CN104449396B - 低缺陷化学机械抛光组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于抛光含氧化硅的基材的低缺陷化学机械抛光组合物,该组合物包含以下成分作为初始组分:水、胶体二氧化硅磨料、以及如通式I所示的添加剂。

Description

低缺陷化学机械抛光组合物
技术领域
本发明涉及化学机械抛光领域。具体而言,本发明涉及低缺陷化学机械抛光组合物,该组合物包含以下成分作为初始组分:水、胶体二氧化硅磨料、以及如通式I所示的添加剂。
技术背景
在集成电路和其它电子器件的制造中,在半导体晶片的表面上沉积多层的导体材料、半导体材料和介电材料,或者将这些材料层从半导体晶片的表面除去。可以使用许多沉积技术沉积导体材料、半导体材料和介电材料的薄层。现代加工中常用的沉积技术包括物理气相沉积(PVD)(也称为溅射)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和电化学镀覆(ECP)等。
当材料层被依次沉积和除去时,晶片的最上层表面变得不平。因为随后的半导体加工(例如金属化)需要晶片具有平坦的表面,所以所述晶片需要被平面化。平面化可用来除去不合乎希望的表面形貌和表面缺陷,例如粗糙表面,团聚材料,晶格破坏,划痕和污染的层或材料。
化学机械平面化,或者化学机械抛光(CMP)是一种用来对基材,例如半导体晶片进行平面化的常用技术。在常规的CMP中,将晶片安装在支架组件上,并设置在与CMP设备中的抛光垫接触的位置。所述支架组件为晶片提供可控制的压力,将其压向抛光垫。通过外界驱动力使得抛光垫相对于晶片运动(例如转动)。与此同时,在晶片和抛光垫之间提供抛光组合物(“浆液”)或者其它的抛光溶液。从而,通过抛光垫表面以及浆液的化学作用和机械作用,对晶片表面进行抛光使其变平。
在制造半导体器件的时候,化学机械平面化常用于浅槽隔离(shallow trenchisolation)(STI)层以及层间电介质(ILD)或金属间电介质(IMD)层上。这些电介质层在相邻的半导体和导电路径之间作为电隔离层。在半导体器件中,经常将沉积的电介质材料称作浅槽隔离结构或者层间电介质绝缘体。在形成这些结构的时候,存在以下问题,即快速地将电介质材料(例如氧化硅)抛光至合适的平整度,同时不会形成缺陷(例如划痕)。随着半导体器件的结构尺寸不断缩小,以前可以接受的电介质材料的平面化以及抛光的缺陷性的使用性能标准变得越来越难以接受。以前认为是可以接受的划痕现在则成为产率限制因素。
在美国专利第6,322,600号(Brewer等)中揭示了一种用于化学机械平面化工艺的抛光配方,据称其改进了电介质层抛光的缺陷性。Brewer等揭示了一种pH值为9-11.5的平面化组合物,该组合物包含:醇溶胶(alkosol),该醇溶胶包含:球形单分散硅酸烷基酯颗粒,其中至少90重量%的颗粒的直径与重均粒径之差不大于20%;以及液体载体,其包含:0-9重量%的醇,碱和余量的水。
尽管如此,为了支持用于制造半导体系统中器件设计的不断变化的方面,人们仍然一直需要配制化学机械抛光组合物,以提供所希望的适合变化的设计要求的抛光性质之间的平衡。例如,人们仍然需要具有以下性质的化学机械抛光组合物:其具有低缺陷的电介质抛光性能和特定的氧化硅去除速率。
发明内容
本发明提供了一种化学机械抛光组合物,该组合物包含以下成分作为初始组分:水,0.1-40重量%的胶体二氧化硅磨料,0.001-5重量%的如通式I所示的添加剂:
其中,R1是C1-8烷基;其中R2、R3、R4、R5、R6各自独立地选自氢、卤素、羟基和C1-8烷基;其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量%的包合物;以及,其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量%的氧化剂。
本发明提供了一种化学机械抛光组合物,该组合物包含以下成分作为初始组分:水,0.1-40重量%的胶体二氧化硅磨料,0.001-5重量%的如通式I所示的添加剂:
其中,R1是C1-8烷基;其中R2、R3、R4、R5、R6各自独立地选自氢、卤素、羟基和C1-8烷基;其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量%的包合物;以及,其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量%的氧化剂;以及,其中所述化学机械抛光组合物的pH值≥10。
本发明提供了一种化学机械抛光组合物,该组合物包含以下成分作为初始组分:水,0.1-40重量%的胶体二氧化硅磨料,0.001-5重量%的如通式I所示的添加剂,其中所述如通式I所示的添加剂符合通式Ia:
