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特表2024-545850バックエンド用途のためのパッド・イン・ア・ボトル及びシングルプラテン化学機械的平坦化
(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】2024-12-13
(54)【発明の名称】バックエンド用途のためのパッド・イン・ア・ボトル及びシングルプラテン化学機械的平坦化
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20241206BHJP
C09K 3/14 20060101ALI20241206BHJP
C09G 1/02 20060101ALI20241206BHJP
B24B 1/00 20060101ALI20241206BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20241206BHJP
B24B 37/24 20120101ALI20241206BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 622D
C09K3/14 550D
C09K3/14 550Z
C09G1/02
B24B1/00 A
B24B37/00 H
B24B37/24 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024527473
(86)(22)【出願日】2022-11-04
(85)【翻訳文提出日】2024-07-08
(86)【国際出願番号】 US2022079271
(87)【国際公開番号】W WO2023086753
(87)【国際公開日】2023-05-19
(31)【優先権主張番号】63/278,049
(32)【優先日】2021-11-10
(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】517114182
【氏名又は名称】バーサム マテリアルズ ユーエス，リミティド ライアビリティ カンパニー
(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】100146466
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 正俊
(74)【代理人】
【識別番号】100202418
【弁理士】
【氏名又は名称】河原 肇
(72)【発明者】
【氏名】シオアポー シー
(72)【発明者】
【氏名】ジョン ジー．ランガン
(72)【発明者】
【氏名】マーク レナード オニール
(72)【発明者】
【氏名】ロバート バカッシー
(72)【発明者】
【氏名】ジェイムズ エー．シュルーター
(72)【発明者】
【氏名】アラ フィリポッシャン
(72)【発明者】
【氏名】ヤサ サンプルノ
【テーマコード（参考）】
3C049
3C158
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C049AA07
3C049AB04
3C049CA01
3C158AA07
3C158CA01
3C158DA12
3C158EB01
3C158ED22
3C158ED23
3C158ED24
3C158ED26
5F057AA24
5F057AA25
5F057AA28
5F057AA44
5F057BA22
5F057BB23
5F057CA12
5F057DA03
5F057EA01
5F057EA06
5F057EA10
5F057EA11
5F057EA21
5F057EA22
5F057EA23
5F057EA24
5F057EA25
5F057EA26
5F057EA28
5F057EA29
5F057EA31
5F057EB02
5F057FA01
(57)【要約】
バックエンドＣＭＰ用途のための複数（例えば、３つ）のプラテンの化学機械的平坦化（ＣＭＰ）プロセスに取って代わる、バックエンドＣＭＰ用途のための新規なパッド・イン・ア・ボトル（ＰＩＢ）技術及びＰＩＢタイプのＣＭＰスラリーを使用するシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）プロセスが記載される。単一の研磨パッドを有するシングルプラテンは、金属バルク、金属ソフトランディング、及び金属バリアＣＭＰを含むバックエンドＣＭＰプロセス全体に使用される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バックエンド銅プロセスのためのシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨方法であって、単一の研磨パッドを有するシングルプラテンを提供すること、
銅膜、バリア膜、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅膜、Ｌｏｗ－ｋ膜、超Ｌｏｗ－ｋ膜及び／又は他の誘電体膜からなる少なくとも１つの膜を有する半導体パターン化ウェハを提供すること、
ＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物を提供すること、
前記銅膜を制御された厚さまで研磨することであって、前記銅膜の少なくとも一部が前記単一の研磨パッド及び前記ＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨すること、
ＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物を提供すること、
最後の前記研磨から残された銅膜を研磨し、バリア膜上で研磨を停止する、研磨することであって、前記最後の研磨から残された銅膜の少なくとも一部が、前記単一の研磨パッド及び前記ＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨すること、
ＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物を提供すること、
前記バリア膜、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅膜、Ｌｏｗ－ｋ膜、超Ｌｏｗ－ｋ膜及び／又は他の誘電体膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を研磨することであって、前記少なくとも１つの膜の少なくとも一部が、前記単一の研磨パッド及び前記ＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨すること、を含む、シングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨方法。
【請求項2】
前記ＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物が、研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
キレート剤又はデュアルキレート剤又はトリスキレート剤と、
腐食防止剤と、
有機第四級アンモニウム塩と、
殺生物剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
前記組成物のｐＨが、３．０～１２．０、５．５～７．５、又は６．０～７．５である、請求項１に記載のシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨方法。
【請求項3】
前記単一の研磨パッドが、微孔性ポリウレタン材料を含む、請求項１に記載のシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨方法。
【請求項4】
前記ＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物が、研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
Ｃｕディッシング低減添加剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
キレート剤又はデュアルキレート剤又はトリスキレート剤と、
腐食防止剤と、
有機第四級アンモニウム塩と、
殺生物剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
前記組成物のｐＨが、３．０～１２．０、５．５～７．５、又は６．０～７．５である、請求項１に記載のシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨方法。
【請求項5】
前記ＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物が、研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
バリア又は誘電体膜除去速度向上添加剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
Ｃｕディッシング低減添加剤と、
腐食防止剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
前記組成物のｐＨが、酸性ｐＨについては２．０～６．５であり、アルカリ性ｐＨについては８～１１である、請求項１に記載のシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨方法。
【請求項6】
前記ミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズが、３０～５０μｍの範囲のサイズを有する、請求項１に記載のシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨方法。
【請求項7】
バックエンド銅プロセスのためのシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨システムであって、単一の費用対効果の高い研磨パッドを有するシングルプラテンを提供すること、
銅膜、バリア膜、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅膜、Ｌｏｗ－ｋ膜、超Ｌｏｗ－ｋ膜及び／又は他の誘電体膜からなる少なくとも１つの膜を有する半導体パターン化ウェハを提供すること、
ＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物を提供して、前記銅膜を制御された厚さに研磨することであって、前記銅膜の少なくとも一部が前記研磨パッド及び前記ＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨すること、
ＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物を提供して、最後の前記研磨から残された銅膜を研磨し、バリア膜上で研磨を停止する、研磨することであって、前記最後の研磨から残された銅膜の少なくとも一部が、前記研磨パッド及び前記ＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨すること、
ＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物を提供して、前記バリア膜、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅膜、Ｌｏｗ－ｋ膜、超Ｌｏｗ－ｋ膜及び／又は他の誘電体膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を研磨することであって、前記少なくとも１つの膜の少なくとも一部が、前記研磨パッド及び前記ＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨すること、を含む、シングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨システム。
【請求項8】
前記ＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物が、研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
キレート剤又はデュアルキレート剤又はトリスキレート剤と、
腐食防止剤と、
有機第四級アンモニウム塩と、
殺生物剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
前記組成物のｐＨが、３．０～１２．０、５．５～７．５、又は６．０～７．５である、請求項７に記載のシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨システム。
【請求項9】
前記単一の研磨パッドが、微孔性ポリウレタン材料を含む、請求項７に記載のシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨システム。
【請求項10】
前記ＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物が、研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
Ｃｕディッシング低減添加剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
キレート剤又はデュアルキレート剤又はトリスキレート剤と、
腐食防止剤と、
有機第四級アンモニウム塩と、
殺生物剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
前記組成物のｐＨが、３．０～１２．０、５．５～７．５、又は６．０～７．５である、請求項７に記載のシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨システム。
【請求項11】
前記ＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物が、研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
バリア又は誘電体膜除去速度向上添加剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
Ｃｕディッシング低減添加剤と、
腐食防止剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
前記組成物のｐＨが、酸性ｐＨについては２．０～６．５であり、アルカリ性ｐＨについては８～１１である、請求項７に記載のシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨システム。
【請求項12】
前記単一の研磨パッドが、微孔性ポリウレタン材料を含む、請求項７に記載のシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨システム。
【請求項13】
前記ミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズが、３０～５０μｍの範囲のサイズを有する、請求項７に記載のシングルプラテン化学機械的平坦化（ＣＭＰ）研磨システム。
【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、２０２１年１１月１０日に出願された米国仮特許出願第６３／２７８，０４９号の優先権を主張するものであり、これは参照により組み込まれる。
本出願は、２０２１年１１月１０日に出願された米国仮特許出願第６３／２７８，０４９号の優先権を主張するものであり、これは参照により組み込まれる。
【0002】
本開示は、バックエンド用途などの複数の研磨工程を有するシングルプラテンＣＭＰプロセスに関する。
【背景技術】
【0003】
シングルプラテンＣＭＰプロセスは、新規なパッド・イン・ア・ボトル（ＰＩＢ）技術及びＰＩＢタイプの先端金属（Ｃｕ又はＣｏなど）バルク、ＰＩＢタイプの金属（Ｃｕ又はＣｏなど）ソフトランディング、及びＰＩＢタイプの金属（Ｃｕ又はＣｏなど）バリア化学機械的平坦化（ＣＭＰ）スラリー、システム、並びにバックエンド用途における３つの研磨工程のためのシングルプラテンを用いる方法を使用する。プラテン上の選択された単一の研磨パッド（硬質又は軟質）により、その後の研磨の３つの工程全てが完了する。
【0004】
従来、バックエンドＣＭＰ用途では、金属バルク、金属ソフトランディング、及び金属バリアＣＭＰスラリーは、図１の上部に示されるように、研磨プロセス全体のために、ＣＭＰ研磨ツール上の３つの異なるプラテン上で３つの異なる研磨工程が使用される。通常、３つの異なるプラテンが、３つのＣＭＰスラリーのための少なくとも２つの異なるタイプの研磨パッドと共に使用される。
【0005】
したがって、バックエンドＣＭＰプロセスのための従来の３プラテンＣＭＰプロセスは、（ａ）研磨ツールを大きくかつ複雑にする３つの異なるプラテンがＣＭＰ研磨機において使用される、（ｂ）３プラテンＣＭＰプロセスでは、各プラテンに少なくとも２つの異なるタイプの研磨パッドが必要である、（ｃ）３つの異なるプラテン間のウェハ移送時間がデバイスの製造効率を低下させる、などのいくつかの弱点を有する。
【0006】
高価なポリウレタン研磨パッドの所有コスト及び電子デバイス製造コストも、半導体産業のＣＭＰプロセスにおける重要な懸念事項である。
【0007】
ＣＭＰにおいて、ポリウレタン（ＰＵ）パッド上の凹凸は、ウェハ接触により不可逆的に変形され、組成物粒子によっても磨耗する。したがって、プロセス安定性を確保するために、パッド表面をダイヤモンドディスクで継続的に更新する必要がある。ダイヤモンドディスクはパッド表面を切削して古い凹凸を除去し、新しいものを作り出す必要があるため、パッドも徐々に薄くなり、その交換を余儀なくされる。
【0008】
パッドの凹凸の役割は、市販の研磨パッドにおける孔及び凹凸のサイズに匹敵するサイズを有する、高品質のミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズによって果たされる。ＰＩＢタイプのＣＭＰスラリーは、ＰＵビーズを含有する。
【0009】
バックエンドＣＭＰ用途のための新たに発明されたシングルプラテンＣＭＰプロセス（図１の下部に示されるように）において、選択された第１のＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰスラリーを最初に使用してＣｕキャッピング層膜の過剰の厚さの所望の厚さを除去し、工程１の後、選択された第２のＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰスラリーを工程２で使用して低Ｃｕラインディッシングを得るためにバリア及び誘電体膜上で停止するように残ったＣｕキャッピング層を除去し、工程３において、選択された第３のＰＩＢタイプのＣｕバリアを使用して電子デバイス製造歩留まりを向上させる更なる低Ｃｕディッシング及びエロージョンを得るためにＣｕディッシング及びエロージョン補正を達成するために研磨される異なる膜の間で所望の研磨選択性でバリア、誘電体及びＣｕ膜を除去する。
【発明の概要】
【0010】
このニーズは、本明細書に開示されたシングルプラテンＣＭＰプロセスを使用することによって満たされ、シングルプラテンは、バックエンドＣＭＰプロセスで使用されるＰＩＢタイプのＣｕバルク、ＰＩＢタイプのＣｕソフトランディング、及びＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰスラリーの３つの異なるＰＩＢタイプのＣＭＰスラリー全てに対して、単一の選択された研磨パッドと共に使用される。
【0011】
バックエンドＣＭＰ用途のための本発明のシングルプラテンＣＭＰプロセスは、ＣＭＰ処理時間を短縮し、半導体デバイス製造のスループットを増加させる。
【0012】
一態様では、ＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物は、シングルプラテンＣＭＰプロセスにおける研磨の第１の工程において提供される。ＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物は、
研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
キレート剤又はデュアルキレート剤又はトリスキレート剤と、
腐食防止剤と、
有機第四級アンモニウム塩と、
殺生物剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
組成物のｐＨは、３．０～１２．０、５．５～７．５、又は６．０～７．５である。
研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
キレート剤又はデュアルキレート剤又はトリスキレート剤と、
腐食防止剤と、
有機第四級アンモニウム塩と、
殺生物剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
組成物のｐＨは、３．０～１２．０、５．５～７．５、又は６．０～７．５である。
【0013】
別の態様では、ＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物は、シングルプラテンＣＭＰプロセスにおける研磨の第２の工程において提供される。ＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物は、
研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
