研磨用組成物及び導電性材料研磨方法
導電性材料層が配置された基板を処理する方法であって、基板を処理装置に位置させるステップと、基板に第１の研磨組成物を供給するステップとを備えた方法が提供される。研磨組成物は、燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、塩、酸化剤、磨き剤粒状物、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、及び溶媒を含む。この方法は、更に、導電性材料層に不動態化層を形成するステップと、この不動態化層を除去して、導電性材料層の一部分を露出させるステップと、基板に第１バイアスを印加するステップと、導電性材料層の少なくとも約５０％を除去するステップとを備えている。この方法は、更に、第１研磨組成物から基板を分離するステップと、基板を第２研磨組成物及び第２バイアスに露出させるステップと、導電性材料層を除去し続けるステップとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、基板から導電性材料を除去するための組成物及び方法に関する。
【０００２】
関連技術の背景
[0002]サブハーフミクロン及びそれ以下の特徴部を確実に形成することは、半導体デバイスの次世代の大規模集積（ＶＬＳＩ）及び超大規模集積（ＵＬＳＩ）のための重要な技術の１つである。しかしながら、回路技術の範囲が圧迫されるにつれて、ＶＬＳＩ及びＵＬＳＩ技術における相互接続部の寸法収縮のために、処理能力に付加的な要求が課せられている。ＶＬＳＩ及びＵＬＳＩで成功を収めると共に、個々の基板及びダイの回路密度及びクオリティを高めるための努力を継続するには、相互接続部を確実に形成することが重要である。
【０００３】
[0003]基板表面上で順次に材料堆積及び材料除去技術を使用してそこに特徴部を形成するようにして多レベルの相互接続部が形成される。材料の層が順次に堆積され除去されるので、基板の最上面は、その表面にわたって非平坦状態となり、更なる処理の前に平坦化を必要とすることがある。平坦化又は「研磨」とは、基板の表面から材料を除去して一般的に均一な平坦面を形成するプロセスである。平坦化は、余計な堆積材料を除去し、望ましからぬ表面トポグラフィー及び表面欠陥、例えば、粗面性、集塊材料、結晶格子のダメージ、スクラッチ、及び汚染された層又は材料を除去して、その後のホトリソグラフィー及び他の半導体プロセスのための均一な表面を設ける上で有用である。
【０００４】
[0004]化学的機械的平坦化又は化学的機械的研磨（ＣＭＰ）は、基板を平坦化するのに使用される共通の技術である。従来のＣＭＰ技術では、基板キャリア又は研磨ヘッドがキャリアアッセンブリに装着され、ＣＭＰ装置の研磨用品と接触するように位置される。キャリアアッセンブリは、制御可能な圧力を基板に与えて、基板を研磨パッドに押し付ける。パッドは、外部の駆動力により基板に対して移動される。従って、ＣＭＰ装置は、研磨組成物を散布しながら、基板の表面と研磨用品との間に研磨即ちこすり移動を与えて、化学的作用及び機械的作用の両方を生じさせる。
【０００５】
[0005]しかしながら、基板に形成された特徴画成部を充填するために基板の表面に堆積される材料は、可変密度の特徴画成部の上に形成される面をしばしば不均一なものにする。図１Ａを参照すれば、低密度の特徴画成部としても知られている広い特徴画成部３０、又は高密度の特徴画成部としても知られている狭い特徴画成部４０を充填するために基板１０に金属層２０が堆積される。過剰負担部と称される過剰材料が、狭い特徴画成部４０の上に大きな厚み４５で形成されると共に、広い特徴画成部３０の上に最小堆積部３５が生じることがある。過剰負担部をもつ表面を研磨すると、狭い特徴部の上での金属除去が不充分なことから残留部５０が保持されることがある。このような残留部５０を除去するために過剰に研磨プロセスを行うと、広い特徴画成部３０の上の金属が過剰に除去されることがある。過剰な金属除去は、図１Ｂに示すように、広い特徴部の上に、ディッシング５５として知られている凹所又はくぼみのようなトポグラフィー欠陥を生じることになる。
【０００６】
[0006]基板表面上の特徴部のディッシングや残留部の保持は、このディッシングや残留部が基板のその後の処理に悪影響を及ぼすことがあるので、望ましからぬことである。例えば、ディッシングは、非平坦面を生じさせ、その後のホトリソグラフィーステップ中に高解像度の線を印刷する能力を損なうと共に、基板のその後の表面トポグラフィーに悪影響を及ぼし、デバイスの形成及び収率に影響を与える。また、ディッシングは、デバイスのコンダクタンスを下げると共にその抵抗を上げることによりデバイスの性能にも悪影響を及ぼし、デバイスのばらつき及びデバイスの収率ロスを生じさせる。残留物は、導電性材料と基板表面との間に配置されるバリア層材料（図示せず）のようなその後の材料の非均一な研磨を招くことがある。ＣＭＰ後のプロフィールは、一般に、狭いトレンチ即ち高密度エリアよりも広いトレンチにおいてより高いディッシングを示す。また、非均一な研磨は、デバイスの欠陥発生を増加し、基板の収率を低下させる。
【０００７】
[0007]また、基板研磨プロセスは、生産スループットを高めるために非常に効率の良いものでなければならない。化学的濃度、電位及び／又は研磨用品の圧力のようなプロセス変数の増加により過剰研磨された欠陥部がしばしば基板に形成される。これら欠陥の幾つかは、これら変数を減少することで最小にできるが、時間の延長や生産スループットのロスを伴う。
【０００８】
[0008]それ故、平坦化中に基板へのダメージを最小にすると共に、生産時間を最短にして、基板から導電性材料を除去するための組成物及び方法が要望される。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]一実施形態において、導電性材料層が配置された基板を処理する方法であって、基板を処理装置に位置させるステップと、基板に第１の研磨組成物を供給するステップとを備えた方法が提供される。研磨組成物は、燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、塩、酸化剤、磨き剤粒状物、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、及び溶媒を含む。この方法は、更に、導電性材料層に不動態化層を形成するステップと、この不動態化層を除去して、導電性材料層の一部分を露出させるステップと、基板に第１バイアスを印加するステップと、導電性材料層の少なくとも約５０％を除去するステップとを備えている。この方法は、更に、第１研磨組成物から基板を分離するステップと、基板を第２研磨組成物及び第２バイアスに露出させるステップと、導電性材料層を除去し続けるステップとを備えている。
【００１０】
[0010]別の実施形態において、導電性材料層が配置された基板を処理する方法であって、基板を処理装置に位置させるステップと、燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、塩、酸化剤及び磨き剤粒状物を含む第１の研磨組成物に基板を露出させるステップとを備えた方法が提供される。この方法は、更に、基板に第１バイアスを印加するステップと、導電性材料層の少なくとも５０％を除去するステップと、基板を第２研磨組成物及び第２バイアスに露出させるステップと、導電性材料層を除去し続けるステップとを備えている。
【００１１】
[0011]別の実施形態において、導電性材料層を除去する方法であって、基板を処理装置に用意するステップと、基板を第１の研磨組成物に露出させるステップとを備えた方法が提供される。第１の研磨組成物は、約１重量％から約１０重量％の燐酸と、約０．１重量％から約６重量％の少なくとも１つのキレート化剤と、約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤と、約０．５重量％から約１０重量％の塩と、約０．２重量％から約５重量％の酸化剤と、約０．０５重量％から約１重量％の磨き剤粒状物と、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤と、溶媒とを含む。この方法は、更に、基板に第１バイアスを印加するステップと、導電性材料層の少なくとも５０％を除去するステップと、基板を第２研磨組成物及び第２バイアスに露出させて、導電性層を除去し続けるステップとを備えている。第２の研磨組成物は、約０．１重量％から約５重量％の燐酸と、約０．１重量％から約５重量％の少なくとも１つのキレート化剤と、約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤とを含む。
【００１２】
[0012]別の実施形態において、導電性材料層が配置された基板を処理する方法であって、基板を処理装置に位置させるステップと、約３０ミリシーメント（ｍＳ）から約６０ｍＳの範囲の第１導電率をもつ第１の研磨組成物に基板を露出させるステップであって、第１の研磨組成物が酸化剤及び磨き剤粒状物を含むようなステップと、基板に第１バイアスを印加するステップとを備えた方法が提供される。この方法は、更に、約１５ｍＳから約４０ｍＳの範囲の第２導電率をもつ第２の研磨組成物に基板を露出させるステップと、基板に第２バイアスを印加して、導電性層の除去を続けるステップとを含んでもよい。
【００１３】
[0013]別の実施形態において、導電性材料層が配置された基板を処理する方法であって、基板を処理装置に位置させるステップと、基板を第１の研磨組成物に露出させるステップと、基板に第１バイアスを印加するステップとを備えた方法が提供される。第１の研磨組成物は、燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、塩、酸化剤、磨き剤粒状物、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、及び溶媒を含む。このプロセスは、更に、基板を第２の研磨組成物に露出させるステップと、基板に第２のバイアスを印加するステップと、導電性層を除去し続けるステップとを備えている。第２の研磨組成物は、燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、磨き剤粒状物、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、及び溶媒を含む。
【００１４】
[0014]本発明の更に別の実施形態は、電気化学的機械的研磨技術により導電性材料を除去するための組成物及び方法を提供する。１つの態様では、導電性材料層が配置された基板を処理する方法において、第１電極及び第２電極を含む処理装置に基板を用意するステップであって、基板を第２電極に電気的に接触させ、基板表面は、狭い特徴画成部及び広い特徴画成部の上に配置された導電性材料層を含むようなステップと、第１電極と基板との間に研磨組成物を供給するステップであって、この研磨組成物は、酸性系電解液システムと、１つ以上のキレート化剤と、約０．２重量％より多くの１つ以上の腐食防止剤と、１つ以上の無機又は有機の酸性塩と、約４．５より大きく約７までのｐＨを与えるための１つ以上のｐＨ調整剤と、溶媒とを含み、更に、この研磨組成物は、導電性材料に不動態化層を形成するようなステップと、その不動態化層を除去して、導電性材料の一部分を露出させるステップと、第１電極と第２電極との間にバイアスを印加するステップと、狭い特徴画成部の上に配置された導電性材料を、広い特徴画成部の上に配置された導電性材料より高い除去率で除去するステップとを備えた方法が提供される。狭い特徴画成部の上の材料を高い除去率で除去すると、ここに述べる組成物を使用して広い特徴画成部の上に突出部を形成することができる。
【００１５】
[0015]また、突出部の形成は、第１電極と第２電極との間にパルス変調技術により電力を印加して、狭い特徴画成部の上に配置された導電性材料を、広い特徴画成部の上に配置された導電性材料より高い除去率で除去することによっても成し得る。
【００１６】
[0016]また、この方法は、更に、少なくとも化学的機械的研磨プロセスにより基板を研磨するステップも含む。化学的機械的研磨プロセスは、化学的機械的研磨プロセス又は第２の電気化学的機械的研磨プロセスでよい。電気化学的機械的研磨プロセスは、ここに述べる第１プラテンにおいて実行されてもよいし、化学的機械的研磨プロセスは、従来の化学的機械的研磨プラテンにおいて実行されてもよいし、又、第２の電気化学的機械的研磨プロセスは、電気化学的機械的研磨に適応される同じ又は異なるプラテン、例えば、ここに述べる第２のプラテンにおいて実行されてもよい。この方法は、基板を最初に電気化学的機械的プロセスで研磨し、次いで、広い特徴画成部の上に配置された導電性材料を、狭い特徴画成部の上に配置された導電性材料の除去率以上の除去率で除去するように適応された化学的機械的研磨プロセス又は第２の電気化学的機械的プロセスで研磨することを含んでもよい。第２の電気化学的機械的プロセスは、腐食防止剤の濃度が第１の電気化学的機械的プロセスより低く、及び／又はｐＨが第１の電気化学的機械的プロセスより低くてもよい。
【００１７】
[0017]本発明の上述した態様を詳細に理解できるように、前記で簡単に要約した本発明を、添付図面に幾つかが示された実施形態を参照して、より詳細に説明する。
【００１８】
[0018]しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すに過ぎず、それ故、本発明の範囲を何ら限定するものではなく、本発明は、他の等しく有効な実施形態も受け入れられることに注意されたい。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００１９】
[0025]一般に、本発明の態様は、基板表面から少なくとも導電性材料を除去するための組成物及び方法を提供する。本発明は、電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）技術により基板表面から導電性材料を除去するための平坦化プロセスを参照して以下に説明する。
【００２０】
[0026]ここで使用する語及び句は、特に定義のない限り、当業者により普通の且つ慣習的な意味が与えられるものとする。化学的機械的研磨は、広く解釈されるべきもので、化学的作用及び機械的作用を使用して、又は化学的作用及び機械的作用を同時に適用して基板表面を平坦化することを包含するが、これに限定されない。電気的研磨は、広く解釈されるべきもので、電流印加のもとで基板表面を浸食することにより基板から材料を除去することを包含するが、これに限定されない。電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）は、広く解釈されるべきもので、電気化学的作用、機械的作用、化学的作用を適用するか、或いは電気化学的、化学的及び／又は機械的作用をある組合せで同時に適用して、基板を平坦化し、基板表面から材料を除去することを包含するが、これに限定されない。
【００２１】
[0027]アノード分解は、広く解釈されるべきもので、基板にアノードバイアスを直接的又は間接的に印加して、基板表面からその周囲の研磨組成物へ導電性材料を除去することを包含するが、これに限定されない。研磨組成物は、広く解釈されるべきもので、電解液成分として知られている材料を一般的に含む液体媒体にイオン伝導率、ひいては、導電率を与える組成物を包含するが、これに限定されない。研磨組成物における各電解液成分の量は、体積パーセント又は重量パーセントで測定することができる。体積パーセントは、希望の液体成分の体積を、完全な組成物の全液体の全体積で除算したものに基づくパーセンテージを指す。重量パーセントに基づくパーセンテージは、希望の成分の重量を、完全な組成物の全液体成分の全重量で除算したものである。磨くこと及び磨きは、広く解釈されるべきもので、材料に接触し、材料の全部又は一部分を押しのけ、擾乱し又は除去することを包含するが、これに限定されない。
【００２２】
[0028]電気化学的機械的研磨プロセスは、電気化学的機械的研磨プロセス用の１つ以上の研磨ステーションを有するプラットホームのような処理装置において実行することができる。電気化学的機械的研磨プロセスを実行するプラテンは、研磨用品、第１電極、及び第２電極を含むことができ、基板は、第２電極に電気的接触される。第１の電気化学的機械的研磨プロセスは、ここに述べる第１プラテンにおいて実行することができ、又、第２の電気化学的機械的研磨プロセスは、電気化学的機械的研磨用の同じ又は異なるプラテン、例えば、ここに述べる第２のプラテンにおいて実行することができる。
【００２３】
１つの装置実施形態
[0029]図２は、少なくとも２つの電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）ステーション１０２及び１０３を有する電気化学的処理装置１００を示す。任意であるが、図２に示す実施形態に描かれたように、システム１００は、単一プラットホーム又はツールにおいてＥＣＭＰステーション１０３に隣接して配置された化学的機械的研磨（ＣＭＰ）ステーションのような少なくとも１つの従来型の研磨ステーション１０６を備えてもよい。一実施形態では、研磨ステーション１０６は、第３のＥＣＭＰステーションである。本発明から利益を得るように適応できる１つの研磨ツールは、カリフォルニア州サンタクララに所在するアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）化学的機械的研磨装置である。本発明から利益を得るように適応できる他の研磨ツールは、例えば、これも又アプライドマテリアルズインクから入手できるＭＩＲＲＡ（登録商標）及びＭＩＲＲＡ ＭＥＳＡ（登録商標）化学的機械的研磨装置である。
【００２４】
[0030]ここに例示する装置１００は、一般に、ＥＣＭＰステーション１０２及び１０３と、研磨ステーション１０６と、移送ステーション１１０と、カルーセル１１２とを支持するベース１０８を備えている。ロードロボット１１６は、一般に、装置１００の移送ステーション１１０及びファクトリインターフェイス１２０への及びそれらからの基板１１４の移送を容易にする。ファクトリインターフェイス１２０は、洗浄モジュール１２２、計測装置１０４、及び１つ以上の基板保管カセット１１８を含むことができる。ファクトリインターフェイス１２０に使用できる計測装置１０４は、例えば、アリゾナ州フェニックスに所在するノバメジャリングインスツルーメントインクから入手できるＮｏｖａＳｃａｎ（登録商標）一体的厚み監視システムである。
【００２５】
[0031]一実施形態において、移送ステーション１１０は、入力バッファステーション１２４、出力バッファステーション１２６、移送ロボット１３２、及びロードカップアッセンブリ１２８を備えている。入力バッファステーション１２４は、ロードロボット１１６によりファクトリインターフェイス１２０から基板を受け入れる。ロードロボット１１６は、研磨された基板を出力バッファステーション１２６からファクトリインターフェイス１２０へ返送するのにも使用される。移送ロボット１３２は、バッファステーション１２４、１２６とロードカップアッセンブリ１２８との間で基板を移動するのに使用される。
【００２６】
[0032]一実施形態において、移送ロボット１２８は、基板１１４を基板エッジで保持する空気圧グリッパフィンガーを各々有する２つのグリッパアッセンブリを備えている。移送ロボット１３２は、処理されるべき基板を入力バッファステーション１２４からロードカップアッセンブリ１２８へ移送するのと同時に、処理された基板をロードカップアッセンブリ１２８から出力バッファステーション１２６へ移送することができる。
【００２７】
[0033]カルーセル１１２は、複数の研磨ヘッド１３０の１つを各々支持する複数のアーム１３８を有する。各研磨ヘッド１３０は、処理中に１つの基板１１４を保持する。基板は、ロードカップアッセンブリ１２８により研磨ヘッド１３０へロードされ及びそこからアンロードされる。図２に示すアーム１３８の１つは、移送ステーション１１０が見えるようにするために、図示されていない。カルーセル１１２は、研磨ヘッド１３０を、移送ステーション１１０のロードカップアッセンブリ１２８と、ＥＣＭＰステーション１０２及び１０３と、研磨ステーション１０６との間で移動させる。本発明から利益を得るように適応できる１つのカルーセル１１２は、参考としてその全体をここに援用する米国特許第５，８０４，５０７号に一般的に説明されている。他の移送メカニズムを使用して、ステーション１０２、１０３、１０４と、移送ステーション１１０との間で基板を移動できることも意図される。
【００２８】
[0034]研磨ヘッド１３０は、処理中にＥＣＭＰステーション１０２及び１０３又は研磨ステーション１０６に対して基板１１４を保持する。本発明から利益を得るように適応できる研磨ヘッド１３０の実施形態は、例えば、米国特許第６，１８３，３５４号に説明されている。本発明から利益を得るように適応できる他の研磨ヘッドは、アプライドマテリアルズインクから入手できるＴＩＴＡＮ ＨＥＡＤ（登録商標）及びＴＩＴＡＮ ＰＲＯＦＩＬＥＲ（登録商標）ウェハキャリアを含む。装置１００におけるＥＣＭＰステーション１０２及び１０３並びに研磨ステーション１０６の配列は、基板を同じ研磨ヘッド１３０に保持しながらこれらステーション間で移動することにより基板１１４を順次研磨できるようにする。或いは又、他のシーケンスで基板を研磨してもよい。
【００２９】
[0035]研磨装置１００及びそこで実行されるプロセスの制御を容易にするために、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１４２、メモリ１４４、及びサポート回路１４６を備えたコントローラ１４０が研磨装置１００に接続される。ＣＰＵ１４２は、種々の駆動力及び圧力を制御するための工業用設定に使用できるコンピュータプロセッサのいかなる形式のものでもよい。メモリ１４４は、ＣＰＵ１４２に接続される。メモリ１４４又はコンピュータ読み取り可能な媒体は、入手容易なメモリ、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、又は他の形式のローカル又はリモートのデジタル記憶装置、の１つ以上でよい。サポート回路１４６は、プロセッサを従来の仕方でサポートするためにＣＰＵ１４２に接続される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステム等を含む。
【００３０】
[0036]図３は、ＥＣＭＰステーション１０２及び／又はＥＣＭＰステーション１０３の一実施形態を、「下向き」プロセスセル２００の一実施形態の断面図として示している。プロセスセル２００は、一般に、深皿２０４及び研磨ヘッド２０２を備えている。基板２０８は、下向き（例えば、背面が上）の配向で処理する間に、研磨ヘッド２０２に保持されて、深皿２０４へ下降される。ここに述べる電解液は、深皿２０４へ流れ込んで、基板の表面及び研磨用品アッセンブリ２２２に接触し、一方、研磨ヘッド２０２は、基板２０８を研磨用品アッセンブリ２２２との接触状態に入れる。深皿２０４は、研磨用品アッセンブリ２２２と、この研磨用品アッセンブリ２２２を収容する容器を画成する底部２４４及び側壁２４６とを含む。側壁２４６には、深皿２０４から研磨組成物の除去を許容するためにポート２１８が貫通形成されている。ポート２１８は、深皿２０４内の研磨組成物を選択的に排出又は保持するためにバルブ２２０に結合されている。
【００３１】
[0037]深皿２０４に配置された基板２０８及び研磨用品アッセンブリ２２２は、研磨運動（又は研磨の均一性を向上させる運動）を与えるために互いに移動される。研磨運動は、一般に、とりわけ、軌道、回転、直線、又は曲線運動、或いはその組み合せにより定義された少なくとも１つの運動を含む。研磨運動は、研磨ヘッド２０２及び／又は深皿２０４のいずれか又は両方を移動させることにより達成されてもよい。研磨ヘッド２０２は、固定でもよいし、或いは深皿２０４と、研磨ヘッド２０２に保持された基板２０８との間の相対的運動の少なくとも一部分を与えるために駆動されてもよい。図３に示す実施形態では、研磨ヘッド２０２は、駆動システム２１０に結合される。駆動システム２１０は、一般に、研磨ヘッド２０２を、少なくとも回転、軌道、スイープ運動、又はその組合せで移動させることができる。
【００３２】
[0038]駆動システム２１０は、一般に、研磨ヘッド２０２を、少なくとも回転、軌道、スイープ運動、又はその組合せで移動させることができる。一実施形態において、深皿２０４は、約３から約１００ｒｐｍの速度で回転され、研磨ヘッド２０２は、約５から約２００ｒｐｍの速度で回転されると共に、深皿２０４に対して半径方向に約５から約２５ｃｍ／秒の速度で直線的に移動もされる。直径２００ｍｍの基板に対する好ましい範囲は、深皿２０４の回転速度が約５から約４０ｒｐｍであり、更に、研磨ヘッド２０２の回転速度が約７から約１００ｒｐｍで且つ直線（例えば半径方向）速度が約１０ｃｍ／秒である。直径３００ｍｍの基板に対する好ましい範囲は、深皿２０４の回転速度が約５から約２０ｒｐｍであり、更に、研磨ヘッド２０２の回転速度が約７から約５０ｒｐｍで且つ直線（例えば半径方向）速度が約１０ｃｍ／秒である。本発明の一実施形態では、深皿２０４の直径が約１７から約３０インチの範囲であり、且つ研磨ヘッド２０２が深皿２０４の半径に沿って移動する距離は、約０．１から約２インチである。
【００３３】
[0039]研磨ヘッド２０２は、一般に、処理中に基板２０８を保持する。一実施形態では、研磨ヘッド２０２は、嚢２１６を包囲するハウジング２１４を備えている。嚢２１６は、基板に接触したときに萎んで、それらの間に真空を形成し、従って、基板を研磨ヘッド２０２に固定して、基板の配置及び除去を許容することができる。嚢２１６は、更に、これを膨らまして加圧させ、バイアス力を与えると共に、深皿２０４に保持された研磨用品アッセンブリ２２２と基板との間に接触を確保することができる。保持リング２３８がハウジング２１４に結合されて、基板２０８を包囲し、基板が処理中に研磨ヘッド２０２から滑り落ちるのを防止する。本発明から利益を得るように適応できる１つの研磨ヘッドは、カリフォルニア州サンタクララに所在するアプライドマテリアルズインクから入手できるＴＩＴＡＮ ＨＥＡＤ（登録商標）キャリアヘッドである。本発明から利益を得るように適応できる研磨ヘッドの別の例は、参考としてその全体をここに援用する２００１年１２月１２日に発行された米国特許第６，１５９，０７９号に説明されている。
【００３４】
[0040]深皿２０４は、一般に、プラスチック、例えば、フルオロポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ポリマー、例えば、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリエチレン系プラスチック（ＰＥ）、スルフォン化ポリフェニルエーテルスルフォンズ（ＰＥＳ）、或いは処理セル２００に使用される研磨組成物又は他の化学剤に適合し又はそれと反応しない他の材料から製造される。深皿２０４は、ベアリング２３４によりベース２０６の上に回転支持される。駆動システム２３６が深皿２０４に結合され、処理中に深皿２０４を回転する。ベース２０６には捕獲深皿２２８が配置され、これは、深皿２０４を包囲して、処理中及び／又は処理後に深皿２０４に貫通配置されたポート２１８から流れ出る研磨組成物のような処理流体を収集する。この捕獲深皿の研磨組成物を再生利用システム（図示せず）又は廃棄ドレン（図示せず）へ送出できるようにするために、本発明には、出口ドレン２１９及び出口バルブ２１９Ａが組み込まれる。
【００３５】
[0041]一実施形態では、深皿２０４は、約３ｒｐｍ（回転／分）から約１００ｒｐｍの速度で回転され、研磨ヘッド２０２は、約５ｒｐｍから約２００ｒｐｍの速度で回転されると共に、深皿２０４に対して半径方向に約５ｃｍ／ｓ（センチメーター／秒）から約２５ｃｍ／ｓの速度で直線的に移動もされる。直径２００ｍｍの基板の場合の好ましい範囲は、深皿２０４の回転速度が約５ｒｐｍから約４０ｒｐｍであり、研磨ヘッド２０２の回転速度が約７ｒｐｍから約１００ｒｐｍで且つその直線（例えば、半径方向）速度が約１０ｃｍ／ｓである。直径３００ｍｍの基板の場合の好ましい範囲は、深皿２０４の回転速度が約５ｒｐｍから約２０ｒｐｍであり、研磨ヘッド２０２の回転速度が約７ｒｐｍから約５０ｒｐｍで且つその直線（例えば、半径方向）速度が約１０ｃｍ／ｓである。本発明の一実施形態では、深皿２０４の直径が約１７インチ（４３．２ｃｍ）から約３０インチ（７６．２ｃｍ）である。研磨ヘッド２０２は、深皿２０４の半径に沿って約０．１インチ（２．５ｍｍ）から約２インチ（５．１ｃｍ）の距離に対して移動することができる。
【００３６】
[0042]研磨組成物配送システム２３２が一般に深皿２０４に隣接して配置される。この研磨組成物配送システム２３２は、研磨組成物源２４２に結合されたノズル又は出口２３０を備えている。出口２３０は、研磨組成物源２４２から深皿２０４へ研磨組成物又は他の処理流体を配送する。或いは又、研磨組成物配送システムは、プロセスセルの底部２４４にある入口（図示せず）を通して研磨組成物を供給してもよく、従って、研磨用品アッセンブリ２２２を経て研磨組成物を流し込んで、導電性研磨用品２０３及び基板２０８に接触させることができる。ここに概略的に示す研磨組成物源２４２は、一般に、処理中に研磨組成物を供給し支持するのに必要な全ての化学物質の源を含む。更に、この設計の一実施形態では、研磨用品アッセンブリ２２２を通り基板２０８の表面にわたって研磨組成物を連続的に再循環することが意図される。一実施形態では、プロセスセル２００に流れる研磨組成物の流量は、約０．１Ｌ／分（リッター／分）から約２Ｌ／分である。
【００３７】
[0043]任意であるが、図３に示すように、研磨用品アッセンブリ２２２を周期的にコンディショニングし又は再生するために、深皿２０４の付近にコンディショニング装置２５０が設けられてもよい。通常、コンディショニング装置２５０は、支柱２５４に結合されたアーム２５２を備え、これは、研磨用品アッセンブリ２２２にわたってコンディショニング素子２５８を位置させ且つスイープするように適応される。コンディショニング素子２５８は、このコンディショニング素子２５８が研磨用品アッセンブリ２２２に接触する間にアーム２５２と深皿２０４の側壁２４６との間に間隙を許容するために、シャフト２５６によりアーム２５２に結合される。コンディショニング素子２５８は、通常、ダイアモンド又は炭化シリコンの円板で、これは、研磨用品アッセンブリ２２２の表面を、プロセス均一性を改善する所定の表面条件／状態へと加工するのを向上させるパターンとすることができる。或いは又、コンディショニング素子２５８は、導電性研磨用品２０３をその場でコンディショニングするためのＮＹＬＯＮ（登録商標）ブラシ又は同様のコンディショナーで形成することができる。本発明から利益を得るように適応させることのできる１つのコンディショニング素子２５８が、２０００年９月２８日に出願されたリー氏等の米国特許出願第０９／６７６，２８０号に説明されており、これは、ここで請求する態様及び説明と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００３８】
[0044]電源２２４が電気的リード２２３Ａ、２２３Ｂにより研磨用品アッセンブリ２２２に結合される。電源２２４は、以下に述べる電気化学的プロセスを推進するために研磨用品アッセンブリ２２２に電気的バイアスを印加する。リード２２３Ａ、２２３Ｂは、深皿２０４の下に配置されたスリップリング２２６を経て引き回される。スリップリング２２６は、深皿２０４が回転するときに、電源２２４と研磨用品アッセンブリ２２２の電極（２０９及び２０３）との間の電気的接続の継続を容易にする。リード２２３Ａ、２２３Ｂは、プロセス流体に適合し得るワイヤ、テープ又は他の導体でもよいし、或いはプロセス流体からリードを保護するカバー又は被覆を有してもよい。リード２２３Ａ、２２３Ｂに使用できる材料は、例えば、他の材料の中でも、外面に絶縁被覆をもつことのできる銅、グラファイト、チタン、金、及びＨＡＳＴＥＬＯＹ（登録商標）を含む。リードの周りに配置される被覆は、フルオロカーボン、ＰＶＣ、ポリアミド、等のポリマーを含んでもよい。スリップリング２２６は、ミシガン州アンアーボーのカイドンコーポレーションの一部門であるイングランド、リーディングバークシャーのＩＤＭエレクトロニックスＬＴＤのような製造者から購入することができる。
【００３９】
[0045]研磨用品アッセンブリ２２２は、一般に、バッキング２０７に任意に結合される導電性研磨用品２０３及び電極２０９を備えている。任意のバッキング２０７は、電極２０９に結合されてもよい。導電性研磨用品２０３及びバッキング２０７は、複数のホール又は孔が形成されていて、研磨組成物を接触させることができ、従って、基板２０８と電極２０９との間に導電路を形成することができる。導電性研磨用品２０３とバッキング２０７との間、又はバッキング２０７と電極２０９との間には、導電性研磨用品２０３の全部又は一部分を通る電解液の流れを、そこに形成された複数のホール又は孔の使用により調整するために、誘電体インサート（図示せず）が配置されてもよい。導電性研磨用品２０３は、基板表面に接触する導電性表面を使用することにより基板表面に均一なバイアスを印加するのに使用される。導電性研磨用品の使用は、一般に、個別接触又は点接触のような従来の基板接触手段の使用より好ましいが、これは、本発明の範囲を限定するものと考えてはならない。アノード分解プロセス中に、電源２２４の使用により、電極２０９は、一般に、カソードとしてバイアスされ、又、導電性研磨用品２０３及び基板は、アノードとしてバイアスされる。
【００４０】
[0046]導電性研磨用品２０３の一実施形態の断面図である図３Ａについて説明する。導電性研磨用品２０３は、一般に、研磨中に基板に接触するように適応される導電性部分２７２と、サブパッド（又は用品支持部分）２７４と、これら導電性部分２７２と用品支持部分２７４との間にサンドイッチされた介在パッド２７６とを備えている。導電性部分２７２及び用品支持部分２７４は、ここに述べる実施形態又はその等効物のいずれかと同様に構成されてもよい。介在パッド２７６の各側に任意の接着層２７５を設けて（図３Ａには、１つの接着層しか示されていない）、介在パッド２７６を用品支持部分２７４及び導電性部分２７２に結合することができる。導電性研磨用品２０３のコンポーネントをその使用寿命の後に単一ユニットとして容易に交換できるようにして、導電性研磨用品２０３の交換、在庫及び注文管理を簡単化できるように、導電性部分２７２、用品支持部分２７４及び介在パッド２７６を別の方法により結合してもよい。
【００４１】
[0047]任意であるが、支持部分２７４を電極２０４に結合して、導電性研磨用品２０３と共に単一ユニットとして交換できるようにしてもよい。また、電極２０４を任意に含む導電性研磨用品２０３には、それを貫通して窓が形成されてもよい。
【００４２】
[0048]介在パッド２７６は、一般に、用品支持部分２７４より硬く、且つ導電性部分２７２と同程度又はそれより硬い。本発明では、介在パッド２７６が導電性部分２７２より柔軟でもよいことが意図される。介在パッド２７６の硬度は、導電性研磨用品２０３にスチフネスを与えて、導電性部分２７２及び用品支持部分２７４の両方の機械的寿命を延長しながら、導電性研磨用品２０３の湿気特性を改善し、研磨された基板の全体的平坦さを良好にするように選択される。一実施形態では、介在パッド２７６は、約８０ショアＤ以下の硬度を有し、用品支持部分２７４は、約８０ショアＡ以下の硬度を有し、一方、導電性部分２７２は、約１００ショアＤ以下の硬度を有する。別の実施形態では、介在パッド２７６は、約３５ミル以下の厚みを有し、一方、用品支持部分２７４は、約１００ミル以下の厚みを有する。
【００４３】
[0049]介在パッド２７６は、導電性研磨用品２０３を構成するラミネート（即ち、導電性部分２７２、介在パッド２７６及び用品支持部分２７４のスタック）を通して電気的経路を確立できるようにする誘電体材料から製造することができる。この電気的経路は、導電性研磨用品２０３が電解液のような導電性流体に浸漬され又はそれで覆われたときに確立することができる。導電性研磨用品２０３を通る電気的経路の確立を容易にするために、介在パッド２７６は、電解液の通流を許容するように浸透性であるか又は孔付であるかの少なくとも一方でよい。
【００４４】
[0050]一実施形態では、介在パッド２７６は、電解液及び電気化学的プロセスに適合する誘電体材料から製造される。適当な材料は、とりわけ、ポリマー、例えば、ポリウレタン、ポリエステル、マイラーシート、エポキシ、及びポリカーボネートを含む。
【００４５】
[0051]介在パッド２７６と導電性部分２７２との間には導電性バッキングが配置されてもよい。この導電性バッキングは、一般に、導電性部分２７２にわたって電位を等化し、研磨の均一性を向上させる。導電性部分２７２の研磨表面にわたって等しい電位をもたせることで、特に、研磨されている導電性材料が、残留材料で、即ちもはや連続膜でない（即ち膜残留物の個別の島である）場合に、導電性部分２７２とその導電性材料との間に良好な電気的接触を確保する。更に、導電性バッキングは、導電性部分２７２に機械的強度を与え、これにより、導電性研磨用品２０３の使用寿命を延長する。導電性バッキングの使用は、導電性部分を通る抵抗が約５００ｍΩより高くて、導電性部分２７２の機械的完全性を確保するような実施形態において有益である。また、導電性バッキングは、導電性部分２７２の導電性の均一性を向上させ且つその電気的抵抗を下げるのに使用されてもよい。
【００４６】
[0052]導電性バッキングは、研磨プロセスに適合し得る他の適当な導電性材料の中でも、金属ホイル、金属スクリーン、金属被覆の織布又は不織布から製造されてもよい。図３Ａに示す導電性研磨用品２０３の導電性バッキングは、電気化学的プロセスに使用するのに適したもので、電極と電気的接触をなすことのできる白金又は銅のような金属ホイルの導電性ホイル層１６０８と、基板表面に接触するための、銅のような導電性材料で構成できる導電性織物２８０、又は導電性材料で被覆された織物、例えば、銅被覆のＮｙｌｏｎ（登録商標）ファイバとを含む。
【００４７】
[0053]一実施形態では、導電性バッキングは、導電性部分２７２に圧縮成形される。バッキングは、用品支持部分２７４と介在パッド２７６との間の電解液の流れを妨げないように構成される。導電性部分２７２は、圧縮成形、ラミネーション、射出成形、及び他の適当な方法により、導電性バッキングに装着することができる。
【００４８】
[0054]導電性研磨用品２０３を有する導電性研磨用品スタックは、例えば、電極に配置されるサブパッド２７４であって、ポリウレタン材料で構成されるサブパッド２７４と、このサブパッド２７４に配置される任意の接着剤２７５と、サブパッド２７４に配置される介在層２７６であって、Ｍｙｌａｒ（登録商標）材料で構成され、且つ後続層に対して機械的強度を与える介在層２７６と、この介在層２７６に配置される導電性ホイル２７８であって、金属ホイルで構成され、且つ電極との電気的接触を与える導電性ホイル２７８と、この導電性ホイル２７８に配置される導電性織物２８０であって、銅被覆のＮｙｌｏｎ（登録商標）材料の織物で構成された導電性織物２８０と、基板表面に接触するためにこの導電性織物２８０に配置された導電性研磨材料２７２であって、ポリマーバインダーに配置されたスズ（Ｓｎ）のような柔軟な金属で構成された導電性研磨材料とを備えている。
【００４９】
[0055]導電性研磨用品スタックの一部分又は全部に孔を設けてもよいし、及び／又は導電性研磨材料に更にグルーブ又はエンボスを設けてもよい。サブパッドは、研磨用品アッセンブリ２２２の一実施形態において上記バッキング２０７を含んでもよい。導電性研磨用品は、２００３年６月６日に出願された米国特許出願第１０／４５５，８９５号により詳細に説明されており、その段落番号［００７４］−［０２２７］を、ここで請求する態様及び開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００５０】
[0056]導電性研磨用品２０３の実施例は、２００１年１２月２７日に出願された米国特許公告第２００２／０１１９２８６号、及び２００２年８月２日に出願された米国特許出願第１０／２１１，６２６号により詳細に開示されており、これらは、ここで請求する態様及び開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００５１】
