FR3022914A1 - Composition de polissage chimique mecanique et procede pour polir du tungstene - Google Patents
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Abstract
Il est mis à disposition une composition de polissage mécanochimique et un procédé pour polir du tungstène, comprenant : un abrasif à base d'oxyde métallique ; un oxydant ; une substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène ; et de l'eau ; dans lesquels la composition de polissage présente une meilleure vitesse d'élimination du tungstène et une amplification de la vitesse d'élimination du tungstène.
Description
COMPOSITION DE POLISSAGE CHIMIQUE MECANIQUE ET PROCEDE POUR POLIR DU TUNGSTENE La présente invention concerne le domaine du polissage mécano- chimique. En particulier, la présente invention concerne une composition de polissage mécano-chimique contenant : un abrasif à base d'oxyde métallique ; un oxydant ; une substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène ; et de l'eau ; laquelle composition de polissage présente une meilleure vitesse d'élimination du tungstène et une amplification de la vitesse d'élimination du tungstène. La présente invention concerne aussi un procédé pour polir un substrat en tungstène. Le tungstène est largement utilisé dans la fabrication des semiconducteurs pour la formation de trous de contact et de trous de liaison (vias) connectant des lignes métalliques inter-couches dans la fabrication de circuits intégrés. Les trous de liaison sont typiquement gravés à travers un diélectrique inter-niveaux (ILD) vers des lignes d'interconnexion ou un substrat semi- conducteur. Une mince couche d'adhésion, par exemple en nitrure de titane ou en titane, peut ensuite être formée sur l'ILD et dans le trou de liaison gravé. Un film de tungstène est ensuite déposé sous forme de revêtement protecteur sur la couche d'adhésion et dans le trou de liaison. Puis le tungstène en excès est éliminé par polissage mécano-chimique pour former les trous de liaison en tungstène. La composition de polissage mécano-chimique utilisée dans le polissage du tungstène est une variable importante pour la détermination du succès du traitement. En fonction du choix de l'abrasif et d'autres additifs, on peut adapter la composition de polissage mécano-chimique pour qu'elle assure un polissage efficace des diverses couches présentes à des vitesses de polissage souhaitées tout en minimisant les imperfections de surface, les défauts, la corrosion, et l'érosion du diélectrique inter-niveaux adjacent aux trous de liaison en tungstène. En outre, on peut utiliser la composition de polissage 3022 914 2 mécano-chimique pour assurer une sélectivité de polissage contrôlée vis-à-vis d'autres matériaux présents à la surface du substrat qui est poli, comme par exemple l'oxyde de silicium, le titane, le nitrure de titane, le nitrure de silicium et analogues. 5 On accomplit typiquement le polissage du tungstène en utilisant une composition de polissage mécano-chimique qui contient des particules abrasives et un réactif chimique. Les compositions de polissage conventionnelles pour le polissage du tungstène utilisent de fines particules d'alumine (A1203) ou de silice (SiO2) en tant que matériau abrasif dans un 10 environnement oxydant sévère. Le choix de l'agent oxydant dépend de la formulation globale de la composition de polissage et des exigences spécifiques d'intégration du tungstène dans le substrat. Les compositions de polissage sont de plus en plus formulées avec des ingrédients qui sont conçus pour graver le tungstène dans un effort pour amplifier la vitesse d'élimination 15 du tungstène que présente la composition. Toutefois, dans de nombreux cas, les compositions résultantes gravent le tungstène d'une manière qui grave chimiquement le tungstène depuis la surface au lieu de convertir le tungstène en un film oxydé doux qui est plus facilement retiré de la surface par abrasion mécanique. Du fait de cette action chimique amplifiée, ces compositions 20 tendent à provoquer un creux dans le bouchon en tungstène. Les trous de liaison en tungstène creusés, où la surface du tungstène dans le trou de liaison est plus basse que le matériau diélectrique inter-couches environnant, peuvent provoquer des problèmes de contact électrique avec d'autres zones du dispositif. De plus, le creusement au centre des trous de liaison en tungstène 25 peut conduire à une augmentation de la non-planarité du dispositif sur des niveaux subséquents du dispositif. Une gravure du tungstène depuis le centre des trous de liaison peut aussi provoquer un effet indésirable de "trou de serrure". Une solution affirmée pour améliorer la formation de trous de liaison en tungstène est divulguée par Grumbine et al. dans le brevet US N° 6 136 711. Grumbine et al. divulguent une composition de polissage mécano-chimique comprenant : un composé qui est capable de graver le tungstène ; et au moins un inhibiteur de gravure du tungstène, dans laquelle l'inhibiteur de gravure du tungstène est un composé qui contient un groupe fonctionnel azoté choisi parmi les composés ayant trois ou quatre atomes de carbone qui forment des ions alkylammonium, les aminoalkyles ayant trois atomes de carbone ou plus, les acides aminés autres que les acides aminés soufrés, et leurs mélanges.
