＥＯＳ除去速度は、アルカノールアミンの濃度が増加するにつれて徐々に減少する。

【0051】

【表2】

【0052】

実施例２

【0053】

以下の表３は、組成物６～１１を使用して研磨した場合のＴＥＯＳ、ＳｉＮ、およびＣｏブランケットウエハの除去速度を示している。組成物６～１１は、以下および表３に示される違いを除いて、同じ濃度で同じ成分を含んでいた。組成物６～１１は、ＴＥＯＳ ＲＲＩを含まなかった。この実施例で変化した組成物の側面は、研磨組成物に使用されたコロイダルシリカ研磨剤のサイズであった。研磨剤１～６は、それぞれ平均直径が４０ｎｍ、４０ｎｍ、２５ｎｍ、２５ｎｍ、２５ｎｍ、および１８ｎｍのコロイダルシリカ研磨剤であった。研磨剤１と研磨剤２は、研磨剤２の表面のシラノール基の密度がより低いという点のみで異なっていた。研磨剤３と研磨剤４は、研磨剤３の表面のシラノール基の密度がより低いという点のみで異なっていた。研磨剤５と研磨剤６は、すべてのｐＨ範囲で負に帯電するように化学的に修飾されたコロイダルシリカであった。

【0054】

表３の結果は、研磨剤のサイズがＴＥＯＳ：ＳｉＮ間の研磨選択性に影響を与え得ることを示している。具体的には、ＴＥＯＳ：ＳｉＮの約１：１の選択性は、より小さなサイズの研磨剤（つまり、３０ｎｍ未満の粒子サイズ）を使用して達成できる。対照的に、組成物６および７で使用されたより大きなサイズの研磨剤は、ＳｉＮよりも速くＴＥＯＳを研磨する組成物をもたらした。

【0055】

【表3】

【0056】

実施例３

【0057】

以下の表４は、組成物１２～１４を使用して研磨した場合のＴＥＯＳ、ＳｉＮ、およびＣｏブランケットウエハの除去速度を示している。組成物１２～１４は、以下および表４で特定される違いを除いて、同じ濃度で同じ成分を含んでいた。具体的には、組成物１２～１４は、異なる濃度でコバルト腐食抑制剤（Ｃｏ ＣＩ－１）としてリン酸塩ベースのアニオン性界面活性剤を含んでいた。

【0058】

表４の結果は、リン酸塩ベースのアニオン性界面活性剤がＣｏ研磨速度に明らかな影響を及ぼし、濃度を変えることでＴＥＯＳ：ＳｉＮ：Ｃｏの約１：１：１の選択性を達成できることを、示している。

【0059】

【表4】

【0060】

実施例４

【0061】

以下の表５は、組成物１５～１９を使用して研磨した場合のＴＥＯＳ、ＳｉＮ、およびＣｏブランケットウエハの除去速度を示している。組成物１５～１９は、以下および表５に示される違いを除いて、同じ濃度で同じ成分を含んでいた。組成物１５は、ＴＥＯＳ除去速度抑制剤を含まない対照であった。組成物１６～１９は、ＴＥＯＳ除去速度抑制剤（ＴＥＯＳ ＲＲＩ－２）として少なくとも１つのヒンダードアミン基を含むカチオン性ポリマーを含んでいた。さらに、組成物１５～１９はすべて、異なる濃度でコバルト腐食抑制剤（Ｃｏ ＣＩ－１）としてリン酸塩ベースのアニオン性界面活性剤を含んでいた。

【0062】

表５に示すように、組成物１５および１６から得られた結果は、上記のカチオン性ポリマーを含めることにより、ＴＥＯＳとＳｉＮとの間の除去速度の差を効果的に最小化し、ＴＥＯＳ：ＳｉＮの除去速度の約１：１の比をもたらすことができることを示す。さらに、Ｃｏ ＣＩ－１濃度を使用して、コバルト除去速度を調整できる。