其中,R7是C1-8烷基;其中,R8选自氢、卤素、羟基和C1-8烷基;其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量%的包合物;以及,其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量%的氧化剂。
本发明提供了一种化学机械抛光组合物,该组合物包含以下成分作为初始组分:水,0.1-40重量%的胶体二氧化硅磨料,0.001-5重量%的如通式I所示的添加剂,其中所述如通式I所示的添加剂符合通式Ib:
其中,R9是C1-8烷基;其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量%的包合物;以及,其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量%的氧化剂。
本发明提供了一种化学机械抛光组合物,该组合物包含以下成分作为初始组分:水,0.1-40重量%的胶体二氧化硅磨料,0.001-5重量%的如通式I所示的添加剂,其中所述如通式I所示的添加剂符合通式Ic:
其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量%的包合物;以及,其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量%的氧化剂。
本发明提供了一种用来对基材进行化学机械抛光的方法,该方法包括:提供基材,其中所述基材包含氧化硅;提供本发明的化学机械抛光组合物;提供具有抛光表面的化学机械抛光垫;将所述化学机械抛光组合物分配在所述化学机械抛光垫和基材之间的界面处或者界面附近的化学机械抛光垫的抛光表面上;以及,以0.69至34.5kPa的向下作用力在所述化学机械抛光垫和基材之间的界面处形成动态接触;其中所述基材被抛光;其中从所述基材上除去了一部分的氧化硅。
本发明提供了一种用来对基材进行化学机械抛光的方法,该方法包括:提供基材,其中所述基材包含氧化硅;提供本发明的化学机械抛光组合物;提供具有抛光表面的化学机械抛光垫;将所述化学机械抛光组合物分配在所述化学机械抛光垫和基材之间的界面处或者界面附近的化学机械抛光垫的抛光表面上;以及,以0.69至34.5kPa的向下作用力在所述化学机械抛光垫和基材之间的界面处形成动态接触;其中所述基材被抛光;其中从所述基材上除去了一部分的氧化硅;其中,所述化学机械抛光组合物具有的氧化硅去除速率为≥ /分钟,以及其中所述化学机械抛光组合物促进了抛光后尺寸>0.16微米的SP1缺陷计数≤70。
本发明提供了一种用来对基材进行化学机械抛光的方法,该方法包括:提供基材,其中所述基材包含氧化硅;提供本发明的化学机械抛光组合物;提供具有抛光表面的化学机械抛光垫;将所述化学机械抛光组合物分配在所述化学机械抛光垫和基材之间的界面处或者界面附近的化学机械抛光垫的抛光表面上;以及,以0.69至34.5kPa的向下作用力在所述化学机械抛光垫和基材之间的界面处形成动态接触;其中所述基材被抛光;其中从所述基材上除去了一部分的氧化硅;其中,所述化学机械抛光组合物具有的氧化硅去除速率为≥ /分钟,以及其中所述化学机械抛光组合物促进了抛光后尺寸>0.16微米的SP1划痕数≤25。
本发明提供了一种用来对基材进行化学机械抛光的方法,该方法包括:提供基材,其中所述基材包含氧化硅;提供本发明的化学机械抛光组合物;提供具有抛光表面的化学机械抛光垫;将所述化学机械抛光组合物分配在所述化学机械抛光垫和基材之间的界面处或者界面附近的化学机械抛光垫的抛光表面上;以及,以0.69至34.5kPa的向下作用力在所述化学机械抛光垫和基材之间的界面处形成动态接触;其中所述基材被抛光;其中从所述基材上除去了一部分的氧化硅;其中,所述化学机械抛光组合物具有的氧化硅去除速率为≥ /分钟;其中所述化学机械抛光组合物促进了抛光后尺寸>0.16微米的SP1缺陷计数≤70;以及,其中所述化学机械抛光组合物促进了抛光后尺寸>0.16微米的SP1划痕数≤25。
详细描述
本发明的化学机械抛光组合物设计用来对包含氧化硅的基材进行抛光。本发明的化学机械抛光组合物包含式I的添加剂作为初始组分:
其中,R1是C1-8烷基;其中R2、R3、R4、R5、R6各自独立地选自氢、卤素、羟基和C1-8烷基。通式I的添加剂能稳定所述化学机械抛光组合物中的胶体二氧化硅磨料,使其不会随时间推移发生团聚,同时对所述胶体二氧化硅磨料的电荷传导率和ζ电势的影响最小。
本说明书和所附权利要求书中关于因在所述化学机械抛光组合物中包含通式I的添加剂而造成氧化硅的去除速率变化(测量单位为/分钟)所用的术语"基本不变",表示氧化硅的去除速率变化≤10%。也就是说,当氧化硅的去除速率基本不变的时候,满足以下表达式:
(((B0-B)的绝对值)/B0)*100≤10
其中,B是包含作为初始组分的式I的添加剂的本发明化学机械抛光组合物的氧化硅去除速率,单位为/分钟;B0是在区别仅在于化学机械抛光组合物中不含式I的添加剂的相同条件下得到的氧化硅去除速率,单位为/分钟。
在本文中以及所附的权利要求书中为了描述通过在本发明的化学机械抛光组合物中加入式I的添加剂而获得的缺陷度性能所用的术语"改进的抛光缺陷度性能"表示满足以下表达式:
X<X0
式中,X是在实施例所示的抛光条件下测得的包含本发明式I的添加剂作为初始组分的化学机械抛光组合物的缺陷度(即,CMP/氟化氢处理后的划痕);X0是在区别仅在于所述化学机械抛光组合物中不含式I的添加剂的相同条件下获得的缺陷度(即,CMP/氟化氢处理后的划痕)。
较好的是,本发明的化学机械抛光组合物中包含的水经去离子化和蒸馏中至少一种方式处理,以限制附带的杂质。
本发明的化学机械抛光组合物包含以下成分作为初始组分:0.1-40重量%(优选5-25重量%;更优选10-20重量%;最优选14-17重量%)的胶体二氧化硅磨料。较好的是,所述胶体二氧化硅磨料的平均粒度≤200纳米(更优选10-200纳米;更优选70-170纳米;最优选100-150纳米)。较好的是,所述胶体二氧化硅磨料具有非球形的伸长的形貌。最好的是,所述胶体二氧化硅磨料具有赤铁矿花生状形貌。
较好的是,本发明的化学机械抛光组合物包含以下成分作为初始组分:0.001-5重量%(优选0.1-1重量%;更优选0.25-0.75重量%;最优选0.5-0.7重量%)的式I添加剂:
其中,R1是C1-8烷基(优选C1-5烷基;更优选C2-4烷基;最优选C3烷基);其中R2、R3、R4、R5、R6各自独立地选自氢、卤素、羟基和C1-8烷基(优选氢、羟基和C1-5烷基;更优选氢和C1-5烷基;最优选氢)。较好的是,本发明的化学机械抛光组合物包含以下成分作为初始组分:式I的添加剂,其中式I的添加剂符合式Ia:
其中,R7是C1-8烷基(优选C1-5烷基;更优选C2-4烷基;最优选C3烷基);其中R8各自独立地选自氢、卤素、羟基和C1-8烷基(优选氢、羟基和C1-5烷基;更优选氢和C1-5烷基;最优选氢)。更好的是,本发明的化学机械抛光组合物包含以下成分作为初始组分:式I的添加剂,其中式I的添加剂符合式Ib:
其中,R9是C1-8烷基(优选C1-5烷基;更优选C2-4烷基;最优选C3烷基)。最好的是,本发明的化学机械抛光组合物包含以下成分作为初始组分:式I的添加剂,其中式I的添加剂符合式Ic:
较好的是,本发明的化学机械抛光组合物设计用来在pH值≥10(更优选pH值为10-12;最优选pH值为10-11)的条件下进行抛光。本发明的化学机械抛光组合物可任选地包含无机和有机pH调节剂。较好的是,所述任选的pH调节剂选自无机酸或无机碱。更好的是,所述任选的pH调节剂选自硝酸、硫酸、盐酸、磷酸、硫酸钾和氢氧化钾。
优选地,本发明的化学机械抛光法中使用的化学机械抛光组合物浓缩物任选不含包合物。本说明书和所附权利要求书中所用的术语“包合物”表示在分子或分子聚集体(例如,环糊精、二苯撑环烷烃、中性聚配体(polyligand)、环状聚阴离子、环状聚阳离子和环状肽)内形成的空腔中通过各种相互作用识别其它离子、原子或分子并捕获它们的化合物。本说明书和所附权利要求书中所用的术语“不含包合物”表示所述化学机械抛光组合物包含的包合物<0.00000000001重量%(更优选小于检测限)。
优选地,本发明的化学机械抛光组合物不含氧化剂。说明书和所附权利要求书中所用的术语“不含氧化剂”表示所述化学机械抛光组合物包含的氧化剂<0.00000000001重量%(更优选小于检测限),所述氧化剂是例如过氧化氢、硝酸盐、碘酸盐、高碘酸盐、次氯酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、过硫酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐、充臭氧的水、银(II)盐、铁(III)盐、过硫酸盐(例如单过硫酸铵和连二过硫酸钾)以及高碘酸盐(例如高碘酸钾)。
优选地,本发明的化学机械抛光组合物不含过氧化氧化剂(per-oxy oxidizer)。说明书和所附权利要求书中所用的术语“过氧化氧化剂”指的诸如下列的过氧化氧化剂:过氧化氢、过氧化氢脲、过碳酸盐、过氧化苯甲酰、过氧乙酸、过氧化钠、二叔丁基过氧化物、单过硫酸盐、二过硫酸盐和铁(III)化合物剂。本说明书和所附权利要求书中所用的术语“不含过氧化氧化剂”表示所述化学机械抛光组合物包含的过氧化氧化剂<0.00000000001重量%(更优选小于过氧化氧化剂的检测限)。