Ｃｕディッシング低減添加剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
キレート剤又はデュアルキレート剤又はトリスキレート剤と、
腐食防止剤と、
有機第四級アンモニウム塩と、
殺生物剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
組成物のｐＨは、３．０～１２．０、５．５～７．５、又は６．０～７．５である。
研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
Ｃｕディッシング低減添加剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
キレート剤又はデュアルキレート剤又はトリスキレート剤と、
腐食防止剤と、
有機第四級アンモニウム塩と、
殺生物剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
組成物のｐＨは、３．０～１２．０、５．５～７．５、又は６．０～７．５である。
【0014】
第３の態様では、ＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物は、シングルプラテンＣＭＰプロセスにおける研磨の第３の工程において提供される。ＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物は、
研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
バリア又は誘電体膜除去速度向上添加剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
Ｃｕディッシング低減添加剤と、
腐食防止剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
組成物のｐＨは、酸性又はアルカリ性であり得る。酸性ｐＨについては、ｐＨは２．０～６．５であり、アルカリ性ｐＨのＰＩＢタイプのＣＭＰ研磨組成物については、ｐＨ範囲は８～１１である。
研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
バリア又は誘電体膜除去速度向上添加剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
Ｃｕディッシング低減添加剤と、
腐食防止剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
組成物のｐＨは、酸性又はアルカリ性であり得る。酸性ｐＨについては、ｐＨは２．０～６．５であり、アルカリ性ｐＨのＰＩＢタイプのＣＭＰ研磨組成物については、ｐＨ範囲は８～１１である。
【0015】
別の態様では、シングルプラテンＣＭＰ研磨方法が提供される。シングルプラテンＣＭＰ研磨方法は、
単一の費用対効果の高い研磨パッドを有するシングルプラテンを提供することと、
銅、バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅Ｌｏｗ－ｋ、超Ｌｏｗ－ｋ及び／又は他の誘電体膜からなる少なくとも１つの膜を有する半導体パターン化ウェハを提供することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物を提供することと、
銅膜を制御された厚さまで研磨することであって、銅膜の少なくとも一部は研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物を提供することと、
最後の研磨から残された銅膜を研磨し、バリア膜上で停止することであって、最後の研磨から残された銅膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、停止することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物を提供することと、
バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅膜、Ｌｏｗ－ｋ、超Ｌｏｗ－ｋ及び／又は他の誘電体膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を研磨することであって、少なくとも１つの膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、の工程を含む。
単一の費用対効果の高い研磨パッドを有するシングルプラテンを提供することと、
銅、バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅Ｌｏｗ－ｋ、超Ｌｏｗ－ｋ及び／又は他の誘電体膜からなる少なくとも１つの膜を有する半導体パターン化ウェハを提供することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物を提供することと、
銅膜を制御された厚さまで研磨することであって、銅膜の少なくとも一部は研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物を提供することと、
最後の研磨から残された銅膜を研磨し、バリア膜上で停止することであって、最後の研磨から残された銅膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、停止することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物を提供することと、
バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅膜、Ｌｏｗ－ｋ、超Ｌｏｗ－ｋ及び／又は他の誘電体膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を研磨することであって、少なくとも１つの膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、の工程を含む。
【0016】
別の態様では、シングルプラテンＣＭＰ研磨システムが提供される。シングルプラテンＣＭＰ研磨システムは、
単一の費用対効果の高い研磨パッドを有するシングルプラテンを提供することと、
少なくとも銅、バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅Ｌｏｗ－ｋ、超Ｌｏｗ－ｋ及び／又は他の誘電体膜を有する半導体パターン化ウェハを提供することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物を提供して、銅膜を制御された厚さに研磨することであって、銅膜の少なくとも一部は研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物を提供して、最後の研磨から残された銅膜を研磨し、バリア膜上で停止することであって、最後の研磨から残された銅膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、停止することと、
上述のＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物を提供して、バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅膜、Ｌｏｗ－ｋ膜、超Ｌｏｗ－ｋ膜及び／又は他の誘電体膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を研磨することであって、少なくとも１つの膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、を含む。
単一の費用対効果の高い研磨パッドを有するシングルプラテンを提供することと、
少なくとも銅、バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅Ｌｏｗ－ｋ、超Ｌｏｗ－ｋ及び／又は他の誘電体膜を有する半導体パターン化ウェハを提供することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物を提供して、銅膜を制御された厚さに研磨することであって、銅膜の少なくとも一部は研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物を提供して、最後の研磨から残された銅膜を研磨し、バリア膜上で停止することであって、最後の研磨から残された銅膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、停止することと、
上述のＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物を提供して、バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅膜、Ｌｏｗ－ｋ膜、超Ｌｏｗ－ｋ膜及び／又は他の誘電体膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を研磨することであって、少なくとも１つの膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、を含む。
【0017】
研磨材粒子としては、コロイド状シリカ又は高純度コロイド状シリカ、アルミナドープシリカ粒子などの、コロイド状シリカの格子内で他の金属酸化物によってドープされたコロイド状シリカ粒子；α－型、β－型、及びγ－型の酸化アルミニウムを含むコロイド状酸化アルミニウム；コロイド状で光活性の二酸化チタン、酸化セリウム、コロイド状酸化セリウム、ナノサイズの無機金属酸化物粒子、例えばアルミナ、チタニア、ジルコニア、セリアなど；ナノサイズのダイヤモンド粒子、ナノサイズの窒化ケイ素粒子；モノモーダル、バイモーダル、マルチモーダルのコロイド状研磨材粒子；有機ポリマー系軟質研磨材、表面被覆若しくは改質研磨材、又は他の複合粒子、並びにこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【0018】
シリコーン含有分散剤としては、水不溶性シリコーン骨格と、いくつかの水溶性ポリエーテルペンダント基との両方を含有するシリコーンポリエーテル；例えば、表面湿潤性を提供するエチレンオキシド（ＥＯ）及びプロピレンオキシド（ＰＯ）（ＥＯ－ＰＯ）官能基の繰り返し単位などが挙げられるが、これらに限定されない。
【0019】
腐食防止剤としては、１，２，４－トリアゾール、アミトロール（３－アミノ－１，２，４－トリアゾール）、ベンゾトリアゾール及びベンゾトリアゾール誘導体、テトラゾール及びテトラゾール誘導体、イミダゾール及びイミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール及びベンゾイミダゾール誘導体、ピラゾール及びピラゾール誘導体、並びにテトラゾール及びテトラゾール誘導体などの芳香環中に窒素原子を含有するヘテロ芳香族化合物のファミリーが挙げられるが、これらに限定されない。