【0063】

【表5】

【0064】

実施例５

【0065】

以下の表６は、組成物２０～２２を使用して研磨した場合のＴＥＯＳ、ＳｉＮ、およびＣｏブランケットウエハの除去速度を示している。組成物２０～２２は、以下および表６に示される違いを除いて、同じ濃度で同じ成分を含んでいた。具体的には、組成物２０は、ＴＥＯＳ ＲＲＩ－３として第一級アミンであるアルカノールアミンを含み、組成物２１は、ＴＥＯＳ ＲＲＩ－４として第二級アミンであるアルカノールアミンを含み、組成物２２は、ＴＥＯＳ ＲＲＩ－５として第三級アミンであるアルカノールアミンを含んでいた。

【0066】

表６に示すように、第二級または第三級アミンであるＴＥＯＳ ＲＲＩを含む研磨組成物（すなわち、組成物２１および２２）は、驚くべきことに、第一級アミンであるＴＥＯＳ ＲＲＩを含む研磨組成物（すなわち、組成物２０）よりも、ＴＥＯＳ除去速度を大幅に抑制した。さらに、組成物２１および２２は、ＴＥＯＳとＳｉＮとの間の除去速度の差を実質的に打ち消した。

【0067】

【表6】

【0068】

上記において、少数の実施例のみについて詳細に説明したが、当業者は、本発明から実質的に逸脱することなく、実施例において多くの変更が可能であることを、容易に理解する。したがって、そのような変更は全て、以下の特許請求の範囲で定義される本開示の範囲内に含まれることが意図される。
なお、本発明は、以下の実施形態を含み得る。
＜１＞ 研磨剤と、
任意選択で、ｐＨ調整剤と、
バリア膜除去速度向上剤と、
ＴＥＯＳ除去速度抑制剤と、
コバルト除去速度向上剤と、
アゾール含有腐食抑制剤と、
コバルト腐食抑制剤と、
を含み、
前記バリア膜除去速度向上剤が、前記コバルト除去速度向上剤とは異なる、
研磨組成物。
＜２＞ 前記研磨剤が、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、またはジルコニアの共形成物、コーティングされた研磨剤、表面改質された研磨剤、およびそれらの混合物からなる群から選択される、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜３＞ 前記研磨剤の量が、前記組成物の約０．１重量％～約２５重量％である、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜４＞ 前記組成物が、前記ｐＨ調整剤を含み、前記ｐＨ調整剤が、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、コリンヒドロキシド、およ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、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜５＞ 前記ｐＨ調整剤の量が、前記組成物の約０．０１重量％～約１０重量％である、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜６＞ 前記バリア膜除去速度向上剤が、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、コハク酸、乳酸、アミノ酢酸、フェノキシ酢酸、ビシン、リン酸、ジグリコール酸、グリセリン酸、トリシン、安息香酸、ニトリロトリ酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ペンテト酸、ジアミノシクロヘキサン四酢酸、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、ならびにそれらの塩および混合物からなる群から選択される有機酸またはその塩である、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜７＞ 前記バリア膜除去速度向上剤の量が、前記組成物の約０．０１重量％～約３重量％である、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜８＞ 前記ＴＥＯＳ除去速度抑制剤が、アルカノールアミンおよびカチオン性ポリマーからな
る群から選択されるアミン含有化合物である、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜９＞ 前記アルカノールアミンが、第二級または第三級アミンである、前記＜８＞に記載の研磨組成物。
＜１０＞ 前記アルカノールアミンが、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロピルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、イソプロパノールジエタノールアミン、イソプロピルジエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン、シクロヘキシルジエタノールアミン、アミノプロピルジエタノールアミン、アミノプロピルジイソプロパノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、メチルエタノールアミン、ジ－ｓｅｃ－ブタノールアミン、ブチルエタノールアミン、Ｎ－アセチルエタノールアミン、およびそれらの混合物からなる群から選択される、前記＜９＞に記載の研磨組成物。
