特表 2022-512187 ルテニウムＣＭＰ用の酸化剤不含スラリー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-02

(54)【発明の名称】ルテニウムＣＭＰ用の酸化剤不含スラリー

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20220126BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20220126BHJP

   C09K 3/14 20060101ALI20220126BHJP

   C09G 1/02 20060101ALI20220126BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622D

H01L21/304 622X

B24B37/00 H

C09K3/14 550F

C09K3/14 550Z

C09K3/14 550D

C09G1/02

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021532969

(86)(22)【出願日】2019-12-09

(85)【翻訳文提出日】2021-06-09

(86)【国際出願番号】 US2019065136

(87)【国際公開番号】W WO2020123332

(87)【国際公開日】2020-06-18

(31)【優先権主張番号】62/777,523

(32)【優先日】2018-12-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】500397411

【氏名又は名称】シーエムシー マテリアルズ，インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100195213

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 健治

(74)【代理人】

【識別番号】100173107

【弁理士】

【氏名又は名称】胡田 尚則

(74)【代理人】

【識別番号】100202441

【弁理士】

【氏名又は名称】岩田 純

(72)【発明者】

【氏名】コ チョン－ユアン

(72)【発明者】

【氏名】ホアン フン－ツン

(72)【発明者】

【氏名】タイラー ジェイ．カーター

【テーマコード（参考）】

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C158CB10

3C158DA12

3C158EB01

3C158ED04

3C158ED05

3C158ED09

3C158ED12

3C158ED13

3C158ED22

3C158ED23

5F057AA09

5F057AA28

5F057AA51

5F057BA15

5F057BB03

5F057BB26

5F057BB38

5F057CA12

5F057DA03

5F057EA01

5F057EA06

5F057EA08

5F057EA29

5F057EA31

5F057EA32

(57)【要約】

本発明は、（ａ）１６ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する研削剤および（ｂ）液体担体を含む化学機械研磨組成物であって、酸化剤を実質的に含まず、かつ約０～約７のｐＨを有する、化学機械研磨組成物を提供する。本発明は、研磨組成物によって、基板、特にルテニウムを含む基板を研磨する方法をさらに提供する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）１６ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する研削剤および
（ｂ）液体担体
を含む化学機械研磨組成物であって、酸化剤を実質的に含まず、かつ約０～約８のｐＨを有する、研磨組成物。

【請求項2】

約１～約６のｐＨを有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項3】

約２～約５のｐＨを有する、請求項２に記載の研磨組成物。

【請求項4】

前記研削剤が、４０ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項5】

前記研削剤が、５０ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する、請求項４に記載の研磨組成物。

【請求項6】

前記研削剤が、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、α－Ａｌ_２Ｏ_３、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項7】

前記研削剤がダイヤモンドを含む、請求項６に記載の研磨組成物。

【請求項8】

前記研削剤が、約０．００１重量％～約１重量％の濃度で前記研磨組成物中に存在する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項9】

前記研削剤が、約０．００１重量％～約０．１重量％の濃度で前記研磨組成物中に存在する、請求項８に記載の研磨組成物。

【請求項10】

前記研削剤が、約０．００１重量％～約０．０５重量％の濃度で前記研磨組成物中に存在する、請求項９に記載の研磨組成物。

【請求項11】

前記研削剤が、約１ｎｍ～約１ミクロンの平均粒径を有する、請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項12】

前記研削剤が、約５ｎｍ～約５００ｎｍの平均粒径を有する、請求項１１に記載の研磨組成物。

【請求項13】

前記研削剤が、約５ｎｍ～約２００ｎｍの平均粒径を有する、請求項１２に記載の研磨組成物。

【請求項14】

基板を化学機械的に研磨する方法であって、
（ｉ）基板の表面上にルテニウムを含む基板を提供すること、
（ｉｉ）研磨パッドを提供すること、
（ｉｉｉ）
（ａ）１６ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する研削剤および
（ｂ）液体担体
を含む化学機械研磨組成物であって、酸化剤を実質的に含まず、かつ約０～約７のｐＨを有する、研磨組成物を提供すること、
（ｉｖ）前記基板を前記研磨パッドおよび前記研磨組成物と接触させること、ならびに
（ｖ）前記研磨パッドおよび前記研磨組成物を前記基板に対して動かして、前記基板の表面上のルテニウムの少なくとも一部を研削して、前記基板を研磨すること、を含む、方法。

【請求項15】

前記ルテニウムが、炭素、酸素、窒素、またはそれらの組み合わせをさらに含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記研磨組成物が、約１～約６のｐＨを有する、請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

前記研削剤が、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、α－Ａｌ_２Ｏ_３、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項18】

前記研削剤がダイヤモンドを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記研削剤が、約０．００１重量％～約１重量％の濃度で前記研磨組成物中に存在する、請求項１４に記載の方法。

【請求項20】

前記研削剤が、約１ｎｍ～約１ミクロンの平均粒径を有する、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

基板の表面を平坦化または研磨するための組成物および方法は、当該技術分野において周知である。研磨組成物（研磨スラリーとしても知られる）は、一般に、液体担体中に研削剤料を含有しており、研磨組成物で飽和させた研磨パッドに表面を接触させることによって表面に適用される。一般的な研削剤料としては、二酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、および酸化スズが挙げられる。研磨組成物は、一般に、研磨パッド（例えば、研磨布またはディスク）と組み合わせて使用される。研磨組成物中に懸濁される代わりに、またはそれに加えて、研削剤料は、研磨パッドに組み込まれてもよい。

【0002】

マイクロ電子デバイスの製造においては、抵抗率が低く、ステップカバレッジが良好であり、かつ熱安定性が高いことから、ルテニウムが、次世代ライナーおよび導電性金属の潜在的な候補として浮上している。我々の知る限りでは、高いルテニウム除去速度をもたらす既存のすべてのプラットフォームでは、ルテニウムの物理蒸着から形成された基板と、強力な酸化剤および高充填量の研削粒子を含む研磨組成物とが利用されている。残念なことに、これらの従来のアプローチでは、ルテニウムの除去を補助するために必要な特定の酸化剤が有毒および／または爆発性である可能性があるので、安全上の懸念がもたらされる。さらに、酸化ルテニウムの特定の種（例えば、ＲｕＯ_４（ｇ））は、毒性および揮発性である。

【0003】

さらに、ルテニウムベースの部材を製作するための現在のアプローチは、物理蒸着から化学蒸着および／または原子層堆積に移行している。なぜなら、これらの方法は、基板表面上においてルテニウムのより良い適合性をもたらすからである。

【0004】

したがって、安全上の懸念に対処するために酸化剤を含まないが、十分なルテニウム除去速度をもたらすほど十分に強い、ルテニウムを含む基板を化学機械研磨するための改善された研磨組成物および方法がなおも必要とされている。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、（ａ）１６ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する研削剤および（ｂ）液体担体を含む、これらから実質的に成る、またはこれらから成る化学機械研磨組成物であって、酸化剤を実質的に含まず、かつ約０～約７のｐＨを有する、化学機械研磨組成物を提供する。

