DE102011104161B4 - Zusammensetzung und Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren - Google Patents

Abstract

Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren, umfassend als Ausgangs-Komponenten:Wasser;0,1 bis 40 Gew.-% Schleifmittel mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 150 nm;0,001 bis 1 Gew.-% von einer Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II):worin A N ist; worin jedes R8unabhängig aus Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C1-15-Alkyl-Gruppe, C6-15-Aryl-Gruppe, C6-15-Aralkyl-Gruppe,C6-15-Alkaryl-Gruppe ausgewählt ist; und worin das Anion in Formel (II) ein beliebiges Anion sein kann, das in Formel (II) die + Ladung an dem Kation ausgleicht;0,001 bis 1 Gew.-% diquaternäre Substanz gemäß der Formel (I):worin jedes X unabhängig aus N und P ausgewählt ist; worin R1eine gesättigte oder ungesättigte C1-15-Alkyl-Gruppe, eine C6-15-Aryl-Gruppe und eine C6-15-Aralkyl-Gruppe darstellt; wobei R2, R3, R4, R5, R6und R7jeweils unabhängig aus einem Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C1-15-Alkyl-Gruppe, einer C6-15-Aryl-Gruppe, einer C6-15-Aralkyl-Gruppe und einer C6-15-Alkaryl-Gruppe ausgewählt sind; und worin das Anion in Formel (I) ein beliebiges Anion oder eine beliebige Kombination von Anionen sein kann, das bzw. die in Formel (I) die 2+ Ladung an dem Kation ausgleicht; und 0 bis 1 Gew.-% von einer quaternären Ammonium-Verbindung, ausgewählt aus Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid, Tetraisopropylammoniumhydroxid, Tetracyclopropylammoniumhydroxid, Tetrabutylammoniumhydroxid, Tetraisobutylammoniumhydroxid, Tetra-tert-butylammoniumhydroxid, Tetra-sec-butylammoniumhydroxid, Tetracyclobutylammoniumhydroxid, Tetrapentylammoniumhydroxid, Tetracyclopentylammoniumhydroxid, Tetrahexylammoniumhydroxid, Tetracyclohexylammoniumhydroxid und Gemischen davon.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des chemisch-mechanischen Polierens im Allgemeinen. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf eine stabilisierte Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren und ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von Halbleiter-Materialien und ganz besonders ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von dielektrischen Schichten von Halbleiter-Strukturen in zum Beispiel, Interlevel-Dielektrikum (ILD)- und Shallow-Trench-Isolierungs (STI)-Verfahren gerichtet.
• Moderne integrierte Schaltkreise werden durch ein hoch entwickeltes Verfahren hergestellt, bei dem elektronische Schaltkreise, die aus Halbleiter-Bauelementen zusammengesetzt sind, auf einer kleinen Halbleiter-Struktur integral gebildet werden. Die herkömmlichen Halbleiter-Bauelemente, die auf der Halbleiter-Struktur gebildet werden, schließen Kondensatoren, Widerstände, Transistoren, Leiter, Dioden und dergleichen ein. Beim fortgeschrittenen Herstellen von integrierten Schaltkreisen werden große Mengen von diesen Halbleiter-Bauelementen auf einer einzigen Halbleiter-Struktur ausgebildet.
• Zusätzlich können integrierte Schaltkreise als benachbarte Dies auf einem gemeinsamen Silicium-Substrat von der Halbleiter-Struktur angeordnet sein. Typischerweise liegen die Surface-Level-Scribe-Bereiche zwischen den Dies, wo die Dies auseinander geschnitten werden, um vereinzelte integrierte Schaltkreise zu bilden. Innerhalb der Dies ist die Oberfläche von der Halbleiter-Struktur durch erhöhte Regionen gekennzeichnet, die durch die Bildung von den Halbleiter-Bauelementen veranlasst werden. Diese erhöhten Regionen bilden Arrays und werden durch niedere Regionen von geringerer Höhe auf dem Silicium-Substrat von der Halbleiter-Struktur getrennt.
• Die aktiven Vorrichtungen müssen durch Dielektrikum isoliert werden, um Cross-Talk und Signalüberlagerung unter ihnen zu verhindern. Herkömmlicherweise gibt es zwei Haupt-Isolationstechniken. Eine ist Interlevel-Dielektrikum (ILD). Die andere wird Shallow-Trench-Isolierung (STI) genannt.
• Die ILD-Struktur wird hauptsächlich verwendet, um Metall-Drähte oder Stecker in dem integrierten Schaltkreis zu trennen. Die Dielektrikum isolierenden Materialien (zum Beispiel Siliciumdioxid und Siliciumnitrid) werden typischerweise zwischen den Gaps und auf dem Oberen von den Metall-Leitungen oder Steckern abgeschieden, was eine nicht-planare Oberfläche entstehen lässt, die sich durch vertikal erhöhte herausragende Merkmale von einer größeren Höhe, die sich aufwärts oberhalb der Arrays erstreckt und durch offene Wannen von einer niederen Höhe auszeichnet. Ein CMP-Verfahren wird dann verwendet, um die Höhe von den vertikal herausragenden Merkmalen hinunter zu einer Target-Höhe zu vermindern, die typischerweise ein vordefinierter Abstand oberhalb des Niveaus von dem Oberen der Arrays ist, wobei idealerweise eine ebene Oberfläche gebildet wird.
• STI wird für ein Halbleiter-Herstellungsverfahren zum Bilden von Isolations-Strukturen breit verwendet, um die verschiedenen aktiven Komponenten, die in integrierten Schaltkreisen gebildet werden, elektrisch zu isolieren. In der STI-Technik ist der erste Schritt die Bildung von einer Vielzahl von Trenches an vorbestimmten Orten in dem Substrat, gewöhnlich durch anisotropes Ätzen. Nun wird Siliciumdioxid in jede von diesen Trenches abgeschieden. Das Siliciumdioxid wird dann durch CMP hinab bis zu dem Siliciumnitrid (Stop-Schicht) poliert, um die STI-Struktur zu bilden. Um effizientes Polieren zu erreichen, stellt der Polierschlamm typischerweise eine hohe Selektivität bereit unter Einbeziehen der Abtragungsrate von Siliciumdioxid, bezogen auf Siliciumnitrid („Selektivität“).
• Ein herkömmlicher CMP-Schlamm für ILD- und STI-Verfahren umfasst eine hohe Konzentration an Schleifmitteln, um deren Wirkungsgrad zu erhöhen. Leider sind die Schleifmittel teuer und eine zu hohe Anwendung von den Schleifmitteln wird durch die Kosten begrenzt.
• Eine Polier-Zusammensetzung mit einem verminderten Schleifmittel-Gehalt zum Entfernen von Siliciumdioxid wird in US 7 018 560 B2 von Liu et al. offenbart. Liu et al. offenbaren eine wässrige Polier-Zusammensetzung, umfassend: einen Korrosions-Hemmer zum begrenzten Entfernen von einem Inteconnect-Metall; einen sauren pH-Wert; Schleifmittel-Teilchen; und ein organisches, Ammonium enthaltendes Salz gebildet mit