＜１１＞ 前記ＴＥＯＳ除去速度抑制剤が、カチオン性ポリマーである、前記＜８＞に記載の研磨組成物。
＜１２＞ 前記カチオン性ポリマーが、ポリエチレンイミン、ポリプロピレンイミン、キトサン、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム塩）、ポリ（エステルアミン）、ポリ（アミドアミン）、ポリリジン、ポリ（アリルアミン）、ポリ（アミノ－コ－エステル）、ポリオルニチン、ポリ（２－エチル－２－オキサゾリン）、ポリクアテリウム、少なくとも１つのヒンダードアミン含有基を含むカチオン性ポリマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される、前記＜１１＞に記載の研磨組成物。
＜１３＞ 前記ヒンダードアミン含有基が、２，２，６，６－テトラメチルピペリジニルである、前記＜１２＞に記載の研磨組成物
＜１４＞ 前記カチオン性ポリマーが、約５００ｇ／モル～約５０，０００ｇ／モルの数平均分子量を有する、前記＜１１＞に記載の研磨組成物。
＜１５＞ 前記ＴＥＯＳ除去速度抑制剤の量が、前記組成物の約０．００１重量％～約１５重量％である、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜１６＞ 前記コバルト除去速度向上剤が、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、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、グリシン、セリン、メチオニン、ロイシン、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、ならびにそれらの塩および混合物からなる群から選択される有機酸またはその塩である、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜１７＞ 前記コバルト除去速度向上剤の量が、前記組成物の約０．０１重量％～約５重量％である、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜１８＞ 前記アゾール含有腐食抑制剤が、テトラゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、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、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、アミノベンズイミダゾール、ピラゾール、イミダゾール、アミノテトラゾール、アデニン、ベンズイミダゾール、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－アミノベンズイミダゾール、２－アミノ－５－エチル－１，３，４－チアダゾール、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、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜１９＞ 前記アゾール含有腐食抑制剤の量が、前記組成物の約０．００１重量％～約３重量％である、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜２０＞ 前記コバルト腐食抑制剤が、アニオン性界面活性剤である、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜２１＞ 前記アニオン性界面活性剤が、１つ以上のリン酸基および以下のうちの１つ以上を含む、前記＜２０＞に記載の研磨組成物：６～２４個の炭素のアルキル鎖、０～１８個のエチレンオキシド基、または６～２４個の炭素のアルキル鎖と複数のエチレンオキシド基との組み合わせ。
＜２２＞ 前記コバルト腐食抑制剤の量が、前記組成物の約０．００１重量％～約１重量％である、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜２３＞ 前記組成物の約０．１重量％～約２５重量％の量の前記研磨剤と、
前記組成物の約０．０１重量％～約１０重量％の量の前記ｐＨ調整剤と、
前記組成物の約０．０１重量％～約３重量％の量の前記バリア膜除去速度向上剤と、
前記組成物の約０．００１重量％～約１５重量％の量の前記ＴＥＯＳ除去速度抑制剤と、
前記組成物の約０．０１重量％～約５重量％の量の前記コバルト除去速度向上剤と、
前記組成物の約０．００１重量％～約３重量％の量の前記アゾール含有腐食抑制剤と、
前記組成物の約０．００１重量％～約１重量％の量の前記コバルト腐食抑制剤と、
を含む、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜２４＞ 前記組成物のｐＨが、約７～約１４である、前記＜１＞に記載の研磨組成物。
＜２５＞ 研磨剤と、
任意選択で、ｐＨ調整剤と、
有機酸またはその塩と、
アミノ酸と、
アルカノールアミンまたはカチオン性ポリマーと、
アゾール含有腐食抑制剤と、
アニオン性界面活性剤と、
を含み、
前記有機酸が、前記アミノ酸とは異なる、
研磨組成物。
＜２６＞ 前記＜１＞に記載の研磨組成物を基板の表面に適用する工程であって、前記表面がコバルトを含む、工程と、
前記基板の表面にパッドを接触させて、前記基板に対して前記パッドを動かす工程と、
を含む、基板を研磨する方法。