【0006】

本発明はまた、化学機械的に基板を研磨する方法であって、（ｉ）基板の表面上にルテニウムを含む基板を提供すること、（ｉｉ）研磨パッドを提供すること、（ｉｉｉ）（ａ）１６ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する研削剤および（ｂ）液体担体を含む化学機械研磨組成物であって、酸化剤を実質的に含まず、かつ約０～約８のｐＨを有する、化学機械研磨組成物を提供すること、（ｉｖ）基板を研磨パッドおよび研磨組成物と接触させること、ならびに（ｖ）研磨パッドおよび研磨組成物を基板に対して動かして、基板の表面上のルテニウムの少なくとも一部を研削して、基板を研磨すること、を含む、方法を提供する。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本発明は、（ａ）そのバルク母材が１６ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する研削剤および（ｂ）液体担体を含む、これらから実質的に成る、またはこれらから成る化学機械研磨組成物であって、酸化剤を実質的に含まず、かつ約０～約８のｐＨを有する、化学機械研磨組成物を提供する。

【0008】

化学機械研磨組成物は、望ましくは液体担体（例えば、水）に懸濁された研削剤（例えば、研削粒子）を含む。研削剤は、一般に粒子状である。研削剤は、１６ＧＰａ以上（例えば、約３０ＧＰａ以上、約４０ＧＰａ以上、約５０ＧＰａ以上、約６０ＧＰａ以上、または約７０ＧＰａ以上、または約８０ＧＰａ以上）のビッカース硬度を有する任意の好適なバルク材料から形成されている。

【0009】

ビッカース硬度は、変形に抵抗することについての材料（すなわち、研削剤を形成する材料）の能力を評価する定量的な測定値である。例えば、セリアは、約４ＧＰａのビッカース硬度を有し、ジルコニアは、約６ＧＰａのビッカース硬度を有し、シリカ（石英）は、約１０ＧＰａのビッカース硬度を有し、アルミナは、約１６～約３０ＧＰａのビッカース硬度を有し、立方晶窒化ホウ素は、約５０のビッカース硬度を有し、ダイヤモンドは、約８０の推定ビッカース硬度を有する（例えば、Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ－Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｈａｒｄ，Ｓｕｐｅｒｈａｒｄ，ａｎｄ Ｕｌｔｒａｈａｒｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｋａｎｙａｎｔａ，Ｖ．，Ｅｄ．，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２０１６、Ｄｕｂｒｏｖｉｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ，２００１，４１０（６８２９），６５３；Ｄｉｎ ｅｔ ａｌ．，Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．，１９９８，５３（１），４８－５４、およびＭａｓｃｈｉｏ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｅｕｒ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，１９９２，９（２），１２７－１３２を参照）。
ビッカース硬度は、任意の好適な方法、例えば、ＡＳＴＭ規格Ｃ１３２７－１５などの手順によって測定することができる。

【0010】

いくつかの実施形態では、研削剤は、約５モース以上（例えば、約５．５モース以上、約６モース以上、約６．５モース以上、約７モース以上、約７．５モース以上、または約８モース以上）の硬度を有する。いくつかの実施形態では、研削剤は、約５モース～約１５モース、例えば、約５．５モース～約１５モース、約６モース～約１５モース、約６．５モース～約１５モース、約７モース～約１５モース、約７．５モース～約１５モース、または約８モース～約１５モースの硬度を有する。特定の実施形態では、研削剤は、約８モース～約１５モースの硬度を有する。モース硬度は、別の材料を引っ掻くことについての材料（すなわち、研削剤を形成する材料）の相対的な能力を評価する定性的な測定値である。

【0011】

いくつかの実施形態では、研削剤は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、チタニア（ＴｉＯ_２）、炭化タングステン（ＷＣ）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、またはそれらの組み合わせを含む。ダイヤモンドは、任意の好適な形態のダイヤモンドであり得る。例えば、「ダイヤモンド」という用語は、天然または合成の単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、超デトネーションダイヤモンド（ｕｌｔｒａ－ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｄｉａｍｏｎｄ）、またはそれらの組み合わせのいずれかの粒子（例えば、ナノ粒子）を含む。本明細書で使用される場合、「立方晶窒化ホウ素」とは、ダイヤモンドに類似した結晶形態を有する窒化ホウ素の閃亜鉛鉱構造を指す。任意の好適なアルミナ、例えば、α－アルミナ（α－Ａｌ_２Ｏ_３）が使用され得る。

【0012】

研削剤は、任意の好適な粒径を有し得る。本明細書で使用される場合、研削粒子の粒径は、粒子を包含する最小の球体の直径である。研削粒子は、約１ｎｍ以上、例えば、約５ｎｍ以上、約１０ｎｍ以上、約１５ｎｍ以上、約２０ｎｍ以上、約３０ｎｍ以上、約４０ｎｍ以上、または約５０ｎｍ以上の平均（すなわち、算術平均）粒径を有し得る。代替的または追加的に、研削粒子は、約１０ミクロン以下、例えば、約１ミクロン以下、約５００ｎｍ以下、約４００ｎｍ以下、約３００ｎｍ以下、約２００ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、または約５０ｎｍ以下の平均粒径を有し得る。したがって、研削粒子は、前述の端点のいずれか２つによって区切られた範囲の平均粒径を有し得る。例えば、研削粒子は、約１ｎｍ～約１０ミクロン、例えば、約１ｎｍ～約１ミクロン、約１ｎｍ～約５００ｎｍ、約１ｎｍ～約２５０ｎｍ、約１ｎｍ～約２００ｎｍ、約１ｎｍ～約１００ｎｍ、約１ｎｍ～約５０ｎｍ、約５ｎｍ～約１ミクロン、約５ｎｍ～約５００ｎｍ、約５ｎｍ～約２５０ｎｍ、約５ｎｍ～約２００ｎｍ、約５ｎｍ～約１００ｎｍ、または約５ｎｍ～約５０ｎｍの平均粒径を有し得る。いくつかの実施形態では、研削粒子は、約１ｎｍ～約１ミクロンの平均粒径を有する。特定の実施形態では、研削粒子は、約５ｎｍ～約５００ｎｍの平均粒径を有する。

【0013】

研削剤は、処理済み（例えば、カチオン処理またはアニオン処理）であっても、または未処理であってもよい。いくつかの実施形態では、研削剤は処理済みである（例えば、ＵＳ７，２６５，０５５に記載）。本明細書で使用される場合、処理される研削剤は、表面処理され得るか、または対応するカチオン性もしくはアニオン性の分子もしくは原子でドープされ得る。したがって、研削剤は、約４のｐＨで、約－１００ｍＶ以上、例えば、約－７５ｍＶ以上、約－５０ｍＶ以上、約－２５ｍＶ以上、または約０ｍＶ以上のゼータ電位を有し得る。代替的または追加的に、研削剤は、約４のｐＨで、約＋１００ｍＶ以下、例えば、約＋７５ｍＶ以下、約＋５０ｍＶ以下、約＋２５ｍＶ以下、または約０ｍＶ以下のゼータ電位を有し得る。したがって、研削剤は、前述の端点のいずれか２つによって区切られた範囲のゼータ電位を有し得る。例えば、研削剤は、約４のｐＨで、－約１００ｍＶ～約＋１００ｍＶ、例えば、約－７５ｍＶ～約＋７５ｍＶ、約－５０ｍＶ～約＋５０ｍＶ、約－１００ｍＶ～約０ｍＶ、または約０ｍＶ～約＋１００ｍＶのゼータ電位を有し得る。

