DE69831150T2

DE69831150T2 - Chemische-mechanische Schleifzusammensetzung für Halbleiterverarbeitung

Info

Publication number: DE69831150T2
Application number: DE69831150T
Authority: DE
Inventors: Tsung-Ho Lee; Tsui-Ping Kusan District Yeh
Original assignee: Epoch Material Co Ltd
Current assignee: CMC Materials Taiwan Co Ltd
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2018-12-01
Also published as: EP0984049B1; CN1246725A; HK1026067A1; SG99280A1; MY133054A; DE69831150D1; CN1126152C; EP0984049A1

Description

Diese Erfindung betrifft chemisch-mechanische Schleifmittelzusammensetzungen. Die chemisch-mechanischen Schleifmittelzusammensetzungen der Erfindung sind nützlich zum Abschleifen bzw. Polieren der Oberfläche einer Halbleiterscheibe (Halbleiter-Wafer).
In der Halbleiter-Industrie ist die Oberflächenpolitur bei Halbleiterscheiben eine allgemein verwendete Technik, da diese die Glätte auf der Halbleiterscheibe und einer dielektrischen Schicht erhöht und die Erzeugung von Leitungsstromkreisen erleichtert. Im allgemeinen umfasst das Polierverfahren zur Erzeugung eines Leitungsstromkreises das Aufsetzen einer Halbleiterscheibe auf einer Drehwalze, die mit einem Schleifkopf ausgestattet ist, und das Aufbringen einer Schleifmittelaufschlämmung mit Schleifpartikeln und einem Oxidationsmittel auf der Oberfläche der Scheibe, um die Schleifwirkung zu verstärken.
Das US-Patent Nr. 5,225,034 offenbart eine chemisch-mechanische Schleifmittelaufschlämmung, diese umfassend AgNO₃, feste Schleifpartikel, sowie ein Oxidationsmittel, das aus H₂O₂, HOCl, KOCl, KMgO₄ oder CH₃COOOH ausgewählt ist. Die Aufschlämmung wird dafür verwendet, um eine Kupferschicht auf einer Halbleiterscheibe zu schleifen, um so einen elektrischen Kupferstromkreis auf der Scheibe zu erzeugen.
Das US-Patent Nr. 5,209,816 offenbart ein Verfahren zum Schleifen einer Al- oder Ti-enthaltenden Metallschicht mittels einer chemisch-mechanischen Schleifmittelaufschlämmung. Die Schleifmittelaufschlämmung enthält zusätzlich zu dem festen Schleifmittelmaterial etwa 0,1–20 Volumen-% an H₃PO₄ und etwa 1–30 Volumen-% an H₂O₂.
Das US-Patent Nr. 4,959,113 offenbart ein Verfahren zur Verwendung einer wässrigen Schleifmittelzusammensetzung zum Schleifen von Metalloberflächen. Die wässrige Schleifmittelzusammensetzung umfasst Wasser, ein Schleifmittel, z.B. CeO₂, Al₂O₃, ZrO₂, TiO₂, SiO₂, SiC, SnO₂ oder TiC, und ein Salz, welches ein Metallkation der Gruppe IIA, IIIA, IVA oder IVB und ein Anion von Chlorid, Bromid, Iodid, Nitrat, Sulfat, Phosphat oder Perchlorat beinhaltet. Dieses Patent offenbart auch die Verwendung von Chlorwasserstoffsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure oder Salpetersäure zur pH-Einstellung der Schleifmittelzusammensetzung, damit diese sich im Bereich von 1 bis 6 befindet.
Das US-Patent Nr. 5,391,258 offenbart eine Schleifmittelzusammensetzung zum Schleifen von Silizium, Siliziumdioxid oder Silikat enthaltenden Zusammensetzungen. Die Schleifmittelzusammensetzung umfasst zusätzlich zu den Schleifpartikeln Wasserstoffperoxid und Kaliumhydrogenphthalat.
Das US-Patent Nr. 5,114,437 offenbart eine Schleifmittelzusammensetzung für ein Aluminium-Trägermaterial, die ein Tonerde-Schleifmittel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,2 bis 5 μm sowie einen Schleifmittelbeschleuniger umfasst, der aus der Gruppe bestehend aus Chrom(III)nitrat, Lanthannitrat, Ammonium-Cer(III)nitrat und Neodymnitrat ausgewählt ist.
Das US-Patent Nr. 5,084,071 offenbart eine chemisch-mechanische Schleifmittelaufschlämmung für das Trägermaterial eines elektronischen Bauteils. Die Schleifmittelaufschlämmung umfasst Schleifpartikel (z.B. Partikel aus SiO₂, CeO₂, SiC, Si₃N₄ oder Fe₂O₃) mit einem Tonerdegehalt von nicht mehr als 1 Gew.-%, einem Übergangsmetall-Chelatsalz (z.B. Ammonium-Eisen-EDTA) zur Verwendung als Schleifmittelbeschleuniger, sowie ein Lösungsmittel für das Salz.
Das US-Patent Nr. 5,480,476 diskutiert die Wirkung von Ce⁴⁺- und Zr⁴⁺-Kationen auf die Schleifgeschwindigkeit von SiO₂-basierten Schleifmitteln.
Das US-Patent Nr. 5,366,542 offenbart eine Schleifmittelzusammensetzung mit Tonerde-Schleifpartikeln und einem Komplexbildner, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyaminocarbonsäure (z.B. EDTA) und Natrium- und Kaliumsalzen hiervon. Die Zusammensetzung kann weiterhin Boehmit oder ein Aluminiumsalz umfassen.
Das US-Patent Nr. 5,340,370 offenbart eine chemisch-mechanische Schleifmittelaufschlämmung für einen Wolfram- oder Wolframnitrid-Film, die ein Oxidationsmittel, wie etwa Kalium-Hexacyanoferrat(III), ein Schleifmittel und Wasser umfasst und einen pH zwischen 2 und 4 besitzt.
Das US-Patent Nr. 5,516,346 offenbart eine Aufschlämmung für das chemisch-mechanische Schleifen eines Titanfilms, wobei diese Aufschlämmung Kaliumfluorid in einer Konzentration, die hinreichend ist, den Titanfilm zu komplexieren, und ein Schleifmittel, wie etwa Siliziumdioxid, beinhaltet und einen pH von weniger als acht besitzt.
Die WO 96/16436 offenbart eine chemisch-mechanische Schleifmittelaufschlämmung, die Schleifpartikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser von weniger als 0,400 Mikron, ein Eisen(III)-Salz-Oxidatationsmittel, und ein Suspendiermittel aus einem wässrigen Tensid, das ein Gemisch von Propylenglykol und Methylparaben darstellt, beinhaltet.
Das US-Patent Nr. 5,527,423 offenbart eine chemisch-mechanische Aufschlämmung zum Schleifen einer Metallschicht, wobei die Aufschlämmung einen oxidierenden Bestandteil, wie etwa Eisennitrat, einen Aluminiumpartikel, der wenigstens 50% Gamma-Phase aufweist, und nicht-ionische Tenside, wie etwa Polyalkylsiloxane oder Polyoxyalkylenether, umfasst.
Die EP-A-0846742 offenbart eine chemisch-mechanische Schleifmittelaufschlämmung für Kupfer-Trägermaterialien. Die EP-A-0831136 offenbart eine Multi-Oxidationsmittel-Aufschlämmung für das chemisch-mechanische Schleifen.
Es ist in der Technik bekannt, dass sich die Schleifpartikel auf dem Schleifpolster absetzen und sich schwer entfernen lassen, wenn die Viskosität der Schleifmittelzusammensetzung zu hoch ist, um fließfähig zu sein, und so möglicherweise die Scheiben-Oberfläche verkratzen. Obwohl das US-Patent Nr. 5,527,423 die Verwendung nicht-ionischer Tenside, wie etwa von Polyalkylsiloxanen oder Polyoxyalkylenethern, offenbart, können diese Tenside die Viskosität der Schleifmittelzusammensetzung nicht wirksam vermindern.
Dementsprechend besteht nach wie vor ein Bedarf für Schleifmittelzusammensetzungen, die ökonomischer sind und eine hohe Schleifleistung aufweisen, und für chemisch-mechanische Schleifmittelzusammensetzungen mit verminderter Viskosität.
Die vorliegende Erfindung stellt eine chemisch-mechanische Schleifmittelzusammensetzung für die Halbleiterverarbeitung bereit, die 70–95 Gew.-% eines wässrigen Mediums, 1–25 Gew.-% eines Schleifmittels und 0,1–20 Gew.-% eines Schleifmittelbeschleunigers umfasst, wobei der Schleifmittelbeschleuniger eine Amidogruppe enthaltende Verbindung in Kombination mit einem Nitratsalz umfasst. Die chemisch-mechanische Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin ein anionisches Tensid, wie etwa eine Polycarbonsäure oder ein Polyacrylsäure-Copolymer oder die Salze hiervon umfassen, um die Viskosität der Schleifmittelzusammensetzung zu verringern.
Die vorliegende Erfindung stellt eine chemisch-mechanische Schleifmittelzusammensetzung für die Halbleiterverarbeitung bereit, die 70–95 Gew.-% eines wässrigen Mediums, 1–25 Gew.-%, bevorzugt 3–10 Gew.-%, und noch bevorzugter 4–6 Gew.-% eines Schleifmittels, und 0,1–20 Gew.-%, bevorzugt 1–10 Gew.-%, und noch bevorzugter 2–5 Gew.-% eines Schleifmittelbeschleunigers umfasst, wobei der Schleifmittelbeschleuniger eine Amidogruppe enthaltende Verbindung und ein Nitratsalz umfasst.
Die chemisch-mechanische Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin 1–15 Gew.-% und bevorzugt 4–8 Gew.-% eines Oxidationsmittels umfassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das in der Schleifmittelzusammensetzung verwendete Schleifmittel jedes kommerziell erhältliche Schleifmittel in Partikelform sein, so etwa SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, CeO₂, SiC, Fe₂O₃, TiO₂, Si₃N₄, oder ein beliebiges Gemisch hiervon.
Das in der Schleifmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Oxidationsmittel kann jedes geeignete kommerzielle Oxidationsmittel sein, so etwa Peroxide, Chlorate, Chlorite, Perchlorate, Bromate, Bromite, Perbromate, Nitrate oder ein Gemisch hiervon.
Eine Monocarboxygruppe enthaltende Verbindung, die optional in der Schleifmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wird ausgewählt aus:

(a) Der Monocarboxygruppen-Verbindung der Formel:
wobei R₁ Wasserstoff, C₁-C₆-Alkyl oder C₁-C₆-Hydroxyalkyl ist; und R₂ Wasserstoff, Ammonium oder ein Alkalimetallion, und bevorzugt ein Kaliumion ist; oder
(b) Aminosäureverbindungen.

Beispiele für die obige Verbindung (a) beinhalten Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Valeriansäure, Hexansäure, Glykolsäure, Milchsäure und die Salze hiervon. Beispiele der oben genannten Aminosäureverbindungen (b) beinhalten Glycin, Sarcosin, Dimethylglycin, Alanin und die Salze hiervon.
Beispiele für die Amidogruppe enthaltende Verbindung, die bei der vorliegenden Erfindung als Schleifmittelbeschleuniger verwendet wird, beinhalten Formamid, Acetamid, Propionamid, N-Methylformamid, N-Methylacetamid, Harnstoff, Methylharnstoff, Ethylharnstoff, Dimethylharnstoff und Diethylharnstoff.
Das Nitrat, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein Alkalimetallsalz oder Ammoniumsalz, wie es dem Durchschnittsfachmann wohlbekannt ist.
Der Schleifmittelbeschleuniger, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst gebräuchliche Chemikalien, die weniger gefährlich sind und keinen ernsthaften Schaden an der Gesundheit der Arbeiter bei der Halbleiterverarbeitung und an der Umwelt verursachen würden.
Man nimmt an, dass die Viskosität einer Schleifmittelzusammensetzung aufgrund der Ausbildung von Wasserstoffbrücken zwischen der Gruppe Si-OH oder Al-OH an der Oberfläche der Schleifpartikel und den Wassermolekülen zunimmt. Daher kann die Viskosität der Schleifmittelzusammensetzung vermindert werden, wenn ein Polymer in wirksamer Weise aufgebracht wird und ein Film auf den Oberflächen der Schleifpartikel gebildet wird, um so die Ausbildung von Wasserstoffbrücken zwischen den Schleifpartikeln und dem Wassermolekül zu verringern.
Dem entsprechend wird gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine chemisch-mechanische Schleifmittelzusammensetzung mit verminderter Viskosität bereitgestellt. Diese Zusammensetzung umfasst 70–95 Gew.-% eines wässrigen Mediums, 1–25 Gew.-% eines Schleifmittels, 0,1–20 Gew.-% eines Schleifmittelbeschleunigers, wobei der Schleifmittelbeschleuniger eine Amidogruppe enthaltende Verbindung in Kombination mit einem Nitratsalz beinhaltet, sowie 0,01–1 Gew.-%, bevorzugt 0,1–0,5 Gew.-% eines anionischen Tensids, das als Viskositäts-reduzierendes Mittel dient. Das anionische Tensid, das für die Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung geeignet ist, wird ausgewählt aus Polycarbonsäure, den Salzen hiervon; polyacrylischem Copolymer, den Salzen hiervon; oder einem Gemisch, das zwei oder mehr dieser Polymere bzw. die entsprechenden Salze enthält.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die oben genannte chemisch-mechanische Schleifmittelzusammensetzung weiterhin 1–15 Gew.-%, bevorzugt 4–8 Gew.-% eines Oxidationsmittels enthalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die chemisch-mechanische Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wenigstens 70 Gew.-% eines wässrigen Mediums, 4–6 Gew.-% eines Schleifmittels, 2–4 Gew.-% eines Schleifmittelbeschleunigers, 4–8 Gew.-% eines Oxidationsmittels, und 0,1–0,5 Gew.-% eines Viskositäts-verringernden Mittels.
Die Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann Wasser als Medium verwenden. Bei der Herstellung der Schleifmittelzusammensetzung kann Wasser, bevorzugt deionisiertes Wasser, verwendet werden, um aus der Zusammensetzung eine Aufschlämmung zu machen.
Die Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin solche Bestandteile enthalten, wie sie konventionell in der Technik der chemisch-mechanischen Schleifmittel verwendet werden, solange diese keinen nachteiligen Effekt auf die Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung haben. Bei Verwendung in einem Kupferherstellungsverfahren kann die Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung z.B. Benzotriazol und/oder dessen Derivate enthalten, um eine schnelle Kupferkorrosion zu inhibieren.
Die Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann mittels konventioneller Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann eine Schleifmittelaufschlämmung dadurch hergestellt werden, indem man zuerst ein Schleifmittel zu Wasser hinzu gibt und das Gemisch kontinuierlich mit hoher Scherkraft rührt, bis die Schleifpartikel vollständig in dem Wasser suspendiert sind. Danach wird weiteres Wasser zu der Aufschlämmung hinzu gegeben, sodass die Schleifpartikel in der Aufschlämmung mit dem gewünschten Gehalt an Feststoff vorliegen. Gemäß der vorliegenden Erfindung liegt der Feststoffgehalt der Aufschlämmung im Bereich von 1 bis 25 Gew.-%, bevorzugt bei 3 bis 10 Gew.-%. Die oben beschriebenen Zusätze werden dann in die resultierende Aufschlämmung eingebracht, und der pH der Aufschlämmung wird, z.B. mittels Ammoniumhydroxid, eingestellt, sodass er in dem gewünschten Bereich liegt. Wenn der zu schleifende Metallfilm beispielsweise ein W-Film ist, so kann der pH so eingestellt werden, dass er im Bereich von 1,5 bis 2,5 liegt, bevorzugt im Bereich von 1,8 bis 2,3; bei einem Al-Film kann der pH so eingestellt werden, dass er im Bereich von 3,0 bis 4,5 liegt, bevorzugt im Bereich von 3,8 bis 4,2; und bei einem Cu-Film kann der pH so eingestellt werden, dass er im Bereich von 3,0 bis 4,5 oder von 6,0 bis 7,0 liegt, bevorzugt im Bereich von 3,8 bis 4,0 oder von 6,2 bis 6,6.
Schließlich wird die resultierende Aufschlämmung filtriert, um die Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Die Herstellung der Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann bei jeder geeigneten Temperatur durchgeführt werden, bevorzugt in einem Temperaturbereich von 20 bis 40°C.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erklärt, jedoch nicht eingeschränkt. Alle Modifikationen oder Änderungen im Bezug auf die vorliegende Erfindung, die durch Fachleute durchgeführt werden können, sind von der Domäne der vorliegenden Erfindung abgedeckt.
Beispiele
Beispiel 1
5 kg Tonerdepartikel (hergestellt von der Sumitomo Chemical Company, Modell Nr. AKP-G008) wurden zu 20 kg deionisiertem Wasser hinzugegeben. Das Gemisch wurde mittels eines Rührers mit hoher Scherkraft kontinuierlich gerührt, bis die Tonerdepartikel vollständig in dem Wasser suspendiert waren und sich eine Aufschlämmung gebildet hatte. Es wurden dann 24,5 kg deionisiertes Wasser hinzugegeben, um die Aufschlämmung zu verdünnen, sodass der Feststoffgehalt der Aufschlämmung etwas höher als 10 Gew.-% war. Danach wurden 2,78 kg Ammoniumpersulfat und 2,78 kg Formamid zu der Aufschlämmung hinzugegeben. Nachdem die Aufschlämmung für 30 Minuten gerührt worden war, wurde der pH der Aufschlämmung auf etwa 3,8 eingestellt. Die Aufschlämmung wurde dann filtriert, um die chemisch-mechanische Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung mit einem Feststoffgehalt von etwa 9 Gew.-% zu erhalten. Die Ergebnisse des Schleifmitteltests der resultierenden Zusammensetzungen sind unten in der Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 2

Die Herstellungsschritte aus Beispiel 1 wurden wiederholt, mit dem Unterschied, dass das Formamid durch 3,33 kg Propionsäure ersetzt wurde. Die Ergebnisse des Schleifmitteltests der resultierenden Zusammensetzungen sind unten in Tabelle 1 aufgelistet. Schleiftest

A. Apparatur:	IPEC/Westech 472
B. Bedingungen:	Druck: 34,5·10³ Pa (5 psi) Temperatur: 25°C Spindeldrehzahl: 50 rpm Walzengeschwindigkeit: 55 rpm Polstertyp: Rodel IC 1400 Zufluss der Aufschlämmung: 150 ml/min
C. Scheibe:	Al-Film: kommerziell erhältlich bei Silicon Valley Microelectronics Inc., wobei dieser durch CVD-Ablagerung eines Films der Dicke 0,85 ±5% Mikrometern auf einer 6 Inch Silizium-Scheibe erhalten wird und der Film die folgende Reinheit besitzt: Al 98,5%, Si 1% und Cu 0,5%
D. Aufschlämmung:	Aufschlämmungen aus den Beispielen 1 und 2, die jeweils das gleiche Volumen besitzen und wässrige Lösungen mit 5 Gew.-% H₂O₂ darstellen, wobei der Test erfolgt, nachdem für 15 min gleichmäßig gerührt wurde

Prozedur des Schleiftests
Sowohl vor als auch nach dem Schleiftest sollte die Dicke der zu schleifenden Scheibe durch eine Einrichtung zur Dickemessung bestimmt werden. Der Schichtwiderstand des Metallfilms wird mittels einer 4-Punkt-Sonde gemessen. Die Dicke des Films wird über die folgende Formel bestimmt: T × R = Widerstandskoeffizientwobei T die Filmdicke (Å) und R den Schichtwiderstand (Ω/cm²) darstellt. Bei den verschiedenen Metallfilmen wird der Widerstandskoeffizient eine Konstante darstellen.
Die vorliegende Erfindung verwendete das Modell RS75 der KLA-Tencor Company, um die Dicke des Metallfilms zu bestimmen.
Die Filmdicke eines Oxids kann direkt mittels der optischen Theorie bestimmt werden, die Fachleuten wohlbekannt ist. Die vorliegende Erfindung verwendete das Modell SM300 der KLA-Tencor Company, um die Filmdicke eines Oxids zu bestimmen.
Die Abschleifgeschwindigkeit wird wie folgt bestimmt:
Die Dicke T₁ eines Metallfilms wird zunächst durch die Vorrichtung von Modell RS75 bestimmt. Der Film wird mittels einer beispielhaften Aufschlämmung unter den oben genannten Bedingungen für 1 Minute geschliffen. Danach werden die Walze und die Scheibe mittels der Vorrichtung von Evergreen, Modell 10X, hergestellt von der Solid State Equipment Corporation, gereinigt. Nach dem Sprühtrocknen der Scheibe wird die Dicke T₂ des Metallfilms mittels der Vorrichtung von Modell RS75 gemessen. Die Abschleifgeschwindigkeit der beispielhaften Aufschlämmung für den Metallfilm wird durch T₁–T₂ dargestellt. Die Testdaten sind unten in der Tabelle 1 aufgelistet: Tabelle 1

* nicht gemäß der Erfindung

Beispiel 3
Eine Schleifmittelaufschlämmung der folgenden Rezeptur wurde ähnlich der Vorgehensweise in Beispiel 1 hergestellt:
Schleifpartikel: Siliziumdioxid (Aerosil 90 von Degussa)
Feststoffanteil der Aufschlämmung: 6 Gewichts-%
Ammoniumnitrat: 3 Gewichts-%
Harnstoff: 3 Gewichts-%
Die Aufschlämmung wurde mit HNO₃ und NH₄OH auf einen pH von etwa 2,2 eingestellt. Das Ergebnis des Schleiftesis der resultierenden Schleifmittelzusammensetzung ist unten in Tabelle 2 dargestellt.
Vergleichsbeispiel 1:
Eine Schleifmittelaufschlämmung der folgenden Rezeptur wurde ähnlich der Vorgehensweise in Beispiel 3 hergestellt:
Schleifpartikel: Siliziumdioxid (Aerosil 90 von Degussa)
Feststoffanteil der Aufschlämmung: 6 Gewichts-%
Ammoniumnitrat: 3 Gewichts-%
Oxalsäure: 3 Gewichts-%

Die Aufschlämmung wurde mit HNO₃ und NH₄OH auf einen pH von etwa 2,2 eingestellt. Das Ergebnis des Schleiftests der resultierenden Schleifmittelzusammensetzung ist unten in Tabelle 2 dargestellt. Schleiftest

A. Apparatur:	IPEC/Westech 472
B. Bedingungen:	Abtriebskraft: 51,7·10³ Pa (7,5 psi) Staudruck: 0 Pa (0 psi) Temperatur: 25°C Walzengeschwindigkeit: 50 rpm Trägergeschwindigkeit: 55 rpm Polstertyp: Rodel IC 1400, K-GRV Zufluss der Aufschlämmung: 150 ml/min
C. Scheibe:	W-Film: kommerziell erhältlich bei Silicon Valley Microelectronics Inc., wobei dieser durch CVD-Ablagerung eines Films der Dicke 0,85 ±5% Mikrometer auf einer 6 Inch Silizium-Scheibe erhalten wird
D. Aufschlämmung:	Aufschlämmungen aus Beispiel 3 und dem Vergleichsbeispiel 1, die in einem Volumenverhältnis der Aufschlämmung zu H₂O₂ von 5:1 mit 30 Gew.-% H₂O₂ gemischt wurden

Der Ablauf des Schleiftests entsprach im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen Testablauf. Die resultierenden Testdaten sind unten in der Tabelle 2 aufgelistet.
Tabelle 2
Bei dem Verfahren zur Herstellung von IC-Kupferstromkreisen wird Ta am häufigsten als Barrieremetallfilm verwendet. Da Ta eine hohe chemische Widerstandsfähigkeit besitzt, ist es jedoch für gewöhnlich schwer, ein effektives Schleifen von Ta zu bewerkstelligen. Es ist herausgefunden worden, dass die Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in der Lage ist, eine hervorragende Schleifwirksamkeit für Ta bereitzustellen. Diese Schleifwirksamkeit wird anhand der folgenden Beispiele gezeigt.
Beispiel 4
Es wurden die gleichen Herstellungsschritte wie bei Beispiel 1 wiederholt, mit dem Unterschied, dass 4,72 kg Tonerde und 3,61 kg Ammoniumpersulfat eingesetzt wurden und dass 2,50 kg an Harnstoff anstelle des Formamids verwendet wurde. Die Schleiftestergebnisse der resultierenden Zusammensetzungen sind unten in Tabelle 3 aufgelistet.
Beispiel 5
Es wurden die gleichen Herstellungsschritte wie in Beispiel 4 wiederholt, mit dem Unterschied, dass 5,55 kg Siliziumdioxid (Aerosil 90, Degussa) anstelle der Tonerde und 4,44 kg Glycin anstelle des Harnstoffs verwendet wurden, und dass weiterhin 2,22 kg an Ammoniumpersulfat eingesetzt wurde. Die Schleiftestergebnisse für die resultierenden Zusammensetzungen sind unten in Tabelle 3 aufgelistet.
Beispiel 6
Es wurden die gleichen Herstellungsschritte wie in Beispiel 5 wiederholt, mit dem Unterschied, dass 2,78 kg Glykolsäure als Ersatz für Glycin und Ammoniumpersulfat verwendet wurde. Die Schleiftestergebnisse für die resultierenden Zusammensetzungen sind unten in der Tabelle 3 aufgelistet.
Beispiel 7
Es wurden die gleichen Herstellungsschritte wie in Beispiel 6 wiederholt, mit dem Unterschied, dass 1,65 kg Ameisensäure als Ersatz für die Glykolsäure verwendet wurde. Die Schleiftestergebnisse der resultierenden Zusammensetzungen sind unten in der Tabelle 3 aufgelistet.
Beispiel 8
Es wurden die gleichen Herstellungsschritte wie in Beispiel 6 wiederholt, mit dem Unterschied, dass 2,78 kg Acetamid und 2,78 kg Ammoniumnitrat als Ersatz für die Glykolsäure verwendet wurde. Die Schleiftestergebnisse der resultierenden Zusammensetzungen sind unten in der Tabelle 3 aufgelistet.
Vergleichsbeispiel 2

Es wurden die gleichen Herstellungsschritte wie in Beispiel 4 wiederholt, mit dem Unterschied, dass 2,78 kg Zitronensäure als Ersatz für den Harnstoff verwendet wurde, und dass 2,78 kg Ammoniumpersulfat eingesetzt wurden. Die Schleiftestergebnisse der resultierenden Zusammensetzungen sind unten in der Tabelle 3 aufgelistet. Schleiftest

A. Apparatur:	IPEC/Westech 472
B. Bedingungen:	Druck: 34,5·10³ Pa (5 psi) Temperatur: 25°C Spindeldrehzahl: 50 rpm Walzengeschwindigkeit: 55 rpm Polstertyp: Rodel IC 1000K-GRV Zufluss der Aufschlämmung: 150 ml/min
C. Scheibe:	Ta-Film: kommerziell erhältlich bei Silicon Valley Microelectronics Inc., wobei dieser durch CVD-Ablagerung eines Films der Dicke 0,5 ± 5% Mikrometer auf einer 6 Inch Silizium-Scheibe erhalten wird
D. Aufschlämmung:	Aufschlämmungen aus den Beispielen 3 und 4 und dem Vergleichsbeispiel 2, so hergestellt, dass sie sich im gleichen Volumen an wässriger Lösung befanden und 7 Gewichts-% an Kaliumbromat enthielten, wobei der Test erfolgte, nachdem für 15 min gleichmäßig gerührt wurde; und Aufschlämmungen der Beispiele 5–7, so hergestellt, dass sie sich im gleichen Volumen an wässriger Lösung befanden und 5 Gewichts-% an H₂O₂ enthielten, wobei der Test erfolgte, nachdem für 15 min gleichmäßig gerührt wurde

Der Ablauf des Schleiftests entspricht im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen Testablauf. Die derart erhaltenen Testdaten sind unten in Tabelle 3 aufgelistet. Tabelle 3

* nicht gemäß der Erfindung

In Anbetracht der obigen Beispiele ist ersichtlich, dass die Schleifmittelzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung effektiv die Schleifgeschwindigkeit bei Metallfilmen steigern können, insbesondere bei W-, Al- und Ta-Filmen.
Wie zuvor beschrieben, kann die Schleifmittelzusammensetzung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weiterhin ein anionisches Tensid beinhalten, um die Viskosität der Schleifmittelzusammensetzung wirksam zu reduzieren. Diese Ausführungsform wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht.
Beispiel 9
2,4 kg Tonerdepartikel, wie sie in Beispiel 1 verwendet wurden, wurden zu 30,9 kg deionisiertem Wasser bei Raumtemperatur hinzugegeben. Das Gemisch wurde kontinuierlich mittels eines Rührers mit einer hohen Scherkraft gerührt, bis die Tonerdepartikel vollständig in dem Wasser suspendiert waren und sich eine Aufschlämmung gebildet hatte. Danach wurden 3,2 kg Ameisensäure, 0,48 kg „Boemite" (Markenbezeichnung einer von der Condea Corporation vertriebenen Tonerde), 1,6 kg Ammoniumpersulfat und 0,03 kg Poly(ethylenglykol) (Aldrich Ar. 20,240-1) nacheinander zu der Aufschlämmung hinzugegeben. Die Aufschlämmung wurde mit HNO₃ oder NH₄OH auf einen pH von etwa 3,8 eingestellt. Die Aufschlämmung wurde dann filtriert, um die chemisch- mechanische Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Die Ergebnisse des Viskositätstests der resultierenden Zusammensetzung sind unten in der Tabelle 4 aufgelistet.
Beispiel 10
Die Herstellungsschritte aus Beispiel 9 wurden wiederholt, mit dem Unterschied, dass das Poly(ethylenglykol) durch 0,03 kg BYK-022 (ein Polyalkylsiloxan) ersetzt wurde. Die Aufschlämmung wurde dann filtriert, um die chemisch-mechanische Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Die Ergebnisse des Viskositätstests der resultierenden Zusammensetzung sind unten in der Tabelle 4 aufgelistet.
Beispiel 11
Die Herstellungsschritte aus Beispiel 9 wurden wiederholt, mit dem Unterschied, dass das Poly(ethylenglykol) durch 0,03 kg Dispex GA-40 (hergestellt von der Allied Colloids Corporation) ersetzt wurde. Die Aufschlämmung wurde dann filtriert, um die chemisch-mechanische Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Die Ergebnisse des Viskositätstests der resultierenden Zusammensetzung sind unten in der Tabelle 4 aufgelistet.
Vergleichsbeispiel 3
Die Herstellungsschritte aus Beispiel 9 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass kein Poly(ethylenglykol) verwendet wurde. Die Ergebnisse des Viskositätstests der resultierenden Zusammensetzung sind unten in der Tabelle 4 aufgelistet.
Viskositätstest
Ein Liter jeder Aufschlämmung aus den Beispielen 8 bis 10 und dem Vergleichsbeispiel 3 wurde jeweils mittels eines Brookfield Modell LVF (Nr. 1, 60 rpm) getestet, um die Viskosität zu bestimmen. Die Testergebnisse sind unten in der Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4

* nicht gemäß der Erfindung

Angesichts der in Tabelle 4 gezeigten Ergebnisse ist zu erkennen, dass die nicht-ionischen Tenside, wie etwa Polyalkylsiloxane oder Polyoxyalkylenether, offenbart im US-Patent Nr. 5,476,606, die Viskosität von Schleifmittelzusammensetzungen nicht wirksam verringern können. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Viskosität von Schleifmittelzusammensetzungen wirksam durch die Einbeziehung eines anionischen Tensids verringert werden.
Es versteht sich weiterhin, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die hier gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Zusammensetzung für Halbleiterverarbeitung umfassend: (a) 70 bis 95 Gew.-% eines wässrigen Mediums; (b) 1 bis 25 Gew.-% eines Schleifmittels; und (c) 0,1 bis 20 Gew.-% eines Schleifmittelbeschleunigers, wobei der Schleifmittelbeschleuniger eine Amidogruppe enthaltende Verbindung in Kombination mit einem Nitratsalz umfaßt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Schleifmittel in einer Menge von 3 bis 10 Gew.-% und der Schleifmittelbeschleuniger in einer Menge von 1 bis 6 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung vorliegen.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Amidogruppe enthaltende Verbindung eine oder mehrere aus Formamid, Acetamid, Propionamid, N-Methylformamid, N-Methylacetamid, Harnstoff, Methylharnstoff, Ethylharnstoff, Dimethylharnstoff und Diethylharnstoff ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend 1 bis 15 Gew.-% eines Oxidationsmittels bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
Zusammensetzung nach Anspruch 4, wobei das Oxidationsmittel in einer Menge von 4 bis 6 Gew.-% vorliegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Oxidationsmittel eines oder mehrere aus Peroxiden, Chloraten, Chloriten, Perchloraten, Bromaten, Bromiten, Perbromaten und Nitriten ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schleifmittel eines oder mehrere aus SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, CeO₂, SiC, Fe₂O₃, TiO₂ und Si₃N₄ ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche zusätzlich 0,01 bis 1 Gew.-% eines anionischen grenzflächenaktiven Stoffes bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung umfaßt.
Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das anionische grenzflächenaktive Mittel eines oder mehrere aus Polycarbonsäuren, Salzen davon, Polyacrylcopolymeren, und Salzen davon ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 8, umfassend mindestens 70 Gew.-% des wässrigen Mediums, 4 bis 6 Gew.-% des Schleifmittels, 2 bis 4 Gew.-% des Schleifmittelbeschleunigers, 4 bis 8 Gew.-% eines Oxidationsmittels, und 0,1 bis 0,5 Gew.-% des oberflächenaktiven Stoffes.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend 0,05 bis 0,2 Gew.-% von Benzotriazol und/oder seinen Derivaten.