【0020】
キレート剤（又はキレート化剤）としては、アミノ酸、アミノ酸誘導体、有機アミンが挙げられるが、これらに限定されない。
【0021】
アミノ酸及びアミノ酸誘導体としては、グリシン、Ｄ－アラニン、Ｌ－アラニン、ＤＬ－アラニン、ベータ－アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアミン、プロリン、セリン、トレオニン、チロシン、グルタミン、アスパラギン、グルタミン酸、アスパラギン酸、トリプトファン、ヒスチジン、アルギニン、リジン、メチオニン、システイン、イミノ二酢酸、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【0022】
有機アミンとしては、２，２－ジメチル－１，３－プロパンジアミン及び２，２－ジメチル－１，４－ブタンジアミン、エチレンジアミン、１，３－ジアミンプロパン、１，４－ジアミンブタンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【0023】
２つの第一級アミン部分を有する有機ジアミン化合物は、二元キレート剤として記載することができる。
【0024】
殺生物剤としては、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ製のＫａｔｈｏｎ（商標）、Ｋａｔｈｏｎ（商標）ＣＧ／ＩＣＰ ＩＩが挙げられるが、これらに限定されない。それらは、５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン及び２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オンの活性成分を有する。
【0025】
Ｃｕディッシング低減剤としては、非イオン性有機界面活性剤、例えば、アセチレンエトキシレート型の界面活性剤Ｄｙｎｏｌ６０７（商標）、Ｄｙｎｏｌ６０４（商標）、若しくはポリグリコールエーテル構造Ｔｅｒｇｉｔｏｌ（商標）型の非イオン性界面活性剤、例えば、Ｔｅｒｇｉｔｏｌ（商標）Ｍｉｎ Ｆｏｒｍ １ｘ、Ｔｅｒｇｉｔｏｌ（商標）Ｌ－６２、Ｔｅｒｇｉｔｏｌ（商標）Ｌ－６４、又は陰イオン性界面活性剤、例えば、有機アルキルスルホネート、有機アルキルホスフェート、若しくは有機カルボキシレートが挙げられるが、これらに限定されない。アニオン性界面活性剤の例としては、ドデシルスルホネートアンモニウム又はカリウム塩、オクチルホスフェートアンモニウム又はカリウム塩、及びオクチルカルボキシレートアンモニウム又はカリウム塩が挙げられる。
【0026】
バリア又は誘電体膜除去速度向上添加剤には、ケイ酸アンモニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム又はケイ酸テトラアルキルなどのケイ酸塩の様々な塩が含まれるが、これらに限定されない。
【0027】
酸化剤としては、過ヨウ素酸、過酸化水素、ヨウ素酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過硫酸アンモニウム、モリブデン酸アンモニウム、硝酸第二鉄、硝酸、硝酸カリウム、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【0028】
Ｃｕ除去速度向上剤及び欠陥低減剤としての有機第四級アンモニウム塩としては、異なる対イオンを有するコリン塩、例えば、重炭酸コリン、水酸化コリン、クエン酸二水素コリン塩、コリンエタノールアミン、重酒石酸コリンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【0029】
ｐＨ調整剤としては、以下の硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機又は有機酸、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。ｐＨ調整剤としては、ｐＨをよりアルカリ性の方向に調整するために使用することができる、水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、有機アミン、及び他の化学試薬などの塩基性ｐＨ調整剤も挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】従来の３プラテンＣＭＰプロセスが、本開示のシングルプラテンＣＭＰプロセスと比較される。
【発明を実施するための形態】
【0031】
本開示は、３工程Ｃｕ ＣＭＰプロセスなどのバックエンドＣＭＰ用途のための、ＰＩＢタイプの金属バルク、ＰＩＢタイプの金属ソフトランディング、及びＰＩＢタイプの金属バリアＣＭＰスラリーを使用する単一の同じ研磨パッドを用いたシングルプラテンＣＭＰ研磨を教示する。
【0032】
本出願は、パッド凹凸の役割が高品質のミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズによって果たされる、新しい技術を開示する。ＰＵビーズのサイズは、市販の研磨パッドにおける孔及び凹凸のサイズに匹敵する。
【0033】
ビーズは、水性組成物中にポリウレタンビーズを分散させるための分散剤としての湿潤剤（又は界面活性剤）の助けを借りて、か焼セリア、コロイド状シリカ、又は複合粒子などの研磨材粒子を有するＣｕ ＣＭＰ研磨組成物中に懸濁される。
【0034】
ビーズは、以下に記載する手段によってウェハ表面と接触し、従来の凹凸とほぼ同じ方法で研磨を促進する。
【0035】
ビーズのサイズ、及び組成物中のそれらの濃度の両方を選択することによって、ウェハと接触する「頂点」の高さ、曲率、及び面積密度のはるかに良好な制御が達成され、従来の凸凹接触に伴うプロセスのばらつきが大幅に低減される。
【0036】
ビーズの使用は、研磨を行う第２の表面、又はカウンター面を依然として必要とし、これは、本発明の場合、従来のポリウレタン系パッドであり続けるが、研磨が行われる主要な表面ではないため、最小限のコンディショニングを必要とするものである。あるいは、安価でかつ部分的にコンディショニングされたパッドをカウンター面として使用することができる。
【0037】
研磨機は、通常、２～３つのパッドを有する３プラテンを使用し、バックエンドＣＭＰ用途のために３つの異なるＣＭＰ研磨組成物を使用する。本開示では、同じ研磨パッド及び３つの異なるＣＭＰスラリーを使用するシングルプラテンプロセスが、バックエンドＣＭＰ用途のための３プラテンＣＭＰプロセスを置き換えるために使用される。シングルプラテンプロセスは、半導体デバイス製造プロセスにおける大幅なコスト削減を提供し、半導体デバイス製造効率におけるスループットを増加させる。
【0038】
使用済みパッドを除去し、新しいパッドを設置し適格とするのに数時間かかることがあるため、ツール中断時間及び新しいパッドを適格とするために使用される消耗品による工学的損失及び製品損失も重大である。同じ研磨パッドでシングルプラテンプロセスを使用すると、そのようなパッドの交換時間は、２～３つの異なる研磨パッドを使用する３プラテンプロセスと比較して、大幅に短縮することができる。
【0039】
研磨パッドに関しては、パッドを剥がして廃棄することが必要になる前に、パッド厚さの約３分の２しか使用されない。コンディショナーについては、数万個のダイヤモンドのうちの数百個のみが製品寿命を制御し、その後コンディショナーは廃棄することが必要になる。更に、パッド及びコンディショナーは、再生又は再利用の選択肢が利用可能ではない。本発明者らの研究は、上記のＥＨＳ問題に対処し、多数のパッド及びダイヤモンドディスクコンディショナーの使用を排除することによって、現在の標準的なＣＭＰプロセスに対する新規な解決策を提供する。
【0040】
シングルプラテンバックエンドＣＭＰ用途のための開示された３つの異なるタイプのＣＭＰ研磨組成物において使用されるポリウレタンビーズは、２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ、又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有する。
【0041】
本発明のいくつかの特定の態様を以下に概説する。
【0042】
一態様では、ＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物は、シングルプラテンＣＭＰプロセスにおける研磨の第１の工程において提供される。ＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物は、
研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
キレート剤又はデュアルキレート剤又はトリスキレート剤と、
腐食防止剤と、
有機第四級アンモニウム塩と、
殺生物剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
組成物のｐＨは、３．０～１２．０、５．５～７．５、又は６．０～７．５である。
研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
キレート剤又はデュアルキレート剤又はトリスキレート剤と、
腐食防止剤と、
有機第四級アンモニウム塩と、
殺生物剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
組成物のｐＨは、３．０～１２．０、５．５～７．５、又は６．０～７．５である。
【0043】
別の態様では、ＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物は、シングルプラテンＣＭＰプロセスにおける研磨の第２の工程において提供される。ＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物は、
研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
Ｃｕディッシング低減添加剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
キレート剤又はデュアルキレート剤又はトリスキレート剤と、
腐食防止剤と、
有機第四級アンモニウム塩と、
殺生物剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
組成物のｐＨは、３．０～１２．０、５．５～７．５、又は６．０～７．５である。
研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
Ｃｕディッシング低減添加剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
キレート剤又はデュアルキレート剤又はトリスキレート剤と、
腐食防止剤と、
有機第四級アンモニウム塩と、