【0014】

任意の好適な量の研削剤が研磨組成物中に存在し得る。いくつかの実施形態では、研削剤は、約０．０００５重量％以上、例えば、約０．００１重量％以上、約０．００２５重量％以上、約０．００５重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０２５重量％以上、または約０．０５重量％以上の濃度で研磨組成物中に存在する。より一般には、研削剤は、約０．００１重量％以上、例えば、約０．００２５重量％以上、約０．００５重量％以上、約０．０１重量％以上、０．０２５重量％以上、または約０．０５重量％以上の濃度で研磨組成物中に存在する。代替的または追加的に、研削剤は、約３０重量％以下、例えば、約２０重量％以下、約１０重量％以下、約５重量％以下、約１重量％以下、約０．５重量％以下、約０．１重量％以下、または約０．０５重量％以下の濃度で研磨組成物中に存在する。より一般には、研削剤は、約１重量％以下、例えば、約０．５重量％以下、約０．１重量％以下、または約０．０５重量％以下の濃度で研磨組成物中に存在する。したがって、研削剤は、前述の端点のいずれか２つによって区切られた範囲で研磨組成物中に存在し得る。例えば、研削剤は、約０．０００５重量％～約１０重量％、例えば、約０．００１重量％～約１０重量％、約０．００１重量％～約１重量％、約０．００１重量％～約０．５重量％、約０．００１重量％～約０．１重量％、約０．００１重量％～約０．０５重量％、約０．００５重量％～約１０重量％、約０．００５重量％～約１重量％、約０．００５重量％～約０．５重量％、約０．００５重量％～約０．１重量％、約０．００５重量％～約０．０５重量％、約０．０１重量％～約１０重量％、約０．０１重量％～約１重量％、約０．０１重量％～約０．５重量％、約０．０１重量％～約０．１重量％、約０．０１重量％～約０．０５重量％、約０．０５重量％～約１０重量％、約０．０５重量％～約１重量％、約０．０５重量％～約０．５重量％、約０．０５重量％～約０．１重量％、または約０．０５重量％～約０．０５重量％の濃度で研磨組成物中に存在し得る。特定の実施形態では、研削剤は、約０．００１重量％～約１重量％の濃度で研磨組成物中に存在する。

【0015】

本明細書に記載の研磨組成物は、酸化剤を実質的に含まない。本明細書で使用される場合、「酸化剤を実質的に含まない」という語句は、約１ｐｐｍ未満、例えば、約１００ｐｐｂ未満、約１０ｐｐｂ未満、約１ｐｐｂ未満、約１００ｐｐｔ未満、約１０ｐｐｔ未満、または約１ｐｐｔ未満の酸化剤を含む組成物を指す。特定の実施形態では、研磨組成物は、酸化剤を含まない（すなわち、検出レベル未満である）。本明細書で使用される場合、「酸化剤」という語句は、＋４の酸化状態を上回ってルテニウムを酸化することができる、周囲空気以外の任意の化学物質を指す。そのような酸化剤の例示的な一覧は、過酸化物（例えば、Ｈ_２Ｏ_２）、過ヨウ素酸、オキソン、臭素酸塩、亜臭素酸塩、次亜臭素酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、過塩素酸塩、ヨウ素酸塩、次亜ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、セリウム（ＩＶ）塩、過マンガン酸塩、銀（ＩＩＩ）塩、ペルオキシ酢酸、有機ハロオキシ化合物、モノペルオキシ硫酸塩、モノペルオキシ亜硫酸塩、モノペルオキシチオ硫酸塩、モノペルオキシリン酸塩、モノペルオキシピロリン酸塩、およびモノペルオキシ次亜リン酸塩を含むが、これらに限定されることはない。

【0016】

通常、化学機械研磨組成物は、約８以下、例えば、約７以下、例えば、約６．５以下、約６以下、約５．５以下、約５以下、約４．５以下、約４以下、約３．５以下、約３以下、約２．５以下、約２以下、約１．５以下、約１以下、または約０．５以下のｐＨを有する。代替的または追加的に、化学機械研磨組成物は、約０以上、例えば、約０．５以上、約１以上、約１．５以上、約２以上、約２．５以上、約３以上、約３．５以上、約４以上、または約４．５以上のｐＨを有し得る。したがって、化学機械研磨組成物は、前述の端点のいずれか２つによって区切られた範囲のｐＨを有し得る。例えば、研磨組成物は、約６～約７、約５．５～約６．５、約５～約６、約４．５～約５．５、約４～約５、約３．５～約４．５、約３～約４、約２．５～約３．５、約２～約３、約１．５～約２．５、約１～約２、約０．５～約１．５、または約０～約１のｐＨを有し得る。いくつかの実施形態では、研磨組成物は、約０～約７、例えば、約０～約６、約０～約５、約０～約４、約０～約３、約０～約２、約１～約７、約１～約６、約１～約５、約１～約４、約１～約３、約２～約７、約２～約６、約２～約５、約２～約４、約３～約７、約３～約６、または約３～約５のｐＨを有する。特定の実施形態では、研磨組成物は、約２～約５、例えば、約２、約３、約４、または約５のｐＨを有する。

【0017】

化学機械研磨組成物は、研磨組成物のｐＨを調整することができる（すなわち、調整する）１つ以上の化合物（すなわち、ｐＨ調整化合物）を含み得る。研磨組成物のｐＨは、研磨組成物のｐＨを調整することができる任意の好適な化合物を使用して調整され得る。ｐＨ調整化合物は、望ましくは水溶性であり、研磨組成物の他の成分と適合性である。

【0018】

ｐＨを調整および緩衝することができる化合物は、アンモニウム塩、アルカリ金属塩、カルボン酸、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、ホウ酸塩、有機酸（例えば、酢酸）、有機塩基（例えば、アミン）、およびそれらの混合物から選択され得る。特定の実施形態では、ｐＨは、有機酸（例えば、酢酸および／または酢酸カリウム）によって調整または緩衝される。例えば、緩衝液は、酸性の化学薬品、塩基性の化学薬品、中性の化学薬品、またはそれらの組み合わせであり得る。緩衝液の例示的な一覧は、硝酸、硫酸、リン酸、フタル酸、クエン酸、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、酢酸、水酸化アンモニウム、リン酸塩、硫酸塩、酢酸塩、マロン酸塩、シュウ酸塩、ホウ酸塩、アンモニウム塩、アミン、ポリオール（例えば、トリス塩基）、アミノ酸などを含む。