优选地,本发明的化学机械抛光法包括:提供基材,其中所述基材包含氧化硅;提供本发明的化学机械抛光组合物,其pH值≥10(更优选pH值为10-12;最优选pH值为10-11);提供具有抛光表面的化学机械抛光垫(较好的是,其中所述化学机械抛光垫包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的非织造子垫);使所述化学机械抛光组合物分配在所述抛光表面上;相对于所述基材移动所述抛光表面,其中从所述基材上除去至少一部分的氧化硅,以抛光该基材。
在本发明的化学机械抛光方法中抛光的基材包含氧化硅。基材中的氧化硅可以是本领域已知的任何合适的氧化硅材料;例如硼磷硅酸盐玻璃(BPSG),等离子体蚀刻的原硅酸四乙酯(PETEOS),热氧化物(thermal oxide),未掺杂的硅酸盐玻璃,高密度等离子体(HDP)氧化物。
本发明化学机械抛光方法中使用的化学机械抛光垫可以是本领域已知的任何合适的抛光垫。较好的是,所述化学机械抛光垫可以选自织造抛光垫和非织造抛光垫。所述化学机械抛光垫可以由具有各种密度、硬度、厚度、可压缩性和模量的任何合适的聚合物制造。根据需要,所述化学机械抛光垫可以是有凹槽和穿孔的。
较好的是,在本发明的化学机械抛光法中,将所述化学机械抛光组合物分配在所述化学机械抛光垫和基材之间的界面处或者界面附近的化学机械抛光垫的抛光表面上。
优选地,本发明的化学机械抛光法包括:以0.69至34.5kPa的向下作用力在所述化学机械抛光垫和基材之间的界面处形成动态接触;其中,所述化学机械抛光组合物具有的氧化硅去除速率为≥/分钟(优选≥/分钟;更优选≥/分钟;最优选≥/分钟);其中所述化学机械抛光组合物促进了抛光后尺寸>0.16微米的SP1缺陷计数≤70(优选≤60;更优选≤50)(根据本发明实施例中所述的方法测定)。
优选地,本发明的化学机械抛光法包括:以0.69至34.5kPa的向下作用力在所述化学机械抛光垫和基材之间的界面处形成动态接触;其中,所述化学机械抛光组合物具有的氧化硅去除速率为≥/分钟(优选≥/分钟;更优选≥/分钟;最优选≥/分钟);其中所述化学机械抛光组合物促进了抛光后尺寸>0.16微米的SP1划痕数≤25(优选≤20;更优选≤15)(根据本发明实施例中所述的方法测定)。
较好的是,本发明的化学机械抛光法中使用的化学机械抛光组合物中包含的如式I所示(优选如式Ia所示;更优选如式Ib所示;最优选如式Ic所示)的添加剂对氧化硅的去除速率基本上没有影响(测量单位为埃/分钟,/分钟)。也就是说,在本发明的化学机械抛光组合物中加入如式I所示的添加剂将使氧化硅去除速率“基本上不变”。
本发明的化学机械抛光法中使用的化学机械抛光组合物中包含的如式I所示(优选如式Ia所示;更优选如式Ib所示;最优选如式Ic所示)的添加剂使得抛光缺陷度性能得到改进。较好的是,在所述化学机械抛光组合物中加入如式I所示(优选如式Ia所示;更优选如式Ib所示;最优选如式Ic所示)的添加剂作为初始组分使得抛光缺陷度(即,CMP/氟化氢处理后的划痕)降低了≥25%;更优选≥30%;最优选≥40%,该结果是在实施例中所述的抛光条件下测得的。也就是说,优选满足下式中的至少一式:
(i)(X0-X)/X*100>25;
(ii)(X0-X)/X*100>30;以及,
(iii)(X0-X)/X*100>40;
式中,X是在实施例所示的抛光条件下测得的包含式I的添加剂的化学机械抛光组合物的抛光缺陷度(即,CMP/氟化氢处理后的划痕);X0是在区别仅在于所述化学机械抛光组合物中不含式I的添加剂的相同条件下获得的抛光缺陷度(即,CMP/氟化氢处理后的划痕)。
现在将在以下实施例中详细描述本发明的一些实施方式。
比较例C1-C2和实施例1
通过以下方式制备比较例C1-C2和实施例1的化学机械抛光组合物:以表1所示的量将组分与余量的去离子水进行混合,用氢氧化钾将组合物的pH值调节到表1所示的最终pH值。
表1
*磨料I--KlebosolTM1630浆液由AZ电子材料公司(AZ Electronic Materials)生产,购自陶氏化学品公司(The Dow Chemical Company)。
*磨料II--KlebosolTM1730浆液由AZ电子材料公司生产,购自陶氏化学品公司。
3-(1-吡啶内鎓)-1-丙磺酸盐(PPS),购自艾尔德里奇公司(Aldrich)(CAS号15471-17-7)。
Ж苄基三甲基氯化铵(BTMAC),购自艾尔德里奇公司。
比较例PC1-PC2和实施例P1
化学机械抛光去除速率实验