[0057]個別の導電性接触部を伴う従来の研磨材料（非導電性）を使用する導電性研磨用品２０３の実施形態が、例えば、２００３年８月２日に出願された米国特許出願第１０／２１１，６２６号により詳細に開示されており、これは、ここで請求する態様及び開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００５２】
[0058]研磨用品アッセンブリ２２２は、電気化学的セルのアノード及びカソードの両方を含む素子を備えているので、使用した研磨用品アッセンブリ２２２を深皿２０４から除去し、次いで、新たな研磨用品アッセンブリ２２２を新たな電気的及び支持コンポーネントと共に深皿２０４へ挿入するだけで、アノード及びカソードの両方を同時に交換することができる。下向きの研磨装置は、アプライドマテリアルズインクに共通に譲渡された２００２年５月１６日に出願された米国特許公告第２００３０２１３７０３号により詳細に開示されており、その段落番号２７−８２を、ここで請求する態様及び説明と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００５３】
[0059]通常、導電性研磨用品２０３、バッキング２０７、任意であるが誘電体インサート、及び電極２０９は、研磨用品アッセンブリ２２２を深皿２０４から除去して交換するのを容易にする一体的本体を形成するように一緒に固定される。導電性研磨用品２０３、バッキング２０７、任意の誘電体インサート、及び／又は電極２０９は、とりわけ、接着剤ボンディング、熱ボンディング、縫合、連結、ヒートステイク、リベット等の方法を使用するか、固定具及びクランプを使用することにより結合されてもよい。
【００５４】
[0060]プロセスセル２００は、導電性材料及び／又はバリア材料の除去に適した１つ以上の化学的機械的研磨プラテンと共に研磨プラットホームに配置することができる。このような化学的機械的研磨プラテンは、固定磨き剤又は非磨き剤の研磨用品を含んでもよく、また、磨き剤含有又は磨き剤なし研磨組成物を使用してもよい。更に、研磨プラテンの研磨用品は、デュロメータ又は硬度がショアＤスケールで５０以上の硬質の研磨用品でもよいし、或いはデュロメータ又は硬度がショアＤスケールで５０未満、通常、４０以下の軟質研磨用品でもよい。
【００５５】
[0061]例えば、研磨プラットホームは、カリフォルニア州サンタクララのアプライトマテリアルズインクから商業的に入手できるＭＩＲＲＡ（登録商標）研磨システム、ＭＩＲＲＡ ＭＥＳＡ（登録商標）研磨システム、及びＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）研磨システムのような３プラテン態様のもので、プロセスセル２００が第１プラテン位置に配置され、硬質又は軟質研磨パッドをもつ従来の化学的機械的研磨プラテンが第２プラテン位置にあり、更に、バリア除去プラテンが第３プラテン位置にあるようなものでよい。別の実施例では、第１プロセスセル２００が、第１の電気化学的機械的研磨プロセスに対して、第１プラテン位置、例えば、ＥＣＭＰステーション１０２に配置され、第２プロセスセル２００が、第２の電気化学的機械的研磨プロセスに対して、第２プラテン位置、例えば、ＥＣＭＰステーション１０３に配置され、更に、硬質又は軟質研磨パッドを伴う従来の化学的機械的研磨プラテンが、第３プラテン位置、例えば、研磨ステーション１０６に配置される。しかしながら、電気化学的機械的研磨を行うことのできるシステムを、化学的機械的研磨能力が存在したりしなかったりする状態で使用して、効果を得ることができる。
【００５６】
研磨プロセス
[0062]基板を研磨して残留物を除去すると共に特徴部内のディッシングを最小にする一方、研磨時間を短縮してスループットを高めるための方法が提供される。これらの方法は、電気化学的研磨技術により実行することができる。１つの態様において、この方法は、導電性材料層が特徴部の上に配置された基板を処理するステップと、第１の研磨組成物を基板の表面に供給するステップと、基板と研磨用品との間に圧力を印加するステップと、基板と研磨用品との間に相対的運動を与えるステップと、第１電極と、基板に電気的接触する第２電極との間にバイアスを印加するステップと、導電性材料の少なくとも約５０％を除去するステップと、第２の研磨組成物を供給するステップと、第２のバイアスを印加するステップと、導電性材料を除去し続けるステップとを含むことができる。
【００５７】
[0063]ここに述べる方法及び組成物に基づいて処理される基板の概略断面図である図４Ａ−４Ｄを参照して、プロセスの一実施形態を以下に説明する。図４Ａを参照すれば、基板は、一般に、基板３００に形成された誘電体層３１０を含む。ビア、トレンチ、接触部又はホールのような複数のアパーチャーがパターン化されて、高密度配列の狭い特徴画成部３２０及び低密度の広い特徴画成部３３０のように、誘電体層３１０へエッチングされる。これらのアパーチャーは、従来のホトリソグラフィー及びエッチング技術により誘電体層３１０に形成することができる。
【００５８】
[0064]図４Ａは、ＥＣＭＰプロセスが適用される前の基板３００及び導電性層３７０を示している。図４Ｂは、第１のＥＣＭＰプロセスを適用することにより導電性層３７０の少なくとも約５０％が除去された後の基板を示している。バリア層３４０の上に配置された残りの導電性層３７０は、図４Ｃに示すように、第２のＥＣＭＰプロセスを適用することにより除去される。更に、図４Ｄに示すように、誘電体層３１０上の残りのバリア層３４０は、ＣＭＰプロセス又は第３のＥＣＭＰプロセスのような第３のプロセスにより除去することができる。
【００５９】
[0065]狭い及び広い特徴画成部という語は、基板表面に形成される構造に基づいて変化し得るが、一般的には、狭い特徴画成部上に形成される過剰材料堆積（又は高い過剰負担部）及び広い特徴画成部上の最小又は低い材料堆積（最小又は低い過剰負担部）の各堆積プロフィールで特徴付けることができる。例えば、狭い特徴画成部は、サイズが約０．１３μｍのことがあり、これは、サイズが約１０μｍで且つ最小又は不充分な過剰負担部になり得る広い特徴画成部に比して、高い過剰負担部をもつことになる。しかしながら、高い過剰負担部及び低い過剰負担部は、必ずしも過剰特徴部を形成することにはならず、特徴部間の基板表面に過剰エリアを形成することがある。
【００６０】
[0066]誘電体層３１０は、半導体デバイスの製造に従来使用される１つ以上の誘電体材料を含むことができる。例えば、誘電体材料は、二酸化シリコン、燐ドープのシリコンガラス（ＰＳＧ）、ホウ素−燐ドープのシリコンガラス（ＢＰＳＧ）、及びプラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）によりテトラエチルオーソリケート（ＴＥＯＳ）又はシランから導出される二酸化シリコンのような材料を含んでもよい。また、誘電体層は、フルオロシリコンガラス（ＦＳＧ）を含む低誘電率材料、ポリマー、例えば、ポリアミド、炭素含有酸化シリコン、例えば、ＢＬＡＣＫ ＤＩＡＭＯＮＤ（登録商標）誘電体材料、窒素及び／又は酸素でドープできる炭化シリコン材料であって、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＢＬＯＫ（登録商標）誘電体材料を含む炭化シリコン材料で構成されてもよい。
【００６１】
[0067]バリア層３４０は、特徴画成部３２０及び３３０内及び基板３００上に適合配置される。バリア層３４０は、金属又は窒化金属、例えば、タンタル、窒化タンタル、窒化タンタルシリコン、チタン、窒化チタン、窒化チタンシリコン、タングステン、窒化タングステン、及びその組み合せ、或いは基板及び／又は誘電体材料とその後に堆積される導電性材料との間の材料の拡散を制限できる他の材料で構成されてもよい。
【００６２】
[0068]バリア層３４０上には導電性材料層３６０が配置される。ここで使用する「導電性材料層」という語は、特徴部を充填して、線、接触部又はビアを形成するのに使用される銅、タングステン、アルミニウム及び／又はそれらの合金のような導電性材料として定義される。図示されていないが、導電性材料層３６０を堆積する前にバリア層に導電性材料のシード層を堆積して、層間接着を改善すると共に、その後の堆積プロセスを改善することができる。シード層は、堆積されるべきその後の材料と同じ材料でよい。
【００６３】
[0069]一形式の導電性材料層３６０は、銅含有材料で構成される。銅含有材料は、銅、銅合金（例えば、少なくとも約８０重量パーセントの銅を含む銅系合金）、又はドープされた銅を含む。本開示全体に使用される句「銅含有材料」、語「銅」、及び記号「Ｃｕ」は、銅、銅合金、ドープされた銅、及びその組合せを包含するものと意図される。更に、導電性材料は、半導体製造処理に使用される導電性材料を含んでもよい。
【００６４】
[0070]一実施形態において、堆積された導電性材料層３６０は、狭い特徴画成部３２０の上に形成される過剰材料堆積部即ち高い過剰負担部３７０及び広い特徴画成部３３０の上の最小の過剰負担部３８０の堆積プロフィールを有する。別の実施形態では、高い過剰負担部及び最小の過剰負担部は、特徴部間の基板表面にわたって任意に形成される。
【００６５】
[0071]次いで、基板を、図３に示して以下に説明する装置のような研磨装置に位置させ、次いで、研磨組成物に露出させて、導電性材料層に不動態化層３９０を形成することができる。
【００６６】
[0072]或いは又、ここに述べる研磨プロセスは、ここに述べるプロセスに基づいて形成される基板の概略断面図である図５Ａ−５Ｅに示すように、第１の研磨ステップで狭い特徴画成部の上に突出部を形成するように使用されもよい。１つの態様において、この方法は、導電性材料層が狭い特徴画成部及び広い特徴画成部の上に配置された基板を処理するステップと、基板の表面に研磨組成物を供給するステップと、基板と研磨用品との間に圧力を印加するステップと、基板と研磨用品との間に相対的運動を与えるステップと、第１電極と、基板に電気的に接触する第２電極との間にバイアスを印加するステップと、狭い特徴画成部及び基板フィールドエリアの上に配置された導電性材料を、広い特徴画成部の上に配置された導電性材料より高い除去率で除去するステップとを備えることができる。
【００６７】
[0073]図５Ａは、ＥＣＭＰプロセスが適用される前の基板４００及び導電性層４６０を示している。図５Ｂ及び５Ｃは、最初のＥＣＭＰプロセスを適用することにより導電性層４６０の第１部分又はバルク部分（即ち、導電性層の約５０％以上）を除去する間の基板を示している。導電性層の除去は、狭い特徴部の上の材料を、広い特徴部の上に配置された材料より高いレートで除去して、図５Ｄに示す突出部を形成するように選択的である。バリア層４４０の上に配置された残りの導電性層４６０は、図５Ｅに示すように、ＣＭＰプロセス又は第２のＥＣＭＰプロセスを適用することにより除去される。更に、誘電体層４１０上の残りのバリア層４４０は、ＣＭＰプロセス又は第３のＥＣＭＰプロセスのような第３プロセスにより除去することができる。
【００６８】
研磨組成物
[0074]銅のような金属を平坦化するためにここに述べるプロセスに使用できる適当な研磨組成物は、酸性系電解液システムと、１つ以上のキレート化剤と、１つ以上の腐食防止剤と、１つ以上の無機又は有機酸性塩と、約２から約１０のｐＨを生じさせるための１つ以上のｐＨ調整剤と、少なくとも１つの酸化剤と、磨き剤粒状物とを含むことができる。最初のＥＣＭＰプロセスステップにおいて望まれる突出部を形成するためのプロセス実施形態では、磨き剤粒状物がなく、酸化剤がなく、又はその両方がない組成物を使用してもよい。
【００６９】
[0075]研磨組成物は、銅を除去するのに特に有用であるが、研磨組成物は、アルミニウム、白金、タングステン、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、コバルト、金、銀、ルテニウム、及びその組み合せのような他の導電性材料を除去するのにも使用できると考えられる。導電性研磨用品２０３との接触によるような機械的な磨きを研磨組成物と共に使用して、平坦性を改善すると共に、これら導電性材料の除去率を改善することができる。
【００７０】
[0076]研磨組成物は、導電率を与えるための酸性系電解液システムを含む。適当な酸性系電解液システムは、例えば、燐酸系電解液、硫酸、硝酸、過塩素酸、酢酸、クエン酸、その塩、及びその組合せを含む。適当な酸性系電解液システムは、酸性電解液、例えば、燐酸、ホウ酸及び／又はクエン酸と、アンモニウム、カリウム、ナトリウム、カルシウム及びその銅塩を含む酸性電解液派生物とを含む。また、酸性系電解液システムは、基板を処理するための希望のｐＨレベルを維持するように組成物に緩衝作用を与えることもできる。
【００７１】
[0077]適当な酸性系電解液は、例えば、燐酸塩グループ（ＰＯ４３）を有する化合物、例えば、燐酸、燐酸銅、燐酸カリウム（ＫｘＨ（３−Ｘ）ＰＯ４）（ｘ＝１、２又は３）、例えば、燐酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、燐酸水素二カリウム（Ｋ２ＨＰＯ４）、燐酸アンモニウム（（ＮＨ４）ＸＨ（３−Ｘ）ＰＯ４）（ｘ＝１、２又は３）、例えば、燐酸二水素アンモニウム（（ＮＨ４）Ｈ２ＰＯ４）、燐酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）、硝酸塩グループ（ＮＯ３１−）を有する化合物、例えば、硝酸、又は硝酸銅、ホウ素グループ（ＢＯ３３−）を有する化合物、例えば、正ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、並びに硫酸塩グループ（ＳＯ４２−）を有する化合物、例えば、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、硫酸水素アンモニウム（（ＮＨ４）ＨＳＯ４）、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、硫酸銅、その派生物、及びその組合せを含む。また、本発明は、ここに述べるプロセスを使用してここに述べる組成物を形成するのに、既知及び未知の従来の電解液も使用できることを意図している。
【００７２】
[0078]酸性系電解液システムは、ここに述べるプロセスを実施するのに適した導電率を与えるために全組成物溶液の約１から約３０重量パーセント又は体積パーセント（ｖｏｌ％）をとり得る酸性成分を含んでもよい。酸性成分は、例えば、燐酸二水素及び／又は燐酸水素二アンモニウムを含み、約１５重量％から約２５重量％の量で研磨組成物中に存在してもよい。或いは又、燐酸は、３０重量％までの濃度、例えば、約２重量％から約６重量％で存在してもよい。
【００７３】
[0079]本発明の１つの態様又は要素は、基板の表面と錯体結合して電気化学的分解プロセスを向上させるために１つ以上のキレート化剤を使用することである。ここに述べる実施形態のいずれかにおいて、キレート化剤は、銅イオンのような導電性材料に連結して、金属材料の除去率を高め、及び／又は基板表面にわたる分解の均一性を改善することができる。除去のための金属材料、例えば、銅は、機能的グループとの結紮の前、その間、又はその後に、０、１又は２のような酸化状態にあってもよい。機能的グループは、処理中に基板表面に生成された金属材料を連結し、基板表面から金属材料を除去することができる。また、キレート化剤を使用して、研磨組成物に緩衝作用を与え、基板を処理するための望ましいｐＨレベルを維持することもできる。また、キレート化剤は、基板表面に不動態化層を形成し又はその形成を促進することもできる。
【００７４】
[0080]１つ以上のキレート化剤は、アミングループ、アミドグループ、カルボキシレートグループ、ジカルボキシレートグループ、トリカルボキシレートグループ、ヒドロキシルグループ、ヒドロキシル及びカルボキシレートグループの混合、並びにその組み合せのグループから選択された１つ以上の機能的グループを有する化合物を含むことができる。また、１つ以上のキレート化剤は、ここに述べるキレート化剤の塩を含んでもよい。研磨組成物は、１つ以上のキレート化剤を約０．１から約１５体積％又は重量％の濃度で含むことができるが、約０．１から約４体積％又は重量％が好ましく使用される。例えば、約２体積％のエチレンジアミンをキレート化剤として使用してもよい。
【００７５】
[0081]１つ以上のカルボキシレートグループを有する適当なキレート化剤は、例えば、クエン酸、酒石酸、琥珀酸、蓚酸、アミノ酸、その塩、及びその組合せを含む。例えば、キレート化剤は、クエン酸アンモニウム、クエン酸カリウム、琥珀酸アンモニウム、琥珀酸カリウム、蓚酸アンモニウム、蓚酸カリウム、酒石酸カリウム、及びその組み合せを含むことができる。塩は、多塩基性状態をもつことができ、例えば、一、二及び三塩基性状態をもつクエン酸塩である。１つ以上のカルボキシレートグループを有する他の適当な塩は、酢酸、アジピン酸、酪酸、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、グルタル酸、グリコール酸、蟻酸、雷酸、乳酸、ラウリン酸、リンゴ酸、マレイン酸、マロン酸、ミリスチン酸、プラミチック(plamitic)酸、フタル酸、プロピオン酸、ピルビン酸、ステアリン酸、吉草酸、その派生物、その塩、及びその組み合せを含む。適当なキレート化剤の更に別の例は、１つ以上のアミン及びアミド機能的グループを有する化合物、例えば、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン、ジエチレントリアミン派生物、ヘキサジアミン、アミノ酸、グリシン、エチレンジアミンテトラアセチック酸（ＥＤＴＡ）、メチルホルムアミド、その派生物、その塩、及びその組み合せを含む。例えば、ＥＤＴＡは、酸及び種々の塩、例えば、ナトリウム、カリウム、及びカルシウム（例えば、Ｎａ２ＥＤＴＡ、Ｎａ４ＥＤＴＡ、Ｋ４ＥＤＴＡ又はＣａ２ＥＤＴＡ）を含む。
【００７６】
[0082]ここに述べる実施形態のいずれかにおいて、無機又は有機酸性塩を使用して、キレート化剤として作用させることができる。研磨組成物は、１つ以上の無機又は有機塩を、組成物の約０．１から約１５体積％又は重量％、例えば、約０．１から約８体積％又は重量％の濃度で含むことができる。例えば、約２重量％のクエン酸アンモニウムを研磨組成物に使用してもよい。
【００７７】
[0083]適当な無機又は有機塩は、例えば、アンモニウム及びカリウム塩、又は有機酸、例えば、蓚酸アンモニウム、クエン酸アンモニウム、琥珀酸アンモニウム、一塩基性クエン酸カリウム、二塩基性クエン酸カリウム、三塩基性クエン酸カリウム、酒石酸カリウム、酒石酸アンモニウム、琥珀酸カリウム、蓚酸カリウム、及びその組み合わせを含む。更に、カルボキシレート酸のアンモニウム及びカリウム塩を使用してもよい。
【００７８】
[0084]ここに述べる実施形態のいずれかにおいて、基板表面とその周囲の電解液との間の化学的相互作用を最小にする不動態化層を形成することにより金属面の酸化又は腐食を低減するために腐食防止剤を添加することができる。従って、腐食防止剤により形成された材料層は、基板表面からの電気化学的電流を抑制又は最小にして電気化学的堆積及び／又は分解を制限する傾向がある。研磨組成物は、１つ以上のアゾールグループからの有機化合物を約０．００１から約５．０重量％含むことができる。一般的に好ましい範囲は、約０．２から約０．４重量％である。
【００７９】
[0085]アゾールグループを有する有機化合物は、例えば、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）、メルカプトベンゾトリアゾール、５−メチル−１−ベンゾトリアゾール（ＴＴＡ）、及びその組み合せを含む。他の適当な腐食防止剤は、例えば、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール及びその組み合せのような循環化合物である膜形成剤を含む。ヒドロキシ、アミノ、イミノ、カルボキシ、メルカプト、ニトロ及びアルキル置換グループを伴うベンゾトリアゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾールの派生物も、腐食防止剤として使用することができる。他の腐食防止剤は、とりわけ、尿素及びチオ尿素を含む。
【００８０】
[0086]或いは又、ポリマー系防止剤、例えば、これらに限定されないが、ポリアルキルアリルエーテルホスフェート又はアンモニウムノニルフェノルエトキシレートサルフェートを、組成物の約０．００２から約１．０体積％又は重量％の量で、アゾール含有腐食防止剤と共に又はそれに置き換えて使用してもよい。
【００８１】
[0087]約２から約１０のｐＨ、好ましくは、約３から約７のｐＨを達成するために、１つ以上のｐＨ調整剤を研磨組成物に添加するのが好ましい。ｐＨ調整剤の量は、他の成分の濃度が異なる調合法において変化するときに変更できるが、一般的に、溶液全体では、１つ以上のｐＨ調整剤を約７０重量％まで含んでもよいが、約０．２から約２５体積％であるのが好ましい。異なる化合物は、所与の濃度に対して異なるｐＨレベルを与えることができ、例えば、組成物は、約０．１から約１０体積％の塩基、例えば、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム又はその組み合せを含み、希望のｐＨレベルを与えることができる。
【００８２】
[0088]１つ以上のｐＨ調整剤は、ある種の有機酸、例えば、カルボキシル酸、例えば、酢酸、クエン酸、蓚酸、燐酸塩含有成分であって、燐酸、燐酸アンモニウム、燐酸カリウム及びその組み合せを含む成分、或いはその組み合せから選択することができる。燐酸、硫酸、塩酸、硝酸、その派生物及びその組み合せを含む無機酸も、研磨組成物においてｐＨ調整剤として使用することができる。
【００８３】
[0089]ここに述べる研磨組成物の残余即ち残りは、溶媒、例えば、水、好ましくは、脱イオン水を含む有極溶媒である。他の溶媒を単独で使用してもよいし、有機溶媒のように水と組み合せて使用してもよい。有機溶媒は、アルコール、例えば、イソプロピルアルコール又はグリコール、エーテル、例えば、ジエチルエーテル、フラン、例えば、テトラヒドロフラン、炭化水素、例えば、ペンタン又はヘプタン、芳香族炭化水素、例えば、ベンゼン又はトルエン、ハロゲン化溶媒、例えば、塩化メチレン又は四塩化炭素、その派生物、及びその組み合せを含む。
【００８４】
[0090]研磨組成物は、磨き剤粒子を含む１つ以上の表面仕上げ向上及び／又は除去率向上材料、１つ以上の酸化剤、及びその組み合せを含んでもよい。
【００８５】
[0091]磨き剤粒子は、研磨中に表面仕上げ及び基板表面からの導電性材料の除去率を改善するのに使用できる。研磨組成物に磨き剤粒子を添加すると、最終的に研磨された面は、パッド圧力が低くても従来のＣＭＰプロセスに匹敵する粗面性を得ることが許される。表面仕上げ又は粗面性は、デバイスの収率及び研磨後の表面欠陥に影響を及ぼすことが示された。磨き剤粒子は、処理中に研磨組成物の約３０重量％までを構成してもよい。約０．００１重量％から約５重量％の濃度の磨き剤粒子を研磨組成物に使用することができる。
【００８６】
[0092]適当な磨き剤粒状物粒子は、無機磨き剤粒状物、ポリマー系磨き剤粒状物、及びその組み合せを含む。電解液に使用できる無機磨き剤粒子は、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化セリウム、ゲルマニア、或いは既知又は未知の金属酸化物の他の磨き剤粒状物を含むが、これらに限定されない。例えば、コロイド状シリカは、アルミナの変形又はシリカ／アルミナの複合等で積極的に活性化することができる。本発明の一実施形態で使用される典型的な磨き剤粒子サイズは、一般に、約１ｎｍから約１０００ｎｍであり、好ましくは、約１０ｎｍから約１００ｎｍである。一般的に、適当な無機磨き剤粒状物は、モーズ硬度が６より大きいが、本発明は、モーズ硬度値がそれより低い磨き剤粒状物の使用も意図している。
【００８７】
[0093]また、ここに述べるポリマー磨き剤粒状物は、「有機ポリマー粒子の磨き剤粒状物」、「有機磨き剤粒状物」又は「有機粒子」と称することもできる。ポリマー系磨き剤粒状物は、磨き剤ポリマー系材料を含んでもよい。ポリマー系磨き剤粒状物材料は、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリスチレン、ポリメタクリロニトリル、及びその組み合わせを含む。
【００８８】
[0094]ポリマー系磨き剤粒状物は、ショアＤ硬度が約６０から約８０でよいが、より大きな又はより小さな硬度値をもつように変更することができる。軟質のポリマー系磨き剤粒子は、研磨用品と基板との間の摩擦を減少する上で役立ち、無機の粒子に比して、スクラッチ及び他の表面欠陥の数及び過酷さを低減することができる。硬質のポリマー系磨き剤粒子は、軟質材料に比して、改善された研磨性能、除去率及び表面仕上げを与えることができる。
【００８９】
[0095]ポリマー系磨き剤粒状物の硬度は、磨き剤粒状物におけるポリマー架橋の程度を制御することで変更することができ、例えば、より高度な架橋は、より高いポリマー硬度、ひいては、磨き剤硬度を生じさせる。ポリマー系磨き剤粒状物は、通常、平均直径が約０．１ミクロンから約２０ミクロン以下の球状ビードとして形成される。
【００９０】
[0096]ポリマー系磨き剤粒状物は、機能的グループ、例えば、基板の表面における導電性材料又は導電性材料イオンに連結して、基板の表面からの材料のＥＣＭＰ除去を容易にする親和性を有する１つ以上の機能的グループを有するように変更されてもよい。例えば、研磨プロセスにおいて銅を除去すべき場合に、有機ポリマー粒子は、アミングループ、カルボキシレートグループ、ピリジングループ、水酸化グループ、銅に対して高い親和性を有するリガンド、又はその組み合せを有するように変更して、除去された銅を、研磨組成物内の化学的活性剤、例えば、キレート化剤又は腐食防止剤に置き換わるものとして或いはそれに加えて連結させることができる。銅のような基板表面材料は、機能的グループとの結紮の前、その間、又はその後に、０、１＋又は２＋のようないずれの酸化状態にあってもよい。機能的グループは、基板表面上の金属材料（１つ又は複数）に連結して、基板表面の均一性及び表面仕上げを改善する助けとすることができる。
【００９１】
[0097]更に、ポリマー系磨き剤粒状物は、希望の化学的特性を有し、例えば、ポリマー系磨き剤粒状物は、広いｐＨ範囲にわたって安定であると共に、互いに集塊する傾向がなく、これは、組成物内の表面活性剤が少ないか又は存在しない状態で或いは分散剤が存在しない状態でポリマー系磨き剤粒状物を使用することを許容する。
【００９２】
[0098]或いは又、ここに述べるポリマー系材料が被覆された無機粒子を、研磨組成物と共に使用してもよい。研磨組成物が、希望の研磨性能及び結果に基づいて、ポリマー系磨き剤粒状物、無機磨き剤粒状物、ポリマー被覆無機磨き剤粒状物、及びその組み合せを含むことは、本発明の範囲内である。
【００９３】
[0099]基板表面からの導電性材料の除去又は除去率を向上させるために、ここでは、１つ以上の酸化剤を使用することができる。酸化剤は、一般に、電子（１つ又は複数）を受け容れることにより材料と反応する薬剤である。ここに示す実施形態では、酸化剤は、研磨されるべき基板の表面と反応するのに使用され、これは、次いで、希望の材料の除去を助ける。例えば、酸化剤は、金属層をそれに対応する酸化物又は水酸化物へと酸化させ、例えば、銅を酸化銅へと酸化させるように使用できる。Ｃｕ１＋イオンを含む酸化された既存の銅は、Ｃｕ２＋イオンのようなより高い酸化状態へと更に酸化させることができ、これは、次いで、１つ以上のキレート化剤との反応を促進することができる。また、ある場合には、酸化剤は、ある化学物質（例えば、低いｐＨ）に使用して、基板の表面の化学的エッチングを促進させ、アノード面からの除去率を更に高めることもできる。基板の表面にバイアスを印加しない場合には、防止剤及びキレート化剤が、表面の金属イオンと錯体結合して、導電性パッド２０３により印加される圧力及び相対的移動により表面から追い出される状態となる。磨き剤粒状物を添加すると、導電性パッド２０３と基板表面との間の接触面積を増加する磨き剤粒子の能力により錯体結合金属イオンの除去率を更に改善することができる。
【００９４】
[0100]ＥＣＭＰの場合に、基板表面の導電性層は、電源２２４及び電極２０９の使用によりスレッシュホールド電位より高くアノードバイアスされ、従って、基板表面の金属を「酸化」させる（即ち、金属原子が１つ以上の電子を電源２２４へ引き渡す）。従って、イオン化又は「酸化」された金属原子は、電解液中の成分の助けで電解溶液へと分解する。除去されるべき希望の材料が銅である場合には、これをＣｕ１＋又はＣｕ２＋酸化状態へ酸化することができる。研磨組成物に見られる防止剤及び／又はキレート化剤の存在により、電解液中への金属イオンの電気化学的分解プロセスは、これら成分を含まない研磨組成物より大きく制限される。また、防止剤及び／又はキレート化剤の存在は、基板の表面に対する金属イオン（１つ又は複数）並びに防止剤及び／又はキレート化剤錯体結合の付着強度に影響すると考えられる。一実施形態では、ＥＣＭＰプロセスの除去率を酸化剤の添加により高められることが分かった。酸化剤は、アノードバイアスにより形成される金属イオンを更に酸化する傾向があり、これは、銅の場合に、より安定なＣｕ２＋酸化状態にもっていくと考えられる。研磨組成物に見られる防止剤及び／又はキレート化剤は、酸化された金属イオンと錯体結合し、これらイオンは、防止剤がその酸化された金属イオン及び金属表面に連結する仕方により低い付着強度又は連結強度をもつ傾向となる。この低い付着強度は、錯体結合された金属イオンを、基板表面及び導電性パッド２０３の相互作用で更に容易に且つ効率的に除去するのを許容する。ＥＣＭＰ研磨組成物に磨き剤粒状物を添加したことで、導電性パッド２０３と基板表面との間の接触面積を増加する磨き剤粒子の能力により錯体結合金属イオンの除去率を更に改善することができる。
【００９５】
[0101]研磨組成物は、１つ以上の添加剤化合物を含んでもよい。これら添加剤化合物は、基板表面を研磨する際に研磨組成物の有効性を改善するために、抑制剤、促進剤、ならし剤、光沢剤、安定剤、及び剥離剤を含む電解液添加剤を包含するが、これらに限定されない。例えば、ある添加剤は、金属原子のイオン化率を下げて、分解プロセスを防止する一方、他の添加剤は、光沢のある基板表面仕上げを与えることができる。添加剤は、約１５体積％又は重量％までの濃度で研磨組成物に存在してもよく、また、研磨後の希望の結果に基づいて変化させてもよい。
【００９６】
[0102]更に、腐食防止剤及び酸化剤のような研磨組成物の構成成分の量及び形式を制御することで、プロセスの希望の除去率の同調を得ることができる。例えば、腐食防止剤の量を減少すると、腐食防止剤の濃度が高い組成物に比して、材料除去率が高くなる。研磨組成物が腐食防止剤を含まない場合には、ＥＣＭＰの材料除去率は、腐食防止剤を含む研磨組成物より著しく高くなる。というのは、防止剤を含むと、金属イオン及び防止剤の錯体結合が形成されて電解液に対して基板の表面をシールドする傾向となるからである。同様に、酸化剤の量を減少すると、一般に、高い酸化剤組成を有する組成物に比して、除去率が低くなる。酸化剤の濃度が低いときは、基板表面への酸化剤の供給を制限する運動作用のために、腐食防止剤及び／又はキレート化剤は、酸化剤により更に酸化状態になる前に金属イオンと錯体結合し得ることが示唆されている。従って、腐食防止剤及び金属イオンの錯体結合は、より強い付着強度で錯体結合された金属イオンが形成されるために除去効率に影響を及ぼし得る。ここに述べる研磨組成物は、例えば、約２体積％のエチレンジアミン、約２重量％のクエン酸アンモニウム、約０．３重量％のベンゾトリアゾール、約０．１から約３体積％又は重量％、例えば、約０．４５％の過酸化水素、及び／又は約０．０１から１重量％、例えば、０．１５重量％の磨き剤粒子、及び約６体積％の燐酸を含む。組成物のｐＨは、約５であり、これは、例えば、ｐＨを好ましい範囲に調整するための水酸化カリウムを更に含む組成物により達成することができる。研磨組成物の残りは、脱イオン水である。
【００９７】
[0103]酸化剤は、研磨組成物において、約０．０１から約９０体積％又は重量％、例えば、約０．１から約２０体積％又は重量％の範囲の量で存在することができる。研磨組成物の実施形態では、約０．１から約１５体積％又は重量％の過酸化水素が研磨組成物に存在する。一実施形態では、酸化剤は、ＥＣＭＰプロセスを開始する直前に研磨組成物の残りに添加される。適当な酸化剤の例は、ペルオキソ化合物、例えば、水酸基を通して解離し得る化合物、例えば、過酸化水素、及び過酸化水素尿素を含むその付加物、過炭酸塩、並びに有機過酸化物を含み、この有機過酸化物は、例えば、アルキル過酸化物、環状又はアリール過酸化物、過酸化ベンゾイル、過酢酸、及び過酸化ジテルトブチルを含む。また、硫酸塩及び硫酸塩派生物、例えば、一過硫酸塩及び二過硫酸塩を使用してもよく、これは、例えば、アンモニウムパーオキシジサルフェート、ポタジウムパーオキシジサルフェート、アンモニウムパーサルフェート、及びポタジウムパーサルフェートを含む。ペルオキソ化合物の塩、例えば、過炭酸ナトリウム及び過酸化ナトリウムも使用できる。
【００９８】
[0104]また、酸化剤は、無機化合物でもよいし、又は最も高い酸化状態で元素を含む化合物でもよい。無機化合物、及び最も高い酸化状態で元素を含む化合物の例は、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、過臭素酸、過臭素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、過ホウ酸、硝酸塩（例えば、硝酸セリウム、硝酸鉄、硝酸アンモニウム）、鉄酸塩、過ホウ酸塩、及び過マンガン酸塩を含むが、これらに限定されない。他の酸化剤は、臭素酸塩、塩素酸塩、クロム酸塩、ヨウ素酸塩、ヨウ素酸、及びセリウム（ＩＶ）化合物、例えば、アンモニウムセリウムニトレートを含む。
【００９９】
[0105]表面活性剤は、研磨組成物における１つのこのような添加剤化合物である。金属及び金属イオン又は処理中に生成される副産物のような材料の分解性又は可溶性を高め、化学的安定性を改善すると共に、研磨組成物の成分の分解を減少するために、研磨組成物に１つ以上の表面活性剤を使用することができる。１つ以上の表面活性剤は、研磨組成物の約０．００１から約１０体積％又は重量％の濃度でよい。研磨組成物の一実施形態では、表面活性剤の濃度は、約０．０１から約２体積％又は重量％、例えば、約０．１から約１体積％又は重量％を使用することができる。１つ以上の表面活性剤は、非イオン表面活性剤と、アニオン表面活性剤、カチオン表面活性剤、両性の表面活性剤を含むイオン表面活性剤と、２つ以上のイオン機能的グループを有するイオン表面活性剤、例えば、ツウェイター(Zweitter)イオン表面活性剤とを含んでもよい。ここでは、表面活性剤が使用されるので、分散材又は分散剤が表面活性剤であると考えられる。
【０１００】
[0106]添加剤の他の例は、１つ以上のならし剤であり、これは、ここでは、基板の表面の分解電流を抑制する添加剤として広く定義される。ならし剤は、導電性材料に付着して、電解液と導電性材料との間の電気化学的反応を防止することにより、分解電流を抑制し、及び／又は電気化学的反応を制限する減極剤を形成する。ならし剤の濃度は、電解溶液の約０．００５から約１０体積％又は重量％、例えば、約０．０５から約２体積％又は重量％を使用することができる。
【０１０１】
[0107]ならし剤は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、及びポリエチレングリコール派生物を含むが、これらに限定されない。ここに述べるプロセスに使用できる他のならし剤は、電気メッキ又は電気研磨技術に使用されるもの、例えば、ポリアミン、ポリアミド、及びポリイミドを含み、これらは、ポリエチレンイミン、ポリグリシン、２−アミノ−１−ナフタリンスルフォン酸、３−アミノ−１−プロパンスルフォン酸、４−アミノトルエン−２−スルフォン酸を含む。ならし剤は、組成物の約０．０５から約５体積％又は重量％の範囲で組成物に添加されてもよい。例えば、ＰＥＧは、約０．２重量％の濃度で研磨溶液に添加されてもよい。
【０１０２】
[0108]研磨組成物の導電率を減少する電気抵抗性添加物のような抑制剤は、組成物の約０．００５から約２体積％又は重量％の範囲で組成物に添加することができる。抑制剤は、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ポリマー、ポリカルボキシレートコポリマー、ココナツジエタノールアミド、オレインジエタノールアミド、エタノールアミド派生物、又はその組み合せを含む。
【０１０３】
[0109]１つ以上の安定剤は、組成物の安定性に適度な改善を生じるに充分な量で存在してもよい。１つ以上の安定剤は、約１００ｐｐｍから約５．０重量パーセントの量で存在してもよい。好ましい安定剤は、例えば、燐酸及び燐酸派生物を含み、これらは、アミノトリ（メチレンホスホン）酸、１−ヒドロキシエチリデン−４−ジホスホン酸、ヘキサメチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ジエチレンテトラミンペンタメチレンホスホン酸、及びその派生物を含むが、これらに限定されない。
【０１０４】
[0110]加速剤は、研磨組成物に含むことのできる添加剤の別の例である。加速剤は、基板表面に堆積された金属の電気化学的反応を高めて、金属除去を増加させる。組成物は、１つ以上の加速剤を、約０．００１から約１体積％又は重量％、例えば、約０．２５から約０．８体積％又は重量％の濃度で含んでもよい。加速財は、硫酸含有化合物、例えば、亜硫酸塩又は二硫酸塩を含んでもよい。
【０１０５】
[0111]研磨組成物への添加剤の更に別の例は、２００２年５月７日に出願された米国特許出願第１０／１４１，４５９号により詳細に説明されており、これは、ここで請求する態様及び説明と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【０１０６】
[0112]様々な組成物のＥＣＭＰ溶液を使用して、銅及び／又は銅合金のようなバルク材料及び残留材料を除去すると共に、窒化タンタル又は窒化チタンのようなバリア材料を除去することができる。研磨組成物の特定の調合を使用して特定の材料が除去される。ここに示す実施形態の間に使用される研磨組成物は、ＥＣＭＰプロセスにとって効果的である。一般に、ＥＣＭＰ溶液は、慣例的なＣＭＰ溶液よりも著しく導電性である。ＥＣＭＰ溶液は、約１０ｍＳ以上の導電率を有し、一方、慣例的なＣＭＰ溶液は、約３ｍＳから約５ｍＳの導電率を有する。ＥＣＭＰ溶液の導電率は、ＥＣＭＰプロセスが進行する率に著しく影響し、即ち導電性の高い溶液は、材料除去率が高い。バルク材料を除去するためには、ＥＣＭＰ溶液は、約１０ｍＳ以上の導電率を有し、好ましくは、約３０ｍＳから約６０ｍＳの範囲の導電率を有する。残留材料については、ＥＣＭＰ溶液は、約１０ｍＳ以上の導電率を有し、好ましくは、約１５ｍＳから約４０ｍＳの範囲の導電率を有する。
【０１０７】
[0113]バルク材料を除去するのに使用される第１の研磨組成物即ち第１のＥＣＭＰ溶液は、燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、塩、酸化剤、又は磨き剤粒状物を含むことができる。例えば、第１の研磨溶液は、約１重量％から約１０重量％の燐酸、約０．１重量％から約６重量％の少なくとも１つのキレート化剤、約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤、約０．５重量％から約１０重量％の塩、例えば、クエン酸アンモニウム又はクエン酸銅、約０．２重量％から約５重量％の酸化剤、及び約０．０５重量％から約１重量％の磨き剤粒状物を含むことができる。また、第１の研磨組成物は、約４から約７のｐＨを維持するための濃度でｐＨ調整剤を有してもよい。一般に、この溶液には、脱イオン水のような溶媒が添加される。
【０１０８】
