FR3010650A1 - Composition de polissage chimico-mecanique a faible densite de defauts - Google Patents
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Abstract
Une composition de polissage chimico-mécanique à faible densité de défauts pour le polissage de substrats contenant de l'oxyde de silicium est fournie comprenant, en tant que composants initiaux : de l'eau, un abrasif à base de silice colloïdale ; et un additif répondant à la formule I.
Description
COMPOSITION DE POLISSAGE CHIMICO-MÉCANIQUE À FAIBLE DENSITÉ DE DÉFAUTS La présente invention concerne le domaine du polissage chimicomécanique. En particulier, la présente invention concerne une composition de polissage chimico-mécanique à faible densité de défauts contenant, en tant que composants initiaux : de l'eau, un abrasif à base de silice colloïdale ; et un additif répondant à la formule L Dans la fabrication de circuits intégrés et autres dispositifs électroniques, de multiples couches de matériaux conducteurs, semiconducteurs et diélectriques sont déposées sur la surface d'une tranche de semiconducteur ou éliminées de celle-ci. De fines couches de matériaux conducteurs, semiconducteurs et diélectriques peuvent être déposées par un certain nombre de techniques de dépôt. Les techniques de dépôt courantes dans le traitement moderne comprennent le dépôt physique en phase vapeur (DPV), également connu sous le nom de pulvérisation, le dépôt chimique en phase vapeur (DCV), le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (DCVAP) et le placage électrochimique (PEC). Puisque les couches de matériaux sont déposées et éliminées séquentiellement, la surface la plus superficielle de la tranche devient non 20 planaire. Puisque le traitement subséquent du semiconducteur (par exemple, métallisation) nécessite que la tranche présente une surface plane, la tranche doit être aplanie. La planarisation est utile pour éliminer la topographie superficielle et les défauts superficiels indésirables, tels que les surfaces rugueuses, les matériaux agglomérés, la détérioration du réseau cristallin, les 25 rayures et les couches ou matériaux contaminés. La planarisation chimico-mécanique, ou polissage chimico-mécanique (PCM), est une technique courante utilisée pour aplanir les substrats, tels que les tranches de semiconducteur (« wafers » en anglais). Dans la PCM conventionnelle, une tranche est montée sur un ensemble formant support et 30 positionnée en contact avec un tampon de polissage dans un appareil de PCM. L'ensemble formant support fournit une pression contrôlable sur la tranche, en la pressant contre le tampon de polissage. Le tampon est mis en mouvement (par exemple, mis en rotation) par rapport à la tranche par une force d'entraînement externe. Dans le même temps, une composition de polissage (« suspension épaisse ») ou une autre solution de polissage est fournie entre la tranche et le tampon de polissage. Ainsi, la surface de la tranche est polie et aplanie par l'action chimique et mécanique de la surface du tampon et de la suspension épaisse. La planarisation chimico-mécanique est couramment utilisée sur des couches d'isolation par tranchées peu profondes (ITPP) et sur des couches diélectriques inter-couche (DIC) ou diélectriques inter-métal (DIM) dans la fabrication de dispositifs semiconducteurs. Ces couches diélectriques agissent comme des couches d'isolation électrique entre les semiconducteurs adjacents et les voies conductrices. Le matériau diélectrique déposé est souvent désigné par le terme de structure d'isolation par tranchées peu profondes ou d'isolant diélectrique intercouche dans le dispositif de type semiconducteur. Dans la fabrication de ces structures, un problème se pose quant au polissage des matériaux diélectriques (par exemple, oxyde de silicium) à une planarité adéquate rapidement sans la création de défauts (par exemple, rayures). Au fur et à mesure que la taille des structures sur les dispositifs semiconducteurs continue de diminuer, les critères de performance qui étaient auparavant acceptables pour la planarisation et la défectuosité des matériaux diélectriques de polissage deviennent de moins en moins acceptables. Les rayures qui étaient auparavant considérées comme acceptables limitent à présent le rendement. Une formulation de polissage pour l'utilisation dans un procédé de planarisation chimico-mécanique qui fournit une composition de planarisation avec une défectuosité améliorée de manière certaine pour le polissage des couches diélectriques est décrite dans le brevet U.S. N° 6 322 600 (Brewer et al.). Brewer et al. décrivent une composition de planarisation ayant un pH de 9 à 11,5, comprenant un alkosol comprenant : des particules monodispersées sphériques d'alkylsilicate, dans lequel au moins 90 % en poids des particules ont un diamètre qui n'est pas plus de 20 % différent du diamètre moyen en poids, et un support liquide comprenant : un alcool, dans la plage de 0 à 9 en poids, une base et le reste, de