CN117858929A - 包括阴离子性研磨剂的cmp组合物 - Google Patents

包括阴离子性研磨剂的cmp组合物 Download PDF

Info

Publication number
CN117858929A
CN117858929A CN202280057235.7A CN202280057235A CN117858929A CN 117858929 A CN117858929 A CN 117858929A CN 202280057235 A CN202280057235 A CN 202280057235A CN 117858929 A CN117858929 A CN 117858929A
Authority
CN
China
Prior art keywords
anionic
composition
polymer
acid
cationic polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280057235.7A
Other languages
English (en)
Inventor
李泱瑶
吴欣谚
K·P·多克里
张娜
谢其榕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CMC Materials LLC
Original Assignee
CMC Materials LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CMC Materials LLC filed Critical CMC Materials LLC
Publication of CN117858929A publication Critical patent/CN117858929A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

一种化学机械抛光组合物，其包含以下各者、由以下各者组成或基本上由以下各者组成：液体载剂、分散于所述液体载剂中的阴离子性粒子、阴离子性聚合物或表面活性剂和阳离子性聚合物。

Description

包括阴离子性研磨剂的CMP组合物
技术领域
所公开的实施例涉及化学机械抛光组合物，且更具体地说，涉及包括阴离子研磨剂、阳离子性聚合物和阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂的组合物。
背景技术
多种化学机械抛光(CMP)操作用于半导体装置的生产线前端(front-end-of-the-line；FEOL)和生产线后端(back-end-of-the-line；BEOL)处理两者中。举例来说，浅沟槽隔离(STI)是在形成晶体管之前使用的FEOL方法，以在硅晶片中产生镶嵌有正硅酸四乙酯(TEOS)的图案。钨插塞和互连件以及铜互连件和双金属镶嵌方法是用于产生连接装置晶体管的金属线的网络的BEOL方法。在这些方法中，将金属层沉积于介电材料(例如TEOS)中形成的开口中。CMP用于从介电质去除过量金属且由此在其中形成导电插塞和/或互连件。
随着晶体管尺寸持续缩减，使用常规互连技术已变得越来越具挑战性。最近，钼已作为用于高级节点应用的候选金属出现，例如用于替代BEOL互连件结构的下部金属层中(例如M1层、M2层和/或M3层中)的铜和/或钨。由于可能引入钼作为插塞和互连件金属，出现对于能够使含有钼的衬底平坦化的CMP浆料的需求。
在开发商业CMP组合物时，通常在各种重要的性能度量之间进行复杂的权衡。这类度量包括例如组合物的胶体和化学稳定性、抛光期间衬底材料(例如钨金属)的去除速率、衬底中各种材料的去除速率选择性、腐蚀和蚀刻抑制、形貌控制、抗垢力等。此外，众所周知，半导体行业面临着持续且有时极端的价格下调压力。因为降低成本的压力通常与满足某些性能度量的目标冲突，所以这类价格压力对浆料调配者造成挑战。尽管近期在CMP组合物方面取得了许多进展，但仍需要改良的CMP组合物。
发明内容
公开一种化学机械抛光组合物。所述组合物包含以下各者、由以下各者组成或基本上由以下各者组成：液体载剂、分散于液体载剂中的阴离子性粒子、阴离子性聚合物或表面活性剂和阳离子性聚合物。在经配置用于钨(W)和/或(Mo)CMP的某些实施例中，组合物可进一步任选地包括含铁促进剂和结合于含铁促进剂的稳定剂。
具体实施方式
公开一种化学机械抛光组合物。在一个实施例中，组合物包括液体载剂和分散于液体载剂中的阴离子性粒子(诸如阴离子性二氧化硅和/或阴离子性氧化铝粒子)。抛光组合物进一步包括液体载剂中的阴离子性聚合物或表面活性剂和阳离子性聚合物。在某些有利实施例中，可选择组合物中的阴离子性聚合物和/或表面活性剂和阳离子性聚合物的量，以使得在组合物的pH下，阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比大于约1(或大于约1且小于约10)。
虽然所公开的实施例就此来说不受限制，但所公开的组合物可有利地用于抛光含钨和/或钼的衬底(例如，在W或Mo CMP操作中)。在这类实施例中，组合物可进一步任选地包括如下文更详细描述的含铁抛光促进剂和稳定剂。此外，在这类实施例中，所公开的组合物可经配置以用于主体W或Mo去除CMP操作(其在所属领域中有时称为第一步CMP操作)、磨光CMP操作(其有时称为第二步钨CMP操作)或单步CMP操作。如所属领域的一般技术人员所知，主体去除操作通常需要更高的去除速率和低蚀刻速率，而磨光操作需要低缺陷率以及低侵蚀和凹陷。单步操作需要高去除速率和低缺陷率两者。
与使用阴离子性粒子的其它组合物相比，已发现所公开的抛光组合物在大范围的特征尺寸上有利地提供显著改良的形貌控制(例如，改良的表面凹陷和侵蚀)。此外，所公开的组合物倾向于高度胶体稳定且提供极佳抗垢力(和低缺陷率)。当用于钨CMP操作时，所公开的组合物倾向于进一步提供适合的高钨去除速率和低钨蚀刻速率，且因此可适用于主体、磨光和单步CMP操作(取决于装置需求)。
所公开的抛光组合物通常含有悬浮于液体载剂中的阴离子性研磨粒子。液体载剂用于促进将研磨粒子和各种任选的化学添加剂应用于待抛光(例如，平坦化)衬底的表面。液体载剂可以包括任何适合的载剂(例如溶剂)，包括低级醇(例如甲醇、乙醇等)、醚(例如二噁烷、四氢呋喃等)、水和其混合物。液体载剂优选由或基本上由去离子水组成。
所公开的抛光组合物包括阴离子性研磨粒子。“阴离子性”意谓粒子在组合物中(例如，在组合物的pH下)具有负表面电荷。如所属领域的一般技术人员所知，分散粒子，诸如胶态二氧化硅粒子或胶态氧化铝粒子上的电荷在所属领域中通常称为ζ电位(或动电位)。粒子的ζ电位是指围绕粒子的离子的电荷与抛光组合物的主体溶液(例如，液体载剂和溶解于其中的任何其它组分)的电荷之间的电位差。可使用市售仪器来获得分散液，诸如抛光组合物的ζ电位，所述仪器诸如可购自仪器公司(/>Instruments)的可购自布鲁克黑文仪器公司(Brookhaven Instruments)的ZetaPlusζ电位分析仪和/或可购自分散技术公司(Dispersion Technologies,Inc)的电声光谱仪。
在所公开的抛光组合物中，阴离子性粒子可以具有约10mV或更高(例如约15mV或更高、约20mV或更高或约25mV或更高)的负电荷(负ζ电位)。抛光组合物中的阴离子性粒子可进一步具有约50mV或更低的负电荷。举例来说，阴离子性粒子可以具有在约负10至约负50mV(例如约负15至约负50mV、约负20至约负50或约负25至约负50)范围内的ζ电位。
阴离子性粒子可以包括基本上任何适合的阴离子性粒子，例如包括阴离子性二氧化硅粒子、阴离子性氧化铝粒子或基本上任何其它适合的阴离子性粒子。阴离子性二氧化硅粒子可以包括例如阴离子气相二氧化硅和/或阴离子性胶态二氧化硅粒子。阴离子性氧化铝粒子可以包括例如阴离子性α氧化铝粒子和/或烟雾状氧化铝粒子。
如本文所用，术语胶态二氧化硅粒子是指通过湿法而非用于产生结构上不同的粒子的气相二氧化硅的热解法或火焰水解法制备的二氧化硅粒子。胶态二氧化硅可以是沉淀或缩合聚合的二氧化硅，其可使用所属领域的一般技术人员已知的任何方法，诸如通过溶胶凝胶法或通过硅酸根离子交换来制备。缩合聚合的二氧化硅粒子通常通过缩合Si(OH)4以形成大体上球形粒子来制备。
如本文所用，术语α氧化铝是指包括约50重量百分比或更多的氧化铝的α多晶型物的氧化铝粒子，所述α多晶型物通常通过在超过1400℃的温度下煅烧铝矾土(氢氧化铝)获得，且随后研磨以获得适当尺寸的粒子。烟雾状氧化铝，如气相二氧化硅是通过热解法或火焰水解法获得，且通常具有聚集体结构，其中近似球形的初级粒子熔合在一起形成链状聚集体。
二氧化硅粒子在其天然状态下，在抛光组合物的pH下可以是阴离子性(对于某些组合物)。氧化铝在酸性组合物中倾向于是阳离子性。在优选实施例中，阴离子性粒子(例如，阴离子性二氧化硅粒子或阴离子性氧化铝粒子)可以通过表面金属掺杂和/或化学表面处理(或部分表面处理)，例如用有机酸、硫基酸、磷基酸和/或阴离子性聚合物处理而在抛光组合物的pH下变成阴离子性。这类处理方法是所属领域的一般技术人员已知的(例如，如美国专利9,382,450中所公开)。
所公开的实施例中的阴离子性粒子可以基本上具有任何适合的粒度。行业中可使用各种方式来定义悬浮于液体载剂中的粒子的粒度。举例来说，可将粒度定义为涵盖粒子的最小球体的直径且可使用多种市售仪器来测量，例如包括型号DC24000HR的CPS盘式离心机(购自路易斯安那州普雷里维尔的CPS仪器公司(CPS Instruments,Prairieville,Louisiana))或购自Malvern的/>研磨粒子可以具有约10nm或更大(例如约20nm或更大、约40nm或更大或约50nm或更大)的平均粒度。研磨粒子可以具有约200nm或更小(例如约180nm或更小、约160nm或更小、或约150nm或更小)的平均粒度。因此，胶态二氧化硅粒子可以具有在约5nm至约200nm(例如约20nm至约180nm、约40nm至约160nm或约50nm至约150nm)范围内的平均粒度。