[0114]第１の研磨組成物は、少なくとも１つのキレート化剤、例えば、ＥＤＡ、ＥＤＴＡ、クエン酸、クエン酸アンモニウム、その塩、その派生物、及びその組み合せを含む。第１の研磨組成物の腐食防止剤は、ＢＴＡ、ＴＴＡ、その塩、その派生物、及びその組み合せを含んでもよい。塩は、第１の研磨組成物に添加されてもよいし、又は例えば、酸性／塩基性形式の反応により、その場で形成されてもよい。塩は、無機、有機、又はその組み合せでよく、アンモニウム、カリウム、ナトリウム、カルシウムのようなカチオンと、クエン酸塩、蓚酸塩、琥珀酸塩及び酒石酸塩のようなアニオンとを含む。ｐＨ調整剤は、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、又はその組み合せを含む。また、第１の研磨組成物には、過酸化水素のような酸化剤、及び／又はアルミナで活性化されるコロイド状シリカのような磨き剤粒状物を添加してもよい。
【０１０９】
[0115]残留材料に使用される第２の研磨組成物即ち第２のＥＣＭＰ溶液は、燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、塩、酸化剤、磨き剤粒状物を含むことができる。例えば、第２の研磨溶液は、約０．１重量％から約５重量％の燐酸、約０．１重量％から約５重量％の少なくとも１つのキレート化剤、約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤、約０．１重量％から約５重量％の塩、約０．０１重量％から約３重量％の酸化剤、及び約０．０５重量％から約５重量％の磨き剤粒状物を含むことができる。また、第２の研磨組成物は、約４から約７のｐＨを維持するための濃度でｐＨ調整剤を有してもよい。一般に、この溶液には、脱イオン水のような溶媒が添加される。
【０１１０】
[0116]第２の研磨組成物の少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン、ＥＤＡ、ＥＤＴＡ、クエン酸、クエン酸アンモニウム、その塩、その派生物、及びその組み合せを含んでもよい。第２の研磨組成物の腐食防止剤は、ＢＴＡ、ＴＴＡ、その塩、その派生物及びその組み合せを含んでもよい。塩は、第２の研磨組成物に添加されてもよいし、又は例えば、酸性／塩基性形式の反応により、その場で形成されてもよい。塩は、無機、有機、又はその組み合せでよく、アンモニウム、カリウム、ナトリウム、カルシウムのようなカチオンと、クエン酸塩、蓚酸塩、琥珀酸塩及び酒石酸塩のようなアニオンとを含む。ｐＨ調整剤は、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、又はその組み合せを含む。また、第２の研磨組成物には、過酸化水素のような酸化剤、及び／又はアルミナで活性化されるコロイド状シリカのような磨き剤粒状物を添加してもよい。一実施例では、第２の研磨組成物は、ＢＴＡ及びグリシンを含む。別の実施例では、第２の研磨組成物は、ＢＴＡ、ＥＤＡ及びクエン酸アンモニウムを含む。また、第２の研磨組成物のあるものは、ＰＥＧのようなならし剤を含む。
【０１１１】
電気化学的機械的処理
[0117]化学的作用、機械的作用及び電気的作用を組み合せて使用して、材料を除去すると共に、基板表面を平坦化するための電気化学的機械的研磨技術は、次のように遂行することができる。電気化学的機械的研磨技術の一実施形態では、第１電極及び研磨組成物を収容する深皿又はプラテンのようなリセプタクルに基板が配置される。研磨組成物は、基板表面に不動態化層を形成する。この不動態化層は、基板表面に配置される化学的及び／又は電気的絶縁材料でよい。
【０１１２】
[0118]第２電極を収容する研磨用品アッセンブリに結合された研磨用品が、次いで、深皿又はプラテンに配置され、この研磨用品を通して基板に物理的に接触され及び／又は電気的に結合される。基板表面と導電性用品２０３との間に相対的運動が与えられて、不動態化層が減少又は除去される。電源２２４からのバイアスが２つの電極間に印加される。このバイアスは、電気的パルス変調技術により印加されて、少なくともアノード分解を与えることができる。このバイアスは、研磨用品アッセンブリ２２２の導電性用品２０３から基板２０８へ伝達することができる。
【０１１３】
[0119]第１のＥＣＭＰプロセスを使用して、図４Ａ−４Ｂに示すように基板表面からバルク導電性材料を除去することができ、次いで、第２のＥＣＭＰプロセスを使用して、図４Ｂ−４Ｃに示すように残留する銅含有材料を除去することができる。バルク材料とは、ここでは、基板表面に形成された特徴部を実質的に充填するに充分な以上の量で基板に堆積される材料として広く定義される。残留材料とは、１つ以上の研磨プロセスステップの後に残っているバルク銅含有材料として広く定義される。一般に、第１のＥＣＭＰプロセス中のバルク除去は、導電性層の少なくとも約５０％、好ましくは、少なくとも約７０％、更に好ましくは、少なくとも約８０％、例えば、少なくとも約９０％を除去する。第２のＥＣＭＰプロセス中の残留物除去は、充填されたプラグを残して、バリア層に配置された残留導電性材料を、もし全部でなければ、ほとんど、除去する。
【０１１４】
[0120]第１のＥＣＭＰプロセスは、導電性層の高い除去率により基板製造のスループットに貢献する。しかしながら、第１のＥＣＭＰプロセスが単独で使用される場合には、著しく多量の導電性材料が除去されて、過少負担を生じ得る。第２のＥＣＭＰプロセスは、導電性層を精密に除去して平らな基板表面を形成することにより基板製造のスループットに貢献する。しかしながら、第２のＥＣＭＰプロセスは、単独で使用した場合の導電性材料の除去が著しく低速である。それ故、第１及び第２のＥＣＭＰプロセスの組み合せで、スループットを高めると共に、クオリティの高い平坦な基板表面を形成する。
【０１１５】
[0121]バルク除去のＥＣＭＰプロセスは、第１の研磨プラテンで遂行し、残留物除去のＥＣＭＰプロセスは、第１プラテンと同じ又は異なる研磨装置の第２の研磨プラテンで遂行することができる。別の実施形態では、残留物除去のＥＣＭＰプロセスが第１プラテンで実行されてもよい。バリア材料は、図２に示す装置の第３プラテンのような個別のプラテンで除去されてもよい。例えば、ここに述べるプロセスに基づく上述した装置は、バルク材料を除去するための３つのプラテンを備えてもよいし、又はバルク材料を除去するための１つのプラテンと、残留物を除去するための第２プラテンと、バリアを除去するための第３プラテンを備えてもよく、この場合、バルク及び残留物プロセスは、ＥＣＭＰプロセスであり、バリア除去は、ＣＭＰプロセスである。別の実施形態では、３つのＥＣＭＰプラテンを使用して、バルク材料の除去、残留物の除去、及びバリアの除去を行ってもよい。
【０１１６】
[0122]図４Ａ−図４Ｂを参照すれば、狭い特徴画成部３２０及び広い特徴画成部３３０がパターン化された誘電体層３１０を有する基板３００には、バリア層３４０、例えば、タンタルと、過剰量の導電性材料３６０、例えば、銅とが充填される。過剰材料の堆積プロフィールは、狭い特徴画成部３２０上に形成された丘又は山とも称される高い過剰負担部３７０と、広い特徴画成部３３０上に形成された谷とも称される最小の過剰負担部３８０とを備えている。
【０１１７】
[0123]基板は、ここに述べる研磨組成物に露出され、導電性材料層３６０に不動態化層３９０を形成する。この不動態化層３９０は、堆積された導電性材料３６０に形成された高い過剰負担部３７０即ち山及び最小の過剰負担部３８０即ち谷を含む基板表面上の露出された導電性材料３６０に形成される。不動態化層３９０は、基板の表面を化学的及び／又は電気的反応から化学的及び／又は電気的に絶縁する。不動態化層は、不動態化膜又は絶縁膜を形成できる腐食防止剤及び／又は他の材料、例えば、キレート化剤に基板表面を露出させることで形成される。不動態化層の厚み及び密度は、化学反応の程度及び／又はアノード分解の量を規定することができる。例えば、より厚い又はより濃密な不動態化層３９０は、より薄い及びより濃密でない不動態化層に比して、僅かなアノード分解しか生じさせないことが観察されている。従って、不動態化剤、腐食防止剤及び／又はキレート化剤の組成を制御することで、基板表面から除去される材料の除去率及び量を制御することが許される。
【０１１８】
[0124]図４Ｂは、第１のＥＣＭＰプロセスのバルク除去の後に、導電性材料３６０の少なくとも約５０％、例えば、約９０％が除去されたことを示している。第１のＥＣＭＰプロセスの後も、導電性材料３６０は、高い過剰負担部３７０即ち山、及び／又は最小の過剰負担部３８０即ち谷を、比例的に減少したサイズではあるが、依然含み得る。しかしながら、導電性材料３６０は、基板表面にわたって若干平坦にもなり得る（図示せず）。
【０１１９】
[0125]基板表面と、導電性研磨用品のような研磨用品は、互いに接触されて、相対的軌道運動のような相対的運動で互いに移動され、露出した導電性材料３６０に形成された不動態化層３９０の部分を除去し、これは、その下に横たわる導電性材料３６０の一部分も除去し得る。
【０１２０】
[0126]基板表面及び研磨用品は、約２ポンド／平方インチ（ｌｂ／ｉｎ２又はｐｓｉ）（１３．８ｋＰａ）未満の圧力で接触される。不動態化層３９０及びある程度の導電性材料３６０の除去は、圧力が約１ｐｓｉ（６．９ｋＰａ）以下、例えば、約０．０１ｐｓｉ（６９Ｐａ）から約０．５ｐｓｉ（３．４ｋＰａ）のプロセスで実行することができる。このプロセスの１つの態様では、約０．２ｐｓｉ（１．４ｋＰａ）以下の圧力が使用される。
【０１２１】
[0127]ここで使用される研磨圧力は、低ｋの誘電体材料を含む基板に対するダメージ剪断力及び摩擦力を減少し又は最小にする。減少又は最小にされた力は、研磨による特徴部の変形及び欠陥形成を減少し又は最小にし得る。更に、この低い剪断力及び摩擦力は、研磨中のディッシング及びスクラッチや層剥離のようなトポグラフィー欠陥の形成を減少し又は最小にすることが観察されている。また、基板と導電性研磨用品との間の接触は、基板に接触するときに電源を研磨用品に結合することにより電源と基板との間の電気的接触も許容する。基板表面上の不動態化層を擾乱し又は除去するために、アノード分解や機械的な磨きにより非不動態化材料の領域を露出させて除去することができる。
【０１２２】
[0128]基板表面から導電性材料３６０をアノード分解するために、基板表面と導電性研磨用品との間の接触中に基板にバイアスが印加される。このバイアスは、一般に、約１００ｍＡ／ｃｍ２までの電流密度で基板の表面から導電性材料のアノード分解を生じさせるために与えられ、この電流密度は、直径が約３００ｍｍまでの基板を処理するための約４０アンペアの印加電流に相関している。例えば、直径３００ｍｍの基板は、電流密度が約０．００１ｍＡ／ｃｍ２から約５０ｍＡ／ｃｍ２であり、これは、約０．０１Ａから約３５Ａの印加電流に相関し得る。本発明は、バイアスを、ボルト、アンペア及びワットで印加し、監視することも意図している。例えば、一実施形態では、電源は、約０ワットから１００ワットの電力、約０Ｖから約１０Ｖの電圧、及び約０アンペアから約１０アンペアの電流を印加してもよい。
【０１２３】
[0129]バイアス印加状態の下でのアノード分解中に、基板表面即ち導電性材料層３６０は、基板表面上の例えば金属材料のような導電性材料を「酸化」させるスレッシュホールド電位より高くアノードバイアスされてもよい。金属材料が酸化するときに、金属原子は、１つ以上の電子を電源へ引き渡し、金属イオン又はカチオンを形成する。金属イオンは、次いで、金属表面を去り、電解液中へと分解することができる。除去することが望まれる材料が銅である場合には、カチオンは、Ｃｕ１＋又はＣｕ２＋酸化状態を取り得る。
【０１２４】
[0130]また、金属イオンは、不動態化層３９０の厚み及び／又は密度の形成にも貢献し得る。例えば、研磨組成物に見られる防止剤及び／又はキレート化剤は、金属イオンと錯体結合することができ、金属イオンは、不動態化層３９０に合体された状態になる。従って、研磨組成物に見られる防止剤及び／又はキレート化剤の存在は、電解液中への金属イオンの電気化学的分解プロセスを制限又は減少し、このような金属イオンを不動態化層３９０へ更に合体させる。擾乱されない不動態化層の厚み及び／又は密度は、基板表面上の導電性材料のアノード分解のために印加されるバイアスの周期後に増加し得ることが観察されている。擾乱されない不動態化層の厚み及び／又は密度の増加は、全印加電力に関係しており、時間及び／又は電力レベルの関数であると考えられる。また、擾乱されない不動態化層は、金属イオンを合体し、且つ金属イオンは、不動態化層の厚み及び／又は密度に貢献し得ることも観察されている。
【０１２５】
[0131]このバイアスは、基板表面から材料を除去する際のユーザ要求に基づいて電力及び印加を変化させることができる。例えば、電力印加を増加すると、アノード分解の増加を生じることが観察されている。また、バイアスは、電気的パルス変調技術により印加されてもよい。パルス変調技術は、種々のものでよいが、一般的には、第１の時間周期中に一定電流密度又は電圧を印加し、次いで、第２の時間周期中に電流密度又は電圧を印加しないか又は一定の逆電流密度又は電流を印加するというサイクルを含むことができる。次いで、１つ以上のサイクルにわたりプロセスを繰り返して、電力レベル及びその時間巾を変化させることができる。電力レベル、電力の時間巾、「オン」サイクル、及び無電力、「オフ」サイクル印加、並びにそれらサイクルの頻度は、除去率、除去されるべき材料、及び研磨プロセスの程度に基づいて変更することができる。例えば、電力レベルを増加すると共に、印加される電力の時間巾を増加すると、アノード分解が増加されることが観察されている。
【０１２６】
[0132]電気化学的機械的研磨のための１つのパルス変調プロセスでは、そのパルス変調プロセスは、電力印加周期「オン」の後に無電力印加周期「オフ」が続くようなオン／オフ電力技術を備えている。オン／オフサイクルは、研磨プロセス中に１回以上繰り返すことができる。「オン」周期は、基板表面から露出された導電性材料を除去するのを許し、一方、「オフ」周期は、「オン」周期の研磨組成物の成分及び副産物、例えば、金属イオンが表面へ拡散して導電性材料と錯体結合するのを許容する。パルス変調技術のプロセスの間に、金属イオンが移動して、非機械的擾乱エリアの不動態化層に付着することにより、腐食防止剤及び／又はキレート化剤と相互作用すると考えられる。従って、このプロセスは、「オン」印加中に不動態化層によりカバーされていない電気化学的に活性な領域においてエッチングを許し、次いで、パルス変調技術の「オフ」部分中にある領域では不動態化層の再形成を且つ他の領域では過剰材料の除去を許容する。従って、パルス変調技術を制御することで、基板表面から除去される材料の除去率及び量を制御することができる。
【０１２７】
[0133]「オン」／「オフ」時間周期は、各々約１秒から約６０秒でよく、例えば、約２秒から約２５秒でよく、本発明は、「オン」／「オフ」時間周期がここに示す時間周期より長い及び短いパルス技術の使用も意図している。パルス変調技術の一実施例では、電力が各サイクルの約１６％から約６６％の間印加される。
【０１２８】
[0134]ここに述べる材料の電気化学的機械的研磨のためのオン／オフサイクルを伴うパルス変調技術は、例えば、約５秒から約１０秒間電力を印加し「オン」、次いで、約２秒から約２５秒間電力を印加せず「オフ」；約１０秒間電力を印加し、５秒間電力を印加せず、又は１０秒間電力を印加し、２秒間電力を印加せず、或いは５秒間電力を印加し、２５秒間電力を印加せず、希望の研磨結果を与えるようにすることを含むが、これに限定されない。これらのサイクルは、各選択されたプロセスに対して希望の頻度で繰り返すことができる。パルス変調プロセスの一例が、共通に譲渡された米国特許第６，３７９，２２３号に説明されており、これは、ここで請求する態様及び説明と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。パルス変調技術の更に別の例が、２００３年６月３０日に出願された「Effective Method To Improve Surface Finish In ElectrochemicallyAssisted Chemical Mechanical Polishing」と題する出願中の米国プロビジョナル特許出願第１０／６１１，８０５号に説明されており、これは、ここで請求する態様及び説明と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【０１２９】
[0135]また、電力印加は、処理ステップに基づいて変化させてもよい。例えば、２ステッププロセスにおいて、第１の処理ステップは、第１の電力印加を有し、第２のステップは、第１の電力印加より少ない第２の電力印加を有してもよい。逆に、２ステッププロセスにおいて、第１の処理ステップは、第１の電力印加を有し、第２のステップは、第１の電力印加より大きな第２の電力印加を有してもよい。
【０１３０】
[0136]ここに述べるプロセスでは約１５０００Å／分までの導電性材料の除去率を達成することができる。それより高い除去率が一般には望まれるが、プロセスの均一性及び他のプロセス変数（例えば、アノード及びカソードにおける反応活動）を最大にするという目標のために、分解率を約１００Å／分から約１５０００Å／分に制御するのが通常である。除去されるべき銅材料の厚みが５０００Å未満である本発明の一実施形態では、約１００Å／分から約５０００Å／分の除去率を与えるように電圧（又は電流）を印加すればよい。基板は、通常、そこに配置された希望の材料の少なくとも一部分又は全部を除去するに充分な時間周期中、研磨組成物及び電力印加に露出される。
【０１３１】
[0137]研磨組成物は、導電性材料を除去する率を制御するように変更されてもよい。一実施形態では、第１のＥＣＭＰプロセスが第１の研磨溶液で行われ、その後、第２のＥＣＭＰプロセスが、第１の研磨溶液より希釈した第２の研磨溶液で行われ、例えば、第２の研磨溶液は、第１の研磨溶液の濃度の約２５％である。例えば、第１のＥＣＭＰ組成物は、約１重量％から約１０重量％の燐酸、約０．１重量％から約６重量％の少なくとも１つのキレート化剤、約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤、約０．５重量％から約１０重量％の塩、約０．２重量％から約５重量％の酸化剤、及び約０．０５重量％から約１重量％の磨き剤粒状物を含むことができる。第２のＥＣＭＰ組成物は、約０．２５重量％から約５重量％の燐酸、約０．０５重量％から約３重量％の少なくとも１つのキレート化剤、約０．００５重量％から約０．５重量％の腐食防止剤、約０．１３重量％から約５重量％の塩、約０．０５重量％から約３重量％の酸化剤、及び約０．０２重量％から約０．５重量％の磨き剤粒状物を含むことができる。ある実施形態では、第１のＥＣＭＰ溶液及び第２のＥＣＭＰ溶液が、水以外は、同様の相対的濃度の各成分を有し、一方、第２のＥＣＭＰ溶液は、第１のＥＣＭＯ溶液に、例えば、約３対約１の体積比で脱イオン水を合成することにより形成される。他の実施形態では、第１の研磨溶液及び第２の研磨溶液は、水中の各成分の相対的濃度が変更されている。
【０１３２】
[0138]一般的に、導電性材料３６０の除去率は、第１のＥＣＭＰプロセス中の方が第２のＥＣＭＰプロセス中よりも相当に高い。例えば、第１のＥＣＭＰプロセスは、約１０００Å／分から約１５０００Å／分の率で導電性材料３６０を除去し、一方、第２のＥＣＭＰプロセスは、約１００Å／分から約８０００Å／分の率で導電性材料３６０を除去する。第２のＥＣＭＰプロセスは、図１Ｂに示すディッシング５５として知られた凹所又はくぼみのようなトポグラフィック欠陥を形成する過剰な金属除去を防止するために低速である。それ故、導電性層３６０の大部分は、第２のＥＣＭＰプロセス中の残りの導電性層３６０よりも、第１のＥＣＭＰプロセス中に高い率で除去される。２ステップのＥＣＭＰプロセスは、欠陥がほとんど又は全くない滑らかな表面を形成しながら、全基板処理のスループットを高める。
【０１３３】
[0139]導電性研磨用品による機械的磨きは、アノード分解のための電流を絶縁又は抑制する不動態化層を除去し、導電性研磨用品２０３との接触が最小であるか又は接触しないエリアでは不動態化層が保持されるので高い過剰負担部のエリアが最小の過剰負担部のエリアより優先的に除去される。不動態化層によりカバーされた導電性材料３６０の除去率は、不動態化層をもたない導電性材料の除去率より低い。従って、狭い特徴画成部３２０及び基板フィールド３５０の上に配置された過剰な材料は、不動態化層３９０により依然カバーされている広い特徴画成部３３０の上よりも高い率で除去される。
【０１３４】
[0140]図４Ｃを参照すれば、第２のＥＣＭＰ研磨溶液を含む第２のＥＣＭＰプロセスで基板を研磨することにより導電性層３６０の全部でないがほとんどが除去されて、バリア層３４０及び導電性トレンチ３６５を露出させる。導電性トレンチ３６５は、残りの導電性材料３６０により形成される。残留導電性材料及びバリア材料は、次いで、第３の研磨ステップにより研磨されて、図４Ｄに示すように、導電性トレンチ３６５を含む平坦化された基板表面を与えることができる。残留導電性材料及びバリア材料は、第３のＥＣＭＰプロセス又はＣＭＰプロセスのような第３の研磨プロセスにより除去することができる。銅の研磨プロセスが、例えば、米国特許公告第２００３００２９８４１号に開示され、バリアの研磨プロセスが、例えば、米国特許公告第２００３００１３３０６号に開示され、これらは、両方とも、ここで請求する態様及び開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【０１３５】
[0141]導電性材料及びバリア材料の除去処理ステップの後に、基板をバフ処理して表面欠陥を最小にすることができる。バフ処理は、柔軟な研磨用品、即ちペンシルバニア州フィラデルフィアに本部があるアメリカン・ソサエティ・フォー・テスティング・アンド・マテリアルズ（ＡＳＴＭ）により規定され測定されたショアＤ硬度スケールで約４０以下の硬度で、低い研磨圧力、例えば、約２ｐｓｉ以下において実行することができる。適当なバフプロセス及びその組成が、例えば、２０００年５月１１日に出願された出願中の米国特許出願第０９／５６９，９６８号に開示されており、これは、本発明と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【０１３６】
[0142]任意であるが、各研磨プロセスの後に、粒状物体及び研磨プロセスからの使用済み試薬を除去すると共に、研磨用品上の金属残留物堆積及び基板表面に形成される欠陥を最小にする上で助けとなるように、基板に洗浄溶液を適用してもよい。適当な洗浄溶液は、例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから商業的に入手できるＥｌｅｃｔｒａＣｌｅａｎ（登録商標）である。
【０１３７】
[0143]最終的に、基板は、研磨後洗浄プロセスに露出され、研磨又は基板取り扱い中に形成される欠陥を減少することができる。このようなプロセスは、基板表面に形成された銅の特徴部における望ましからぬ酸化又は他の欠陥を最小にすることができる。このような研磨後洗浄は、例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから商業的に入手できるＥｌｅｃｔｒａＣｌｅａｎ（登録商標）を適用することである。
【０１３８】
[0144]ここに述べるプロセスにより平坦化された基板は、ディッシングのようなトポグラフィー欠陥の減少、残留物の減少、平坦性の改善、及び基板の仕上げ状態の改善を示すことが観察されている。ここに述べるプロセスは、次の実施例により更に開示することができる。
【０１３９】
電気化学的機械的突出部処理
[0145]或いは又、化学的作用、機械的作用及び電気的作用を組み合せて使用して、材料を除去すると共に、中間突出部形成で基板表面を平坦化する電気化学的機械的研磨技術は、次のように行うことができる。
【０１４０】
[0146]電気化学的研磨プロセスを使用して、図５Ａ−５Ｃに示すように基板表面からバルク導電性材料を除去し、次いで、化学的機械的研磨又は第２の電気化学的研磨プロセスを使用して、図５Ｄ−５Ｅに示すように残留銅含有材料を除去することができる。バルク材料とは、ここでは、基板表面に形成された特徴部を実質的に充填するに充分な以上の量で基板に堆積された材料として広く定義される。残留材料とは、１つ以上の研磨プロセスステップの後に残っているバルク銅含有材料として広く定義される。
【０１４１】
[0147]バルク除去の電気化学的機械的研磨プロセスは、第１の研磨プラテンにおいて実行し、一方、残留物除去プロセスは、第１プラテンと同じ又は異なる研磨装置の第２の研磨プラテンにおいて実行することができる。基板の層を通して導電性材料が拡散するのを防止するのに使用されるバリア材料は、ここに述べる装置の第３プラテンのような個別のプラテンにおいて除去することができる。例えば、ここに述べるプロセスに基づく上述した装置は、バルク材料を除去するための３つのプラテンを備えてもよく、或いはバルク材料を除去するための１つのプラテンと、残留物除去のための第２のプラテンと、バリア除去のための第３のプラテンとを備えてもよい。
【０１４２】
[0148]図５Ａを参照すれば、狭い特徴画成部４２０及び広い特徴画成部４３０がパターン化された誘電体層４１０を有する基板４００には、バリア層４４０、例えば、タンタルと、過剰量の導電性材料４６０、例えば、銅とが充填される。過剰材料の堆積プロフィールは、狭い特徴画成部４２０上に形成された丘又は山とも称される高い過剰負担部４７０と、広い特徴画成部４３０上に形成された谷とも称される最小の過剰負担部４８０とを備えている。
【０１４３】
[0149]基板は、ここに述べる研磨組成物４９５に露出され、導電性材料層４６０に不動態化層４９０を形成する。この不動態化層４９０は、堆積された導電性材料４６０に形成された高い過剰負担部４７０即ち山及び最小の過剰負担部４８０即ち谷を含む基板表面上の露出された導電性材料４６０に形成される。不動態化層４９０は、基板の表面を化学的及び／又は電気的反応から化学的及び／又は電気的に絶縁する。不動態化層は、不動態化膜又は絶縁膜を形成できる腐食防止剤及び／又は他の材料、例えば、キレート化剤に基板表面を露出させることで形成される。不動態化層の厚み及び密度は、化学反応の程度及び／又はアノード分解の量を規定することができる。例えば、より厚い又はより濃密な不動態化層４９０は、より薄い及びより濃密でない不動態化層に比して、僅かなアノード分解しか生じさせないことが観察されている。従って、不動態化剤、腐食防止剤及び／又はキレート化剤の組成を制御することで、基板表面から除去される材料の除去率及び量を制御することが許される。
【０１４４】
[0150]基板表面と、導電性研磨用品２０３のような研磨用品は、互いに接触されて、相対的軌道運動のような相対的運動で互いに移動され、図５Ｂに示すように、露出した導電性材料４６０に形成された不動態化層４９０の部分を除去し、これは、その下に横たわる導電性材料４６０の一部分も除去し得る。
【０１４５】
[0151]基板表面及び研磨用品は、約２ｐｓｉ未満の圧力で接触される。不動態化層４９０及びある程度の導電性材料４６０の除去は、圧力が約１ｐｓｉ以下、例えば、約０．０１ｐｓｉから約０．５ｐｓｉのプロセスで実行することができる。このプロセスの１つの態様では、約０．２ｐｓｉ以下の圧力が使用される。
【０１４６】
[0152]図５Ｃを参照すれば、導電性研磨用品２０３による機械的磨きは、アノード分解のための電流を絶縁又は抑制する不動態化層を除去し、導電性研磨用品２０３との接触が最小であるか又は接触しないエリアでは不動態化層が保持されるので高い過剰負担部４７０及び基板フィールド４５０のエリアが最小の過剰負担部のエリアより優先的に除去される。不動態化層によりカバーされた導電性材料４６０の除去率は、不動態化層をもたない導電性材料の除去率より低い。従って、狭い特徴画成部４２０及び基板フィールド４５０の上に配置された過剰な材料は、不動態化層４９０により依然カバーされている広い特徴画成部４３０の上よりも高い率で除去される。
【０１４７】
[0153]図５Ｄを参照すれば、ここに述べるプロセスは、広い特徴部の上に形成された導電性材料層４６０に突出部５００を形成するのを許容することができる。この突出部５００は、導電性材料層４６０の他の部分より長い時間にわたり或いはより厚い又はより濃密な不動態化層の形成のために研磨されないか又は低い除去率で研磨される材料から形成される。例えば、突出部は、堆積された導電性材料の厚みの約５０％まで、例えば、堆積された導電性材料の厚みの約１％から約４０％でよい。ここに述べるプロセスは、堆積された材料の厚みの約２０％から約３０％の突出部を形成することが観察されている。
【０１４８】
[0154]突出部５００の量又はサイズは、例えば、プロセスに使用する化学物質、電力印加、例えば、電力レベル、及びパルス変調技術を変更することで制御できる。本発明は、ここに述べる組成物及びここに述べる電力印加を、ここに詳細に例示する実施例を越えて変更して、前記突出部の形成及び／又は広い及び狭い特徴画成部の上の相対的な除去率を達成することも意図している。
【０１４９】
[0155]突出部のサイズは、ここに述べた腐食防止剤及び／又はキレート化剤の量、ｐＨレベル、電力印加レベル、パルス変調技術のプロセスパラメータ、又はその組み合せにより制御することができる。例えば、腐食防止剤の量を増加すると、少ない量の腐食防止剤に比して、広い特徴部の上の突出量が増加することが観察された。
【０１５０】
[0156]同一の研磨条件の下で約６０００Åの段高さをもつ約１１５００Å厚みの層を研磨するための１つの比較例では、腐食防止剤として０．３重量％のベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）をもつ組成物での研磨プロセスは、約４２００Åの突出部高さ、即ち堆積された導電性材料の約３６．５％の突出部を示し、一方、腐食防止剤として０．２重量％のＢＴＡをもつ組成物での研磨プロセスは、約８００Åの突出部高さ、即ち堆積された導電性材料の約７％の突出部を示した。この第１の比較例とは異なるが同一の研磨条件の下での別の比較例では、腐食防止剤として０．３重量％のＢＴＡをもつ組成物での研磨プロセスは、約２５００Åの突出部、即ち堆積された導電性材料の約２２％の突出部を示し、一方、腐食防止剤として０．２重量％のＢＴＡをもつ組成物での研磨プロセスは、約０Åの突出部を示し、即ち観察できる突出部はなかった。
【０１５１】
[0157]組成物のｐＨも、突出量に影響することが観察された。また、酸性組成物をあまりもたない組成物は、酸性組成物を多くもつ組成物より突出部高さが高いことも観察された。同じ研磨条件の下での比較例では、ｐＨが６．５の研磨プロセスは、約３０００Åの突出部高さ、即ち堆積された導電性材料の約２６％の突出部を示し、ｐＨが約５．８の研磨プロセスは、約２００Åの突出部高さ、即ち堆積された導電性材料の約１．７％の突出部を示し、そしてｐＨが約４．５の研磨プロセスは、約０Åの突出部高さを示し、即ち観察できる突出部はなかった。更に、ｐＨと腐食防止剤濃度とのバランスを利用して、選択的な突出量を与えることができる。例えば、低い腐食防止剤濃度においてｐＨが低いときには、腐食防止剤濃度が高くてｐＨが高いときと同じ突出量を生じ得る。
【０１５２】
[0158]電力印加も、プロセスにおいて突出量を制御するように適応させることができる。例えば、同じ又は同様の処理組成物では、パルス変調技術の「オン」部分において電力印加量が多い電力印加は、パルス変調技術の「オン」部分において印加電力量が少ない電力印加よりも高い突出部高さの形成を示した。プロセス中に印加される電力は、電圧、電流、電流密度、ワット数、又はアノード分解プロセスを監視し制御するのに適した他の手段として表されてもよい。例えば、電力レベルの増加、即ち電圧、電流、電流密度又はワット数の増加、電力周期又はパルスの時間巾の増加、或いはその組み合せにより、多量の電力印加を達成することができる。電力及びパルス変調技術は、処理パラメータの変化に基づいて変更されてもよく、例えば、異なる電解液組成物は、異なる導電率を有してもよく、また、異なる電力レベル及びパルス変調を必要としてもよい。
【０１５３】
[0159]「オン」位置において、電力が印加されたときには、不動態化層の形成は、金属イオンが不動態化層の成分と錯体結合するので、厚み及び／又は密度を増加することができ、一方、「オフ」位置では、不動態化層は、除去されつつある導電性材料の表面付近で電解液中のイオンが欠乏するために、より大きな磨き及び除去を受ける。
【０１５４】
[0160]従って、基板に印加される全電力を増加し、例えば、印加電力の時間巾又は大きさを増加すると、突出高さの増加を生じることが観察されている。同様の処理条件の下で、ＢＴＡが０．３重量％で、ｐＨが約６．５である組成物を使用する１つの比較例では、約１１５００Å以下の金属層に対する約４０００Åの突出部高さ、即ち堆積された導電性材料の約３５％の突出部が、「オン」の電力印加のみのもとで形成されることが観察されており、一方、５秒「オン」及び５秒「オフ」のパルス変調技術は、４００Å未満の突出部高さを生じることが観察されている。
【０１５５】
[0161]図４Ｅを参照すれば、残りの導電性材料及びバリア層材料を第２の研磨ステップにより研磨して、平坦化された基板表面を形成することができる。残りの導電性材料及びバリア層材料は、少なくとも化学的機械的研磨プロセスにより除去することができる。化学的機械的研磨プロセスは、狭い特徴画成部の上に配置された材料に比して、高い除去率で、広い特徴画成部の上から材料を除去することが観察されているので、導電性材料の突出部５００は、広い特徴画成部にディッシングを伴うことなく且つ狭い特徴画成部上の残留物形成が最小又は全くない状態で導電性材料を平坦化することを加味したものである。銅研磨プロセスは、例えば、２００１年１２月１８日に出願された「Method And Apparatus For Polishing Metal And Dielectric Substrates」と題する米国特許出願第１０／０２５，１４４号［代理人ドケット番号５９９９］に開示されており、また、バリア研磨プロセスは、例えば、２００２年７月１１日に出願された「Dual Reduced Agents For Barrier Removal In Chemical MechanicalPolishing」と題する米国特許出願第１０／１９３，８１０号［代理人ドケット番号５８４５．０２］に開示されており、これらは、ここで請求する態様及び開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【０１５６】
[0162]第２の研磨ステップは、ここで説明した電気化学的機械的研磨ステップでもよい。この第２の電気化学的機械的研磨ステップは、第１の研磨ステップに比して、或いは狭い特徴画成部の上に配置された材料の除去率に比して、基板表面に配置された材料を、広い特徴画成部の上で、より高い除去率で除去させて、導電性材料の平坦化を与えるように適応させてもよい。第２の電気化学的機械的研磨ステップの相対的除去率は、ここに述べる化学的機械的研磨プロセスで観察される除去率プロフィールに匹敵するように適応されてもよい。
【０１５７】
[0163]化学的機械的研磨技術に一致する第２の電気化学的機械的研磨プロセスの除去率プロフィールは、多数の解決策により達成することができる。一実施例では、第１の電気化学的機械的研磨ステップが、第２の電気化学的機械的研磨ステップより多量の腐食防止剤又はそれより高いｐＨを有し、第１の電気化学的機械的研磨ステップでは突出部を形成するが、第２の電気化学的機械的研磨ステップでは突出部を発生しないことを考慮してもよい。別の実施例において、第１の電気化学的機械的研磨ステップのパルス変調技術に比して、広い特徴部上の除去率を高めるようなパルス変調技術を第２の電気化学的機械的研磨ステップに使用して、突出部の形成及び相対的除去率を制御してもよい。ｐＨ及びパルス変調技術の両方の組み合せを、第１及び第２の両方の電気化学的機械的研磨プロセスに使用して、希望の通りに突出部を形成又は除去する希望の除去率プロフィールを与えるようにしてもよい。
【０１５８】
[0164]更に、第２の研磨ステップが化学的機械的研磨ステップであるときには、化学的機械的研磨プロセスの組成物は、第２の電気化学的機械的研磨ステップについて述べたように基板を平坦化するための希望のプロフィールを与えるように適応されてもよい。例えば、化学的機械的研磨プロセスは、電気化学的機械的研磨ステップより少量の腐食防止剤又はそれより低いｐＨを有し、電気化学的機械的研磨ステップでは突出部を形成するが、化学的機械的研磨ステップでは突出部を発生せず及び／又は突出部を除去することを考慮してもよい。
【０１５９】
[0165]導電性材料及びバリア材料の除去処理ステップの後に、請求項５Ａ−５Ｅについて述べたように、基板をバフ処理し洗浄してもよい。
【０１６０】
[0166]ここに述べるプロセスにより平坦化された基板は、ディッシングのようなトポグラフィー欠陥の減少、残留物の減少、平坦性の改善、及び基板仕上げの改善を示すことが観察されている。ここに述べるプロセスは、次の実施例により更に開示することができる。
【０１６１】
実施例
[0167]以下の非限定実施例は、本発明の実施形態を更に例示するためのものである。しかしながら、これら実施例は、全てを包含するものではなく、また、ここに述べる本発明の範囲を限定するものでないことが意図される。
【０１６２】
研磨組成物の実施例／基線
基線実施例
[0168]本発明の実施形態において、酸性系電解液システム、１つ以上のキレート化剤、１つ以上の腐食防止剤、１つ以上のｐＨ調整剤、１つ以上の添加物、及び溶媒、又はその組み合せを含む研磨組成物に基板２０８を入れる。基板表面を、電源２００の使用により、電極２０９に対して約２．９Ｖの電圧にアノードバイアスする。研磨ヘッド２０２により基板に０．２ｐｓｉの圧力を印加し、基板を導電性パッド２０３に押し付ける。基板２０８及び導電性パッド２０３を互いに移動させる。この実施形態の上記要素の組み合せで、約４０００Å／分の材料除去率を与えることができる。この材料除去率を得るために電極２０９と基板２０８との間に印加されるバイアス電圧の大きさは、電解液の導電率、及び電極２０９と基板２０８との間の距離を含む多数のファクタに依存することに注意されたい。考えられる研磨組成物を、以下に示す組成物実施例の実施例１に例示する。
【０１６３】
酸化剤の実施例
[0169]別の実施形態では、上述した基線実施例の研磨組成物に酸化剤を添加して、基板の表面に対する錯体結合金属イオンの付着強度を変化させる。酸化剤の存在により錯体結合金属イオンの付着力が弱まるために、印加圧力及びバイアス電圧が（上述の）基線実施例に対して一定に保持されても、材料除去率を高くすることができる。０．２ｐｓｉの圧力では、約６０００Å／分の除去率が得られている。この実施形態に対する考えられる研磨組成物を、以下に示す組成物実施例の実施例２に例示する。
【０１６４】
磨き剤粒子の実施例
[0170]更に別の実施形態では、上述した基線実施例の研磨組成物に磨き剤粒子を添加する。この実施形態では、印加圧力及びバイアス電圧が基線実施例に対して一定に保持されても、表面仕上げ及び材料除去率の改善を得ることができる。材料除去率の上昇及び表面仕上げの改善は、おそらく、導電性パッド２０３と基板表面との間の接触面積の増加によるものである。接触面積の増加は、錯体結合金属イオンが高い付着強度を有していても、それらをより効率的に除去する上で助けとなると思われる。０．２ｐｓｉの圧力、及び基線実施例と同様のバイアス電圧において、約４８００Å／分の除去率を達成することができる。この実施形態を使用して達成される表面仕上げは、従来のＣＭＰプロセスの使用により見られる表面仕上げに匹敵する（同程度の大きさ）。この実施形態に対する考えられる研磨組成物を、以下に示す組成物実施例の実施例３に例示する。
【０１６５】
酸化剤及び磨き剤粒子の実施例
[0171]更に別の実施形態において、基線実施例の研磨組成物に磨き剤粒子及び１つ以上の酸化剤を添加して、除去率を高めると共に、良好な表面仕上げを生じさせる。これは、印加圧力及びバイアス電圧が上述の基線実施例に対して一定に保持されても、達成できる。０．２ｐｓｉの圧力及び同様のバイアス電圧で、約６０００Å／分の除去率を達成できる一方、従来のＣＭＰプロセスに匹敵する表面仕上げを達成することができる。この実施形態に対する考えられる研磨組成物を、以下に示す組成物実施例の実施例４に例示する。