殺生物剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
組成物のｐＨは、３．０～１２．０、５．５～７．５、又は６．０～７．５である。
【0044】
第３の態様では、ＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物は、シングルプラテンＣＭＰプロセスにおける研磨の第３の工程において提供される。ＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物は、
研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
バリア又は誘電体膜除去速度向上添加剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
Ｃｕディッシング低減添加剤と、
腐食防止剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
組成物のｐＨは、酸性又はアルカリ性であり得る。酸性ｐＨについては、ｐＨは２．０～６．５であり、アルカリ性ｐＨのＰＩＢタイプのＣＭＰ研磨組成物については、ｐＨ範囲は８～１１である。
研磨材と、
２～１００μｍ、１０～８０μｍ、２０～７０μｍ又は３０～５０μｍの範囲のサイズを有するミクロンサイズのポリウレタン（ＰＵ）ビーズと、
シリコーン含有分散剤と、
バリア又は誘電体膜除去速度向上添加剤と、
水などの液体キャリアと、
任意選択で、
Ｃｕディッシング低減添加剤と、
腐食防止剤と、
ｐＨ調節剤と、
使用時に添加される酸化剤と、を含み、
組成物のｐＨは、酸性又はアルカリ性であり得る。酸性ｐＨについては、ｐＨは２．０～６．５であり、アルカリ性ｐＨのＰＩＢタイプのＣＭＰ研磨組成物については、ｐＨ範囲は８～１１である。
【0045】
別の態様では、シングルプラテンＣＭＰ研磨方法が提供される。シングルプラテンＣＭＰ研磨方法は、
単一の費用対効果の高い研磨パッドを有するシングルプラテンを提供することと、
銅、バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅Ｌｏｗ－ｋ、超Ｌｏｗ－ｋ及び／又は他の誘電体膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を有する半導体パターン化ウェハを提供することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物を提供することと、
銅膜を制御された厚さまで研磨することであって、銅膜の少なくとも一部は研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物を提供することと、
最後の研磨から残された銅膜を研磨し、バリア膜上で停止することであって、最後の研磨から残された銅膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、停止することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物を提供することと、
バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅膜、Ｌｏｗ－ｋ、超Ｌｏｗ－ｋ及び／又は他の誘電体膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を研磨することであって、少なくとも１つの膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、の工程を含む。
単一の費用対効果の高い研磨パッドを有するシングルプラテンを提供することと、
銅、バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅Ｌｏｗ－ｋ、超Ｌｏｗ－ｋ及び／又は他の誘電体膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を有する半導体パターン化ウェハを提供することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物を提供することと、
銅膜を制御された厚さまで研磨することであって、銅膜の少なくとも一部は研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物を提供することと、
最後の研磨から残された銅膜を研磨し、バリア膜上で停止することであって、最後の研磨から残された銅膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、停止することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物を提供することと、
バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅膜、Ｌｏｗ－ｋ、超Ｌｏｗ－ｋ及び／又は他の誘電体膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を研磨することであって、少なくとも１つの膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、の工程を含む。
【0046】
更に別の態様では、ＣＭＰ研磨システムが提供される。シングルプラテンＣＭＰ研磨システムは、
単一の費用対効果の高い研磨パッドを有するシングルプラテンを提供することと、
少なくとも銅、バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅Ｌｏｗ－ｋ、超Ｌｏｗ－ｋ及び／又は他の誘電体膜を有する半導体パターン化ウェハを提供することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物を提供して、銅膜を制御された厚さに研磨することであって、銅膜の少なくとも一部は研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物を提供して、最後の研磨から残された銅膜を研磨し、バリア膜上で停止することであって、最後の研磨から残された銅膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、停止することと、
上述のＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物を提供して、バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅膜、Ｌｏｗ－ｋ膜、超Ｌｏｗ－ｋ膜及び／又は他の誘電体膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を研磨することであって、少なくとも１つの膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、を含む。
単一の費用対効果の高い研磨パッドを有するシングルプラテンを提供することと、
少なくとも銅、バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅Ｌｏｗ－ｋ、超Ｌｏｗ－ｋ及び／又は他の誘電体膜を有する半導体パターン化ウェハを提供することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物を提供して、銅膜を制御された厚さに研磨することであって、銅膜の少なくとも一部は研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、
上記のようなＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物を提供して、最後の研磨から残された銅膜を研磨し、バリア膜上で停止することであって、最後の研磨から残された銅膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、停止することと、
上述のＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物を提供して、バリア、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）銅膜、Ｌｏｗ－ｋ膜、超Ｌｏｗ－ｋ膜及び／又は他の誘電体膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を研磨することであって、少なくとも１つの膜の少なくとも一部は、研磨パッド及びＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物の両方と接触している、研磨することと、を含む。
【0047】
研磨材粒子は、ナノサイズの粒子であり、コロイド状シリカ又は高純度コロイド状シリカ；アルミナドープシリカ粒子などの、コロイド状シリカの格子内で他の金属酸化物によってドープされたコロイド状シリカ粒子；α－型、β－型、及びγ－型の酸化アルミニウムを含むコロイド状酸化アルミニウム；コロイド状で光活性の二酸化チタン、酸化セリウム、コロイド状酸化セリウム、ナノサイズの無機金属酸化物粒子、例えばアルミナ、チタニア、ジルコニア、セリアなど；ナノサイズのダイヤモンド粒子、ナノサイズの窒化ケイ素粒子；モノモーダル、バイモーダル、マルチモーダルのコロイド状研磨材粒子；有機ポリマー系軟質研磨材、表面被覆若しくは改質研磨材、又は他の複合粒子、並びにこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【0048】
コロイド状シリカは、ケイ酸塩から製造することができ、高純度コロイド状シリカは、ＴＥＯＳ又はＴＭＯＳから製造することができる。コロイド状シリカ又は高純度コロイド状シリカは、モノモデル又はマルチモデルの、様々なサイズ、並びに球形、まゆ形、凝集体形、及び他の形状などの様々な形状を有する狭い又は広い粒径分布を有することができる。
【0049】
ナノサイズの粒子はまた、球形、まゆ形、凝集体形などの異なる形状を有することができる。
【0050】
Ｃｕ ＣＭＰスラリーに使用される研磨材の粒径は、５ｎｍ～５００ｎｍ、１０ｎｍ～２５０ｎｍ、又は２５ｎｍ～１００ｎｍの範囲である。
【0051】
Ｃｕ ＣＭＰ研磨組成物は、０．００２５重量％～２５重量％、０．００２５重量％～２．５重量％、０．００５重量％～０．５重量％の研磨材を含む。
【0052】
ＣＭＰ研磨組成物は、ポリウレタンビーズを水溶液中に分散させるためのシリコーン含有分散剤を含む。シリコーン含有分散剤は、表面湿潤剤分散剤としても機能する。
【0053】
シリコーン含有分散剤としては、水不溶性シリコーン骨格と、いくつかの水溶性ポリエーテルペンダント基との両方を含有するシリコーンポリエーテル；例えば、表面湿潤特性を提供するＥＯ－ＰＯ官能基の繰り返し単位が挙げられるが、これらに限定されない。
【0054】