On a nonobstant toujours besoin de nouvelles compositions de polissage mécano-chimique présentant de meilleures caractéristiques de sélectivité et de vitesse de polissage du tungstène. La présente invention met à disposition une composition de polissage mécano-chimique pour polir un substrat comprenant du tungstène, comprenant : un abrasif à base d'oxyde métallique ; un oxydant ; une substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène, formule dans laquelle chacun de R', R2 et R3 est indépendamment un groupe alkyle en Cl à C4 ; et de l'eau ; laquelle composition de polissage mécano-chimique a un pH de 1 à 5 ; laquelle composition de polissage mécano- chimique présente une vitesse d'élimination du tungstène WRR k 2 000 Â/min; dans laquelle la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène dote la composition de polissage mécano-chimique d'une meilleure vitesse d'élimination du tungstène, et dans laquelle l'expression suivante est satisfaite : WRR > WRR0 dans laquelle WRR est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min pour la composition de polissage mécano-chimique et WRR0 est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min obtenue dans des conditions identiques en l'absence de la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène 302 2 9 14 4 dans la composition de polissage mécano-chimique ; et laquelle composition de polissage mécano-chimique présente une amplification de la vitesse d'élimination du tungstène LWRR k 10 % conformément à l'équation suivante : AWRR = ((WRR WRR0) WRR0) * 100%. 5 La présente invention met à disposition une composition de polissage mécano-chimique pour polir un substrat comprenant du tungstène et de l'oxyde de silicium (par exemple TEOS), constituée de : 0,1 à 5 % d'un abrasif à base de silice ; 0,1 à 0,5 % en poids d'un oxydant à base de KI03 ; 0,01 à moins de 1 % en poids d'une substance de formule I amplifiant la vitesse 10 d'élimination du tungstène, formule dans laquelle chacun de R', R2 et R3 est indépendamment un groupe alkyle en C1 à C4 ; et éventuellement un agent d'ajustement du pH ; laquelle composition de polissage mécano-chimique a un pH de 1 à 5 ; laquelle composition de polissage mécano-chimique présente une vitesse d'élimination du tungstène WRR 2 000 Â/min ; dans laquelle la 15 substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène dote la composition de polissage mécano-chimique d'une meilleure vitesse d'élimination du tungstène, et dans laquelle l'expression suivante est satisfaite : WRR > WRR0 20 dans laquelle WRR est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min pour la composition de polissage mécano-chimique et WRR0 est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min obtenue dans des conditions identiques sauf que la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène est absente de la composition de polissage mécano-chimique ; et laquelle 25 composition de polissage mécano-chimique présente une amplification de la vitesse d'élimination du tungstène L\WRR 10 % conformément à l'équation suivante : AwRR = ((WRR _ WRR0) wRRo) * 100%. La présente invention met à disposition un procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat, comprenant les opérations consistant à : disposer d'une machine de polissage ; disposer d'un substrat, le substrat comprenant du tungstène ; disposer d'une composition de polissage mécano-chimique de la présente invention ; disposer d'un tampon de polissage mécano-chimique ; installer le tampon de polissage mécano-chimique et le substrat dans la machine de polissage ; créer un contact dynamique entre le tampon de polissage mécano-chimique et le substrat ; placer la composition de polissage mécano-chimique à proximité d'une interface entre le tampon de polissage mécano-chimique et le substrat ; dans lequel la composition de polissage mécano-chimique vient en contact avec le tungstène du substrat ; et dans lequel une partie du tungstène est éliminée du substrat. Description détaillée La composition de polissage mécano-chimique de la présente invention est conçue pour le polissage d'un substrat comprenant du tungstène. La composition de polissage mécano-chimique de la présente invention est conçue en particulier pour l'élimination en masse de tungstène du substrat. Dans certains schémas d'intégration, le tungstène est appliqué sur la surface d'un substrat pour remplir des trous de contact. Dans ces schémas, le tungstène peut être appliqué au-dessus d'une couche d'oxyde. Dans ces schémas, le tungstène en excès est éliminé par polissage de la surface du substrat, en laissant des bouchons dans les trous de contact. L'expression "vitesse amplifiée d'élimination du tungstène", utilisée ici et dans les revendications annexées pour décrire la vitesse d'élimination du tungstène (vitesse d'élimination mesurée en Â/min) résultant de l'addition d'une substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène à la composition de polissage mécano-chimique, signifie que l'expression suivante est satisfaite : WRR > WRR0 dans laquelle WRR est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min pour une composition de polissage mécano-chimique de la présente invention contenant une substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène, telle que mesurée dans les conditions de polissage indiquées dans les exemples ; WRR0 est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min obtenue dans des conditions identiques en l'absence de la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène dans la composition de polissage mécano-chimique. L'expression "amplification de la vitesse d'élimination du tungstène" ou "AWRR", utilisée ici et dans les revendications annexées, signifie l'amplification relative de la vitesse d'élimination du tungstène, conformément à l'équation suivante : AWRR = ((WRR- wRRO) wRI20)* 100°/0 dans laquelle AWRR est l'amplification de la vitesse d'élimination du tungstène que présente une composition de polissage mécano-chimique de la présente invention contenant une substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène ; WRR est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min pour une composition de polissage mécano-chimique de la présente invention contenant une substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène, telle que mesurée dans les conditions de polissage indiquées dans les exemples ; et veR0 est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min obtenue dans des conditions identiques en l'absence de la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène dans la composition de polissage mécano-chimique.