l'eau. Néanmoins, pour soutenir le domaine dynamique de la conception de dispositifs destinés à l'utilisation dans la fabrication de systèmes de semiconducteurs, il existe un besoin permanent en compositions de polissage chimico-mécanique formulées permettant de fournir un équilibre souhaitable entre les propriétés de polissage pour s'adapter aux besoins en nouveaux modèles. Par exemple, il reste un besoin en compositions de polissage chimicomécanique qui présentent une performance de polissage diélectrique à faible défectuosité et un taux d'élimination de l'oxyde de silicium sur mesure. La présente invention fournit une composition de polissage chimicomécanique, comprenant, en tant que composants initiaux : de l'eau, de 0,1 à 40 % en poids d'un abrasif à base de silice colloïdale ; de 0,001 à 5 % en poids d'un additif répondant à la formule I : R2 0\ zoo 0 Rb I dans laquelle RI- représente un groupe alkyle en Ci à Cg ; dans laquelle R2, R3, R4, R5, R6 sont chacun indépendamment choisis parmi un atome d'hydrogène, un atome d'halogène, un groupe hydroxyle et un groupe alkyle en C1 à Cg ; dans laquelle la composition de polissage chimico-mécanique contient 20 < 0,00000000001 % en poids d'un composé d'inclusion ; et dans laquelle la composition de polissage chimico-mécanique contient < 0,00000000001 % en poids d'un oxydant. La présente invention fournit une composition de polissage chimicomécanique, comprenant, en tant que composants initiaux : de l'eau, de 0,1 à R3 40 % en poids d'un abrasif à base de silice colloïdale ; de 0,001 à 5 % en poids d'un additif répondant à la formule I : R3 I dans laquelle R1 représente un groupe alkyle en C1 à Cg ; dans laquelle R2, R3, R4, R5, R6 sont chacun indépendamment choisis parmi un atome d'hydrogène, un atome d'halogène, un groupe hydroxyle et un groupe alkyle en C1 à Cg ; dans laquelle la composition de polissage chimico-mécanique contient < 0,00000000001 % en poids d'un composé d'inclusion ; et, dans laquelle la composition de polissage chimico-mécanique contient < 0,00000000001 % en poids d'un oxydant ; et dans laquelle la composition de polissage chimico- mécanique présente un pH k 10. La présente invention fournit une composition de polissage chimicomécanique, comprenant, en tant que composants initiaux : de l'eau, de 0,1 à 40 % en poids d'un abrasif à base de silice colloïdale ; de 0,001 à 5 % en poids d'un additif répondant à la formule I, dans laquelle l'additif répondant à la formule I répond à la formule la : R8 o la dans laquelle R7 représente un groupe alkyle en Ci à C8 et R8 est choisi parmi un atome d'hydrogène, un atome d'halogène, un groupe hydroxyle et un 20 groupe alkyle en C1 à Cg ; dans laquelle la composition de polissage chimicomécanique contient < 0,00000000001 % en poids d'un composé d'inclusion ; et dans laquelle la composition de polissage chimico-mécanique contient < 0,00000000001 % en poids d'un oxydant. La présente invention fournit une composition de polissage chimicomécanique, comprenant, en tant que composants initiaux : de l'eau, de 0,1 à 40 % en poids d'un abrasif à base de silice colloïdale ; de 0,001 à 5 % en poids d'un additif répondant à la formule I, dans laquelle l'additif répondant à la formule I, répond à la formule Ib R9/ 0 Ib dans laquelle R9 représente un groupe alkyle en C1 à Cg ; dans laquelle la 10 composition de polissage chimico-mécanique contient < 0,00000000001 % en poids d'un composé d'inclusion ; et dans laquelle la composition de polissage chimico-mécanique contient < 0,00000000001 % en poids d'un oxydant. La présente invention fournit une composition de polissage chimicomécanique, comprenant, en tant que composants initiaux : de l'eau, de 0,1 à 15 40 % en poids d'un abrasif à base de silice colloïdale ; de 0,001 à 5 % en poids d'un additif répondant à la formule I, dans laquelle l'additif répondant à la formule I, répond à la formule Ic Ic dans laquelle la composition de polissage chimico-mécanique contient 20 < 0,00000000001 % en poids d'un composé d'inclusion ; et dans laquelle la composition de polissage chimico-mécanique contient < 0,00000000001 % en poids d'un oxydant. La présente invention fournit un procédé de polissage chimicomécanique d'un substrat, comprenant : l'apport d'un substrat, dans lequel le 25 substrat comprend de l'oxyde de silicium ; l'apport d'une composition de polissage chimico-mécanique selon la présente invention ; l'apport d'un tampon de polissage chimico-mécanique présentant une surface de polissage ; l'application de la composition de polissage chimico-mécanique sur la surface de polissage du tampon de polissage chimico-mécanique au niveau ou près de l'interface entre le tampon de polissage chimico-mécanique et le substrat ; et la création d'un contact dynamique à l'interface entre le tampon de polissage chimico-mécanique et le substrat avec une force de pression de 0,69 à 34,5 kPa ; dans lequel le substrat est poli ; dans lequel une partie d'oxyde de silicium est éliminée du substrat.