シリコーン含有分散剤の例としては、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｅ６０８、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｊ２０８－６、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ａ２０８、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）ＣＲ１１１５、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ａ２０４、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ａ００４－ＵＰ、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ａ００８－ＵＰ、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｂ６０８、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｃ２０８、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｃ４１０、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｄ２０８、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｄ２０８、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｄ２０８－３０、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｄｉ－１０１０、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｄｉ－１５１０、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｄｉ－１５－Ｉ、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｄｉ－２０１２、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｄｉ－５０１８－Ｆ、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｇ８－Ｉ、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｊ１０１５－Ｏ、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｊ１０１５－Ｏ－ＡＣ、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｊ２０８、ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ｊ２０８－６、ｓｉｌｔｅｃｈ（登録商標）ＯＰ－８、ｓｉｌｔｅｃｈ（登録商標）ＯＰ－１１、ｓｉｌｔｅｃｈ（登録商標）ＯＰ－１２、ｓｉｌｔｅｃｈ（登録商標）ＯＰ－１５、ｓｉｌｔｅｃｈ（登録商標）ＯＰ－２０；Ｓｉｌｔｅｃｈ製の製品；２２５ Ｗｉｃｋｓｔｅｅｄ Ａｖｅｎｕｅ，Ｔｏｒｏｎｔｏ Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ Ｍ４Ｈ １Ｇ５が挙げられる。
【0055】
シリコーン含有分散剤の濃度範囲は、０．０１重量％～２．０重量％、０．０２５重量％～１．０重量％、又は０．０５重量％～０．５重量％である。
【0056】
ＣＭＰスラリーは、様々なサイズのポリウレタンビーズを含有する。
【0057】
ポリウレタンビーズの濃度範囲は、０．０１重量％～２．０重量％、０．０２５重量％～１．０重量％、又は０．０５重量％～０．５重量％である。
【0058】
Ｃｕ除去速度増強剤及び欠陥低減剤としての有機第四級アンモニウム塩としては、コリン重炭酸塩などのコリン塩、又はコリンと他のアニオン性対イオンとの間で形成される全ての他の塩が挙げられるが、これらに限定されない。
【0059】
ＣＭＰスラリーは、０．００５重量％～０．５重量％、０．００１重量％～０．２５重量％、又は０．００２重量％～０．１重量％の第四級アンモニウム塩を含有する。
【0060】
ＣＭＰスラリーは、０．１重量％～１８重量％、０．５重量％～１５重量％、若しくは１．０重量％～１０．０重量％の少なくとも１つのキレート剤、デュアルキレート剤又はトリスキレート剤を含有する。
【0061】
キレート剤（又はキレート化剤）としては、アミノ酸、アミノ酸誘導体、有機アミンが挙げられるが、これらに限定されない。
【0062】
アミノ酸及びアミノ酸誘導体としては、グリシン、Ｄ－アラニン、Ｌ－アラニン、ＤＬ－アラニン、ベータ－アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアミン、プロリン、セリン、トレオニン、チロシン、グルタミン、アスパラギン、グルタミン酸、アスパラギン酸、トリプトファン、ヒスチジン、アルギニン、リジン、メチオニン、システイン、イミノ二酢酸、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【0063】
有機アミンとしては、２，２－ジメチル－１，３－プロパンジアミン及び２，２－ジメチル－１，４－ブタンジアミン、エチレンジアミン、１，３－ジアミンプロパン、１，４－ジアミンブタンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【0064】
２つの第一級アミン部分を有する有機ジアミン化合物は、二元キレート剤として記載することができる。
【0065】
腐食防止剤は、任意の既知の報告された腐食防止剤であってよい。
【0066】
腐食防止剤としては、例えば、１，２，４－トリアゾール、アミトロール（３－アミノ－１，２，４－トリアゾール）、ベンゾトリアゾール及びベンゾトリアゾール誘導体、テトラゾール及びテトラゾール誘導体、イミダゾール及びイミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール及びベンゾイミダゾール誘導体、ピラゾール及びピラゾール誘導体、並びにテトラゾール及びテトラゾール誘導体などの芳香環中に窒素原子を含有するヘテロ芳香族化合物のファミリーが挙げられるが、これらに限定されない。
【0067】
ＣＭＰスラリーは、０．００５重量％～１．０重量％、０．０１重量％～０．５重量％、又は０．０２５重量％～０．２５重量％の腐食防止剤を含有する。
【0068】
Ｃｕ化学機械的研磨組成物のより安定した保管寿命を提供するための活性成分を有する殺生物剤を、使用することができる。
【0069】
殺生物剤としては、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ製のＫａｔｈｏｎ（商標）、Ｋａｔｈｏｎ（商標）ＣＧ／ＩＣＰ ＩＩが挙げられるが、これらに限定されない。それらは、５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン及び／又は２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オンの活性成分を有する。
【0070】
ＣＭＰスラリーは、０．０００１重量％～０．０５重量％、０．０００１重量％～０．０２５重量％、又は０．０００１重量％～０．０１重量％の殺生物剤を含有する。
【0071】
酸性若しくは塩基性化合物又はｐＨ調整剤を使用して、ＣＭＰ研磨組成物のｐＨを、最適化されたｐＨ値に調整することを可能にすることができる。
【0072】
ｐＨ調整剤としては、以下の硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機又は有機酸、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。ｐＨ調整剤としては、ｐＨをよりアルカリ性の方向に調整するために使用することができる、水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、有機アミン、及び他の化学試薬などの塩基性ｐＨ調整剤も挙げられる。
【0073】
ＣＭＰスラリーは、０重量％～１重量％、０．０１重量％～０．５重量％、又は０．１重量％～０．２５重量％のｐＨ調整剤を含有する。
【0074】
Ｃｕディッシング低減剤としては、非イオン性有機界面活性剤、例えば、アセチレンエトキシレート型の界面活性剤Ｄｙｎｏｌ６０７（商標）、Ｄｙｎｏｌ６０４（商標）、若しくはポリグリコールエーテル構造Ｔｅｒｇｉｔｏｌ（商標）型の非イオン性界面活性剤、例えば、Ｔｅｒｇｉｔｏｌ（商標）Ｍｉｎ Ｆｏｒｍ １ｘ、Ｔｅｒｇｉｔｏｌ（商標）Ｌ－６２、Ｔｅｒｇｉｔｏｌ（商標）Ｌ－６４、又は陰イオン性界面活性剤、例えば、有機アルキルスルホネート、有機アルキルホスフェート、若しくは有機カルボキシレートが挙げられるが、これらに限定されない。アニオン性界面活性剤の例としては、ドデシルスルホネートアンモニウム又はカリウム塩、オクチルホスフェートアンモニウム又はカリウム塩、及びオクチルカルボキシレートアンモニウム又はカリウム塩が挙げられる。
【0075】
Ｃｕディッシング低減添加剤の濃度は、０．０００５重量％～０．２５重量％の範囲であり、好ましい濃度範囲は０．００１重量％～０．１２５重量％である。より好ましい濃度範囲は、０．０２５重量％～０．１０重量％である。
【0076】
バリア又は誘電体膜除去速度向上添加剤には、ケイ酸アンモニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム又はケイ酸テトラアルキルなどのケイ酸塩の様々な塩が含まれるが、これらに限定されない。
【0077】
ＣＭＰスラリーは、０重量％～２重量％、０．１重量％～１．５重量％、又は０．２５重量％～１重量％のバリア又は誘電体膜除去速度向上添加剤を含有する。
【0078】
ＰＩＢタイプのＣｕバルク及びＣｕソフトランディング研磨組成物のｐＨは約３．０～約１２．０であり好ましいｐＨ範囲は５．５～７．５であり、最も好ましいｐＨ範囲は６．０～７．５である。
【0079】
ＰＩＢタイプのＣｕバリアＣＭＰ研磨組成物のｐＨは、酸性又はアルカリ性であってよい。酸性ｐＨについては、ｐＨは２．０～６．５であり、アルカリ性ｐＨのＰＩＢタイプのＣＭＰ研磨組成物については、ｐＨ範囲は８～１１である。
実験セクション
パラメータ：
Å：オングストローム－長さの単位
ＢＰ：背圧、ｐｓｉ単位
ＣＭＰ：化学機械的平坦化＝化学機械的研磨
ＣＳ：キャリア速度
ＤＦ：ダウンフォース：ＣＭＰ中に加えられる圧力、単位：ｐｓｉ
ｍｉｎ：分
ｍｌ：ミリリットル
ｍＶ：ミリボルト
ｐｓｉ：ポンド／平方インチ
ＰＳ：研磨ツールのプラテン回転速度、単位：ｒｐｍ（毎分回転数）
