DE69710993T2

DE69710993T2 - Zusammensetzung und Aufschlämmung zum chemisch-mechanischen Polieren von Metallen

Info

Publication number: DE69710993T2
Application number: DE69710993T
Authority: DE
Inventors: Steven K. Grumbine; Brian L. Mueller; Christopher C. Streinz
Original assignee: Cabot Microelectronics Corp
Current assignee: CMC Materials LLC
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2017-11-26
Also published as: EP0844290A1; KR20060087359A; CN1131125C; IL130138A0; ID23676A; WO1998023408A1; JP3822339B2; AU5464298A; ES2174192T3; IL130138A; JPH10265766A; DE69710993D1; HK1022661A1; KR19980042755A; CN1242729A; EP0844290B1; TW396201B; KR100745447B1; ATE214417T1; US6068787A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Anwendungsbereich der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung mit mindestens einem Oxidationsmittel und einem Katalysator. Die chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung ist alleine oder in Kombination mit anderen Chemikalien und Schleifmitteln zum Polieren von Metallschichten und Dünnfilmen in Zusammenhang mit der Herstellung von Halbleitern verwendbar. Diese Erfindung betrifft genauer ausgedrückt einen chemischmechanischen Polierschlamm, der speziell zum Polieren von Mehrfachmetallschichten und Dünnfilmen angepaßt ist, wobei eine der Schichten oder Filme aus Wolfram, und eine andere Schicht oder Dünnfilm aus Titan oder einer titanhaltigen Legierung wie z. B. Titannitrid besteht. Diese Erfindung betrifft auch eine chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung mit mindestens einem Oxidationsmittel, mindestens einem Katalysator und mindestens einem Stabilisator. Schließlich betrifft diese Erfindung eine chemisch-mechanische Polier-Vorstufen-Zusammensetzung, die später an dem Verwendungspunkt mit einem Oxidationsmittel gemischt werden kann.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Integrierte Schaltungen bestehen aus Millionen aktiver, in oder auf einem Siliziumsubstrat gebildeter Vorrichtungen. Die aktiven Vorrichtungen, die anfangs voneinander isoliert sind, werden vereinigt, um funktionale Schaltungen und Komponenten zu bilden. Die Vorrichtungen sind durch die Verwendung gut bekannter Mehrebenenverdrahtungen miteinander verbunden. Verdrahtungsstrukturen weisen normalerweise eine erste Metallisierungsschicht, eine Verdrahtungsschicht, eine zweite Metallisierungsebene und manchmal eine dritte, und nachfolgende Metallisierungsebenen auf. Dielektrische Zwischenebenen wie beispielsweise dotiertes Siliziumdioxid (SiO&sub2;), werden zur elektrischen Isolation der verschiedenen Metallisierungsebenen in einem Siliziumsubstrat oder -quelle verwendet. Die elektrischen Verbindungen zwischen verschiedenen Verdrahtungsebenen werden durch die Verwendung von metallisierten Durchgängen hergestellt. U. S. -Patent Nr. 4,789,648, das in diesem Dokument per Bezugnahme integriert ist, beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Mehrfachmetallisierungsschichten und metallisierten Durchgängen in Isolatorschichten. Auf ähnliche Weise werden Metallkontakte zur Bildung elektrischer Verbindungen zwischen in einer Quelle gebildeten Verdrahtungsebenen und Vorrichtungen verwendet. Die Metalldurchgänge und -kontakte sind im allgemeinen mit Wolfram gefüllt, wobei bei ihnen im allgemeinen eine Adhäsionsschicht wie z. B. aus Titannitrid (TiN) und/oder Titan verwendet wird, um das Haften einer Metallschicht wie z. B. einer Wolfram-Metallschicht an SiO&sub2; zu bewirken. Auf der Kontaktebene wirkt die Adhäsionsschicht als eine Diffusionsbarriere, um ein Reagieren von Wolfram und SiO&sub2; zu vermeiden.
Bei einem Halbleiterherstellungsverfahren werden metallisierte Durchgänge oder Kontakte durch eine Wolfram-Beschichtung, der ein chemisch-mechanischer (CMP) Polierschritt folgt, gebildet. Bei einem typischen Verfahren werden Durchgangslöcher durch einen Zwischenebenen-Nichtleiter/Interlevel Dielectric (ILD) zu Verdrahtungsleitungen oder zu einem Halbleitersubstrat geätzt. Danach wird im allgemeinen über dem Zwischenebenen-Nichtleiter eine dünne Adhäsionsschicht wie z. B. aus Titannitrid und/oder einer Titanlegierung gebildet und in das geätzte Durchgangsloch geleitet. Dann wird eine Wolfram-Schicht über der Adhäsionsschicht und in den Durchgang hinein beschichtet. Die Ablagerung wird so lange fortgesetzt, bis das Durchgangsloch mit Wolfram gefüllt ist. Schließlich wird das überschüssige Metall durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) entfernt, um Metalldurchgänge zu bilden. Verfahren zur Herstellung und/oder für chemischmechanisches Polieren von Zwischenebenen-Nichtleitern sind in den U. S. -Patenten Nr. 4,671,851, 4,910,155 und 4,944,836 offenbart.
Bei einem typischen chemisch-mechanischen Polierverfahren wird das Substrat in direktem Kontakt mit einem sich drehenden Polier-Pad positioniert. Ein Träger bringt Druck auf die Rückseite des Substrates auf. Während dem Poliervorgang werden Pad und Tisch gedreht, während eine nach unten gerichtete Kraft gegen die Rückseite des Substrates aufrechterhalten wird. Eine schleifende und chemisch reagierende Lösung, die im allgemeinen als "Schlamm" bezeichnet wird, wird während dem Polieren auf dem Pad abgelagert. Der Schlamm startet den Poliervorgang, indem er mit dem gerade polierten Film chemisch reagiert. Der Poliervorgang wird durch die Drehbewegung des Pads im Verhältnis zu dem Substrat erleichtert, wenn Schlamm auf die Grenzfläche zwischen Mikroplättchen und Pad aufgetragen wird. Der Poliervorgang wird auf diese Weise fortgesetzt, bis der gewünschte Film auf dem Isolator entfernt ist.
Die Schlammzusammensetzung ist ein bedeutender Faktor bei dem chemisch-mechanischen Polierschritt. In Abhängigkeit von der Wahl des Oxidationsmittels, des Schleifmittels und anderer verwendbarer Zusätze kann der Polierschlamm so anwendungsspezifisch angefertigt sein, daß er ein wirksames Polieren von Metallschichten mit gewünschten Polierraten bietet, während er gleichzeitig Oberflächenfehler, -defekte, -korrosion und -erosion minimiert.
Darüber hinaus kann der Polierschlamm verwendet werden, um für andere, bei der aktuellen integrierten Schaltungstechnologie verwendete Dünnfilmmaterialien, wie beispielsweise Titan, Titannitrid und dergleichen, gesteuerte Polierselektivitäten bereitzustellen.
Typische chemisch-mechanische Polierschlämme enthalten ein Schleifmaterial, beispielsweise Kieselerde oder Aluminiumoxid, das in einem oxidierenden wässrigen Medium schwebt. In dem U. S. -Patent Nr. 5 244 523 von Yu et al. wird beispielsweise ein Aluminiumoxid, Wasserstoffperoxid und entweder Kalium oder Ammoniumhydroxid enthaltender Schlamm erwähnt, der zur Entfernung von Wolfram mit vorhersagbaren Raten verwendbar ist, wobei nur wenig von der darunterliegenden Isolierschicht entfernt wird. Das U. S. -Patent Nr. 5 209 816 von Yu et al. offenbart einen Schlamm, der Per-chlorsäure, Wasserstoffperoxid und ein festes Schleifmaterial in einem wässrigen Medium enthält. Das U. S. -Patent Nr. 5 340 370 von Cadien und Feller offenbart einen Wolfram- Polierschlamm, der etwa 0,1 M rotes Blutlaugensalz, etwa 5 Gew.-% Kieselerde und Kaliumacetat enthält. Essigsäure wird hinzugegeben, um den pH-Wert bei etwa 3,5 zu puffern.