【0019】

研磨組成物は、液体担体を含む。液体担体は、水（例えば、脱イオン水）を含有しており、任意選択的に、１つ以上の水混和性有機溶媒を含有している。使用可能な有機溶媒の例としては、プロペニルアルコール、イソプロピルアルコール、エタノール、１－プロパノール、メタノール、１－ヘキサノールなどのアルコール、アセチルアルデヒドなどのアルデヒド、アセトン、ジアセトンアルコール、メチルエチルケトンなどのケトン、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸エチル、酢酸メチル、乳酸メチル、乳酸ブチル、乳酸エチルなどのエステル、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグリムなどのスルホキシドを含むエーテル、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ－メチルピロリドンなどのアミド、エチレングリコール、グリセロール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなどの多価アルコールおよびその誘導体、ならびにアセトニトリル、アミルアミン、イソプロピルアミン、イミダゾール、ジメチルアミンなどの窒素含有有機化合物が挙げられる。好ましくは、液体担体は水のみであり、すなわち、有機溶媒が存在していない。

【0020】

研磨組成物は、任意選択的に、１つ以上の添加剤をさらに含む。例示的な添加剤としては、緩衝液、ディッシング制御剤、キレート剤、殺生物剤、スケール防止剤、腐食防止剤、分散剤などが挙げられる。いくつかの実施形態では、研磨組成物は、緩衝液、ディッシング制御剤、キレート剤、殺生物剤、腐食防止剤、分散剤、またはそれらの組み合わせを含む。特定の実施形態では、研磨組成物は、緩衝液、ディッシング制御剤、および殺生物剤をさらに含む。他の実施形態では、研磨組成物は、緩衝液および殺生物剤をさらに含む。

【0021】

いくつかの実施形態では、化学機械研磨組成物は、ディッシング制御剤をさらに含む。本明細書で使用される場合、「ディッシング制御剤」という語句は、上にあるルテニウム被覆が除去されると、ディッシング制御を含有していない化学機械研磨組成物と比較して、回路トレース内のルテニウムの損失を低減することができる任意の化学薬品を指す。ディッシングおよび侵食は、任意の好適な技術を使用して特定することができる。ディッシングおよび侵食を特定するための好適な技術の例としては、走査型電子顕微鏡法、スタイラスプロファイリング（ｓｔｙｌｕｓ ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ）、および原子間力顕微鏡法が挙げられる。原子間力顕微鏡法は、Ｖｅｅｃｏ（Ｐｌａｉｎｖｉｅｗ，ＮＹ）のＤｉｍｅｎｓｉｏｎ Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ（ＡＦＰ（商標））を使用して実施することができる。

【0022】

いくつかの実施形態では、化学機械組成物は、殺生物剤を含む。殺生物剤は、存在する場合、任意の好適な殺生物剤であり得て、研磨組成物中に任意の好適な量で存在し得る。例示的な殺生物剤は、イソチアゾリノン殺生物剤である。研磨組成物は、約１ｐｐｍ～約２００ｐｐｍ、例えば、約１０ｐｐｍ～約２００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約１５０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ～約１５０ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ～約１５０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ～約１５０ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍの殺生物剤を含み得る。

【0023】

研磨組成物は、その多くが当業者に知られている任意の好適な技術によって生成することができる。研磨組成物は、バッチプロセスまたは連続プロセスで調製することができる。通常、研磨組成物は、研磨組成物の成分を組み合わせることによって調製される。本明細書で使用される場合、「成分」という用語は、個々の成分（例えば、研削剤、緩衝剤、ディッシング制御剤、キレート剤、殺生物剤、スケール防止剤、腐食防止剤、分散剤など）、ならびに成分（例えば、研削剤、緩衝液、ディッシング制御剤、キレート剤、殺生物剤、スケール防止剤、腐食防止剤、分散剤など）の任意の組み合わせを含む。

【0024】

いくつかの実施形態では、化学機械組成物は、単一の容器に保存される。他の実施形態では、化学機械組成物は、２つ以上の容器に保存されるので、化学機械組成物は、使用ポイントまたはその近くで混合される。２つ以上の保管デバイスに収容される成分を混合して使用ポイントまたはその付近で研磨組成物を生成するために、保管デバイスには、一般に、各保管デバイスから研磨組成物の使用ポイント（例えば、プラテン、研磨パッド、または基板表面）につながる１つ以上のフローラインが提供される。本明細書で使用される場合、「使用ポイント」という用語は、研磨組成物が基板表面（例えば、研磨パッドまたは基板表面自体）に適用されるポイントを指す。「フローライン」という用語は、個別の保管容器からそこに保管されている成分の使用ポイントまでの、流れの経路を意味する。フローラインは各々使用ポイントに直接つながるか、または２つ以上のフローラインが、任意のポイントで、使用ポイントにつながる単一のフローラインに結合され得る。さらに、フローライン（例えば、個別のフローラインまたは結合されたフローライン）のいずれかも、成分（複数可）の使用ポイントに到達するのに先立ち、まず１つ以上の他のデバイス（例えば、ポンプデバイス、測定デバイス、混合デバイスなど）につながってもよい。

【0025】

研磨組成物の成分は、独立して使用ポイントに送達されてもよく（例えば、成分は基板表面に送達され、その後研磨プロセス中に成分が混合される）、または成分の１つ以上が、使用ポイントに送達される前、例えば使用ポイントへの送達の少し前もしくは直前に混合されてもよい。成分が、混合形態でプラテンに添加される前の約５分以内、例えば、混合形態でプラテンに添加される前の約４分以内、約３分以内、約２分以内、約１分以内、約４５秒以内、約３０秒以内、約１０秒以内に組み合わされる場合、または使用ポイントにおける成分の送達と同時に組み合わされる場合（例えば、成分が、分注器にて組み合わされる場合）、成分は、「使用ポイントへの送達直前に」組み合わされる。また、成分が、使用ポイントから５分以内、例えば、使用ポイントから１分以内に組み合わされる場合にも、成分は、「使用ポイントへの送達の直前」に組み合わされる。

【0026】

研磨組成物の２つ以上の成分が使用ポイントに到達する前に混合される場合、成分をフローラインで混合し、混合デバイスを使用せずに使用ポイントに送達することができる。あるいは、１つ以上のフローラインは混合デバイスに繋がり、２つ以上の成分の混合を促進することができる。任意の好適な混合デバイスを使用することができる。例えば、混合デバイスは、２つ以上の成分が流れるノズルまたはジェット（例えば、高圧ノズルまたは高圧ジェット）であり得る。代替的に、混合デバイスは、研磨スラリーの２つ以上の成分がミキサーに導入される１つ以上の注入口と、混合された成分がミキサーから出て、直接または装置の他の要素を介してかのいずれかで（例えば、１つ以上のフローラインを介して）使用ポイントに送達される少なくとも１つの排出口とを含む、容器型混合デバイスであってもよい。さらに、混合デバイスは１つより多くのチャンバを備えていてもよく、各チャンバは少なくとも１つの注入口と少なくとも１つの排出口とを有し、各チャンバ内で２つ以上の成分が混合される。容器型混合デバイスを使用する場合、混合デバイスは成分の混合をさらに促進するための混合機構を備えることが好ましい。混合機構は、当該技術分野で一般に知られており、スターラー、ブレンダー、撹拌機、パドル付きバッフル、ガススパージャーシステム、バイブレーターなどを含む。