ＳＦ：研磨組成物の流量、ｍｌ／分
除去速度（ＲＲ）：
Ｃｕ ＲＲ ０．５ｐｓｉ ＣＭＰツールの０．５ｐｓｉのダウン圧力で測定された銅除去速度
Ｃｕ ＲＲ １．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの１．０ｐｓｉのダウン圧力で測定された銅除去速度
Ｃｕ ＲＲ ２．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉのダウン圧力で測定された銅除去速度
Ｃｕ ＲＲ ２．５ｐｓｉ ＣＭＰツールの２．５ｐｓｉのダウン圧力で測定された銅除去速度
ＴＥＯＳ ＲＲ ０．５ｐｓｉ ＣＭＰツールの０．５ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴＥＯＳ除去速度
ＴＥＯＳ ＲＲ １．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの１．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴＥＯＳ除去速度
ＴＥＯＳ ＲＲ ２．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴＥＯＳ除去速度
ＴａＮ ＲＲ ０．５ｐｓｉ ＣＭＰツールの０．５ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴａＮ除去速度
ＴａＮ ＲＲ １．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの１．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴａＮ除去速度
ＴａＮ ＲＲ ２．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴａＮ除去速度
ＢＤ ＲＲ ０．５ｐｓｉ ＣＭＰツールの０．５ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＢＤ除去速度
ＢＤ ＲＲ １．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの１．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＢＤ除去速度
ＢＤ ＲＲ ２．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＢＤ除去速度
ＴｉＮ ＲＲ １．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの１．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴｉＮ除去速度
ＴｉＮ ＲＲ ２．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴｉＮ除去速度
実験セクション
パラメータ：
Å：オングストローム－長さの単位
ＢＰ：背圧、ｐｓｉ単位
ＣＭＰ：化学機械的平坦化＝化学機械的研磨
ＣＳ：キャリア速度
ＤＦ：ダウンフォース：ＣＭＰ中に加えられる圧力、単位：ｐｓｉ
ｍｉｎ：分
ｍｌ：ミリリットル
ｍＶ：ミリボルト
ｐｓｉ：ポンド／平方インチ
ＰＳ：研磨ツールのプラテン回転速度、単位：ｒｐｍ（毎分回転数）
ＳＦ：研磨組成物の流量、ｍｌ／分
除去速度（ＲＲ）：
Ｃｕ ＲＲ ０．５ｐｓｉ ＣＭＰツールの０．５ｐｓｉのダウン圧力で測定された銅除去速度
Ｃｕ ＲＲ １．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの１．０ｐｓｉのダウン圧力で測定された銅除去速度
Ｃｕ ＲＲ ２．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉのダウン圧力で測定された銅除去速度
Ｃｕ ＲＲ ２．５ｐｓｉ ＣＭＰツールの２．５ｐｓｉのダウン圧力で測定された銅除去速度
ＴＥＯＳ ＲＲ ０．５ｐｓｉ ＣＭＰツールの０．５ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴＥＯＳ除去速度
ＴＥＯＳ ＲＲ １．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの１．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴＥＯＳ除去速度
ＴＥＯＳ ＲＲ ２．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴＥＯＳ除去速度
ＴａＮ ＲＲ ０．５ｐｓｉ ＣＭＰツールの０．５ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴａＮ除去速度
ＴａＮ ＲＲ １．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの１．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴａＮ除去速度
ＴａＮ ＲＲ ２．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴａＮ除去速度
ＢＤ ＲＲ ０．５ｐｓｉ ＣＭＰツールの０．５ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＢＤ除去速度
ＢＤ ＲＲ １．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの１．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＢＤ除去速度
ＢＤ ＲＲ ２．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＢＤ除去速度
ＴｉＮ ＲＲ １．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの１．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴｉＮ除去速度
ＴｉＮ ＲＲ ２．０ｐｓｉ ＣＭＰツールの２．０ｐｓｉのダウン圧力で測定されたＴｉＮ除去速度
【0080】
全般的な実験手順
別段の指示がない限り、組成物中の全ての百分率は、重量百分率である。
別段の指示がない限り、組成物中の全ての百分率は、重量百分率である。
【0081】
以下に示す実施例では、以下に示す手順及び実験条件を用いて、ＣＭＰ実験を行った。実施例で使用されたＣＭＰツールは、Ｆｕｊｉｋｏｓｈｉ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｎａｇａｎｏ Ｊａｐａｎ）によって製造された３００ｍｍのＡＰＤ－８００（登録商標）研磨機である。パッドのブレイクインは、２５個のダミー酸化物（ＴＥＯＳ前駆体、ＰＥＴＥＯＳからプラズマ強化ＣＶＤによって堆積された）ウェハを研磨することによって行った。ツール設定及びパッドブレイクインを適格とするために、２つのＰＥＴＥＯＳモニタを、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．の平坦化プラットホームによって供給されたＳｙｔｏｎ（登録商標）ＯＸ－Ｋコロイド状シリカで、ベースライン条件で研磨した。研磨実験は、ブランケットＣｕ、ＴＥＯＳ、ＴａＮ、ＴｉＮ及びＢＤウェハを使用して行った。これらのブランケットウェハは、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，１１５０ Ｃａｍｐｂｅｌｌ Ａｖｅ，ＣＡ，９５１２６から購入した。
研磨パッド、硬質研磨パッド、ＩＣ１０１０は、米国のＤｕＰｏｎｔによって供給された。軟質フジボウパッドは、日本のＦｕｊｉｂｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから供給された。硬質研磨パッドは、硬質の微孔性ポリウレタン材料から作製される。硬質研磨パッドは、約０．５％～４．０％の圧縮率及び約５２～６２の硬度（ショアＤ）を有するＩＣ１０１０であってもよい。硬質及び軟質研磨パッドの両方を、Ｃｕバルク、Ｃｕソフトランディング及びバリアブランケットウェハ実験において、それぞれ、シングルプラテン上で使用した。
研磨パッド、硬質研磨パッド、ＩＣ１０１０は、米国のＤｕＰｏｎｔによって供給された。軟質フジボウパッドは、日本のＦｕｊｉｂｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから供給された。硬質研磨パッドは、硬質の微孔性ポリウレタン材料から作製される。硬質研磨パッドは、約０．５％～４．０％の圧縮率及び約５２～６２の硬度（ショアＤ）を有するＩＣ１０１０であってもよい。硬質及び軟質研磨パッドの両方を、Ｃｕバルク、Ｃｕソフトランディング及びバリアブランケットウェハ実験において、それぞれ、シングルプラテン上で使用した。
【実施例】
【0082】
実施例１－シングルプラテンプロセスでの硬質ＩＣ１０１０パッドの使用
シングルプラテン処理では、ＰＩＢ ＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物は、５．２０重量％のグリシン、２．４０重量％のアラニン、０．０１６重量％のアミトロール、０．０２３１重量％の重炭酸コリン、０．００１６重量％のＮｅｏｌｏｎｅ Ｍ１０殺生物剤、０．２７０５重量％の研磨材としての高純度コロイドシリカ粒子、０．０５０重量％の分散剤としてのＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８、及び０．１０重量％の３５ミクロンサイズのポリウレタンビーズから構成された。
シングルプラテン処理では、ＰＩＢ ＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物は、５．２０重量％のグリシン、２．４０重量％のアラニン、０．０１６重量％のアミトロール、０．０２３１重量％の重炭酸コリン、０．００１６重量％のＮｅｏｌｏｎｅ Ｍ１０殺生物剤、０．２７０５重量％の研磨材としての高純度コロイドシリカ粒子、０．０５０重量％の分散剤としてのＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８、及び０．１０重量％の３５ミクロンサイズのポリウレタンビーズから構成された。
【0083】
ＥＯ－ＰＯ湿潤官能基を含有するＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８を、シリコーン含有分散剤として使用した。
【0084】
