JP2010514222A - 化学機械平坦化組成物、システム、及びその使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
「研磨複合体」とは、結合剤内に分布する研磨粒子を含む、構造化、三次元研磨物品を集合的に提供する複数の成形体のうち1つを指し、
「固定化研磨物品」とは、平坦化プロセス中に発生する可能性のあるものを除いて、非付着研磨粒子を実質的に含まない一体研磨物品を指し、
「正確に成形された研磨複合体」とは、ピーパー(Pieper)らによる米国特許第5,152,917号に記載されているように、複合体を型から取り外した後に保持されている型穴の反転した成形形状を有する研磨複合体であって、複合体が、研磨物品を使用する前に造形品の露出面を越えて突出する研磨粒子を実質的に含まない場合がある研磨複合体を指し、
「構造化研磨物品」とは、少なくとも隆起部が研磨粒子及び結合剤を含有する、隆起部と陥凹部を有する研磨物品を指し、
「三次元研磨物品」とは、平坦化中の一部の粒子を除去して、平坦化作用を実行することができる追加の研磨粒子が露出するように、厚さの少なくとも一部にわたり延在する多数の研磨粒子を有する研磨物品を指し、
「ウエハ」とは、ブランクウエハ(即ち、金属化及び絶縁領域のようなトポグラフィー特性を付加する目的のために加工する前のウエハ)又は加工ウエハ(即ち、ウエハ表面にトポグラフィー特性を付加する1つ以上の加工工程に供した後のウエハ)の形態の半導体ウエハを指し、
「酸化物除去速度」とは、CMPプロセス中に、ウエハから誘電性酸化物材を除去することができる、一般にオングストローム/分(Å/分)で表される速度又は速さを指す。
SWR542−125/10三次元、構造化、固定化研磨パッド(3M社(3M COMPANY)、ミネソタ州セントポール(St. Paul)製)を用いて、Mirra装置(アプライド・マテリアルズ社(Applied Materials, Inc.)、カリフォルニア州サンタクララ(Santa Clara))上で、以下の研磨試験を実施した。各11枚のウエハの試験手順を記載する前に、脱イオン水中で50回転/分(rpm)及び5走査/分で作動する、ダウンフォース4kg(9ポンド)の、モルガン(Morgan)CMP−20000TSコンディショナー(モルガン・アドバンスト・セラミックス社(Morgan Advanced Ceramics, Inc.)、カリフォルニア州ヘイワード(Hayward))により、36秒間表面をコンディショニングすることにより、既に用いた固定化研磨パッドを調製した。
pH10.5の、0.02%ゾニール(Zonyl)FSN及び2.5%L−プロリンを含有する作動液体では、平均酸化物除去速度が1006.90Å/分、窒化物除去速度が12.0Å/分、選択比が83.9であった。
pH10.5の、0.2%ゾニール(Zonyl)FSN及び2.5%L−プロリンを含有する作動液体では、平均酸化物除去速度が1250.80Å/分、窒化物除去速度が5.0Å/分、選択比が250.16であった。
pH10.5の、0.02%ゾニール(Zonyl)FSN及び2.5%L−プロリンを含有する作動液体では、平均酸化物除去速度が801.20Å/分、窒化物除去速度が11.0Å/分、選択比が72.83であった。
pH10.5の、0.2%ゾニール(Zonyl)FSN及び2.5%L−プロリンを含有する作動液体では、平均酸化物除去速度が1050.38Å/分、窒化物除去速度が29.0Å/分、選択比が38.11であった。
10枚の200mmTEOS膜付きウエハ及び1枚の予め洗浄してある0.17ミクロンのダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)ウエハの一連の7セットを、pH10.5の2.5%L−プロリンを含有する作動液体を用いて研磨した。酸化物除去速度が477.42±104.01Å/分、窒化物除去速度が21.43±6.08Å/分、選択比が23.76±7.43であった。
pH10.5の、0.2%3M L19330フルオロケミカル界面活性剤及び2.5%L−プロリンを含有する作動液体では、平均酸化物除去速度が513.67Å/分、窒化物除去速度が2.0Å/分、選択比が256.83であった。
この比較例は、500Å/分の酸化物除去速度を得るのに有効な量を下回るフルオロケミカル界面活性剤の使用について示す。pH11.0の、0.005%3M L19909及び2.5%L−プロリンを含有する作動液体では、平均酸化物除去速度が260.33Å/分、窒化物除去速度が24.0Å/分、選択比が10.84であった。
pH11.0の、0.02%3M L19909及び2.5%L−プロリンを含有する作動液体では、平均酸化物除去速度が705.33Å/分、窒化物除去速度が8.0Å/分、選択比が88.16であった。
pH11.0の、0.2%3M L19909及び2.5%L−プロリンを含有する作動液体では、平均酸化物除去速度が547.00Å/分、窒化物除去速度が9.0Å/分、選択比が60.78であった。