在比较例PC1-PC2以及实施例P1中,分别使用根据比较例C1-C2以及实施例1制备的化学机械抛光组合物进行二氧化硅去除速率抛光测试。具体来说,化学机械抛光组合物各自的二氧化硅去除速率列于表1。在200毫米覆层1k TEOS片状晶片(购自赛码技术SVTC公司(SEMATECH SVTC))上进行所述抛光去除速率实验。使用应用材料200mm(AppliedMaterials 200mm)抛光机。使用IC1010TM聚氨酯抛光垫(可购自罗门哈斯电子材料CMP有限公司(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.))在以下操作条件下进行所有抛光实验:向下作用力为20.7千帕(3psi),化学机械抛光浆液组合物的流速为200毫升/分钟,台板转速为93转/分钟,支架转速为87转/分钟。使用AD3BG-150855金刚石板调理器(可购自克尼可公司(Kinik Company))调理抛光垫。使用调理器在14.0磅(6.35千克)的向下作用力下处理20分钟磨合抛光垫。在抛光之前,使用9磅(4.1千克)的向下作用力下处理10分钟,对抛光垫进一步进行外部调理。在抛光过程中,使用9磅(4.1千克)的向下作用力以10次扫描/分钟的频率在距离抛光垫的中心1.7-9.2英寸的位置,对抛光垫进一步进行原位调理。去除速率是通过使用KLA-Tencor FX200度量设备,在排除边缘3毫米的情况下通过49点螺旋扫描来测定抛光之前和之后的膜厚度而测得的。去除速率实验的结果列于表2。
表2
表3报道的化学机械抛光组合物的缺陷度性能是在抛光之后以及氟化氢抛光后洗涤("HF后")之后,使用扫描电子显微镜测定的。在HF后洗涤之后,用购自KLA-Tencor的SP1缺陷检查系统检查所有的TEOS晶片。将缺陷信息(包括它们在晶片上的坐标)记录在KLARF(KLA结果文档)中,然后转移到购自KLA-Tencor的eDR-5200缺陷审查系统。选择100个缺陷图象的随机样本,通过eDR-5200系统审查。将这100个图象分成为各种缺陷种类,例如颤动痕(划痕),颗粒和垫碎片。根据从这100个图象获得的分类结果,确定晶片上的划痕总数。
表3

Claims (10)

1.一种化学机械抛光组合物,其包含以下成分作为初始组分:
水,
0.1-40重量%的胶体二氧化硅磨料;
0.001-5重量%的如通式I所示的添加剂:
其中,R1是C1-8烷基;其中R2、R3、R4、R5、R6各自独立地选自氢、卤素、羟基和C1-8烷基;其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量%的包合物;以及,其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量%的氧化剂;
其中,包合物表示在分子或分子聚集体内形成的空腔中通过各种相互作用识别其它离子、原子或分子并捕获它们的化合物。
2.如权利要求1所述的化学机械抛光组合物,其特征在于,所述化学机械抛光组合物的pH值≥10。
3.如权利要求1所述的化学机械抛光组合物,其特征在于,所述化学机械抛光组合物具有的TEOS去除速率该去除速率是在300毫米的抛光机上在以下操作条件下获得:台板转速93转/分钟,支架转速87转/分钟,化学机械抛光组合物的流速200毫升/分钟,施加20.68千帕的标称向下作用力;以及其中所述化学机械抛光垫是聚氨酯浸渍的非织造垫。
4.如权利要求1所述的化学机械抛光组合物,其特征在于,所述如通式I所示的添加剂符合通式Ia:
其中,R7是C1-8烷基,以及其中R8选自氢、卤素、羟基和C1-8烷基。
5.如权利要求1所述的化学机械抛光组合物,其特征在于,所述如通式I所示的添加剂符合通式Ib:
其中,R9是C1-8烷基。
6.如权利要求1所述的化学机械抛光组合物,其特征在于,所述如通式I所示的添加剂符合通式Ic:
7.一种用来对基材进行化学机械抛光的方法,该方法包括:
提供基材,其中所述基材包含氧化硅;
提供如权利要求1所述的化学机械抛光组合物;
提供具有抛光表面的化学机械抛光垫;
将所述化学机械抛光组合物分配在所述化学机械抛光垫和所述基材之间的界面处或者界面附近的化学机械抛光垫的抛光表面上;以及
以0.69至34.5kPa的向下作用力在所述化学机械抛光垫和基材之间的界面处形成动态接触;
其中所述基材被抛光;其中从所述基材上除去了一部分的氧化硅。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述化学机械抛光组合物具有的氧化硅去除速率为以及其中所述化学机械抛光组合物促进了抛光后尺寸>0.16微米的SP1缺陷计数≤70。
9.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述化学机械抛光组合物具有的氧化硅去除速率为以及其中所述化学机械抛光组合物促进了抛光后尺寸>0.16微米的SP1划痕数≤25。