【0027】

研磨組成物はまた、使用前に適切な量の水で希釈することを意図する濃縮液として提供され得る。そのような実施形態では、研磨組成物濃縮液は、適切な量の水で濃縮液を希釈すると、研磨組成物の各成分が、研磨組成物中に上に列挙された各成分の適切な範囲内の量で存在するような量で、研磨組成物の成分を含み得る。例えば、研削剤および任意選択的な添加剤はそれぞれ、濃縮液中に、各成分について先に列挙された濃度の約２倍（例えば、約３倍、約４倍、または約５倍）の量で存在し得て、したがって、濃縮液が等量の水（例えば、それぞれ、２等量の水、３等量の水、または４等量の水）で希釈される場合、各成分は、研磨組成物中に、各成分について先に記載した範囲の量で存在することになる。

【0028】

本発明はまた、本明細書に記載の研磨組成物によって基板を研磨する方法を提供する。基板を研磨する方法は、（ｉ）基板を提供すること、（ｉｉ）研磨パッドを提供すること、（ｉｉｉ）前述の化学機械研磨組成物を提供すること、（ｉｖ）基板を研磨パッドおよび化学機械研磨組成物と接触させること、（ｖ）研磨パッドおよび化学機械研磨組成物を基板に対して動かして、基板の表面の少なくとも一部を研削して、基板を研磨すること、を含む。

【0029】

特に、本発明は、化学機械的に基板を研磨する方法であって、（ｉ）基板の表面上にルテニウムを含む基板を提供すること、（ｉｉ）研磨パッドを提供すること、（ｉｉｉ）（ａ）２０ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する研削剤および（ｂ）液体担体を含む化学機械研磨組成物であって、酸化剤を実質的に含まず、かつ約０～約７のｐＨを有する、化学機械研磨組成物を提供すること、（ｉｖ）基板を研磨パッドおよび研磨組成物と接触させること、ならびに（ｖ）研磨パッドおよび研磨組成物を基板に対して動かして、基板の表面上のルテニウムの少なくとも一部を研削して、基板を研磨すること、を含む、方法をさらに提供する。

【0030】

この化学機械研磨組成物は、任意の好適な基板を研磨するために使用することができ、また低誘電材料、例えば低Ｋ誘電材料から成る少なくとも１つの層（一般に表面層）を含む基板の研磨に特に有用である。好適な基板としては、半導体産業で使用されるウェハが挙げられる。ウェハは、一般に、例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属複合体、金属合金、低誘電材料、またはそれらの組み合わせを含むか、またはこれらから成る。本発明の方法は、ルテニウムを含む基板を研磨するのに特に有用である。

【0031】

好ましい実施形態では、基板はルテニウム（例えば、Ｒｕ^０）を含む。ルテニウムは、任意の好適な方法によって基板表面に適用することができる。例えば、ルテニウムは、物理蒸着（「ＰＶＤ」）、化学蒸着（「ＣＶＤ」）、原子層堆積（「ＡＬＤ」）、電気化学めっき（「ＥＣＰ」）、またはそれらの任意の組み合わせを使用して基板表面に適用することができる。特定の実施形態では、ルテニウムは、ＣＶＤ、ＥＣＰ、および／またはＡＬＤによって基板表面に適用することができる。

【0032】

ルテニウムがさらに酸素を含む実施形態では、ルテニウムは、任意の好適な酸化状態の任意の好適なルテニウム種であり得る。例えば、ルテニウムは、Ｒｕ（ＯＨ）_２ ^＋、Ｒｕ^３＋、Ｒｕ（ＯＨ）_３・Ｈ_２Ｏ、ＲｕＯ_２・２Ｈ_２Ｏ、Ｒｕ_２Ｏ、Ｈ_２ＲｕＯ_５、Ｒｕ_４（ＯＨ）_１２ ^４＋、Ｒｕ（ＯＨ）_２ ^２＋、またはそれらの組み合わせであり得る。特定の実施形態では、基板は、Ｒｕ^０、Ｒｕ（ＯＨ）_２ ^＋、Ｒｕ^３＋、Ｒｕ（ＯＨ）_３・Ｈ_２Ｏ、ＲｕＯ_２・２Ｈ_２Ｏ、Ｒｕ_４（ＯＨ）_１２ ^４＋、Ｒｕ（ＯＨ）_２ ^２＋、またはそれらの組み合わせを含む。

【0033】

本発明の化学機械研磨組成物は、望ましくは、本発明の方法によってルテニウムを含む基板を研磨する場合、高い除去速度を呈する。例えば、本発明の実施形態によってルテニウムを含むシリコンウェハを研磨する場合、研磨組成物は、望ましくは、約１００Å／分以上、例えば、１５０Å／分以上、約２００Å／分以上、約２５０Å／分以上、約３００Å／分以上、約３５０Å／分以上、約４００Å／分以上、約４５０Å／分以上、または約５００Å／分以上のルテニウム除去速度を呈する。

【0034】

本発明の化学機械研磨組成物および方法は、化学機械研磨装置とともに使用するのに特に適している。一般に、この装置は、使用時に、運動中に、軌道運動、直線運動、または円運動から生じる速度を有するプラテンと、プラテンと接触して運転時にプラテンとともに運動する研磨パッドと、研磨パッドの表面に対して接触して動かすことによって基板が研磨されるように保持する担体とを含む。基板の研磨は、基板が研磨パッドおよび本発明の研磨組成物と接触するように配置され、次いで研磨パッドを基板に対して動かして、基板の少なくとも一部を研削して、基板を研磨することによって行われる。

【0035】

基板は、任意の好適な研磨パッド（例えば、研磨表面）を使用して化学機械研磨組成物によって研磨することができる。好適な研磨パッドには、例えば、織布およ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、さまざまな密度、硬度、厚さ、圧縮率、圧縮時に反発する能力、および圧縮弾性率の任意の好適なポリマーを含み得る。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併用において特に有用である。一般的なパッドとしては、ＳＵＲＦＩＮ（商標）０００、ＳＵＲＦＩＮ（商標）ＳＳＷ１、ＳＰＭ３１００（例えば、Ｅｍｉｎｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されている）、ＰＯＬＩＴＥＸ（商標）、およびＦｕｊｉｂｏ ＰＯＬＹＰＡＳ（商標）２７が挙げられるが、これらに限定されることはない。特に好ましい研磨パッドは、ＥＰＩＣ（商標）Ｄ１００パッド、およびＣａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから市販されているＩＣ１０１０（商標）パッドから市販されているＮＥＸＰＬＡＮＡＲ（商標）Ｅ６０８８パッド、およびＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＩＣ１０１０（商標）パッドである。