【０１６６】
[0172]それ故、本発明の１つの特徴は、トポグラフィー欠陥の形成を最小にしながら、材料除去率を向上させるようにパッド圧力及び研磨組成物の成分を調整できるようにすることである。
【０１６７】
組成物の実施例
[0173]以下の非限定実施例は、本発明の実施形態を更に例示するためのものである。しかしながら、これら実施例は、全てを包含するものではなく、また、ここに述べる本発明の範囲を限定するものでないことが意図される。
【０１６８】
実施例１：
[0174]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１６９】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の水酸化カリウム、及び
脱イオン水。
【０１７０】
実施例２：
[0175]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１７１】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の水酸化カリウム、
約０．４５体積％の過酸化水素、及び
脱イオン水。
【０１７２】
実施例３：
[0176]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１７３】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約６のｐＨを与えるための約２から約６体積％の水酸化カリウム、
約０．１重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１７４】
実施例４：
[0177]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１７５】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の水酸化カリウム、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１７６】
実施例５：
[0178]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１７７】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％水酸化カリウム溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、及び
脱イオン水。
【０１７８】
実施例６：
[0179]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１７９】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％水酸化カリウム溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１８０】
実施例７：
[0180]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１８１】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％水酸化カリウム溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１８２】
実施例８：
[0181]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１８３】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約０．２重量％のポリエチレングリコール、
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１８４】
実施例９：
[0182]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１８５】
約１．０体積％の燐酸、
約０．５体積％のグリコール、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約４．９のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１８６】
実施例１０：
[0183]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１８７】
約０．６体積％の燐酸、
約１．０体積％のグリコール、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１８８】
２ステップ研磨の実施例：
実施例１：
[0184]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０１８９】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１９０】
[0185]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０１９１】
[0186]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０１９２】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１９３】
[0187]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０１９４】
実施例２：
[0188]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０１９５】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１９６】
[0189]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０１９７】
[0190]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０１９８】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約０．２重量％のポリエチレングリコール、
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１９９】
[0191]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２００】
実施例３：
[0192]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２０１】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２０２】
[0193]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２０３】
[0194]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２０４】
約１．０体積％の燐酸、
約０．５体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約４．９のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２０５】
[0195]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２０６】
実施例４：
[0196]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２０７】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２０８】
[0197]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２０９】
[0198]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２１０】
約０．６体積％の燐酸、
約１．０体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２１１】
[0199]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２１２】
実施例５：
[0200]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２１３】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２１４】
[0201]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２１５】
[0202]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２１６】
約０．６体積％の燐酸、
約１．５体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２１７】
[0203]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２１８】
実施例６：
[0204]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２１９】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２２０】
[0205]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２２１】
[0206]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２２２】
約０．６体積％の燐酸、
約２．０体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２２３】
[0207]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２２４】
実施例７：
[0208]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２２５】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２２６】
[0209]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２２７】
[0210]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２２８】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２２９】
[0211]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２３０】
実施例８：
[0212]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２３１】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２３２】
[0213]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２３３】
[0214]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２３４】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約０．２重量％のポリエチレングリコール、
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２３５】
[0215]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２３６】
実施例９：
[0216]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２３７】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２３８】
[0217]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２３９】
[0218]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２４０】
約１．０体積％の燐酸、
約０．５体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約５．９のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２４１】
[0219]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２４２】
実施例１０：
[0220]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２４３】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２４４】
[0221]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２４５】
[0222]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２４６】
約０．６体積％の燐酸、
約１．０体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２４７】
[0223]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２４８】
実施例１１：
[0224]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２４９】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２５０】
[0225]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２５１】
[0226]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２５２】
約０．６体積％の燐酸、
約１．５体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２５３】
[0227]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２５４】
実施例１２：
[0228]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２５５】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２５６】
[0229]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２５７】
[0230]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２５８】
約０．６体積％の燐酸、
約２．０体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２５９】
[0231]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２６０】
突出部の実施例
実施例１：
[0232]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を次の研磨組成物に露出させた。
【０２６１】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の水酸化カリウム、及び
脱イオン水。
研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約３ワット／ボルトのバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。広い特徴画成部の上に約４０００Åの突出部高さが観察された。
【０２６２】
実施例２：
[0233]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を次の研磨組成物に露出させた。
【０２６３】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の水酸化カリウム、及び
脱イオン水。
研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、１０秒オン及び２秒オフのパルス技術により約３ワット／ボルトのバイアスを８サイクルにわたり印加した。基板を研磨して検査した。広い特徴画成部の上に約１５００Åの突出部高さが観察された。
【０２６４】
[0234]以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに他の及び更に別の実施形態を案出することができ、従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲により決定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１Ａ】従来のプロセスにより基板に対して実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図１Ｂ】従来のプロセスにより基板に対して実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図２】本発明の処理装置の一実施形態を示す平面図である。
【図３】研磨プロセスステーションの一実施形態を示す断面図である。
【図３Ａ】導電性用品２０３の一実施形態を示す概略断面図である。
【図４Ａ】ここに述べた基板表面を平坦化するための一実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図４Ｂ】ここに述べた基板表面を平坦化するための一実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図４Ｃ】ここに述べた基板表面を平坦化するための一実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図４Ｄ】ここに述べた基板表面を平坦化するための一実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図５Ａ】ここに述べた基板表面を平坦化するための別の実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図５Ｂ】ここに述べた基板表面を平坦化するための別の実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図５Ｃ】ここに述べた基板表面を平坦化するための別の実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図５Ｄ】ここに述べた基板表面を平坦化するための別の実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図５Ｅ】ここに述べた基板表面を平坦化するための別の実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０２６６】
１００…電気化学的処理装置、１０２、１０３…電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）ステーション、１０４…計測装置、１０６…従来の研磨ステーション、１１０…移送ステーション、１１２…カルーセル、１１４…基板、１１６…ロードロボット、１２０…ファクトリインターフェイス、１２２…洗浄モジュール、１２４…入力バッファステーション、１２６…出力バッファステーション、１２８…ロードカップアッセンブリ、１３０…研磨ヘッド、１３２…移送ロボット、１３８…アーム、１４０…コントローラ、１４２中央処理装置（ＣＰＵ）、１４４…メモリ、１４６…サポート回路、２００…プロセスセル、２０２…研磨ヘッド、２０３…導電性研磨用品、２０４…深皿、２０６…ベース、２０７…バッキング、２０８…基板、２０９…電極、２１０…駆動システム、２１４…ハウジング、２１６…嚢、２１９…出口ドレン、２１９Ａ…出口バルブ、２２２…研磨用品アッセンブリ、２２４…電源、２２６…スリップリング、２２８…捕獲深皿、２３２…研磨組成物配送システム、２３４…ベアリング、２３６…駆動システム、２３８…保持リング、２４２…研磨組成物源、２５０…コンディショニング装置、２５２…アーム、２５４…支柱、２５８…コンディショニング素子、２７２…導電性部分、２７４…サブパッド（用品支持部分）、２７５…接着層、２７６…介在パッド、２７８…導電性ホイル、２８０…導電性織物、３００…基板、３１０…誘電体層、３４０…バリア層、３２０…狭い特徴画成部、３３０…広い特徴画成部、３６０…導電性材料層、３７０…高い過剰負担部、３８０…最小の過剰負担部、３９０…不動態化層、４００…基板、４１０…誘電体層、４２０…狭い特徴画成部、４３０…広い特徴画成部、４４０…バリア層、４６０…導電性層、４７０…高い過剰負担部、４８０…最小の過剰負担部、４９０…不動態化層、４９５…研磨組成物、５００…突出部
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、基板から導電性材料を除去するための組成物及び方法に関する。
【０００２】
関連技術の背景
[0002]サブハーフミクロン及びそれ以下の特徴部を確実に形成することは、半導体デバイスの次世代の大規模集積（ＶＬＳＩ）及び超大規模集積（ＵＬＳＩ）のための重要な技術の１つである。しかしながら、回路技術の範囲が圧迫されるにつれて、ＶＬＳＩ及びＵＬＳＩ技術における相互接続部の寸法収縮のために、処理能力に付加的な要求が課せられている。ＶＬＳＩ及びＵＬＳＩで成功を収めると共に、個々の基板及びダイの回路密度及びクオリティを高めるための努力を継続するには、相互接続部を確実に形成することが重要である。
【０００３】
[0003]基板表面上で順次に材料堆積及び材料除去技術を使用してそこに特徴部を形成するようにして多レベルの相互接続部が形成される。材料の層が順次に堆積され除去されるので、基板の最上面は、その表面にわたって非平坦状態となり、更なる処理の前に平坦化を必要とすることがある。平坦化又は「研磨」とは、基板の表面から材料を除去して一般的に均一な平坦面を形成するプロセスである。平坦化は、余計な堆積材料を除去し、望ましからぬ表面トポグラフィー及び表面欠陥、例えば、粗面性、集塊材料、結晶格子のダメージ、スクラッチ、及び汚染された層又は材料を除去して、その後のホトリソグラフィー及び他の半導体プロセスのための均一な表面を設ける上で有用である。
【０００４】
[0004]化学的機械的平坦化又は化学的機械的研磨（ＣＭＰ）は、基板を平坦化するのに使用される共通の技術である。従来のＣＭＰ技術では、基板キャリア又は研磨ヘッドがキャリアアッセンブリに装着され、ＣＭＰ装置の研磨用品と接触するように位置される。キャリアアッセンブリは、制御可能な圧力を基板に与えて、基板を研磨パッドに押し付ける。パッドは、外部の駆動力により基板に対して移動される。従って、ＣＭＰ装置は、研磨組成物を散布しながら、基板の表面と研磨用品との間に研磨即ちこすり移動を与えて、化学的作用及び機械的作用の両方を生じさせる。
【０００５】
[0005]しかしながら、基板に形成された特徴画成部を充填するために基板の表面に堆積される材料は、可変密度の特徴画成部の上に形成される面をしばしば不均一なものにする。図１Ａを参照すれば、低密度の特徴画成部としても知られている広い特徴画成部３０、又は高密度の特徴画成部としても知られている狭い特徴画成部４０を充填するために基板１０に金属層２０が堆積される。過剰負担部と称される過剰材料が、狭い特徴画成部４０の上に大きな厚み４５で形成されると共に、広い特徴画成部３０の上に最小堆積部３５が生じることがある。過剰負担部をもつ表面を研磨すると、狭い特徴部の上での金属除去が不充分なことから残留部５０が保持されることがある。このような残留部５０を除去するために過剰に研磨プロセスを行うと、広い特徴画成部３０の上の金属が過剰に除去されることがある。過剰な金属除去は、図１Ｂに示すように、広い特徴部の上に、ディッシング５５として知られている凹所又はくぼみのようなトポグラフィー欠陥を生じることになる。
【０００６】
[0006]基板表面上の特徴部のディッシングや残留部の保持は、このディッシングや残留部が基板のその後の処理に悪影響を及ぼすことがあるので、望ましからぬことである。例えば、ディッシングは、非平坦面を生じさせ、その後のホトリソグラフィーステップ中に高解像度の線を印刷する能力を損なうと共に、基板のその後の表面トポグラフィーに悪影響を及ぼし、デバイスの形成及び収率に影響を与える。また、ディッシングは、デバイスのコンダクタンスを下げると共にその抵抗を上げることによりデバイスの性能にも悪影響を及ぼし、デバイスのばらつき及びデバイスの収率ロスを生じさせる。残留物は、導電性材料と基板表面との間に配置されるバリア層材料（図示せず）のようなその後の材料の非均一な研磨を招くことがある。ＣＭＰ後のプロフィールは、一般に、狭いトレンチ即ち高密度エリアよりも広いトレンチにおいてより高いディッシングを示す。また、非均一な研磨は、デバイスの欠陥発生を増加し、基板の収率を低下させる。
【０００７】
[0007]また、基板研磨プロセスは、生産スループットを高めるために非常に効率の良いものでなければならない。化学的濃度、電位及び／又は研磨用品の圧力のようなプロセス変数の増加により過剰研磨された欠陥部がしばしば基板に形成される。これら欠陥の幾つかは、これら変数を減少することで最小にできるが、時間の延長や生産スループットのロスを伴う。
【０００８】
[0008]それ故、平坦化中に基板へのダメージを最小にすると共に、生産時間を最短にして、基板から導電性材料を除去するための組成物及び方法が要望される。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]一実施形態において、導電性材料層が配置された基板を処理する方法であって、基板を処理装置に位置させるステップと、基板に第１の研磨組成物を供給するステップとを備えた方法が提供される。研磨組成物は、燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、塩、酸化剤、磨き剤粒状物、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、及び溶媒を含む。この方法は、更に、導電性材料層に不動態化層を形成するステップと、この不動態化層を除去して、導電性材料層の一部分を露出させるステップと、基板に第１バイアスを印加するステップと、導電性材料層の少なくとも約５０％を除去するステップとを備えている。この方法は、更に、第１研磨組成物から基板を分離するステップと、基板を第２研磨組成物及び第２バイアスに露出させるステップと、導電性材料層を除去し続けるステップとを備えている。
【００１０】
[0010]別の実施形態において、導電性材料層が配置された基板を処理する方法であって、基板を処理装置に位置させるステップと、燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、塩、酸化剤及び磨き剤粒状物を含む第１の研磨組成物に基板を露出させるステップとを備えた方法が提供される。この方法は、更に、基板に第１バイアスを印加するステップと、導電性材料層の少なくとも５０％を除去するステップと、基板を第２研磨組成物及び第２バイアスに露出させるステップと、導電性材料層を除去し続けるステップとを備えている。
【００１１】
[0011]別の実施形態において、導電性材料層を除去する方法であって、基板を処理装置に用意するステップと、基板を第１の研磨組成物に露出させるステップとを備えた方法が提供される。第１の研磨組成物は、約１重量％から約１０重量％の燐酸と、約０．１重量％から約６重量％の少なくとも１つのキレート化剤と、約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤と、約０．５重量％から約１０重量％の塩と、約０．２重量％から約５重量％の酸化剤と、約０．０５重量％から約１重量％の磨き剤粒状物と、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤と、溶媒とを含む。この方法は、更に、基板に第１バイアスを印加するステップと、導電性材料層の少なくとも５０％を除去するステップと、基板を第２研磨組成物及び第２バイアスに露出させて、導電性層を除去し続けるステップとを備えている。第２の研磨組成物は、約０．１重量％から約５重量％の燐酸と、約０．１重量％から約５重量％の少なくとも１つのキレート化剤と、約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤とを含む。
【００１２】
[0012]別の実施形態において、導電性材料層が配置された基板を処理する方法であって、基板を処理装置に位置させるステップと、約３０ミリシーメント（ｍＳ）から約６０ｍＳの範囲の第１導電率をもつ第１の研磨組成物に基板を露出させるステップであって、第１の研磨組成物が酸化剤及び磨き剤粒状物を含むようなステップと、基板に第１バイアスを印加するステップとを備えた方法が提供される。この方法は、更に、約１５ｍＳから約４０ｍＳの範囲の第２導電率をもつ第２の研磨組成物に基板を露出させるステップと、基板に第２バイアスを印加して、導電性層の除去を続けるステップとを含んでもよい。
【００１３】
[0013]別の実施形態において、導電性材料層が配置された基板を処理する方法であって、基板を処理装置に位置させるステップと、基板を第１の研磨組成物に露出させるステップと、基板に第１バイアスを印加するステップとを備えた方法が提供される。第１の研磨組成物は、燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、塩、酸化剤、磨き剤粒状物、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、及び溶媒を含む。このプロセスは、更に、基板を第２の研磨組成物に露出させるステップと、基板に第２のバイアスを印加するステップと、導電性層を除去し続けるステップとを備えている。第２の研磨組成物は、燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、磨き剤粒状物、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、及び溶媒を含む。
【００１４】
[0014]本発明の更に別の実施形態は、電気化学的機械的研磨技術により導電性材料を除去するための組成物及び方法を提供する。１つの態様では、導電性材料層が配置された基板を処理する方法において、第１電極及び第２電極を含む処理装置に基板を用意するステップであって、基板を第２電極に電気的に接触させ、基板表面は、狭い特徴画成部及び広い特徴画成部の上に配置された導電性材料層を含むようなステップと、第１電極と基板との間に研磨組成物を供給するステップであって、この研磨組成物は、酸性系電解液システムと、１つ以上のキレート化剤と、約０．２重量％より多くの１つ以上の腐食防止剤と、１つ以上の無機又は有機の酸性塩と、約４．５より大きく約７までのｐＨを与えるための１つ以上のｐＨ調整剤と、溶媒とを含み、更に、この研磨組成物は、導電性材料に不動態化層を形成するようなステップと、その不動態化層を除去して、導電性材料の一部分を露出させるステップと、第１電極と第２電極との間にバイアスを印加するステップと、狭い特徴画成部の上に配置された導電性材料を、広い特徴画成部の上に配置された導電性材料より高い除去率で除去するステップとを備えた方法が提供される。狭い特徴画成部の上の材料を高い除去率で除去すると、ここに述べる組成物を使用して広い特徴画成部の上に突出部を形成することができる。
【００１５】
[0015]また、突出部の形成は、第１電極と第２電極との間にパルス変調技術により電力を印加して、狭い特徴画成部の上に配置された導電性材料を、広い特徴画成部の上に配置された導電性材料より高い除去率で除去することによっても成し得る。
【００１６】
[0016]また、この方法は、更に、少なくとも化学的機械的研磨プロセスにより基板を研磨するステップも含む。化学的機械的研磨プロセスは、化学的機械的研磨プロセス又は第２の電気化学的機械的研磨プロセスでよい。電気化学的機械的研磨プロセスは、ここに述べる第１プラテンにおいて実行されてもよいし、化学的機械的研磨プロセスは、従来の化学的機械的研磨プラテンにおいて実行されてもよいし、又、第２の電気化学的機械的研磨プロセスは、電気化学的機械的研磨に適応される同じ又は異なるプラテン、例えば、ここに述べる第２のプラテンにおいて実行されてもよい。この方法は、基板を最初に電気化学的機械的プロセスで研磨し、次いで、広い特徴画成部の上に配置された導電性材料を、狭い特徴画成部の上に配置された導電性材料の除去率以上の除去率で除去するように適応された化学的機械的研磨プロセス又は第２の電気化学的機械的プロセスで研磨することを含んでもよい。第２の電気化学的機械的プロセスは、腐食防止剤の濃度が第１の電気化学的機械的プロセスより低く、及び／又はｐＨが第１の電気化学的機械的プロセスより低くてもよい。
【００１７】
[0017]本発明の上述した態様を詳細に理解できるように、前記で簡単に要約した本発明を、添付図面に幾つかが示された実施形態を参照して、より詳細に説明する。
【００１８】
[0018]しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すに過ぎず、それ故、本発明の範囲を何ら限定するものではなく、本発明は、他の等しく有効な実施形態も受け入れられることに注意されたい。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００１９】
[0025]一般に、本発明の態様は、基板表面から少なくとも導電性材料を除去するための組成物及び方法を提供する。本発明は、電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）技術により基板表面から導電性材料を除去するための平坦化プロセスを参照して以下に説明する。
【００２０】
[0026]ここで使用する語及び句は、特に定義のない限り、当業者により普通の且つ慣習的な意味が与えられるものとする。化学的機械的研磨は、広く解釈されるべきもので、化学的作用及び機械的作用を使用して、又は化学的作用及び機械的作用を同時に適用して基板表面を平坦化することを包含するが、これに限定されない。電気的研磨は、広く解釈されるべきもので、電流印加のもとで基板表面を浸食することにより基板から材料を除去することを包含するが、これに限定されない。電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）は、広く解釈されるべきもので、電気化学的作用、機械的作用、化学的作用を適用するか、或いは電気化学的、化学的及び／又は機械的作用をある組合せで同時に適用して、基板を平坦化し、基板表面から材料を除去することを包含するが、これに限定されない。
【００２１】
[0027]アノード分解は、広く解釈されるべきもので、基板にアノードバイアスを直接的又は間接的に印加して、基板表面からその周囲の研磨組成物へ導電性材料を除去することを包含するが、これに限定されない。研磨組成物は、広く解釈されるべきもので、電解液成分として知られている材料を一般的に含む液体媒体にイオン伝導率、ひいては、導電率を与える組成物を包含するが、これに限定されない。研磨組成物における各電解液成分の量は、体積パーセント又は重量パーセントで測定することができる。体積パーセントは、希望の液体成分の体積を、完全な組成物の全液体の全体積で除算したものに基づくパーセンテージを指す。重量パーセントに基づくパーセンテージは、希望の成分の重量を、完全な組成物の全液体成分の全重量で除算したものである。磨くこと及び磨きは、広く解釈されるべきもので、材料に接触し、材料の全部又は一部分を押しのけ、擾乱し又は除去することを包含するが、これに限定されない。
【００２２】
[0028]電気化学的機械的研磨プロセスは、電気化学的機械的研磨プロセス用の１つ以上の研磨ステーションを有するプラットホームのような処理装置において実行することができる。電気化学的機械的研磨プロセスを実行するプラテンは、研磨用品、第１電極、及び第２電極を含むことができ、基板は、第２電極に電気的接触される。第１の電気化学的機械的研磨プロセスは、ここに述べる第１プラテンにおいて実行することができ、又、第２の電気化学的機械的研磨プロセスは、電気化学的機械的研磨用の同じ又は異なるプラテン、例えば、ここに述べる第２のプラテンにおいて実行することができる。
【００２３】
１つの装置実施形態
[0029]図２は、少なくとも２つの電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）ステーション１０２及び１０３を有する電気化学的処理装置１００を示す。任意であるが、図２に示す実施形態に描かれたように、システム１００は、単一プラットホーム又はツールにおいてＥＣＭＰステーション１０３に隣接して配置された化学的機械的研磨（ＣＭＰ）ステーションのような少なくとも１つの従来型の研磨ステーション１０６を備えてもよい。一実施形態では、研磨ステーション１０６は、第３のＥＣＭＰステーションである。本発明から利益を得るように適応できる１つの研磨ツールは、カリフォルニア州サンタクララに所在するアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）化学的機械的研磨装置である。本発明から利益を得るように適応できる他の研磨ツールは、例えば、これも又アプライドマテリアルズインクから入手できるＭＩＲＲＡ（登録商標）及びＭＩＲＲＡ ＭＥＳＡ（登録商標）化学的機械的研磨装置である。
【００２４】
[0030]ここに例示する装置１００は、一般に、ＥＣＭＰステーション１０２及び１０３と、研磨ステーション１０６と、移送ステーション１１０と、カルーセル１１２とを支持するベース１０８を備えている。ロードロボット１１６は、一般に、装置１００の移送ステーション１１０及びファクトリインターフェイス１２０への及びそれらからの基板１１４の移送を容易にする。ファクトリインターフェイス１２０は、洗浄モジュール１２２、計測装置１０４、及び１つ以上の基板保管カセット１１８を含むことができる。ファクトリインターフェイス１２０に使用できる計測装置１０４は、例えば、アリゾナ州フェニックスに所在するノバメジャリングインスツルーメントインクから入手できるＮｏｖａＳｃａｎ（登録商標）一体的厚み監視システムである。
【００２５】
[0031]一実施形態において、移送ステーション１１０は、入力バッファステーション１２４、出力バッファステーション１２６、移送ロボット１３２、及びロードカップアッセンブリ１２８を備えている。入力バッファステーション１２４は、ロードロボット１１６によりファクトリインターフェイス１２０から基板を受け入れる。ロードロボット１１６は、研磨された基板を出力バッファステーション１２６からファクトリインターフェイス１２０へ返送するのにも使用される。移送ロボット１３２は、バッファステーション１２４、１２６とロードカップアッセンブリ１２８との間で基板を移動するのに使用される。
【００２６】
[0032]一実施形態において、移送ロボット１２８は、基板１１４を基板エッジで保持する空気圧グリッパフィンガーを各々有する２つのグリッパアッセンブリを備えている。移送ロボット１３２は、処理されるべき基板を入力バッファステーション１２４からロードカップアッセンブリ１２８へ移送するのと同時に、処理された基板をロードカップアッセンブリ１２８から出力バッファステーション１２６へ移送することができる。
