DE102012021051A1 - Verfahren zum Polieren eines Substrats - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats bereitgestellt, das eine Polysilizium-Deckschicht aufweist, die auf Siliziumdioxid abgeschieden ist, bei dem eine Mehrzahl von Verdünnungen eines chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats zum Polieren des Substrats verwendet wird, wobei eine erste Verdünnung des Konzentrats, die zum Polieren des Substrats verwendet wird, so abgestimmt wird, dass sie eine erste Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit und eine erste Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität aufweist, und wobei eine zweite Verdünnung des Konzentrats, die zum Polieren des Substrats verwendet wird, so abgestimmt wird, dass sie eine zweite Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit und eine zweite Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des chemisch-mechanischen Polierens. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats, das eine Polysilizium-Deckschicht („overburden”) aufweist, die auf Siliziumdioxid abgeschieden ist, unter Verwendung einer Mehrzahl von Verdünnungen eines chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats zum Polieren des Substrats, wobei eine erste Verdünnung des Konzentrats, die zum Polieren des Substrats verwendet wird, so abgestimmt wird, dass sie eine erste Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit und eine erste Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität aufweist, und wobei eine zweite Verdünnung des Konzentrats, die zum Polieren des Substrats verwendet wird, so abgestimmt wird, dass sie eine zweite Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit und eine zweite Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität aufweist.
  • Bei der Herstellung von integrierten Schaltungen und anderen elektronischen Vorrichtungen werden mehrere Schichten von leitenden, halbleitenden und dielektrischen Materialien auf einer Oberfläche eines Halbleiterwafers abgeschieden oder davon entfernt. Dünne Schichten von leitenden, halbleitenden und dielektrischen Materialien können durch eine Anzahl von Abscheidungstechniken abgeschieden werden. Übliche Abscheidungstechniken bei einer modernen Verarbeitung umfassen eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), die auch als Sputtern bekannt ist, eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD), eine plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) und ein elektrochemisches Plattieren (ECP).
  • Da Schichten von Materialien nacheinander abgeschieden und entfernt werden, wird die oberste Oberfläche des Wafers uneben. Da eine nachfolgende Halbleiterverarbeitung (z. B. eine Metallisierung) erfordert, dass der Wafer eine flache Oberfläche aufweist, muss der Wafer planarisiert werden. Eine Planarisierung ist zur Entfernung einer unerwünschten Oberflächentopographie und von Oberflächendefekten, wie z. B. von rauen Oberflächen, agglomerierten Materialien, Kristallgitterbeschädigungen, Kratzern und verunreinigten Schichten oder Materialien, geeignet.
  • Ein chemisch-mechanisches Planarisieren oder chemisch-mechanisches Polieren (CMP) ist eine übliche Technik, die zum Planarisieren von Substraten, wie z. B. Halbleiterwafern, verwendet wird. Bei einem herkömmlichen CMP wird ein Wafer auf einer Trägeranordnung montiert und in einer CMP-Vorrichtung in Kontakt mit einem Polierkissen angeordnet. Die Trägeranordnung stellt einen kontrollier- bzw. einstellbaren Druck auf den Wafer bereit, wobei er gegen das Polierkissen gedrückt wird. Das Kissen wird durch eine externe Antriebskraft relativ zu dem Wafer bewegt (z. B. gedreht). Gleichzeitig damit wird zwischen dem Wafer und dem Polierkissen eine Polierzusammensetzung („Aufschlämmung”) oder eine andere Polierlösung bereitgestellt. Folglich wird die Waferoberfläche durch die chemische und mechanische Wirkung der Kissenoberfläche und der Aufschlämmung poliert und planarisiert.
  • Bestimmte neuere Vorrichtungsgestaltungen erfordern Polierzusammensetzungen, die eine bevorzugte Selektivität für Polysilizium relativ zu Siliziumdioxid (d. h., eine höhere Entfernungsgeschwindigkeit für Polysilizium relativ zu der Entfernungsgeschwindigkeit für Siliziumdioxid) zur Verwendung in chemisch-mechanischen Planarisierungsverfahren bereitstellen. Beispielsweise umfassen solche Vorrichtungsgestaltungen hochentwickelte sub-65 nm integrierte „Multilevel Cell”-NAND-Flashspeichervorrichtungen, bei denen Polysiliziumschichten auf aktiven Bereichen der Oberfläche von Wafern abgeschieden sind, die als floatendes Gate wirken. Insbesondere erfordern bestimmte neuere Gestaltungen ein zweistufiges Polierverfahren, bei dem der erste Schritt die Entfernung einer Polysilizium-Deckschicht bis hinab zu einem Stoppen auf Siliziumdioxidmerkmalen umfasst, und bei dem der zweite Schritt ein Schwabbel- bzw. Polierschritt ist, bei dem die floatenden Gatebereiche aus Polysilizium und die Siliziumdioxidmerkmalsbereiche auf der Oberfläche des Wafers planarisiert werden.
  • Herkömmliche Formulierungen stellen kein effektives Stoppen auf dem Oxidfilm bereit, da sie nur eine geringe Polysilizium-zu-Oxid-Entfernungsselektivität bieten. Eine derartige Polierformulierung ist in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2007/0077865 für Dysard et al. beschrieben. Dysard et al. beschreiben ein Verfahren des chemisch-mechanischen Polierens eines Substrats, wobei das Verfahren umfasst: (i) Inkontaktbringen eines Substrats, das Polysilizium und ein Material, das aus Siliziumoxid und Siliziumnitrid ausgewählt ist, umfasst, mit einem chemisch-mechanischen Poliersystem, umfassend: (a) ein Schleifmittel, (b) einen flüssigen Träger, (c) etwa 1 ppm bis etwa 100 ppm, bezogen auf das Gewicht des flüssigen Trägers und jedweder darin gelösten oder suspendierten Komponenten, eines Polyethylenoxid/Polypropylenoxid-Copolymers mit einem HLB-Wert von etwa 15 oder weniger, und (d) ein Polierkissen, (ii) Bewegen des Polierkissens relativ zu dem Substrat und (iii) Abtragen mindestens eines Teils des Substrats zum Polieren des Substrats.
  • Eine weitere derartige Polierformulierung ist in dem US-Patent Nr. 6,626,968 für Park et al. beschrieben. Park et al. beschreiben eine chemisch-mechanische Polierzusammensetzung in Aufschlämmungsform mit einem pH-Wert von 7 bis 11 zum gleichzeitigen Polieren einer Oberfläche, die eine Siliziumoxidschicht und eine Polysiliziumschicht aufweist, wobei die Aufschlämmungszusammensetzung im Wesentlichen aus Wasser, abrasiven Körnern, die aus der Gruppe, bestehend aus Siliziumdioxid (SiO2), Aluminiumoxid (Al2O3), Ceroxid (CeO2), Manganoxid (Mn2O3) und Gemischen davon, ausgewählt sind, und etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% eines Polymeradditivs besteht, das aus der Gruppe, bestehend aus Polyvinylmethylether (PVME), Polyethylenglykol (PEG), Polyoxyethylen-23-laurylether (POLE), Polypropansäure (PPA), Polyacrylsäure (PAA), Polyetherglykolbisether (PEGBE) und Gemischen davon, ausgewählt ist, wobei das Polymeradditiv das Selektivitätsverhältnis für die Entfernung der Siliziumoxidschicht relativ zu der Entfernung der Polysiliziumschicht verbessert.
  • Demgemäß besteht zur Unterstützung des dynamischen Gebiets von Vorrichtungsgestaltungen zur Verwendung bei der Herstellung von Halbleitersystemen ein ständiger Bedarf für eine chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die so formuliert ist, dass sie eine erwünschte Ausgewogenheit der Poliereigenschaften bereitstellt, um sich ändernde Gestaltungsanforderungen zu berücksichtigen. Beispielsweise verbleibt ein Bedarf für chemisch-mechanische Polierzusammensetzungen, die eine hohe Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität aufweisen, um ein effektives Stoppen auf Siliziumdioxidmerkmalen zu erleichtern.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats bereit, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat eine Polysilizium-Deckschicht umfasst, die auf Siliziumdioxid abgeschieden ist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats, wobei das chemisch-mechanische Polierzusammensetzungskonzentrat im Wesentlichen besteht aus: Wasser, 0,1 bis 25 Gew.-% eines kolloidalen Siliziumdioxidschleifmittels mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von ≤ 100 nm, 0,01 bis 1 Gew.-% eines diquaternären Kations gemäß der Formel (I):
    Figure 00030001
    worin R1 eine C2-C6-Alkylgruppe ist und worin R2, R3, R4, R5, R6 und R7 jeweils unabhängig aus einer C2-C6-Alkylgruppe ausgewählt sind, Bereitstellen eines ersten Verdünnungsmittels, Bereitstellen eines zweiten Verdünnungsmittels, Zusetzen des ersten Verdünnungsmittels zu einem ersten Teil des chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats zur Bildung einer ersten Polierformulierung, wobei die erste Polierformulierung einen pH-Wert von > 4,2 bis 11 aufweist, wobei die erste Polierformulierung so abgestimmt wird, dass sie eine erste Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit von ≥ 2000 Å/min und eine erste Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität von 20:1 bis 600:1 aufweist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens, Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, Abgeben der ersten Polierformulierung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, Entfernen der Polysilizium-Deckschicht von dem Substrat, Zusetzen des zweiten Verdünnungsmittels zu einem zweiten Teil des chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats zur Bildung einer zweiten Polierformulierung, wobei die zweite Polierformulierung einen pH-Wert von 2 bis 4,2 aufweist, wobei die zweite Polierformulierung so abgestimmt wird, dass sie eine zweite Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit von ≥ 1500 Å/min und eine zweite Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität von 1:2 bis 10:1 aufweist, Abgeben der zweiten Polierformulierung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Entfernen von mindestens etwas mehr des Polysiliziums und mindestens einem Teil des Siliziumdioxids von dem Substrat.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats bereit, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat eine Polysilizium-Deckschicht umfasst, die auf Siliziumdioxid abgeschieden ist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats, wobei das chemisch-mechanische Polierzusammensetzungskonzentrat im Wesentlichen besteht aus: Wasser, 0,1 bis 25 Gew.-% eines kolloidalen Siliziumdioxidschleifmittels mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von ≤ 100 nm, 0,01 bis 1 Gew.-% eines diquaternären Kations gemäß der Formel (I):
    Figure 00040001
    worin R1 eine C2-C6-Alkylgruppe ist und worin R2, R3, R4, R5, R6 und R7 jeweils unabhängig aus einer C2-C6-Alkylgruppe ausgewählt sind, Bereitstellen eines ersten Verdünnungsmittels, Bereitstellen eines zweiten Verdünnungsmittels, Zusetzen des ersten Verdünnungsmittels zu einem ersten Teil des chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats zur Bildung einer ersten Polierformulierung, wobei die erste Polierformulierung einen pH-Wert von > 4,2 bis 11 aufweist, wobei die erste Polierformulierung so abgestimmt wird, dass sie eine erste Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit von ≥ 2000 Å/min und eine erste Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität von 20:1 bis 600:1 aufweist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens, Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, Abgeben der ersten Polierformulierung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, Entfernen der Polysilizium-Deckschicht von dem Substrat, Zusetzen des zweiten Verdünnungsmittels zu einem zweiten Teil des chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats zur Bildung einer zweiten Polierformulierung, wobei die zweite Polierformulierung einen pH-Wert von 2 bis 4,2 aufweist, wobei die zweite Polierformulierung so abgestimmt wird, dass sie eine zweite Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit von ≥ 1500 Å/min und eine zweite Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität von 1:2 bis 10:1 aufweist, Abgeben der zweiten Polierformulierung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Entfernen von mindestens etwas mehr des Polysiliziums und mindestens einem Teil des Siliziumdioxids von dem Substrat, wobei die erste Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit, die erste Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität, die zweite Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit und die zweite Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität alle bei einer Plattendrehzahl von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägerdrehzahl von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Flussrate der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung von 200 ml/min und einer Nennandruckkraft von 20,7 kPa auf einem 200 mm-Poliergerät vorliegen, wobei das chemisch-mechanische Polierkissen eine Polyurethan-Polierschicht, die polymere Mikroteilchen mit hohlem Kern enthält, und ein Polyurethanimprägniertes Vliesunterkissen umfasst.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Das chemisch-mechanische Polierkonzentrat, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann zur Bereitstellung einer ersten Verdünnung des Konzentrats, die so abgestimmt wird, dass sie eine hohe Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit und eine hohe Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität zur Verwendung in dem ersten Polierschritt bei der Bildung eines floatenden Polysilizium-Gatemerkmals aufweist, verdünnt werden, und dann zur Bereitstellung einer zweiten Verdünnung des Konzentrats, die so abgestimmt wird, dass sie eine zweite Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität zur Verwendung in dem zweiten Polierschritt zur Bildung eines floatenden Polysilizium-Gatemerkmals aufweist, verdünnt werden, wenn eine unselektive Aufschlämmung erwünscht ist.
  • Ein Substrat zur Verwendung in dem chemisch-mechanischen Polierverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst ein Halbleitersubstrat mit Polysilizium, das auf Siliziumdioxid abgeschieden ist.
  • Das Wasser, das in dem chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrat enthalten ist, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise mindestens eines von entionisiert und destilliert, um zufällige Verunreinigungen zu beschränken.
  • Das kolloidale Siliziumdioxidschleifmittel in dem chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrat, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, weist eine durchschnittliche Teilchengröße ≤ 100 nm (vorzugsweise 5 bis 100 nm, mehr bevorzugt 10 bis 60 nm, insbesondere 20 bis 60 nm) auf, gemessen mittels dynamischer Lichtstreuungstechniken.
  • Das chemisch-mechanische Polierzusammensetzungskonzentrat, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, enthält vorzugsweise 0,1 bis 25 Gew.-% (mehr bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 5 bis 10 Gew.-%) eines kolloidalen Siliziumdioxidschleifmittels.
  • Das diquaternäre Kation in dem chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrat, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist gemäß der Formel (I):
    Figure 00060001
    worin R1 aus einer C2-C6-Alkylgruppe ausgewählt ist (worin vorzugsweise R1 aus einer -(CH2)6-Gruppe und einer -(CH2)4-Gruppe ausgewählt ist, worin insbesondere R1 eine -(CH2)4-Gruppe ist) und worin R2, R3, R4, R5, R6 und R7 jeweils unabhängig aus einer C2-C6-Alkylgruppe ausgewählt sind (worin vorzugsweise R2, R3, R4, R5, R6 und R7 jeweils eine Butylgruppe sind).
  • Das chemisch-mechanische Polierzusammensetzungskonzentrat, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst vorzugsweise 0,01 bis 1 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,05 bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 0,1 Gew.-%) einer diquaternären Substanz gemäß der Formel (I). Insbesondere umfasst das chemisch-mechanische Polierzusammensetzungskonzentrat, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 0,05 bis 0,1 Gew.-% einer diquaternären Substanz gemäß der Formel (I), worin R1 eine -(CH2)4-Gruppe ist und worin R2, R3, R4, R5, R6 und R7 jeweils eine -(CH2)3CH3-Gruppe sind.
  • Das chemisch-mechanische Polierzusammensetzungskonzentrat, das in dem chemisch-mechanischen Polierverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist optional vorzugsweise korrosionshemmstofffrei. Der Ausdruck „korrosionshemmstofffrei”, wie er hier und in den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, bedeutet, dass das chemisch-mechanische Polierzusammensetzungskonzentrat kein Benzotriazol, 1,2,3-Benzotriazol, 5,6-Dimethyl-1,2,3-benzotriazol, 1-(1,2-Dicarboxyethyl)benzotriazol, 1-[N,N-Bis(hydroxyethyl)aminomethyl]benzotriazol oder 1-(Hydroxymethyl)benzotriazol enthält.
  • Das chemisch-mechanische Polierzusammensetzungskonzentrat, das in dem chemisch-mechanischen Polierverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise oxidationsmittelfrei. Der Ausdruck „oxidationsmittelfrei”, wie er hier und in den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, bedeutet, dass das chemisch-mechanische Polierzusammensetzungskonzentrat keine Oxidationsmittel wie z. B. Wasserstoffperoxid, Persulfatsalze (z. B. Ammoniummonopersulfat und Kaliumdipersulfat) und Periodatsalze (z. B. Kaliumperiodat) enthält.
  • Das erste Verdünnungsmittel, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst vorzugsweise mindestens eines von entionisiertem Wasser und destilliertem Wasser. Vorzugsweise umfasst das erste Verdünnungsmittel ein pH-Einstellmittel (wobei das pH-Einstellmittel vorzugsweise aus Ammoniumhydroxid und Kaliumhydroxid, insbesondere Kaliumhydroxid, ausgewählt ist) und mindestens eines von entionisiertem Wasser und destilliertem Wasser. Mehr bevorzugt ist das erste Verdünnungsmittel aus entionisiertem Wasser und destilliertem Wasser ausgewählt. Insbesondere ist das erste Verdünnungsmittel entionisiertes Wasser.
  • Das zweite Verdünnungsmittel, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst vorzugsweise mindestens eines von entionisiertem Wasser und destilliertem Wasser. Das zweite Verdünnungsmittel umfasst gegebenenfalls ferner ein pH-Einstellmittel.
  • Vorzugsweise ist das zweite Verdünnungsmittel aus entionisiertem Wasser oder destilliertem Wasser ausgewählt. Insbesondere ist das zweite Verdünnungsmittel entionisiertes Wasser.
  • Bevorzugte pH-Einstellmittel umfassen Säuren und Basen. Bevorzugte Säure-pH-Einstellmittel sind aus Phosphorsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure und Chlorwasserstoffsäure (insbesondere Salpetersäure) ausgewählt. Bevorzugte Base-pH-Einstellmittel sind aus Ammoniumhydroxid und Kaliumhydroxid (insbesondere Kaliumhydroxid) ausgewählt.
  • Die Polierleistungsparameter (d. h. die Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit, die Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeit und die Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität) verschiedener Verdünnungen des chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind innerhalb eines Bereichs eines Polier-pH-Werts von 2 bis 11 breit abstimmbar. Unter den in den Beispielen angegebenen Polierbedingungen mit einer Andruckkraft von 20,7 kPa (3 psi) weisen Verdünnungen des verwendeten chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats eine abstimmbare Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit von 1500 bis 7000 Å/min, eine abstimmbare Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeit von 1 bis 2500 Å/min und eine abstimmbare Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität von 1:2 bis 600:1 auf.
  • Vorzugsweise weisen Verdünnungen des chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine maßschneiderbare Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit, gemessen unter den Polierbedingungen, die in den Beispielen angegeben sind, mit einer Andruckkraft von 20,7 kPa (3 psi), von 1500 bis 7000 Å/min entsprechend einem pH-Wert des chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats von 2 bis 11 auf.
  • Vorzugsweise weist das chemisch-mechanische Polierzusammensetzungskonzentrat, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine maßschneiderbare Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeit, gemessen unter den Polierbedingungen, die in den Beispielen angegeben sind, mit einer Andruckkraft von 20,7 kPa (3 psi), von 10 bis 2500 Å/min entsprechend einem pH-Wert des chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats von 2 bis 11 auf.
  • Vorzugsweise weist das chemisch-mechanische Polierzusammensetzungskonzentrat, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine maßschneiderbare Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität, gemessen unter den Polierbedingungen, die in den Beispielen angegeben sind, mit einer Andruckkraft von 20,7 kPa (3 psi), für Polysilizium zu Siliziumdioxid von 1:2 bis 600:1 entsprechend einem pH-Wert des chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats von 2 bis 11 auf.
  • Die erste Polierformulierung, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird durch Zusetzen eines ersten Verdünnungsmittels zu dem chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrat hergestellt. Vorzugsweise weist die erste Polierformulierung einen pH-Wert von > 4,2 bis 11 (mehr bevorzugt > 6 bis 11) auf. Vorzugsweise enthält die erste Polierformulierung 0,01 bis 6 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,04 bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,04 bis 0,6 Gew.-%) eines kolloidalen Siliziumdioxidschleifmittels und 0,0001 bis 0,1 Gew.-% (vorzugsweise 0,0004 bis 0,05 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,0005 bis 0,01 Gew.-%) einer diquaternären Substanz gemäß der Formel (I) (wobei insbesondere R1 eine -(CH2)4-Gruppe ist und worin R2, R3, R4, R5, R6 und R7 jeweils eine -(CH2)3CH3-Gruppe sind). Vorzugsweise wird die erste Polierformulierung so abgestimmt, dass sie eine erste Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit von ≥ 2000 Å/min (mehr bevorzugt 2000 bis 7000 Å/min) und eine erste Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität von 20:1 bis 600:1 (mehr bevorzugt 50:1 bis 600:1, insbesondere 150:1 bis 600:1) aufweist.
  • Die zweite Polierformulierung, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird durch Zusetzen eines zweiten Verdünnungsmittels zu dem chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrat hergestellt. Vorzugsweise weist die zweite Polierformulierung einen pH-Wert von 2 bis 4,2 (mehr bevorzugt 3 bis 4) auf. Vorzugsweise enthält die zweite Polierformulierung 0,1 bis 6 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,4 bis 6 Gew.-%, insbesondere 1 bis 6 Gew.-%) eines kolloidalen Siliziumdioxidschleifmittels und 0,001 bis 0,1 Gew.-% (vorzugsweise 0,005 bis 0,1 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.-%) einer diquaternären Substanz gemäß der Formel (I) (wobei insbesondere R1 eine -(CH2)4-Gruppe ist und worin R2, R3, R4, R5, R6 und R7 jeweils eine -(CH2)3CH3-Gruppe sind). Vorzugsweise wird die zweite Polierformulierung so abgestimmt, dass sie eine zweite Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit von ≥ 1500 Å/min (mehr bevorzugt 1500 bis 4000 Å/min) und eine zweite Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität von 1:2 bis 10:1 (mehr bevorzugt 9:10 bis 5:1) aufweist.
  • Das Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat eine Polysilizium-Deckschicht umfasst, die auf Siliziumdioxid abgeschieden ist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats, wobei das chemisch-mechanische Polierzusammensetzungskonzentrat im Wesentlichen besteht aus: Wasser, 0,1 bis 25 Gew.-% (vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%, mehr bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 5 bis 10 Gew.-%) eines kolloidalen Siliziumdioxidschleifmittels mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von ≤ 100 nm (vorzugsweise 5 bis 100 nm, mehr bevorzugt 10 bis 60 nm, insbesondere 20 bis 60 nm), gemessen mittels dynamischer Lichtstreuungstechniken, 0,01 bis 1 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,05 bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 0,1 Gew.-%) eines diquaternären Kations gemäß der Formel (I), worin R1 eine C2-C6-Alkylgruppe ist (worin vorzugsweise R1 aus einer -(CH2)6-Gruppe und einer -(CH2)4-Gruppe ausgewählt ist, worin insbesondere R1 eine -(CH2)4-Gruppe ist) und worin R2, R3, R4, R5, R6 und R7 jeweils unabhängig aus einer C2-C6-Alkylgruppe ausgewählt sind (worin vorzugsweise R2, R3, R4, R5, R6 und R7 jeweils eine Butylgruppe sind), Bereitstellen eines ersten Verdünnungsmittels (wobei das erste Verdünnungsmittel vorzugsweise ein pH-Einstellmittel, das aus Ammoniumhydroxid und Kaliumhydroxid (vorzugsweise Kaliumhydroxid) ausgewählt ist, und mindestens eines von entionisiertem Wasser und destilliertem Wasser umfasst, wobei das erste Verdünnungsmittel mehr bevorzugt aus entionisiertem Wasser und destilliertem Wasser ausgewählt ist, wobei das erste Verdünnungsmittel insbesondere entionisiertes Wasser ist), Bereitstellen eines zweiten Verdünnungsmittels (wobei das zweite Verdünnungsmittel vorzugsweise mindestens eines von entionisiertem Wasser und destilliertem Wasser umfasst, wobei das zweite Verdünnungsmittel mehr bevorzugt aus entionisiertem Wasser und destilliertem Wasser ausgewählt ist, wobei das zweite Verdünnungsmittel insbesondere entionisiertes Wasser ist), Zusetzen des ersten Verdünnungsmittels zu einem ersten Teil des chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats zur Bildung einer ersten Polierformulierung, wobei die erste Polierformulierung einen pH-Wert von > 4,2 bis 11 (mehr bevorzugt > 6 bis 11) aufweist, wobei die erste Polierformulierung so abgestimmt wird, dass sie eine erste Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit von ≥ 2000 Å/min (vorzugsweise 2000 bis 7000 Å/min) und eine erste Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität von 20:1 bis 600:1 (vorzugsweise 50:1 bis 600:1, mehr bevorzugt 150:1 bis 600:1) aufweist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens, Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, Abgeben der ersten Polierformulierung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, Entfernen der Polysilizium-Deckschicht von dem Substrat, Zusetzen des zweiten Verdünnungsmittels zu einem zweiten Teil des chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats zur Bildung einer zweiten Polierformulierung, wobei die zweite Polierformulierung einen pH-Wert von 2 bis 4,2 (vorzugsweise 3 bis 4) aufweist, wobei die zweite Polierformulierung so abgestimmt wird, dass sie eine zweite Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit von ≥ 1500 Å/min (vorzugsweise 1500 bis 4000 Å/min) und eine zweite Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität von 1:2 bis 10:1 (mehr bevorzugt 9:10 bis 5:1) aufweist, Abgeben der zweiten Polierformulierung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Entfernen von mindestens etwas mehr des Polysiliziums und mindestens einem Teil des Siliziumdioxids von dem Substrat (wobei vorzugsweise die erste Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit, die erste Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsge-schwindigkeitsselektivität, die zweite Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit und die zweite Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität alle bei einer Plattendrehzahl von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägerdrehzahl von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Flussrate der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung von 200 ml/min und einer Nennandruckkraft von 20,7 kPa auf einem 200 mm-Poliergerät vorliegen, wobei das chemisch-mechanische Polierkissen eine Polyurethan-Polierschicht, die polymere Mikroteilchen mit hohlem Kern enthält, und ein Polyurethan-imprägniertes Vliesunterkissen umfasst).
  • Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in den folgenden Beispielen detailliert beschrieben.
  • Beispiele 1 bis 14
  • Herstellung von chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungen
  • Die chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungen der Beispiele 1 und 14 wurden durch Vereinigen der Komponenten in den in der Tabelle 1 angegebenen Mengen, wobei der Rest entionisiertes Wasser ist, und Einstellen des pH-Werts der Zusammensetzungen auf den in der Tabelle 1 angegebenen End-pH-Wert mit Salpetersäure oder Kaliumhydroxid hergestellt. Die chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungen der Beispiele 2 bis 13 wurden durch Verdünnen der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung von Beispiel 1 mit entionisiertem Wasser hergestellt. Tabelle 1
    Bsp. Nr. Schleifmittel I* (Gew.-%) Schleifmittel II£ (Gew.-%) Verbindung der Formel (I) (Gew.-%)€ pH
    1 5 1 0,075 3,0
    2 0,5 0,1 0,0075 3,9
    3 0,83 0,17 0,0125 3,5
    4 1,67 0,33 0,025 3,4
    5 1,67 0,33 0,025 7
    6 0,5 0,1 0,0075 10,8
    7 0,83 0,17 0,0125 10,8
    8 1,67 0,33 0,025 10,8
    9 0,33 0,07 0,005 4,07
    10 0,167 0,033 0,0025 4,19
    11 0,083 0,017 0,00125 4,31
    12 0,0583 0,0117 0,000875 4,35
    13 0,033 0,007 0,0005 4,75
    14 20 4 0,3 2,4

    * Schleifmittel I – KlebosolTM II 1598-B25-Aufschlämmung, von AZ Electronic Materials hergestellt, von The Dow Chemical Company erhältlich.
    £ Schleifmittel II – KlebosolTM II 30HS0i-Aufschlämmung, von AZ Electronic Materials hergestellt, von The Dow Chemical Company erhältlich.
    € HBBAH: 1,4-Butandiaminium-N1,N1,N1,N4,N4,N4-hexabutylhydroxid (1:2) von Sachem, Inc., mit der folgenden Struktur:
    Figure 00120001
    Beispiele PA1 bis PA13 Experimente bezüglich der chemisch-mechanischen Polierentfernungsgeschwindigkeit
  • Poliertests bezüglich der Polysilizium- und Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeit wurden unter Verwendung der gemäß den Beispielen 1 bis 13 hergestellten chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungen durchgeführt. Insbesondere wurde die Polysilizium- und Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeit für jede der in der Tabelle 1 angegebenen chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungen 1 bis 13 bestimmt. Die Experimente bezüglich der Polierentfernungsgeschwindigkeit wurden auf unstrukturierten 200 mm-Wafern (d. h. 8 k Polysilizium-Wafern und 1,5 k Siliziumnitrid-Wafern, die von SEMATECH SVTC erhältlich sind) durchgeführt. Es wurde ein 200 mm Mirra®-Poliergerät von Applied Materials eingesetzt. Alle Polierexperimente wurden mit einem IC1010TM Polyurethanpolierkissen (von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc. erhältlich) mit einer Andruckkraft von 20,7 kPa (3 psi), einer Flussrate der chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung von 200 ml/min, einer Plattendrehzahl von 93 U/min und einer Trägerdrehzahl von 87 U/min durchgeführt. Ein Diagrid®-AD3BG-150855-Diamantkissenkonditionierer (von Kinik Company erhältlich) wurde zum Konditionieren des Polierkissens verwendet. Das Polierkissen wurde mit dem Konditionierer unter Verwendung einer Andruckkraft von 6,35 kg (14,0 Pfund) für 20 Minuten konditioniert. Das Polierkissen wurde ferner ex situ vor dem Polieren unter Verwendung einer Andruckkraft von 4,1 kg (9 Pfund) für 10 Minuten konditioniert. Das Polierkissen wurde ferner in situ während des Polierens bei 10 Durchläufen/min von 4,3 bis 23,4 cm (1,7 bis 9,2 Zoll) ausgehend von der Mitte des Polierkissens mit einer Andruckkraft von 4,1 kg (9 Pfund) konditioniert. Die Entfernungsgeschwindigkeiten wurden durch Messen der Filmdicke vor und nach dem Polieren unter Verwendung eines FX200-Messgeräts von KLA-Tencor mit einer 49 Punkte-Spiralabtastung mit einem 3 mm-Kantenausschluss bestimmt. Die Ergebnisse der Entfernungsgeschwindigkeitsexperimente sind in der Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
    Bsp. Nr. Aufschlämmungszusammensetzung Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit (Å/min) SiO2-Entfernungsgeschwindigkeit (Å/min) Polysilizium-zu-SiO2-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität
    PA1 Bsp. 1 2200 2150 1:1
    PA2 Bsp. 2 2616 548 4,8:1
    PA3 Bsp. 3 2050 850 2,4:1
    PA4 Bsp. 4 1850 1450 1,3:1
    PA5 Bsp. 5 3600 70 51:1
    PA6 Bsp. 6 3900 15 260:1
    PA7 Bsp. 7 4100 15 273:1
    PA8 Bsp. 8 4300 20 215:1
    PA9 Bsp. 9 2781 322 8,6:1
    PA10 Bsp. 10 2817 98 28,7:1
    PA11 Bsp. 11 2535 15 169:1
    PA12 Bsp. 12 2516 12 210:1
    PA13 Bsp. 13 2392 4 598:1
  • Beispiele PB1 bis PB13
  • Experimente bezüglich der chemisch-mechanischen Polierentfernungsgeschwindigkeit
  • Poliertests bezüglich der Polysilizium- und Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeit wurden unter Verwendung der gemäß den Beispielen 1 bis 13 hergestellten chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungen durchgeführt. Insbesondere wurde die Polysilizium- und Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeit für jede der in der Tabelle 1 angegebenen chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungen 1 bis 13 bestimmt. Die Experimente bezüglich der Polierentfernungsgeschwindigkeit wurden auf unstrukturierten 200 mm-Wafern (d. h. 8 k Polysilizium-Wafern und 1,5 k Siliziumnitrid-Wafern, die von SEMATECH SVTC erhältlich sind) durchgeführt. Es wurde ein 200 mm Mirra®-Poliergerät von Applied Materials eingesetzt. Alle Polierexperimente wurden mit einem IC1010TMPolyurethan polierkissen (von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc. erhältlich) mit einer Andruckkraft von 34,5 kPa (5 psi), einer Flussrate der chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung von 200 ml/min, einer Plattendrehzahl von 93 U/min und einer Trägerdrehzahl von 87 U/min durchgeführt. Ein Diagrid®-AD3BG-150855-Diamantkissenkonditionierer (von Kinik Company erhältlich) wurde zum Konditionieren des Polierkissens verwendet. Das Polierkissen wurde mit dem Konditionierer unter Verwendung einer Andruckkraft von 6,35 kg (14,0 Pfund) für 20 Minuten konditioniert. Das Polierkissen wurde ferner ex situ vor dem Polieren unter Verwendung einer Andruckkraft von 4,1 kg (9 Pfund) für 10 Minuten konditioniert. Das Polierkissen wurde ferner in situ während des Polierens bei 10 Durchläufen/min von 4,3 bis 23,4 cm (1,7 bis 9,2 Zoll) ausgehend von der Mitte des Polierkissens mit einer Andruckkraft von 4,1 kg (9 Pfund) konditioniert. Die Entfernungsgeschwindigkeiten wurden durch Messen der Filmdicke vor und nach dem Polieren unter Verwendung eines FX200-Messgeräts von KLA-Tencor mit einer 49 Punkte-Spiralabtastung mit einem 3 mm-Kantenausschluss bestimmt. Die Ergebnisse der Entfernungsgeschwindigkeitsexperimente sind in der Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3
    Bsp. Nr. Aufschlämmungszusammensetzung Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit (Å/mm) SiO2-Entfernungsgeschwindigkeit (Å/mm) Polysilizium-zu-SiO2-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität
    PB1 Bsp. 1 2430 3370 0,7:1
    PB2 Bsp. 2 3856 700 5,5:1
    PB3 Bsp. 3 3250 1100 3:1
    PB4 Bsp. 4 2650 1900 1,4:1
    PB5 Bsp. 5 5500 80 68,8:1
    PB6 Bsp. 6 6100 25 244:1
    PB7 Bsp. 7 6400 25 256:1
    PB8 Bsp. 8 6500 30 217:1
    PB9 Bsp. 9 4057 409 9,9:1
    PB10 Bsp. 10 4050 119 34:1
    PB11 Bsp. 11 3494 22 159:1
    PB12 Bsp. 12 3516 20 176:1
    PB13 Bsp. 13 3075 10 308:1
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6626968 [0007]

Claims (10)

  1. Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat eine Polysilizium-Deckschicht umfasst, die auf Siliziumdioxid abgeschieden ist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats, wobei das chemisch-mechanische Polierzusammensetzungskonzentrat im Wesentlichen besteht aus: Wasser, 0,1 bis 25 Gew.-% eines kolloidalen Siliziumdioxidschleifmittels mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von ≤ 100 nm, 0,01 bis 1 Gew.-% eines diquaternären Kations gemäß der Formel (I):
    Figure 00150001
    worin R1 eine C2-C6-Alkylgruppe ist und worin R2, R3, R4, R5, R6 und R7 jeweils unabhängig aus einer C2-C6-Alkylgruppe ausgewählt sind, Bereitstellen eines ersten Verdünnungsmittels, Bereitstellen eines zweiten Verdünnungsmittels, Zusetzen des ersten Verdünnungsmittels zu einem ersten Teil des chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats zur Bildung einer ersten Polierformulierung, wobei die erste Polierformulierung einen pH-Wert von > 4,2 bis 11 aufweist, wobei die erste Polierformulierung so abgestimmt wird, dass sie eine erste Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit von ≥ 2000 Å/min und eine erste Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität von 20:1 bis 600:1 aufweist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens, Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, Abgeben der ersten Polierformulierung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, Entfernen der Polysilizium-Deckschicht von dem Substrat, Zusetzen des zweiten Verdünnungsmittels zu einem zweiten Teil des chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungskonzentrats zur Bildung einer zweiten Polierformulierung, wobei die zweite Polierformulierung einen pH-Wert von 2 bis 4,2 aufweist, wobei die zweite Polierformulierung so abgestimmt wird, dass sie eine zweite Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit von ≥ 1500 Å/min und eine zweite Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität von 1:2 bis 10:1 aufweist, Abgeben der zweiten Polierformulierung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Entfernen von mindestens etwas mehr des Polysiliziums und mindestens einem Teil des Siliziumdioxids von dem Substrat.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Verdünnungsmittel und das zweite Verdünnungsmittel entionisiertes Wasser sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Verdünnungsmittel eine Kombination aus entionisiertem Wasser und einem pH-Einstellmittel ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung korrosionshemmstofffrei und oxidationsmittelfrei ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei R1 eine C4-Alkylgruppe ist und wobei R2, R3, R4, R5, R6 und R7 jeweils eine C4-Alkylgruppe sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung korrosionshemmstofffrei ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung oxidationsmittelfrei ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung korrosionshemmstofffrei und oxidationsmittelfrei ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der pH-Wert der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung durch Zusetzen von entionisiertem Wasser eingestellt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit, die erste Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität, die zweite Polysilizium-Entfernungsgeschwindigkeit und die zweite Polysilizium-zu-Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeitsselektivität alle bei einer Plattendrehzahl von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägerdrehzahl von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Flussrate der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung von 200 ml/min und einer Nennandruckkraft von 20,7 kPa auf einem 200 mm-Poliergerät vorliegen, wobei das chemisch-mechanische Polierkissen eine Polyurethan-Polierschicht, die polymere Mikroteilchen mit hohlem Kern enthält, und ein Polyurethan-imprägniertes Vliesunterkissen umfasst.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107030583A (zh) * 2017-03-21 2017-08-11 天津华海清科机电科技有限公司 硅衬底片抛光方法和装置
US10074755B2 (en) 2013-01-11 2018-09-11 Tesla, Inc. High efficiency solar panel

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102956450B (zh) * 2011-08-16 2015-03-11 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 一种制作半导体器件的方法
CN104078416B (zh) * 2013-03-28 2017-02-22 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 硅通孔布局结构、硅通孔互联结构的形成方法
JP6418174B2 (ja) * 2016-02-03 2018-11-07 株式会社Sumco シリコンウェーハの片面研磨方法
WO2021210308A1 (ja) * 2020-04-16 2021-10-21 富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社 洗浄液、洗浄方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6626968B2 (en) 2000-05-22 2003-09-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Slurry for chemical mechanical polishing process and method of manufacturing semiconductor device using the same

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6491843B1 (en) * 1999-12-08 2002-12-10 Eastman Kodak Company Slurry for chemical mechanical polishing silicon dioxide
JP2005072238A (ja) * 2003-08-25 2005-03-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2006120749A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Sony Corp 研磨方法及び研磨装置
JP2007103515A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Fujimi Inc 研磨方法
US20070077865A1 (en) 2005-10-04 2007-04-05 Cabot Microelectronics Corporation Method for controlling polysilicon removal
US7723234B2 (en) * 2006-11-22 2010-05-25 Clarkson University Method for selective CMP of polysilicon
JP5322455B2 (ja) 2007-02-26 2013-10-23 富士フイルム株式会社 研磨液及び研磨方法
JP2010067681A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Fujifilm Corp 研磨液及び研磨方法
US8119529B2 (en) 2009-04-29 2012-02-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method for chemical mechanical polishing a substrate
US8496843B2 (en) * 2010-03-16 2013-07-30 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of polishing a substrate comprising polysilicon and at least one of silicon oxide and silicon nitride

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6626968B2 (en) 2000-05-22 2003-09-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Slurry for chemical mechanical polishing process and method of manufacturing semiconductor device using the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10074755B2 (en) 2013-01-11 2018-09-11 Tesla, Inc. High efficiency solar panel
CN107030583A (zh) * 2017-03-21 2017-08-11 天津华海清科机电科技有限公司 硅衬底片抛光方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20130109181A1 (en) 2013-05-02
TWI629324B (zh) 2018-07-11
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