【0036】

望ましくは、化学機械研磨装置は、その場で研磨の端点を検出するシステムをさらに備え、その多くは当該技術分野で知られている。研磨する基板の表面から反射する光または他の放射を分析することによる研磨プロセスを検査および監視する技術は、当該技術分野で知られている。そのような方法は、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、および米国特許第５，９６４，６４３号に開示されている。望ましくは、研磨する基板に関する研磨プロセスの進行の検査または監視によって、研磨の端点の決定、すなわち、特定の基板に関する研磨プロセスをいつ終了するかの決定が可能になる。

【0037】

本発明は、以下の実施形態によってさらに説明される。

【0038】

実施形態
（１）実施形態（１）では、（ａ）１６ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する研削剤および（ｂ）液体担体を含む化学機械研磨組成物であって、酸化剤を実質的に含まず、かつ約０～約８のｐＨを有する、化学機械研磨組成物が提供される。

【0039】

（２）実施形態（２）では、約１～約６のｐＨを有する、実施形態（１）に記載の研磨組成物が提供される。

【0040】

（３）実施形態（３）では、約２～約５のｐＨを有する、実施形態（２）に記載の研磨組成物が提供される。

【0041】

（４）実施形態（４）では、研削剤が、４０ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する、実施形態（１）～（３）のいずれか１つに記載の研磨組成物が提供される。

【0042】

（５）実施形態（５）では、研削剤が、５０ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する、実施形態（４）に記載の研磨組成物が提供される。

【0043】

（６）実施形態（６）では、研削剤が、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、α－Ａｌ_２Ｏ_３、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態（１）～（５）のいずれか１つに記載の研磨組成物が提供される。

【0044】

（７）実施形態（７）では、研削剤がダイヤモンドを含む、実施形態（６）に記載の研磨組成物が提供される。

【0045】

（８）実施形態（８）では、研削剤が、約０．００１重量％～約１重量％の濃度で研磨組成物中に存在する、実施形態（１）～（７）のいずれか１つに記載の研磨組成物が提供される。

【0046】

（９）実施形態（９）では、研削剤が、約０．００１重量％～約０．１重量％の濃度で研磨組成物中に存在する、実施形態（８）に記載の研磨組成物が提供される。

【0047】

（１０）実施形態（１０）では、研削剤が、約０．００１重量％～約０．０５重量％の濃度で研磨組成物中に存在する、実施形態（９）に記載の研磨組成物が提供される。

【0048】

（１１）実施形態（１１）では、研削剤が、約１ｎｍ～約１ミクロンの平均粒径を有する、実施形態（１）～（１０）のいずれか１つに記載の研磨組成物が提供される。

【0049】

（１２）実施形態（１２）では、研削剤が、約５ｎｍ～約５００ｎｍの平均粒径を有する、実施形態（１１）に記載の研磨組成物が提供される。

【0050】

（１３）実施形態（１３）では、研削剤が、約５ｎｍ～約２００ｎｍの平均粒径を有する、実施形態（１２）に記載の研磨組成物が提供される。

【0051】

（１４）実施形態（１４）では、緩衝液、ディッシング制御剤、キレート剤、殺生物剤、腐食防止剤、分散剤、またはそれらの組み合わせをさらに含む、実施形態（１）～（１３）のいずれか１つに記載の研磨組成物が提供される。

【0052】

（１５）実施形態（１５）では、緩衝液、ディッシング制御剤、および殺生物剤をさらに含む、実施形態（１）～（１４）のいずれか１つに記載の研磨組成物が提供される。

【0053】

（１６）実施形態（１６）では、緩衝液および殺生物剤をさらに含む、実施形態（１）～（１４）のいずれか１つに記載の研磨組成物が提供される。

【0054】

（１７）実施形態（１７）では、化学機械的に基板を研磨する方法であって、（ｉ）基板の表面上にルテニウムを含む基板を提供すること、（ｉｉ）研磨パッドを提供すること、（ｉｉｉ）（ａ）２０ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する研削剤および（ｂ）液体担体を含む化学機械研磨組成物であって、酸化剤を実質的に含まず、かつ約０～約７のｐＨを有する、化学機械研磨組成物を提供すること、（ｉｖ）基板を研磨パッドおよび研磨組成物と接触させること、ならびに（ｖ）研磨パッドおよび研磨組成物を基板に対して動かして、基板の表面上のルテニウムの少なくとも一部を研削して、基板を研磨すること、を含む、方法が提供される。

【0055】

（１８）実施形態（１８）では、ルテニウムが、化学蒸着によって基板表面に適用される、実施形態（１７）に記載の方法が提供される。

【0056】

（１９）実施形態（１９）では、ルテニウムが、原子層堆積によって基板表面に適用される、実施形態（１７）に記載の方法が提供される。

【0057】

（２０）実施形態（２０）では、ルテニウムが、炭素、酸素、窒素、またはそれらの組み合わせをさらに含む、実施形態（１７）～（１９）のいずれか１つに記載の方法が提供される。

【0058】

（２１）実施形態（２１）では、研磨組成物が、約１～約６のｐＨを有する、実施形態（１７）～（２０）のいずれか１つに記載の方法が提供される。

【0059】

（２２）実施形態（２２）では、研磨組成物が、約２～約５のｐＨを有する、実施形態（２１）に記載の方法が提供される。

【0060】

（２３）実施形態（２３）では、研削剤が、４０ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する、実施形態（１７）～（２２）のいずれか１つに記載の方法が提供される。

【0061】

（２４）実施形態（２４）では、研削剤が、５０ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する、実施形態（２３）に記載の方法が提供される。

【0062】

（２５）実施形態（２５）では、研削剤が、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、α－Ａｌ_２Ｏ_３、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態（１７）～（２４）のいずれか１つに記載の方法が提供される。

【0063】

（２６）実施形態（２６）では、研削剤がダイヤモンドを含む、実施形態（２５）に記載の方法が提供される。

【0064】

（２７）実施形態（２７）では、研削剤が、約０．００１重量％～約１重量％の濃度で研磨組成物中に存在する、実施形態（１７）～（２６）のいずれか１つに記載の方法が提供される。

【0065】

（２８）実施形態（２８）では、研削剤が、約０．００１重量％～約０．１重量％の濃度で研磨組成物中に存在する、実施形態（２７）に記載の方法が提供される。

【0066】

（２９）実施形態（２９）では、研削剤が、約０．００１重量％～約０．０５重量％の濃度で研磨組成物中に存在する、実施形態（２８）に記載の方法が提供される。

【0067】

（３０）実施形態（３０）では、研削剤が、約１ｎｍ～約１ミクロンの平均粒径を有する、実施形態（１７）～（２９）のいずれか１つに記載の方法が提供される。

【0068】

（３１）実施形態（３１）では、研削剤が、約５ｎｍ～約５００ｎｍの平均粒径を有する、実施形態（３０）に記載の方法が提供される。

【0069】

（３２）実施形態（３２）では、研削剤が、約５ｎｍ～約２００ｎｍの平均粒径を有する、実施形態（３１）に記載の方法が提供される。

【0070】

（３３）実施形態（３３）では、研磨組成物が、緩衝液、ディッシング制御剤、キレート剤、殺生物剤、腐食防止剤、分散剤、またはそれらの組み合わせをさらに含む、実施形態（１７）～（３２）のいずれか１つに記載の方法が提供される。