シングルプラテン処理では、ＰＩＢ ＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物は、分散剤として０．０５０重量％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８及び０．１０重量％の３５ミクロンサイズのポリウレタンビーズを添加したＥＭＤ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｕソフトランディングスラリー、Ｃｕ３０８６から構成された。
【0085】
シングルプラテン処理では、ＰＩＢバリアＣＭＰ研磨組成物は、分散剤として０．０５０重量％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８及び０．２５重量％の３５ミクロンサイズのポリウレタンビーズを添加した、ＥＭＤ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ＢＡＲ６６１０Ｒスラリーから構成された。
【0086】
２．５重量％のＨ2Ｏ2を、シングルプラテン上での研磨試験のために使用時点でＰＩＢ ＣｕバルクＣＭＰ組成物に添加した。
【0087】
１．０重量％のＨ2Ｏ2を、シングルプラテン上での研磨試験のために使用時点でＰＩＢ ＣｕソフトランディングＣＭＰ組成物に添加した。
【0088】
１．０重量％のＨ2Ｏ2を、シングルプラテン上での研磨試験のための使用時点で、ＰＩＢ ＢＡＲ６６１０ＲバリアＣＭＰ組成物に添加した。
【0089】
研磨試験は、硬質ＩＣ１０１０パッドをシングルプラテンプロセスで、異なる印加ダウンフォース及び摺動速度で行った。
【0090】
シングルプラテンプロセスで硬質ＩＣ１０１０研磨パッドを使用した研磨結果を、表１～表３に示す。
【表1】
【0091】
研磨結果が表１に列挙されているように、最も高いＣｕ除去速度は、硬質ＩＣ１０１０パッドを使用するシングルプラテンプロセス上で、２．５ｐｓｉのダウンフォース及び１．５ｍ／秒の摺動速度で、Ｃｕ ＰＩＢバルクＣＭＰスラリーを用いて達成される。シングルプラテンプロセスでのＰＩＢタイプのＣｕバルクスラリーは、２．０ｐｓｉのダウンフォース及び１．５ｍ／秒の摺動速度で、４５００：１を上回るＣｕ：ＴＥＯＳ研磨選択性と１２００：１を上回るＣｕ：ＴａＮ研磨選択性を提供する。
【0092】
シングルプラテン上でのＰＩＢタイプのＣｕバルクスラリーＣＭＰ研磨プロセスを完了した後、ＣｕソフトランディングＣＭＰスラリーは、続いて、シングルプラテンプロセスでの工程２のＣＭＰプロセスのために使用される。結果を表２に列挙する。
【表2】
【0093】
研磨結果が表２に列挙されているように、最も高いＣｕ除去速度は、シングルプラテンプロセス上で、１．０ｐｓｉのダウンフォース及び１．０ｍ／秒の摺動速度で、Ｃｕ ＰＩＢバルクＣＭＰスラリーを用いて達成される。シングルプラテンプロセスでのＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングスラリーは、高いＣｕ：ＴＥＯＳ研磨選択性、高いＣｕ：ＢＤ研磨選択性、及び良好なＣｕ：ＴａＮ研磨選択性を提供する。シングルプラテンプロセスで使用されるＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰスラリーは、硬質ＩＣ１０１０研磨パッドを使用しながら、研磨誘電体膜、ＴＥＯＳ及びＢＤに対してほぼ完全に停止したＣＭＰ研磨性能を提供する。
【0094】
シングルプラテン上でのＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングスラリーＣＭＰ研磨プロセスを完了した後、ＰＩＢタイプのバリアＣＭＰスラリーは、続いて、シングルプラテンプロセスでの工程３のＣＭＰプロセスのために使用される。結果を表３に列挙する。
【表3】
【0095】
研磨結果が表３に列挙されているように、より高いＴｉＮ除去速度は、４つの異なる印加ダウンフォース及び摺動速度の組み合わせ条件で達成される。ＰＩＢバリアスラリーはまた、シングルプラテンプロセスで、硬質ＩＣ１０１０研磨パッドを用いて、異なる印加ダウンフォース及び摺動速度の組み合わせ条件で、Ｃｕ及びＢＤ膜を研磨する際に完全停止ＣＭＰ研磨性能を提供する。シングルプラテンプロセスでのＰＩＢタイプのバリアＣＭＰスラリーは、硬質ＩＣ１０１０研磨パッドを使用しながら、妥当なＴＥＯＳ及びＴａＮ除去速度を提供する。
【0096】
実施例２－シングルプラテンプロセスでの軟質フジボウパッドの使用
シングルプラテン処理では、ＰＩＢ ＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物は、５．２０重量％のグリシン、２．４０重量％のアラニン、０．０１６重量％のアミトロール、０．０２３１重量％の重炭酸コリン、０．００１６重量％のＮｅｏｌｏｎｅ Ｍ１０殺生物剤、０．２７０５重量％の研磨材としての高純度コロイドシリカ粒子、０．０５０重量％の分散剤としてのＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８、及び０．１０重量％の３５ミクロンサイズのポリウレタンビーズから構成された。
シングルプラテン処理では、ＰＩＢ ＣｕバルクＣＭＰ研磨組成物は、５．２０重量％のグリシン、２．４０重量％のアラニン、０．０１６重量％のアミトロール、０．０２３１重量％の重炭酸コリン、０．００１６重量％のＮｅｏｌｏｎｅ Ｍ１０殺生物剤、０．２７０５重量％の研磨材としての高純度コロイドシリカ粒子、０．０５０重量％の分散剤としてのＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８、及び０．１０重量％の３５ミクロンサイズのポリウレタンビーズから構成された。
【0097】
ＥＯ－ＰＯ湿潤官能基を含有するＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８を、シリコーン含有分散剤として使用した。
【0098】
シングルプラテン処理では、ＰＩＢ ＣｕソフトランディングＣＭＰ研磨組成物は、分散剤として０．０５０重量％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８及び０．１０重量％の３５ミクロンサイズのポリウレタンビーズを添加したＥＭＤ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｕソフトランディングスラリー、Ｃｕ３０８６から構成された。
【0099】
シングルプラテン処理では、ＰＩＢバリアＣＭＰ研磨組成物は、分散剤として０．０５０重量％のＳｉｌｓｕｒｆ Ｅ６０８及び０．２５重量％の３５ミクロンサイズのポリウレタンビーズを添加した、ＥＭＤ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ＢＡＲ６６１０Ｒスラリーから構成された。
【0100】
２．５重量％のＨ2Ｏ2を、シングルプラテン上での研磨試験のために使用時点でＰＩＢ ＣｕバルクＣＭＰ組成物に添加した。
【0101】
１．０重量％のＨ2Ｏ2を、シングルプラテン上での研磨試験のために使用時点でＰＩＢ ＣｕソフトランディングＣＭＰ組成物に添加した。
【0102】
１．０重量％のＨ2Ｏ2を、シングルプラテン上での研磨試験のための使用時点で、ＰＩＢ ＢＡＲ６６１０ＲバリアＣＭＰ組成物に添加した。
【0103】
研磨試験は、軟質フジボウパッドをシングルプラテンプロセスで、異なる印加ダウンフォース及び摺動速度で行った。
【0104】
シングルプラテンプロセスで軟質フジボウ研磨パッドを使用した研磨結果を、表４～表６に示す。
【表4】
【0105】
研磨結果が表４に列挙されているように、最も高いＣｕ除去速度は、軟質フジボウパッドを使用するシングルプラテンプロセス上で、２．５ｐｓｉのダウンフォース及び１．５ｍ／秒の摺動速度で、Ｃｕ ＰＩＢバルクＣＭＰスラリーを用いて達成される。軟質フジボウパッドを使用して得られたＣｕ除去速度は、同じダウンフォース及び摺動速度で硬質ＩＣ１０１０パッドを使用して得られたＣｕ除去速度よりも更に高い。シングルプラテンプロセスでのＰＩＢタイプのＣｕバルクスラリーは、軟質フジボウパッドを使用した２．０ｐｓｉのダウンフォース及び１．５ｍ／秒の摺動速度で、７９００：１を上回る非常に高いＣｕ：ＴＥＯＳ研磨選択性、及び約１４５０：１のＣｕ：ＴａＮ研磨選択性を提供する。したがって、同じＰＩＢタイプのＣｕバルクスラリーを同じ印加ダウンフォース及び摺動速度で使用すると、軟質フジボウパッドは、硬質ＩＣ１０１０パッドで得られた選択性よりも高いＣｕ：ＴＥＯＳ及びＣｕ：ＴａＮ選択性を提供する。
【0106】
シングルプラテンでのＰＩＢタイプのＣｕバルクスラリーＣＭＰ研磨プロセスを完了した後、ＣｕソフトランディングＣＭＰスラリーは、続いて、軟質フジボウパッドを使用するシングルプラテンプロセスでの工程２のＣＭＰプロセスのために使用される。結果を表５に列挙する。
【表5】
【0107】
研磨結果が表５に列挙されているように、最も高いＣｕ除去速度は、軟質フジボウパッドを使用するシングルプラテンプロセスで、１．０ｐｓｉのダウンフォース及び１．０ｍ／秒の摺動速度で、Ｃｕ ＰＩＢバルクＣＭＰスラリーを用いて達成される。シングルプラテンプロセスでのＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングスラリーは、非常に高いＣｕ：ＴＥＯＳ研磨選択性、非常に高いＣｕ：ＢＤ研磨選択性、及び非常に高いＣｕ：ＴａＮ研磨選択性を提供する。シングルプラテンプロセスで使用されるＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングＣＭＰスラリーは、軟質フジボウ研磨パッドを使用しながら、研磨誘電体膜、ＴＥＯＳ及びＢＤに対して完全に停止したＣＭＰ研磨性能を提供する。
【0108】
軟質フジボウパッドを使用するシングルプラテン上でのＰＩＢタイプのＣｕソフトランディングスラリーＣＭＰ研磨プロセスを完了した後、ＰＩＢタイプのバリアＣＭＰスラリーは、続いて、シングルプラテンプロセスでの工程３のＣＭＰプロセスのために使用される。結果を表６に列挙する。
【表6】
【0109】
研磨結果が表５に列挙されているように、より高いＴｉＮ除去速度は、４つの異なる印加ダウンフォース及び摺動速度の組み合わせ条件で達成される。ＰＩＢバリアスラリーはまた、望ましいＣｕ除去速度、良好なＴＥＯＳ、ＴａＮ及びＢＤ膜除去速度を提供する。
【0110】
上に列挙した表１～表６の研磨結果は、硬質ＩＣ１０１０パッド又は軟質フジボウパッドのいずれかを、異なる印加ダウンフォース及び摺動速度条件で使用したものであり、これらの異なるＣＭＰ研磨組成物、ＰＩＢ Ｃｕバルク、ＰＩＢ Ｃｕソフトランディング、及びＰＩＢバリアスラリーは、バックエンドＣＭＰ用途のためのシングルプラテンＣＭＰプロセスで首尾よく使用することができる。
【0111】
上に列挙した本発明の実施形態は、本発明から作製することのできる多数の実施形態の例示である。プロセスの多数の他の構成が使用されてもよく、プロセスにおいて使用される材料は、具体的に開示されたもの以外の多数の材料から選択されてもよいことが企図される。
【図1】
【国際調査報告】