La composition de polissage mécano-chimique de la présente invention contient ; un abrasif à base d'oxyde métallique ; un oxydant ; une substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène : 3022 9 14 L - J(I) dans laquelle chacun de R1, R2 et R3 est indépendamment un groupe alkyle en C1 à C4 ; et de l'eau ; dans laquelle la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène dote la composition de polissage mécano- 5 chimique d'une meilleure vitesse d'élimination du tungstène, laquelle composition de polissage mécano-chimique présente une amplification de la vitesse d'élimination du tungstène. De préférence, la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention pour polir un substrat comprenant du tungstène 10 comprend : 0,01 à 40 % en poids (de préférence 0,1 à 10 % en poids ; mieux encore 0,1 à 5 % en poids ; tout spécialement 1 à 4 % en poids) d'un abrasif à base d'oxyde métallique. De préférence, l'abrasif à base d'oxyde métallique est un abrasif à base de silice. Mieux encore, l'abrasif à base d'oxyde métallique est un abrasif à 15 base de silice, l'abrasif à base de silice étant au moins l'un parmi un abrasif à base de silice colloïdale et un abrasif à base de silice fumée. Tout spécialement, l'abrasif à base d'oxyde métallique est un abrasif à base de silice qui est au moins l'un parmi un abrasif à base de silice colloïdale chargée positivement (par exemple l'abrasif à base de silice colloïdale Fuso PL-3 20 disponible chez Fuso Chemical Co., Ltd.) et un abrasif à base de silice fumée (par exemple la dispersion de silice fumée hydrophile AERODISPC) W 7512 S disponible chez Evonik Industries). De préférence, l'abrasif à base d'oxyde métallique a une granulométrie de 1 à 300 nm (mieux encore de 10 à 300 et tout spécialement de 10 à anion + 7 200 nm). Mieux encore, l'abrasif à base d'oxyde métallique est un abrasif à base de silice qui est au moins l'un parmi un abrasif à base de silice colloïdale chargée positivement ayant une granulométrie moyenne de 10 à 200 nm (tout spécialement de 25 à 50 nm) et un abrasif à base de silice fumée ayant une granulométrie moyenne de 10 à 300 nm (tout spécialement de 100 à 200 nm). De préférence, la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention contient 0,001 à 10 % en poids (mieux encore 0,01 à 1 % en poids ; tout spécialement 0,1 à 0,5 % en poids) d'un oxydant. De préférence, l'oxydant est choisi parmi le peroxyde d'hydrogène (H202), les monopersulfates, les iodates, le perphtalate de magnésium, l'acide peracétique et autres peracides, les persulfates, les bromates, les periodates, les nitrates, les sels de fer, les sels de cérium, les sels de Mn(III), Mn(IV) et Mn(VI), les sels d'argent, les sels de cuivre, les sels de chrome, les sels de cobalt, les halogènes, les hypochlorite, et leurs mélanges. Mieux encore, l'oxydant est choisi parmi KI03 et KI04. Tout spécialement, l'oxydant est KI03. De préférence, la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention contient 0,001 à 10 % en poids (mieux encore 0,01 à moins de 1 % en poids ; tout spécialement 0,1 à 0,8 % en poids) d'une substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène ; formule dans laquelle chacun de R1, R2 et R3 est indépendamment un groupe alkyle en Cl à C4 (de préférence chacun de R1, R2 et R3 est indépendamment un groupe alkyle en Cl à C2 ; tout spécialement chacun de RI-, R2 et R3 est indépendamment un groupe méthyle). Tout spécialement, la substance de formule I est l'hydroxyde de benzyltriméthylammonium.
De préférence, l'eau contenue dans la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention est au moins l'une parmi l'eau désionisée et l'eau distillée pour limiter les impuretés accidentelles. De préférence, la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention est conçue pour un polissage à un pH de 1 à 5. Mieux encore, la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention est conçue pour un polissage à un pH de 2 à 4 (mieux encore de 2 à 3 ; tout spécialement de 2 à 2,5). La composition de polissage mécano-chimique de la présente invention peut éventuellement contenir des agents inorganiques et organiques d'ajustement du pH. De préférence, l'agent optionnel d'ajustement du pH est choisi parmi un acide inorganique et une base inorganique. Tout spécialement, l'agent optionnel d'ajustement du pH est choisi parmi l'acide nitrique, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, l'acide phosphorique, le sulfate de potassium et l'hydroxyde de potassium.