10.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述化学机械抛光组合物具有的氧化硅去除速率为其中所述化学机械抛光组合物促进了抛光后尺寸>0.16微米的SP1缺陷计数≤70;以及,其中所述化学机械抛光组合物促进了抛光后尺寸>0.16微米的SP1划痕数≤25。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9293339B1 (en) * 2015-09-24 2016-03-22 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of polishing semiconductor substrate
US10138396B2 (en) 2015-09-30 2018-11-27 Fujimi Incorporated Polishing composition
WO2018012175A1 (ja) 2016-07-15 2018-01-18 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物の製造方法および研磨方法
WO2018012173A1 (ja) 2016-07-15 2018-01-18 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物、研磨用組成物の製造方法および研磨方法
JP2019050307A (ja) * 2017-09-11 2019-03-28 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨方法、ならびに研磨用組成物およびその製造方法
CN112920716A (zh) * 2021-01-26 2021-06-08 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种用于氮化钛化学机械抛光的组合物及其使用方法
CN116000782B (zh) * 2022-12-27 2023-09-19 昂士特科技(深圳)有限公司 用于金属合金cmp的化学机械抛光组合物

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6043159A (en) * 1996-10-23 2000-03-28 Clariant Chimie S.A. Chemical mechanical polishing process for layers of isolating materials based on silicon derivatives or silicon
CN102061132A (zh) * 2009-11-12 2011-05-18 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 化学机械抛光组合物及其相关方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5738800A (en) 1996-09-27 1998-04-14 Rodel, Inc. Composition and method for polishing a composite of silica and silicon nitride
US6322600B1 (en) 1997-04-23 2001-11-27 Advanced Technology Materials, Inc. Planarization compositions and methods for removing interlayer dielectric films
DE10063491A1 (de) * 2000-12-20 2002-06-27 Bayer Ag Saure Polierslurry für das chemisch-mechanische Polieren von SiO¶2¶-Isolationsschichten
US7316603B2 (en) * 2002-01-22 2008-01-08 Cabot Microelectronics Corporation Compositions and methods for tantalum CMP
US7097541B2 (en) * 2002-01-22 2006-08-29 Cabot Microelectronics Corporation CMP method for noble metals