La présente invention fournit un procédé de polissage chimico- mécanique d'un substrat, comprenant : l'apport d'un substrat, dans lequel le substrat comprend de l'oxyde de silicium ; l'apport d'une composition de polissage chimico-mécanique selon la présente invention ; l'apport d'un tampon de polissage chimico-mécanique présentant une surface de polissage ; l'application de la composition de polissage chimico-mécanique sur la surface de polissage du tampon de polissage chimico-mécanique au niveau ou près de l'interface entre le tampon de polissage chimico-mécanique et le substrat ; et la création d'un contact dynamique à l'interface entre le tampon de polissage chimico-mécanique et le substrat avec une force de pression de 0,69 à 34,5 kPa ; dans lequel le substrat est poli ; dans lequel une partie de l'oxyde de silicium est éliminée du substrat ; dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente un taux d'élimination de l'oxyde de silicium ? 1 000 Â/min et dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique permet l'obtention d'un nombre de défauts SP1 post-polissage ayant une taille 25 > 0,16 pm de 5_ 70. La présente invention fournit un procédé de polissage chimicomécanique d'un substrat, comprenant : l'apport d'un substrat, dans lequel le substrat comprend de l'oxyde de silicium ; l'apport d'une composition de polissage chimico-mécanique selon la présente invention ; l'apport d'un tampon 30 de polissage chimico-mécanique présentant une surface de polissage ; l'application de la composition de polissage chimico-mécanique sur la surface de polissage du tampon de polissage chimico-mécanique au niveau ou près de l'interface entre le tampon de polissage chimico-mécanique et le substrat ; et la création d'un contact dynamique à l'interface entre le tampon de polissage chimico-mécanique et le substrat avec une force de pression de 0,69 à 34,5 kPa ; dans lequel le substrat est poli ; dans lequel une partie de l'oxyde de silicium est éliminée du substrat ; dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente un taux d'élimination de l'oxyde de silicium 1 000 Â/min et dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique permet l'obtention d'un nombre de rayures SP1 post-polissage ayant une taille 10 > 0,16 pm de 5 25. La présente invention fournit un procédé de polissage chimicomécanique d'un substrat, comprenant : l'apport d'un substrat, dans lequel le substrat comprend de l'oxyde de silicium ; l'apport d'une composition de polissage chimico-mécanique selon la présente invention ; l'apport d'un tampon 15 de polissage chimico-mécanique présentant une surface de polissage ; l'application de la composition de polissage chimico-mécanique sur la surface de polissage du tampon de polissage chimico-mécanique au niveau ou près de l'interface entre le tampon de polissage chimico-mécanique et le substrat ; et la création d'un contact dynamique à l'interface entre le tampon de polissage 20 chimico-mécanique et le substrat avec une force de pression de 0,69 à 34,5 kPa ; dans lequel le substrat est poli ; dans lequel une partie de l'oxyde de silicium est éliminée du substrat ; dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente un taux d'élimination de l'oxyde de silicium 1 000 Â/min ; dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique 25 permet l'obtention d'un nombre de défauts SP1 post-polissage ayant une taille > 0,16 pm de 5. 70 ; et dans lequel la composition de polissage chimicomécanique facilite un nombre de rayures SP1 post-polissage ayant une taille > 0,16 prn de 5_ 25. DESCRIPTION DETAILLEE 30 La composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention est conçue pour le polissage d'un substrat comprenant de l'oxyde de silicium. La composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention contient, en tant que composant initial, un additif répondant à la formule I R3 I dans laquelle R1 représente un groupe alkyle en Ci à C8 ; dans laquelle R2, R3, R4, R5, R6 sont chacun indépendamment choisis parmi un atome d'hydrogène, un atome d'halogène, un groupe hydroxyle et un groupe alkyle en C1 à C8. L'additif répondant à la formule I stabilise l'abrasif à base de silice colloïdale de la composition de polissage chimico-mécanique contre l'agglomération au cours du temps, tout en ayant un effet minime sur la conductivité des charges et le potentiel zêta de l'abrasif à base de silice colloïdale. Le terme « sensiblement inchangé » utilisé ici et dans les revendications annexes relativement au changement de taux d'élimination (mesuré en Â/min) pour l'oxyde de silicium résultant de l'inclusion de l'additif répondant à la formule I dans la composition de polissage chimico-mécanique signifie que le taux d'élimination de l'oxyde de silicium change de 5_ 10 °/0. À