Die meisten der gegenwärtig erhältlichen chemisch-mechanischen Polierschlämme enthalten große Konzentrationen von aufgelösten Ionenmetallkomponenten. Als Ergebnis können polierte Substrate durch die Adsorption von geladenen Stoffen in die Zwischenschichten hinein verunreinigt werden. Diese. Stoffe können wandern und die elektrischen Eigenschaften der Vorrichtungen an Gates und Kontakten verändern, und die dielektrischen Eigenschaften der SiO&sub2;-Schichten verändern. Diese Veranderungen können mit der Zeit die Zuverlässigkeit der integrierten Schaltungen verändern. Daher ist es wünschenswert, Mikroplättchen nur hochreinen Chemikalien mit sehr geringen Konzentrationen an beweglichen Metallionen auszusetzen.
Bekannte Nichtmetall-Oxidationsmittel leiden unter typischerweise niedrigen Wolframpolierraten. Da es schwierig ist, das Wolfram mit einer hohen Rate zu polieren, muß der Polierschritt verlängert werden, um die letzten Spuren der abgelagerten Wolframschicht zu entfernen. Durch die Verlängerung des Polierschrittes werden Schichten, wie z. B. SiO&sub2;, übermäßigem Polieren und nicht erwünschter Erosion ausgesetzt. Diese Erosion erschwert das Drucken hochauflösender Linien während nachfolgender Photolithographieschritte, wodurch die Anzahl von Mikroplättchenausfällen erhöht wird. Zusätzlich verringern verlängerte Polierschritte den Durchsatz einer Herstellungsanlage für integrierte Schaltungen und erhöhen die Kosten der resultierenden integrierten Schaltungen.
Das U. S. -Patent Nr. 5 225 034 betrifft ein Halbleiter- Verarbeitungsverfahren mit chemisch-mechanischem Polieren einer überwiegend kupferhaltigen Metallschicht. Der Polierschlamm enthält Wasser, ein festes Schleifmaterial und eine dritte Komponente, bei der es sich um Silbernitrat handeln kann. Es kann auch ein zusätzliches Oxidationsmittel wie beispielsweise Wasserstoffperoxid enthalten sein.
Daher ist ein neuer chemisch-mechanischer Polierschlamm erforderlich, der sowohl im wesentlichen frei von potentiellen Verunreinigungenvon Schaltungen ist, als auch mit hohen Raten poliert. Zusätzlich wird ein neuer chemisch-mechanischer Polierschlamm benötigt, der lange nach der Herstellung der Zusammensetzungen und des Schlammes stabil und aktiv bleibt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine einzelne chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung, die im wesentlichen metallfrei ist, wobei sie im allgemeinen weniger als etwa 3000 ppm an Metallen oder Metallionen enthält. Solch eine metallfreie chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung ergibt polierte Substrate mit weniger Mängeln, die im allgemeinen auf das Vorhandensein von Metallen und Metallverunreinigungen in chemisch-mechanischen Polierschlämmen zurückgeführt werden.
Zusätzlich ist die chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung dieser Erfindung dazu in der Lage, Wolfram-, Titan- und Titannitridschichten mit hohen Raten zu entfernen.
Bei dieser Erfindung handelt es sich auch um eine chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung, die aufgrund ihres sehr geringen Metallanteils weniger Entsorgungsprobleme mit sich bringt.
Zusätzlich handelt es sich bei dieser Erfindung um eine dem Stand der Technik entsprechende chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung, die dazu in der Lage ist, Wolfram mit sehr hohen Raten bei minimalen Verunreinigungsdefekten zu polieren, und die nach der Verwendung leicht entsorgt werden kann.
Bei dieser Erfindung handelt es sich auch um einen chemisch-mechanischen Polierschlamm und -zusammensetzung mit einer langen Haltbarkeitsdauer.
Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung besteht in einer chemisch-mechanischen Polier-Vorstufen-Zusammensetzung, bei der ein Oxidationsmittel fehlt, und die später vor der Verwendung mit einem Oxidationsmittel kombiniert wird, um einen verwendbaren chemisch-mechanischen Polierschlamm zu ergeben.
Darüber hinaus betrifft diese Erfindung Verfahren zur Verwendung der chemisch-mechanischen Polier-Zusammensetzung dieser Erfindung in einem Schlamm zum Polieren einer Mehrzahl von Metallschichten in einer integrierten Schaltung.
Bei einer Ausführung handelt es sich bei dieser Erfindung um eine chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung mit einem Oxidationsmittel und mindestens einem Katalysator mit verschiedenen Oxidationszuständen.
Bei einer weiteren Ausführung handelt es sich bei dieser Erfindung um einen chemisch-mechanischen Polierschlamm mit einem Schleifmittel, Eisennitrat, der 1,0 bis 10,0 Gew.-% eines Oxidationsmittels enthält, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoffperoxid und Monopersulfat besteht. Wenn das Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid ist, enthält der Schlamm zwischen 0,01 bis 0,05 Gew.-% Eisennitrat. Wenn das Oxidationsmittel Monopersulfat ist, enthält der Schlamm zwischen 0,1 bis 0,5 Gew.-% Eisennitrat.
Die Erfindung umfaßt auch einen chemisch-mechanischen Polierschlamm nach einem beliebigen der Ansprüche 39, 40 oder 41.
Bei einer weiteren Ausführung handelt es sich bei dieser Erfindung um eine chemisch-mechanische Polier- Zusammensetzung mit mindestens einem Oxidationsmittel, und dem Produkt der Mischung von mindestens einem Katalysator, welcher mehrfache Oxidationszustände und mindestens einem Stabilisator aufweist. Die Zusammensetzung ist am wirksamsten bei chemisch-mechanischen Polierverfahren zum Polieren von wolframhaltigen Substraten.
Bei einer weiteren Ausführung handelt es sich bei dieser Erfindung um ein Verfahren zum Polieren eines Substrates, welches mindestens eine Metallschicht aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten der Herstellung eines chemisch-mechanischen Polierschlammes durch Hinzugabe mindestens eines Schleifmittels, mindestens eines Oxidationsmittels, mindestens eines Katalysators, der mehrfache Oxidationszustände aufweist, und von deionisiertem Wasser. Danach wird der chemischmechanische Polierschlamm auf das Substrat aufgetragen, wobei mindestens ein Bereich der Metallschicht von dem Substrat durch in Kontakt bringen eines Pads mit dem Substrat entfernt wird. Bei dieser Ausführung kann auch die in diesem Dokument beschriebene chemisch-mechanische Polier-Vorstufen-Zusammensetzung verwendet werden.
Bei einer weiteren Ausführung handelt es sich bei dieser Erfindung um ein Verfahren zum Polieren eines Substrates mit einer Wolframschicht. Das Verfahren wird durchgeführt, indem 1,0 bis 15,0 Gew.-% Kieselerde, 0,01 bis 1,0 Gew.-% Eisennitrat, 0,50 bis 10,0 Gew.-% eines Oxidationsmittels, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoffperoxid, Monopersulfaten und daraus bestehenden Mischungen und deionisiertem Wasser besteht, hinzugemischt werden. Dann wird der chemisch-mechanische Polierschlamm auf das Substrat aufgetragen und mindestens ein Bereich der Wolframschicht von dem Substrat durch in Kontakt bringen eines Pads mit dem Substrat und durch Drehen des Pads im Verhältnis zu dem Substrat entfernt.
Es ist auch ein Mehrfachpaketsystem offenbart, das zur Herstellung eines chemisch-mechanischen Schlammes verwendbar ist. Das Mehrfachpaketsystem umfaßt einen ersten Behälter, der mindestens ein Oxidationsmittel enthält, und einen zweiten Behälter, der mindestens einen Katalysator mit mehrfachen Oxidationszuständen enthält.