De préférence, la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention pour le polissage d'un substrat comprenant du tungstène contient moins de 0,001 % en poids d'un inhibiteur destiné à contrôler la vitesse d'élimination de la connectique non ferreuse par gravure statique ou un autre mécanisme d'élimination. Mieux encore, la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention pour le polissage d'un substrat comprenant du tungstène contient moins de 0,0001 % en poids d'un inhibiteur destiné à contrôler la vitesse d'élimination de la connectique non ferreuse par gravure statique ou un autre mécanisme d'élimination. Tout spécialement, la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention pour le polissage d'un substrat comprenant du tungstène contient moins que la limite détectable d'un inhibiteur destiné à contrôler la vitesse d'élimination de la connectique non ferreuse par gravure statique ou un autre mécanisme d'élimination. Les inhibiteurs servant à contrôler la vitesse d'élimination de la connectique non ferreuse par gravure statique comprennent les inhibiteurs de type azole qui sont destinés à la connectique en cuivre et en argent. Les inhibiteurs de type azole typiques comprennent le benzotriazole (BTA), le mercaptobenzothiazole (MBT), le tolyltriazole et l'imidazole. De préférence, la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention présente une vitesse d'élimination du tungstène WRR, 2 000 Â/min (de préférence ? 2 500 Â/min ; mieux encore ? 2 600 Â/min ; tout spécialement k 2 700 Â/min), mesurée à une vitesse de platine de 113 tours par minute, une vitesse de support de 111 tours par minute, un débit de composition de polissage mécano-chimique de 150 ml/min, et une force descendante nominale de 29 kPa sur une machine de polissage de 200 mm utilisant un tampon de polissage mécano-chimique comprenant une couche de polissage en polyuréthane contenant des microparticules polymères à coeur creux et un sous-tampon non tissé imprégné de polyuréthane ; dans laquelle la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène dote la composition de polissage mécano-chimique d'une meilleure vitesse d'élimination du tungstène, et dans laquelle l'expression suivante est satisfaite : WRR > WRR0 dans laquelle WRR est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min pour la composition de polissage mécano-chimique et WRR0 est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min obtenue dans des conditions identiques en l'absence de la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène dans la composition de polissage mécano-chimique ; et laquelle composition de polissage mécano-chimique de la présente invention présente une amplification de la vitesse d'élimination du tungstène LiWRR .?_. 10 % (de préférence ? 15 % ; mieux encore ? 20 % ; tout spécialement 25 %) conformément à l'équation suivante : AwRR = ((WRR - \te%) / wRRo) * 100%. Tout spécialement, la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention présente une amplification de la vitesse d'élimination du tungstène WRR pour laquelle au moins l'une des équations suivantes est satisfaite : ((WRR _ WRR0) / WRR0) A IRR0) * 100 > 10 ; ((WRR _WRR0) / . iRR0,) * vv 100 _k 15 ; ((WRR _ wRR0) veR.0) * 100 ,k 20 ; et ((WRR _ wRR0) WRR0) * 100 25. De préférence, la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention pour le polissage d'un substrat comprenant du tungstène (de préférence du tungstène et de l'oxyde de silicium) est constituée de : 0,1 à 5 % en poids d'un abrasif à base de silice ; 0,1 à 0,5 % en poids d'un oxydant à base de KI03 ; 0,01 à moins de 1 % en poids (de préférence 0,01 à 0,8 % en poids) d'une substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène, formule dans laquelle chacun de R1, R2 et R3 est indépendamment un groupe alkyle en C1 à C4 (de préférence chacun de R1, R2 et R3 est indépendamment un groupe alkyle en Cl à C2 ; tout spécialement chacun de RI-, R2 et R3 est indépendamment un groupe méthyle) ; de l'eau ; et éventuellement un agent d'ajustement du pH ; laquelle composition de polissage mécano-chimique a un pH de 1 à 5 (de préférence de 2 à 4 ; mieux encore de 2 à 3 ; tout spécialement de 2 à 2,5) ; laquelle composition de polissage mécano-chimique présente une vitesse d'élimination du tungstène WRR k 2 000 Â/min (de préférence .k.