抛光组合物可以包括基本上任何适合量的上述阴离子性粒子，但优选在使用点包括低浓度的阴离子性粒子以降低成本。应理解，在使用点具有低浓度的阴离子性粒子的组合物也可以是高度可浓缩的，由此潜在地进一步降低成本。举例来说，在使用点，抛光组合物可以包括约0.01重量％或更多(例如约0.02重量％或更多、约0.05重量％或更多、或约0.1重量％或更多)的阴离子性粒子。在使用点，抛光组合物中的阴离子性粒子的量可以包括约10重量％或更少(例如约3重量％或更少、约2重量％或更少、约1重量％或更少、或甚至约0.5重量％或更少)。因此，应理解，在使用点，阴离子性粒子的量可在由前述端点中的任何两者限定的范围内，例如约0.01重量％至约10重量％(例如约0.01重量％至约2重量％、约0.05重量％至约2重量％、约0.05重量％至约1重量％、或约0.05重量％至约0.5重量％)。应进一步理解，在使用点的阴离子性粒子的量可取决于例如抛光组合物是否经配置以用于主体W或Mo去除或磨光操作。一般技术人员应了解，经配置以用于主体去除的组合物倾向于包括较低量的阴离子性粒子(例如约0.1重量百分比至约0.5重量百分比)，而经配置以用于磨光操作的组合物倾向于包含较高量的阴离子性粒子(例如约1重量百分比至约6重量百分比)。
所公开的抛光组合物进一步包括阳离子性聚合物和阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂。在包括阳离子性聚合物和阴离子性聚合物的实施例中，聚合物可形成聚电解质络合物(尽管所公开的实施例就此来说明确地不受限制)。尽管不希望受理论约束，但相信聚电解质络合物可以通过提供经由与阳离子性聚合物相互作用来抑制阴离子性粒子集结的硬脂间距来提供阴离子性研磨粒子的改良的胶体稳定性。
尽管有前述内容，但阴离子性聚合物可以包括基本上任何适合的具有带负电单体或重复带负电基团的阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂。阴离子性聚合物可以包括例如阴离子性均聚物、包括至少一种阴离子性单体(和任选的非离子性单体)的阴离子性共聚物和其组合。
举例来说，适合的阴离子性聚合物可以包括聚(丙烯酸)(PAA)、聚(甲基丙烯酸)(PMAA)、聚(顺丁烯二酸)(PMA)、聚(乙烯基磺酸)(PVSA)、聚(苯乙烯磺酸)(PSSA)，聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸)、聚(苯乙烯磺酸-共-顺丁烯二酸)、聚(丙烯酸)-共-聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸)和其混合物。应了解，PAA、PMAA和PMA的使用可能并非始终适用于包括下述某些含铁促进剂的组合物。
在某些有利实施例中，阴离子性聚合物可以包括包含磺酸单体单元的聚磺酸聚合物。聚磺酸聚合物的实例包括PVSA、PSSA、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸)、聚(苯乙烯磺酸-共-顺丁烯二酸)，和其混合物。PVSA和PSSA是最优选的。
阴离子性表面活性剂可以包括长碳链烷基磺酸盐，例如包括10个或更多个碳原子。适合的阴离子性表面活性剂包括具有在所需pH工作空间中携带负电荷的官能团(例如磺酸盐和硫酸盐)和烷基的阴离子性表面活性剂。优选阴离子性表面活性剂可以具有伴随有醚和/或酚的带负电官能团。带负电官能团优选是硫酸酯基或磺酸酯基。适合的阴离子性表面活性剂的实例包括十六烷基二苯醚二磺酸二钠、聚氧乙烯苯乙烯化芳基硫酸铵和烷基聚氧乙烯醚硫酸铵(诸如聚氧乙烯油基十六烷基醚硫酸铵和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵)。
当然应理解，在适用的情形下，上述阴离子性聚合物和阴离子性表面活性剂可作为母体酸，或作为共轭碱盐或其混合物提供，包括任何合理的带正电抗衡离子，诸如钠、钾、或铵阳离子。
在使用点，抛光组合物可以包括基本上任何适合量的阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂。举例来说，在使用点，抛光组合物可以包括按重量计0.5ppm或更多的阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂(例如，按重量计约1ppm或更多、按重量计约2ppm或更多、按重量计约5ppm或更多、或按重量计约10ppm或更多)。在使用点，组合物中的阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂的量可以是按重量计2,000ppm或更少(例如，按重量计约1000ppm或更少、按重量计约500ppm或更少、按重量计约200ppm或更少、或按重量计约100ppm或更少)。因此，应理解，在使用点，阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂的量可在由前述端点中的任何两者限定的范围内，例如在按重量计约0.5ppm至按重量计约2,000ppm范围内(例如，按重量计约1ppm至按重量计约1000ppm、按重量计约5ppm至按重量计约200ppm、或按重量计约10ppm至按重量计约100ppm)。
所公开的抛光组合物进一步包括阳离子性聚合物。阳离子性聚合物可以包括基本上任何适合的阳离子性聚合物，例如阳离子性均聚物、包括至少一种阳离子性单体(和任选的非离子性单体)的阳离子性共聚物和其组合。可有利地选择阳离子性聚合物，例如以改良抛光晶片的平坦化效率或最终形貌(例如，通过线凹陷和阵列侵蚀测量)。
阳离子性聚合物可以是基本上任何适合的阳离子性均聚物，其包括阳离子性单体重复单元，例如包括作为重复单元的季胺基。季铵化胺基可以是非环状的或并入至环结构中。季铵化胺基包括被独立地选自以下的四个基团取代的四取代氮原子：烷基、烯基、芳基、芳烷基、丙烯酰胺基或甲基丙烯酸脂基。当包括于环结构中时，季铵化胺基包括含有氮原子的杂环饱和环且进一步被上述两个基团或具有与氮原子结合的上述另一基团的杂芳基(例如，咪唑或吡啶)取代。季铵化胺基具有正电荷(即，是具有缔合阴离子性部分的阳离子，由此形成盐)。还适合的是，通过烷基化、酰化、乙氧基化或其它化学反应来进一步改性阳离子性聚合物，以便改变阳离子性聚合物的溶解度、粘度或其它物理参数。适合的季胺单体包括例如经季铵化乙烯基咪唑(乙烯基咪唑鎓)、甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵(MADQUAT)、二烯丙基二甲基铵(DADMA)、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基铵(MAPTA)、季铵化甲基丙烯酸二甲氨基乙脂(DMAEMA)、表氯醇-二甲胺(二甲胺epi-DMA)、季铵化聚(乙烯醇)(PVOH)、季铵化羟乙基纤维素和其组合。应了解，MADQUAT、DADMA、MAPTA和DMAEMA通常包括抗衡阴离子，诸如羧酸根(例如，乙酸根)或卤化物阴离子(例如，氯离子)。所公开的实施例在此方面不受限制。
阳离子性聚合物还可以是共聚物，其包括至少一种阳离子性单体(例如，如前一段落中所描述)和至少一种非离子性单体。适合的非离子性单体的非限制性实例包括乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己内酰胺、乙烯基咪唑、丙烯酰胺、乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚(乙烯基苯基酮)、乙烯基吡啶、聚丙烯醛、纤维素、羟乙基纤维素、乙烯、丙烯、苯乙烯和其组合。
阳离子性聚合物的实例包括但不限于聚(乙烯基咪唑)；聚乙烯亚胺；聚(甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵)(polyMADQUAT)；聚(二烯丙基二甲基铵)氯化物(例如，polyDADMAC)(即，聚季铵-6)；聚(二甲胺-共-表氯醇)；聚[双(2-氯乙基)醚-alt-1,3-双[3-(二甲氨基)丙基]脲](即，聚季铵-2)；羟乙基纤维素和二烯丙基二甲基铵的共聚物(即，聚季铵-4)；丙烯酰胺和二烯丙基二甲基铵的共聚物(即，聚季铵-7)；季铵化羟乙基纤维素乙氧基化物(即，聚季铵-10)；乙烯基吡咯烷酮和季铵化甲基丙烯酸二甲氨基乙脂的共聚物(即，聚季铵-11)；乙烯基吡咯烷酮和季铵化乙烯基咪唑的共聚物(即，聚季铵-16)；聚季铵-24；乙烯基己内酰胺；乙烯基吡咯烷酮和季铵化乙烯基咪唑的三元共聚物(即，聚季铵-46)；3-甲基-1-乙烯基咪唑鎓甲基硫酸盐-N-乙烯基吡咯烷酮共聚物(即，聚季铵-44)；和乙烯基吡咯烷酮和二烯丙基二甲基铵的共聚物。另外，适合的阳离子性聚合物包括用于个人护理的阳离子性聚合物，诸如Supreme、/>Hold、/>UltraCare、/>FC 370、/>FC 550、/>FC 552、/>Excellence、GOHSEFIMER K210TM、GOHSENX K-434和其组合。在某些示例性实施例中，聚(二烯丙基二甲基铵)氯化物(例如，polyDADMAC)是优选阳离子性聚合物。