3枚の200mmTEOS膜付きウエハの一連の3セットを、pH10.5の、2.5%L−プロリンを含有する作動液体を用いて研磨した。酸化物除去速度は475.55Å/分であった。
3種のフルオロケミカル界面活性剤(表1の3M L19909、3M FC4432及びデュポンゾニール(DuPont Zonyl)FSN)を、pH10.5の、2.5%のL−プロリンを含む作動液体中の様々な濃度で、Mirra CMPポリッシャー(アプライド・マテリアルズ社(Applied Materials)、カリフォルニア州サンタクララ(Santa Clara))内のSWR542−125/10固定化研磨パッド(3M社(3M Company)、ミネソタ州セントポール(St. Paul)から入手可能)を用いて個々に評価した。用いたSWR542パッドをMirraキャリア内に定置した。このパッドを、まず、脱イオン水中で、フォース4kg(9ポンド)、50rpm、12走査/分で、5分間コンディショニングして慣らした。10枚の膜付きTEOSウエハを、pH10.5の、2.5%L−プロリンの作動液体中で、圧力20.7kPa(3psi)、30rpmで60秒間起動した。次いで、1連の作動液体を以下の方式で起動した。
1.5分間のコンディショニングサイクル(上記のような)を起動した。
2.5枚の膜付きTEOSウエハを、上記のように、L−プロリン化学物質中で起動した。
3.5枚の膜付きTEOSウエハを、
表4に示す濃度で添加されたフルオロケミカル界面活性剤を含む、L−プロリン化学物質中で、上記のように起動した。
Claims (20)
- プロリンと、
フルオロケミカル界面活性剤と、
を含む、固定研磨化学機械平坦化用の作動液体であって、
前記作動液体が実質的に研磨粒子を含まず、かつ前記プロリン及び前記フルオロケミカル界面活性剤がそれぞれ、前記作動液体が二酸化ケイ素を含む第1領域及び窒化ケイ素を含む第2領域を有するウエハの化学機械平坦化で用いられるとき、少なくとも500オングストローム/分(Å/分)での酸化物除去速度及び少なくとも5の選択比を得るのに有効な量で存在する、作動液体。 - 前記酸化物除去速度が少なくとも700Å/分である、請求項1に記載の作動液体。
- 前記選択比が少なくとも30である、請求項1に記載の作動液体。
- 前記作動液体のpHが9〜11である、請求項1に記載の作動液体。
- 前記作動液体のpHが10〜10.5である、請求項1に記載の作動液体。
- 前記フルオロケミカル界面活性剤が非イオン性界面活性剤である、請求項1に記載の作動液体。
- 前記フルオロケミカル界面活性剤が、式R1CH2CH2O(CH2CH2O)xH(式中、R1はF(CF2CF2)3〜8であり、xは≧1の整数である)を有する、請求項1に記載の作動液体。
- 前記フルオロケミカル界面活性剤の濃度が、0.005重量%超過かつ1.0重量%未満である、請求項1に記載の作動液体。
- 前記フルオロケミカル界面活性剤の前記濃度が、0.2重量%〜0.6重量%である、請求項1に記載の作動液体。
- プロリンの前記濃度が、1.0重量%〜4重量%である、請求項1に記載の作動液体。
- プロリンの前記濃度が、2.0重量%〜3重量%である、請求項1に記載の作動液体。
- 複数の研磨粒子及び結合剤を含む三次元、構造化、固定化研磨物品と、
プロリン及びフルオロケミカル界面活性剤を含む作動液体と、
を含むウエハ平坦化システムであって、
前記作動液体のpHが9〜11でありかつ実質的に研磨粒子を含まない、ウエハ平坦化システム。 - 前記研磨物品が、正確に成形された研磨複合体を含む、請求項12に記載のウエハ平坦化システム。
- 誘電性酸化物を含む第1表面領域と、バリア窒化物を含む第2表面領域と、を有するウエハを提供する工程と、
前記第1及び第2表面領域を、複数の研磨粒子及び結合剤を含む三次元、構造化、固定化研磨物品と接触させる工程と、
プロリン及びフルオロケミカル界面活性剤を含む液体媒質の存在下で、前記ウエハと前記固定化研磨物品を相対的に移動させる工程と、
を含む、ウエハの化学機械平坦化方法。 - 前記液体媒質のpHが9〜11である、請求項14に記載の方法。
- 前記フルオロケミカル界面活性剤が、式R1CH2CH2O(CH2CH2O)xH(式中、R1はF(CF2CF2)3〜8であり、xは≧1の整数である)を有する、請求項14に記載の方法。
- 前記液体媒質中の前記フルオロケミカル界面活性剤の前記濃度が、0.005重量%超過かつ1.0重量%未満である、請求項14に記載の方法。
- 前記液体媒質中のプロリン濃度が1.0重量%〜5重量%である、請求項14に記載の方法。
- 前記酸化物除去速度が少なくとも700Å/分である、請求項14に記載の方法。
- 前記選択比が少なくとも5である、請求項19に記載の方法。
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