savoir, l'expression suivante est satisfaite lorsque le taux d'élimination de l'oxyde de silicium est sensiblement inchangé : ((valeur absolue de (B0-B))/B0)*100 10 expression dans laquelle B représente le taux d'élimination de l'oxyde de silicium en Â/min pour une composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention contenant, en tant que composant initial, un additif répondant à la formule I ; Bo représente le taux d'élimination de l'oxyde de silicium obtenu dans des conditions identiques à l'exception du fait que l'additif \ zoo R1 O répondant à la formule I est absent de la composition de polissage chimicomécanique. Le terme « performance de défectuosité de polissage améliorée » utilisé ici et dans les revendications annexes pour décrire la performance de défectuosité obtenue par l'inclusion d'un additif répondant à la formule I dans la composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention signifie que l'expression suivante est satisfaite : X < X0 dans laquelle X représente la défectuosité (à savoir, rayures post PCM/fluorure d'hydrogène) pour une composition de polissage chimicomécanique contenant, en tant que composant initial, un additif répondant à la formule I de la présente invention, telle que mesurée dans les conditions de polissage indiquées dans les Exemples ; et X0 représente la défectuosité (à savoir, rayures post PCM/fluorure d'hydrogène) obtenue dans des conditions identiques à l'exception du fait que l'additif répondant à la formule I est absent de la composition de polissage chimico-mécanique. L'eau contenue dans la composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention est de préférence de l'eau désionisée et/ou distillée pour limiter les impuretés accidentelles.
La composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention comprend, en tant que composant initial : de 0,1 à 40 % en poids (de préférence, de 5 à 25 % en poids ; plus préférablement, de 10 à 20 % en poids ; de manière préférée entre toutes, de 14 à 17 % en poids) d'un abrasif à base de silice colloïdale. De préférence, l'abrasif à base de silice colloïdale présente une granulométrie moyenne 5_ 200 nm (plus préférablement de 10 à 200 nm ; encore plus préférablement, de 70 à 170 nm ; de manière préférée entre toutes de 100 à 150 nm). De préférence, l'abrasif à base de silice colloïdale présente une morphologie allongée non sphérique. De manière préférée entre toutes, l'abrasif à base de silice colloïdale présente une morphologie en forme de cacahuète de type hématite.
La composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention comprend de préférence, en tant que composant initial : de 0,001 à 5 % en poids (de préférence, de 0,1 à 1 % en poids ; plus préférablement, de 0,25 à 0,75 % en poids ; de manière préférée entre toutes, de 0,5 à 0,7 % en poids) d'un additif répondant à la formule I : R3 I dans laquelle R1 représente un groupe alkyle en C1 à C8 (de préférence, un groupe alkyle en Ci à C5 ; plus préférablement, un groupe alkyle en C2 à C4 ; de manière préférée entre toutes, un groupe alkyle en C3) ; dans laquelle R2, R3, R4, R5, R6 sont chacun indépendamment choisis parmi un atome d'hydrogène, un atome d'halogène, un groupe hydroxyle et un groupe alkyle en C1 à C8 (de préférence, un atome d'hydrogène, un groupe hydroxyle et un groupe alkyle en C1 à C5 ; plus préférablement, un atome d'hydrogène et un groupe alkyle en C1 à Cs ; de manière préférée entre toutes, un atome d'hydrogène). De préférence, la composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention comprend, en tant que composant initial : un additif répondant à la formule I, dans lequel l'additif répondant à la formule I répond à la formule la : R8 R7\ o la dans laquelle R7 représente un groupe alkyle en Ci à C8 (de préférence, un groupe alkyle en C1 à C5 ; plus préférablement, un groupe alkyle en C2 à C4 ; de manière préférée entre toutes, un groupe alkyle en C3) ; dans laquelle R8 est choisi parmi un atome d'hydrogène, un atome d'halogène, un groupe hydroxyle et un groupe alkyle en C1 à C8 (de préférence, un atome d'hydrogène, un groupe hydroxyle et un groupe alkyle en C1 à C5 ; plus préférablement, un atome d'hydrogène et un groupe alkyle en C1 à C5 ; de manière préférée entre toutes, un atome d'hydrogène). Plus préférablement, la composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention comprend, en tant que composant initial : un additif répondant à la formule I, dans lequel l'additif répondant à la formule I répond à la formule Ib : Ra 0 Ib dans laquelle R9 représente un groupe alkyle en Ci à C8 (de préférence, un groupe alkyle en C1 à C5 ; plus préférablement, un groupe alkyle en C2 à C4 ; de manière préférée entre toutes, un groupe alkyle en C3). De manière préférée entre toutes, la composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention comprend de préférence, en tant que composant initial : un additif répondant à la formule I, dans lequel l'additif répondant à la formule I répond à la formule Ic : I 0 e N Tc. La composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention est de préférence conçue pour le polissage à un pH k 10 (plus préférablement, à un pH de 10 à 12 ; de manière préférée entre toutes, à un pH de 10 à 11). La composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention peut optionnellement comprendre des agents d'ajustement du pH inorganiques et organiques. De préférence, l'agent d'ajustement du pH optionnel est choisi parmi un acide inorganique ou une base inorganique. De manière préférée entre toutes, l'agent d'ajustement du pH optionnel est choisi parmi l'acide nitrique, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, l'acide phosphorique, le sulfate de potassium et l'hydroxyde de potassium. Le concentré de composition de polissage chimico-mécanique utilisé dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention est 5 optionnellement de préférence exempt de composé d'inclusion. Le terme « composé d'inclusion » tel qu'utilisé ici et dans les revendications annexes désigne un composé qui identifie d'autres ions, atomes ou molécules et les piège par diverses interactions dans les cavités formées dans les molécules ou les agrégats moléculaires (par exemple, cyclodextrines, cyclophanes, 10 polyligands neutres, polyanions cycliques, polycations cycliques et peptides cycliques). Le terme « exempt de composé d'inclusion » tel qu'utilisé ici et dans les revendications annexes signifie que la composition de polissage chimico-mécanique contient < 0,00000000001 % en poids (plus préférablement, < la limite détectable) de composés d'inclusion. 15 La composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention est de préférence exempte d'oxydant. Le terme « exempte d'oxydant » tel qu'utilisé ici et dans les revendications annexes signifie que la composition de polissage chimico-mécanique contient < 0,00000000001 % en poids (plus préférablement, < la limite détectable) d'agents oxydants, tels que le peroxyde 20 d'hydrogène, les nitrates, les iodates, les périodates, les hypochiorites, les chlorites, les chlorates, les perchlorates, les persulfates, les bichromates, les permanganates, l'eau ozonée, les sels d'argent (II), les sels de fer (III), les sels de persulfate (par exemple, monopersulfate d'ammonium et dipersulfate de potassium) et les sels de périodate (par exemple, périodate de potassium). 25 La composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention est de préférence exempte d'oxydant peroxy. Le terme « oxydant peroxy » tel qu'utilisé ici et dans les revendications annexes désigne des oxydants peroxy, tels que le peroxyde d'hydrogène, le peroxyde d'urée-hydrogène, les sels de percarbonate, le peroxyde de benzoyle, l'acide peracétique, le peroxyde 30 de sodium, le peroxyde de di-tert-butyle, les sels de monopersulfate, les sels de dipersulfate et les composés à base de fer (III). Le terme « exempte d'oxydant peroxy » tel qu'utilisé ici et dans les revendications annexes signifie que la composition de polissage chimico-mécanique contient < 0,00000000001 % en poids d'oxydant peroxy (plus préférablement, < la limite détectable des oxydants peroxy).
Le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention comprend de préférence : l'apport d'un substrat, dans lequel le substrat comprend de l'oxyde de silicium ; l'apport d'une composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention ayant de préférence un pH _k 10 (plus préférablement, à un pH de 10 à 12 ; de manière préférée entre toutes, à un pH de 10 à 11) ; l'apport d'un tampon de polissage chimico-mécanique présentant une surface de polissage (de préférence, dans lequel le tampon de polissage chimico-mécanique comprend une couche de polissage de polyuréthane contenant des microparticules centrales creuses polymères et un sous-tampon non tissé imprégné de polyuréthane) ; l'application de la composition de polissage chimico-mécanique sur la surface de polissage ; le mouvement de la surface de polissage par rapport au substrat, dans lequel au moins une une partie de l'oxyde de silicium est éliminée du substrat pour polir le substrat. Le substrat poli dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention comprend de l'oxyde de silicium. L'oxyde de silicium du substrat peut être tout matériau à base d'oxyde de silicium adéquat connu dans l'art ; par exemple, un verre de borophosphosilicate (BPSG), un orthosilicate de tétraéthyle gravé au plasma (PETEOS), un oxyde thermique, un verre de silicate non dopé, un oxyde de plasma haute densité (HDP).
Le tampon de polissage chimico-mécanique utilisé dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention peut être tout tampon de polissage adéquat connu dans l'art. Le tampon de polissage chimico-mécanique peut de préférence être choisi parmi les tampons de polissage tissés et non tissés. Le tampon de polissage chimico-mécanique peut être fabriqué à partir de 30 tout polymère adéquat de densité, dureté, épaisseur, compressibilité et module variables. Le tampon de polissage chimico-mécanique peut être rainuré et perforé selon les besoins. De préférence, dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention, la composition de polissage chimico-mécanique est appliquée sur la surface de polissage du tampon de polissage chimicomécanique au niveau ou près de l'interface entre le tampon de polissage chimico-mécanique et le substrat. De préférence, le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention comprend : la création d'un contact dynamique à l'interface entre le tampon de polissage chimico-mécanique et le substrat avec une force de pression de 0,69 à 34,5 kPa ; dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente un taux d'élimination de l'oxyde de silicium 1 000 Â/min (de préférence, _k 1,500 Â/min ; plus préférablement, k 2 000 Â/min ; de manière préférée entre toutes, .k 2 500 Â/min) et dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique permet l'obtention d'un nombre de défauts SP1 post-polissage ayant une taille > 0,16 pm de 5 70 (de préférence, 5_ 60 ; plus préférablement 5. 50) (déterminé selon le procédé décrit ici dans les Exemples). De préférence, le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention comprend : la création d'un contact dynamique à l'interface entre le tampon de polissage chimico-mécanique et le substrat avec une force de pression de 0,69 à 34,5 kPa ; dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente un taux d'élimination de l'oxyde de silicium 1 000 Â/min (de préférence, 1 500 Â/min ; plus préférablement, 2 000 Â/min ; de manière préférée entre toutes, k 2 500 Â/min) et dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique permet l'obtention d'un nombre de rayures SP1 post-polissage ayant une taille > 0,16 pm de 5. 25 (de préférence, 5. 20 ; plus préférablement .5. 15) (déterminé selon le procédé décrit ici dans les Exemples).
L'additif répondant à la formule I (plus préférablement, répondant à la formule la ; plus préférablement, répondant à la formule Ib ; de manière préférée entre toutes répondant à la formule Ic) contenu dans la composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de polissage chimicomécanique de la présente invention n'a de préférence sensiblement aucun effet sur le taux d'élimination de l'oxyde de silicium (tel que mesuré en angstroms par minute, Â/min). À savoir, le taux d'élimination de l'oxyde de silicium est « sensiblement inchangé » par l'inclusion de l'additif répondant à la formule I dans la composition de polissage chimico-mécanique de la présente invention. L'additif répondant à la formule I (plus préférablement, répondant à la formule la ; plus préférablement, répondant à la formule Ib ; de manière préférée entre toutes répondant à la formule Ic) contenu dans la composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de polissage chimicomécanique de la présente invention conduit à une performance de défectuosité de polissage améliorée. De préférence, l'inclusion de l'additif répondant à la formule I (plus préférablement, répondant à la formule la ; plus préférablement, répondant à la formule Ib ; de manière préférée entre toutes répondant à la formule Ic) dans la composition de polissage chimicomécanique, en tant que composant initial, fournit une réduction 25 % ; plus préférablement k 30 % ; de manière préférée entre toutes 40 % de la défectuosité de polissage (à savoir, rayures post PCM/fluorure d'hydrogène), telle que mesurée dans les conditions de polissage indiquées dans les Exemples. À savoir, au moins l'une des équations suivantes est de préférence satisfaite : (i) (Xo-X)/X * 100 25 ; (ii) (Xo-X)/X * 100 30 ; et, (iii) (Xo-X)/X * 100 40 ; dans laquelle X représente la défectuosité de polissage (à savoir, rayures post PCM/fluorure d'hydrogène) pour une composition de polissage chimicomécanique contenant un additif répondant à la formule I, telle que mesurée dans les conditions de polissage indiquées dans les Exemples ; et X0 représente la défectuosité de polissage (à savoir, rayures post PCM/fluorure d'hydrogène) obtenue dans des conditions identiques à l'exception du fait que l'additif répondant à la formule I est absent de la composition de polissage chimicomécanique. Quelques modes de réalisation de la présente invention vont à présent être décrits en détail dans les Exemples suivants.
Exemples comparatifs C1-C2 et Exemple 1 Les compositions de polissage chimico-mécanique des Exemples comparatifs C1-C2 et de l'Exemple 1 ont été préparées en combinant les composants dans les quantités énumérées dans le TABLEAU 1 avec le reste étant de l'eau désionisée et en ajustant le pH des compositions au pH final indiqué dans le TABLEAU 1 avec de l'hydroxyde de potassium. TABLEAU 1 Ex n° Abrasif Abrasifs additif BTMACW pH (% en en répondant à (% en la formule I (% en poids) poids) poids)E poids) Cl 16 10,8 C2 16 0,4 10,8 1 16 0,65 10,8 * Abrasif I--KlebosolTM 1630 suspension épaisse fabriquée par AZ Electronic Materials, disponible auprès de The Dow Chimical Company.
Abrasif II--KlebosolTM 1730 suspension épaisse fabriquée par AZ Electronic Materials, disponible auprès de The Dow Chimical Company. E 3-(1-pyridinio)-1-propanesulfonate (PPS) disponible auprès de Aldrich (numéro CAS 15471-17-7). chlorure de benzyltriméthylammonium (BTMAC) disponible auprès de Aldrich. Exemples comparatifs PC1-PC2 et Exemple P1 Expériences sur le taux d'élimination de polissage chimico-mécanique Des tests de polissage visant à déterminer le taux d'élimination du dioxyde de silicium ont été réalisés en utilisant les compositions de polissage chimico-mécanique préparées selon les Exemples comparatifs PC1-PC2 et l'Exemple 1 dans les Exemples comparatifs PC1-PC2 et l'Exemple Pl, respectivement. Spécifiquement, le taux d'élimination du dioxyde de silicium pour chacune des compositions de polissage chimico-mécanique telles qu'identifiées dans le TABLEAU 1. Les expériences de polissage visant à déterminer le taux d'élimination ont été réalisées sur des tranches en feuille 1k TEOS de 200 mm de SEMATECH SVTC. Un polisseur Applied Materials Mirra® de 200 mm a été utilisé. Toutes les expériences de polissage ont été réalisées à l'aide d'un tampon de polissage en polyuréthane IC1010Tm (disponible dans le commerce auprès de Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.) avec une force de pression de 20,7 kPa (3 psi), un débit de la composition de suspension épaisse pour polissage chimico-mécanique de 200 ml/min, une vitesse de rotation du plateau de 93 tr/min et une vitesse de rotation du support de 87 tr/min. Un conditionneur de tampon en diamant Diagrid® AD3BG-150855 (disponible dans le commerce auprès de Kinik Company) a été utilisé pour conditionner le tampon de polissage. Le tampon de polissage a été revêtu du conditionneur en utilisant une force de pression de 14,0 livres (6,35 kg) pendant 20 minutes. Le tampon de polissage a été à nouveau conditionné ex situ avant le polissage à l'aide d'une force de pression de 9 livres (4,1 kg) pendant 10 minutes. Le tampon de polissage a été à nouveau conditionné in situ pendant le polissage à 10 balayages/min de 1,7 à 9,2 pouces du centre du tampon de polissage avec une force de pression de 9 livres (4,1 kg). Les taux d'élimination ont été déterminés en mesurant l'épaisseur du film avant et après le polissage à l'aide d'un outil de métrologie KLA-Tencor FX200 en utilisant un balayage en spirale à 49 points avec une exclusion des bords de 3 mm. Les résultats des expériences sur le taux d'élimination sont indiqués dans le TABLEAU 2.30 TABLEAU 2 La performance de défectuosité des compositions de polissage chimicomécanique indiquée dans le TABLEAU 3 a été déterminée à l'aide d'un microscope électronique à balayage soit après polissage soit après lavage post- polissage au fluorure d'hydrogène (« Pst-HF »). Toutes les tranches de TEOS après le lavage Pst-HF ont été inspectées à l'aide d'un système d'inspection de défauts Surfscan® SP1 disponible auprès de KLA-Tencor. Les informations sur les défauts, notamment leurs coordonnées sur la tranche, ont été enregistrées dans un KLARF (KLA Results File) et ont alors été transférées sur un système d'examen de défauts eDR-5200 disponible auprès de KLA-Tencor. Un échantillon aléatoire de 100 images de défauts a été sélectionné et examiné par le système eDR-5200. Ces 100 images ont été classées en divers types de défauts, par exemple, défauts de type rayures transversales (rayures), particules et débris de tampon. Sur la base des résultats de la classification provenant de ces 100 images, le nombre total de rayures sur la tranche a été déterminé. TABLEAU 3 Ex. comp. Cl 2 654 PC1 Ex. comp. C2 2 796 PC2 2 627 Ex.
1 P1 Composition de polissage chimicomécanique Taux d'élimination de TEOS (A/min) Ex n° 11 49 Ex.
1 Composition de polissage chimicomécanique Défauts Pst- HF Rayures Pst- HF Ex. comp. Cl 71 Ex. comp. C2 36 26 13
Claims (10)
- REVENDICATIONS: 1. Composition de polissage chimico-mécanique, comprenant, en tant que composants initiaux : de l'eau, de 0,1 à 40 % en poids d'un abrasif à base de silice colloïdale ; de 0,001 à 5 % en poids d'un additif répondant à la formule I : R3 I dans laquelle R1 représente un groupe alkyle en C1 à C8 ; dans laquelle R2, R3, R4, R5, R6 sont chacun indépendamment choisis parmi un atome d'hydrogène, un atome d'halogène, un groupe hydroxyle et un groupe alkyle en C1 à C8 ; dans laquelle la composition de polissage chimico-mécanique contient < 0,00000000001 % en poids d'un composé d'inclusion ; et dans laquelle la composition de polissage chimico-mécanique contient < 0,00000000001 % en poids d'un oxydant.
- 2. Composition de polissage chimico-mécanique selon la revendication 1, dans laquelle la composition de polissage chimico-mécanique présente un pH 10.
- 3. Composition de polissage chimico-mécanique selon la revendication 1, dans laquelle la composition de polissage chimico-mécanique présente un taux d'élimination de TEOS k. 1 000 Â/min avec une vitesse de plateau de 93 tours par minute, une vitesse de support de 87 tours par minute, un débit de la composition de polissage chimico-mécanique de 200 ml/min, une force de pression nominale de 20,68 kPa sur une machine de polissage de 300 mm ; et dans laquelle le tampon de polissage chimico-mécanique est un tampon non tissé imprégné de polyuréthane.
- 4. Composition de polissage chimico-mécanique selon la revendication 1, dans laquelle l'additif répondant à la formule I, répond à la formule la R8 0 la dans laquelle R7 représente un groupe alkyle en C1 à Cs,et dans laquelle R8 est choisi parmi un atome d'hydrogène, un atome d'halogène, un groupe hydroxyle et un groupe alkyle en C1 à C8.
- 5. Composition de polissage chimico-mécanique selon la revendication 1, dans laquelle l'additif répondant à la formule I, répond à la 10 formule Ib 0 Ib dans laquelle R9 représente un groupe alkyle en C1 à C8.
- 6. Composition de polissage chimico-mécanique selon la revendication 1, dans laquelle l'additif répondant à la formule I, répond à la 15 formule Ic 0 e N S%0
- 7. Procédé de polissage chimico-mécanique d'un substrat, comprenant l'apport d'un substrat, dans lequel le substrat comprend de l'oxyde l'apport d'une composition de polissage chimico-mécanique selon la revendication 1 ; : 20 de silicium ; Ic.l'apport d'un tampon de polissage chimico-mécanique présentant une surface de polissage ; l'application de la composition de polissage chimico-mécanique sur la surface de polissage du tampon de polissage chimico-mécanique au niveau 5 ou près de l'interface entre le tampon de polissage chimico-mécanique et le substrat ; et, la création d'un contact dynamique à l'interface entre le tampon de polissage chimico-mécanique et le substrat avec une force de pression de 0,69 à 34,5 kPa ; 10 dans lequel le substrat est poli ; dans lequel une partie de l'oxyde de silicium est éliminée du substrat.
- 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente un taux d'élimination de l'oxyde de silicium > 1 000 Â/min et dans lequel la composition de polissage 15 chimico-mécanique permet l'obtention d'un nombre de défauts SP1 post-polissage ayant une taille > 0,16 pm de 5 70.
- 9. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente un taux d'élimination de l'oxyde de silicium 1 000 Â/min et dans lequel la composition de polissage 20 chimico-mécanique permet l'obtention d'un nombre de rayures SP1 post-polissage ayant une taille > 0,16 pm de 5 25.
- 10. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente un taux d'élimination de l'oxyde de silicium 1 000 Â/min ; dans lequel la composition de polissage 25 chimico-mécanique permet l'obtention d'un nombre de défauts SP1 post-polissage ayant une taille > 0,16 pm de 5 70 ; et, dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique permet l'obtention d'un nombre de rayures SP1 post-polissage ayant une taille > 0,16 pm de 5 25.
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