在某些实施例中，阳离子性聚合物可以包括重复氨基酸单体(这类化合物也可称为聚氨基酸化合物)。适合的聚氨基酸化合物可以包括基本上任何适合的氨基酸单体基团，例如包括聚精氨酸、聚组氨酸、聚丙氨酸、聚甘氨酸、聚酪氨酸、聚脯氨酸、聚鸟氨酸和聚赖氨酸。在某些示例性实施例中，聚赖氨酸是优选聚氨基酸和优选阳离子性聚合物。应理解，聚赖氨酸可以包括由D-赖氨酸和/或L-赖氨酸构成的ε-聚赖氨酸和/或α-聚赖氨酸。聚赖氨酸可因此包括α-聚-L-赖氨酸、α-聚-D-赖氨酸、ε-聚-L-赖氨酸、ε-聚-D-赖氨酸和其混合物。在某些实施例中，聚赖氨酸可主要是ε-聚-L-赖氨酸。应进一步理解，一或多种聚氨基酸化合物可以任何可获得的形式(例如，共轭酸或共轭碱)使用，且可使用聚氨基酸的盐形式替代聚氨基酸(或与其一起使用)。
阳离子性聚合物还可(或替代地)包括衍生聚氨基酸(即，含有衍生氨基酸单体单元的阳离子性聚合物)。举例来说，衍生聚氨基酸可以包括衍生聚精氨酸、衍生聚鸟氨酸、衍生聚组氨酸和衍生聚赖氨酸。包括衍生聚氨基酸化合物的CMP组合物公开于美国临时专利申请案序号62/958,033中，其以全文引用的方式并入本文中。
在使用点，抛光组合物可以包括基本上任何适合量的阴离子性聚合物。举例来说，在使用点，抛光组合物可以包括按重量计0.1ppm或更多的阳离子性聚合物(例如，按重量计约0.2ppm或更多、按重量计约0.3ppm或更多、按重量计约0.5ppm或更多、按重量计约1ppm或更多、按重量计约2ppm或更多、按重量计约5ppm或更多、按重量计约10ppm或更多、按重量计约20ppm或更多或按重量计约30ppm或更多)。在使用点，组合物中的阳离子性聚合物的量可以是按重量计200ppm或更少(例如，按重量计约100ppm或更少、按重量计约75ppm或更少、按重量计约50ppm或更少、或按重量计约25ppm或更少)。因此，应理解，在使用点，阳离子性聚合物的量可在由前述端点中的任何两者限定的范围内，例如在按重量计约0.1ppm至按重量计约200ppm范围内(例如，按重量计约1ppm至按重量计约200ppm、按重量计约2ppm至按重量计约50ppm、或按重量计约20ppm至按重量计约200ppm)，其取决于所使用的具体阳离子性聚合物。
在某些有利实施例中，阴离子性聚合物可以包括聚磺酸聚合物且阳离子性聚合物可以包括聚氨基酸或具有季胺基的重复单体。在一个尤其优选实施例中，阴离子性聚合物包括聚苯乙烯磺酸(PSSA)且阳离子性聚合物包括聚赖氨酸(例如，ε-聚-L-赖氨酸)。
阴离子性和阳离子性聚合物可以具有基本上任何适合的分子量且无需具有相同的分子量或甚至相似的分子量。举例来说，阴离子性和阳离子性聚合物可以具有约200g/mol或更大(例如，约1,000g/mol或更大、约3,000g/mol或更大、或约10,000g/mol或更大)的平均分子量。阴离子性和阳离子性聚合物可以具有约5,000,000g/mol或更小(例如，约1,000,000g/mol或更小、约300,000或更小、或约100,000g/mol或更小)的平均分子量。因此，应理解，阴离子性和阳离子性聚合物可以具有由前述端点中的任两者限定的平均分子量。举例来说，阳离子性聚合物可以具有约200g/mol至约5,000,000g/mol(例如，约1,000g/mol至约1,000,000g/mol、或约3,000g/mol至约300,000g/mol)的平均分子量。
在某些有利实施例中，抛光组合物可以包括阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂的量与阳离子性聚合物的量的优选比。举例来说，此比可表示为负电荷与正电荷比，其中组合物的负电荷与正电荷比是阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比(例如，以每升组合物的电荷的摩尔数计)。应理解，虽然阴离子性粒子(例如，阴离子性二氧化硅或阴离子性氧化铝研磨粒子)具有与其相关的负电荷，但当计算组合物的负电荷与正电荷比时，这些负电荷不包括在内。
在优选实施例中，阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂上的负电荷总数大于或等于阳离子性聚合物上的正电荷总数(即，负电荷与正电荷比大于或等于1:1)。如以下实例中更详细地描述，已发现当组合物的负电荷与正电荷比小于1:1时(即，当阳离子性聚合物上的正电荷数超出阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂上的负电荷数时)，阴离子性二氧化硅粒子的胶体稳定性趋于显著降低。当组合物的负电荷与正电荷比小于约3.5:1时，阴离子性氧化铝粒子的胶体稳定性趋于显著降低。在较高的负电荷与正电荷比下(例如，在超出20:1或更高的负电荷与正电荷比下)，抛光性能可受到不利影响。举例来说，TiN屏障层的去除速率可随着阴离子性聚合物的量的提高而降低，由此增加晶片处理时间且潜在地增加图案化晶片中的凹陷和/或侵蚀。在较高阴离子性聚合物含量下，钨的静态蚀刻速率也会提高。
如上文所描述，抛光组合物(尤其是包括阴离子性胶态二氧化硅的抛光组合物)可以包括1:1或更高(例如1.2:1或更高或1.5:1或更高)的负电荷与正电荷比。抛光组合物也可以包括20:1或更低(例如，约15:1或更低、约12:1或更低、或约10:1或更低)的负电荷与正电荷比。因此，应理解，抛光组合物可以包括由前述端点中的任何两者限定的负电荷与正电荷比。举例来说，负电荷与正电荷比可在约1:1至约20:1(例如，约1:1至约12:1或约1:1至约10:1)范围内。
包括阴离子性α氧化铝粒子的抛光组合物可以包括3.5:1或更高(例如4:1或更高)的负电荷与正电荷比。抛光组合物也可以包括20:1或更低(例如，约15:1或更低、约12:1或更低、或约10:1或更低)的负电荷与正电荷比。因此，应理解，抛光组合物可以包括由前述端点中的任何两者限定的负电荷与正电荷比。举例来说，负电荷与正电荷比可在约3.5:1至约20:1(例如，约3.5:1至约12:1或约3.5:1至约10:1)范围内。
应理解，可溶性聚合物上的电荷(负或正)可以是永久带电基团和/或可电离基团的结果。应进一步理解，来自永久带电基团的电荷数基本上与pH无关，而来自可电离基团的电荷数取决于pH(和可电离基团的pKa)。基于将pKa定义为50％的可电离基团被电离的pH的亨德森-哈塞尔巴尔赫方程(Henderson-Hasselbach equation)，组合物中的负电荷数(来自阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂)可例如如下地以数学方式表示：
其中N-代表负电荷数，P-代表负永久带电基团数，I-代表可负电离基团数，pH代表组合物的pH，且pKa代表可电离基团的pKa。同样，组合物中的正电荷数(来自阳离子性聚合物)可例如如下地以数学方式表示：
其中N+代表正电荷数，P+代表正永久带电基团数，I+代表可正电离基团数，pH代表组合物的pH，且pKa代表可电离基团的pKa。基于前述命名法应理解，组合物的负电荷与正电荷比可定义为N-与N+的比。
组合物的负电荷与正电荷比的计算现在通过以下非限制性实例来证明，所述非限制性实例包括在pH 2.3下，按重量计110ppm的聚(4-苯乙烯磺酸)(阴离子性聚合物)和按重量计25ppm的聚赖氨酸(阳离子性聚合物)。在此实例中，阴离子性聚合物的平均分子量是约75,000g/mol且阳离子性聚合物的平均分子量是约4,000g/mol。阴离子性聚合物因此包括约407个重复单体单元(平均)，各自具有约184g/mol的分子量。阳离子性聚合物因此包括约31个重复单体单元(平均)，各自具有约129g/mol的分子量。
负电荷数N-可根据方程1计算，其中对于聚(4-苯乙烯磺酸)，I-＝0，使得N-＝P-。对一般技术人员来说将显而易见的是，聚(4-苯乙烯磺酸)每个单体包括一个永久带负电基团，使得P-等于单体基团数(或单体基团的浓度)。因此：
正电荷数N+可根据方程2计算，其中聚赖氨酸每个单体包括一个永久带正电基团和一个正电离基团。P+和I+可按上文如下计算：
所属领域的一般技术人员将容易理解，聚赖氨酸中的可正电离基团具有pKa＝2.18，使得(遵循方程2)：
因此，此实例组合物的负电荷与正电荷比是：N-/N+＝2.15(即，2.15:1)。
所公开的抛光组合物通常是酸性的，其具有小于约7的pH。例如，pH可大于约1(例如，大于约1.5或大于约2、或大于约2.5)。pH可小于约6(例如，小于约5、小于约4、或小于约3)。因此，应理解，抛光组合物的pH可通过前述端点中的任一者限定，例如在约1至约6(例如，约1至约5、约2至约5、或约2至约4)范围内。部分地为了使安全和运输问题最小化，pH优选大于约2。
抛光组合物的pH可通过任何适合手段达成和/或维持。抛光组合物可以包括基本上任何适合的pH调节剂或缓冲系统。举例来说，适合的pH调节剂可以包括硝酸、硫酸、磷酸、邻苯二甲酸、柠檬酸、己二酸、草酸、丙二酸、顺丁烯二酸、氢氧化铵等，而适合的缓冲剂可以包括磷酸盐、硫酸盐、乙酸盐、丙二酸盐、草酸盐、硼酸盐、铵盐等。
所公开的组合物进一步可任选地进一步包括含铁钨(或钼)抛光促进剂和相应的稳定剂(对于经配置用于钨或钼抛光的实施例)。如本文所用的含铁促进剂是在钨CMP操作期间增加钨的去除速率的含铁化合物。举例来说，含铁促进剂可以包括诸如美国专利5,958,288和5,980,775中所公开的可溶性含铁催化剂。这类含铁催化剂可溶于液体载剂，且可以包括例如三价铁(铁III)或二价铁(铁II)化合物，诸如硝酸铁、硫酸铁、卤化铁，包括氟化铁、氯化铁、溴化铁和碘化铁，以及过氯酸铁、过溴酸铁和过碘酸铁，和有机铁化合物，诸如乙酸铁、甲酸铁、乙酰基丙酮酸铁、柠檬酸铁、葡糖酸铁、丙二酸铁、草酸铁、邻苯二甲酸铁和丁二酸铁和其混合物。