【００２７】
[0033]カルーセル１１２は、複数の研磨ヘッド１３０の１つを各々支持する複数のアーム１３８を有する。各研磨ヘッド１３０は、処理中に１つの基板１１４を保持する。基板は、ロードカップアッセンブリ１２８により研磨ヘッド１３０へロードされ及びそこからアンロードされる。図２に示すアーム１３８の１つは、移送ステーション１１０が見えるようにするために、図示されていない。カルーセル１１２は、研磨ヘッド１３０を、移送ステーション１１０のロードカップアッセンブリ１２８と、ＥＣＭＰステーション１０２及び１０３と、研磨ステーション１０６との間で移動させる。本発明から利益を得るように適応できる１つのカルーセル１１２は、参考としてその全体をここに援用する米国特許第５，８０４，５０７号に一般的に説明されている。他の移送メカニズムを使用して、ステーション１０２、１０３、１０４と、移送ステーション１１０との間で基板を移動できることも意図される。
【００２８】
[0034]研磨ヘッド１３０は、処理中にＥＣＭＰステーション１０２及び１０３又は研磨ステーション１０６に対して基板１１４を保持する。本発明から利益を得るように適応できる研磨ヘッド１３０の実施形態は、例えば、米国特許第６，１８３，３５４号に説明されている。本発明から利益を得るように適応できる他の研磨ヘッドは、アプライドマテリアルズインクから入手できるＴＩＴＡＮ ＨＥＡＤ（登録商標）及びＴＩＴＡＮ ＰＲＯＦＩＬＥＲ（登録商標）ウェハキャリアを含む。装置１００におけるＥＣＭＰステーション１０２及び１０３並びに研磨ステーション１０６の配列は、基板を同じ研磨ヘッド１３０に保持しながらこれらステーション間で移動することにより基板１１４を順次研磨できるようにする。或いは又、他のシーケンスで基板を研磨してもよい。
【００２９】
[0035]研磨装置１００及びそこで実行されるプロセスの制御を容易にするために、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１４２、メモリ１４４、及びサポート回路１４６を備えたコントローラ１４０が研磨装置１００に接続される。ＣＰＵ１４２は、種々の駆動力及び圧力を制御するための工業用設定に使用できるコンピュータプロセッサのいかなる形式のものでもよい。メモリ１４４は、ＣＰＵ１４２に接続される。メモリ１４４又はコンピュータ読み取り可能な媒体は、入手容易なメモリ、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、又は他の形式のローカル又はリモートのデジタル記憶装置、の１つ以上でよい。サポート回路１４６は、プロセッサを従来の仕方でサポートするためにＣＰＵ１４２に接続される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステム等を含む。
【００３０】
[0036]図３は、ＥＣＭＰステーション１０２及び／又はＥＣＭＰステーション１０３の一実施形態を、「下向き」プロセスセル２００の一実施形態の断面図として示している。プロセスセル２００は、一般に、深皿２０４及び研磨ヘッド２０２を備えている。基板２０８は、下向き（例えば、背面が上）の配向で処理する間に、研磨ヘッド２０２に保持されて、深皿２０４へ下降される。ここに述べる電解液は、深皿２０４へ流れ込んで、基板の表面及び研磨用品アッセンブリ２２２に接触し、一方、研磨ヘッド２０２は、基板２０８を研磨用品アッセンブリ２２２との接触状態に入れる。深皿２０４は、研磨用品アッセンブリ２２２と、この研磨用品アッセンブリ２２２を収容する容器を画成する底部２４４及び側壁２４６とを含む。側壁２４６には、深皿２０４から研磨組成物の除去を許容するためにポート２１８が貫通形成されている。ポート２１８は、深皿２０４内の研磨組成物を選択的に排出又は保持するためにバルブ２２０に結合されている。
【００３１】
[0037]深皿２０４に配置された基板２０８及び研磨用品アッセンブリ２２２は、研磨運動（又は研磨の均一性を向上させる運動）を与えるために互いに移動される。研磨運動は、一般に、とりわけ、軌道、回転、直線、又は曲線運動、或いはその組み合せにより定義された少なくとも１つの運動を含む。研磨運動は、研磨ヘッド２０２及び／又は深皿２０４のいずれか又は両方を移動させることにより達成されてもよい。研磨ヘッド２０２は、固定でもよいし、或いは深皿２０４と、研磨ヘッド２０２に保持された基板２０８との間の相対的運動の少なくとも一部分を与えるために駆動されてもよい。図３に示す実施形態では、研磨ヘッド２０２は、駆動システム２１０に結合される。駆動システム２１０は、一般に、研磨ヘッド２０２を、少なくとも回転、軌道、スイープ運動、又はその組合せで移動させることができる。
【００３２】
[0038]駆動システム２１０は、一般に、研磨ヘッド２０２を、少なくとも回転、軌道、スイープ運動、又はその組合せで移動させることができる。一実施形態において、深皿２０４は、約３から約１００ｒｐｍの速度で回転され、研磨ヘッド２０２は、約５から約２００ｒｐｍの速度で回転されると共に、深皿２０４に対して半径方向に約５から約２５ｃｍ／秒の速度で直線的に移動もされる。直径２００ｍｍの基板に対する好ましい範囲は、深皿２０４の回転速度が約５から約４０ｒｐｍであり、更に、研磨ヘッド２０２の回転速度が約７から約１００ｒｐｍで且つ直線（例えば半径方向）速度が約１０ｃｍ／秒である。直径３００ｍｍの基板に対する好ましい範囲は、深皿２０４の回転速度が約５から約２０ｒｐｍであり、更に、研磨ヘッド２０２の回転速度が約７から約５０ｒｐｍで且つ直線（例えば半径方向）速度が約１０ｃｍ／秒である。本発明の一実施形態では、深皿２０４の直径が約１７から約３０インチの範囲であり、且つ研磨ヘッド２０２が深皿２０４の半径に沿って移動する距離は、約０．１から約２インチである。
【００３３】
[0039]研磨ヘッド２０２は、一般に、処理中に基板２０８を保持する。一実施形態では、研磨ヘッド２０２は、嚢２１６を包囲するハウジング２１４を備えている。嚢２１６は、基板に接触したときに萎んで、それらの間に真空を形成し、従って、基板を研磨ヘッド２０２に固定して、基板の配置及び除去を許容することができる。嚢２１６は、更に、これを膨らまして加圧させ、バイアス力を与えると共に、深皿２０４に保持された研磨用品アッセンブリ２２２と基板との間に接触を確保することができる。保持リング２３８がハウジング２１４に結合されて、基板２０８を包囲し、基板が処理中に研磨ヘッド２０２から滑り落ちるのを防止する。本発明から利益を得るように適応できる１つの研磨ヘッドは、カリフォルニア州サンタクララに所在するアプライドマテリアルズインクから入手できるＴＩＴＡＮ ＨＥＡＤ（登録商標）キャリアヘッドである。本発明から利益を得るように適応できる研磨ヘッドの別の例は、参考としてその全体をここに援用する２００１年１２月１２日に発行された米国特許第６，１５９，０７９号に説明されている。
【００３４】
[0040]深皿２０４は、一般に、プラスチック、例えば、フルオロポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ポリマー、例えば、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリエチレン系プラスチック（ＰＥ）、スルフォン化ポリフェニルエーテルスルフォンズ（ＰＥＳ）、或いは処理セル２００に使用される研磨組成物又は他の化学剤に適合し又はそれと反応しない他の材料から製造される。深皿２０４は、ベアリング２３４によりベース２０６の上に回転支持される。駆動システム２３６が深皿２０４に結合され、処理中に深皿２０４を回転する。ベース２０６には捕獲深皿２２８が配置され、これは、深皿２０４を包囲して、処理中及び／又は処理後に深皿２０４に貫通配置されたポート２１８から流れ出る研磨組成物のような処理流体を収集する。この捕獲深皿の研磨組成物を再生利用システム（図示せず）又は廃棄ドレン（図示せず）へ送出できるようにするために、本発明には、出口ドレン２１９及び出口バルブ２１９Ａが組み込まれる。
【００３５】
[0041]一実施形態では、深皿２０４は、約３ｒｐｍ（回転／分）から約１００ｒｐｍの速度で回転され、研磨ヘッド２０２は、約５ｒｐｍから約２００ｒｐｍの速度で回転されると共に、深皿２０４に対して半径方向に約５ｃｍ／ｓ（センチメーター／秒）から約２５ｃｍ／ｓの速度で直線的に移動もされる。直径２００ｍｍの基板の場合の好ましい範囲は、深皿２０４の回転速度が約５ｒｐｍから約４０ｒｐｍであり、研磨ヘッド２０２の回転速度が約７ｒｐｍから約１００ｒｐｍで且つその直線（例えば、半径方向）速度が約１０ｃｍ／ｓである。直径３００ｍｍの基板の場合の好ましい範囲は、深皿２０４の回転速度が約５ｒｐｍから約２０ｒｐｍであり、研磨ヘッド２０２の回転速度が約７ｒｐｍから約５０ｒｐｍで且つその直線（例えば、半径方向）速度が約１０ｃｍ／ｓである。本発明の一実施形態では、深皿２０４の直径が約１７インチ（４３．２ｃｍ）から約３０インチ（７６．２ｃｍ）である。研磨ヘッド２０２は、深皿２０４の半径に沿って約０．１インチ（２．５ｍｍ）から約２インチ（５．１ｃｍ）の距離に対して移動することができる。
【００３６】
[0042]研磨組成物配送システム２３２が一般に深皿２０４に隣接して配置される。この研磨組成物配送システム２３２は、研磨組成物源２４２に結合されたノズル又は出口２３０を備えている。出口２３０は、研磨組成物源２４２から深皿２０４へ研磨組成物又は他の処理流体を配送する。或いは又、研磨組成物配送システムは、プロセスセルの底部２４４にある入口（図示せず）を通して研磨組成物を供給してもよく、従って、研磨用品アッセンブリ２２２を経て研磨組成物を流し込んで、導電性研磨用品２０３及び基板２０８に接触させることができる。ここに概略的に示す研磨組成物源２４２は、一般に、処理中に研磨組成物を供給し支持するのに必要な全ての化学物質の源を含む。更に、この設計の一実施形態では、研磨用品アッセンブリ２２２を通り基板２０８の表面にわたって研磨組成物を連続的に再循環することが意図される。一実施形態では、プロセスセル２００に流れる研磨組成物の流量は、約０．１Ｌ／分（リッター／分）から約２Ｌ／分である。
【００３７】
[0043]任意であるが、図３に示すように、研磨用品アッセンブリ２２２を周期的にコンディショニングし又は再生するために、深皿２０４の付近にコンディショニング装置２５０が設けられてもよい。通常、コンディショニング装置２５０は、支柱２５４に結合されたアーム２５２を備え、これは、研磨用品アッセンブリ２２２にわたってコンディショニング素子２５８を位置させ且つスイープするように適応される。コンディショニング素子２５８は、このコンディショニング素子２５８が研磨用品アッセンブリ２２２に接触する間にアーム２５２と深皿２０４の側壁２４６との間に間隙を許容するために、シャフト２５６によりアーム２５２に結合される。コンディショニング素子２５８は、通常、ダイアモンド又は炭化シリコンの円板で、これは、研磨用品アッセンブリ２２２の表面を、プロセス均一性を改善する所定の表面条件／状態へと加工するのを向上させるパターンとすることができる。或いは又、コンディショニング素子２５８は、導電性研磨用品２０３をその場でコンディショニングするためのＮＹＬＯＮ（登録商標）ブラシ又は同様のコンディショナーで形成することができる。本発明から利益を得るように適応させることのできる１つのコンディショニング素子２５８が、２０００年９月２８日に出願されたリー氏等の米国特許出願第０９／６７６，２８０号に説明されており、これは、ここで請求する態様及び説明と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００３８】
[0044]電源２２４が電気的リード２２３Ａ、２２３Ｂにより研磨用品アッセンブリ２２２に結合される。電源２２４は、以下に述べる電気化学的プロセスを推進するために研磨用品アッセンブリ２２２に電気的バイアスを印加する。リード２２３Ａ、２２３Ｂは、深皿２０４の下に配置されたスリップリング２２６を経て引き回される。スリップリング２２６は、深皿２０４が回転するときに、電源２２４と研磨用品アッセンブリ２２２の電極（２０９及び２０３）との間の電気的接続の継続を容易にする。リード２２３Ａ、２２３Ｂは、プロセス流体に適合し得るワイヤ、テープ又は他の導体でもよいし、或いはプロセス流体からリードを保護するカバー又は被覆を有してもよい。リード２２３Ａ、２２３Ｂに使用できる材料は、例えば、他の材料の中でも、外面に絶縁被覆をもつことのできる銅、グラファイト、チタン、金、及びＨＡＳＴＥＬＯＹ（登録商標）を含む。リードの周りに配置される被覆は、フルオロカーボン、ＰＶＣ、ポリアミド、等のポリマーを含んでもよい。スリップリング２２６は、ミシガン州アンアーボーのカイドンコーポレーションの一部門であるイングランド、リーディングバークシャーのＩＤＭエレクトロニックスＬＴＤのような製造者から購入することができる。
【００３９】
[0045]研磨用品アッセンブリ２２２は、一般に、バッキング２０７に任意に結合される導電性研磨用品２０３及び電極２０９を備えている。任意のバッキング２０７は、電極２０９に結合されてもよい。導電性研磨用品２０３及びバッキング２０７は、複数のホール又は孔が形成されていて、研磨組成物を接触させることができ、従って、基板２０８と電極２０９との間に導電路を形成することができる。導電性研磨用品２０３とバッキング２０７との間、又はバッキング２０７と電極２０９との間には、導電性研磨用品２０３の全部又は一部分を通る電解液の流れを、そこに形成された複数のホール又は孔の使用により調整するために、誘電体インサート（図示せず）が配置されてもよい。導電性研磨用品２０３は、基板表面に接触する導電性表面を使用することにより基板表面に均一なバイアスを印加するのに使用される。導電性研磨用品の使用は、一般に、個別接触又は点接触のような従来の基板接触手段の使用より好ましいが、これは、本発明の範囲を限定するものと考えてはならない。アノード分解プロセス中に、電源２２４の使用により、電極２０９は、一般に、カソードとしてバイアスされ、又、導電性研磨用品２０３及び基板は、アノードとしてバイアスされる。
【００４０】
[0046]導電性研磨用品２０３の一実施形態の断面図である図３Ａについて説明する。導電性研磨用品２０３は、一般に、研磨中に基板に接触するように適応される導電性部分２７２と、サブパッド（又は用品支持部分）２７４と、これら導電性部分２７２と用品支持部分２７４との間にサンドイッチされた介在パッド２７６とを備えている。導電性部分２７２及び用品支持部分２７４は、ここに述べる実施形態又はその等効物のいずれかと同様に構成されてもよい。介在パッド２７６の各側に任意の接着層２７５を設けて（図３Ａには、１つの接着層しか示されていない）、介在パッド２７６を用品支持部分２７４及び導電性部分２７２に結合することができる。導電性研磨用品２０３のコンポーネントをその使用寿命の後に単一ユニットとして容易に交換できるようにして、導電性研磨用品２０３の交換、在庫及び注文管理を簡単化できるように、導電性部分２７２、用品支持部分２７４及び介在パッド２７６を別の方法により結合してもよい。
【００４１】
[0047]任意であるが、支持部分２７４を電極２０４に結合して、導電性研磨用品２０３と共に単一ユニットとして交換できるようにしてもよい。また、電極２０４を任意に含む導電性研磨用品２０３には、それを貫通して窓が形成されてもよい。
【００４２】
[0048]介在パッド２７６は、一般に、用品支持部分２７４より硬く、且つ導電性部分２７２と同程度又はそれより硬い。本発明では、介在パッド２７６が導電性部分２７２より柔軟でもよいことが意図される。介在パッド２７６の硬度は、導電性研磨用品２０３にスチフネスを与えて、導電性部分２７２及び用品支持部分２７４の両方の機械的寿命を延長しながら、導電性研磨用品２０３の湿気特性を改善し、研磨された基板の全体的平坦さを良好にするように選択される。一実施形態では、介在パッド２７６は、約８０ショアＤ以下の硬度を有し、用品支持部分２７４は、約８０ショアＡ以下の硬度を有し、一方、導電性部分２７２は、約１００ショアＤ以下の硬度を有する。別の実施形態では、介在パッド２７６は、約３５ミル以下の厚みを有し、一方、用品支持部分２７４は、約１００ミル以下の厚みを有する。
【００４３】
[0049]介在パッド２７６は、導電性研磨用品２０３を構成するラミネート（即ち、導電性部分２７２、介在パッド２７６及び用品支持部分２７４のスタック）を通して電気的経路を確立できるようにする誘電体材料から製造することができる。この電気的経路は、導電性研磨用品２０３が電解液のような導電性流体に浸漬され又はそれで覆われたときに確立することができる。導電性研磨用品２０３を通る電気的経路の確立を容易にするために、介在パッド２７６は、電解液の通流を許容するように浸透性であるか又は孔付であるかの少なくとも一方でよい。
【００４４】
[0050]一実施形態では、介在パッド２７６は、電解液及び電気化学的プロセスに適合する誘電体材料から製造される。適当な材料は、とりわけ、ポリマー、例えば、ポリウレタン、ポリエステル、マイラーシート、エポキシ、及びポリカーボネートを含む。
【００４５】
[0051]介在パッド２７６と導電性部分２７２との間には導電性バッキングが配置されてもよい。この導電性バッキングは、一般に、導電性部分２７２にわたって電位を等化し、研磨の均一性を向上させる。導電性部分２７２の研磨表面にわたって等しい電位をもたせることで、特に、研磨されている導電性材料が、残留材料で、即ちもはや連続膜でない（即ち膜残留物の個別の島である）場合に、導電性部分２７２とその導電性材料との間に良好な電気的接触を確保する。更に、導電性バッキングは、導電性部分２７２に機械的強度を与え、これにより、導電性研磨用品２０３の使用寿命を延長する。導電性バッキングの使用は、導電性部分を通る抵抗が約５００ｍΩより高くて、導電性部分２７２の機械的完全性を確保するような実施形態において有益である。また、導電性バッキングは、導電性部分２７２の導電性の均一性を向上させ且つその電気的抵抗を下げるのに使用されてもよい。
【００４６】
[0052]導電性バッキングは、研磨プロセスに適合し得る他の適当な導電性材料の中でも、金属ホイル、金属スクリーン、金属被覆の織布又は不織布から製造されてもよい。図３Ａに示す導電性研磨用品２０３の導電性バッキングは、電気化学的プロセスに使用するのに適したもので、電極と電気的接触をなすことのできる白金又は銅のような金属ホイルの導電性ホイル層１６０８と、基板表面に接触するための、銅のような導電性材料で構成できる導電性織物２８０、又は導電性材料で被覆された織物、例えば、銅被覆のＮｙｌｏｎ（登録商標）ファイバとを含む。
【００４７】
[0053]一実施形態では、導電性バッキングは、導電性部分２７２に圧縮成形される。バッキングは、用品支持部分２７４と介在パッド２７６との間の電解液の流れを妨げないように構成される。導電性部分２７２は、圧縮成形、ラミネーション、射出成形、及び他の適当な方法により、導電性バッキングに装着することができる。
【００４８】
[0054]導電性研磨用品２０３を有する導電性研磨用品スタックは、例えば、電極に配置されるサブパッド２７４であって、ポリウレタン材料で構成されるサブパッド２７４と、このサブパッド２７４に配置される任意の接着剤２７５と、サブパッド２７４に配置される介在層２７６であって、Ｍｙｌａｒ（登録商標）材料で構成され、且つ後続層に対して機械的強度を与える介在層２７６と、この介在層２７６に配置される導電性ホイル２７８であって、金属ホイルで構成され、且つ電極との電気的接触を与える導電性ホイル２７８と、この導電性ホイル２７８に配置される導電性織物２８０であって、銅被覆のＮｙｌｏｎ（登録商標）材料の織物で構成された導電性織物２８０と、基板表面に接触するためにこの導電性織物２８０に配置された導電性研磨材料２７２であって、ポリマーバインダーに配置されたスズ（Ｓｎ）のような柔軟な金属で構成された導電性研磨材料とを備えている。
【００４９】
[0055]導電性研磨用品スタックの一部分又は全部に孔を設けてもよいし、及び／又は導電性研磨材料に更にグルーブ又はエンボスを設けてもよい。サブパッドは、研磨用品アッセンブリ２２２の一実施形態において上記バッキング２０７を含んでもよい。導電性研磨用品は、２００３年６月６日に出願された米国特許出願第１０／４５５，８９５号により詳細に説明されており、その段落番号［００７４］−［０２２７］を、ここで請求する態様及び開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００５０】
[0056]導電性研磨用品２０３の実施例は、２００１年１２月２７日に出願された米国特許公告第２００２／０１１９２８６号、及び２００２年８月２日に出願された米国特許出願第１０／２１１，６２６号により詳細に開示されており、これらは、ここで請求する態様及び開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００５１】
[0057]個別の導電性接触部を伴う従来の研磨材料（非導電性）を使用する導電性研磨用品２０３の実施形態が、例えば、２００３年８月２日に出願された米国特許出願第１０／２１１，６２６号により詳細に開示されており、これは、ここで請求する態様及び開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００５２】
[0058]研磨用品アッセンブリ２２２は、電気化学的セルのアノード及びカソードの両方を含む素子を備えているので、使用した研磨用品アッセンブリ２２２を深皿２０４から除去し、次いで、新たな研磨用品アッセンブリ２２２を新たな電気的及び支持コンポーネントと共に深皿２０４へ挿入するだけで、アノード及びカソードの両方を同時に交換することができる。下向きの研磨装置は、アプライドマテリアルズインクに共通に譲渡された２００２年５月１６日に出願された米国特許公告第２００３０２１３７０３号により詳細に開示されており、その段落番号２７−８２を、ここで請求する態様及び説明と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００５３】
[0059]通常、導電性研磨用品２０３、バッキング２０７、任意であるが誘電体インサート、及び電極２０９は、研磨用品アッセンブリ２２２を深皿２０４から除去して交換するのを容易にする一体的本体を形成するように一緒に固定される。導電性研磨用品２０３、バッキング２０７、任意の誘電体インサート、及び／又は電極２０９は、とりわけ、接着剤ボンディング、熱ボンディング、縫合、連結、ヒートステイク、リベット等の方法を使用するか、固定具及びクランプを使用することにより結合されてもよい。
【００５４】
[0060]プロセスセル２００は、導電性材料及び／又はバリア材料の除去に適した１つ以上の化学的機械的研磨プラテンと共に研磨プラットホームに配置することができる。このような化学的機械的研磨プラテンは、固定磨き剤又は非磨き剤の研磨用品を含んでもよく、また、磨き剤含有又は磨き剤なし研磨組成物を使用してもよい。更に、研磨プラテンの研磨用品は、デュロメータ又は硬度がショアＤスケールで５０以上の硬質の研磨用品でもよいし、或いはデュロメータ又は硬度がショアＤスケールで５０未満、通常、４０以下の軟質研磨用品でもよい。
【００５５】
[0061]例えば、研磨プラットホームは、カリフォルニア州サンタクララのアプライトマテリアルズインクから商業的に入手できるＭＩＲＲＡ（登録商標）研磨システム、ＭＩＲＲＡ ＭＥＳＡ（登録商標）研磨システム、及びＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）研磨システムのような３プラテン態様のもので、プロセスセル２００が第１プラテン位置に配置され、硬質又は軟質研磨パッドをもつ従来の化学的機械的研磨プラテンが第２プラテン位置にあり、更に、バリア除去プラテンが第３プラテン位置にあるようなものでよい。別の実施例では、第１プロセスセル２００が、第１の電気化学的機械的研磨プロセスに対して、第１プラテン位置、例えば、ＥＣＭＰステーション１０２に配置され、第２プロセスセル２００が、第２の電気化学的機械的研磨プロセスに対して、第２プラテン位置、例えば、ＥＣＭＰステーション１０３に配置され、更に、硬質又は軟質研磨パッドを伴う従来の化学的機械的研磨プラテンが、第３プラテン位置、例えば、研磨ステーション１０６に配置される。しかしながら、電気化学的機械的研磨を行うことのできるシステムを、化学的機械的研磨能力が存在したりしなかったりする状態で使用して、効果を得ることができる。
【００５６】
研磨プロセス
[0062]基板を研磨して残留物を除去すると共に特徴部内のディッシングを最小にする一方、研磨時間を短縮してスループットを高めるための方法が提供される。これらの方法は、電気化学的研磨技術により実行することができる。１つの態様において、この方法は、導電性材料層が特徴部の上に配置された基板を処理するステップと、第１の研磨組成物を基板の表面に供給するステップと、基板と研磨用品との間に圧力を印加するステップと、基板と研磨用品との間に相対的運動を与えるステップと、第１電極と、基板に電気的接触する第２電極との間にバイアスを印加するステップと、導電性材料の少なくとも約５０％を除去するステップと、第２の研磨組成物を供給するステップと、第２のバイアスを印加するステップと、導電性材料を除去し続けるステップとを含むことができる。
【００５７】
[0063]ここに述べる方法及び組成物に基づいて処理される基板の概略断面図である図４Ａ−４Ｄを参照して、プロセスの一実施形態を以下に説明する。図４Ａを参照すれば、基板は、一般に、基板３００に形成された誘電体層３１０を含む。ビア、トレンチ、接触部又はホールのような複数のアパーチャーがパターン化されて、高密度配列の狭い特徴画成部３２０及び低密度の広い特徴画成部３３０のように、誘電体層３１０へエッチングされる。これらのアパーチャーは、従来のホトリソグラフィー及びエッチング技術により誘電体層３１０に形成することができる。
【００５８】
[0064]図４Ａは、ＥＣＭＰプロセスが適用される前の基板３００及び導電性層３７０を示している。図４Ｂは、第１のＥＣＭＰプロセスを適用することにより導電性層３７０の少なくとも約５０％が除去された後の基板を示している。バリア層３４０の上に配置された残りの導電性層３７０は、図４Ｃに示すように、第２のＥＣＭＰプロセスを適用することにより除去される。更に、図４Ｄに示すように、誘電体層３１０上の残りのバリア層３４０は、ＣＭＰプロセス又は第３のＥＣＭＰプロセスのような第３のプロセスにより除去することができる。
【００５９】
[0065]狭い及び広い特徴画成部という語は、基板表面に形成される構造に基づいて変化し得るが、一般的には、狭い特徴画成部上に形成される過剰材料堆積（又は高い過剰負担部）及び広い特徴画成部上の最小又は低い材料堆積（最小又は低い過剰負担部）の各堆積プロフィールで特徴付けることができる。例えば、狭い特徴画成部は、サイズが約０．１３μｍのことがあり、これは、サイズが約１０μｍで且つ最小又は不充分な過剰負担部になり得る広い特徴画成部に比して、高い過剰負担部をもつことになる。しかしながら、高い過剰負担部及び低い過剰負担部は、必ずしも過剰特徴部を形成することにはならず、特徴部間の基板表面に過剰エリアを形成することがある。
【００６０】
[0066]誘電体層３１０は、半導体デバイスの製造に従来使用される１つ以上の誘電体材料を含むことができる。例えば、誘電体材料は、二酸化シリコン、燐ドープのシリコンガラス（ＰＳＧ）、ホウ素−燐ドープのシリコンガラス（ＢＰＳＧ）、及びプラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）によりテトラエチルオーソリケート（ＴＥＯＳ）又はシランから導出される二酸化シリコンのような材料を含んでもよい。また、誘電体層は、フルオロシリコンガラス（ＦＳＧ）を含む低誘電率材料、ポリマー、例えば、ポリアミド、炭素含有酸化シリコン、例えば、ＢＬＡＣＫ ＤＩＡＭＯＮＤ（登録商標）誘電体材料、窒素及び／又は酸素でドープできる炭化シリコン材料であって、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＢＬＯＫ（登録商標）誘電体材料を含む炭化シリコン材料で構成されてもよい。
【００６１】
[0067]バリア層３４０は、特徴画成部３２０及び３３０内及び基板３００上に適合配置される。バリア層３４０は、金属又は窒化金属、例えば、タンタル、窒化タンタル、窒化タンタルシリコン、チタン、窒化チタン、窒化チタンシリコン、タングステン、窒化タングステン、及びその組み合せ、或いは基板及び／又は誘電体材料とその後に堆積される導電性材料との間の材料の拡散を制限できる他の材料で構成されてもよい。
【００６２】
[0068]バリア層３４０上には導電性材料層３６０が配置される。ここで使用する「導電性材料層」という語は、特徴部を充填して、線、接触部又はビアを形成するのに使用される銅、タングステン、アルミニウム及び／又はそれらの合金のような導電性材料として定義される。図示されていないが、導電性材料層３６０を堆積する前にバリア層に導電性材料のシード層を堆積して、層間接着を改善すると共に、その後の堆積プロセスを改善することができる。シード層は、堆積されるべきその後の材料と同じ材料でよい。
【００６３】
[0069]一形式の導電性材料層３６０は、銅含有材料で構成される。銅含有材料は、銅、銅合金（例えば、少なくとも約８０重量パーセントの銅を含む銅系合金）、又はドープされた銅を含む。本開示全体に使用される句「銅含有材料」、語「銅」、及び記号「Ｃｕ」は、銅、銅合金、ドープされた銅、及びその組合せを包含するものと意図される。更に、導電性材料は、半導体製造処理に使用される導電性材料を含んでもよい。
【００６４】
[0070]一実施形態において、堆積された導電性材料層３６０は、狭い特徴画成部３２０の上に形成される過剰材料堆積部即ち高い過剰負担部３７０及び広い特徴画成部３３０の上の最小の過剰負担部３８０の堆積プロフィールを有する。別の実施形態では、高い過剰負担部及び最小の過剰負担部は、特徴部間の基板表面にわたって任意に形成される。
【００６５】
[0071]次いで、基板を、図３に示して以下に説明する装置のような研磨装置に位置させ、次いで、研磨組成物に露出させて、導電性材料層に不動態化層３９０を形成することができる。
【００６６】
[0072]或いは又、ここに述べる研磨プロセスは、ここに述べるプロセスに基づいて形成される基板の概略断面図である図５Ａ−５Ｅに示すように、第１の研磨ステップで狭い特徴画成部の上に突出部を形成するように使用されもよい。１つの態様において、この方法は、導電性材料層が狭い特徴画成部及び広い特徴画成部の上に配置された基板を処理するステップと、基板の表面に研磨組成物を供給するステップと、基板と研磨用品との間に圧力を印加するステップと、基板と研磨用品との間に相対的運動を与えるステップと、第１電極と、基板に電気的に接触する第２電極との間にバイアスを印加するステップと、狭い特徴画成部及び基板フィールドエリアの上に配置された導電性材料を、広い特徴画成部の上に配置された導電性材料より高い除去率で除去するステップとを備えることができる。
【００６７】
[0073]図５Ａは、ＥＣＭＰプロセスが適用される前の基板４００及び導電性層４６０を示している。図５Ｂ及び５Ｃは、最初のＥＣＭＰプロセスを適用することにより導電性層４６０の第１部分又はバルク部分（即ち、導電性層の約５０％以上）を除去する間の基板を示している。導電性層の除去は、狭い特徴部の上の材料を、広い特徴部の上に配置された材料より高いレートで除去して、図５Ｄに示す突出部を形成するように選択的である。バリア層４４０の上に配置された残りの導電性層４６０は、図５Ｅに示すように、ＣＭＰプロセス又は第２のＥＣＭＰプロセスを適用することにより除去される。更に、誘電体層４１０上の残りのバリア層４４０は、ＣＭＰプロセス又は第３のＥＣＭＰプロセスのような第３プロセスにより除去することができる。
【００６８】
研磨組成物
[0074]銅のような金属を平坦化するためにここに述べるプロセスに使用できる適当な研磨組成物は、酸性系電解液システムと、１つ以上のキレート化剤と、１つ以上の腐食防止剤と、１つ以上の無機又は有機酸性塩と、約２から約１０のｐＨを生じさせるための１つ以上のｐＨ調整剤と、少なくとも１つの酸化剤と、磨き剤粒状物とを含むことができる。最初のＥＣＭＰプロセスステップにおいて望まれる突出部を形成するためのプロセス実施形態では、磨き剤粒状物がなく、酸化剤がなく、又はその両方がない組成物を使用してもよい。
【００６９】
[0075]研磨組成物は、銅を除去するのに特に有用であるが、研磨組成物は、アルミニウム、白金、タングステン、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、コバルト、金、銀、ルテニウム、及びその組み合せのような他の導電性材料を除去するのにも使用できると考えられる。導電性研磨用品２０３との接触によるような機械的な磨きを研磨組成物と共に使用して、平坦性を改善すると共に、これら導電性材料の除去率を改善することができる。
【００７０】
[0076]研磨組成物は、導電率を与えるための酸性系電解液システムを含む。適当な酸性系電解液システムは、例えば、燐酸系電解液、硫酸、硝酸、過塩素酸、酢酸、クエン酸、その塩、及びその組合せを含む。適当な酸性系電解液システムは、酸性電解液、例えば、燐酸、ホウ酸及び／又はクエン酸と、アンモニウム、カリウム、ナトリウム、カルシウム及びその銅塩を含む酸性電解液派生物とを含む。また、酸性系電解液システムは、基板を処理するための希望のｐＨレベルを維持するように組成物に緩衝作用を与えることもできる。
【００７１】
[0077]適当な酸性系電解液は、例えば、燐酸塩グループ（ＰＯ４３）を有する化合物、例えば、燐酸、燐酸銅、燐酸カリウム（ＫｘＨ（３−Ｘ）ＰＯ４）（ｘ＝１、２又は３）、例えば、燐酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、燐酸水素二カリウム（Ｋ２ＨＰＯ４）、燐酸アンモニウム（（ＮＨ４）ＸＨ（３−Ｘ）ＰＯ４）（ｘ＝１、２又は３）、例えば、燐酸二水素アンモニウム（（ＮＨ４）Ｈ２ＰＯ４）、燐酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）、硝酸塩グループ（ＮＯ３１−）を有する化合物、例えば、硝酸、又は硝酸銅、ホウ素グループ（ＢＯ３３−）を有する化合物、例えば、正ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、並びに硫酸塩グループ（ＳＯ４２−）を有する化合物、例えば、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、硫酸水素アンモニウム（（ＮＨ４）ＨＳＯ４）、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、硫酸銅、その派生物、及びその組合せを含む。また、本発明は、ここに述べるプロセスを使用してここに述べる組成物を形成するのに、既知及び未知の従来の電解液も使用できることを意図している。
【００７２】
[0078]酸性系電解液システムは、ここに述べるプロセスを実施するのに適した導電率を与えるために全組成物溶液の約１から約３０重量パーセント又は体積パーセント（ｖｏｌ％）をとり得る酸性成分を含んでもよい。酸性成分は、例えば、燐酸二水素及び／又は燐酸水素二アンモニウムを含み、約１５重量％から約２５重量％の量で研磨組成物中に存在してもよい。或いは又、燐酸は、３０重量％までの濃度、例えば、約２重量％から約６重量％で存在してもよい。
【００７３】
[0079]本発明の１つの態様又は要素は、基板の表面と錯体結合して電気化学的分解プロセスを向上させるために１つ以上のキレート化剤を使用することである。ここに述べる実施形態のいずれかにおいて、キレート化剤は、銅イオンのような導電性材料に連結して、金属材料の除去率を高め、及び／又は基板表面にわたる分解の均一性を改善することができる。除去のための金属材料、例えば、銅は、機能的グループとの結紮の前、その間、又はその後に、０、１又は２のような酸化状態にあってもよい。機能的グループは、処理中に基板表面に生成された金属材料を連結し、基板表面から金属材料を除去することができる。また、キレート化剤を使用して、研磨組成物に緩衝作用を与え、基板を処理するための望ましいｐＨレベルを維持することもできる。また、キレート化剤は、基板表面に不動態化層を形成し又はその形成を促進することもできる。
【００７４】
[0080]１つ以上のキレート化剤は、アミングループ、アミドグループ、カルボキシレートグループ、ジカルボキシレートグループ、トリカルボキシレートグループ、ヒドロキシルグループ、ヒドロキシル及びカルボキシレートグループの混合、並びにその組み合せのグループから選択された１つ以上の機能的グループを有する化合物を含むことができる。また、１つ以上のキレート化剤は、ここに述べるキレート化剤の塩を含んでもよい。研磨組成物は、１つ以上のキレート化剤を約０．１から約１５体積％又は重量％の濃度で含むことができるが、約０．１から約４体積％又は重量％が好ましく使用される。例えば、約２体積％のエチレンジアミンをキレート化剤として使用してもよい。
【００７５】
[0081]１つ以上のカルボキシレートグループを有する適当なキレート化剤は、例えば、クエン酸、酒石酸、琥珀酸、蓚酸、アミノ酸、その塩、及びその組合せを含む。例えば、キレート化剤は、クエン酸アンモニウム、クエン酸カリウム、琥珀酸アンモニウム、琥珀酸カリウム、蓚酸アンモニウム、蓚酸カリウム、酒石酸カリウム、及びその組み合せを含むことができる。塩は、多塩基性状態をもつことができ、例えば、一、二及び三塩基性状態をもつクエン酸塩である。１つ以上のカルボキシレートグループを有する他の適当な塩は、酢酸、アジピン酸、酪酸、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、グルタル酸、グリコール酸、蟻酸、雷酸、乳酸、ラウリン酸、リンゴ酸、マレイン酸、マロン酸、ミリスチン酸、プラミチック(plamitic)酸、フタル酸、プロピオン酸、ピルビン酸、ステアリン酸、吉草酸、その派生物、その塩、及びその組み合せを含む。適当なキレート化剤の更に別の例は、１つ以上のアミン及びアミド機能的グループを有する化合物、例えば、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン、ジエチレントリアミン派生物、ヘキサジアミン、アミノ酸、グリシン、エチレンジアミンテトラアセチック酸（ＥＤＴＡ）、メチルホルムアミド、その派生物、その塩、及びその組み合せを含む。例えば、ＥＤＴＡは、酸及び種々の塩、例えば、ナトリウム、カリウム、及びカルシウム（例えば、Ｎａ２ＥＤＴＡ、Ｎａ４ＥＤＴＡ、Ｋ４ＥＤＴＡ又はＣａ２ＥＤＴＡ）を含む。
【００７６】
[0082]ここに述べる実施形態のいずれかにおいて、無機又は有機酸性塩を使用して、キレート化剤として作用させることができる。研磨組成物は、１つ以上の無機又は有機塩を、組成物の約０．１から約１５体積％又は重量％、例えば、約０．１から約８体積％又は重量％の濃度で含むことができる。例えば、約２重量％のクエン酸アンモニウムを研磨組成物に使用してもよい。
【００７７】
[0083]適当な無機又は有機塩は、例えば、アンモニウム及びカリウム塩、又は有機酸、例えば、蓚酸アンモニウム、クエン酸アンモニウム、琥珀酸アンモニウム、一塩基性クエン酸カリウム、二塩基性クエン酸カリウム、三塩基性クエン酸カリウム、酒石酸カリウム、酒石酸アンモニウム、琥珀酸カリウム、蓚酸カリウム、及びその組み合わせを含む。更に、カルボキシレート酸のアンモニウム及びカリウム塩を使用してもよい。
【００７８】
[0084]ここに述べる実施形態のいずれかにおいて、基板表面とその周囲の電解液との間の化学的相互作用を最小にする不動態化層を形成することにより金属面の酸化又は腐食を低減するために腐食防止剤を添加することができる。従って、腐食防止剤により形成された材料層は、基板表面からの電気化学的電流を抑制又は最小にして電気化学的堆積及び／又は分解を制限する傾向がある。研磨組成物は、１つ以上のアゾールグループからの有機化合物を約０．００１から約５．０重量％含むことができる。一般的に好ましい範囲は、約０．２から約０．４重量％である。
【００７９】