US6685757B2 (en) 2002-02-21 2004-02-03 Rodel Holdings, Inc. Polishing composition
US6803353B2 (en) 2002-11-12 2004-10-12 Atofina Chemicals, Inc. Copper chemical mechanical polishing solutions using sulfonated amphiprotic agents
US7485162B2 (en) 2003-09-30 2009-02-03 Fujimi Incorporated Polishing composition
US20050189322A1 (en) * 2004-02-27 2005-09-01 Lane Sarah J. Compositions and methods for chemical mechanical polishing silica and silicon nitride
JP2006100538A (ja) * 2004-09-29 2006-04-13 Fuji Photo Film Co Ltd 研磨用組成物及びそれを用いた研磨方法
US8592314B2 (en) * 2005-01-24 2013-11-26 Showa Denko K.K. Polishing composition and polishing method
US20060205218A1 (en) 2005-03-09 2006-09-14 Mueller Brian L Compositions and methods for chemical mechanical polishing thin films and dielectric materials
JP2007088258A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Fujifilm Corp 金属研磨液及びそれを用いる研磨方法
EP1936673A4 (en) * 2005-10-12 2011-01-05 Hitachi Chemical Co Ltd POLISHING SOLUTION FOR PMC AND METHOD OF POLISHING
WO2007146680A1 (en) 2006-06-06 2007-12-21 Florida State University Research Foundation , Inc. Stabilized silica colloid
JP2009081200A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Fujifilm Corp 研磨液
JP5441362B2 (ja) * 2008-05-30 2014-03-12 富士フイルム株式会社 研磨液及び研磨方法
JP5314329B2 (ja) 2008-06-12 2013-10-16 富士フイルム株式会社 研磨液
US8431490B2 (en) 2010-03-31 2013-04-30 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of chemical mechanical polishing a substrate with polishing composition adapted to enhance silicon oxide removal
JP5673506B2 (ja) * 2011-11-18 2015-02-18 信越化学工業株式会社 合成石英ガラス基板用研磨剤及び合成石英ガラス基板の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6043159A (en) * 1996-10-23 2000-03-28 Clariant Chimie S.A. Chemical mechanical polishing process for layers of isolating materials based on silicon derivatives or silicon
CN102061132A (zh) * 2009-11-12 2011-05-18 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 化学机械抛光组合物及其相关方法

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