诸如美国专利7,029,508和7,077,880中所公开，含铁促进剂还可以包括与胶态二氧化硅粒子的表面缔合(例如，涂布或键结)的含铁活化剂(例如，产生自由基的化合物)或含铁催化剂。举例来说，含铁促进剂可与胶体表面粒子的表面上的硅烷醇基键结。
抛光组合物中的含铁促进剂的量可视所使用的氧化剂和促进剂的化学形式而变化。在氧化剂(下文更详细地描述)是过氧化氢(或其类似物中的一种)且使用可溶性含铁催化剂(诸如，硝酸铁或硝酸铁的水合物)时，催化剂可在使用点以按组合物的总重量计足以提供约0.5至约3000ppm范围内的Fe的量存在于组合物中。在使用点，抛光组合物可以包括约1ppm或更多Fe(例如，约2ppm或更多、约5ppm或更多、或约10ppm或更多)。在使用点，抛光组合物可以包括约1000ppm或更少Fe(例如，约500ppm或更少、约200ppm或更少或约100ppm或更少)。因此，抛光组合物可以包括在由以上端点中的任一者限定的范围内的Fe。在使用点，组合物可以包括约1至约1000ppm Fe(例如，约2至约500ppm、约5至约200ppm、或约10至约100ppm)。
包括含铁促进剂的抛光组合物的实施例可进一步包括稳定剂。在不存在这类稳定剂的情形下，含铁促进剂和氧化剂(若存在)可以随时间推移而使氧化剂快速降解的方式反应。稳定剂的添加通常会降低含铁促进剂的有效性，使得添加至抛光组合物的稳定剂类型和量的选择可对CMP性能具有显著影响。稳定剂的添加可能导致在抑制促进剂与氧化剂(若存在)反应的同时允许促进剂保留充分活性，以便促进快速钨抛光速率的稳定剂/促进剂复合物的形成。
适用的稳定剂包括磷酸、有机酸、膦酸盐化合物、腈化物和结合至金属且降低其对过氧化氢分解的反应性的其它配体和其混合物。酸稳定剂可以其结合物形式使用，例如可使用羧酸盐替代羧酸。本文中用于描述适用稳定剂的术语“酸”还意谓酸稳定剂的共轭碱。稳定剂可单独或以组合形式使用且显著降低氧化剂(诸如过氧化氢)的分解速率。
优选稳定剂包括磷酸、乙酸、邻苯二甲酸、柠檬酸、己二酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、顺丁烯二酸、戊烯二酸、粘康酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、丙二胺四乙酸(PDTA)和其混合物。优选稳定剂可以每单位含铁促进剂约1当量至约3.0重量百分比或更多(例如约3至约10当量)范围内的量添加至本发明的组合物中。如本文所用，术语“每单位含铁促进剂的当量”意谓组合物中每单位铁离子的一个稳定剂分子。举例来说，每单位含铁促进剂2当量意谓对于各个催化剂离子存在两个稳定剂分子。
抛光组合物可任选地进一步包括氧化剂。氧化剂可在浆料制造过程期间或在即将进行CMP操作之前(例如，在工业中常见的位于半导体制造设施处的贮槽或浆料分配系统中)添加至抛光组合物中。优选氧化剂包括无机或有机过化合物。如本文中所定义的过化合物是含有至少一个过氧基(-O--O-)的化合物或含有处于其最高氧化态的元素的化合物。含有至少一个过氧基的化合物的实例包括但不限于过氧化氢和其加合物(诸如，过氧化脲和过碳酸盐)、有机过氧化物(诸如，过氧化苯甲酰、过氧乙酸和二叔丁基过氧化物)、单过氧硫酸盐(SO5 ＝)、二过氧硫酸盐(S2O8 ＝)和过氧化钠。含有处于其最高氧化态的元素的化合物的实例包括但不限于过碘酸、过碘酸盐、过溴酸、过溴酸盐、过氯酸、过氯酸盐、过硼酸和过硼酸盐以及过锰酸盐。最优选氧化剂是过氧化氢。
氧化剂可在使用点以介于例如约0.1至约20重量％范围内的量存在于抛光组合物中。举例来说，在使用过氧化氢氧化剂和可溶性含铁促进剂的实施例中，氧化剂可在使用点以介于约0.1重量％至约10重量％范围内的量存在于抛光组合物中(例如，约0.5重量％至约5重量％或约1重量％至约5重量％)。
所公开的抛光组合物可进一步任选地包括抑制(或进一步抑制)金属蚀刻(例如，钨或钼蚀刻/腐蚀)的化合物。适合的抑制剂化合物意图抑制固体金属转化成可溶性金属化合物，同时允许通过CMP操作来有效去除固体金属。抛光组合物可以包含基本上任何适合的抑制剂，例如公开于共同让渡的美国专利9,238,754；9,303,188和9,303,189中的抑制剂化合物。
作为金属(例如，钨)蚀刻的适用抑制剂的化合物的实例类别包括具有含氮官能团(诸如含氮杂环、烷基铵离子、氨基烷基和氨基酸)的化合物。适用氨基烷基腐蚀抑制剂包括例如：己胺、四甲基对苯二胺、辛胺、二亚乙基三胺、二丁基苯甲胺、氨基丙基硅烷醇、氨基丙基硅氧烷、十二烷胺、其混合物以及合成的和天然存在的氨基酸，包括例如赖氨酸、酪氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、胱氨酸和甘氨酸(氨基乙酸)。
抑制剂化合物可替代地和/或另外在溶液中于液体载剂中包括胺化合物。(一或多种)胺化合物可以包括伯胺、仲胺、叔胺或季胺。胺化合物可进一步包括单胺、二胺、三胺、四胺或具有大量重复氨基(例如，4个或更多个氨基)的基于胺的聚合物。
所公开的抛光组合物可以包括基本上任何适合浓度的钨蚀刻抑制剂化合物。通常，所述浓度期望足够高以在一定范围的氧化剂(例如，过氧化氢)浓度下提供足够的蚀刻抑制，但足够低以使化合物可溶且不会将钨抛光速率降至低于可接受的程度。可溶意谓化合物完全溶解于液体载剂中或其在液体载剂中形成微胞或携带于微胞中。在某些实施例中，抑制剂在使用点的浓度可在按重量计约0ppm至按重量计约10,000ppm范围内(例如按重量计约0ppm至按重量计约5000ppm或按重量计约0ppm至按重量计约1000ppm)。
所公开的抛光组合物可以包括基本上任何额外的任选的化学添加剂。举例来说，所公开的组合物可以包括另外的蚀刻抑制剂、分散剂和杀生物剂。这类额外添加剂完全是任选的。所公开的实施例不限于此且不需要使用这类添加剂中的任何一或多种。在进一步包括杀生物剂的实施例中，杀生物剂可以包括任何适合的杀生物剂，例如所属领域的一般技术人员已知的异噻唑啉酮杀生物剂。
抛光组合物可使用任何适合的技术制备，其中许多技术是所属领域的技术人员已知的。抛光组合物可以分批或连续方法制备。一般来说，抛光组合物可通过以任何次序组合其组分来制备。如本文所用的术语“组分”包括个别成分(例如胶态二氧化硅、含铁促进剂、胺化合物等)。
举例来说，可将抛光组合物组分(诸如含铁促进剂、稳定剂、钨蚀刻抑制剂和/或杀生物剂)直接添加至二氧化硅分散体(诸如阴离子或阳离子性胶态二氧化硅)中。二氧化硅分散体和其它组分可使用任何适合的技术掺合在一起以实现充分混合。这类掺合/混合技术是所属领域的一般技术人员众所周知的。可在制备抛光组合物期间的任何时间添加氧化剂(若存在)。举例来说，可在使用之前制备抛光组合物，其中在即将进行CMP操作之前(例如，在CMP操作的约1分钟内，或约10分钟内，或约1小时内，或约1天内，或约1周内)添加一或多种组分(诸如氧化剂)。抛光组合物也可通过在CMP操作期间在衬底表面(例如，在抛光垫上)混合组分来制备。
抛光组合物可有利地作为包含具有上述物理特性的胶态二氧化硅和其它任选的组分的单封装系统供应。氧化剂宜与抛光组合物的其它组分分开供应，且可例如由最终用户在即将使用之前(例如在使用之前1周或更短时间内、在使用之前1天或更短时间内、在使用之前1小时或更短时间内、在使用之前10分钟或更短时间内或在使用之前1分钟或更短时间内)与抛光组合物的其它组分组合。抛光组合物的组分的各种其它两容器、或三容器或更多容器型组合在一般技术人员的知识范围内。
本发明的抛光组合物也可提供成意图在使用前用适量水稀释的浓缩物。在这类实施例中，抛光组合物浓缩物可以包括一定量的研磨剂(例如二氧化硅)、含铁促进剂、稳定剂、钨蚀刻抑制剂和任选的杀生物剂，以使得使用适量水和任选的氧化剂(若其未以适量存在)稀释浓缩物时，抛光组合物的各组分将以在上文针对各组分所列举的适当范围内的量存在于抛光组合物中。举例来说，胶态二氧化硅和其它任选的组分可各自以比上文针对各组分所列举的使用点浓度大约2倍(例如，约3倍、约4倍、约5倍或甚至约10倍)的量存在于抛光组合物中，使得当用等体积的水(例如，分别用2倍等体积的水、3倍等体积的水、4倍等体积的水或甚至9倍等体积的水)以及适量的氧化剂稀释浓缩物时，各组分将以在上文针对各组分所阐述的范围内的量存在于抛光组合物中。此外，如将由一般技术人员所理解，浓缩物可含有存在于最终抛光组合物中的适合部分的水，以确保其它组分至少部分或完全溶解于浓缩物中。
所公开的抛光组合物可有利地用于抛光包括钨层或钼层和介电材料(诸如氧化硅)的衬底。在这类应用中，钨或钼层可沉积于一或多个例如包括钛和/或氮化钛(TiN)的屏障层上。介电层可以是金属氧化物，诸如来源于正硅酸四乙酯(TEOS)、多孔金属氧化物、多孔或无孔经碳掺杂的氧化硅、经氟掺杂的氧化硅、玻璃、有机聚合物、经氟化的有机聚合物或任何其它适合的高k或低k绝缘层的氧化硅层。
本发明的抛光方法尤其适合于与化学机械抛光(CMP)设备结合使用。通常，设备包括压板，其在使用时处于运动中且具有由轨道、线性或圆周运动产生的速度；抛光垫，其与压板接触且在运动时随压板移动；和载体，其固持待通过接触抛光垫的表面且相对于所述表面移动而抛光的衬底。衬底的抛光通过以下进行：使衬底与抛光垫和本发明的抛光组合物接触而放置，且随后相对于衬底移动抛光垫，以便研磨衬底(诸如钨、钛、氮化钛和/或如本文中所描述的介电材料)的至少一部分，从而抛光衬底。