【0071】

（３４）実施形態（３４）では、研磨組成物が、緩衝液、ディッシング制御剤、および殺生物剤をさらに含む、実施形態（１７）～（３３）のいずれか１つに記載の方法が提供される。

【0072】

（３５）実施形態（３５）では、研磨組成物が、緩衝液および殺生物剤をさらに含む、実施形態（１７）～（３３）のいずれか１つに記載の方法が提供される。

【0073】

これらの以下の実施例は、本発明をさらに説明するが、当然のことながら、決して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。

【0074】

以下の略語を実施例全体で使用する：除去速度（ＲＲ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ナノダイヤモンド（ＮＤ）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、α－Ａｌ_２Ｏ_３（ＡＡ）、酢酸カリウム（ＡｃＯＫ）、およびテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）。

【0075】

以下の実施例は、本発明をさらに説明するが、当然のことながら、決して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。

【実施例】

【0076】

実施例１
この実施例は、表面コーティングされたアルミナと過酸化水素とを含む比較用研磨スラリーによって呈されるように、ルテニウムの除去速度に対するルテニウム堆積方法の効果を示している。

【0077】

ＰＶＤ（「基板１Ａ」）およびＣＶＤ（「基板１Ｂ」）によって堆積されたルテニウムコーティングを含む別々の基板（すなわち、２×２インチのクーポンウェハ）を、８．４のｐＨで、１重量％の過酸化水素と、２－アクリルアミド－２－メチル－１－プロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）ホモポリマーによって表面コーティングされたＡｌ_２Ｏ_３粒子とを含む組成物によって研磨した。
これらの基板を、１．５ＰＳＩ（１０．３ｋＰａ）の下向きの力のもと、商業的にＡ８２（３Ｍ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）として認識されている製品によって調整されたＦｕｊｉｂｏパッドを使用して、Ｌｏｇｉｔｅｃｈ ２ベンチトップ研磨機上で研磨した。Ｌｏｇｉｔｅｃｈ研磨パラメータは、以下の通りであった：ヘッド速度＝９３ｒｐｍ、プラテン速度＝８７ｒｐｍ、総流速＝１５０ｍＬ／分。除去速度は、分光偏光解析法を使用して膜厚を測定し、初期の厚さから最終的な厚さを減算することによって計算した。研磨後に、ルテニウム除去速度を測定した。これらの結果は、表１に記載されている。

【表1】

【0078】

表１に記載の結果から明らかであるように、ＰＶＤから調製された基板１Ａのルテニウム除去速度は、ＣＶＤから調製された基板１Ｂのルテニウム除去速度よりも効率的である。これらの結果は、研削剤と酸化剤とを含む研磨組成物が、ＰＶＤによって調製された基板に対しては十分なルテニウム除去をもたらし得るが、ＣＶＤによって調製された基板に対しては不十分なルテニウム除去をもたらし得ることを示している。

【0079】

実施例２
この実施例は、ＣＶＤによって堆積されたルテニウムを含む基板について、ルテニウム除去速度に対する酸化剤、研削剤、およびｐＨの影響を示している。

【0080】

ＣＶＤによって堆積されたルテニウムコーティングを含む別々の基板（すなわち、２×２インチのクーポンウェハ）を、１２種の異なる研磨組成物、すなわち、研磨組成物２Ａ～２Ｌによって研磨した（表２）。各研磨組成物は、表２に記載の種類および量の研削剤、酸化剤、および添加剤を含有しており、各研磨組成物は、表２に記載のｐＨを有していた。これらの基板を、１．５ＰＳＩ（１０．３ｋＰａ）の下向きの力のもと、商業的にＡ８２（３Ｍ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）として認識されている製品によって調整されたＦｕｊｉｂｏパッドを使用して、Ｌｏｇｉｔｅｃｈ ２ベンチトップ研磨機上で研磨した。Ｌｏｇｉｔｅｃｈ研磨パラメータは、以下の通りであった：ヘッド速度＝９３ｒｐｍ、プラテン速度＝８７ｒｐｍ、総流速＝１５０ｍＬ／分。除去速度は、分光偏光解析法を使用して膜厚を測定し、初期の厚さから最終的な厚さを減算することによって計算した。研磨後に、ルテニウム除去速度を測定した。これらの結果は、表２に記載されている。

【表2】

【0081】

表２に記載の結果から明らかであるように、ｐＨが７および４であり酸化剤を含まない本発明の研磨組成物２Ｋおよび２Ｌはそれぞれ、ｐＨが４、７、もしくは１０であり酸化剤を含むか、またはｐＨが１０であり酸化剤を含まない比較用研磨組成物２Ａ～２Ｃおよび２Ｅ～２Ｈよりも高いルテニウム除去速度を呈した。

【0082】

ダイヤモンドを研削剤として含んでおり、かつ酸化剤を含んでいない本発明の研磨組成物２Ｋおよび２Ｌは、同様のｐＨ値の場合、研削剤としてのダイヤモンドおよび酸化剤を含む比較用研磨組成物２Ｆおよび２Ｇよりも優れていた。さらに、１０、７、および４のｐＨ値を有する比較用研磨組成物２Ａ、ならびに本発明の研磨組成物２Ｋおよび２Ｌはそれぞれ、ダイヤモンドなどの硬質研削剤を含んでおり、かつ酸化剤を含んでいない研磨組成物の場合、ｐＨが低下するにつれて除去速度が増加することを示している。これらの結果は、ルテニウムコーティングがＣＶＤによって堆積されている場合、ダイヤモンドなどの硬質研削剤を含有しており、酸化剤を含有しておらず、かつ７以下のｐＨを有する研磨組成物が、ダイヤモンドなどの硬質研削剤を含有しており、酸化剤を含有しており、かつ／また７超のｐＨを有する研磨組成物よりもルテニウム除去が効率的であることを示している。