  

  worin R₁, R₂, R₃ und R₄ Reste darstellen, R₁ eine unsubstituierte Aryl-, Alkyl-, Aralkyl- oder Alkaryl-Gruppe darstellt, die eine Kohlenstoff-Kettenlänge von 2 bis 15 Kohlenstoff-Atomen aufweist und das organische, Ammonium enthaltende Salz eine Konzentration aufweist, die die Siliciumdioxid-Entfernung beschleunigt und die Entfernung von mindestens einer Beschichtung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus SiC, SiCN, Si₃N₄ und SiCO, bei mindestens einem Polier-Druck von weniger als 21,7 kPa, vermindert.
• Weiterhin beschreibt US 2006 / 0 205 219 A1 bereits Zusammensetzungen und Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von dielektrischen Zwischenschichten.
• Dennoch bleibt ein Bedarf für eine Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren und ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von dielektrischen Schichten mit verbesserten Abtragungsraten bei einer verminderten Schleifmittel-Konzentration. Was besonders benötigt wird, ist eine Zusammensetzung und ein Verfahren zum Polieren von dielektrischen Schichten in ILD- und STI-Verfahren, die eine verbesserte Abtragungsrate für eine Dielektrikumschicht bei einer verminderten Schleifmittel-Konzentration sowie eine verbesserte Lagerungsstabilität zeigt.
• Die vorliegende Erfindung stellt eine Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren bereit, umfassend als Ausgangs-Komponenten: Wasser; 0,1 bis 40 Gew.-% Schleifmittel mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 150 nm; 0,001 bis 1 Gew.-% von einer Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II):

  

  worin A N ist; worin jedes R⁸ unabhängig aus Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C_1-15-Alkyl-Gruppe, C_6-15-Aryl-Gruppe, C_6-15-Aralkyl-Gruppe, C_6-15-Alkaryl-Gruppe ausgewählt ist; und worin das Anion in Formel (II) ein beliebiges Anion sein kann, das in Formel (II) die + Ladung an dem Kation ausgleicht; 0,001 bis 1 Gew.-% diquaternäre Substanz gemäß der Formel (I):

  

  worin jedes X unabhängig aus N und P ausgewählt ist; worin R₁ eine gesättigte oder ungesättigte C_1-15-Alkyl-Gruppe, eine C_6-15-Aryl-Gruppe und eine C_6-15-Aralkyl-Gruppe darstellt; worin R², R³, R⁴, R⁵, R⁶ und R⁷ jeweils unabhängig aus einem Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C_1-15-Alkyl-Gruppe, einer C_6-15-Aryl-Gruppe, einer C_6-15-Aralkyl-Gruppe und einer C_6-15-Alkaryl-Gruppe ausgewählt sind; und worin das Anion in Formel (I) ein beliebiges Anion oder eine beliebige Kombination von Anionen sein kann, das bzw. die in Formel (I) die 2+ Ladung an dem Kation ausgleicht; und 0 bis 1 Gew.-% von einer quaternären Ammonium-Verbindung, ausgewählt aus Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid, Tetraisopropylammoniumhydroxid, Tetracyclopropylammoniumhydroxid, Tetrabutylammoniumhydroxid, Tetraisobutylammoniumhydroxid, Tetra-tert-butylammoniumhydroxid, Tetra-sec-butylammoniumhydroxid, Tetracyclobutylammoniumhydroxid, Tetrapentylammoniumhydroxid, Tetracyclopentylammoniumhydroxid, Tetrahexylammoniumhydroxid, Tetracyclohexylammoniumhydroxid und Gemischen davon.
• Die vorliegende Erfindung stellt bevorzugt eine Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren bereit, umfassend als Ausgangs-Komponenten: Wasser; 0,1 bis 40 Gew.-% Schleifmittel mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 150 nm; 0,001 bis 1 Gew.-% von einer Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II):

  

  worin A N ist; worin jedes R⁸ unabhängig aus Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C_1-15-Alkyl-Gruppe, C_6-15-Aryl-Gruppe, C_6-15-Aralkyl-Gruppe, C_6-15-Alkaryl-Gruppe ausgewählt ist; und worin das Anion in Formel (II) ein beliebiges Anion sein kann, das in Formel (II) die + Ladung an dem Kation ausgleicht; und mindestens eines von (a) 0,001 bis 1 Gew.-% diquaternäre Substanz gemäß der Formel (I):

  

  worin jedes X unabhängig aus N und P ausgewählt ist; worin R₁ eine gesättigte oder ungesättigte C_1-15-Alkyl-Gruppe, eine C_6-15-Aryl-Gruppe und eine C_6-15-Aralkyl-Gruppe darstellt; worin R², R³, R⁴, R⁵, R⁶ und R⁷ jeweils unabhängig aus einem Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C_1-15-Alkyl-Gruppe, einer C_6-15-Aryl-Gruppe, einer C_6-15-Aralkyl-Gruppe und einer C_6-15-Alkaryl-Gruppe ausgewählt sind; und worin das Anion in Formel (I) ein beliebiges Anion oder eine beliebige Kombination von Anionen sein kann, das bzw. die in Formel (I) die 2+ Ladung an dem Kation ausgleicht; und (b) 0,005 bis 1 Gew.-% von einer quaternären Ammonium-Verbindung, ausgewählt aus Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid, Tetraisopropylammoniumhydroxid, Tetracyclopropylammoniumhydroxid, Tetrabutylammoniumhydroxid, Tetraisobutylammoniumhydroxid, Tetra-tert-butylammoniumhydroxid, Tetra-sec-butylammoniumhydroxid, Tetracyclobutylammoniumhydroxid, Tetrapentylammoniumhydroxid, Tetracyclopentylammoniumhydroxid, Tetrahexylammoniumhydroxid, Tetracyclohexylammoniumhydroxid und Gemischen davon.
• Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von einem Substrat bereit, umfassend: Bereitstellen von einem Substrat, wobei das Substrat Siliciumdioxid umfasst; Bereitstellen von einer Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung; Bereitstellen von einem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren; Erzeugen von dynamischem Kontakt an einer Grenzfläche zwischen dem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren und dem Substrat mit einer Anpress-Kraft von 0,69 bis 34,5 kPa; und Dosieren bzw. Abgeben der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf das Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren auf oder nahe der Grenzfläche zwischen dem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren und dem Substrat; wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren einen pH-Wert von 2 bis 6 aufweist.
• Der hierin und in den beigefügten Ansprüchen in Bezug auf die Veränderung in der Abtragungsrate von Siliciumdioxid (die Abtragungsrate wird in nm/min gemessen) verwendete Begriff „minimaler Effekt“, der sich aus der Zugabe von einer Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II) zu der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren ergibt, bedeutet, dass die Abtragungsrate von Siliciumdioxid sich um ≤ 10 % verändert. Das heißt, dass dem nachstehenden Ausdruck genügt wird, wenn die Zugabe von der Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II) zu der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren einen minimalen Effekt auf die Siliciumdioxid-Abtragungsrate aufweist: $$(\text{der absolute Wert von }\left({\text{A}}_0-\text{A}\right)/{\text{A}}_0)\cdot 100\le \mathrm{10,}$$

  

  worin A die Siliciumdioxid-Abtragungsrate in nm/min für eine Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung ist, die als eine Ausgangs-Komponente eine Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II) enthält, wie unter den in den Beispielen angeführten Polier-Bedingungen gemessen; und worin A₀ die Siliciumdioxid-Abtragungsrate in nm/min erhalten unter den gleichen Bedingungen, ist, mit der Ausnahme, dass die Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II) von der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren nicht vorliegt.
• Die Auswahl von der speziellen Formulierung von der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist der Schlüssel zum Bereitstellen von den zu erzielenden Siliciumdioxid-Abtragungsraten.
• Ein Substrat, das zur Verwendung in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung zum chemisch-mechanischen Polieren geeignet ist, umfasst ein Halbleiter-Substrat mit darauf abgeschiedenem Siliciumdioxid. Gegebenenfalls weist das Substrat Siliciumdioxid auf, das über mindestens eine von SiC, SiCN, Si₃N₄, SiCO und Polysilicium (besonders bevorzugt Si₃N₄) abgeschieden ist.
• Schleifmittel, die zur Verwendung in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen zum Beispiel anorganische Oxide, anorganische Hydroxide, anorganische Hydroxidoxide, Metallboride, Metallcarbide, Metallnitride, Polymer-Teilchen und Gemische, umfassend mindestens eines von den Vorangehenden, ein. Geeignete anorganische Oxide schließen zum Beispiel Siliciumdioxid (SiO₂), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Zirkoniumoxid (ZrO₂), Ceroxid (CeO₂), Manganoxid (MnO₂), Titanoxid (TiO₂) oder Kombinationen, umfassend mindestens eines von den vorangehenden Oxiden, ein. Modifizierte Formen von diesen anorganischen Oxiden, wie organische mit Polymer beschichtete anorganische Oxid-Teilchen und anorganische beschichtete Teilchen, können ebenfalls, falls erwünscht, angewendet werden. Geeignete Metallcarbide, -borid und -nitride schließen zum Beispiel Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbonitrid (SiCN), Borcarbid, Wolframcarbid, Zirconiumcarbid, Aluminumborid, Tantalcarbid, Titancarbid oder Kombinationen, umfassend mindestens eines von den vorangehenden Metallcarbiden, -borid und -nitriden, ein. Vorzugsweise ist das Schleifmittel ein kolloidales Siliciumdioxid-Schleifmittel.
• Das Schleifmittel in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung hat eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 150 nm; bevorzugt 20 bis 100 nm; bevorzugter 20 bis 60 nm; besonders bevorzugt 20 bis 50 nm.
• Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung enthält 0,1 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 20 Gew.-%, bevorzugter 1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-% Schleifmittel.
• Vorzugsweise umfasst die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung ein kolloidales Siliciumdioxid-Schleifmittel mit einer mittleren Teilchengröße von 20 bis 60 nm. Bevorzugter umfasst die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung 1 bis 10 Gew.-% von einem kolloidalen Siliciumdioxid-Schleifmittel mit einer mittleren Teilchengröße von 20 bis 60 nm. Besonders bevorzugt umfasst die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung 1 bis 10 Gew.-% von einem kolloidalen Siliciumdioxid-Schleifmittel mit einer mittleren Teilchengröße von 20 bis 50 nm.
• Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung umfasst 0,001 bis 1 Gew.-%, bevorzugter 0,01 bis 0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,05 Gew.-% von einer Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II):

  

  worin A N ist; worin jedes R⁸ unabhängig aus einem Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C_1-15-Alkyl-Gruppe, einer C_6-15-Aryl-Gruppe, einer C_6-15-AralkylGruppe und einer C_6-15-Alkaryl-Gruppe (vorzugsweise einem Wasserstoff und einer C₁-C₄-Alkyl-Gruppe; bevorzugter einem Wasserstoff und einer Methyl-Gruppe; besonders bevorzugt einer Methyl-Gruppe) ausgewählt ist; und worin das Anion in Formel (II) ein beliebiges Anion sein kann, das in Formel (II) die + Ladung an dem Kation ausgleicht (vorzugsweise ist das Anion in Formel (II) aus einem Halogen-Anion, einem Hydroxid-Anion und einem Nitrit-Anion; bevorzugter einem Halogen-Anion und einem Hydroxid-Anion; besonders bevorzugt einem Hydroxid-Anion, ausgewählt). Bevorzugt umfasst die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung 0,01 bis 0,05 Gew.-% von einer Adamantylammonium-Substanz mit der nachstehenden Formel

  
• Der Einschluss von der Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II) erhöht die Stabillität von der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung mit minimalem Effekt auf die Siliciumdioxid-Abtragungsrate. Vorzugsweise ist die Siliciumdioxid-Abtragungsrate (A) in nm/min gezeigt durch die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung, wie unter den in den Beispielen angeführten Polier-Bedingungen gemessen, ≥ 95 % (bevorzugter ≥ 98 %; besonders bevorzugt ≥ 99 %) von der Siliciumdioxid-Abtragungsrate (A₀), erhalten unter den gleichen Bedingungen, mit der Ausnahme, dass die Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II) in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren nicht vorliegt.
• Das in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung enthaltene Wasser ist vorzugsweise mindestens eines, das desionisiert und destilliert ist, um die unvermeidlichen Verunreinigungen zu begrenzen.
• Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung umfasst als eine Ausgangs-Komponente: eine diquaternäre Substanz gemäß der Formel (I):

  

  worin jedes X unabhängig aus N und P ausgewählt ist, vorzugsweise ist jedes X N; worin R¹ eine gesättigte oder ungesättigte C_1-15-Alkyl-Gruppe, eine C_6-15-ArylGruppe und eine C_6-15-Aralkyl-Gruppe (vorzugsweise eine C₄-C₁₀-Alkyl-Gruppe; bevorzugter eine C₂-C₆-Alkyl-Gruppe; besonders bevorzugt eine -(CH₂)₆- Gruppe) darstellt; worin R², R³, R⁴, R⁵, R⁶ und R⁷ jeweils unabhängig aus einem Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C_1-15-Alkyl-Gruppe, einer C_6-15-ArylGruppe, einer C_6-15-Aralkyl-Gruppe und einer C_6-15-Alkaryl-Gruppe (vorzugsweise einem Wasserstoff und einer C₁-C₄-Alkyl-Gruppe; bevorzugter einem Wasserstoff und einer Methyl-Gruppe; besonders bevorzugt einer Methyl-Gruppe) ausgewählt sind; und worin das Anion in Formel (I) ein beliebiges Anion oder eine beliebige Kombination von Anionen sein kann, das bzw. die in Formel (I) die 2+ Ladung an dem Kation ausgleicht (vorzugsweise ist (sind) das / die Anion(en) in Formel (I) aus Halogen-Anionen, Hydroxid-Anionen, Nitrat-Anionen, Sulfat-Anionen und Phosphat-Anionen; bevorzugter Halogen-Anionen und Hydroxid-Anionen; besonders bevorzugt Hydroxid-Anionen ausgewählt). Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung umfasst als eine Ausgangs-Komponente 0,001 bis 1 Gew.-% (bevorzugter 0,01 bis 0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,05 Gew.-%) von einer diquaternären Substanz gemäß der Formel (I). Bevorzugt umfasst die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung 0,01 bis 0,05 Gew.-% von einer diquaternären Substanz gemäß der Formel (I), worin jedes X N darstellt; R₁ eine -(CH₂)₆- Gruppe darstellt; und worin R², R³, R⁴, R⁵, R⁶ und R⁷ jeweils eine - (CH₂)₃CH₃- Gruppe darstellen. Der Einschluss von der diquaternären Substanz gemäß der Formel (I) beschleunigt die Siliciumdioxid-Abtragungsrate.
• Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung umfasst als eine Ausgangs-Komponente 0 bis 1 Gew.-% (vorzugsweise 0,005 bis 1 Gew.-%, bevorzugter 0,005 bis 0,75 Gew.-%; besonders bevorzugt 0,005 bis 0,05 Gew.-%) von einer quaternären Ammonium-Verbindung, ausgewählt aus Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid, Tetraisopropylammoniumhydroxid, Tetracyclopropylammoniumhydroxid, Tetrabutylammoniumhydroxid, Tetraisobutylammoniumhydroxid, Tetra-tert-butylammoniumhydroxid, Tetra-sec-butylammoniumhydroxid, Tetracyclobutylammoniumhydroxid, Tetrapentylammoniumhydroxid, Tetracyclopentylammoniumhydroxid, Tetrahexylammoniumhydroxid, Tetracyclohexylammoniumhydroxid und Gemischen davon (besonders bevorzugt, ausgewählt aus Tetraethylammoniumhydroxid (TEAH), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) und Tetrabutylammoniumhydroxid (TBAH)).
• Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung umfasst gegebenenfalls weiterhin zusätzliche Additive, ausgewählt aus Dispersantien, Tensiden, Puffern und Bioziden.
• Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung ist gegebenenfalls frei von einem Korrosionshemmermittel. Der wie hierin und in den beigefügten Ansprüchen verwendete Begriff „frei von einem Korrosionshemmermittel“ bedeutet, dass die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren kein Benzotriazol; 1,2,3-Benzotriazol; 5,6-Dimethyl-1,2,3-benzotriazol; 1-(1,2-Dicarboxyethyl)benzotriazol; 1-[N,N-Bis(hydroxylethyl)-aminomethyl]benzotrizol oder 1-(Hydroxylmethyl)benzotriazol enthält.
• Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung ist gegebenenfalls frei von einem Oxidationsmittel. Der wie hierin und in den beigefügten Ansprüchen verwendete Begriff „frei von einem Oxidationsmittel“ bedeutet, dass die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren keine Oxidationsmittel, wie Wasserstoffperoxid, Persulfat-Salze (zum Beispiel Ammoniummonopersulfat und Kaliumdipersulfat) und Perjodat-Salze (zum Beispiel Kaliumperjodat) enthält.
• Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung stellt Wirksamkeit über einen pH-Wert von 2 bis 6 bereit. Vorzugsweise stellt die verwendete Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren Wirksamkeit über einen pH-Wert von 2 bis 5 bereit. Besonders bevorzugt stellt die verwendete Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren Wirksamkeit über einen pH-Wert von 2 bis 4 bereit. Säuren, die zur Verwendung zum Einstellen des pH-Werts von der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren geeignet sind, schließen zum Beispiel Phosphorsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure und Salzsäure ein. Basen, die zur Verwendung zum Einstellen des pH-Werts von der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren geeignet sind, schließen zum Beispiel Ammoniumhydroxid und Kaliumhydroxid ein.
• Vorzugsweise zeigt die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung eine Siliciumdioxid-Abtragungsrate ≥ 150 nm/min bevorzugter ≥ 180 nm/min besonders bevorzugt ≥ 200 nm/min.
• Vorzugsweise umfasst die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung als Ausgangs-Komponenten: Wasser; 0,1 bis 40 Gew.-% (vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%, vor allem 1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%) Schleifmittel mit einer mittleren Teilchengrö-ße von 5 bis 150 nm (vorzugsweise 20 bis 100 nm, bevorzugter 20 bis 60 nm, besonders bevorzugt 20 bis 50 nm); 0,001 bis 1 Gew.-% (vorzugsweise 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bevorzugter 0,02 bis 0,06 Gew.-%) diquaternäre Substanz gemäß der Formel (I):

  

  worin jedes X unabhängig aus N und P ausgewählt ist, vorzugsweise ist jedes X N; worin R¹ eine gesättigte oder ungesättigte C_1-15-Alkyl-Gruppe, eine C_6-15-ArylGruppe und eine C_6-15-Aralkyl-Gruppe (vorzugsweise eine C₄-C₁₀-Alkyl-Gruppe; bevorzugter eine C₂-C₆-Alkyl-Gruppe; besonders bevorzugt eine -(CH₂)₆- Gruppe) darstellt; worin R², R³, R⁴, R⁵, R⁶ und R⁷ jeweils unabhängig aus einem Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C_1-15-Alkyl-Gruppe, einer C_6-15-ArylGruppe, einer C_6-15-Aralkyl-Gruppe und einer C_6-15-Alkaryl-Gruppe (vorzugsweise einem Wasserstoff und einer C₁-C₄-Alkyl-Gruppe; bevorzugter einem Wasserstoff und einer Methyl-Gruppe; besonders bevorzugt einer Methyl-Gruppe) ausgewählt sind; und worin das Anion in Formel (I) ein beliebiges Anion oder eine beliebige Kombination von Anionen sein kann, das bzw. die in Formel (I) die 2+ Ladung an dem Kation ausgleicht (vorzugsweise ist (sind) das / die Anion(en) in Formel (I) aus Halogen-Anionen, Hydroxid-Anionen, Nitrat-Anionen, Sulfat-Anionen und Phosphat-Anionen; bevorzugter Halogen-Anionen und Hydroxid-Anionen; besonders bevorzugt Hydroxid-Anionen ausgewählt); 0,001 bis 1 Gew.-% (vorzugsweise 0,01 bis 0,1 Gew.-%; besonders bevorzugt 0,01 bis 0,05 Gew.-%) von einer Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II):

  

  worin A N ist; worin jedes R⁸ unabhängig aus einem Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C_1-15-Alkyl-Gruppe, einer C_6-15-Aryl-Gruppe, einer C_6-15-AralkylGruppe und einer C_6-15-Alkaryl-Gruppe (vorzugsweise einem Wasserstoff und einer C₁-C₄-Alkyl-Gruppe; bevorzugter einem Wasserstoff und einer Methyl-Gruppe; besonders bevorzugt einer Methyl-Gruppe) ausgewählt ist; und worin das Anion in Formel (II) ein beliebiges Anion sein kann, das in Formel (II) die + Ladung an dem Kation ausgleicht (vorzugsweise ist das Anion in Formel (II) aus einem Halogen-Anion, einem Hydroxid-Anion und einem Nitrit-Anion; bevorzugter einem Halogen-Anion und einem Hydroxid-Anion; besonders bevorzugt einem Hydroxid-Anion, ausgewählt); und 0 bis 1 Gew.-% (vorzugsweise 0,005 bis 1 Gew.-%; bevorzugter 0,005 bis 0,075 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,005 bis 0,05 Gew.-%) von einer quaternären Alkylammonium-Verbindung, ausgewählt aus Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid, Tetraisopropylammoniumhydroxid, Tetracyclopropylammoniumhydroxid, Tetrabutylammoniumhydroxid, Tetraisobutyl-ammoniumhydroxid, Tetra-tert-butylammoniumhydroxid, Tetra-sec-butyl-ammoniumhydroxid, Tetracyclobutylammoniumhydroxid, Tetrapentylammoniumhydroxid, Tetracyclopentylammoniumhydroxid, Tetrahexylammoniumhydroxid, Tetracyclohexylammoniumhydroxid und Gemischen davon (besonders bevorzugt, ausgewählt aus Tetraethylammoniumhydroxid (TEAH), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) und Tetrabutylammoniumhydroxid (TBAH)); worin die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren eine Siliciumdioxid-Abtragungsrate von ≥ 150 nm/min vorzugsweise 180 nm/min bevorzugter ≥ 200 nm/min zeigt.
• Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise Lagerungsstabilität. Der wie hierin und in den beigefügten Ansprüchen verwendete Begriff „Lagerungsstabilität“ bedeutet, dass die Viskosität von der vorliegenden Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren sich nach Lagerung bei 55°C für eine Woche um weniger als 5 % erhöht, wobei die Viskosität unter Verwendung eines Brookfield DV-I+ Viskosimeters bei 20°C unter Verwendung einer Brookfield #S00 Spindel-Einstellung bei 100 U/min gemessen wird. Bevorzugter hat die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung eine ausgedehnte Lagerungsstabilität. Der wie hierin und in den beigefügten Ansprüchen verwendete Begriff „ausgedehnte Lagerungsstabilität“ bedeutet, dass die Viskosität von der vorliegenden Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren sich nach Lagerung bei 55°C für vier Wochen um weniger als 15 % erhöht, wobei die Viskosität unter Verwendung eines Brookfield DV-I+ Viskosimeters bei 20°C unter Verwendung einer Brookfield #S00 Spindel-Einstellung bei 100 U/min gemessen wird.
• Das Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung umfasst: Bereitstellen von einem Substrat, worin das Substrat Siliciumdioxid (gegebenenfalls Siliciumdioxid und mindestens eines von SiC, SiCN, Si₃N₄, SiCO und Polysilicium; vorzugsweise Siliciumdioxid, abgeschieden auf Siliciumnitrid) umfasst; Bereitstellen von einer Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung, wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren als Ausgangs-Komponenten umfasst: Wasser, 0,1 bis 40 Gew.-% (vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%) Schleifmittel mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 150 nm (vorzugsweise 20 bis 60 nm, besonders bevorzugt 20 bis 50 nm); 0,001 bis 1 Gew.-% (vorzugsweise 0,01 bis 1 Gew.-%, bevorzugter 0,01 bis 0,05 Gew.-%) diquaternäre Substanz gemäß der Formel (I):

  

  worin jedes X unabhängig aus N und P ausgewählt ist, vorzugsweise ist jedes X N; worin R¹ eine gesättigte oder ungesättigte C_1-15-Alkyl-Gruppe, eine C₆-₁₅-ArylGruppe und eine C_6-15-Aralkyl-Gruppe (vorzugsweise eine C₄-C₁₀-Alkyl-Gruppe; bevorzugter eine C₂-C₆-Alkyl-Gruppe; besonders bevorzugt eine -(CH₂)₆- Gruppe) darstellt; worin R², R³, R⁴, R⁵, R⁶ und R⁷ jeweils unabhängig aus einem Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C_1-15-Alkyl-Gruppe, einer C_6-15-ArylGruppe, einer C_6-15-Aralkyl-Gruppe und einer C_6-15-Alkaryl-Gruppe (vorzugsweise einem Wasserstoff und einer C₁-C₄-Alkyl-Gruppe; bevorzugter einem Wasserstoff und einer Methyl-Gruppe; besonders bevorzugt einer Methyl-Gruppe) ausgewählt sind; und worin das Anion in Formel (I) ein beliebiges Anion oder eine beliebige Kombination von Anionen sein kann, das bzw. die in Formel (I) die 2+ Ladung an dem Kation ausgleicht (vorzugsweise ist (sind) das / die Anion(en) in Formel (I) aus Halogen-Anionen, Hydroxid-Anionen, Nitrat-Anionen, Sulfat-Anionen und Phosphat-Anionen; bevorzugter Halogen-Anionen und Hydroxid-Anionen; besonders bevorzugt Hydroxid-Anionen ausgewählt); 0,001 bis 1 Gew.-% (vorzugsweise 0,01 bis 0,1 Gew.-%; besonders bevorzugt 0,01 bis 0,05 Gew.-%) von einer Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II):

  

  worin A N ist; worin jedes R⁸ unabhängig aus einem Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C_1-15-Alkyl-Gruppe, einer C_6-15-Aryl-Gruppe, einer C_6-15-AralkylGruppe und einer C_6-15-Alkaryl-Gruppe (vorzugsweise einem Wasserstoff und einer C₁-C₄-Alkyl-Gruppe; bevorzugter einem Wasserstoff und einer Methyl-Gruppe; besonders bevorzugt einer Methyl-Gruppe) ausgewählt ist; und worin das Anion in Formel (II) ein beliebiges Anion sein kann, das in Formel (II) die + Ladung an dem Kation ausgleicht (vorzugsweise ist das Anion in Formel (II) aus einem Halogen-Anion, einem Hydroxid-Anion und einem Nitrit-Anion; bevorzugter einem Halogen-Anion und einem Hydroxid-Anion; besonders bevorzugt einem Hydroxid-Anion, ausgewählt); und 0 bis 1 Gew.-% (vorzugsweise 0,005 bis 1 Gew.-%; bevorzugter 0,005 bis 0,075 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,005 bis 0,05 Gew.-%) von einer quaternären Alkylammonium-Verbindung, ausgewählt aus Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid, Tetraisopropylammoniumhydroxid, Tetracyclopropylammoniumhydroxid, Tetrabutylammoniumhydroxid, Tetraisobutyl-ammoniumhydroxid, Tetra-tert-butylammoniumhydroxid, Tetra-sec-butyl-ammoniumhydroxid, Tetracyclobutylammoniumhydroxid, Tetrapentylammoniumhydroxid, Tetracyclopentylammoniumhydroxid, Tetrahexylammoniumhydroxid, Tetracyclohexylammoniumhydroxid und Gemischen davon (besonders bevorzugt, ausgewählt aus Tetraethylammoniumhydroxid (TEAH), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) und Tetrabutylammoniumhydroxid (TBAH)); Bereitstellen von einem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren; Erzeugen von dynamischem Kontakt an einer Grenzfläche zwischen dem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren und dem Substrat mit einer Anpress-Kraft von 0,69 bis 34,5 kPa (0,1 bis 5 psi), vorzugsweise 0,69 bis 20,7 kPa (0,1 bis 3 psi); und Dosieren bzw. Abgeben der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf das Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren auf oder nahe der Grenzfläche zwischen dem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren und dem Substrat; wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren einen pH-Wert von 2 bis 6, vorzugsweise 2 bis 5, besonders bevorzugt 2 bis 4, aufweist. Vorzugsweise wird das Siliciumdioxid und Siliciumnitrid der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren ausgesetzt. Vorzugsweise zeigt die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren eine Siliciumdioxid-Abtragungsrate von ≥ 150 nm/min bevorzugter 180 nm/min besonders bevorzugt ≥ 200 nm/min Vorzugsweise zeigt die verwendete Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren weiterhin eine Selektivität von Siliciumdioxid zu Siliciumnitrid von ≥ 5 : 1, bevorzugter ≥ 6 : 1. Vorzugsweise ist das in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren verwendete Schleifmittel kolloidales Siliciumdioxid und die verwendete Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren zeigt eine Siliciumdioxid-Abtragungsrate von mindestens 150 nm/min bevorzugter mindestens 180 nm/min besonders bevorzugt mindestens 200 nm/min bei einer Trägerplatten-Geschwindigkeit von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägergeschwindigkeit von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Fließrate von einer Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von 200 ml/min, und einer Soll-Anpress-Kraft von 20,7 kPa (3 psi) auf einer 200 mm Polier-Maschine (zum Beispiel einem Applied Materials Mirra® Polisher), worin das Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren eine Polyurethan-Polierschicht, enthaltend polymere Hohl-Kern-Mikroteilchen und ein mit Polyurethan imprägniertes nicht gewebtes bzw. Vlies-Unter-Kissen bzw. Vlies-Subpad (zum Beispiel ein IC1010 Polier-Kissen erhältlich von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.) umfasst.
• Vorzugsweise umfasst das Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung: Bereitstellen von einem Substrat, worin das Substrat Siliciumdioxid und Siliciumnitrid, vorzugsweise Siliciumdioxid, abgeschieden auf Siliciumnitrid, umfasst; Bereitstellen von einer Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren, die als Ausgangs-Komponenten umfasst: Wasser; 1 bis 10 Gew.-% kolloidales Siliciumdioxid-Schleifmittel mit einer mittleren Teilchengrö-ße von 20 bis 60 nm; 0,01 bis 0,05 Gew.-% diquaternäre Substanz gemäß der Formel (I):

  

  worin jedes X ein N darstellt; worin R¹ aus einer C₄-C₁₀-Alkyl-Gruppe ausgewählt ist; wobei R², R³, R⁴, R⁵, R⁶ und R⁷ einzeln aus einer C₂-C₆-Alkyl-Gruppe ausgewählt sind, und worin das Anion in Formel (I) ein beliebiges Anion oder eine beliebige Kombination von Anionen sein kann, das bzw. die in Formel (I) die 2+ Ladung an dem Kation ausgleicht (vorzugsweise ist (sind) das / die Anion(en) in Formel (I) aus Halogen-Anionen, Hydroxid-Anionen, Nitrat-Anionen, Sulfat-Anionen und Phosphat-Anionen; bevorzugter Halogen-Anionen und Hydroxid-Anionen; besonders bevorzugt Hydroxid-Anionen ausgewählt); 0,01 bis 0,05 Gew.-% von einer Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II):

  

  worin A N darstellt; worin jedes R⁸ unabhängig aus einem Wasserstoff und einer C_1-4-Alkyl-Gruppe ausgewählt ist; und worin das Anion in Formel (II) ein beliebiges Anion sein kann, das in Formel (II) die + Ladung an dem Kation ausgleicht (vorzugsweise ist das Anion in Formel (II) aus einem Halogen-Anion, einem Hydroxid-Anion und einem Nitrit-Anion; bevorzugter einem Halogen-Anion und einem Hydroxid-Anion; besonders bevorzugt einem Hydroxid-Anion, ausgewählt); und 0 bis 1 Gew.-% (vorzugsweise 0,005 bis 1 Gew.-%; bevorzugter 0,005 bis 0,075 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,005 bis 0,05 Gew.-%) von einer quaternären Alkylammonium-Verbindung, ausgewählt aus Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid, Tetraisopropylammoniumhydroxid, Tetracyclopropylammoniumhydroxid, Tetrabutylammoniumhydroxid, Tetraisobutyl-ammoniumhydroxid, Tetra-tert-butylammoniumhydroxid, Tetra-sec-butyl-ammoniumhydroxid, Tetracyclobutylammoniumhydroxid, Tetrapentylammoniumhydroxid, Tetracyclopentylammoniumhydroxid, Tetrahexylammoniumhydroxid, Tetracyclohexylammoniumhydroxid und Gemischen davon (besonders bevorzugt, ausgewählt aus Tetraethylammoniumhydroxid (TEAH), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) und Tetrabutylammoniumhydroxid (TBAH)); Bereitstellen von einem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren; Erzeugen von dynamischem Kontakt an einer Grenzfläche zwischen dem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren und dem Substrat mit einer Anpress-Kraft von 0,69 bis 34,5 kPa (0,1 bis 5 psi), vorzugsweise 0,69 bis 20,7 kPa (0,1 bis 3 psi); und Dosieren bzw. Abgeben der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf das Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren auf oder nahe der Grenzfläche zwischen dem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren und dem Substrat; wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren einen pH-Wert von 2 bis 6, vorzugsweise 2 bis 5, besonders bevorzugt 2 bis 4, aufweist; wobei das Siliciumdioxid und Siliciumnitrid der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren ausgesetzt werden; und worin die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren eine Lagerungsstabilität (vorzugsweise ausgedehnte Lagerungsstabilität) zeigt. Vorzugsweise ist das in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren verwendete Schleifmittel in dem verwendeten Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung kolloidales Siliciumdioxid und die verwendete Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren zeigt eine Siliciumdioxid-Abtragungsrate von mindestens
  150 nm/min bevorzugter mindestens 180 nm/min besonders bevorzugt 200 nm/min mit einer Trägerplatten-Geschwindigkeit von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägergeschwindigkeit von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Fließrate von einer Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von 200 ml/min, und einer Soll-Anpress-Kraft von 20,7 kPa (3 psi) auf einer 200 mm Polier-Maschine (zum Beispiel einem Applied Materials Mirra® Polisher), wobei das Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren eine Polyurethan-Polierschicht, enthaltend polymere Hohl-Kern-Mikroteilchen und ein mit Polyurethan imprägniertes nicht gewebtes bzw. Vlies-Unter-Kissen bzw. Vlies-Subpad (zum Beispiel ein IC1010 Polier-Kissen, erhältlich von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.) umfasst.
• Vorzugsweise umfasst das Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung: Bereitstellen von einem Substrat, wobei das Substrat Siliciumdioxid und Siliciumnitrid, vorzugsweise Siliciumdioxid, abgeschieden auf Siliciumnitrid, umfasst; Bereitstellen von einer Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren, wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren als Ausgangs-Komponenten umfasst: Wasser; 1 bis 10 Gew.-% kolloidales Siliciumdioxid-Schleifmittel mit einer mittleren Teilchengröße von 20 bis 60 nm; 0,01 bis 0,05 Gew.-% diquaternäre Substanz gemäß der Formel (I):

  

  wobei jedes X N darstellt; worin R¹ eine -(CH₂)₆- Gruppe darstellt; worin R², R³, R⁴, R⁵, R⁶ und R⁷ jeweils eine -(CH₂)₃CH₃ Gruppe darstellen; und worin das / die Anion(en) der Formel (I) zwei Hydroxid-Anionen darstellen; 0,01 bis 0,05 Gew.-% von einer Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II), worin die Adamantyl-Substanz N,N,N-Trimethyl-1-adamantylammoniumhydroxid ist; und 0 bis 0,05 Gew.-% quaternäre Alkylammonium-Verbindung, ausgewählt aus Tetraethylammoniumhydroxid und Tetrabutylammoniumhydroxid; Bereitstellen von einem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren; Erzeugen von dynamischem Kontakt an einer Grenzfläche zwischen dem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren und dem Substrat mit einer Anpress-Kraft von 0,69 bis 20,7 kPa (0,1 bis 3 psi); und Dosieren bzw. Abgeben der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf das Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren auf oder nahe der Grenzfläche zwischen dem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren und dem Substrat; wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren einen pH-Wert von 2 bis 4 aufweist; wobei das Siliciumdioxid und Siliciumnitrid der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren ausgesetzt werden; und wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren eine Lagerungsstabilität (vorzugsweise ausgedehnte Lagerungsstabilität) zeigt. Vorzugsweise ist das in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren verwendete Schleifmittel in dem verwendeten Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von der vorliegenden Erfindung kolloidales Siliciumdioxid und die verwendete Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren zeigt eine Siliciumdioxid-Abtragungsrate von mindestens 150 nm/min bevorzugter mindestens 180 nm/min besonders bevorzugt mindestens 200 nm/min mit einer Trägerplatten-Geschwindigkeit von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägergeschwindigkeit von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Fließrate von einer Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von 200 ml/min, und einer Soll-Anpress-Kraft von 20,7 kPa (3 psi) auf einer 200 mm Polier-Maschine (zum Beispiel einem Applied Materials Mirra® Polisher), wobei das Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren eine Polyurethan-Polierschicht, enthaltend polymere Hohl-Kern-Mikroteilchen und ein mit Polyurethan imprägniertes nicht gewebtes bzw. Vlies-Unter-Kissen bzw. Vlies-Subpad (zum Beispiel ein IC1010 Polier-Kissen, erhältlich von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.) umfasst.
• Einige Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung werden nun in den nachfolgenden Beispielen genauer beschrieben.
• Vergleichsbeispiel C1 und Beispiele A1-A2
• Herstellung der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren
• Die in dem Vergleichs-Polierbeispiel PC1 und Polierbeispielen PA1-PA2 verwendeten Zusammensetzungen zum chemisch-mechanischen Polieren (nämlich Zusammensetzungen zum chemisch-mechanischen Polieren C1 bzw. A1-A2) wurden durch Vereinigen der Komponenten in den in Tabelle 1 angeführten Mengen und Einstellen des pH-Werts der Zusammensetzungen auf den in Tabelle 1 angeführten End-pH-Wert mit Phosphorsäure oder Salpetersäure, wie angeführt, hergestellt. Tabelle 1

  Beispiel Nr.	Schleifmittel I* (Gew.-%)	Schleifmittel II £ (Gew.-%)	HBHMAH € (Gew.-%)	TMAA ħ (Gew.-%)	pH-Wert ¥
  C1	1	5	0,03	0	3
  A1	1	5	0,03	0,01	3
  A2	1	5	0,03	0,03	3

*

Schleifmittel I - Klebosol™ 30H50i Schlamm, hergestellt von AZ Electronic Materials, erhältlich von The Dow Chemical Company.

£

Schleifmittel II - Klebosol™ PL1598-B25 Schlamm, hergestellt von AZ Electronic Materials, erhältlich von The Dow Chemical Company.

€

HBHMAH: Hexabutylhexamethylendiammoniumdihydroxid von Sigma-Aldrich Co. (Reinheitsgrad):



ħ

TMAA: Reguläre Reagenzqualität N,N,N-Trimethyl-1-adamantylammonium-hydroxid von Sachem, Inc.



¥

Der pH-Wert wurde, falls erforderlich, unter Verwendung von HNO₃ oder KOH eingestellt, um den angeführten Wert zu erhalten.

• Vergleichsbeispiel PC1 und Beispiele PA1-PA2
• Versuche zum chemisch-mechanischen Polieren
• Poliertests für die Siliciumdioxid-Abtragungsrate wurden ausgeführt unter Verwendung der Zusammensetzungen zum chemisch-mechanischen Polieren, die gemäß dem Vergleichsbeispiel C1 und Beispielen A1-A2 hergestellt wurden. Insbesondere wird die Siliciumdioxid-Abtragungsrate für jede von den Zusammensetzungen zum chemisch-mechanischen Polieren C1 und A1-A2 in Tabelle 1 ausgewiesen. Diese Versuche für die Siliciumdioxid-Abtragungsrate wurden an Blanket-Wafern von 20,32 cm (acht inch) mit einem Siliciumdioxid-Film auf einem Silicium-Substrat unter Verwendung eines Applied Materials Mirra® Polishers und eines IC1010™ Polyurethan Polier-Kissens (kommerziell erhältlich von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.) mit einer Soll-Anpress-Kraft von 20,7 kPa (3 psi), einer Fließrate der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von 200 ml/min, einer Trägerplatten-Geschwindigkeit von 93 U/min und einer Trägerrotationsgeschwindigkeit von 87 U/min ausgeführt. Die Siliciumdioxid-Abtragungsraten wurden durch Messen der Film-Dicke vor und nach dem Polieren unter Verwendung eines KLA-Tencor FX200 Metrologie-Werkzeugs bestimmt. Die Ergebnisse der Versuche für die Siliciumdioxid-Abtragungsrate werden in Tabelle 2 bereitgestellt. Tabelle 2

  Polier-Beispiel Nr.	Polier-Zusammensetzung	SiO 2 Abtragungsrate (nm/min)
  PC1	C1	248,8
  PA1	A1	247,5
  PA2	A2	247,1

• Beschleunigtes Stabilitäts-Testen
• Die Polier-Zusammensetzungen, hergestellt gemäß dem Vergleichsbeispiel C1 und Beispielen A1-A2, wurden einem beschleunigten Alterungsversuch unterzogen, um die Stabilität von jenen Zusammensetzungen zu messen. Speziell wurden die Polier-Zusammensetzungen in einem Ofen, Einstellung bei 55°C für einen Zeitraum von vier (4) Wochen, angeordnet. Die Viskosität von jeder Polier-Zusammensetzung wurde wöchentlich unter Verwendung von einem Brookfield DV-I+ Viskosimeter bei 20°C unter Verwendung von einer Brookfield #S00 Spindel, Einstellung auf 100 U/min, gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 bereitgestellt. Die Daten zeigen, dass die Polier-Zusammensetzungen von der vorliegenden Erfindung signifikant erhöhte Stabilität besitzen. Tabelle 3

  Polier-Zusammensetzung	Viskosität (cP)
  	Anfang	Woche 1	Woche 2	Woche 3	Woche 4
  C1	1,3	2,3	3,5Þ	geliert	geliert
  A1	1,2	1,2	-	1,4	1,6
  A2	1,2	1,2	-	1,3	1,3

Þ

Niederschlag gebildet

Claims (8)

1. Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren, umfassend als Ausgangs-Komponenten: Wasser; 0,1 bis 40 Gew.-% Schleifmittel mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 150 nm; 0,001 bis 1 Gew.-% von einer Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II):

   

   worin A N ist; worin jedes R⁸ unabhängig aus Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C_1-15-Alkyl-Gruppe, C_6-15-Aryl-Gruppe, C_6-15-Aralkyl-Gruppe, C_6-15-Alkaryl-Gruppe ausgewählt ist; und worin das Anion in Formel (II) ein beliebiges Anion sein kann, das in Formel (II) die + Ladung an dem Kation ausgleicht; 0,001 bis 1 Gew.-% diquaternäre Substanz gemäß der Formel (I):

   

   worin jedes X unabhängig aus N und P ausgewählt ist; worin R¹ eine gesättigte oder ungesättigte C_1-15-Alkyl-Gruppe, eine C_6-15-Aryl-Gruppe und eine C_6-15-Aralkyl-Gruppe darstellt; wobei R², R³, R⁴, R⁵, R⁶ und R⁷ jeweils unabhängig aus einem Wasserstoff, einer gesättigten oder ungesättigten C_1-15-Alkyl-Gruppe, einer C_6-15-Aryl-Gruppe, einer C_6-15-Aralkyl-Gruppe und einer C₆-₁₅-Alkaryl-Gruppe ausgewählt sind; und worin das Anion in Formel (I) ein beliebiges Anion oder eine beliebige Kombination von Anionen sein kann, das bzw. die in Formel (I) die 2+ Ladung an dem Kation ausgleicht; und 0 bis 1 Gew.-% von einer quaternären Ammonium-Verbindung, ausgewählt aus Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid, Tetraisopropylammoniumhydroxid, Tetracyclopropylammoniumhydroxid, Tetrabutylammoniumhydroxid, Tetraisobutylammoniumhydroxid, Tetra-tert-butylammoniumhydroxid, Tetra-sec-butylammoniumhydroxid, Tetracyclobutylammoniumhydroxid, Tetrapentylammoniumhydroxid, Tetracyclopentylammoniumhydroxid, Tetrahexylammoniumhydroxid, Tetracyclohexylammoniumhydroxid und Gemischen davon.
2. Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren als eine Ausgangs-Komponente 0,005 bis 1 Gew.-% von der quaternären Ammonium-Verbindung umfasst.
3. Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes X N darstellt; R¹ eine -(CH₂)₆- Gruppe darstellt; und wobei R², R³, R⁴, R⁵, R⁶ und R⁷ jeweils eine -(CH₂)₃CH₃ Gruppe darstellen.
4. Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei A N darstellt und wobei jedes R⁸ eine -CH₃ Gruppe darstellt.
5. Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von einem Substrat, umfassend: Bereitstellen von einem Substrat, wobei das Substrat Siliciumdioxid umfasst; Bereitstellen von einer Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren nach Anspruch 1; Bereitstellen von einem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren; Erzeugen von dynamischem Kontakt an einer Grenzfläche zwischen dem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren und dem Substrat mit einer Anpress-Kraft von 0,69 bis 34,5 kPa; und Dosieren bzw. Abgeben der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf das Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren auf oder nahe der Grenzfläche zwischen dem Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren und dem Substrat; wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren einen pH-Wert von 2 bis 6 aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren als Ausgangs-Komponenten enthält: 1 bis 10 Gew.-% kolloidales Siliciumdioxid-Schleifmittel mit einer mittleren Teilchengröße von 20 bis 60 nm; 0,01 bis 0,05 Gew.-% diquaternäre Substanz gemäß der Formel (I) und 0,01 bis 0,05 Gew.-% Adamantyl-Substanz gemäß der Formel (II); worin jedes X N darstellt; R¹ eine -(CH₂)₆- Gruppe darstellt; wobei R², R³, R⁴, R⁵, R⁶ und R⁷ jeweils eine -(CH₂)₃CH₃ Gruppe darstellen, wobei das/die Anion(en) der Formel (I) zwei Hydroxid-Anionen darstellen; wobei A N darstellt; wobei jedes R⁸ eine -CH₃ Gruppe darstellt; wobei das Anion in Formel (II) ein Hydroxid-Anion darstellt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Schleifmittel ein kolloidales Siliciumdioxid darstellt; und wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren eine Siliciumdioxid-Abtragungsrate von mindestens 150 nm/min bei einer Trägerplatten-Geschwindigkeit von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägergeschwindigkeit von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Fließrate der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von 200 ml/min, und einer Soll-Anpress-Kraft von 20,7 kPa auf einer 200 mm-Polier-Maschine zeigt, wobei das Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren eine Polyurethan-Polierschicht, enthaltend polymere Hohl-Kern-Mikroteilchen und ein mit Polyurethan imprägniertes nicht gewebtes bzw. Vlies-Unter-Kissen bzw. Vlies-Subpad, umfasst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Substrat weiterhin mindestens eines von SiC, SiCN, Si₃N₄, SiCO und Polysilicium umfasst.