衬底可用化学机械抛光组合物与任何适合抛光垫(例如，抛光表面)平坦化或抛光。适合的抛光垫包括例如编织和非编织抛光垫。此外，适合的抛光垫可以包含具有不同密度、硬度、厚度、可压缩性、在压缩后反弹的能力和压缩模量的任何适合的聚合物。适合的聚合物包括例如聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龙、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共形成的产物和其混合物。
应理解，本发明包括诸多实施例。这些实施例包括但不限于权利要求书中所列举的实施例。
在第一实施例中，化学机械抛光组合物包含液体载剂；分散于液体载剂中的阴离子性粒子；阳离子性聚合物；和阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂。
第二实施例可以包括第一实施例，其中阴离子性粒子包含阴离子性二氧化硅、阴离子性氧化铝或其混合物。
第三实施例可以包括第一至第二实施例中的任一项，其进一步包含：含铁促进剂；和结合于含铁促进剂的稳定剂。
第四实施例可以包括第一至第三实施例中的任一项，其进一步包含过氧化氢。
第五实施例可以包括第一至第四实施例中的任一项，其中在组合物的pH下，阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比大于约1:1。
第六实施例可以包括第一至第五实施例中的任一项，其中阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比在约1:1至约10:1范围内。
第七实施例可以包括第一至第六实施例中的任一项，其中阴离子性粒子包含阴离子性胶态二氧化硅粒子；且在组合物的pH下，阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比大于约1:1。
第八实施例可以包括第一至第四实施例中的任一项，其中：阴离子性粒子包含阴离子性α氧化铝粒子；且在组合物的pH下，阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比大于约3.5。
第九实施例可以包括第一至第八实施例中的任一项，其中阴离子性聚合物包含聚磺酸聚合物。
第十实施例可以包括第一至第九实施例中的任一项，其中阴离子性聚合物是包含磺酸单体单元的聚磺酸聚合物，所述聚磺酸聚合物选自由以下组成的群组：聚乙烯基磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸)、聚(苯乙烯磺酸-共-顺丁烯二酸)和其混合物。
第十一实施例可以包括第一至第十实施例中的任一项，其中阴离子性聚合物包含聚乙烯基磺酸、聚苯乙烯磺酸或其混合物。
第十二实施例可以包括第一至第十一实施例中的任一项，其中阳离子性聚合物包含聚氨基酸。
第十三实施例可以包括第一至第十二实施例中的任一项，其中阳离子性聚合物包含聚赖氨酸。
第十四实施例可以包括第一至第十一实施例中的任一项，其中阳离子性聚合物包含包括季胺基的单体。
第十五实施例可以包括第十四实施例，其中阳离子性聚合物包含聚(二烯丙基二甲基铵)。
第十六实施例可以包括第一至第六实施例中的任一项，其中：阴离子性粒子包含阴离子性二氧化硅；阴离子性聚合物包含聚磺酸聚合物；且阳离子性聚合物包含聚氨基酸。
第十七实施例可以包括第十六实施例，其中：组合物进一步包含含铁促进剂和结合于含铁促进剂的稳定剂；阳离子性聚合物包含聚赖氨酸；和阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比在约1:1至约20:1范围内。
第十八实施例可以包括第十七实施例，其中：组合物在使用点包含按重量计约20至约2000ppm的聚苯乙烯磺酸；且所述组合物在使用点包含按重量计约2至约50ppm的聚赖氨酸。
第十九实施例可以包括第一至第六实施例中的任一项，其中：阴离子性粒子包含阴离子性α氧化铝；阴离子性聚合物包含聚磺酸聚合物；且阳离子性聚合物包含包括季胺基的单体。
第二十实施例可以包括第十九实施例，其中：组合物进一步包含含铁促进剂和结合于含铁促进剂的稳定剂；阳离子性聚合物包含聚(二烯丙基二甲基铵)；且阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比在约3.5:1至约20:1范围内。
第二十一实施例可以包括第二十实施例，其中：组合物在使用点包含按重量计约20至约2000ppm的聚苯乙烯磺酸；且所述组合物在使用点包含按重量计约20至约200ppm的聚(二烯丙基二甲基铵)。
第二十二实施例可以包括第一至第二十一实施例中的任一项，其中阴离子性粒子在抛光组合物中具有至少10mV的负电荷。
第二十三实施例可以包括第一至第二十二实施例中的任一项，其在使用点包含小于约1重量百分比的阴离子性粒子。
第二十四实施例可以包括第一至第二十三实施例中的任一项，其具有在约2至约5范围内的pH。
在第二十五实施例中，对具有钨层或钼层的衬底进行化学机械抛光的方法包含(a)使衬底与抛光组合物接触，所述抛光组合物包括：液体载剂、分散于液体载剂中的阴离子性粒子、阳离子性聚合物和阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂；(b)相对于衬底移动抛光组合物；和(c)研磨衬底以自衬底去除钨层或钼层的一部分，且由此抛光衬底。
第二十六实施例可以包括第二十五实施例，其中：阴离子性粒子包含阴离子性二氧化硅；阴离子性聚合物包含聚磺酸聚合物；且阳离子性聚合物包含聚氨基酸。
第二十七实施例可以包括第二十六实施例，其中：抛光组合物进一步包含含铁促进剂和结合于含铁促进剂的稳定剂；阳离子性聚合物包含聚赖氨酸；且阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比在约1:1至约20:1范围内。
第二十八实施例可以包括第二十五实施例，其中：阴离子性粒子包含阴离子性α氧化铝；阴离子性聚合物包含聚磺酸聚合物；且阳离子性聚合物包含含有季胺基的单体。
第二十九实施例可以包括第二十八实施例，其中：抛光组合物进一步包含含铁促进剂和结合于含铁促进剂的稳定剂；阳离子性聚合物包含聚(二烯丙基二甲基铵)；且阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比在约3.5:1至约20:1范围内。
以下实例进一步说明本发明，但当然不应理解是以任何方式限制其范畴。
实例1
制备且评估七种抛光组合物。各组合物包括1.2重量百分比的平均粒度为约100nm的阴离子性胶态二氧化硅(PL-5D，购自扶桑化学工业株式会社(Fuso ChemicalCompany))。各组合物进一步包括按重量计8000ppm的丙二酸、按重量计4725ppm的九水合硝酸铁、按重量计25ppm的平均分子量是4000g/mol的ε-聚-L-赖氨酸(此实例中的阳离子性聚合物)、按重量计30ppm的苯并三唑和按重量计100ppm的Proxel Ultra10杀生物剂。使用硝酸将各组合物的pH调节至2.0。组合物1A不包括其他组分。组合物1B、1C、1D、1E、1F和1G进一步包括平均分子量是75,000g/mol的如下聚(苯乙烯磺酸)(此实例中的阴离子性聚合物)：按重量计45ppm(1B)、按重量计108.75ppm(1C)、按重量计172.5ppm(1D)、按重量计236.25ppm(1E)、按重量计300ppm(1F)和按重量计600ppm(1G)。表1列出了如使用以上方程1和2计算的在pH 2下阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比。
各组合物的两个样品在45℃下老化以评估阴离子性二氧化硅在组合物中存在其它组分的情况下的胶体稳定性。使用购自仪器公司的/>测量各样品中的阴离子性胶态二氧化硅的粒度。在45℃下老化0、1、2、3和4周时进行粒度测量(零周测量是在样品温度达到45℃后不久进行)。表1报告各组合物的两个样品的平均粒度值。两个样品的粒度值之间的差异通常在1nm以内且从未超过3nm。
表1
由表1中列出的结果显而易见，抛光组合物1C、1D、1E、1F和1G是胶体稳定的且未展现粒子生长。组合物1B是胶体稳定的，但展现约10nm的粒度增加。组合物1A不稳定且迅速沉降(在将阳离子性聚合物添加至阴离子性二氧化硅分散体时)。由此实例显而易见，相比于负电荷与正电荷比大于1的组合物(1C、1D、1E、1F和1G)，负电荷与正电荷比小于1的组合物(1A和1B)的胶体稳定性较差。
实例2
制备且评估十二种抛光组合物。各组合物包括1.5重量百分比的平均粒度是约100nm的阴离子性胶态二氧化硅(PL-5D，购自扶桑化学工业株式会社)。各组合物进一步包括按重量计8000ppm的丙二酸、按重量计4725ppm的九水合硝酸铁、按重量计30ppm的苯并三唑、按重量计15ppm的14杀生物剂和平均分子量是75,000g/mol的聚(苯乙烯磺酸)。使用硝酸将各组合物的pH调节至2.0。组合物2A、2C、2E、2G、2I和2K包括按重量计84ppm的PSSA，而组合物2B、2D、2F、2H、2J和2L包括按重量计140ppm的PSSA。组合物2C-2L进一步包括按重量计25ppm(2C和2D)、按重量计40ppm(2E和2F)、按重量计50ppm(2G和2H)、按重量计75ppm(2I和2J)或按重量计100ppm(2K和2L)的平均分子量是4000g/mol的ε-聚-L-赖氨酸。PSSA和εPLL的量在表4中表示，以及使用以上方程1和2计算的在PH 2下阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比。