【0083】

実施例３
この実施例は、ＣＶＤによって堆積されたルテニウムを含む基板のルテニウム除去速度に対する研削剤の影響を示している。

【0084】

ＣＶＤによって堆積されたルテニウムコーティングを含む別々の基板（すなわち、２×２インチのクーポンウェハ）を、９種の異なる研磨組成物、すなわち、研磨組成物３Ａ～３Ｉによって研磨した（表３）。各研磨組成物は、表３に記載の研削剤および１００ｐｐｍのＡｃＯＫを含有しており、それぞれ４のｐＨを有していた。いずれの研磨組成物も酸化剤を含有していなかった。これらの基板を、１．５ＰＳＩ（１０．３ｋＰａ）の下向きの力のもと、Ｍ２０００（登録商標）パッド（Ｃａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ａｕｒｏｒａ，ＩＬ）を使用して、Ｌｏｇｉｔｅｃｈ ２ベンチトップ研磨機上で研磨し、Ａ１６５調整剤（３Ｍ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）によって調整した。Ｌｏｇｉｔｅｃｈ研磨パラメータは、以下の通りであった：ヘッド速度＝９３ｒｐｍ、プラテン速度＝８７ｒｐｍ、総流速＝１００ｍＬ／分。除去速度は、分光偏光解析法を使用して膜厚を測定し、初期の厚さから最終的な厚さを減算することによって計算した。研磨後に、ルテニウム除去速度を測定した。これらの結果は、表３に記載されている。

【表3】

【0085】

表３に記載の結果から明らかであるように、表面コーティングされた研削剤を含有している比較用研磨組成物３Ｂ～３Ｅは、ルテニウムコーティングがＣＶＤによって堆積されている場合、低いルテニウム除去速度を呈した。これらの結果は、ルテニウムコーティングがＣＶＤによって堆積されている場合、表面コーティングされた研削剤が、酸化剤の不在下では、ルテニウムの除去にとって十分な研削剤ではないことを示している。

【0086】

さらに、表３に記載のこれらの結果は、α－Ａｌ_２Ｏ_３、ｃＢＮ、またはＮＤを含有していた本発明の研磨組成物３Ｆ～３Ｉが、２０ＧＰａ未満のビッカース硬度を有するより柔らかい研削剤である比較用研磨組成物３Ａ～３Ｅよりも高いルテニウム除去速度を示している。表３はまた、最も硬い研削剤、すなわち、ｃＢＮおよびＮＤを含有している本発明の研磨組成物（研磨組成物３Ｈおよび３Ｉを参照）が、ルテニウム除去において最も効率的であることを示している。これらの結果は、ルテニウムコーティングがＣＶＤによって堆積されている場合、α－Ａｌ_２Ｏ_３、ｃＢＮ、もしくはＮＤなどの硬質研削剤を含有している研磨組成物が、表面コーティングされた研削剤を含有している研磨組成物よりもルテニウム除去においてより効率的であることを示している。

【0087】

実施例４
この実施例は、ＣＶＤによって堆積されたルテニウムを含む基板のルテニウム除去速度に対する研削剤およびｐＨの影響を示している。

【0088】

ＣＶＤによって堆積されたルテニウムコーティングを含む別々の基板（すなわち、２×２インチのクーポンウェハ）を、６種の異なる研磨組成物、すなわち、研磨組成物４Ａ～４Ｆによって研磨した（表４）。各研磨組成物は、表４に記載の種類および量の研削剤を含有しており、各研磨組成物は、表４に記載のｐＨを有していた。ＡｃＯＫまたは他の添加剤を全く含有していなかった比較用研磨組成物４Ａを除いて、各研磨組成物はまた、１００ｐｐｍのＡｃＯＫを添加剤として含有していた。いずれの研磨組成物も酸化剤を含有していなかった。これらの基板を、１．５ＰＳＩ（１０．３ｋＰａ）の下向きの力のもと、Ａ１６５調整剤によって調整されたＭ２０００（登録商標）パッドを使用して、Ｌｏｇｉｔｅｃｈ ２ベンチトップ研磨機上で研磨した。Ｌｏｇｉｔｅｃｈ研磨パラメータは、以下の通りであった：ヘッド速度＝９３ｒｐｍ、プラテン速度＝８７ｒｐｍ、総流速＝１００ｍＬ／分。除去速度は、分光偏光解析法を使用して膜厚を測定し、初期の厚さから最終的な厚さを減算することによって計算した。研磨後に、ルテニウム除去速度を測定した。これらの結果は、表４に記載されている。

【表4】

【0089】

表４に記載の結果から明らかであるように、ＮＤを研削剤として含有している本発明の研磨組成物４Ｂ～４Ｆは、表面コーティングされたα－アルミナを含有している比較用研磨組成物４Ａよりも高いルテニウム除去速度を呈した。これらの結果は、ルテニウムコーティングがＣＶＤによって堆積されている場合、ダイヤモンドなどの硬質研削剤を含有している研磨組成物が、表面コーティングされたα－Ａｌ_２Ｏ_３研削剤を含む研磨組成物よりも効率的なルテニウム除去をもたらすことを示している。

【0090】

さらに、表４に記載の結果は、研磨組成物のｐＨが低下するにつれてルテニウム除去速度が増加すること（例えば、研磨組成物４Ｃ～４Ｅを参照）、および研削剤の濃度が増加するとルテニウム除去速度が増加すること（例えば、研磨組成物４Ａ、４Ｃ、および４Ｆを参照）を示している。

【0091】

本明細書に引用された刊行物、特許出願および特許を含むすべての参考文献は、各参考文献が個々にかつ具体的に参照によって組み込まれることが示され、その全体が本明細書に記載されているのと同じ程度まで参照によって本明細書に組み込まれる。

【0092】

（特に以下の特許請求の範囲の文脈において）本発明を説明する文脈における「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」および「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」という用語および同様の指示語の使用は、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、単数および複数形の両方を包含すると解釈されるべきである。１つ以上の項目の列挙に続く「少なくとも１つの」という用語（例えば、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」）の使用は、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、列挙された項目（ＡまたはＢ）から選択される１つの項目、または列挙された項目（ＡおよびＢ）の２つ以上の任意の組み合わせを意味すると解釈されるべきである。「備える」、「有する」、「含む」、および「含有する」という用語は、別段の記載がない限り、非限定的な用語として解釈されるべきである（すなわち、「を含むが、これに限定されることはない」を意味する）。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書において別段の指示がない限り、範囲内にある各別個の値を個々に参照する簡略方法としての役割を果たすことを単に意図しており、各別個の値は本明細書に個別に列挙されているかのように、本明細書に組み込まれる。本明細書に記載されるすべての方法は、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、あらゆる好適な順序で実行することができる。本明細書において提供されるありとあらゆる実施例または例示的な言葉（例えば、「など」）の使用は、単に本発明をより明らかにすることを意図しており、別段の主張がない限り、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書中のいかなる言葉も、本発明の実施に必須であるとしていかなる特許請求されていない要素を示すものとして解釈されるべきではない。

【0093】

本発明を実施するための本発明者らに既知の最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載される。これらの好ましい実施形態の変形は、前述の説明を読むことによって当業者に明らかとなるであろう。本発明者らは、当業者がこのような変形を適切なものとして用いることを期待しており、本発明者らは、本発明が本明細書に具体的に記載された通りではなく別の方法で実践されることを意図している。したがって、本発明は、適用法によって許容されるように、本明細書に添付の特許請求の範囲に列挙された主題のすべての変形および同等物を含む。さらに、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、それらのすべての可能な変形における上記のあらゆる任意の組み合わせが本発明に包含される。

【国際調査報告】