[0085]アゾールグループを有する有機化合物は、例えば、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）、メルカプトベンゾトリアゾール、５−メチル−１−ベンゾトリアゾール（ＴＴＡ）、及びその組み合せを含む。他の適当な腐食防止剤は、例えば、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール及びその組み合せのような循環化合物である膜形成剤を含む。ヒドロキシ、アミノ、イミノ、カルボキシ、メルカプト、ニトロ及びアルキル置換グループを伴うベンゾトリアゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾールの派生物も、腐食防止剤として使用することができる。他の腐食防止剤は、とりわけ、尿素及びチオ尿素を含む。
【００８０】
[0086]或いは又、ポリマー系防止剤、例えば、これらに限定されないが、ポリアルキルアリルエーテルホスフェート又はアンモニウムノニルフェノルエトキシレートサルフェートを、組成物の約０．００２から約１．０体積％又は重量％の量で、アゾール含有腐食防止剤と共に又はそれに置き換えて使用してもよい。
【００８１】
[0087]約２から約１０のｐＨ、好ましくは、約３から約７のｐＨを達成するために、１つ以上のｐＨ調整剤を研磨組成物に添加するのが好ましい。ｐＨ調整剤の量は、他の成分の濃度が異なる調合法において変化するときに変更できるが、一般的に、溶液全体では、１つ以上のｐＨ調整剤を約７０重量％まで含んでもよいが、約０．２から約２５体積％であるのが好ましい。異なる化合物は、所与の濃度に対して異なるｐＨレベルを与えることができ、例えば、組成物は、約０．１から約１０体積％の塩基、例えば、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム又はその組み合せを含み、希望のｐＨレベルを与えることができる。
【００８２】
[0088]１つ以上のｐＨ調整剤は、ある種の有機酸、例えば、カルボキシル酸、例えば、酢酸、クエン酸、蓚酸、燐酸塩含有成分であって、燐酸、燐酸アンモニウム、燐酸カリウム及びその組み合せを含む成分、或いはその組み合せから選択することができる。燐酸、硫酸、塩酸、硝酸、その派生物及びその組み合せを含む無機酸も、研磨組成物においてｐＨ調整剤として使用することができる。
【００８３】
[0089]ここに述べる研磨組成物の残余即ち残りは、溶媒、例えば、水、好ましくは、脱イオン水を含む有極溶媒である。他の溶媒を単独で使用してもよいし、有機溶媒のように水と組み合せて使用してもよい。有機溶媒は、アルコール、例えば、イソプロピルアルコール又はグリコール、エーテル、例えば、ジエチルエーテル、フラン、例えば、テトラヒドロフラン、炭化水素、例えば、ペンタン又はヘプタン、芳香族炭化水素、例えば、ベンゼン又はトルエン、ハロゲン化溶媒、例えば、塩化メチレン又は四塩化炭素、その派生物、及びその組み合せを含む。
【００８４】
[0090]研磨組成物は、磨き剤粒子を含む１つ以上の表面仕上げ向上及び／又は除去率向上材料、１つ以上の酸化剤、及びその組み合せを含んでもよい。
【００８５】
[0091]磨き剤粒子は、研磨中に表面仕上げ及び基板表面からの導電性材料の除去率を改善するのに使用できる。研磨組成物に磨き剤粒子を添加すると、最終的に研磨された面は、パッド圧力が低くても従来のＣＭＰプロセスに匹敵する粗面性を得ることが許される。表面仕上げ又は粗面性は、デバイスの収率及び研磨後の表面欠陥に影響を及ぼすことが示された。磨き剤粒子は、処理中に研磨組成物の約３０重量％までを構成してもよい。約０．００１重量％から約５重量％の濃度の磨き剤粒子を研磨組成物に使用することができる。
【００８６】
[0092]適当な磨き剤粒状物粒子は、無機磨き剤粒状物、ポリマー系磨き剤粒状物、及びその組み合せを含む。電解液に使用できる無機磨き剤粒子は、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化セリウム、ゲルマニア、或いは既知又は未知の金属酸化物の他の磨き剤粒状物を含むが、これらに限定されない。例えば、コロイド状シリカは、アルミナの変形又はシリカ／アルミナの複合等で積極的に活性化することができる。本発明の一実施形態で使用される典型的な磨き剤粒子サイズは、一般に、約１ｎｍから約１０００ｎｍであり、好ましくは、約１０ｎｍから約１００ｎｍである。一般的に、適当な無機磨き剤粒状物は、モーズ硬度が６より大きいが、本発明は、モーズ硬度値がそれより低い磨き剤粒状物の使用も意図している。
【００８７】
[0093]また、ここに述べるポリマー磨き剤粒状物は、「有機ポリマー粒子の磨き剤粒状物」、「有機磨き剤粒状物」又は「有機粒子」と称することもできる。ポリマー系磨き剤粒状物は、磨き剤ポリマー系材料を含んでもよい。ポリマー系磨き剤粒状物材料は、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリスチレン、ポリメタクリロニトリル、及びその組み合わせを含む。
【００８８】
[0094]ポリマー系磨き剤粒状物は、ショアＤ硬度が約６０から約８０でよいが、より大きな又はより小さな硬度値をもつように変更することができる。軟質のポリマー系磨き剤粒子は、研磨用品と基板との間の摩擦を減少する上で役立ち、無機の粒子に比して、スクラッチ及び他の表面欠陥の数及び過酷さを低減することができる。硬質のポリマー系磨き剤粒子は、軟質材料に比して、改善された研磨性能、除去率及び表面仕上げを与えることができる。
【００８９】
[0095]ポリマー系磨き剤粒状物の硬度は、磨き剤粒状物におけるポリマー架橋の程度を制御することで変更することができ、例えば、より高度な架橋は、より高いポリマー硬度、ひいては、磨き剤硬度を生じさせる。ポリマー系磨き剤粒状物は、通常、平均直径が約０．１ミクロンから約２０ミクロン以下の球状ビードとして形成される。
【００９０】
[0096]ポリマー系磨き剤粒状物は、機能的グループ、例えば、基板の表面における導電性材料又は導電性材料イオンに連結して、基板の表面からの材料のＥＣＭＰ除去を容易にする親和性を有する１つ以上の機能的グループを有するように変更されてもよい。例えば、研磨プロセスにおいて銅を除去すべき場合に、有機ポリマー粒子は、アミングループ、カルボキシレートグループ、ピリジングループ、水酸化グループ、銅に対して高い親和性を有するリガンド、又はその組み合せを有するように変更して、除去された銅を、研磨組成物内の化学的活性剤、例えば、キレート化剤又は腐食防止剤に置き換わるものとして或いはそれに加えて連結させることができる。銅のような基板表面材料は、機能的グループとの結紮の前、その間、又はその後に、０、１＋又は２＋のようないずれの酸化状態にあってもよい。機能的グループは、基板表面上の金属材料（１つ又は複数）に連結して、基板表面の均一性及び表面仕上げを改善する助けとすることができる。
【００９１】
[0097]更に、ポリマー系磨き剤粒状物は、希望の化学的特性を有し、例えば、ポリマー系磨き剤粒状物は、広いｐＨ範囲にわたって安定であると共に、互いに集塊する傾向がなく、これは、組成物内の表面活性剤が少ないか又は存在しない状態で或いは分散剤が存在しない状態でポリマー系磨き剤粒状物を使用することを許容する。
【００９２】
[0098]或いは又、ここに述べるポリマー系材料が被覆された無機粒子を、研磨組成物と共に使用してもよい。研磨組成物が、希望の研磨性能及び結果に基づいて、ポリマー系磨き剤粒状物、無機磨き剤粒状物、ポリマー被覆無機磨き剤粒状物、及びその組み合せを含むことは、本発明の範囲内である。
【００９３】
[0099]基板表面からの導電性材料の除去又は除去率を向上させるために、ここでは、１つ以上の酸化剤を使用することができる。酸化剤は、一般に、電子（１つ又は複数）を受け容れることにより材料と反応する薬剤である。ここに示す実施形態では、酸化剤は、研磨されるべき基板の表面と反応するのに使用され、これは、次いで、希望の材料の除去を助ける。例えば、酸化剤は、金属層をそれに対応する酸化物又は水酸化物へと酸化させ、例えば、銅を酸化銅へと酸化させるように使用できる。Ｃｕ１＋イオンを含む酸化された既存の銅は、Ｃｕ２＋イオンのようなより高い酸化状態へと更に酸化させることができ、これは、次いで、１つ以上のキレート化剤との反応を促進することができる。また、ある場合には、酸化剤は、ある化学物質（例えば、低いｐＨ）に使用して、基板の表面の化学的エッチングを促進させ、アノード面からの除去率を更に高めることもできる。基板の表面にバイアスを印加しない場合には、防止剤及びキレート化剤が、表面の金属イオンと錯体結合して、導電性パッド２０３により印加される圧力及び相対的移動により表面から追い出される状態となる。磨き剤粒状物を添加すると、導電性パッド２０３と基板表面との間の接触面積を増加する磨き剤粒子の能力により錯体結合金属イオンの除去率を更に改善することができる。
【００９４】
[0100]ＥＣＭＰの場合に、基板表面の導電性層は、電源２２４及び電極２０９の使用によりスレッシュホールド電位より高くアノードバイアスされ、従って、基板表面の金属を「酸化」させる（即ち、金属原子が１つ以上の電子を電源２２４へ引き渡す）。従って、イオン化又は「酸化」された金属原子は、電解液中の成分の助けで電解溶液へと分解する。除去されるべき希望の材料が銅である場合には、これをＣｕ１＋又はＣｕ２＋酸化状態へ酸化することができる。研磨組成物に見られる防止剤及び／又はキレート化剤の存在により、電解液中への金属イオンの電気化学的分解プロセスは、これら成分を含まない研磨組成物より大きく制限される。また、防止剤及び／又はキレート化剤の存在は、基板の表面に対する金属イオン（１つ又は複数）並びに防止剤及び／又はキレート化剤錯体結合の付着強度に影響すると考えられる。一実施形態では、ＥＣＭＰプロセスの除去率を酸化剤の添加により高められることが分かった。酸化剤は、アノードバイアスにより形成される金属イオンを更に酸化する傾向があり、これは、銅の場合に、より安定なＣｕ２＋酸化状態にもっていくと考えられる。研磨組成物に見られる防止剤及び／又はキレート化剤は、酸化された金属イオンと錯体結合し、これらイオンは、防止剤がその酸化された金属イオン及び金属表面に連結する仕方により低い付着強度又は連結強度をもつ傾向となる。この低い付着強度は、錯体結合された金属イオンを、基板表面及び導電性パッド２０３の相互作用で更に容易に且つ効率的に除去するのを許容する。ＥＣＭＰ研磨組成物に磨き剤粒状物を添加したことで、導電性パッド２０３と基板表面との間の接触面積を増加する磨き剤粒子の能力により錯体結合金属イオンの除去率を更に改善することができる。
【００９５】
[0101]研磨組成物は、１つ以上の添加剤化合物を含んでもよい。これら添加剤化合物は、基板表面を研磨する際に研磨組成物の有効性を改善するために、抑制剤、促進剤、ならし剤、光沢剤、安定剤、及び剥離剤を含む電解液添加剤を包含するが、これらに限定されない。例えば、ある添加剤は、金属原子のイオン化率を下げて、分解プロセスを防止する一方、他の添加剤は、光沢のある基板表面仕上げを与えることができる。添加剤は、約１５体積％又は重量％までの濃度で研磨組成物に存在してもよく、また、研磨後の希望の結果に基づいて変化させてもよい。
【００９６】
[0102]更に、腐食防止剤及び酸化剤のような研磨組成物の構成成分の量及び形式を制御することで、プロセスの希望の除去率の同調を得ることができる。例えば、腐食防止剤の量を減少すると、腐食防止剤の濃度が高い組成物に比して、材料除去率が高くなる。研磨組成物が腐食防止剤を含まない場合には、ＥＣＭＰの材料除去率は、腐食防止剤を含む研磨組成物より著しく高くなる。というのは、防止剤を含むと、金属イオン及び防止剤の錯体結合が形成されて電解液に対して基板の表面をシールドする傾向となるからである。同様に、酸化剤の量を減少すると、一般に、高い酸化剤組成を有する組成物に比して、除去率が低くなる。酸化剤の濃度が低いときは、基板表面への酸化剤の供給を制限する運動作用のために、腐食防止剤及び／又はキレート化剤は、酸化剤により更に酸化状態になる前に金属イオンと錯体結合し得ることが示唆されている。従って、腐食防止剤及び金属イオンの錯体結合は、より強い付着強度で錯体結合された金属イオンが形成されるために除去効率に影響を及ぼし得る。ここに述べる研磨組成物は、例えば、約２体積％のエチレンジアミン、約２重量％のクエン酸アンモニウム、約０．３重量％のベンゾトリアゾール、約０．１から約３体積％又は重量％、例えば、約０．４５％の過酸化水素、及び／又は約０．０１から１重量％、例えば、０．１５重量％の磨き剤粒子、及び約６体積％の燐酸を含む。組成物のｐＨは、約５であり、これは、例えば、ｐＨを好ましい範囲に調整するための水酸化カリウムを更に含む組成物により達成することができる。研磨組成物の残りは、脱イオン水である。
【００９７】
[0103]酸化剤は、研磨組成物において、約０．０１から約９０体積％又は重量％、例えば、約０．１から約２０体積％又は重量％の範囲の量で存在することができる。研磨組成物の実施形態では、約０．１から約１５体積％又は重量％の過酸化水素が研磨組成物に存在する。一実施形態では、酸化剤は、ＥＣＭＰプロセスを開始する直前に研磨組成物の残りに添加される。適当な酸化剤の例は、ペルオキソ化合物、例えば、水酸基を通して解離し得る化合物、例えば、過酸化水素、及び過酸化水素尿素を含むその付加物、過炭酸塩、並びに有機過酸化物を含み、この有機過酸化物は、例えば、アルキル過酸化物、環状又はアリール過酸化物、過酸化ベンゾイル、過酢酸、及び過酸化ジテルトブチルを含む。また、硫酸塩及び硫酸塩派生物、例えば、一過硫酸塩及び二過硫酸塩を使用してもよく、これは、例えば、アンモニウムパーオキシジサルフェート、ポタジウムパーオキシジサルフェート、アンモニウムパーサルフェート、及びポタジウムパーサルフェートを含む。ペルオキソ化合物の塩、例えば、過炭酸ナトリウム及び過酸化ナトリウムも使用できる。
【００９８】
[0104]また、酸化剤は、無機化合物でもよいし、又は最も高い酸化状態で元素を含む化合物でもよい。無機化合物、及び最も高い酸化状態で元素を含む化合物の例は、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、過臭素酸、過臭素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、過ホウ酸、硝酸塩（例えば、硝酸セリウム、硝酸鉄、硝酸アンモニウム）、鉄酸塩、過ホウ酸塩、及び過マンガン酸塩を含むが、これらに限定されない。他の酸化剤は、臭素酸塩、塩素酸塩、クロム酸塩、ヨウ素酸塩、ヨウ素酸、及びセリウム（ＩＶ）化合物、例えば、アンモニウムセリウムニトレートを含む。
【００９９】
[0105]表面活性剤は、研磨組成物における１つのこのような添加剤化合物である。金属及び金属イオン又は処理中に生成される副産物のような材料の分解性又は可溶性を高め、化学的安定性を改善すると共に、研磨組成物の成分の分解を減少するために、研磨組成物に１つ以上の表面活性剤を使用することができる。１つ以上の表面活性剤は、研磨組成物の約０．００１から約１０体積％又は重量％の濃度でよい。研磨組成物の一実施形態では、表面活性剤の濃度は、約０．０１から約２体積％又は重量％、例えば、約０．１から約１体積％又は重量％を使用することができる。１つ以上の表面活性剤は、非イオン表面活性剤と、アニオン表面活性剤、カチオン表面活性剤、両性の表面活性剤を含むイオン表面活性剤と、２つ以上のイオン機能的グループを有するイオン表面活性剤、例えば、ツウェイター(Zweitter)イオン表面活性剤とを含んでもよい。ここでは、表面活性剤が使用されるので、分散材又は分散剤が表面活性剤であると考えられる。
【０１００】
[0106]添加剤の他の例は、１つ以上のならし剤であり、これは、ここでは、基板の表面の分解電流を抑制する添加剤として広く定義される。ならし剤は、導電性材料に付着して、電解液と導電性材料との間の電気化学的反応を防止することにより、分解電流を抑制し、及び／又は電気化学的反応を制限する減極剤を形成する。ならし剤の濃度は、電解溶液の約０．００５から約１０体積％又は重量％、例えば、約０．０５から約２体積％又は重量％を使用することができる。
【０１０１】
[0107]ならし剤は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、及びポリエチレングリコール派生物を含むが、これらに限定されない。ここに述べるプロセスに使用できる他のならし剤は、電気メッキ又は電気研磨技術に使用されるもの、例えば、ポリアミン、ポリアミド、及びポリイミドを含み、これらは、ポリエチレンイミン、ポリグリシン、２−アミノ−１−ナフタリンスルフォン酸、３−アミノ−１−プロパンスルフォン酸、４−アミノトルエン−２−スルフォン酸を含む。ならし剤は、組成物の約０．０５から約５体積％又は重量％の範囲で組成物に添加されてもよい。例えば、ＰＥＧは、約０．２重量％の濃度で研磨溶液に添加されてもよい。
【０１０２】
[0108]研磨組成物の導電率を減少する電気抵抗性添加物のような抑制剤は、組成物の約０．００５から約２体積％又は重量％の範囲で組成物に添加することができる。抑制剤は、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ポリマー、ポリカルボキシレートコポリマー、ココナツジエタノールアミド、オレインジエタノールアミド、エタノールアミド派生物、又はその組み合せを含む。
【０１０３】
[0109]１つ以上の安定剤は、組成物の安定性に適度な改善を生じるに充分な量で存在してもよい。１つ以上の安定剤は、約１００ｐｐｍから約５．０重量パーセントの量で存在してもよい。好ましい安定剤は、例えば、燐酸及び燐酸派生物を含み、これらは、アミノトリ（メチレンホスホン）酸、１−ヒドロキシエチリデン−４−ジホスホン酸、ヘキサメチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ジエチレンテトラミンペンタメチレンホスホン酸、及びその派生物を含むが、これらに限定されない。
【０１０４】
[0110]加速剤は、研磨組成物に含むことのできる添加剤の別の例である。加速剤は、基板表面に堆積された金属の電気化学的反応を高めて、金属除去を増加させる。組成物は、１つ以上の加速剤を、約０．００１から約１体積％又は重量％、例えば、約０．２５から約０．８体積％又は重量％の濃度で含んでもよい。加速財は、硫酸含有化合物、例えば、亜硫酸塩又は二硫酸塩を含んでもよい。
【０１０５】
[0111]研磨組成物への添加剤の更に別の例は、２００２年５月７日に出願された米国特許出願第１０／１４１，４５９号により詳細に説明されており、これは、ここで請求する態様及び説明と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【０１０６】
[0112]様々な組成物のＥＣＭＰ溶液を使用して、銅及び／又は銅合金のようなバルク材料及び残留材料を除去すると共に、窒化タンタル又は窒化チタンのようなバリア材料を除去することができる。研磨組成物の特定の調合を使用して特定の材料が除去される。ここに示す実施形態の間に使用される研磨組成物は、ＥＣＭＰプロセスにとって効果的である。一般に、ＥＣＭＰ溶液は、慣例的なＣＭＰ溶液よりも著しく導電性である。ＥＣＭＰ溶液は、約１０ｍＳ以上の導電率を有し、一方、慣例的なＣＭＰ溶液は、約３ｍＳから約５ｍＳの導電率を有する。ＥＣＭＰ溶液の導電率は、ＥＣＭＰプロセスが進行する率に著しく影響し、即ち導電性の高い溶液は、材料除去率が高い。バルク材料を除去するためには、ＥＣＭＰ溶液は、約１０ｍＳ以上の導電率を有し、好ましくは、約３０ｍＳから約６０ｍＳの範囲の導電率を有する。残留材料については、ＥＣＭＰ溶液は、約１０ｍＳ以上の導電率を有し、好ましくは、約１５ｍＳから約４０ｍＳの範囲の導電率を有する。
【０１０７】
[0113]バルク材料を除去するのに使用される第１の研磨組成物即ち第１のＥＣＭＰ溶液は、燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、塩、酸化剤、又は磨き剤粒状物を含むことができる。例えば、第１の研磨溶液は、約１重量％から約１０重量％の燐酸、約０．１重量％から約６重量％の少なくとも１つのキレート化剤、約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤、約０．５重量％から約１０重量％の塩、例えば、クエン酸アンモニウム又はクエン酸銅、約０．２重量％から約５重量％の酸化剤、及び約０．０５重量％から約１重量％の磨き剤粒状物を含むことができる。また、第１の研磨組成物は、約４から約７のｐＨを維持するための濃度でｐＨ調整剤を有してもよい。一般に、この溶液には、脱イオン水のような溶媒が添加される。
【０１０８】
[0114]第１の研磨組成物は、少なくとも１つのキレート化剤、例えば、ＥＤＡ、ＥＤＴＡ、クエン酸、クエン酸アンモニウム、その塩、その派生物、及びその組み合せを含む。第１の研磨組成物の腐食防止剤は、ＢＴＡ、ＴＴＡ、その塩、その派生物、及びその組み合せを含んでもよい。塩は、第１の研磨組成物に添加されてもよいし、又は例えば、酸性／塩基性形式の反応により、その場で形成されてもよい。塩は、無機、有機、又はその組み合せでよく、アンモニウム、カリウム、ナトリウム、カルシウムのようなカチオンと、クエン酸塩、蓚酸塩、琥珀酸塩及び酒石酸塩のようなアニオンとを含む。ｐＨ調整剤は、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、又はその組み合せを含む。また、第１の研磨組成物には、過酸化水素のような酸化剤、及び／又はアルミナで活性化されるコロイド状シリカのような磨き剤粒状物を添加してもよい。
【０１０９】
[0115]残留材料に使用される第２の研磨組成物即ち第２のＥＣＭＰ溶液は、燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、塩、酸化剤、磨き剤粒状物を含むことができる。例えば、第２の研磨溶液は、約０．１重量％から約５重量％の燐酸、約０．１重量％から約５重量％の少なくとも１つのキレート化剤、約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤、約０．１重量％から約５重量％の塩、約０．０１重量％から約３重量％の酸化剤、及び約０．０５重量％から約５重量％の磨き剤粒状物を含むことができる。また、第２の研磨組成物は、約４から約７のｐＨを維持するための濃度でｐＨ調整剤を有してもよい。一般に、この溶液には、脱イオン水のような溶媒が添加される。
【０１１０】
[0116]第２の研磨組成物の少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン、ＥＤＡ、ＥＤＴＡ、クエン酸、クエン酸アンモニウム、その塩、その派生物、及びその組み合せを含んでもよい。第２の研磨組成物の腐食防止剤は、ＢＴＡ、ＴＴＡ、その塩、その派生物及びその組み合せを含んでもよい。塩は、第２の研磨組成物に添加されてもよいし、又は例えば、酸性／塩基性形式の反応により、その場で形成されてもよい。塩は、無機、有機、又はその組み合せでよく、アンモニウム、カリウム、ナトリウム、カルシウムのようなカチオンと、クエン酸塩、蓚酸塩、琥珀酸塩及び酒石酸塩のようなアニオンとを含む。ｐＨ調整剤は、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、又はその組み合せを含む。また、第２の研磨組成物には、過酸化水素のような酸化剤、及び／又はアルミナで活性化されるコロイド状シリカのような磨き剤粒状物を添加してもよい。一実施例では、第２の研磨組成物は、ＢＴＡ及びグリシンを含む。別の実施例では、第２の研磨組成物は、ＢＴＡ、ＥＤＡ及びクエン酸アンモニウムを含む。また、第２の研磨組成物のあるものは、ＰＥＧのようなならし剤を含む。
【０１１１】
電気化学的機械的処理
[0117]化学的作用、機械的作用及び電気的作用を組み合せて使用して、材料を除去すると共に、基板表面を平坦化するための電気化学的機械的研磨技術は、次のように遂行することができる。電気化学的機械的研磨技術の一実施形態では、第１電極及び研磨組成物を収容する深皿又はプラテンのようなリセプタクルに基板が配置される。研磨組成物は、基板表面に不動態化層を形成する。この不動態化層は、基板表面に配置される化学的及び／又は電気的絶縁材料でよい。
【０１１２】
[0118]第２電極を収容する研磨用品アッセンブリに結合された研磨用品が、次いで、深皿又はプラテンに配置され、この研磨用品を通して基板に物理的に接触され及び／又は電気的に結合される。基板表面と導電性用品２０３との間に相対的運動が与えられて、不動態化層が減少又は除去される。電源２２４からのバイアスが２つの電極間に印加される。このバイアスは、電気的パルス変調技術により印加されて、少なくともアノード分解を与えることができる。このバイアスは、研磨用品アッセンブリ２２２の導電性用品２０３から基板２０８へ伝達することができる。
【０１１３】
[0119]第１のＥＣＭＰプロセスを使用して、図４Ａ−４Ｂに示すように基板表面からバルク導電性材料を除去することができ、次いで、第２のＥＣＭＰプロセスを使用して、図４Ｂ−４Ｃに示すように残留する銅含有材料を除去することができる。バルク材料とは、ここでは、基板表面に形成された特徴部を実質的に充填するに充分な以上の量で基板に堆積される材料として広く定義される。残留材料とは、１つ以上の研磨プロセスステップの後に残っているバルク銅含有材料として広く定義される。一般に、第１のＥＣＭＰプロセス中のバルク除去は、導電性層の少なくとも約５０％、好ましくは、少なくとも約７０％、更に好ましくは、少なくとも約８０％、例えば、少なくとも約９０％を除去する。第２のＥＣＭＰプロセス中の残留物除去は、充填されたプラグを残して、バリア層に配置された残留導電性材料を、もし全部でなければ、ほとんど、除去する。
【０１１４】
[0120]第１のＥＣＭＰプロセスは、導電性層の高い除去率により基板製造のスループットに貢献する。しかしながら、第１のＥＣＭＰプロセスが単独で使用される場合には、著しく多量の導電性材料が除去されて、過少負担を生じ得る。第２のＥＣＭＰプロセスは、導電性層を精密に除去して平らな基板表面を形成することにより基板製造のスループットに貢献する。しかしながら、第２のＥＣＭＰプロセスは、単独で使用した場合の導電性材料の除去が著しく低速である。それ故、第１及び第２のＥＣＭＰプロセスの組み合せで、スループットを高めると共に、クオリティの高い平坦な基板表面を形成する。
【０１１５】
[0121]バルク除去のＥＣＭＰプロセスは、第１の研磨プラテンで遂行し、残留物除去のＥＣＭＰプロセスは、第１プラテンと同じ又は異なる研磨装置の第２の研磨プラテンで遂行することができる。別の実施形態では、残留物除去のＥＣＭＰプロセスが第１プラテンで実行されてもよい。バリア材料は、図２に示す装置の第３プラテンのような個別のプラテンで除去されてもよい。例えば、ここに述べるプロセスに基づく上述した装置は、バルク材料を除去するための３つのプラテンを備えてもよいし、又はバルク材料を除去するための１つのプラテンと、残留物を除去するための第２プラテンと、バリアを除去するための第３プラテンを備えてもよく、この場合、バルク及び残留物プロセスは、ＥＣＭＰプロセスであり、バリア除去は、ＣＭＰプロセスである。別の実施形態では、３つのＥＣＭＰプラテンを使用して、バルク材料の除去、残留物の除去、及びバリアの除去を行ってもよい。
【０１１６】
[0122]図４Ａ−図４Ｂを参照すれば、狭い特徴画成部３２０及び広い特徴画成部３３０がパターン化された誘電体層３１０を有する基板３００には、バリア層３４０、例えば、タンタルと、過剰量の導電性材料３６０、例えば、銅とが充填される。過剰材料の堆積プロフィールは、狭い特徴画成部３２０上に形成された丘又は山とも称される高い過剰負担部３７０と、広い特徴画成部３３０上に形成された谷とも称される最小の過剰負担部３８０とを備えている。
【０１１７】
[0123]基板は、ここに述べる研磨組成物に露出され、導電性材料層３６０に不動態化層３９０を形成する。この不動態化層３９０は、堆積された導電性材料３６０に形成された高い過剰負担部３７０即ち山及び最小の過剰負担部３８０即ち谷を含む基板表面上の露出された導電性材料３６０に形成される。不動態化層３９０は、基板の表面を化学的及び／又は電気的反応から化学的及び／又は電気的に絶縁する。不動態化層は、不動態化膜又は絶縁膜を形成できる腐食防止剤及び／又は他の材料、例えば、キレート化剤に基板表面を露出させることで形成される。不動態化層の厚み及び密度は、化学反応の程度及び／又はアノード分解の量を規定することができる。例えば、より厚い又はより濃密な不動態化層３９０は、より薄い及びより濃密でない不動態化層に比して、僅かなアノード分解しか生じさせないことが観察されている。従って、不動態化剤、腐食防止剤及び／又はキレート化剤の組成を制御することで、基板表面から除去される材料の除去率及び量を制御することが許される。
【０１１８】
[0124]図４Ｂは、第１のＥＣＭＰプロセスのバルク除去の後に、導電性材料３６０の少なくとも約５０％、例えば、約９０％が除去されたことを示している。第１のＥＣＭＰプロセスの後も、導電性材料３６０は、高い過剰負担部３７０即ち山、及び／又は最小の過剰負担部３８０即ち谷を、比例的に減少したサイズではあるが、依然含み得る。しかしながら、導電性材料３６０は、基板表面にわたって若干平坦にもなり得る（図示せず）。
【０１１９】
[0125]基板表面と、導電性研磨用品のような研磨用品は、互いに接触されて、相対的軌道運動のような相対的運動で互いに移動され、露出した導電性材料３６０に形成された不動態化層３９０の部分を除去し、これは、その下に横たわる導電性材料３６０の一部分も除去し得る。
【０１２０】
[0126]基板表面及び研磨用品は、約２ポンド／平方インチ（ｌｂ／ｉｎ２又はｐｓｉ）（１３．８ｋＰａ）未満の圧力で接触される。不動態化層３９０及びある程度の導電性材料３６０の除去は、圧力が約１ｐｓｉ（６．９ｋＰａ）以下、例えば、約０．０１ｐｓｉ（６９Ｐａ）から約０．５ｐｓｉ（３．４ｋＰａ）のプロセスで実行することができる。このプロセスの１つの態様では、約０．２ｐｓｉ（１．４ｋＰａ）以下の圧力が使用される。
【０１２１】
[0127]ここで使用される研磨圧力は、低ｋの誘電体材料を含む基板に対するダメージ剪断力及び摩擦力を減少し又は最小にする。減少又は最小にされた力は、研磨による特徴部の変形及び欠陥形成を減少し又は最小にし得る。更に、この低い剪断力及び摩擦力は、研磨中のディッシング及びスクラッチや層剥離のようなトポグラフィー欠陥の形成を減少し又は最小にすることが観察されている。また、基板と導電性研磨用品との間の接触は、基板に接触するときに電源を研磨用品に結合することにより電源と基板との間の電気的接触も許容する。基板表面上の不動態化層を擾乱し又は除去するために、アノード分解や機械的な磨きにより非不動態化材料の領域を露出させて除去することができる。
【０１２２】
[0128]基板表面から導電性材料３６０をアノード分解するために、基板表面と導電性研磨用品との間の接触中に基板にバイアスが印加される。このバイアスは、一般に、約１００ｍＡ／ｃｍ２までの電流密度で基板の表面から導電性材料のアノード分解を生じさせるために与えられ、この電流密度は、直径が約３００ｍｍまでの基板を処理するための約４０アンペアの印加電流に相関している。例えば、直径３００ｍｍの基板は、電流密度が約０．００１ｍＡ／ｃｍ２から約５０ｍＡ／ｃｍ２であり、これは、約０．０１Ａから約３５Ａの印加電流に相関し得る。本発明は、バイアスを、ボルト、アンペア及びワットで印加し、監視することも意図している。例えば、一実施形態では、電源は、約０ワットから１００ワットの電力、約０Ｖから約１０Ｖの電圧、及び約０アンペアから約１０アンペアの電流を印加してもよい。
【０１２３】
[0129]バイアス印加状態の下でのアノード分解中に、基板表面即ち導電性材料層３６０は、基板表面上の例えば金属材料のような導電性材料を「酸化」させるスレッシュホールド電位より高くアノードバイアスされてもよい。金属材料が酸化するときに、金属原子は、１つ以上の電子を電源へ引き渡し、金属イオン又はカチオンを形成する。金属イオンは、次いで、金属表面を去り、電解液中へと分解することができる。除去することが望まれる材料が銅である場合には、カチオンは、Ｃｕ１＋又はＣｕ２＋酸化状態を取り得る。
【０１２４】
[0130]また、金属イオンは、不動態化層３９０の厚み及び／又は密度の形成にも貢献し得る。例えば、研磨組成物に見られる防止剤及び／又はキレート化剤は、金属イオンと錯体結合することができ、金属イオンは、不動態化層３９０に合体された状態になる。従って、研磨組成物に見られる防止剤及び／又はキレート化剤の存在は、電解液中への金属イオンの電気化学的分解プロセスを制限又は減少し、このような金属イオンを不動態化層３９０へ更に合体させる。擾乱されない不動態化層の厚み及び／又は密度は、基板表面上の導電性材料のアノード分解のために印加されるバイアスの周期後に増加し得ることが観察されている。擾乱されない不動態化層の厚み及び／又は密度の増加は、全印加電力に関係しており、時間及び／又は電力レベルの関数であると考えられる。また、擾乱されない不動態化層は、金属イオンを合体し、且つ金属イオンは、不動態化層の厚み及び／又は密度に貢献し得ることも観察されている。
【０１２５】
[0131]このバイアスは、基板表面から材料を除去する際のユーザ要求に基づいて電力及び印加を変化させることができる。例えば、電力印加を増加すると、アノード分解の増加を生じることが観察されている。また、バイアスは、電気的パルス変調技術により印加されてもよい。パルス変調技術は、種々のものでよいが、一般的には、第１の時間周期中に一定電流密度又は電圧を印加し、次いで、第２の時間周期中に電流密度又は電圧を印加しないか又は一定の逆電流密度又は電流を印加するというサイクルを含むことができる。次いで、１つ以上のサイクルにわたりプロセスを繰り返して、電力レベル及びその時間巾を変化させることができる。電力レベル、電力の時間巾、「オン」サイクル、及び無電力、「オフ」サイクル印加、並びにそれらサイクルの頻度は、除去率、除去されるべき材料、及び研磨プロセスの程度に基づいて変更することができる。例えば、電力レベルを増加すると共に、印加される電力の時間巾を増加すると、アノード分解が増加されることが観察されている。
【０１２６】
[0132]電気化学的機械的研磨のための１つのパルス変調プロセスでは、そのパルス変調プロセスは、電力印加周期「オン」の後に無電力印加周期「オフ」が続くようなオン／オフ電力技術を備えている。オン／オフサイクルは、研磨プロセス中に１回以上繰り返すことができる。「オン」周期は、基板表面から露出された導電性材料を除去するのを許し、一方、「オフ」周期は、「オン」周期の研磨組成物の成分及び副産物、例えば、金属イオンが表面へ拡散して導電性材料と錯体結合するのを許容する。パルス変調技術のプロセスの間に、金属イオンが移動して、非機械的擾乱エリアの不動態化層に付着することにより、腐食防止剤及び／又はキレート化剤と相互作用すると考えられる。従って、このプロセスは、「オン」印加中に不動態化層によりカバーされていない電気化学的に活性な領域においてエッチングを許し、次いで、パルス変調技術の「オフ」部分中にある領域では不動態化層の再形成を且つ他の領域では過剰材料の除去を許容する。従って、パルス変調技術を制御することで、基板表面から除去される材料の除去率及び量を制御することができる。
【０１２７】
[0133]「オン」／「オフ」時間周期は、各々約１秒から約６０秒でよく、例えば、約２秒から約２５秒でよく、本発明は、「オン」／「オフ」時間周期がここに示す時間周期より長い及び短いパルス技術の使用も意図している。パルス変調技術の一実施例では、電力が各サイクルの約１６％から約６６％の間印加される。
【０１２８】
[0134]ここに述べる材料の電気化学的機械的研磨のためのオン／オフサイクルを伴うパルス変調技術は、例えば、約５秒から約１０秒間電力を印加し「オン」、次いで、約２秒から約２５秒間電力を印加せず「オフ」；約１０秒間電力を印加し、５秒間電力を印加せず、又は１０秒間電力を印加し、２秒間電力を印加せず、或いは５秒間電力を印加し、２５秒間電力を印加せず、希望の研磨結果を与えるようにすることを含むが、これに限定されない。これらのサイクルは、各選択されたプロセスに対して希望の頻度で繰り返すことができる。パルス変調プロセスの一例が、共通に譲渡された米国特許第６，３７９，２２３号に説明されており、これは、ここで請求する態様及び説明と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。パルス変調技術の更に別の例が、２００３年６月３０日に出願された「Effective Method To Improve Surface Finish In ElectrochemicallyAssisted Chemical Mechanical Polishing」と題する出願中の米国プロビジョナル特許出願第１０／６１１，８０５号に説明されており、これは、ここで請求する態様及び説明と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【０１２９】
[0135]また、電力印加は、処理ステップに基づいて変化させてもよい。例えば、２ステッププロセスにおいて、第１の処理ステップは、第１の電力印加を有し、第２のステップは、第１の電力印加より少ない第２の電力印加を有してもよい。逆に、２ステッププロセスにおいて、第１の処理ステップは、第１の電力印加を有し、第２のステップは、第１の電力印加より大きな第２の電力印加を有してもよい。
【０１３０】
[0136]ここに述べるプロセスでは約１５０００Å／分までの導電性材料の除去率を達成することができる。それより高い除去率が一般には望まれるが、プロセスの均一性及び他のプロセス変数（例えば、アノード及びカソードにおける反応活動）を最大にするという目標のために、分解率を約１００Å／分から約１５０００Å／分に制御するのが通常である。除去されるべき銅材料の厚みが５０００Å未満である本発明の一実施形態では、約１００Å／分から約５０００Å／分の除去率を与えるように電圧（又は電流）を印加すればよい。基板は、通常、そこに配置された希望の材料の少なくとも一部分又は全部を除去するに充分な時間周期中、研磨組成物及び電力印加に露出される。
【０１３１】
[0137]研磨組成物は、導電性材料を除去する率を制御するように変更されてもよい。一実施形態では、第１のＥＣＭＰプロセスが第１の研磨溶液で行われ、その後、第２のＥＣＭＰプロセスが、第１の研磨溶液より希釈した第２の研磨溶液で行われ、例えば、第２の研磨溶液は、第１の研磨溶液の濃度の約２５％である。例えば、第１のＥＣＭＰ組成物は、約１重量％から約１０重量％の燐酸、約０．１重量％から約６重量％の少なくとも１つのキレート化剤、約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤、約０．５重量％から約１０重量％の塩、約０．２重量％から約５重量％の酸化剤、及び約０．０５重量％から約１重量％の磨き剤粒状物を含むことができる。第２のＥＣＭＰ組成物は、約０．２５重量％から約５重量％の燐酸、約０．０５重量％から約３重量％の少なくとも１つのキレート化剤、約０．００５重量％から約０．５重量％の腐食防止剤、約０．１３重量％から約５重量％の塩、約０．０５重量％から約３重量％の酸化剤、及び約０．０２重量％から約０．５重量％の磨き剤粒状物を含むことができる。ある実施形態では、第１のＥＣＭＰ溶液及び第２のＥＣＭＰ溶液が、水以外は、同様の相対的濃度の各成分を有し、一方、第２のＥＣＭＰ溶液は、第１のＥＣＭＯ溶液に、例えば、約３対約１の体積比で脱イオン水を合成することにより形成される。他の実施形態では、第１の研磨溶液及び第２の研磨溶液は、水中の各成分の相対的濃度が変更されている。
【０１３２】
[0138]一般的に、導電性材料３６０の除去率は、第１のＥＣＭＰプロセス中の方が第２のＥＣＭＰプロセス中よりも相当に高い。例えば、第１のＥＣＭＰプロセスは、約１０００Å／分から約１５０００Å／分の率で導電性材料３６０を除去し、一方、第２のＥＣＭＰプロセスは、約１００Å／分から約８０００Å／分の率で導電性材料３６０を除去する。第２のＥＣＭＰプロセスは、図１Ｂに示すディッシング５５として知られた凹所又はくぼみのようなトポグラフィック欠陥を形成する過剰な金属除去を防止するために低速である。それ故、導電性層３６０の大部分は、第２のＥＣＭＰプロセス中の残りの導電性層３６０よりも、第１のＥＣＭＰプロセス中に高い率で除去される。２ステップのＥＣＭＰプロセスは、欠陥がほとんど又は全くない滑らかな表面を形成しながら、全基板処理のスループットを高める。
【０１３３】
[0139]導電性研磨用品による機械的磨きは、アノード分解のための電流を絶縁又は抑制する不動態化層を除去し、導電性研磨用品２０３との接触が最小であるか又は接触しないエリアでは不動態化層が保持されるので高い過剰負担部のエリアが最小の過剰負担部のエリアより優先的に除去される。不動態化層によりカバーされた導電性材料３６０の除去率は、不動態化層をもたない導電性材料の除去率より低い。従って、狭い特徴画成部３２０及び基板フィールド３５０の上に配置された過剰な材料は、不動態化層３９０により依然カバーされている広い特徴画成部３３０の上よりも高い率で除去される。
【０１３４】
[0140]図４Ｃを参照すれば、第２のＥＣＭＰ研磨溶液を含む第２のＥＣＭＰプロセスで基板を研磨することにより導電性層３６０の全部でないがほとんどが除去されて、バリア層３４０及び導電性トレンチ３６５を露出させる。導電性トレンチ３６５は、残りの導電性材料３６０により形成される。残留導電性材料及びバリア材料は、次いで、第３の研磨ステップにより研磨されて、図４Ｄに示すように、導電性トレンチ３６５を含む平坦化された基板表面を与えることができる。残留導電性材料及びバリア材料は、第３のＥＣＭＰプロセス又はＣＭＰプロセスのような第３の研磨プロセスにより除去することができる。銅の研磨プロセスが、例えば、米国特許公告第２００３００２９８４１号に開示され、バリアの研磨プロセスが、例えば、米国特許公告第２００３００１３３０６号に開示され、これらは、両方とも、ここで請求する態様及び開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【０１３５】
[0141]導電性材料及びバリア材料の除去処理ステップの後に、基板をバフ処理して表面欠陥を最小にすることができる。バフ処理は、柔軟な研磨用品、即ちペンシルバニア州フィラデルフィアに本部があるアメリカン・ソサエティ・フォー・テスティング・アンド・マテリアルズ（ＡＳＴＭ）により規定され測定されたショアＤ硬度スケールで約４０以下の硬度で、低い研磨圧力、例えば、約２ｐｓｉ以下において実行することができる。適当なバフプロセス及びその組成が、例えば、２０００年５月１１日に出願された出願中の米国特許出願第０９／５６９，９６８号に開示されており、これは、本発明と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【０１３６】
[0142]任意であるが、各研磨プロセスの後に、粒状物体及び研磨プロセスからの使用済み試薬を除去すると共に、研磨用品上の金属残留物堆積及び基板表面に形成される欠陥を最小にする上で助けとなるように、基板に洗浄溶液を適用してもよい。適当な洗浄溶液は、例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから商業的に入手できるＥｌｅｃｔｒａＣｌｅａｎ（登録商標）である。
【０１３７】
[0143]最終的に、基板は、研磨後洗浄プロセスに露出され、研磨又は基板取り扱い中に形成される欠陥を減少することができる。このようなプロセスは、基板表面に形成された銅の特徴部における望ましからぬ酸化又は他の欠陥を最小にすることができる。このような研磨後洗浄は、例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから商業的に入手できるＥｌｅｃｔｒａＣｌｅａｎ（登録商標）を適用することである。
【０１３８】
[0144]ここに述べるプロセスにより平坦化された基板は、ディッシングのようなトポグラフィー欠陥の減少、残留物の減少、平坦性の改善、及び基板の仕上げ状態の改善を示すことが観察されている。ここに述べるプロセスは、次の実施例により更に開示することができる。
【０１３９】
電気化学的機械的突出部処理
[0145]或いは又、化学的作用、機械的作用及び電気的作用を組み合せて使用して、材料を除去すると共に、中間突出部形成で基板表面を平坦化する電気化学的機械的研磨技術は、次のように行うことができる。
【０１４０】
[0146]電気化学的研磨プロセスを使用して、図５Ａ−５Ｃに示すように基板表面からバルク導電性材料を除去し、次いで、化学的機械的研磨又は第２の電気化学的研磨プロセスを使用して、図５Ｄ−５Ｅに示すように残留銅含有材料を除去することができる。バルク材料とは、ここでは、基板表面に形成された特徴部を実質的に充填するに充分な以上の量で基板に堆積された材料として広く定義される。残留材料とは、１つ以上の研磨プロセスステップの後に残っているバルク銅含有材料として広く定義される。
【０１４１】
[0147]バルク除去の電気化学的機械的研磨プロセスは、第１の研磨プラテンにおいて実行し、一方、残留物除去プロセスは、第１プラテンと同じ又は異なる研磨装置の第２の研磨プラテンにおいて実行することができる。基板の層を通して導電性材料が拡散するのを防止するのに使用されるバリア材料は、ここに述べる装置の第３プラテンのような個別のプラテンにおいて除去することができる。例えば、ここに述べるプロセスに基づく上述した装置は、バルク材料を除去するための３つのプラテンを備えてもよく、或いはバルク材料を除去するための１つのプラテンと、残留物除去のための第２のプラテンと、バリア除去のための第３のプラテンとを備えてもよい。
【０１４２】
[0148]図５Ａを参照すれば、狭い特徴画成部４２０及び広い特徴画成部４３０がパターン化された誘電体層４１０を有する基板４００には、バリア層４４０、例えば、タンタルと、過剰量の導電性材料４６０、例えば、銅とが充填される。過剰材料の堆積プロフィールは、狭い特徴画成部４２０上に形成された丘又は山とも称される高い過剰負担部４７０と、広い特徴画成部４３０上に形成された谷とも称される最小の過剰負担部４８０とを備えている。
【０１４３】
[0149]基板は、ここに述べる研磨組成物４９５に露出され、導電性材料層４６０に不動態化層４９０を形成する。この不動態化層４９０は、堆積された導電性材料４６０に形成された高い過剰負担部４７０即ち山及び最小の過剰負担部４８０即ち谷を含む基板表面上の露出された導電性材料４６０に形成される。不動態化層４９０は、基板の表面を化学的及び／又は電気的反応から化学的及び／又は電気的に絶縁する。不動態化層は、不動態化膜又は絶縁膜を形成できる腐食防止剤及び／又は他の材料、例えば、キレート化剤に基板表面を露出させることで形成される。不動態化層の厚み及び密度は、化学反応の程度及び／又はアノード分解の量を規定することができる。例えば、より厚い又はより濃密な不動態化層４９０は、より薄い及びより濃密でない不動態化層に比して、僅かなアノード分解しか生じさせないことが観察されている。従って、不動態化剤、腐食防止剤及び／又はキレート化剤の組成を制御することで、基板表面から除去される材料の除去率及び量を制御することが許される。
【０１４４】
[0150]基板表面と、導電性研磨用品２０３のような研磨用品は、互いに接触されて、相対的軌道運動のような相対的運動で互いに移動され、図５Ｂに示すように、露出した導電性材料４６０に形成された不動態化層４９０の部分を除去し、これは、その下に横たわる導電性材料４６０の一部分も除去し得る。
【０１４５】
[0151]基板表面及び研磨用品は、約２ｐｓｉ未満の圧力で接触される。不動態化層４９０及びある程度の導電性材料４６０の除去は、圧力が約１ｐｓｉ以下、例えば、約０．０１ｐｓｉから約０．５ｐｓｉのプロセスで実行することができる。このプロセスの１つの態様では、約０．２ｐｓｉ以下の圧力が使用される。
【０１４６】
[0152]図５Ｃを参照すれば、導電性研磨用品２０３による機械的磨きは、アノード分解のための電流を絶縁又は抑制する不動態化層を除去し、導電性研磨用品２０３との接触が最小であるか又は接触しないエリアでは不動態化層が保持されるので高い過剰負担部４７０及び基板フィールド４５０のエリアが最小の過剰負担部のエリアより優先的に除去される。不動態化層によりカバーされた導電性材料４６０の除去率は、不動態化層をもたない導電性材料の除去率より低い。従って、狭い特徴画成部４２０及び基板フィールド４５０の上に配置された過剰な材料は、不動態化層４９０により依然カバーされている広い特徴画成部４３０の上よりも高い率で除去される。
【０１４７】
[0153]図５Ｄを参照すれば、ここに述べるプロセスは、広い特徴部の上に形成された導電性材料層４６０に突出部５００を形成するのを許容することができる。この突出部５００は、導電性材料層４６０の他の部分より長い時間にわたり或いはより厚い又はより濃密な不動態化層の形成のために研磨されないか又は低い除去率で研磨される材料から形成される。例えば、突出部は、堆積された導電性材料の厚みの約５０％まで、例えば、堆積された導電性材料の厚みの約１％から約４０％でよい。ここに述べるプロセスは、堆積された材料の厚みの約２０％から約３０％の突出部を形成することが観察されている。
【０１４８】
[0154]突出部５００の量又はサイズは、例えば、プロセスに使用する化学物質、電力印加、例えば、電力レベル、及びパルス変調技術を変更することで制御できる。本発明は、ここに述べる組成物及びここに述べる電力印加を、ここに詳細に例示する実施例を越えて変更して、前記突出部の形成及び／又は広い及び狭い特徴画成部の上の相対的な除去率を達成することも意図している。
【０１４９】
[0155]突出部のサイズは、ここに述べた腐食防止剤及び／又はキレート化剤の量、ｐＨレベル、電力印加レベル、パルス変調技術のプロセスパラメータ、又はその組み合せにより制御することができる。例えば、腐食防止剤の量を増加すると、少ない量の腐食防止剤に比して、広い特徴部の上の突出量が増加することが観察された。
【０１５０】
[0156]同一の研磨条件の下で約６０００Åの段高さをもつ約１１５００Å厚みの層を研磨するための１つの比較例では、腐食防止剤として０．３重量％のベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）をもつ組成物での研磨プロセスは、約４２００Åの突出部高さ、即ち堆積された導電性材料の約３６．５％の突出部を示し、一方、腐食防止剤として０．２重量％のＢＴＡをもつ組成物での研磨プロセスは、約８００Åの突出部高さ、即ち堆積された導電性材料の約７％の突出部を示した。この第１の比較例とは異なるが同一の研磨条件の下での別の比較例では、腐食防止剤として０．３重量％のＢＴＡをもつ組成物での研磨プロセスは、約２５００Åの突出部、即ち堆積された導電性材料の約２２％の突出部を示し、一方、腐食防止剤として０．２重量％のＢＴＡをもつ組成物での研磨プロセスは、約０Åの突出部を示し、即ち観察できる突出部はなかった。
【０１５１】
[0157]組成物のｐＨも、突出量に影響することが観察された。また、酸性組成物をあまりもたない組成物は、酸性組成物を多くもつ組成物より突出部高さが高いことも観察された。同じ研磨条件の下での比較例では、ｐＨが６．５の研磨プロセスは、約３０００Åの突出部高さ、即ち堆積された導電性材料の約２６％の突出部を示し、ｐＨが約５．８の研磨プロセスは、約２００Åの突出部高さ、即ち堆積された導電性材料の約１．７％の突出部を示し、そしてｐＨが約４．５の研磨プロセスは、約０Åの突出部高さを示し、即ち観察できる突出部はなかった。更に、ｐＨと腐食防止剤濃度とのバランスを利用して、選択的な突出量を与えることができる。例えば、低い腐食防止剤濃度においてｐＨが低いときには、腐食防止剤濃度が高くてｐＨが高いときと同じ突出量を生じ得る。
【０１５２】
[0158]電力印加も、プロセスにおいて突出量を制御するように適応させることができる。例えば、同じ又は同様の処理組成物では、パルス変調技術の「オン」部分において電力印加量が多い電力印加は、パルス変調技術の「オン」部分において印加電力量が少ない電力印加よりも高い突出部高さの形成を示した。プロセス中に印加される電力は、電圧、電流、電流密度、ワット数、又はアノード分解プロセスを監視し制御するのに適した他の手段として表されてもよい。例えば、電力レベルの増加、即ち電圧、電流、電流密度又はワット数の増加、電力周期又はパルスの時間巾の増加、或いはその組み合せにより、多量の電力印加を達成することができる。電力及びパルス変調技術は、処理パラメータの変化に基づいて変更されてもよく、例えば、異なる電解液組成物は、異なる導電率を有してもよく、また、異なる電力レベル及びパルス変調を必要としてもよい。
【０１５３】
[0159]「オン」位置において、電力が印加されたときには、不動態化層の形成は、金属イオンが不動態化層の成分と錯体結合するので、厚み及び／又は密度を増加することができ、一方、「オフ」位置では、不動態化層は、除去されつつある導電性材料の表面付近で電解液中のイオンが欠乏するために、より大きな磨き及び除去を受ける。
【０１５４】
[0160]従って、基板に印加される全電力を増加し、例えば、印加電力の時間巾又は大きさを増加すると、突出高さの増加を生じることが観察されている。同様の処理条件の下で、ＢＴＡが０．３重量％で、ｐＨが約６．５である組成物を使用する１つの比較例では、約１１５００Å以下の金属層に対する約４０００Åの突出部高さ、即ち堆積された導電性材料の約３５％の突出部が、「オン」の電力印加のみのもとで形成されることが観察されており、一方、５秒「オン」及び５秒「オフ」のパルス変調技術は、４００Å未満の突出部高さを生じることが観察されている。
【０１５５】
[0161]図４Ｅを参照すれば、残りの導電性材料及びバリア層材料を第２の研磨ステップにより研磨して、平坦化された基板表面を形成することができる。残りの導電性材料及びバリア層材料は、少なくとも化学的機械的研磨プロセスにより除去することができる。化学的機械的研磨プロセスは、狭い特徴画成部の上に配置された材料に比して、高い除去率で、広い特徴画成部の上から材料を除去することが観察されているので、導電性材料の突出部５００は、広い特徴画成部にディッシングを伴うことなく且つ狭い特徴画成部上の残留物形成が最小又は全くない状態で導電性材料を平坦化することを加味したものである。銅研磨プロセスは、例えば、２００１年１２月１８日に出願された「Method And Apparatus For Polishing Metal And Dielectric Substrates」と題する米国特許出願第１０／０２５，１４４号［代理人ドケット番号５９９９］に開示されており、また、バリア研磨プロセスは、例えば、２００２年７月１１日に出願された「Dual Reduced Agents For Barrier Removal In Chemical MechanicalPolishing」と題する米国特許出願第１０／１９３，８１０号［代理人ドケット番号５８４５．０２］に開示されており、これらは、ここで請求する態様及び開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【０１５６】
[0162]第２の研磨ステップは、ここで説明した電気化学的機械的研磨ステップでもよい。この第２の電気化学的機械的研磨ステップは、第１の研磨ステップに比して、或いは狭い特徴画成部の上に配置された材料の除去率に比して、基板表面に配置された材料を、広い特徴画成部の上で、より高い除去率で除去させて、導電性材料の平坦化を与えるように適応させてもよい。第２の電気化学的機械的研磨ステップの相対的除去率は、ここに述べる化学的機械的研磨プロセスで観察される除去率プロフィールに匹敵するように適応されてもよい。
【０１５７】
[0163]化学的機械的研磨技術に一致する第２の電気化学的機械的研磨プロセスの除去率プロフィールは、多数の解決策により達成することができる。一実施例では、第１の電気化学的機械的研磨ステップが、第２の電気化学的機械的研磨ステップより多量の腐食防止剤又はそれより高いｐＨを有し、第１の電気化学的機械的研磨ステップでは突出部を形成するが、第２の電気化学的機械的研磨ステップでは突出部を発生しないことを考慮してもよい。別の実施例において、第１の電気化学的機械的研磨ステップのパルス変調技術に比して、広い特徴部上の除去率を高めるようなパルス変調技術を第２の電気化学的機械的研磨ステップに使用して、突出部の形成及び相対的除去率を制御してもよい。ｐＨ及びパルス変調技術の両方の組み合せを、第１及び第２の両方の電気化学的機械的研磨プロセスに使用して、希望の通りに突出部を形成又は除去する希望の除去率プロフィールを与えるようにしてもよい。
【０１５８】
[0164]更に、第２の研磨ステップが化学的機械的研磨ステップであるときには、化学的機械的研磨プロセスの組成物は、第２の電気化学的機械的研磨ステップについて述べたように基板を平坦化するための希望のプロフィールを与えるように適応されてもよい。例えば、化学的機械的研磨プロセスは、電気化学的機械的研磨ステップより少量の腐食防止剤又はそれより低いｐＨを有し、電気化学的機械的研磨ステップでは突出部を形成するが、化学的機械的研磨ステップでは突出部を発生せず及び／又は突出部を除去することを考慮してもよい。
【０１５９】
[0165]導電性材料及びバリア材料の除去処理ステップの後に、請求項５Ａ−５Ｅについて述べたように、基板をバフ処理し洗浄してもよい。
【０１６０】
[0166]ここに述べるプロセスにより平坦化された基板は、ディッシングのようなトポグラフィー欠陥の減少、残留物の減少、平坦性の改善、及び基板仕上げの改善を示すことが観察されている。ここに述べるプロセスは、次の実施例により更に開示することができる。
【０１６１】
実施例
[0167]以下の非限定実施例は、本発明の実施形態を更に例示するためのものである。しかしながら、これら実施例は、全てを包含するものではなく、また、ここに述べる本発明の範囲を限定するものでないことが意図される。
【０１６２】
研磨組成物の実施例／基線
基線実施例
[0168]本発明の実施形態において、酸性系電解液システム、１つ以上のキレート化剤、１つ以上の腐食防止剤、１つ以上のｐＨ調整剤、１つ以上の添加物、及び溶媒、又はその組み合せを含む研磨組成物に基板２０８を入れる。基板表面を、電源２００の使用により、電極２０９に対して約２．９Ｖの電圧にアノードバイアスする。研磨ヘッド２０２により基板に０．２ｐｓｉの圧力を印加し、基板を導電性パッド２０３に押し付ける。基板２０８及び導電性パッド２０３を互いに移動させる。この実施形態の上記要素の組み合せで、約４０００Å／分の材料除去率を与えることができる。この材料除去率を得るために電極２０９と基板２０８との間に印加されるバイアス電圧の大きさは、電解液の導電率、及び電極２０９と基板２０８との間の距離を含む多数のファクタに依存することに注意されたい。考えられる研磨組成物を、以下に示す組成物実施例の実施例１に例示する。
【０１６３】
酸化剤の実施例
[0169]別の実施形態では、上述した基線実施例の研磨組成物に酸化剤を添加して、基板の表面に対する錯体結合金属イオンの付着強度を変化させる。酸化剤の存在により錯体結合金属イオンの付着力が弱まるために、印加圧力及びバイアス電圧が（上述の）基線実施例に対して一定に保持されても、材料除去率を高くすることができる。０．２ｐｓｉの圧力では、約６０００Å／分の除去率が得られている。この実施形態に対する考えられる研磨組成物を、以下に示す組成物実施例の実施例２に例示する。
【０１６４】
磨き剤粒子の実施例
[0170]更に別の実施形態では、上述した基線実施例の研磨組成物に磨き剤粒子を添加する。この実施形態では、印加圧力及びバイアス電圧が基線実施例に対して一定に保持されても、表面仕上げ及び材料除去率の改善を得ることができる。材料除去率の上昇及び表面仕上げの改善は、おそらく、導電性パッド２０３と基板表面との間の接触面積の増加によるものである。接触面積の増加は、錯体結合金属イオンが高い付着強度を有していても、それらをより効率的に除去する上で助けとなると思われる。０．２ｐｓｉの圧力、及び基線実施例と同様のバイアス電圧において、約４８００Å／分の除去率を達成することができる。この実施形態を使用して達成される表面仕上げは、従来のＣＭＰプロセスの使用により見られる表面仕上げに匹敵する（同程度の大きさ）。この実施形態に対する考えられる研磨組成物を、以下に示す組成物実施例の実施例３に例示する。
【０１６５】
酸化剤及び磨き剤粒子の実施例
[0171]更に別の実施形態において、基線実施例の研磨組成物に磨き剤粒子及び１つ以上の酸化剤を添加して、除去率を高めると共に、良好な表面仕上げを生じさせる。これは、印加圧力及びバイアス電圧が上述の基線実施例に対して一定に保持されても、達成できる。０．２ｐｓｉの圧力及び同様のバイアス電圧で、約６０００Å／分の除去率を達成できる一方、従来のＣＭＰプロセスに匹敵する表面仕上げを達成することができる。この実施形態に対する考えられる研磨組成物を、以下に示す組成物実施例の実施例４に例示する。
【０１６６】
[0172]それ故、本発明の１つの特徴は、トポグラフィー欠陥の形成を最小にしながら、材料除去率を向上させるようにパッド圧力及び研磨組成物の成分を調整できるようにすることである。
【０１６７】
組成物の実施例
[0173]以下の非限定実施例は、本発明の実施形態を更に例示するためのものである。しかしながら、これら実施例は、全てを包含するものではなく、また、ここに述べる本発明の範囲を限定するものでないことが意図される。
【０１６８】
実施例１：
[0174]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１６９】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の水酸化カリウム、及び
脱イオン水。
【０１７０】
実施例２：
[0175]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１７１】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の水酸化カリウム、
約０．４５体積％の過酸化水素、及び
脱イオン水。
【０１７２】
実施例３：
[0176]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１７３】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約６のｐＨを与えるための約２から約６体積％の水酸化カリウム、
約０．１重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１７４】
実施例４：
[0177]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１７５】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の水酸化カリウム、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１７６】
実施例５：
[0178]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１７７】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％水酸化カリウム溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、及び
脱イオン水。
【０１７８】
実施例６：
[0179]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１７９】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％水酸化カリウム溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１８０】
実施例７：
[0180]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１８１】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％水酸化カリウム溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１８２】
実施例８：
[0181]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１８３】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約０．２重量％のポリエチレングリコール、
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１８４】
実施例９：
[0182]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１８５】
約１．０体積％の燐酸、
約０．５体積％のグリコール、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約４．９のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１８６】
実施例１０：
[0183]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。
【０１８７】
約０．６体積％の燐酸、
約１．０体積％のグリコール、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１８８】
２ステップ研磨の実施例：
実施例１：
[0184]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０１８９】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１９０】
[0185]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０１９１】
[0186]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０１９２】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１９３】
[0187]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０１９４】
実施例２：
[0188]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０１９５】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１９６】
[0189]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０１９７】
[0190]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０１９８】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約０．２重量％のポリエチレングリコール、
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０１９９】
[0191]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２００】
実施例３：
[0192]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２０１】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２０２】
[0193]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２０３】
[0194]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２０４】
約１．０体積％の燐酸、
約０．５体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約４．９のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２０５】
[0195]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２０６】
実施例４：
[0196]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２０７】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２０８】
[0197]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２０９】
[0198]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２１０】
約０．６体積％の燐酸、
約１．０体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２１１】
[0199]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２１２】
実施例５：
[0200]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２１３】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２１４】
[0201]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２１５】
[0202]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２１６】
約０．６体積％の燐酸、
約１．５体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２１７】
[0203]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２１８】
実施例６：
[0204]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２１９】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２２０】
[0205]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２２１】
[0206]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２２２】
約０．６体積％の燐酸、
約２．０体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．５体積％の過酸化水素、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２２３】
[0207]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２２４】
実施例７：
[0208]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２２５】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２２６】
[0209]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２２７】
[0210]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２２８】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２２９】
[0211]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２３０】
実施例８：
[0212]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２３１】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２３２】
[0213]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２３３】
[0214]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２３４】
約１．５体積％の燐酸、
約０．４体積％のエチレンジアミン、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾール
約０．２重量％のポリエチレングリコール、
約５．４のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２３５】
[0215]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２３６】
実施例９：
[0216]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２３７】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２３８】
[0217]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２３９】
[0218]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２４０】
約１．０体積％の燐酸、
約０．５体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約５．９のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２４１】
[0219]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２４２】
実施例１０：
[0220]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２４３】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２４４】
[0221]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２４５】
[0222]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２４６】
約０．６体積％の燐酸、
約１．０体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２４７】
[0223]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２４８】
実施例１１：
[0224]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２４９】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２５０】
[0225]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２５１】
[0226]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２５２】
約０．６体積％の燐酸、
約１．５体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２５３】
[0227]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２５４】
実施例１２：
[0228]直径３００ｍｍの銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を第１プラテンに載せ、次の研磨組成物に露出させた。
【０２５５】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．４５体積％の過酸化水素、
約０．１５重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２５６】
[0229]研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約２５ｍＡ／ｃｍ２（約１７−１８アンペア又は約３ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。銅層の厚みは、約１５００Åに減少した。
【０２５７】
[0230]基板を第２プラテンに載せた後に、次の研磨組成物に露出させた。
【０２５８】
約０．６体積％の燐酸、
約２．０体積％のグリシン、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾール
約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の４０％ＫＯＨ溶液、
約０．７重量％のシリカ（ＳｉＯ２）磨き剤粒子、及び
脱イオン水。
【０２５９】
[0231]研磨用品を約０．１ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約７ｍＡ／ｃｍ２（約４−５アンペア又は約１．５ボルト）のバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。基板表面に以前にあった過剰な銅層が除去されてバリア層及び銅のトレンチが残った。
【０２６０】
突出部の実施例
実施例１：
[0232]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を次の研磨組成物に露出させた。
【０２６１】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の水酸化カリウム、及び
脱イオン水。
研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、プロセス中に約３ワット／ボルトのバイアスを印加した。基板を研磨して検査した。広い特徴画成部の上に約４０００Åの突出部高さが観察された。
【０２６２】
実施例２：
[0233]銅メッキした基板を、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから入手できるＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）システムの変型セル内で次の研磨組成物を使用して研磨し平坦化した。基板表面に約１１５００Å厚みの銅層を有し、段高さが約６０００Åである基板を次の研磨組成物に露出させた。
【０２６３】
約６体積％の燐酸、
約２体積％のエチレンジアミン、
約２重量％のクエン酸アンモニウム、
約０．３重量％のベンゾトリアゾール
約５のｐＨを与えるための約２から約６体積％の水酸化カリウム、及び
脱イオン水。
研磨用品を約０．２ｐｓｉで基板に接触させ、１０秒オン及び２秒オフのパルス技術により約３ワット／ボルトのバイアスを８サイクルにわたり印加した。基板を研磨して検査した。広い特徴画成部の上に約１５００Åの突出部高さが観察された。
【０２６４】
[0234]以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに他の及び更に別の実施形態を案出することができ、従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲により決定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１Ａ】従来のプロセスにより基板に対して実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図１Ｂ】従来のプロセスにより基板に対して実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図２】本発明の処理装置の一実施形態を示す平面図である。