使用购自仪器公司的/>测量各样品中的阴离子性胶态二氧化硅的粒度。表2报告各种组合物的两个样品的平均粒度值。评估组合物2A-2H和2J的钨静态蚀刻速率(SER)。各组合物进一步包括2重量百分比的过氧化氢。将一英寸见方晶片样品(从8英寸直径的毯覆式晶片切割)在60℃下浸入对应组合物(钨侧朝上)中3分钟。首先使用W8700-105(可购自CMC材料公司(CMC Materials))抛光毯覆式晶片(从其中切割出样品)，以去除自晶片表面传入的W粗糙度和氧化钨。SER值报告于表2中。各SER值是两次测量的平均值。
表2
由表2中列出的结果显而易见，抛光组合物2A-2F和2H是胶体稳定的且展现极少至不展现粒子生长。抛光组合物2G和2J最初是稳定的但展现适度的粒子生长，而组合物2I、2K和2L不稳定且展现快速的粒子生长。假设负电荷与正电荷比大于约1，则包括中等水平的εPLL(例如，25、40和50ppm)的组合物展现较低SER值(例如，组合物2D、2F和2H)。
实例3
制备且评估六种抛光组合物。各组合物包括1.5重量百分比的平均粒度是约100nm的阴离子性胶态二氧化硅(PL-5D，购自扶桑化学工业株式会社)。各组合物进一步包括按重量计8000ppm的丙二酸、按重量计4725ppm的九水合硝酸铁、按重量计30ppm的苯并三唑、按重量计100ppm的Proxel Ultra10杀生物剂、按重量计25ppm的阳离子性聚合物和阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂。使用硝酸将各组合物的pH调节至2.0。表3A显示用于这些组合物中的具体阳离子性聚合物和阴离子性聚合物或表面活性剂。量以按重量计的百万分率给出。表3A进一步列出了使用以上方程1和2计算的在pH 2下阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比。
表3A
抛光组合物 阳离子性聚合物 阴离子性聚合物/表面活性剂(ppm) (-)/(+)比
3A 25ppmε-聚-L-赖氨酸 2250ppm DDHDD 8
3B 25ppmε-聚-L-赖氨酸 562.5ppm Z2300 2.8
3C 25ppmε-聚-L-赖氨酸 280ppm DDBSA 2.8
3D 25ppm PEI(300) 140ppm PSSA 1.3
3E 25ppm PEI(600) 140ppm PSSA 1.3
3F 25ppm PEI(1800) 140ppm PSSA 1.3
参见表3A，PEI代表平均分子量是300(3D)、600(3E)和1800(3F)的聚乙烯亚胺。PSSA代表聚(苯乙烯磺酸)。DDHDD代表十六烷基二苯醚二磺酸二钠，DDBSA代表十二烷基苯磺酸，且Z2300代表Zeta-sperse 2300(其包括50重量百分比的DDBSA)。
各组合物的两个样品在45℃下老化以评估阴离子性二氧化硅在组合物中存在其它组分的情况下的胶体稳定性。使用购自仪器公司的/>测量各样品中的阴离子性胶态二氧化硅的粒度。在45℃下老化0、1和2周时进行粒度测量(零周测量是在样品温度达到45℃后不久进行的)。表3B报告各组合物的两个样品的平均粒度值。两个样品的粒度值之间的差异通常在1nm以内且从未超过2nm。
表3B
由表3B中列出的结果显而易见，抛光组合物3B、3C、3D、3E和3F是胶体稳定的且未展现粒子生长。组合物3A是胶体稳定的，但粒度的明显增加被认为是归因于由DDHDD引起的起泡。
实例4
制备且评估七种抛光组合物。各组合物包括平均粒度是约90-95nm的0.25重量百分比的阴离子性氧化铝(用聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸)处理的α-氧化铝)。各组合物进一步包括按重量计3240ppm的丙二酸、按重量计1500ppm的九水合硝酸铁、按重量计500ppm的L-赖氨酸和按重量计15ppm的14杀生物剂。使用硝酸将各组合物的pH调节至2.3。组合物4B、4C、4D、4E、4F和4G进一步包括按重量计50ppm(4B、4D和4E)或按重量计150ppm(4C、4F和4G)的平均分子量为75,000g/mol的聚(苯乙烯磺酸)。组合物4D、4E、4F和4G进一步包括按重量计8.35ppm(4D)、按重量计25ppm(4E和4F)或按重量计75ppm(4G)的平均分子量为4000g/mol的ε(-聚-L-赖氨酸)。PSSA和εPLL的量示于表4中。表4进一步列出了使用以上方程1和2计算的在pH 2.3下阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比。
使用LA960粒度测量系统来测量阴离子性氧化铝的粒度。粒度值报告于表4中。
表4
抛光组合物 PSSA(ppm) εPLL(ppm) (-)/(+)比 粒度(nm)
4A 0 0 NA 93.2
4B 50 0 NA 93.1
4C 150 0 NA 93.3
4D 50 8.35 2.8 94.4
4E 50 25 0.9 143
4F 150 25 2.8 98.5
4G 150 75 0.9 沉降
由表4中列出的结果显而易见，抛光组合物4D和4F是稳定的且展现极少至不展现粒子生长。组合物4E最初通过展现约50nm的粒度增长而稳定。组合物4G不稳定，阴离子性氧化铝粒子迅速沉降。在此具体实例中显而易见，与具有2.8的负电荷与正电荷比的组合物相比，具有小于1的负电荷与正电荷比的组合物的胶体稳定性较差。
实例5
制备且评估两种抛光组合物。第一(对照)组合物包括W8700-105(购自CMC材料公司)，且第二组合物包括1.5重量百分比阴离子性胶态二氧化硅PL-5D(购自扶桑化学工业株式会社)、按重量计8000ppm的丙二酸、按重量计4725ppm的九水合硝酸铁、按重量计224ppm的平均分子量为75,000g/mol的聚(苯乙烯磺酸)、按重量计40ppm的ε-聚-L-赖氨酸(平均分子量是4000g/mol)和按重量计15ppm的14杀生物剂。使用硝酸将pH调节至2.0。将组合物用2份水:1份浆料组合物稀释以获得最终抛光组合物。使用点组合物包括2.0重量百分比过氧化氢。
评估各组合物的钨抛光性能。钨毯覆式晶片和TEOS毯覆式晶片的抛光速率是通过抛光具有相应W和TEOS层的200mm毯覆式晶片而获得。图案化晶片性能是通过抛光200mmSilyb 854钨图案化晶片(购自西布晶片公司(Silyb Wafer Services))而获得。所有晶片均使用/>CMP工具(购自应用材料公司(Applied Materials))和NexPlanarM2000抛光垫(购自CMC材料公司)以2.5psi的下压力、113rpm的压板速度、111rpm的头速度和150mL/min的浆料流速进行抛光。将晶片抛光至终点(EP)加20％的过度抛光。毯覆式W和TEOS去除速率(RR)和图案化晶片清除时间显示于表5A中。使用原子力显微镜测量在0.18×0.18μm、1×1μm、1×3μm、3×1μm、10×10μm和50×50μm特征上测量侵蚀和凹陷。侵蚀和凹陷结果显示于表5B和5C中。所有值均以/>为单位给出。
表5A
表5B-侵蚀
表5C-凹陷
由表5A、5B和5C中列出的结果显而易见，本发明的组合物5A在大范围的特征尺寸上实现低得多且更均匀的凹陷和侵蚀，而无产量损失(清除时间从93秒改良成89秒)。
实例6
制备且评估两种抛光组合物。第一组合物(对照)组合物包括W8700-105(购自CMC材料公司)，且第二组合物包括1.2重量百分比阴离子性胶态二氧化硅PL-5D(购自扶桑化学工业株式会社)、按重量计8000ppm的丙二酸、按重量计4725ppm的九水合硝酸铁、按重量计300ppm的平均分子量为75,000g/mol的聚(苯乙烯磺酸)、按重量计30ppm的平均分子量为4000g/mol的ε-聚-L-赖氨酸和按重量计15ppm的14杀生物剂。使用硝酸将pH调节至2.0。将组合物用2份水:1份浆料组合物稀释以获得最终使用点抛光组合物。使用点组合物进一步包括2％过氧化氢。
评估各组合物的钨抛光性能。图案化晶片性能是通过抛光200mmSilyb 854钨图案化晶片(购自西布晶片公司)而获得。所有晶片均使用/>CMP工具(购自应用材料公司)和NexPlanar M2000抛光垫(购自CMC材料公司)以2.5psi的下压力(使用3MA165圆盘进行异位调节)、113rpm的压板速度、111rpm的头速度和150mL/min的浆料流速进行抛光。将晶片抛光至终点(EP)加20％的过度抛光。侵蚀、凹陷和场氧化物损失结果显示于表6A、6B和6C中。
表6A-侵蚀
表6B-凹陷
表6C-场氧化物损失
由表6A、6B和6C中列出的结果显而易见，本发明的组合物6A在大范围的特征尺寸上实现低得多且更均匀的凹陷和侵蚀，且显著降低了相同特征上的场氧化物损失。
实例7
制备且评估六种抛光组合物。各组合物包括平均粒度为约90-95nm的0.25重量百分比的阴离子性氧化铝(用聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸)处理的α-氧化铝)。各组合物进一步包括按重量计3240ppm的丙二酸、按重量计1500ppm的九水合硝酸铁、按重量计500ppm的L-赖氨酸(7A-7E)或L-精氨酸(7F)和按重量计15ppm的14杀生物剂。使用硝酸将各组合物的pH调节至2.3。组合物7B、7C、7D、7E和7F如下进一步包括按重量计50ppm(7C)、按重量计100ppm(7D)或按重量计150ppm(7B、7E和7F)的平均分子量为75,000g/mol的聚(苯乙烯磺酸)。组合物7C、7D、7E和7F进一步包括按重量计8.35ppm(7C)、按重量计16.7ppm(7D)或按重量计25ppm(7E和7F)的平均分子量为4000g/mol的ε-聚-L-赖氨酸。PSSA和εPLL的量示于表7A中。对于组合物7C、7D、7E和7F，阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比是2.8。