2 500 Â/min ; mieux encore k 2 600 Â/min ; tout spécialement 2 800 Â/min), mesurée à une vitesse de platine de 113 tours par minute, une vitesse de support de 111 tours par minute, un débit de composition de polissage mécano-chimique de 150 ml/min, et une force descendante nominale de 29 kPa sur une machine de polissage de 200 mm utilisant un tampon de polissage mécano-chimique comprenant une couche de polissage en polyuréthane contenant des microparticules polymères à coeur creux et un sous-tampon non tissé imprégné de polyuréthane ; dans laquelle la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène dote la composition de polissage mécano-chimique d'une meilleure vitesse d'élimination du tungstène, et dans laquelle l'expression suivante est satisfaite : WRR > WRR0 dans laquelle WRR est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min pour la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention et WRR0 est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min mesurée dans des conditions identiques en l'absence de la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène dans la composition de polissage mécano- chimique ; et laquelle composition de polissage mécano-chimique présente une amplification de la vitesse d'élimination du tungstène WRR ?.. 10 % (de préférence ? 15 % ; mieux encore k 20 % ; tout spécialement 25 %) conformément à l'équation suivante : WRR = ((WRR _ wRR0) / * veR0,) 100%. Le procédé de polissage mécano-chimique de la présente invention comprend de préférence les opérations consistant à : disposer d'une machine de polissage ; disposer d'un substrat, le substrat comprenant du tungstène ; disposer d'une composition de polissage mécano-chimique de la présente invention ; disposer d'un tampon de polissage mécano-chimique ; installer le tampon de polissage mécano-chimique et le substrat dans la machine de polissage ; créer un contact dynamique entre le tampon de polissage mécano-chimique et le substrat ; placer la composition de polissage mécano-chimique à proximité d'une interface entre le tampon de polissage mécano-chimique et le substrat ; dans lequel la composition de polissage mécano-chimique vient en contact avec le tungstène du substrat ; et dans lequel une partie du tungstène est éliminée du substrat. Le substrat utilisé dans le procédé de polissage mécano-chimique de la présente invention comprend du tungstène. De préférence, le substrat utilisé comprend du tungstène appliqué sur une surface du substrat pour remplir les trous de contact, le procédé de la présente invention étant utilisé pour éliminer une masse de tungstène du substrat en laissant des bouchons de tungstène dans les trous de contact sur le substrat. Mieux encore, le substrat utilisé comprend du tungstène appliqué au-dessus d'un oxyde sur la surface du 3022 914 13 substrat pour remplir les trous de contact. L'oxyde est de préférence un oxyde de silicium (par exemple un verre de borophosphosilicate (BPSG), l'orthosilicate de tétraéthyle gravé par plasma (PETEOS), un oxyde thermique, un verre de silicate non dopé, un oxyde à plasma haute densité (HDP)).
5 Le tampon de polissage mécano-chimique utilisé dans le procédé de polissage mécano-chimique de la présente invention peut être n'importe quel tampon de polissage convenable, connu dans la technique. Le tampon de polissage mécano-chimique utilisé est de préférence choisi parmi les tampons de polissage tissés et non tissés. De préférence, le tampon de polissage 10 mécano-chimique utilisé comprend une couche de polissage en polyuréthane. Le tampon de polissage mécano-chimique utilisé peut être fait en n'importe quel polymère convenable ayant des valeurs variables de densité, dureté, épaisseur, compressibilité et module. De préférence, le tampon de polissage mécano-chimique utilisé a au moins l'une parmi des surfaces de polissage 15 rainurées et perforées. De préférence, dans le procédé de polissage mécano-chimique de la présente invention, la composition de polissage mécano-chimique est placée sur une surface de polissage du tampon de polissage mécano-chimique au niveau ou à proximité d'une interface entre le tampon de polissage mécano- 20 chimique et le substrat. De préférence, dans le procédé de polissage mécano-chimique de la présente invention, un contact dynamique est créé à l'interface entre le tampon de polissage mécano-chimique et le substrat avec une force descendante de 0,69 à 34,5 kPa.
25 De préférence, dans le procédé de polissage mécano-chimique de la présente invention, la composition de polissage mécano-chimique utilisée présente une vitesse d'élimination du tungstène, WRR, > 2 000 Â/min. Mieux encore, dans le procédé de polissage mécano-chimique de la présente invention, la composition de polissage mécano-chimique utilisée présente une 302 2 9 1 4 14 vitesse d'élimination du tungstène, WRR, > 2 000 Â/min (de préférence > 2 500 Â/min ; mieux encore > 2 600 Â/min ; tout spécialement > 2 700 Â/min), mesurée à une vitesse de platine de 113 tours par minute, une vitesse de support de 111 tours par minute, un débit de composition de polissage 5 mécano-chimique de 150 ml/min, et une force descendante nominale de 29 kPa sur une machine de polissage de 200 mm utilisant un tampon de polissage mécano-chimique comprenant une couche de polissage en polyuréthane contenant des microparticules polymères à coeur creux et un sous-tampon non tissé imprégné de polyuréthane, où la vitesse d'élimination du tungstène est 10 une vitesse d'élimination du tungstène amplifiée pour laquelle l'expression suivante est satisfaite : WRR > WRR0 dans laquelle WRR est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min pour la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention et WRR0 15 est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min mesurée dans des conditions identiques en l'absence de la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène dans la composition de polissage mécano-chimique. De préférence, dans le procédé de polissage mécano-chimique de la 20 présente invention, la composition de polissage mécano-chimique utilisée présente une vitesse d'élimination du tungstène WRR > 2000 Â/min ; et une amplification de la vitesse d'élimination du tungstène AWRR ? 10 % (de préférence, la composition de polissage mécano-chimique utilisée satisfait à au moins l'une des équations suivantes : 25 ((WRR _ WRR0) / * verzo,) 100 ? 10 ; ((WRR _ WRR0) / * wRRo.) 100 ? 15 ; ((WRR _ WRR0) / * veR0.) 100 k 20 ; et ((WRR _ WRR0) / * veR0.) 100 ? 25. Mieux encore, dans le procédé de polissage mécano-chimique de la présente invention, la composition de polissage mécano-chimique utilisée présente une vitesse d'élimination du tungstène WRR > 2000 Â/min (de préférence > 2 500 Â/min ; mieux encore > 2 600 Â/min ; tout spécialement > 2 700 Â/min), mesurée à une vitesse de platine de 113 tours par minute, une vitesse de support de 111 tours par minute, un débit de composition de polissage mécano-chimique de 150 ml/min, et une force descendante nominale de 29 kPa sur une machine de polissage de 200 mm utilisant un tampon de polissage mécano-chimique comprenant une couche de polissage en polyuréthane contenant des microparticules polymères à coeur creux et un sous-tampon non tissé imprégné de polyuréthane ; où la vitesse d'élimination du tungstène est une vitesse d'élimination du tungstène amplifiée pour laquelle l'expression suivante est satisfaite : WRR > WRR0 dans laquelle WRR est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min pour la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention et WRR0 est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min mesurée dans des conditions identiques sauf que la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène est absente de la composition de polissage mécano-chimique ; et une amplification de la vitesse d'élimination du tungstène AWRR ?... 10 % (tout spécialement, la composition de polissage mécano-chimique utilisée satisfait à au moins l'une des équations suivantes : ((WRR _ WRR0) / wRRo) * 100 ?.. 10 ; ((WRR _ WRR0) / * wRRo) . 100 k 15 ; ((WRR _ WRR0) / * veR0.) 100 ? 20 ; et ((WRR _ WRR0) / * WRR0.) 100 ?. 25. De préférence, dans le procédé de polissage mécano-chimique de la présente invention, le substrat utilisé comprend en outre un oxyde de silicium. De préférence, dans le procédé de polissage mécano-chimique de la présente invention, dans lequel le substrat utilisé comprend en outre un oxyde de silicium, la composition de polissage mécano-chimique utilisée présente une sélectivité de vitesse d'élimination du tungstène par rapport à l'oxyde de silicium > 5 :1 (de préférence > 6 :1 ; mieux encore > 50 :1 ; tout spécialement > 75 :1). Mieux encore, dans le procédé de polissage mécano- chimique de la présente invention, dans lequel le substrat utilisé comprend en outre un oxyde de silicium, la composition de polissage mécano-chimique utilisée présente une vitesse d'élimination du tungstène WRR > 2 000 Â/min (de préférence > 2 500 Â/min ; mieux encore > 2 600 Â/min ; tout spécialement > 2 700 Â/min), mesurée à une vitesse de platine de 113 tours par minute, une vitesse de support de 111 tours par minute, un débit de composition de polissage mécano-chimique de 150 ml/min, et une force descendante nominale de 29 kPa sur une machine de polissage de 200 mm utilisant un tampon de polissage mécano-chimique comprenant une couche de polissage en polyuréthane contenant des microparticules polymères à coeur creux et un sous-tampon non tissé imprégné de polyuréthane ; où la vitesse d'élimination du tungstène est une vitesse d'élimination du tungstène amplifiée pour laquelle l'expression suivante est satisfaite : WRR > WRR0 dans laquelle WRR est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min pour la composition de polissage mécano-chimique de la présente invention et WRR0 est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min mesurée dans des conditions identiques en l'absence de la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène dans la composition de polissage mécano-chimique ; et la composition de polissage mécano-chimique présente une amplification de la vitesse d'élimination du tungstène AWRR ? 10 % (tout spécialement, au moins l'une des équations suivantes est satisfaite : ((WRR _ WRR0) / WRR0) * 100 k 10 ; ((WRR _ WRR0) / WRR0) * 100 k 15 ; ((WRR _ WRR0) / WRR0) * 100 ? 20 ; et 3022 9 14 17 ((wRR _ wRR0) / * wRRo) . 100 k 25 ; et où la composition de polissage mécano-chimique présente une sélectivité de vitesse d'élimination du tungstène par rapport à l'oxyde de silicium > 5 :1 (de préférence > 6 :1 ; mieux encore > 50 :1 ; tout spécialement > 75 :1), 5 mesurée à une vitesse de platine de 113 tours par minute, une vitesse de support de 111 tours par minute, un débit de composition de polissage mécano-chimique de 150 ml/min, et une force descendante nominale de 29 kPa sur une machine de polissage de 200 mm utilisant un tampon de polissage mécano-chimique comprenant une couche de polissage en 10 polyuréthane contenant des microparticules polymères à coeur creux et un sous-tampon non tissé imprégné de polyuréthane. Certains modes de réalisation de la présente invention vont maintenant être décrits en détail dans les exemples qui suivent.
15 Exemples Comparatifs C1-C7 et Exemples 1-6 Compositions de polissage mécano-chimique On a préparé les compositions de polissage mécano-chimique des Exemples Comparatifs C1-C7 et des Exemples 1 à 6 en combinant les composants en les quantités indiquées dans le Tableau 1 (en % en poids), le 20 reste étant de l'eau désionisée, et en ajustant le pH des compositions selon les besoins au pH final indiqué dans le Tableau 1 avec de l'acide nitrique ou de l'hydroxyde de potassium. Tableau 1 Ex N° Abrasif silice Abrasif silice KI03 Hydrogénophtalate BTMAC* TBAH Ammoniac Diquat pH colloïdale* fumée E (% pds) d'ammonium (% pds) (% pds) (% pds) (% pds)E (% pds) (% pds) (% pds) Cl 1 --- 0,6 0,25 --- --- --- 2,2 C2 1 --- 0,6 0,25 --- --- --- 0,05 2,2 C3 2 --- 0,6 0,25 --- --- --- 2,2 C4 2 - 0,6 0,25 --- --- 0,1 - 2,2 C5 2 --- 0,6 0,25 -- --- --- --- 2,2 C6 2 --- 0,6 0,25 --- 0,738 -- --- 2,2 C7 --- 2 0,6 0,25 --- --- --- --- 2,2 1 2 --- 0,6 0,25 0,530 --- --- --- 2,2 2 2 -- 0,6 0,25 0,265 --- --- --- 2,2 3 2 --- 0,6 0,25 0,530 --- --- -- 2,2 4 2 --- 0,6 0,25 0,795 -- --- --- 2,2 5 --- 2 0,6 0,25 0,020 --- --- -- 2,2 6 --- 2 0,6 0,25 0,100 --- --- --- 2,2 Abrasif à base de silice colloïdale Fuso PL-3 disponible chez Fuso Chemical Co., Ltd. Dispersion de silice fumée hydrophile AERODISP® W 7512 S disponible chez Evonik Industries. Substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène, en particulier chlorure de 5 benzyltriméthylammonium (BTMAC) disponible chez Aldrich. Dihydroxyde de N,N,N,N',N',N'-hexabutyl-1,4-butanediammonium disponible chez Sachem, Inc., ayant la structure ci-dessous : ,-CH3 CH3 CH3 0 HO 3022 914 19 Exemples Comparatifs PC1-PC7 et Exemples P1-P6 On a effectué des tests de vitesse d'élimination au cours d'un polissage pour déterminer la vitesse d'élimination du dioxyde de silicium (en Â/min) et la vitesse d'élimination du tungstène (en Â/min) en utilisant 5 chacune des compositions de polissage mécano-chimique (CMPC) préparées conformément aux Exemples Comparatifs C1-C7 et aux Exemples 1 à 6 dans les Exemples Comparatifs PC1-PC7 et les Exemples P1-P6, respectivement. On a effectué les expériences de vitesse d'élimination au cours d'un polissage sur des galettes en feuille en 10 orthosilicate de tétraéthyle (TEOS) 1k avec une couche isolante de 200 mm de SEMATECH SVTC et des galettes avec une couche isolante en tungstène (W) disponibles chez SEMATECH SVTC. Pour tous les tests de polissage, on a utilisé une polisseuse Mirra® de 200 mm d'Applied Materials. On a effectué toutes les expériences de polissage en utilisant un 15 tampon de polissage en polyuréthane IC1010TM (disponible dans le commerce chez Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.) et en utilisant les conditions de polissage indiquées dans le Tableau 2. On a utilisé un conditionneur à tampon en diamant AMO2BSL8031C1-PM (disponible dans le commerce chez Saesol Diamond Ind. Co., Ltd.) pour 20 conditionner les tampons de polissage. On a rompu les tampons de polissage avec le conditionneur en utilisant une force descendante de 3,18 kg (7,0 livres) pendant 20 minutes. On a conditionné encore les tampons de polissage ex situ avant le polissage en utilisant une force descendante de 2,36 kg (5,2 litres). On a déterminé les vitesses d'élimination de TEOS 25 rapportées dans le Tableau 3 en mesurant l'épaisseur de film avant et après polissage en utilisant un outil de métrologie KLA-Trncor FX200. On a déterminé les vitesses d'élimination de W rapportées dans le Tableau 3 en utilisant un outil de métrologie Jordan Valley JVX-5200T.
3022 9 14 20 Tableau 2 Ex CMPC Débit de Force Vitesse de Vitesse de N° CMPC descendante platine support (ml/min) (kPa) (t/min) (t/min) PCi Cl 150 20,7 133 111 PC2 C2 150 20,7 133 111 PC3 C3 150 29,0 113 111 PC4 C4 150 29,0 113 111 PC5 C5 150 29,0 113 111 PC6 C6 150 29,0 113 111 PC7 C7 150 29,0 113 111 P1 1 150 29,0 113 111 P2 2 150 29,0 113 111 P3 3 150 29,0 113 111 P4 4 150 29,0 113 111 P5 5 150 29,0 113 111 P6 6 150 29,0 113 111 Tableau 3 5 (CMPC) Vitesse d'élimination du Vitesse d'élimination du tungstène (en Â/min) TEOS (en Â/min) Cl 2580 383 C2 2233 296 C3 1917 763 C4 1727 745 C5 2037 616 C6 2043 371
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Composition de polissage mécano-chimique pour le polissage d'un substrat comprenant du tungstène, comprenant : un abrasif à base d'oxyde métallique ; un oxydant ; une substance amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène, de formule I : + anion dans laquelle chacun de RI-, R2 et R3 est indépendamment un groupe alkyle en Cl à C4 ; et de l'eau ; laquelle composition de polissage mécano-chimique a un pH de 1 à 5 ; laquelle composition de polissage mécano-chimique présente une vitesse d'élimination du tungstène WRR k 2 000 Â/min; dans laquelle la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène dote la composition de polissage mécano-chimique d'une meilleure vitesse d'élimination du tungstène, et dans laquelle l'expression suivante est satisfaite : WRR > WRR0 dans laquelle WRR est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min pour la composition de polissage mécano-chimique et WRR0 est la vitesse d'élimination du tungstène en Â/min obtenue dans des conditions identiques en l'absence de la substance de formule I amplifiant la vitesse d'élimination du tungstène dans la composition de polissage mécano- 3022 914 23 chimique ; et laquelle composition de polissage mécano-chimique présente une amplification de la vitesse d'élimination du tungstène LXWRR k 10 conformément à l'équation suivante : AwRR = ((WRR _ \AIR%) wRRo) * 100%. 5
- 2. Composition de polissage mécano-chimique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient < 0,001 % en poids d'un inhibiteur destiné à contrôler la vitesse d'élimination de la connectique non ferreuse par gravure statique ou un autre mécanisme 10 d'élimination.
- 3. Composition de polissage mécano-chimique selon la revendication 1, dans laquelle au moins l'une des équations suivantes est satisfaite : 15 ((WRR _ wfflo) vvizRo.* ) 100 k 10 ; * ((WRR _ vvRizo) veR0,) 100 15 ; ((WRR _ wRR0) WRR0) * 100 k 20 ; et ((WRR _ veR0) \AIRR0.* ) 100 25. 20
- 4. Procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à : disposer d'une machine de polissage ; disposer d'un substrat, le substrat comprenant du tungstène ; disposer d'une composition de polissage mécano-chimique 25 selon la revendication 1 ; disposer d'un tampon de polissage mécano-chimique ; installer le tampon de polissage mécano-chimique et le substrat dans la machine de polissage ; créer un contact dynamique entre le tampon de polissage 30 mécano-chimique et le substrat ; 3 02 2 9 14 24 placer la composition de polissage mécano-chimique à proximité d'une interface entre le tampon de polissage mécano-chimique et le substrat ; dans lequel la composition de polissage mécano-chimique vient 5 en contact avec le tungstène du substrat ; et dans lequel une partie du tungstène est éliminée du substrat.
- 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la composition de polissage mécano-chimique utilisée contient < 0,001 % en poids d'un 10 inhibiteur destiné à contrôler la vitesse d'élimination de la connectique non ferreuse par gravure statique ou un autre mécanisme d'élimination.
- 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la composition de polissage mécano-chimique utilisée satisfait à au moins l'une des 15 équations suivantes : ((WRR _ WRR0) / WRR0) * 100 ? 10 ; ((WRR _ WRR0)) / * wRRo,) 100 ? 15 ; ((WRR _ WRR0) / * wRR0,) 100 ..k. 20 ; et ((WRR _ WRR0) / * veR0.) 100 ..k 25. 20
- 7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la composition de polissage mécano-chimique utilisée présente une vitesse d'élimination du tungstène WRR > 2 500 Â/min. 25
- 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la composition de polissage mécano-chimique utilisée satisfait à au moins l'une des équations suivantes : ((WRR _ WRR0) / * WRR0) 100 ?. 10 ; ((WRR _ WRR0) / * veR0.) 100 ? 15 ; ((WRR _ WRR0) / * veR0,) 100 ? 20 ; et((wRR_ veR0) veR0) * 100 > 25.
- 9. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le substrat utilisé comprend en outre un oxyde de silicium.
- 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la composition de polissage mécano-chimique utilisée présente une sélectivité de vitesse d'élimination du tungstène par rapport à l'oxyde de silicium > 5:1.
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Effective date: 20240205 |