BESCHREIBUNG DER AKTUELLEN AUSFÜHRUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine chemischmechanische Polier-Zusammensetzung, welche mindestens ein Oxidationsmittel und mindestens einen Katalysator aufweist, der eine chemische Reaktion zwischen dem Oxidationsmittel und einer Substratmetallschicht fördert. Die chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung wird zum Polieren mindestens einer Metallschicht verwendet, die aus der aus Kieselerdesubstraten, TFT-LCD- Glassubstraten, Galliumarsenidsubstraten bestehenden Gruppe und anderen, mit integrierten Schaltungen, Dünnfilmen, Mehrfachebenen-Halbleitern und Mikroplättchen in Zusammenhang stehenden Substraten ausgewählt ist. Bei dem chemisch-mechanischen Polierschlamm dieser Erfindung wurde insbesondere festgestellt, daß er eine hervorragende Polierleistung bietet, wenn er zum Polieren eines Substrates mit einer oder mehreren Schichten aus Wolfram, Titan oder Titannitrid in einem aus einem einzelnen Schritt bestehenden Mehrfachmetallschicht-Polierverfahren verwendet wird.
Vor der Beschreibung der Details der verschiedenen bevorzugten Ausführungen dieser Erfindung werden einige in diesem Dokument verwendete Begriffe definiert. Mit "chemisch-mechanischer Zusammensetzung" ist die Kombination gemeint, die mindestens ein Oxidationsmittel und mindestens einen Katalysator aufweist, die zusammen mit einem Schleifpad zum Entfernen von einer oder mehreren Metallschichten von einer Mehrfachschichtmetallisierung verwendet werden kann.
Mit dem Begriff chemisch-mechanischer Polierschlamm ("CMP-Schlamm") ist ein weiteres verwendbares Produkt dieser Erfindung gemeint, das die chemisch-mechanische Zusammensetzung dieser Erfindung und mindestens ein Schleifmittel aufweist. Dieser CMP-Schlamm ist verwendbar zum Polieren einer Mehrfachebenenmetallisierung, die Halbleiter-Dünnfilme, Dünnfilme integrierter Schaltungen umfassen kann, jedoch nicht darauf beschränkt ist, und zum Polieren aller beliebigen anderen Filme, Oberflächen und Substrate, wo chemisch-mechanische Poliervorgänge verwendbar sind.
Ein Aspekt dieser Erfindung ist eine chemisch-mechanische Zusammensetzung, die ein Oxidationsmittel und einen Katalysator enthält, die bei der Oxidation von Metallschichten bei Polieranwendungen verwendbar sind. Diese chemisch-mechanische Zusammensetzung ist verwendbar, wenn sie in einem chemisch-mechanischen Polierschlamm integriert ist, um eine Metallschicht in ihre entsprechenden Oxide oder Ionen zu oxidieren. Die Kombination kann beispielsweise zur Oxidation von Wolfram in Wolframoxid, Aluminium in Aluminiumoxid und Kupfer in Kupferoxid verwendet werden. Die in diesem Dokument offenbarten Kombinationen Oxidationsmittel- Katalysator sind verwendbar, wenn sie in einem chemisch-mechanischen Polierschlamm integriert sind, oder wenn sie alleine in Verbindung mit einem Schleifmittel-Pad zum Polieren von Metallen und auf Metall basierenden Komponenten einschließlich Wolfram, Titan, Titannitrid, Kupfer, Aluminium und verschiedenen, daraus bestehenden Mischungen und Kombinationen verwendet werden.
Die chemisch-mechanische Zusammensetzung dieser Erfindung umfaßt mindestens ein Oxidationsmittel, das ein elektrochemisches Potential aufweist, welches größer ist als das zum Oxidieren des Katalysators notwendige elektrochemische Potential. Beispielsweise ist ein Oxidationsmittel mit einem Potential größer als 0,771 Volt gegenüber einer normalen Wasserstoffelektrode notwendig, wenn ein Hexa-Wasser-Eisen-Katalysator von Fe (II) nach Fe (III) oxidiert wird. Wenn ein Wasser- Kupfer-Komplex verwendet wird, ist ein Oxidationsmittel mit einem Potential größer als 0,153 Volt gegenüber einer normalen Wasserstoffelektrode notwendig, um Cu(I) zu CU(II) zu oxidieren. Diese Potentiale gelten nur für spezifische Komplexe und können sich nach der Hinzugabe von Zusätzen wie beispielsweise von Liganden (Komplexbildnern) zu den Zusammensetzungen dieser Erfindung ändern, wie dies auch bei den verwendbaren Oxidationsmitteln der Fall ist.
Das Oxidationsmittel ist vorzugsweise eine anorganische Verbindung, eine organische Verbindung und daraus bestehende Mischungen, vorteilhaftesterweise eine anorganische oder organische Perverbindung. Eine Perverbindung, wie sie in Hawley's Condensed Chemical Dictionary definiert wird, ist eine Verbindung, die mindestens eine Peroxy-Gruppe (-O-O-) oder eine Verbindung enthält, die ein Element in seinem höchsten Oxidationszustand aufweist. Beispiele von Verbindungen, die mindestens eine Peroxy-Gruppe enthalten, umfassen Wasserstoffperoxid und dessen Addukte wie beispielsweise Harnstoff-Wasserstoffperoxid und Percarbonate, organische Peroxide wie beispielsweise Benzoylperoxid, Peroxymonoessigsäure und Di-t-Butyl-Peroxid, Monopersulfate (SO&sub5;=), Dipersulfate (S&sub2;O&sub8;=) und Natriumperoxid, sind aber nicht darauf beschränkt. Beispiele von Verbindungen, die ein Element in seinem höchsten Oxidationszustand aufweisen, umfassen Überjodsäure, Periodatsalze, Perbromsäure, Perbromatsalze, Perchlorsäure, Perchlorsalze, Perborsäure und Perboratsalze und Permanganate, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Beispiele von Nicht-Perverbindungen, die die elektrochemischen Potentialanforderungen erfüllen, umfassen Bromate, Chlorate, Chromate, Jodate, Jodsäure und Cerium (IV)-Verbindungen wie beispielsweise Ammoniumceriumnitrat, sind aber nicht darauf beschränkt.
Die bevorzugtesten Oxidationsmittel sind Wasserstoffperoxide und dessen Addukte, sowie Monopersulfate. Monopersulfate sind Verbindungen, die die SO&sub5;-Gruppe beinhalten, wie unten dargestellt:
wobei X&sub1; und X&sub2; jeweils H&sub1;, Si(R')&sub3;, NH&sub4;, N(R")&sub4; und alkalische Erdenmetalle wie z. B. Li, Na, K usw. sind; wobei R' eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 oder mehr Kohlenstoffatomen ist; und wobei R" H, eine Alkylgruppe, Arylgruppe oder Mischungen daraus ist, z. B. NMe&sub4;, NBu&sub4;, NPh&sub4;, NmeBu&sub3;, NHEt&sub3; usw. Eine gut bekannte und bevorzugte Klasse von Monopersulfaten sind Kombinationen von KHSO&sub5;, KHSO&sub4; und K&sub2;SO&sub4;. Diese Kombination ist als ein Tripelsalz bekannt.
Das Oxidationsmittel kann in dem gesamten chemisch-mechanischen Polierschlamm in einer Menge von 0,5 bis 50,0 Gew.-% vorhanden sein. Vorzugsweise ist das Oxidationsmittel in dem Schlamm in einer Menge von 0,5 bis 20,0 Gew.-% vorhanden. Vorzugsweise enthält der chemisch-mechanische Polierschlamm 0,5 bis 20,0 Gew.-% Monopersulfat. Der chemisch-mechanische Polierschlamm kann 1 bis 20 Gew.-% 2KHSO&sub5;, KHSO&sub4;, K&sub2;SO&sub4; enthalten.
Die chemisch-mechanische Zusammensetzung dieser Erfindung umfaßt mindestens einen Katalysator. Der Zweck des Katalysators besteht darin, Elektronen von dem oxidierten Metall zu dem Oxidationsmittel zu übertragen (oder analog dazu elektrochemischen Strom von dem Oxidationsmittel zu dem Metall zu übertragen). Der gewählte Katalysator oder die gewählten Katalysatoren können metallisch, nichtmetallisch oder eine daraus bestehende Kombination sein, und der Katalysator muß dazu in der Lage sein, Elektronen wirksam und schnell zwischen dem Oxidationsmittel und der Oberfläche des Metallsubstrates zu verschieben. Vorzugsweise wird der Katalysator aus Metallverbindungen wie z. B. aus Ag, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Mn, Nb, Ni, Os, Pd, Ru, Sn, Ti und V mit mehrfachen Oxidationszuständen ausgewählt, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Begriff "mehrfache Oxidationszustände" bezieht sich auf ein Atom und/oder eine Verbindung, die eine Valenzzahl aufweist, die als Ergebnis eines Verlustes von einer oder mehr negativen Ladungen in Form von Elektronen erhöht werden kann. Die am meisten bevorzugten Katalysatoren sind Verbindungen von Ag, Cu und Fe und aus daraus bestehenden Mischungen. Insbesondere bevorzugt sind Eisenkatalysatoren wie z. B. anorganische Eisensalze, wie z. B. Eisen (II oder III)-Nitrate, Eisen (II oder III)-Sulfate, Eisen (II oder III)-Halogenide, einschließlich Fluoride, Chloride, Bromide und Jodide, sowie Perchlorate, Perbromate und Perjodate und organische Eisen (II oder III)-Verbindungen wie z. B. Acetate, Acetylazetonat, Citrate, Glukonate, Oxalate, Phtalate und Succinate und daraus bestehende Mischungen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Der Katalysator kann in der chemisch-mechanischen Polier-Zusammensetzung in einer Menge von 0,001 bis 2,0 Gew.-% vorhanden sein. Vorzugsweise ist der Katalysator in der chemisch-mechanischen Polier-Zusammensetzung in einer Menge von 0,005 bis 0,5 Gew.-% vorhanden. Vorteilhaftesterweise ist der Katalysator in der Zusammensetzung in einer Menge von 0,01 bis 0,05 Gew.- % vorhanden. Bei diesem Katalysatorladeniveau, d. h. 0,05 Gew.-% oder weniger, und wenn ein nichtmetallisches Oxidationsmittel wie z. B. Wasserstoffperoxid, Harnstoff-Wasserstoffperoxid oder Monopersulfat verwendet wird, ist die chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung im Vergleich zu im Handel erhältlichen, auf Eisennitrat basierenden Schlämmen im wesentlichen metall- und "metallionenfrei".
Die Menge des Katalysators in der chemisch-mechanischen Zusammensetzung dieser Erfindung kann in Abhängigkeit von dem verwendeten Oxidationsmittel verändert werden. Wenn das bevorzugte Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid in Kombination mit einem bevorzugten Katalysator wie z. B. Eisennitrat verwendet wird, ist der Katalysator in der Zusammensetzung vorzugsweise in einer Menge von 0,005 bis 0,20 Gew.-% (etwa 7 bis 280 ppm Fe in der Lösung) vorhanden. Wenn das bevorzugte Oxidationsmittel ein Tripelsalz aus Monopersulfat oder Monopersulphat ist, und ein bevorzugter Katalysator wie z. B. Eisennitrat verwendet wird, ist der Katalysator in der Zusammensetzung vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 1,0 Gew.-% (etwa 70 bis 1400 ppm Fe in der Lösung) vorhanden. Der Eisennitrat-Katalysator enthält vorzugsweise 0,01 bis 0,5 Gew.-% Eisennitrat.
Die Konzentrationsbereiche von Katalysatoren in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm dieser Erfindung werden im allgemeinen in Gew.-% der gesamten Verbindung angegeben. Die Verwendung von metallhaltigen Verbindungen mit hohem Molekulargewicht, die nur einen kleinen Gew.-% satz an Katalysatoren enthalten, befindet sich gut im Umfang der Katalysatoren in dieser Erfindung. Der in diesem Dokument verwendete Begriff Katalysator umfaßt auch Verbindungen, bei denen das Katalysatormetall weniger als 10 Gew.-% des Metalls in der Zusammensetzung umfaßt, und bei denen die Metallkatalysatorkonzentration in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm 2 bis 3000 ppm des gesamten Schlammgewichtes beträgt.
Die chemisch-mechanische Zusammensetzung dieser Erfindung kann mit mindestens einem Schleifmittel kombiniert werden, um einen chemisch-mechanischen Polierschlamm herzustellen. Das Schleifmittel ist typischerweise ein Metalloxidschleifmittel. Das Metalloxidschleifmittel kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die Aluminium, Titan, Zirkonium, Germanium, Kieselerde, Zeroxid und Mischungen daraus aufweist. Der chemisch-mechanische Polierschlamm dieser Erfindung weist vorzugsweise 1,0 bis 20,0 Gew.-% oder mehr eines Schleifmittels auf. Es wird jedoch bevorzugt, daß der chemisch-mechanische Polierschlamm dieser Erfindung 3,0 bis 7,0 Gew.-% an Schleifmittel aufweist.
Das Metalloxidschleifmittel kann mit jeder beliebigen Technik hergestellt werden, die Fachleuten in diesem Bereich bekannt ist. Metalloxidschleifmittel können unter Verwendung jedes beliebigen Hochtemperaturverfahrens wie z. B. Sol-Gel-, Hydrothermal-, Plasmaverfahren, oder durch Verfahren zur Herstellung von geräucherten oder niedergeschlagenen Metalloxiden hergestellt werden. Vorzugsweise ist das Metalloxid ein geräuchertes oder niedergeschlagenes Schleifmittel, und noch vorteilhafter ist es ein geräuchertes Schleifmittel, wie z. B. geräucherte Kieselerde oder geräuchertes Aluminiumoxid. Die Herstellung von geräucherten Metalloxiden ist z. B. ein gut bekanntes Verfahren, das die Hydrolyse von geeignetem Ausgangsmaterialdampf (wie z. B. Aluminiumchlorid für ein Aluminiumoxid-Schleifmittel) in einer Flamme aus Wasserstoff und Sauerstoff umfaßt. Geschmolzene, grob kugelförmige Partikel, deren Durchmesser sich durch die Verfahrensparameter verändern, werden beim Verbrennungsvorgang gebildet. Diese geschmolzenen Kugeln aus Aluminiumoxid oder einem ähnlichen Oxid, die typischerweise als Primärpartikel bezeichnet werden, verschmelzen miteinander, indem sie an ihren Kontaktpunkten Kollisionen unterzogen werden, um verzweigte, dreidimensionale kettenähnliche Aggregate zu bilden. Die zum Zerbrechen von Aggregaten notwendige Kraft ist beträchtlich, und wird oftmals als unumkehrbar angesehen. Während dem Kühlen und Sammeln werden die Aggregate weiteren Kollisionen unterzogen, was einige mechanische Verwicklungen zum Ergebnis haben kann, wodurch sich Agglomerate bilden. Von Agglomeraten wird angenommen, daß sie durch von der Waalssche Kräfte lose zusammengehalten, und durch geeignete Dispersion in einem geeigneten Medium umgekehrt, d. h. getrennt werden können.
Niedergeschlagene Schleifmittel können mit herkömmlichen Techniken wie z. B. durch Koagulation der gewünschten Partikel von einem wässrigen Medium unter dem Einfluß von hohen Salzkonzentrationen, Säuren oder anderen Koagulationsmitteln hergestellt werden. Die Partikel werden gefiltert, gewaschen, getrocknet und von Rückständen anderer Reaktionsprodukte durch herkömmliche Techniken getrennt, die Fachleuten in diesem Bereich bekannt sind.
Ein bevorzugtes Metalloxid weist eine Oberfläche auf, wie sie nach dem Verfahren von S. Brunauer, P. H. Emmet und I. Teller, J. Am. Chemical Society, Band 60, Seite 309 (1938), allgemein als BET bezeichnet, berechnet wird, wobei sie im Bereich von 5 m²/g bis 430 m²/g, und vorzugsweise von 30 m²/g bis 170 m²/g liegt. Aufgrund strenger Reinheitsanforderungen der Industrie für integrierte Schaltungen sollte es sich bei den bevorzugten Metalloxiden um solche mit hoher Reinheit handeln. Hochrein bedeutet, daß der Gesamtverunreinigungsgehalt von Quellen wie z. B. Rohmaterialverunreinigungen und Verarbeitungs-Verunreinigungsspuren typischerweise unter 1%, und vorzugsweise unter 0,01% (d. h. 100 ppm) liegt.
Bei dieser bevorzugten Ausführung besteht das Metalloxidschleifmittel aus Metalloxidaggregaten mit einer Größenverteilung von weniger als 1,0 Micron, einem durchschnittlichen Aggregatdurchmesser von weniger als etwa 0,4 Micron, und mit einer Kraft, die ausreicht, um die von der Waalsschen Kräfte zwischen den Schleifmittelaggregaten selbst abzuwehren und zu überwinden. Es wurde festgestellt, daß solche Metalloxidschleifmittel wirksam bei der Minimierung oder Vermeidung von Kratzern, Mulden, Divots oder anderen, während dem Schleifen entstehenden Oberflächenfehlern sind. Die Aggregatgrößenverteilung bei der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung bekannter Techniken wie z. B. der Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) bestimmt werden. Der durchschnittliche Aggregatdurchmesser bezieht sich auf den durchschnittlichen gleichwertigen kugelförmigen Durchmesser unter Verwendung der TEM-Bildanalyse, d. h. auf der Grundlage der Querschnittsfläche des Aggregates. Mit Kraft ist gemeint, daß entweder das Oberflächenpotential oder die Hydrationskraft der Metalloxidpartikel ausreichend sein muß, um die von der Waalsschen Anziehungskräfte zwischen den Partikeln abzuwehren und zu überwinden.
Bei einer weitern bevorzugten Ausführung kann das Metalloxid-Schleifmittel aus diskreten, individuellen Metalloxid-Partikeln bestehen, welche einen primären Partikeldurchmesser von weniger als 0,4 Micron (400 nm) und eine Oberfläche von 10 m²/g bis 250 m²/g aufweisen.
Vorzugsweise ist das Metalloxidschleifmittel Kieselerde mit einer Oberfläche von 120 m²/g bis 200 m²/g.
Vorzugsweise ist das Metalloxidschleifmittel als wässrige Dispersion in das wässrige Medium des Polierschlamms eines Metalloxides integriert, wobei die konzentrierte wässrige Dispersion von Metalloxidschleifmitteln typischerweise im Bereich von etwa 3% bis etwa 45% an Feststoffen, und vorzugsweise zwischen 10% und 20% an Feststoffen liegt. Die wässrige Dispersion eines Metalloxides kann unter Verwendung herkömmlicher Techniken, wie beispielsweise langsamem Hinzugeben des Metalloxidschleifmittels zu einem geeigneten Medium, z. B. deionisiertem Wasser, zur Bildung einer kolloidalen Dispersion hergestellt werden. Die Dispersion wird typischerweise fertiggestellt, indem sie Fachleuten in diesem Bereich bekannten Schermischbedingungen unterzogen wird. Der pH-Wert des Schlammes kann von dem isoelektrischen Punkt weg angepaßt werden, um die kolloidale Stabilität maximieren.
Andere gut bekannte Polierschlammzusätze können alleine oder in Kombination in den chemisch-mechanischen Polierschlamm dieser Erfindung integriert werden. Eine nicht ausschließliche Auflistung umfaßt anorganische Säuren, organische Säuren, grenzflächenaktive Stoffe, Alkylammoniumsalze oder Hydroxyde und Dispersionsmittel.
Bei einem für diese Erfindung möglicherweise verwendbaren Additiv handelt es sich um eines, das das Oxidationsmittel bei Vorhandensein des Metallkomplexes stabilisiert. Es ist gut bekannt, daß Wasserstoffperoxid bei Vorhandensein vieler Metallionen ohne die Verwendung von Stabilisatoren nicht stabil ist. Aus diesem Grund können die chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung und die Schlämme dieser Erfindung einen Stabilisator umfassen. Ohne den Stabilisator reagieren der Katalysator und das Oxidationsmittel möglicherweise so, daß das Oxidationsmittel über die Zeit schnell abgebaut wird. Die Hinzugabe eines Stabilisators zu Zusammensetzungen dieser Erfindung verringert die Wirksamkeit des Katalysators. Daher ist die Wahl der Art und der Menge des hinzugegebenen Stabilisators wichtig und übt einen bedeutenden Einfluß auf die chemischmechanische Polierleistung aus.