评估各组合物的钨抛光性能。钨毯覆式晶片和TEOS毯覆式晶片的抛光速率是通过抛光具有相应W和TEOS层的200mm毯覆式晶片而获得(抛光时间是60秒)。毯覆式去除速率显示于表7A中。图案化晶片性能是通过抛光200mmSilyb 854钨图案化晶片(购自西布晶片公司)而获得。图案化晶片数据显示于表7B中。
所有晶片均使用CMP工具(购自应用材料公司)和NexPlanar M2000抛光垫(购自CMC材料公司)以2.5psi的下压力、115rpm的压板速度、109rpm的头速度和150mL/min的浆料流速进行抛光。将晶片抛光至终点(EP)加30秒过度抛光。图案化钨去除速率(RR)、图案化晶片清除时间和1×1μm阵列凹陷和侵蚀显示于表7B中。所有值均以/>为单位给出。
表7A
表7B
由表7A和7B中列出的数据显而易见，组合物7C、7E和7F显示改良的侵蚀性能，而组合物7D、7E和7F显示改良的凹陷性能。组合物7B、7C、7D、7E和7F的图案化W RR和图案化晶片清除时间相似。
实例8
制备且评估五种抛光组合物。各组合物包括0.3125％重量百分比的平均粒度为约60nm的经处理的α氧化铝(经聚(丙烯酸)-共-聚(2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸)处理的α-氧化铝)。各组合物进一步包括按重量计1620ppm的丙二酸、按重量计750ppm的九水合硝酸铁、按重量计125ppm的Igepal CA630(CAS#9002-93-1)、按重量计375ppm的TSF-20(CAS#65143-89-7)、按重量计250ppm的L-赖氨酸、按重量计250ppm的L-精氨酸和按重量计15ppm的Acticide 14杀生物剂、阳离子性聚合物(ε-聚-L-赖氨酸或聚DADMAC)和阴离子性聚合物PSSA。使用硝酸将各组合物的pH调节至2.3。表8A显示用于这些组合物中的具体阳离子性聚合物和阴离子性聚合物。量以按重量计的百万分率给出。表8A进一步列出了使用以上方程1和2计算的在pH 2.3下阴离子性聚合物上的负电荷总数与阳离子性聚合物上的正电荷总数的比。
表8A
抛光组合物 阳离子性聚合物 阴离子性聚合物/表面活性剂(ppm) (-)/(+)比
8A 30ppmε-聚-L-赖氨酸 200ppm PSSA 3.3
8B 30ppmε-聚-L-赖氨酸 300ppm PSSA 4.9
8C 30ppmε-聚-L-赖氨酸 500ppm PSSA 8.2
8D 45ppm聚DADMAC 450ppm PSSA 6.9
8E 60ppm聚DADMAC 600ppm PSSA 6.9
各组合物的两个样品在45℃下老化以评估阴离子性二氧化硅在组合物中存在其它组分的情况下的胶体稳定性。使用购自仪器公司的/>测量各样品中的阴离子性胶态二氧化硅的粒度。在45℃下老化0、1和2周时进行粒度测量(零周测量是在样品温度达到45℃后不久进行的)。表8B报告各组合物的两个样品的平均粒度值。两个样品的粒度值之间的差异通常在1nm以内且从未超过2nm。
表8B
由表8B中列出的结果显而易见，抛光组合物8B、8C、8D和8E是胶体稳定的且未展现粒子生长。组合物8A最初是胶体稳定的且最初未展现粒子生长，但在45℃下两周后沉降。
实例9
制备且评估两种抛光组合物。第一(对照)组合物包括W8052-63和W8052-185(可购自CMC材料公司)。第二(9A)组合物与上文关于实例8描述的组合物8E相同。评估各组合物的钨抛光性能。图案化晶片性能是通过抛光200mmSilyb 754钨图案化晶片(购自西布晶片公司)而获得。所有晶片均使用/>CMP工具(购自应用材料公司)和NexPlanar E6088抛光垫(购自CMC材料公司)以两步法进行抛光，其中压板速度是113rpm、头速度是111rpm且浆料流速是150mL/min。在对照中，晶片首先用W8052-63以2psi的下压力抛光直到标志时间(直到钨层开始清除)，且用W8052-185以1.5psi的下压力抛光直到终点加20％的过度抛光。在本发明的实例中，晶片用组合物9A在3psi下抛光直到标志时间，且随后在1psi下抛光至终点(EP)加20％的过度抛光。钨去除速率和处理时间、侵蚀、凹陷和场氧化物损失结果显示于表9A、9B、9C和9D中。
表9A-钨去除速率
/>
表9B-侵蚀
表9C-凹陷
表9D-场氧化物损失
由表9B、9C和9D中列出的结果显而易见，本发明的组合物9A在大范围的特征尺寸上实现低得多且更均匀的凹陷和侵蚀，且显著降低了相同特征范围内的场氧化物损失。此外，由表9A中列出的结果显而易见，本发明的组合物9A实现此显著改良的图案化晶片性能，同时还实现类似的钨去除速率和类似的总处理时间。应理解，本发明的组合物9A使用单一抛光组合物实现了这些结果，且因此可提供相等的产量或甚至提高产量，因为不需要在标志时间改变抛光组合物且因此不会随着组合物变化引入时间延迟(典型的时间延迟是至少10秒，且未在表9A中列出)。
应理解，除非本文另外指明，否则本文中值范围的引述仅意图充当单独提及属于所述范围内的各独立值的简写方法，且各独立值如同其在本文中单独列举而并入本说明书中。除非本文中另外指示或另外与上下文明显矛盾，否则本文中所描述的所有方法可以任何适合的次序执行。除非另外主张，否则使用本文所提供的任何和所有实例或例示性语言(例如，“诸如”)仅意图较好地阐明本发明而不对本发明的范围造成限制。本说明书中的语言不应理解为指示任何未要求的要素对于实践本发明必不可少。
本发明的优选实施例描述于本文中，包括本案发明人已知用于实施本发明的最优选模式。在阅读前述描述之后，这些优选实施例的变化对于所属领域的一般技术人员可变得显而易见。本案发明人期望所属领域的技术人员适当时采用这类变化，且本案发明人意图以不同于本文中具体描述的其它方式来实践本发明。因此，若适用法律允许，则本发明包括在随附于本文的权利要求书中所叙述的主题的所有修改和等效物。此外，除非本文另有指示或以其它方式明显与上下文矛盾，否则本发明涵盖上述要素在其所有可能变化中的任何组合。

Claims (29)

1.一种化学机械抛光组合物，其包含：
液体载剂；
分散于所述液体载剂中的阴离子性粒子；
阳离子性聚合物；和
阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阴离子性粒子包含阴离子性二氧化硅、阴离子性氧化铝或其混合物。
3.根据权利要求1所述的组合物，其进一步包含：
含铁促进剂；和
结合于所述含铁促进剂的稳定剂。
4.根据权利要求1所述的组合物，其进一步包含过氧化氢。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中在所述组合物的pH下，所述阴离子性聚合物上的负电荷总数与所述阳离子性聚合物上的正电荷总数的比大于约1:1。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阴离子性聚合物上的负电荷总数与所述阳离子性聚合物上的正电荷总数的比在约1:1至约10:1范围内。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中：
所述阴离子性粒子包含阴离子性胶态二氧化硅粒子；并且
在所述组合物的pH下，所述阴离子性聚合物上的负电荷总数与所述阳离子性聚合物上的正电荷总数的比大于约1:1。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中：
所述阴离子性粒子包含阴离子性α氧化铝粒子；并且
在所述组合物的pH下，所述阴离子性聚合物上的负电荷总数与所述阳离子性聚合物上的正电荷总数的比大于约3.5。
9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阴离子性聚合物包含聚磺酸聚合物。
10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阴离子性聚合物是包含磺酸单体单元的聚磺酸聚合物，所述聚磺酸聚合物选自由以下组成的群组：聚乙烯基磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸)、聚(苯乙烯磺酸-共-顺丁烯二酸)和其混合物。
11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阴离子性聚合物包含聚乙烯基磺酸、聚苯乙烯磺酸或其混合物。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子性聚合物包含聚氨基酸。
13.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子性聚合物包含聚赖氨酸。
14.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子性聚合物包含含有季胺基的单体。
15.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子性聚合物包含聚(二烯丙基二甲基铵)。
16.根据权利要求1所述的组合物，其中：
所述阴离子性粒子包含阴离子性二氧化硅；
所述阴离子性聚合物包含聚磺酸聚合物；并且
所述阳离子性聚合物包含聚氨基酸。
17.根据权利要求16所述的组合物，其中
所述组合物进一步包含含铁促进剂和结合于所述含铁促进剂的稳定剂；
所述阳离子性聚合物包含聚赖氨酸；并且
所述阴离子性聚合物上的负电荷总数与所述阳离子性聚合物上的正电荷总数的比在约1:1至约20:1范围内。