【図３】研磨プロセスステーションの一実施形態を示す断面図である。
【図３Ａ】導電性用品２０３の一実施形態を示す概略断面図である。
【図４Ａ】ここに述べた基板表面を平坦化するための一実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図４Ｂ】ここに述べた基板表面を平坦化するための一実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図４Ｃ】ここに述べた基板表面を平坦化するための一実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図４Ｄ】ここに述べた基板表面を平坦化するための一実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図５Ａ】ここに述べた基板表面を平坦化するための別の実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図５Ｂ】ここに述べた基板表面を平坦化するための別の実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図５Ｃ】ここに述べた基板表面を平坦化するための別の実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図５Ｄ】ここに述べた基板表面を平坦化するための別の実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【図５Ｅ】ここに述べた基板表面を平坦化するための別の実施形態に基づいて基板において実行される研磨プロセスを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０２６６】
１００…電気化学的処理装置、１０２、１０３…電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）ステーション、１０４…計測装置、１０６…従来の研磨ステーション、１１０…移送ステーション、１１２…カルーセル、１１４…基板、１１６…ロードロボット、１２０…ファクトリインターフェイス、１２２…洗浄モジュール、１２４…入力バッファステーション、１２６…出力バッファステーション、１２８…ロードカップアッセンブリ、１３０…研磨ヘッド、１３２…移送ロボット、１３８…アーム、１４０…コントローラ、１４２中央処理装置（ＣＰＵ）、１４４…メモリ、１４６…サポート回路、２００…プロセスセル、２０２…研磨ヘッド、２０３…導電性研磨用品、２０４…深皿、２０６…ベース、２０７…バッキング、２０８…基板、２０９…電極、２１０…駆動システム、２１４…ハウジング、２１６…嚢、２１９…出口ドレン、２１９Ａ…出口バルブ、２２２…研磨用品アッセンブリ、２２４…電源、２２６…スリップリング、２２８…捕獲深皿、２３２…研磨組成物配送システム、２３４…ベアリング、２３６…駆動システム、２３８…保持リング、２４２…研磨組成物源、２５０…コンディショニング装置、２５２…アーム、２５４…支柱、２５８…コンディショニング素子、２７２…導電性部分、２７４…サブパッド（用品支持部分）、２７５…接着層、２７６…介在パッド、２７８…導電性ホイル、２８０…導電性織物、３００…基板、３１０…誘電体層、３４０…バリア層、３２０…狭い特徴画成部、３３０…広い特徴画成部、３６０…導電性材料層、３７０…高い過剰負担部、３８０…最小の過剰負担部、３９０…不動態化層、４００…基板、４１０…誘電体層、４２０…狭い特徴画成部、４３０…広い特徴画成部、４４０…バリア層、４６０…導電性層、４７０…高い過剰負担部、４８０…最小の過剰負担部、４９０…不動態化層、４９５…研磨組成物、５００…突出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料層が配置された基板を処理する方法において、
上記基板を処理装置に位置させるステップと、
上記基板を第１の研磨組成物に露出させるステップと、
上記基板に第１バイアスを印加するステップと、
上記導電性材料層のバルク部分を除去するステップと、
上記基板を第２の研磨組成物に露出させるステップと、
上記基板を研磨して、上記導電性材料層の残留部分を除去するステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
上記導電性層のバルク部分を除去する上記ステップは、上記導電性材料層の少なくとも５０％を除去することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記導電性層のバルク部分を除去する上記ステップは、上記導電性材料層の少なくとも８０％を除去することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
上記導電性材料層は、銅又は銅合金で構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
上記第１の研磨組成物は、
燐酸と、
少なくとも１つのキレート化剤と、
腐食防止剤と、
塩と、
酸化剤と、
磨き剤粒状物と、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記第１の研磨組成物は、
約１重量％から約１０重量％の燐酸と、
約０．１重量％から約６重量％の少なくとも１つのキレート化剤と、
約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤と、
約０．５重量％から約１０重量％の塩と、
約０．２重量％から約５重量％の酸化剤と、
約０．０５重量％から約１重量％の磨き剤粒状物と、
を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
上記第２の研磨組成物は、
燐酸と、
少なくとも１つのキレート化剤と、
腐食防止剤と、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
上記第２の研磨組成物は、
約０．１重量％から約５重量％の燐酸と、
約０．１重量％から約５重量％の少なくとも１つのキレート化剤と、
約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤と、
を含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
上記第２の研磨組成物の上記少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン、エチレンジアミン、エチレンジアミンテトラアセテート、クエン酸、クエン酸アンモニウム、その塩、その派生物、及びその組み合せより成るグループから選択され、
上記第２の研磨組成物の上記腐食防止剤は、ベンゾトリアゾール、５−メチル−１−ベンゾトリアゾール、その塩、その派生物、及びその組み合せより成るグループから選択される、
請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
上記第２の研磨組成物の上記腐食防止剤は、ベンゾトリアゾールであり、
上記第２の研磨組成物の上記少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン又はエチレンジアミン及びクエン酸アンモニウムである、
請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
上記第２の研磨組成物は、更に、ポリエチレングリコールを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
上記第２の研磨組成物は、更に、
磨き剤粒状物、
過酸化水素及びその派生物、
約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、
溶媒、及び
その組み合せ、
より成るグループから選択された少なくとも１つの部材を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
上記第１の研磨組成物は、約３０ｍＳから約６０ｍＳの範囲の導電率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
上記第２の研磨組成物は、約１５ｍＳから約４０ｍＳの範囲の導電率を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記第１バイアスは、約０．０１ミリアンペア／ｃｍ2から約１００ミリアンペア／ｃｍ2の電流密度で基板に印加される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
上記基板と研磨用品との間の接触圧力を約０．０１ｐｓｉから約１ｐｓｉにして上記基板を研磨用品に接触させるステップと、
上記基板と上記研磨用品との間に相対的運動を与えるステップと、
を更に備えた請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
上記基板を研磨して上記導電性材料の残留部分を除去する上記ステップは、化学的機械的研磨プロセスにより上記基板を研磨する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも化学的機械的研磨プロセスにより上記基板を研磨する上記段階は、
上記基板を第２の研磨組成物に露出させる工程と、
上記基板に第２のバイアスを印加する工程と、
上記基板と研磨用品との間の接触圧力を約０．０１ｐｓｉから約１ｐｓｉにして上記基板を研磨用品に接触させる工程と、
上記基板と上記研磨用品との間に相対的運動を与える工程と、
を備えた請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
上記導電性材料層のバルク部分の上記除去は、第１プラテンで行われると共に、上記導電性材料層の残留部分の上記除去は、第２プラテンで行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
導電性材料層が配置された基板を処理する方法において、
第１電極及び第２電極を備えた処理装置に上記基板を位置させるステップと、
上記第１電極と上記基板との間に第１の研磨組成物を供給するステップであって、該第１の研磨組成物は、
燐酸と、
少なくとも１つのキレート化剤と、
腐食防止剤と、
塩と、
酸化剤と、
磨き剤粒状物と、
約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤と、
溶媒と、
を含むものであるステップと、
上記導電性材料層に不動態化層を形成するステップと、
上記不動態化層を除去して上記導電性材料層の一部分を露出させるステップと、
上記第１電極と上記第２電極との間に第１バイアスを印加するステップと、
上記導電性材料層の第１部分を除去するステップと、
上記第１の研磨組成物から上記基板を分離させるステップと、
上記基板を第２の研磨組成物に露出させるステップであって、該第２の研磨組成物は、
燐酸と、
少なくとも１つのキレート化剤と、
腐食防止剤と、
を含むものであるステップと、
上記基板を研磨して、上記導電性材料層の第２の部分を除去するステップと、
を備えた方法。
【請求項２１】
上記導電性層のバルク部分を除去する上記ステップは、上記導電性材料層の少なくとも５０％を除去することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
上記導電性層のバルク部分を除去する上記ステップは、上記導電性材料層の少なくとも８０％を除去することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
上記導電性材料層は、銅又は銅合金で構成される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
上記第１の研磨組成物は、
約１重量％から約１０重量％の燐酸と、
約０．１重量％から約６重量％の少なくとも１つのキレート化剤と、
約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤と、
約０．５重量％から約１０重量％の塩と、
約０．２重量％から約５重量％の酸化剤と、
約０．０５重量％から約１重量％の磨き剤粒子と、
を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
上記第２の研磨組成物は、
約０．１重量％から約５重量％の燐酸と、
約０．１重量％から約５重量％の少なくとも１つのキレート化剤と、
約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤と、
を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
上記第２の研磨組成物の上記少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン、エチレンジアミン、エチレンジアミンテトラアセテート、クエン酸、クエン酸アンモニウム、その塩、その派生物、及びその組み合せより成るグループから選択され、
上記第２の研磨組成物の上記腐食防止剤は、ベンゾトリアゾール、５−メチル−１−ベンゾトリアゾール、その塩、その派生物、及びその組み合せより成るグループから選択される、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
上記第２の研磨組成物の上記腐食防止剤は、ベンゾトリアゾールであり、
上記第２の研磨組成物の上記少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン又はエチレンジアミン及びクエン酸アンモニウムである、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
上記第２の研磨組成物は、更に、ポリエチレングリコールを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
上記第２の研磨組成物は、更に、
磨き剤粒状物、
過酸化水素及びその派生物、
約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、
溶媒、及び
その組み合せ、
より成るグループから選択された少なくとも１つの部材を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
上記第１の研磨組成物は、約３０ｍＳから約６０ｍＳの範囲の導電率を有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項３１】
上記第２の研磨組成物は、約１５ｍＳから約４０ｍＳの範囲の導電率を有する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
上記第１バイアスは、約０．０１ミリアンペア／ｃｍ2から約１００ミリアンペア／ｃｍ2の電流密度で基板に印加される、請求項２０に記載の方法。
【請求項３３】
上記基板と研磨用品との間の接触圧力を約０．０１ｐｓｉから約１ｐｓｉにして上記基板を研磨用品に接触させるステップと、
上記基板と上記研磨用品との間に相対的運動を与えるステップと、
を更に備えた請求項２０に記載の方法。
【請求項３４】
上記基板を研磨して上記導電性材料の残留部分を除去する上記ステップは、化学的機械的研磨プロセスにより上記基板を研磨する段階を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３５】
少なくとも化学的機械的研磨プロセスにより上記基板を研磨する上記段階は、
上記基板を第２の研磨組成物に露出させる工程と、
上記基板に第２のバイアスを印加する工程と、
上記基板と研磨用品との間の接触圧力を約０．０１ｐｓｉから約１ｐｓｉにして上記基板を研磨用品に接触させる工程と、
上記基板と上記研磨用品との間に相対的運動を与える工程と、
を備えた請求項２０に記載の方法。
【請求項３６】
上記導電性材料層のバルク部分の上記除去は第１プラテンで行われると共に、上記導電性材料層の残留部分の上記除去は第２プラテンで行われる、請求項２０に記載の方法。
【請求項３７】
導電性材料層が配置された基板を処理する方法において、
上記基板を処理装置に位置させるステップと、
約３０ｍＳから約６０ｍＳの範囲の第１導電率をもち、酸化剤及び磨き剤粒状物を含む第１の研磨組成物に上記基板を露出させるステップと、
上記基板に第１バイアスを印加するステップと、
約１５ｍＳから約４０ｍＳの範囲の第２導電率をもつ第２の研磨組成物に上記基板を露出させるステップと、
上記基板に第２バイアスを印加するステップと、
上記導電性層を除去し続けるステップと、
を備えた方法。
【請求項３８】
導電性材料層が配置された基板を処理する方法において、
上記基板を処理装置に位置させるステップと、
燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、塩、酸化剤、磨き剤粒状物、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、及び溶媒を含む第１の研磨組成物に上記基板を露出させるステップと、
上記基板に第１バイアスを印加するステップと、
燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、磨き剤粒状物、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、及び溶媒を含む第２の研磨組成物に上記基板を露出させるステップと、
上記基板に第２バイアスを印加するステップと、
上記導電性層を除去し続けるステップと、
を備えた方法。
【請求項３９】
基板表面から少なくとも導電性材料を除去するための組成物において、
約０．１重量％から約５重量％の燐酸系電解液システムと、
約０．１重量％から約５重量％の１つ以上のキレート化剤と、
約０．０１重量％から約１重量％の１つ以上の腐食防止剤と、
溶媒と、
を備えた組成物。
【請求項４０】
上記少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン、エチレンジアミン、エチレンジアミンテトラアセテート、クエン酸、クエン酸アンモニウム、その塩、その派生物、及びその組み合せより成るグループから選択され、更に、上記腐食防止剤は、ベンゾトリアゾール、５−メチル−１−ベンゾトリアゾール、その塩、その派生物、及びその組み合せより成るグループから選択される、
請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
上記腐食防止剤は、ベンゾトリアゾールを含み、更に、上記少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン又はエチレンジアミン及びクエン酸アンモニウムを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
上記第２の研磨組成物は、更に、ポリエチレングリコールを含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
上記第２の研磨組成物は、更に、磨き剤粒状物、酸化剤、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、及びその組み合せより成るグループから選択された少なくとも１つの部材を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
上記研磨組成物は、導電率が約１５ｍＳから約４０ｍＳの範囲である、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
上記組成物は、
全溶液体積中で約１から約５重量％の燐酸系電解液と、
全溶液体積中で約０．１から約５体積％又は重量％の１つ以上のキレート化剤と、
全溶液体積中で約０．０１から約１．０体積％又は重量％の１つ以上の腐食防止剤と、
全溶液体積中で約０．１から約５体積％又は重量％の１つ以上の無機又は有機の酸性塩と、
約４から約７のｐＨを与えるための、全溶液体積中で約０．１から約２５体積％又は重量％のｐＨ調整剤と、
全溶液体積中で約０．０５から約５重量％の磨き剤粒子と、
残りは溶媒と、
を含む請求項４３に記載の組成物。
【請求項４６】
約０．０１から約３体積％又は重量％の１つ以上の酸化剤を更に含む、請求項４５に記載の組成物。
【請求項４７】
上記組成物は、
約１．５体積％の燐酸と、
約０．４体積％のエチレンジアミンと、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾールと、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウムと、
約５．４のｐＨを与えるための、約０．５から約３体積％の４０％水酸化カリウム溶液と、
約０．７重量％のシリカ磨き剤と、
脱イオン水と、
を含む請求項４５に記載の組成物。
【請求項４８】
約０．５体積％の過酸化水素を更に含む、請求項４７に記載の組成物。
【請求項４９】
上記組成物は、
約０．６から約１体積％の燐酸と、
約０．５から約２体積％のグリシンと、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾールと、
約２重量％のクエン酸アンモニウムと、
約４．９から約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の水酸化カリウムと、
約０．５体積％の過酸化水素と、
約０．７重量％のシリカ磨き剤と、
脱イオン水と
を含む請求項１に記載の組成物。
【請求項１】
導電性材料層が配置された基板を処理する方法において、
上記基板を処理装置に位置させるステップと、
上記基板を第１の研磨組成物に露出させるステップと、
上記基板に第１バイアスを印加するステップと、
上記導電性材料層のバルク部分を除去するステップと、
上記基板を第２の研磨組成物に露出させるステップと、
上記基板を研磨して、上記導電性材料層の残留部分を除去するステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
上記導電性層のバルク部分を除去する上記ステップは、上記導電性材料層の少なくとも５０％を除去することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記導電性層のバルク部分を除去する上記ステップは、上記導電性材料層の少なくとも８０％を除去することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
上記導電性材料層は、銅又は銅合金で構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
上記第１の研磨組成物は、
燐酸と、
少なくとも１つのキレート化剤と、
腐食防止剤と、
塩と、
酸化剤と、
磨き剤粒状物と、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記第１の研磨組成物は、
約１重量％から約１０重量％の燐酸と、
約０．１重量％から約６重量％の少なくとも１つのキレート化剤と、
約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤と、
約０．５重量％から約１０重量％の塩と、
約０．２重量％から約５重量％の酸化剤と、
約０．０５重量％から約１重量％の磨き剤粒状物と、
を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
上記第２の研磨組成物は、
燐酸と、
少なくとも１つのキレート化剤と、
腐食防止剤と、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
上記第２の研磨組成物は、
約０．１重量％から約５重量％の燐酸と、
約０．１重量％から約５重量％の少なくとも１つのキレート化剤と、
約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤と、
を含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
上記第２の研磨組成物の上記少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン、エチレンジアミン、エチレンジアミンテトラアセテート、クエン酸、クエン酸アンモニウム、その塩、その派生物、及びその組み合せより成るグループから選択され、
上記第２の研磨組成物の上記腐食防止剤は、ベンゾトリアゾール、５−メチル−１−ベンゾトリアゾール、その塩、その派生物、及びその組み合せより成るグループから選択される、
請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
上記第２の研磨組成物の上記腐食防止剤は、ベンゾトリアゾールであり、
上記第２の研磨組成物の上記少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン又はエチレンジアミン及びクエン酸アンモニウムである、
請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
上記第２の研磨組成物は、更に、ポリエチレングリコールを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
上記第２の研磨組成物は、更に、
磨き剤粒状物、
過酸化水素及びその派生物、
約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、
溶媒、及び
その組み合せ、
より成るグループから選択された少なくとも１つの部材を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
上記第１の研磨組成物は、約３０ｍＳから約６０ｍＳの範囲の導電率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
上記第２の研磨組成物は、約１５ｍＳから約４０ｍＳの範囲の導電率を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記第１バイアスは、約０．０１ミリアンペア／ｃｍ2から約１００ミリアンペア／ｃｍ2の電流密度で基板に印加される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
上記基板と研磨用品との間の接触圧力を約０．０１ｐｓｉから約１ｐｓｉにして上記基板を研磨用品に接触させるステップと、
上記基板と上記研磨用品との間に相対的運動を与えるステップと、
を更に備えた請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
上記基板を研磨して上記導電性材料の残留部分を除去する上記ステップは、化学的機械的研磨プロセスにより上記基板を研磨する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも化学的機械的研磨プロセスにより上記基板を研磨する上記段階は、
上記基板を第２の研磨組成物に露出させる工程と、
上記基板に第２のバイアスを印加する工程と、
上記基板と研磨用品との間の接触圧力を約０．０１ｐｓｉから約１ｐｓｉにして上記基板を研磨用品に接触させる工程と、
上記基板と上記研磨用品との間に相対的運動を与える工程と、
を備えた請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
上記導電性材料層のバルク部分の上記除去は、第１プラテンで行われると共に、上記導電性材料層の残留部分の上記除去は、第２プラテンで行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
導電性材料層が配置された基板を処理する方法において、
第１電極及び第２電極を備えた処理装置に上記基板を位置させるステップと、
上記第１電極と上記基板との間に第１の研磨組成物を供給するステップであって、該第１の研磨組成物は、
燐酸と、
少なくとも１つのキレート化剤と、
腐食防止剤と、
塩と、
酸化剤と、
磨き剤粒状物と、
約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤と、
溶媒と、
を含むものであるステップと、
上記導電性材料層に不動態化層を形成するステップと、
上記不動態化層を除去して上記導電性材料層の一部分を露出させるステップと、
上記第１電極と上記第２電極との間に第１バイアスを印加するステップと、
上記導電性材料層の第１部分を除去するステップと、
上記第１の研磨組成物から上記基板を分離させるステップと、
上記基板を第２の研磨組成物に露出させるステップであって、該第２の研磨組成物は、
燐酸と、
少なくとも１つのキレート化剤と、
腐食防止剤と、
を含むものであるステップと、
上記基板を研磨して、上記導電性材料層の第２の部分を除去するステップと、
を備えた方法。
【請求項２１】
上記導電性層のバルク部分を除去する上記ステップは、上記導電性材料層の少なくとも５０％を除去することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
上記導電性層のバルク部分を除去する上記ステップは、上記導電性材料層の少なくとも８０％を除去することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
上記導電性材料層は、銅又は銅合金で構成される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
上記第１の研磨組成物は、
約１重量％から約１０重量％の燐酸と、
約０．１重量％から約６重量％の少なくとも１つのキレート化剤と、
約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤と、
約０．５重量％から約１０重量％の塩と、
約０．２重量％から約５重量％の酸化剤と、
約０．０５重量％から約１重量％の磨き剤粒子と、
を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
上記第２の研磨組成物は、
約０．１重量％から約５重量％の燐酸と、
約０．１重量％から約５重量％の少なくとも１つのキレート化剤と、
約０．０１重量％から約１重量％の腐食防止剤と、
を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
上記第２の研磨組成物の上記少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン、エチレンジアミン、エチレンジアミンテトラアセテート、クエン酸、クエン酸アンモニウム、その塩、その派生物、及びその組み合せより成るグループから選択され、
上記第２の研磨組成物の上記腐食防止剤は、ベンゾトリアゾール、５−メチル−１−ベンゾトリアゾール、その塩、その派生物、及びその組み合せより成るグループから選択される、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
上記第２の研磨組成物の上記腐食防止剤は、ベンゾトリアゾールであり、
上記第２の研磨組成物の上記少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン又はエチレンジアミン及びクエン酸アンモニウムである、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
上記第２の研磨組成物は、更に、ポリエチレングリコールを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
上記第２の研磨組成物は、更に、
磨き剤粒状物、
過酸化水素及びその派生物、
約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、
溶媒、及び
その組み合せ、
より成るグループから選択された少なくとも１つの部材を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
上記第１の研磨組成物は、約３０ｍＳから約６０ｍＳの範囲の導電率を有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項３１】
上記第２の研磨組成物は、約１５ｍＳから約４０ｍＳの範囲の導電率を有する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
上記第１バイアスは、約０．０１ミリアンペア／ｃｍ2から約１００ミリアンペア／ｃｍ2の電流密度で基板に印加される、請求項２０に記載の方法。
【請求項３３】
上記基板と研磨用品との間の接触圧力を約０．０１ｐｓｉから約１ｐｓｉにして上記基板を研磨用品に接触させるステップと、
上記基板と上記研磨用品との間に相対的運動を与えるステップと、
を更に備えた請求項２０に記載の方法。
【請求項３４】
上記基板を研磨して上記導電性材料の残留部分を除去する上記ステップは、化学的機械的研磨プロセスにより上記基板を研磨する段階を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３５】
少なくとも化学的機械的研磨プロセスにより上記基板を研磨する上記段階は、
上記基板を第２の研磨組成物に露出させる工程と、
上記基板に第２のバイアスを印加する工程と、
上記基板と研磨用品との間の接触圧力を約０．０１ｐｓｉから約１ｐｓｉにして上記基板を研磨用品に接触させる工程と、
上記基板と上記研磨用品との間に相対的運動を与える工程と、
を備えた請求項２０に記載の方法。
【請求項３６】
上記導電性材料層のバルク部分の上記除去は第１プラテンで行われると共に、上記導電性材料層の残留部分の上記除去は第２プラテンで行われる、請求項２０に記載の方法。
【請求項３７】
導電性材料層が配置された基板を処理する方法において、
上記基板を処理装置に位置させるステップと、
約３０ｍＳから約６０ｍＳの範囲の第１導電率をもち、酸化剤及び磨き剤粒状物を含む第１の研磨組成物に上記基板を露出させるステップと、
上記基板に第１バイアスを印加するステップと、
約１５ｍＳから約４０ｍＳの範囲の第２導電率をもつ第２の研磨組成物に上記基板を露出させるステップと、
上記基板に第２バイアスを印加するステップと、
上記導電性層を除去し続けるステップと、
を備えた方法。
【請求項３８】
導電性材料層が配置された基板を処理する方法において、
上記基板を処理装置に位置させるステップと、
燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、塩、酸化剤、磨き剤粒状物、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、及び溶媒を含む第１の研磨組成物に上記基板を露出させるステップと、
上記基板に第１バイアスを印加するステップと、
燐酸、少なくとも１つのキレート化剤、腐食防止剤、磨き剤粒状物、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、及び溶媒を含む第２の研磨組成物に上記基板を露出させるステップと、
上記基板に第２バイアスを印加するステップと、
上記導電性層を除去し続けるステップと、
を備えた方法。
【請求項３９】
基板表面から少なくとも導電性材料を除去するための組成物において、
約０．１重量％から約５重量％の燐酸系電解液システムと、
約０．１重量％から約５重量％の１つ以上のキレート化剤と、
約０．０１重量％から約１重量％の１つ以上の腐食防止剤と、
溶媒と、
を備えた組成物。
【請求項４０】
上記少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン、エチレンジアミン、エチレンジアミンテトラアセテート、クエン酸、クエン酸アンモニウム、その塩、その派生物、及びその組み合せより成るグループから選択され、更に、上記腐食防止剤は、ベンゾトリアゾール、５−メチル−１−ベンゾトリアゾール、その塩、その派生物、及びその組み合せより成るグループから選択される、
請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
上記腐食防止剤は、ベンゾトリアゾールを含み、更に、上記少なくとも１つのキレート化剤は、グリシン又はエチレンジアミン及びクエン酸アンモニウムを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
上記第２の研磨組成物は、更に、ポリエチレングリコールを含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
上記第２の研磨組成物は、更に、磨き剤粒状物、酸化剤、約４から約７のｐＨを与えるための少なくとも１つのｐＨ調整剤、及びその組み合せより成るグループから選択された少なくとも１つの部材を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
上記研磨組成物は、導電率が約１５ｍＳから約４０ｍＳの範囲である、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
上記組成物は、
全溶液体積中で約１から約５重量％の燐酸系電解液と、
全溶液体積中で約０．１から約５体積％又は重量％の１つ以上のキレート化剤と、
全溶液体積中で約０．０１から約１．０体積％又は重量％の１つ以上の腐食防止剤と、
全溶液体積中で約０．１から約５体積％又は重量％の１つ以上の無機又は有機の酸性塩と、
約４から約７のｐＨを与えるための、全溶液体積中で約０．１から約２５体積％又は重量％のｐＨ調整剤と、
全溶液体積中で約０．０５から約５重量％の磨き剤粒子と、
残りは溶媒と、
を含む請求項４３に記載の組成物。
【請求項４６】
約０．０１から約３体積％又は重量％の１つ以上の酸化剤を更に含む、請求項４５に記載の組成物。
【請求項４７】
上記組成物は、
約１．５体積％の燐酸と、
約０．４体積％のエチレンジアミンと、
約０．２５重量％のベンゾトリアゾールと、
約０．８重量％のクエン酸アンモニウムと、
約５．４のｐＨを与えるための、約０．５から約３体積％の４０％水酸化カリウム溶液と、
約０．７重量％のシリカ磨き剤と、
脱イオン水と、
を含む請求項４５に記載の組成物。
【請求項４８】
約０．５体積％の過酸化水素を更に含む、請求項４７に記載の組成物。
【請求項４９】
上記組成物は、
約０．６から約１体積％の燐酸と、
約０．５から約２体積％のグリシンと、
約０．３５重量％のベンゾトリアゾールと、
約２重量％のクエン酸アンモニウムと、
約４．９から約６．１のｐＨを与えるための約０．５から約３体積％の水酸化カリウムと、
約０．５体積％の過酸化水素と、
約０．７重量％のシリカ磨き剤と、
脱イオン水と
を含む請求項１に記載の組成物。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００７−５２０８７１（Ｐ２００７−５２０８７１Ａ）
【公表日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１５１８４（Ｐ２００６−５１５１８４）
【出願日】平成１６年６月４日（２００４．６．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１７６９１
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１１１１４６
【国際公開日】平成１６年１２月２３日（２００４．１２．２３）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月４日（２００４．６．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１７６９１
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１１１１４６
【国際公開日】平成１６年１２月２３日（２００４．１２．２３）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]