Die Hinzugabe eines Stabilisators zu den Zusammensetzungen und Schlämmen dieser Erfindung erfolgt gegenwärtig mit dem Ziel der Erzeugung eines Stabilisator- Katalysatorkomplexes, der ein Reagieren des Katalysators mit dem Oxidationsmittel hemmt. Zum Zwecke dieser Offenbarung bezieht sich der Begriff "Produkt der Mischung von mindestens einem Katalysator, welcher mehrfache Oxidationszustände aufweist" auf eine Beimischung beider Zutaten, wie sie in einer Zusammensetzung und einem Schlamm verwendet werden, ganz gleich, ob die Kombination von Zutaten einen Komplex in dem Endprodukt bildet oder nicht.
Verwendbare Stabilisatoren umfassen Phosphorsäure, organische Säuren (z. B. Adipin-, Zitronen-, Malon-, Orthophtal- und EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure)), Phosphonatverbindungen, Nitrile oder andere Ligande, die sich an das Metall binden und dessen Reaktivität in bezug auf den Abbau von Wasserstoffperoxid und daraus bestehender Mischungen verringern. Die Säurestabilisatoren können in ihrer Bikomponentenform verwendet werden, z. B. kann das Karboxylat anstatt der Karbonsäure verwendet werden. Zum Zwecke dieser Anmeldung ist mit dem Begriff "Säure", wie er zur Beschreibung verwendbarer Stabilisatoren verwendet wird, auch die Bikomponentenbasis des Säurestabilisators gemeint. Mit dem Begriff "Adipinsäure" ist z. B. auch Adipinsäure und ihre Bikomponentenbasis gemeint. Stabilisatoren können alleine oder in Kombination verwendet werden und verringern bedeutend die Rate, in der sich Oxidationsmittel wie z. B. das Wasserstoffperoxid, abbauen.
Bevorzugte Stabilisatoren umfassen Phosphorsäure, Phthalsäure, Zitronensäure, Adipinsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Benzonitril und Mischungen daraus. Die bevorzugten Stabilisatoren werden den Zusammensetzungen und Schlämmen dieser Erfindung in einer Menge von 1 Äquivalenten pro Katalysator bis 3,0 Gew.-% oder mehr hinzugegeben. Wie in diesem Dokument verwendet, ist mit dem Begriff "Äquivalent pro Katalysator" ein Stabilisatormolekül pro Katalysatorion in der Zusammensetzung gemeint. So sind z. B. mit 2 Äquivalenten pro Katalysator zwei Stabilisatormoleküle für jedes Katalysatorion gemeint.
Die bevorzugtesten Stabilisatoren weisen von 2 Äquivalenten pro Katalysator bis 15 Äquivalenten pro Katalysator an Malonsäure auf, von 3 Äquivalenten pro Katalysator bis zu 3,0 Gew.-% Phthalsäure auf, und die Kombination von 0 Äquivalenten pro Katalysator bis 3 Äquivalenten pro Katalysator Oxalsäure und von 0,2 bis 1,0 Gew.-% Adipinsäure auf.
Bei der chemisch-mechanischen Polier-Zusammensetzung dieser Erfindung wurde festgestellt, daß sie eine hohe Wolfram-Polierrate (W) sowie gute Polierraten bei Titan (Ti) aufweist. Außerdem weist die chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung wünschenswert niedrige Polierraten bei der dielektrischen Isolierschicht auf.
Die Zusammensetzung dieser Erfindung kann unter Verwendung jeder Fachleuten in diesem Bereich bekannten beliebigen Technik hergestellt werden. Bei einem Verfahren wird das Oxidationsmittel und der Katalysator in zuvor festgelegten Konzentrationen unter niedrigen Scherbedingungen in das wässrige Medium, wie z. B. deionisiertes oder destilliertes Wasser, gemischt, bis diese Komponenten vollständig in dem Medium aufgelöst sind. Eine konzentrierte Dispersion des Metalloxides, wie z. B. geräucherte Kieselerde, wird dem Medium hinzugegeben und auf das gewünschte Schleifmittel-Ladeniveau in dem endgültigen chemisch-mechanischen Polierschlamm verdünnt. Zusätzlich können der Katalysator und Zusätze, wie z. B. einer oder mehrere Stabilisatoren, dem Schlamm mit jedem beliebigen Verfahren hinzugegeben werden, das zur Integration von metallischen Katalysatorverbindungen dieser Erfindung in einer wässrigen Lösung in der Lage ist.
Bei einem weiteren Verfahren werden der Stabilisator und der Katalysator zusammengemischt, um einen Komplex zu bilden, bevor der Komplex mit einem Oxidationsmittel wie z. B. Wasserstoffperoxid kombiniert wird. Dies kann durch Zusammenmischen des Stabilisators und einer Metalloxid-Schleifmitteldispersion erfolgen, um eine Schleifmittel-Stabilisatordispersion zu ergeben, der eine Beimischung des Katalysators zur Schleifmittel- Stabilisatordispersion folgt, um einen Katalysator- Stabilisatorkomplex in einer Metalloxiddispersion zu ergeben. Dann wird das Oxidationsmittel zu der Mischung hinzugegeben. Wenn das Metalloxid-Schleifmittel Aluminiumoxid ist, sollten der Stabilisator und der Katalysator beigemischt werden, um einen Komplex zu bilden, bevor der Komplex mit dem Aluminiumoxid- Schleifmittel zusammengemischt wird, weil andernfalls der Katalysator möglicherweise unwirksam gemacht wird.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können als ein Paketsystem geliefert werden (mindestens ein Oxidationsmittel, mindestens ein Katalysator, optionales Schleifmittel und optionale Zusätze in einem stabilen wässrigen Medium). Um einen möglichen Abbau der Zusammensetzung zu vermeiden, wird vorzugsweise mindestens ein Zwei-Paketsystem verwendet, wobei das erste Paket mindestens ein Oxidationsmittel aufweist und das zweite Paket mindestens einen Katalysator aufweist. Optionale Komponenten, wie z. B. ein Schleifmittel und beliebige optionale Zusätze, können entweder in dem ersten Behälter, dem zweiten Behälter oder in einem dritten Behälter positioniert werden. Weiterhin können die Komponenten in dem ersten Behälter oder zweiten Behälter in trockener Form vorhanden sein, während die Komponenten in dem entsprechenden Behälter in Form einer wässrigen Dispersion vorliegen. Der erste Behälter kann z. B. ein Oxidationsmittel aufweisen, wie z. B. Wasserstoffperoxid in flüssiger Form, während der zweite Behälter einen Katalysator wie z. B. Eisennitrat in trockener Form aufweist. Alternativ kann der erste Behälter ein trockenes Oxidationsmittel aufweisen, während der zweite Behälter eine wässrige Lösung mindestens eines Katalysators aufweisen kann. Andere Zwei-Behälter-Kombinationen und Kombinationen aus drei oder mehr Behältern mit den Zutaten der chemisch-mechanischen Zusammensetzung und des chemisch-mechanischen Polierschlammes dieser Erfindung liegen innerhalb der Kenntnis gewöhnlicher Fachleute in diesem Bereich.
Aufgrund potentieller Bedenken in bezug auf den Versand von chemisch-mechanischen Polierschlämmen, die Oxidationsmittel enthalten, und insbesondere bei Verwendung von Wasserstoffperoxid, werden die chemischmechanische Polierzusarnmensetzung und die chemisch-mechanischen Polierschlämme dieser Erfindung vorzugsweise als chemisch-mechanische Poliervorstufe zubereitet und verpackt, zu einem Kunden oder einem anderen Verwendungsort gebracht, und vor der Verwendung in der bezeichneten Anlage mit Wasserstoffperoxid oder jedem beliebigen anderen Oxidationsmittel kombiniert.
Daher besteht ein weiterer Aspekt dieser Erfindung in einer chemisch-mechanischen Polier-Vorstufen-Zusammensetzung und/oder -Schlamm mit einer oder mehreren Zutaten, die aus der Gruppe von Katalysatoren, Schleifmitteln und Stabilisatoren in trockener oder wässriger Form ausgewählt sind, jedoch kein Oxidationsmittel aufweisen. Die chemisch-mechanische Polier-Vorstufen- Zusammensetzung wird dann mit mindestens einem Oxidationsmittel und vorzugsweise Wasserstoffperoxid kombiniert.
Eine bevorzugte chemisch-mechanische Polier-Vorstufen- Zusammensetzung weist kein Oxidationsmittel auf, enthält jedoch das Produkt der Kombination von mindestens einem Katalysator mit mehrfachen Oxidationszuständen und mit mindestens einem Stabilisator mit oder ohne einem oder mehreren Schleifmitteln. Die bevorzugteste chemisch-mechanische Polier-Vorstufen-Zusammensetzung weist kein Oxidationsmittel auf und weist von 3,0 bis 7,0 Gew.-% Kieselerde, von 0,01 bis 0,05 Gew.-% Eisennitrat und von 2 Äquivalenten pro Katalysator bis 15 Äquivalenten pro Katalysator an Malonsäure auf. Wie oben erwähnt, wird das Oxidationsmittel dann an dem Verwendungsort mit der chemisch-mechanischen Polier- Vorstufen-Zusammensetzung gemischt.
Ein Einzel- oder Mehrfachpaket (oder Mehrfachbehälter) mit chemisch-mechanischer Zusammensetzung oder chemisch-mechanischem Polierschlamm dieser Erfindung kann zusammen mit jeder beliebigen Standard-Polierausrüstung verwendet werden, die zur Verwendung auf der gewünschten Metallschicht des Mikroplättchens geeignet ist. Das Mehrfachpaketsystem weist eine oder mehrere chemisch-mechanische Polierkomponenten in wässriger oder trockener Form in zwei oder mehr Behältern auf. Das Mehrfachpaketsystem wird durch Kombination der Komponenten aus verschiedenen Behältern in den gewünschten Mengen verwendet, um einen chemisch-mechanischen Polierschlamm zu ergeben, der mindestens ein Oxidationsmittel, mindestens einen Katalysator und ein optionales Schleifmittel in den oben erwähnten Mengen aufweist.

BEISPIELE

Wir haben festgestellt, daß eine Zusammensetzung mit einem Oxidationsmittel und einem Katalysator dazu in der Lage ist, eine Metallschicht mit Wolfram und Titan mit hohen Raten zu polieren, wobei sie eine annehmbare niedrige Polierrate bei der dielektrischen Schicht aufweist.
Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen bevorzugte Ausführungen dieser Erfindung sowie bevorzugte Verfahren zur Verwendung von Zusammensetzungen dieser Erfindung.

BEISPIEL 1

Polierschlämme wurden hergestellt, um die Leistung der daraus resultierenden chemisch-mechanischen Polierschlämme beim chemisch-mechanischen Polieren auf Wolfram-Mikroplättchen zu bewerten. Die gemessenen Leistungsparameter umfaßten Wolframpolierraten. Für alle Durchgänge wurde ein Standard-Schleifmittelschlamm mit 5,0 Gew.-% kolloidaler Kieselerde und deionisiertem Wasser verwendet. Dem Standard-Schleifmittelschlamm wurden verschiedene Oxidationsmittel und Katalysatoren hinzugegeben, um die Wirkung von unterschiedlichen chemisch-mechanischen Polierschlammzusammensetzungen auf Wolfram-Polierraten zu bewerten. Die Polierschlämme wurden durch die Kombination geeigneter Mengen einer von der Cabot Corporation hergestellten, und unter dem Warenzeichen CAB-O-SPERSE® verkauften auf geräucherter SCE-Kieselerde basierenden Dispersion mit den aufgeführten Mengen an Oxidationsmitteln, Katalysatoren, und, wenn angemessen, weiteren Zusätzen, hergestellt.
Die chemisch-mechanischen Polierschlämme wurden auf chemisch-mechanisch zu polierende wolframbeschichtete Mikroplättchen mit Dicken von ungefähr 8000 Å unter Verwendung eines von der Rodel, Inc. hergestellten SUBA 500/SUBA IV Pad-Stapels aufgetragen. Der Poliervorgang wurde unter Verwendung eines IPEC/WESTECH 472- Werkzeuges für chemisch-mechanisches Polieren für die Dauer von einer Minute bei einer nach unten gerichteten Kraft von 5 psi, einem Schlammdurchsatz von 150 ml/min. einer Tischdrehzahl von 60 U/min und einer Spindeldrehzahl von 65 U/min durchgeführt.

BEISPIEL 2

Fünf Polierschlämme wurden nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, um die Wirkung der Hinzugabe eines Eisennitrat-Katalysators und/oder eines Wasserstoffperoxid-Oxidationsmittels zu einem chemisch-mechanischen Polierschlamm auf Wolframraten zu untersuchen. Jeder Schlamm enthielt 5,0 Gew.-% geräucherte Kieselerde. Die Konzentrationen an Wasserstoffperoxid und Eisennitrat in jedem Schlamm sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 dargestellt, polieren die Kontrollmuster (Schlämme 1-3) Wolfram mit unannehmbar niedrigen Raten. Insbesondere erreichen weder Wasserstoffperoxid alleine, noch katalytische Mengen von Eisennitrat alleine bedeutende Wolframraten. Die Schlämme 4 und 5 zeigen jedoch, daß bei Verwendung eines Oxidationsmittels und eines Katalysators in Kombination eine starke synergistische Wirkung eintritt, die Wolframraten in der Größenordnung von 5000 Å/min und größer ergibt. Die Hinzugabe katalytischer Mengen von Eisennitrat zu Wasserstoffperoxid (oder umgekehrt die Hinzugabe von Wasserstoffperoxid zu Eisennitrat) ergibt eine Erhöhung von mehr als einer Größenordnung bei Wolframraten.

BEISPIEL 3

Fünf Polierschlämme wurden nach den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt und getestet, um die Wirkung der Hinzugabe eines Eisennitrat-Katalysators und/oder eines Monopersulfat-Oxidationsmittels zu einem chemisch-mechanischen Polierschlamm auf chemischmechanische Polierraten bei Wolfram zu untersuchen. Die Quelle des in diesem Beispiel verwendeten Monopersulfats ist von DuPont hergestelltes Oxon®-Monopersulfat. Oxon® besteht aus dem Tripelsalz 2KHSO&sub5;, KHSO&sub4;, K&sub2;SO&sub4; und enthält ungefähr 50% Gew.-% Monopersulfat. Jeder Schlamm enthielt 5,0 Gew.-% geräucherte Kieselerde. Die Konzentrationen von Eisennitrat und Monopersulfat in den Schlämmen sind in Tabelle 2 unten aufgeführt. Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 dargestellt, polieren die Kontrollmuster (Schlämme 1-4) Wolfram mit unannehmbar niedrigen Raten. Der Schlamm 5, der eine Kombination von 5,0 Gew.-% Monopersulfat und 0,2 Gew.-% Eisennitrat-Katalysator ist, war dazu in der Lage, eine Wolframschicht mit einer sehr hohen Rate zu polieren, wobei sich wieder die synergistische Wirkung der Kombination eines elektronenverschiebenden Katalysators mit einem Oxidationsmittel zeigte, das ein elektrochemisches Potential aufweist, welches größer ist als das zum Oxidieren des Katalysators notwendige Potential.

BEISPIEL 4

Acht Polierschlämme, von denen jeder verschiedene Mengen an Wasserstoffperoxid und Eisennitrat enthielt, wurden nach den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt und getestet. Jeder Schlamm enthielt 5,0 Gew.-% geräucherte Kieselerde. Die Konzentrationen an Eisennitrat und Wasserstoffperoxid in den Schlämmen sind in Tabelle 3 unten aufgeführt. Tabelle 3
Wie in Tabelle 3 dargestellt, verändern sich die Wolframpolierraten in Abhängigkeit sowohl von der Menge an Wasserstoffperoxid, als auch von der Eisennitrat-Katalysatormenge in dem Schlamm. Darüber hinaus zeigen die in Tabelle 3 aufgeführten Ergebnisse auch, daß nur eine sehr kleine Katalysatormenge, 0,05 Gew.-% oder weniger, sehr wirksam beim Katalysieren des Polierens von Wolfram ist, wenn ein chemisch-mechanischer Polierschlamm mit Wasserstoffperoxid verwendet wird.

BEISPIEL 5

Neun Polierschlämme wurden nach den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt und getestet, um die Wirkung unterschiedlicher Eisennitrat-Katalysatormengen und/oder eines Monopersulfat (Oxon®)-Oxidationsmittels in einem chemisch-mechanischen Polierschlamm auf Wolframpolierraten zu untersuchen. Jeder Schlamm enthielt 5,0 Gew.-% geräucherte Kieselerde. Die Konzentrationen an Eisennitrat und Monopersulfat in den Schlämmen sind in Tabelle 4 unten aufgeführt. Tabelle 4
Die in Tabelle 4 aufgeführten Ergebnisse des chemischmechanischen Polierens von Wolfram zeigen, daß die Veränderung der Menge an Monopersulfat in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm eine geringere Wirkung auf Wolframpolierraten hat, als die Veränderung der Katalysatormenge in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm.

BEISPIEL 6

Elf Polierschlämme wurden nach den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt und getestet, um die Wirkung der Veränderung der Art des Katalysators und der Art des Oxidationsmittels auf chemisch-mechanische Wolframpolierraten zu untersuchen. Jeder Schlamm enthielt 5,0 Gew.-% geräucherte Kieselerde. Die Art und die Konzentrationen von in jedem chemisch-mechanischen Polierschlamm verwendeten Katalysatoren und Oxidationsmitteln sind in Tabelle 5 unten aufgeführt. Tabelle 5
Jeder getestete Schlamm erbrachte Wolframpolierraten, die über denjenigen der Schlämme lagen, die nur ein Oxidationsmittel enthielten (Beispiel 2 - Schlamm 3; Beispiel 3 - Schlämme 3 und 4), und über denjenigen der Schlämme, die nur den Katalysator enthielten (Beispiel 2 - Schlamm 2; Beispiel 3 - Schlamm 2).

BEISPIEL 7

Zwei Polierschlämme wurden hergestellt, um ihre Leistung auf strukturierten Mikroplättchen zu testen. Jedes Mikroplättchen bestand aus einer über einer strukturierten PETEOS-Schicht abgelagerten W/TiN/Ti-Metallisierung. Die anfängliche Dicke der W-Schicht betrug 8000 Å, die der TiN-Schicht betrug 400 Å und die der Ti-Schicht 250 Å. Jedes Mikroplättchen wurde so lange poliert, bis die W/TiN/Ti-Metallisierung von dem gesamten Mikroplättchen entfernt war. Es wurden die in Beispiel 1 beschriebenen Polierbedingungen verwendet. Die Schlämme 1 und 2 enthielten 5,0 Gew.-% geräucherte Kieselerde. Die Art und die Konzentrationen von in jedem chemisch-mechanischen Polierschlamm verwendeten Katalysatoren und Oxidationsmitteln sind in Tabelle 6 aufgeführt. Es wurde auch ein dritter, im Handel erhältlicher Schlamm mit 3 Gew.-% Aluminiumoxid-Schleifmittel und 5,0 Gew.-% Eisennitrat bewertet. Tabelle 6
Bei Verwendung der Schlämme 1 und 2 wurde eine hervorragende Polierleistung erzielt. Die Schlämme erbrachten hohe Polierraten bei jeder der Metallisierungsschichten, was eine minimale Zeit zum Entfernen der Metallisierung zum Ergebnis hatte. Beide katalysatorenthaltenden Schlämme erbrachten eine im Vergleich zu dem im Handel erhältlichen Schlamm überlegene Leistung. Bei der Untersuchung der polierten Mikroplättchen mit einem Abstoßungskraft-Mikroskop zeigte sich, daß die Mikroplättchen mit annehmbaren niedrigen Erosionsniveaus und schüsselartige Wölbungen bzw. Vertiefungen von Stift- und Leitungsmerkmalen erfolgreich eingeebnet wurden. Darüber hinaus war die darunterliegende PETEOS-Schicht glatt und wies keine Spuren von Kratzern oder Vertiefungen auf.

BEISPIEL 8

Dieses Beispiel demonstriert die Steigerung der Haltbarkeit des Oxidationsmittels, die durch die Hinzugabe verschiedener Stabilisatoren zu einem chemisch-mechanischen Polierschlamm verursacht wird. Es wurden zwei chemisch-mechanische Polierschlämme bewertet. Der erste Schlamm bestand aus 5,0 Gew.-% Kieselerde, 0,02 Gew.-% Eisennitrat-Katalysator (H&sub2;O)&sub9;, 5,0 Gew.-% H&sub2;O&sub2;- Oxidationsmittel, der in Tabelle 7 unten aufgeführten Stabilisatormenge und aus deionisiertem Wasser. Der zweite Schlamm bestand aus 5,0 Gew.-% Kieselerde, 0,036 Gew.-% Eisennitrat-Katalysator (H&sub2;O)&sub9;, 6 oder 8 Gew.-% H&sub2;O&sub2;-Oxidationsmittel, der in Tabelle 8 unten aufgeführten Stabilisatormenge und aus deionisiertem Wasser. Bei der in beiden Schlämmen verwendeten Kieselerde handelt es sich um eine von der Cabot Corporation hergestellte, und unter dem Warenzeichen CAB-O- SPERSE® verkaufte, auf geräucherter Kieselerde basierende Dispersion.
Die Schlämme wurden nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt und auf Wolfram-Mikroplättchen aufgetragen. Dann ließ man die Schlämme einige Tage altern, wobei danach eine bekannte Menge des gealterten Schlammes als Probe genommen und mit Kaliumpermanganat titriert wurde, um die verbleibende Menge an aktivem Peroxid zu bestimmen. Die Titrierungs- und Polierergebnisse sind in den Tabellen 7 und 8 unten aufgeführt. Tabelle 7 Tabelle 8
Die Ergebnisse zeigen, daß die Wasserstoffperoxidaktivität in jedem Schlamm aufrechterhalten blieb, in dem ein Stabilisator enthalten war, wobei im Gegensatz dazu in dem Schlamm, der keinen Stabilisator enthielt, nach 8 Tagen keine Wasserstoffperoxidaktivität vorhanden war. Die Polierergebnisse sind annehmbar und zeigen, daß Stabilisatoren die katalytische Wirksamkeit des Schlammes bewirken. Daher gibt es ein Gleichgewicht zwischen einem chemisch stabilen Schlamm und den hohen Wolframraten, die durch die Katalysator-Oxidationsmittel-Kombinationen gefördert werden.

BEISPIEL 9

Wolfram-Mikroplättchen wurden unter Verwendung eines Schlammes mit Aluminiumoxid-Schleifmittel nach dem Verfahren von Beispiel 1 poliert. Die in jedem Schlamm verwendete Aluminiumoxid-Dispersion W-A355 wurde von der Cabot Corporation hergestellt. Die getesteten Schlammzusammensetzungen und ihre Polierergebnisse sind in Tabelle 9 unten aufgeführt. Tabelle 9
Wie bei den Schlämmen 2-5 von Tabelle 9 veranschaulicht, ist Aluminiumoxid bei Kombination mit einem Oxidationsmittel und einem Katalysator-Stabilisator- Komplex wirksam beim Polieren eines Wolframsubstrates.
Obwohl die vorliegende Erfindung mittels spezifischer Ausführungen beschrieben wurde, ist zu verstehen, daß Abänderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird dahingehend angesehen, daß er nicht durch die Beschreibung der Erfindung in der Spezifikation und die Beispiele, sondern durch die Definition in den nachfolgenden Ansprüchen begrenzt ist.
Beispielsweise ist zu verstehen, daß obwohl bei den oben erwähnten Beispielen die Herstellung der chemisch-mechanischen Polierschlämme mit Metallkatalysatoren beschrieben wurde, Nichtmetallkatalysatoren mit mehrfachen Oxidationszuständen in verwendbare chemisch-mechanische Polierschlammzusammensetzungen und Schlämme der Erfindung integriert werden können.

Claims

1. Chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung, welche folgendes aufweist:

wenigstens ein Oxidationsmittel; und

mindestens einen Katalysator, welcher mehrfache Oxidationszustände aufweist.

2. Chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel ein elektrochemisches Potential aufweist, welches größer ist als das zum Oxidieren des Katalysators notwendige elektrochemische Potential.

3. Chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel eine organische Perverbindung, eine anorganische Perverbindung, eine nicht- Perverbindung einschließlich Bromaten, Chloraten, Chromaten, Jodaten, Jodsäure, Cerium (IV)-Verbindungen und Mischungen aus denselben ist.

4. Chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel ein Monopersulfat, Persulfat, Peroxid, Perjodat und Mischungen daraus ist.

5. Chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel wenigstens ein Monopersulfat aufweist, welches folgende Formel hat:

wobei X&sub1;, X&sub2; jeweils H, Si(R')&sub3;, NH&sub4;, N(R")&sub4; und alkalische Erdenmetalle, wie z. B. Li, Na, K ist, wobei R' eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 oder mehr Kohlenstoffatomen ist; und wobei R" H, eine Alkylgruppe, Arylgruppe oder Mischungen daraus ist.

6. Chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet durch 0,5 bis 20 Gew.-% Monopersulfat.

7. Chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch 1 bis 20 Gew.-% 2KHSO&sub5;-KHSO&sub4;-K&sub2;SO&sub4;.

8. Chemisch-mechanische Polier-Vorstufen-Zusammensetzung, welche folgendes aufweist:

das Produkt der Mischung von mindestens einem Katalysator, welcher mehrfache Oxidationszustände aufweist, und wenigstens einem Stabilisator.

9. Chemisch-mechanische Polier-Zusammensetzung, welche folgendes aufweist:

wenigstens ein Oxidationsmittel; und

10. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator eine organische Säure, eine anorganische Säure, ein Nitril und Mischungen daraus ist.

11. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator aus der Gruppe gewählt wird, weiche aus Phosphorsäure, Phthalsäure, Zitronensäure, Malonsäure, Phosphonsäure, Oxalsäure, Adipinsäure, Benzonitril und Mischungen daraus besteht.

12. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator eine Mischung aus von 0 Äquivalenten pro Katalysator bis 3 Äquivalenten pro Katalysator Oxalsäure und von 0,2 bis 1,0 Gew.-% Adipinsäure ist.

13. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator von 2 Äquivalenten pro Katalysator bis 15 Äquivalenten pro Katalysator an Malonsäure aufweist.

14. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator von drei Äquivalenten pro Katalysator bis zu 3,0 Gew.-% Phthalsäure aufweist.

15. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel eine organische Verbindung, anorganische Verbindung und Mischungen daraus ist.

16. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel 0,1 bis 50 Gew.-% Hydrogen- Peroxid aufweist.

17. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationmittel 0,5 bis 10 Gew.-% Hydrogen- Peroxid aufweist.

18. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein Metallkatalysator ist.

19. Zusammensetzung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator eine Verbindung aus Ag, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Mn, Nb, Ni, Os, Pd, Ru, Sn, Ti, V und Mischungen daraus mit mehrfachen Oxidationszuständen ist.

20. Zusammensetzung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkatalysator eine Verbindung aus Eisen, Kupfer, Silber und jeder Kombination daraus mit mehreren Oxidationszuständen ist.

21. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein Eisenkatalysator ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus anorganischen Eisenverbindungen und organischen Eisenverbindungen mit mehrfachen Oxidationszuständen besteht.

22. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1, 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein Eisennitrat-Katalysator ist.

23. Zusammensetzung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisennitrat-Katalysator zwischen 0,01 bis 0,5 Gew.-% Eisennitrat aufweist.

24. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch 0,001 bis 2,0 Gew.-% Katalysator.

25. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 oder 24, gekennzeichnet durch 0,005 bis 0,2 Gew.-% Katalysator.

26. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel Hydrogenperoxid ist und der Katalysator von 0,005 bis 0,2 Gew.-% eines Eisennitrat-Katalysators ist.

27. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel Monopersulfat ist, und daß der Katalysator von 0,05 bis 1,0 Gew.-% eines Eisennitrat-Katalysators ist.

28. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, gekennzeichnet durch ein Schleifmittel.

29. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel mindestens ein Metalloxid ist.

30. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid-Schleifmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die Aluminium, Zeroxid, Germanium, Silizium, Titan, Zirkonium und Mischungen daraus aufweist.

31. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel eine wässrige Dispersion eines Metalloxides ist.

32. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid-Schleifmittel aus Metalloxid-Aggregaten besteht, die eine Größenverteilung von wenigstens 1,0 Micron und einen durchschnittlichen Aggregatdurchmesser von weniger als 0,4 Micron aufweisen.

33. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid-Schleifmittel aus diskreten, individuellen Metalloxid-Sphären besteht, welche einen primären Partikeldurchmesser von weniger als 0,400 Micron und eine Oberfläche von 10 m²/g bis 250 m²/g aufweist.

34. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel eine Oberfläche von 5 m²/g bis 430 m²/g aufweist.

35. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel eine Oberfläche von 30 m²/g bis 170 m²/g aufweist.

36. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel Niederschlags-Schleifmittel oder geräuchertes Schleifmittel aufweist.

37. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel niedergeschlagenes Silizium, geräuchertes Silizium oder geräuchertes Aluminium aufweist.

38. Chemische-mechanische Polier-Zusammensetzung nach Anspruch 1, welche folgendes aufweist:

ein Schleifmittel;

einen Eisennitrat-Katalysator; und

1,0 bis 10,0 Gew.-% eines Oxidationsmittels, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Hydrogenperoxid und Monopersulfat besteht, wobei, wenn das Oxidationsmittel Hydrogenperoxid ist, der Schlamm zwischen 0,005 bis 0,20 Gew.-% Eisennitrat-Katalysator aufweist, und wenn das Oxidationsmittel Monopersulfat ist, der Schlamm zwischen 0,05 bis 1,0 Gew.-% Eisennitrat-Katalysator aufweist.

39. Chemische-mechanischer Polierschlamm, welcher folgendes aufweist:

1,0 bis 15,0 Gew.-% Kieselerde;

0,1 bis 0,5 Gew.-% Eisennitrat-Katalysator; und

1,0 bis 10,0 Gew.-% Monopersulfat.

40. Chemische-mechanischer Polierschlamm, welcher folgendes aufweist:

1,0 bis 15,0 Gew.-% Kieselerde;

0,01 bis 0,05 Gew.-% Eisennitrat-Katalysator; und

1,0 bis 10,0 Gew.-% Hydrogenperoxid.

41. Chemische-mechanischer Polierschlamm, welcher folgendes aufweist:

3,0 bis 7,0 Gew.-% Kieselerde;

0,01 bis 0,05 Gew.-% Eisennitrat-Katalysator; und

das Produkt des Gemisches aus 0,5 bis 10,0 Gew.-% Hydrogenperoxid und zwischen 2 Äquivalenten pro Katalysator bis 15 Äquivalenten pro Katalysator Malonsäure.

42. Schlamm nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Kieselerde eine Oberfläche von 120 m²/g bis 200 m²/g aufweist.

43. Chemische-mechanische Polier-Vorstufen-Zusammensetzung, welche eine wässrige Lösung von 3,0 bis 7,0 Gew.-% Kieselerde und das Produkt der Mischung aus 0,01 bis 0,05 Gew.-% Eisennitrat-Katalysator und zwischen 2 Äquivalenten pro Katalysator bis 15 Äquivalenten pro Katalysator Malonsäure aufweist.

44. Verfahren zum Polieren einer Oberfläche, welche wenigstens eine Metallschicht aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:

(a) Mischen der Zusammensetzungen der Ansprüche 8 oder 43 und deionisiertes Wasser, um eine chemisch-mechanische Polier-Vorstufe zu ergeben;

(b) Mischen der chemisch-mechanischen Polier-Vorstufe aus Schritt (a) mit einem Oxidationsmittel, um einen chemisch-mechanischen Polierschlamm zu ergeben;

(c) Auftragen des chemisch-mechanischen Polierschlamms auf die Oberfläche; und

(d) Entfernen wenigstens eines Bereiches der Metallschicht von der Oberfläche durch in Kontakt bringen eines Pads mit der Oberfläche und Bewegen des Pads relativ zu der Oberfläche.

45. Verfahren zum Polieren einer Oberfläche, welche wenigstens eine Metallschicht aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:

(a) Mischen der chemisch-mechanischen Polier-Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9 bis 42 und deionisiertem Wasser, um einen chemisch-mechanischen Polierschlamm zu ergeben;

(b) Auftragen des chemisch-mechanischen Polierschlamms auf die Oberfläche; und

(c) Entfernen wenigstens eines Bereiches der Metallschicht von der Oberfläche durch in Kontakt bringen eines Pads mit der Oberfläche und Bewegen des Pads relativ zu der Oberfläche.

46. Verfahren nach einem der Ansprüche 44 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eine Wolfram aufweisende Metallschicht aufweist, wobei wenigstens ein Bereich der Wolframschicht im Schritt (c) entfernt wird.

47. Verfahren nach einem der Ansprüche 44 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des weiteren eine Titan- und/oder Titannitrid-Metallschicht aufweist, wobei wenigstens ein Bereich der Titannitrid-Schicht in Schritt (c) entfernt wird.

48. Chemisch-mechanisches Polier-Zusammensetzung-Multi-Package-System, welches folgendes aufweist:

(a) einen ersten Behälter, der die Zusammensetzung der Ansprüche 8 oder 43 beinhaltet; und

(b) einen zweiten Behälter, der das Oxidationsmittel beinhaltet.