18.根据权利要求17所述的组合物，其中：
所述组合物在使用点包含按重量计约20至约2000ppm的聚苯乙烯磺酸；并且
所述组合物在使用点包含按重量计约2至约50ppm的所述聚赖氨酸。
19.根据权利要求1所述的组合物，其中：
所述阴离子性粒子包含阴离子性α氧化铝；
所述阴离子性聚合物包含聚磺酸聚合物；并且
所述阳离子性聚合物包含含有季胺基的单体。
20.根据权利要求19所述的组合物，其中
所述组合物进一步包含含铁促进剂和结合于所述含铁促进剂的稳定剂；
所述阳离子性聚合物包含聚(二烯丙基二甲基铵)；并且
所述阴离子性聚合物上的负电荷总数与所述阳离子性聚合物上的正电荷总数的比在约3.5:1至约20:1范围内。
21.根据权利要求20所述的组合物，其中：
所述组合物在使用点包含按重量计约20至约2000ppm的聚苯乙烯磺酸；并且
所述组合物在使用点包含按重量计约20至约200ppm的聚(二烯丙基二甲基铵)。
22.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阴离子性粒子在所述抛光组合物中具有至少10mV的负电荷。
23.根据权利要求1所述的组合物，其在使用点包含小于约1重量百分比的所述阴离子性粒子。
24.根据权利要求1所述的组合物，其具有在约2至约5范围内的pH。
25.一种对具有钨层或钼层的衬底进行化学机械抛光的方法，所述方法包含：
(a)使所述衬底与抛光组合物接触，所述抛光组合物包括：液体载剂、分散于所述液体载剂中的阴离子性粒子、阳离子性聚合物、和阴离子性聚合物或阴离子性表面活性剂；
(b)相对于所述衬底移动所述抛光组合物；和
(c)研磨所述衬底以从所述衬底去除所述钨层或所述钼层的一部分，且由此抛光所述衬底。
26.根据权利要求25所述的方法，其中：
所述阴离子性粒子包含阴离子性二氧化硅；
所述阴离子性聚合物包含聚磺酸聚合物；并且
所述阳离子性聚合物包含聚氨基酸。
27.根据权利要求26所述的方法，其中
所述抛光组合物进一步包含含铁促进剂和结合于所述含铁促进剂的稳定剂；
所述阳离子性聚合物包含聚赖氨酸，并且
所述阴离子性聚合物上的负电荷总数与所述阳离子性聚合物上的正电荷总数的比在约1:1至约20:1范围内。
28.根据权利要求25所述的方法，其中：
所述阴离子性粒子包含阴离子性α氧化铝；
所述阴离子性聚合物包含聚磺酸聚合物；并且
所述阳离子性聚合物包含含有季胺基的单体。
29.根据权利要求28所述的方法，其中
所述抛光组合物进一步包含含铁促进剂和结合于所述含铁促进剂的稳定剂；
所述阳离子性聚合物包含聚(二烯丙基二甲基铵)；并且
所述阴离子性聚合物上的负电荷总数与所述阳离子性聚合物上的正电荷总数的比在约3.5:1至约20:1范围内。
CN202280057235.7A 2021-08-25 2022-08-25 包括阴离子性研磨剂的cmp组合物 Pending CN117858929A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163237095P 2021-08-25 2021-08-25
US63/237,095 2021-08-25
PCT/US2022/041467 WO2023028197A1 (en) 2021-08-25 2022-08-25 Cmp composition including an anionic abrasive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117858929A true CN117858929A (zh) 2024-04-09

Family

ID=85323443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280057235.7A Pending CN117858929A (zh) 2021-08-25 2022-08-25 包括阴离子性研磨剂的cmp组合物

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230070776A1 (zh)
EP (1) EP4392498A1 (zh)
KR (1) KR20240051190A (zh)
CN (1) CN117858929A (zh)
TW (1) TW202319493A (zh)
WO (1) WO2023028197A1 (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6776810B1 (en) * 2002-02-11 2004-08-17 Cabot Microelectronics Corporation Anionic abrasive particles treated with positively charged polyelectrolytes for CMP
US8480920B2 (en) * 2009-04-02 2013-07-09 Jsr Corporation Chemical mechanical polishing aqueous dispersion, method of preparing the same, chemical mechanical polishing aqueous dispersion preparation kit, and chemical mechanical polishing method
EP2859059B1 (en) * 2012-06-11 2019-12-18 Cabot Microelectronics Corporation Composition and method for polishing molybdenum
JP6268069B2 (ja) * 2014-09-12 2018-01-24 信越化学工業株式会社 研磨組成物及び研磨方法
JP7294809B2 (ja) * 2016-03-22 2023-06-20 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア コバルト及び／又はコバルト合金含有基板を研磨するための化学機械研磨（ｃｍｐ）組成物を使用する方法
US10253216B2 (en) * 2016-07-01 2019-04-09 Versum Materials Us, Llc Additives for barrier chemical mechanical planarization

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240051190A (ko) 2024-04-19
WO2023028197A1 (en) 2023-03-02
TW202319493A (zh) 2023-05-16
EP4392498A1 (en) 2024-07-03
US20230070776A1 (en) 2023-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102482166B1 (ko) 텅스텐 cmp용 조성물
KR102480609B1 (ko) 텅스텐 cmp용 조성물
CN106104763B (zh) 用于钨化学机械抛光的组合物
US8480920B2 (en) Chemical mechanical polishing aqueous dispersion, method of preparing the same, chemical mechanical polishing aqueous dispersion preparation kit, and chemical mechanical polishing method
KR101395542B1 (ko) 반도체 물질의 ｃｍｐ를 위한 조성물 및 방법
CN117025100A (zh) 具有阳离子型表面活性剂的加工钨的浆料
KR20200042957A (ko) 텅스텐 cmp용 조성물
CN113597456B (zh) 用于钨化学机械抛光的组合物
CN113166588A (zh) 用于钴化学机械抛光的组合物及方法
EP3475375B1 (en) Polishing composition comprising an amine-containing surfactant
CN117858929A (zh) 包括阴离子性研磨剂的cmp组合物
CN116134110A (zh) 包含阴离子型及阳离子型抑制剂的化学机械抛光组合物
CN114929821B (zh) 经衍生的聚氨基酸
CN113396197A (zh) 用于铜阻挡物的化学机械抛光的组合物及方法
EP3702424B1 (en) Shallow trench isolation chemical and mechanical polishing slurry
WO2024129467A1 (en) Composition and method for cmp of metal films
TW202344640A (zh) 用於矽氧化物、矽氮化物及多晶矽的選擇性及非選擇性cmp之基於氧化鈰的漿料組合物
KR20230067677A (ko) 탄소계 필름의 선택적 연마를 위한 실리카계 슬러리
TW202340402A (zh) 用於矽氧化物、矽氮化物及多晶矽的選擇性及非選擇性cmp之基於氧化鈰的漿料組合物

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination