JP2020015899A - タングステン化学機械研磨組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、2018年6月18日に出願された米国仮出願第62/686198号の利益を主張する。
本発明は、概して半導体ウェハ上のタングステン含有基材の化学機械平坦化(CMP)、そのためのスラリー組成物、方法及び装置に関する。より詳細には、スラリー組成物は、触媒として第二鉄配位子又は金属−配位子錯体を含む。
本発明は、この大きな必要性に対する解決策を提供する。
研磨材;
金属−配位子錯体触媒;
酸化剤;及び
水、水と混和性である液体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される溶媒;
任意選択的に、
Wの腐食防止剤;
pH調節剤;
バイオサイド;及び
安定化剤を含み、CMP組成物のpHは、2.0〜10.0、好ましくは3〜9.5、より好ましくは4〜9の範囲であり、CMP組成物は、安定な組成物である。
M(n+)−Lm
式中、n+は、金属−配位子錯体中の金属イオンの酸化数を示し、1+、2+、又は3+又は他の正電荷であり;mは金属−配位子錯体中のカチオン性鉄中心に直接的に化学結合した配位子分子の数を指す。mの数は、それぞれ1、2、3、4、5又は6であることができ、これは、金属−配位子錯体の形成において選択された配位子に依存する。金属−配位子錯体中の金属イオンとしては、以下に制限されるものではないが、Fe、Cs、Ce、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Auイオン及び他の金属イオンが挙げられる。
Fe(n+)−Lm
式中、n+は、鉄−配位子錯体中の鉄の酸化数を示し、n+は2+又は3+又は他の正電荷であることができ、mは鉄−配位子錯体中のカチオン性鉄中心に直接的に化学結合した配位子分子の数を指す。mの数は、それぞれ1、2、3、4、5又は6であることができ、これは、鉄−配位子錯体の形成において選択された配位子に依存する。
により表すことができる。
半導体基材を与える工程と;
研磨パッドを与える工程と;
上記の化学機械研磨(CMP)組成物を与える工程と;
半導体基材の表面を、研磨パッド及び化学機械研磨組成物と接触させる工程と;
半導体の表面を研磨する工程とを含み、
誘電体層は酸化物膜であり、バリア層はTiN、Ti、TaN、Ta及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
半導体基材と;
研磨パッドと;
上記の化学機械研磨(CMP)組成物とを含み、
半導体基材の表面は、研磨パッド及び化学機械研磨組成物と接触している。
本発明は、W CMPバルク研磨組成物、及びタングステンと、酸化物(TEOS、PETEOS等)と、TiN又はTi又はTaN又はTa等のバリア膜とを含む基材の化学機械研磨に用いられる装置に関する。
研磨材;
金属−配位子錯体触媒;
酸化剤;及び
水、水と混和する液体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される溶媒;
任意選択的に、
Wの腐食防止剤;
pH調節剤;
バイオサイド;及び
安定化剤;
を含み、CMP組成物のpHは、2.0〜10.0、好ましくは3〜9.5、より好ましくは4〜9の範囲である。
M(n+)−Lm
式中、n+は、金属−配位子錯体中の金属イオンの酸化数を示し、1+、2+、又は3+又は他の正電荷であり;mは金属−配位子錯体中のカチオン性鉄中心に直接的に化学結合した配位子分子の数を指す。mの数は、それぞれ1、2、3、4、5又は6であることができ、これは、金属−配位子錯体の形成において選択された配位子に依存する。金属−配位子錯体中の金属イオンとしては、以下に制限されるものではないが、Fe、Cs、Ce、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Auイオン及び他の金属イオンが挙げられる。
Fe(n+)−Lm
式中、n+は、鉄−配位子錯体中の鉄の酸化数を示し、n+は2+又は3+又は他の正電荷であることができ、mは鉄−配位子錯体中のカチオン性鉄中心に直接的に化学結合した配位子分子の数を指す。mの数は、それぞれ1、2、3、4、5又は6であることができ、これは、鉄−配位子錯体の形成において選択された配位子に依存する。
により表すことができる。
半導体基材を与える工程と;
研磨パッドを与える工程と;
上記の化学機械研磨(CMP)組成物を与える工程と;
半導体基材の表面を、研磨パッド及び化学機械研磨組成物と接触させる工程と;
半導体の表面を研磨する工程とを含み、
誘電体層は酸化物膜であり、バリア層はTiN、Ti、TaN、Ta及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
タングステンと、酸化物等の誘電体層;及びTiN又はTi又はTaN又はTa等のバリア膜の少なくとも1つとを含む表面を含有する基材と;
研磨パッドと;
上記の化学機械研磨(CMP)組成物とを含み、
半導体基材の表面は、研磨パッド及び化学機械研磨組成物と接触している。
CMP方法論
以下に示される例において、CMP実験は、以下に与えられる手順及び実験条件を用いて実施された。
コロイダルシリカ:第一のコロイダルシリカを、約45ナノメートル(nm)の平均粒子サイズを有する研磨材として用いた;第二のコロイダルシリカを、約70ナノメートル(nm)の平均粒子サイズを有する研磨材として用いた;
一般
Å又はA:オングストローム−長さの単位
BP:背圧、psi単位
CMP:化学機械平坦化=化学機械研磨
CS:キャリア速度
DF:下向き力:CMP中に適用される圧力、psi単位
min:分
ml:ミリリットル
mV:ミリボルト
psi:ポンド毎平方インチ
PS:研磨ツールのプラテン回転速度、rpm(回転数毎分)
SF:スラリー流量、ml/min
Wt%:(列記された構成要素の)質量パーセント
TEOS:W選択性:(TEOSの除去速度)/(Wの除去速度)
用いられたCMPツールはApplied Materials,3050Boweres Avenue,Santa Clara,California,95054により製造された200mmMirraである。DOW,Inc,451Bellevue Rd.,Newark,DE 19713により供給されたIC1000パッドを、ブランケット及びパターンウェハ研究に関してプラテン1上で用いた。
本発明は、以下の例によってさらに説明される。
ブランケットウェハ研究において、タングステンブランケットウェハ、TiNブランケットウェハ、及びTEOSブランケットウェハは、ベースライン条件において研磨された。ツールベースライン条件は、テーブル速度;120rpm、ヘッド速度:123rpm、メンブレン圧;4.0psi、チューブ間圧力;6.0psi、保持リング圧;6.5psi、スラリー流量;120ml/minであった。
組成物において、0.0945質量%の45nmサイズのコロイダルシリカを第一の研磨材として用い、0.125質量%の70nmサイズのコロイダルシリカを第二の研磨材として用い、0.0125質量%の鉄−グルコネート水和物を鉄−配位子錯体触媒として用い、0.075質量%のグルコン酸を別の添加剤として用い、3.0質量%のH2O2を酸化剤として用いた。組成物のpH値は7.7であった。0.0025質量%のバイオサイドを、中性pH周辺でのバクテリアの形成及び成長を抑制するために用いた。
例2において、0.0125質量%の鉄−グルコネートを鉄−配位子錯体触媒として用い、0.0945質量%の45nmコロイダルシリカを第一の研磨材として用い、1.0質量%の(70nmの平均粒子サイズを有する)高純度コロイダルシリカを第二の研磨材として用い、Lupasol(PEI分子)を腐食防止剤として0.0003質量%で用い、無機酸を用いてpHを2.5に調整し、1.0質量%のH2O2を酸化剤として用いた。
例3において、0.0125質量%の鉄(III)−オキサレートを鉄−配位子錯体触媒として用い、0.0945質量%の45nmコロイダルシリカを第一の研磨材として用い、(70nmの平均粒子サイズを有する)1.0質量%の高純度コロイダルシリカを第二の研磨材として用い、Lupasol(PEI分子)を腐食防止剤として0.0003質量%にて用い、無機酸を用いてpHを2.5に調整し、1.0質量%のH2O2を酸化剤として用いた。
この例において、組成物は、第一の研磨材として0.0945質量%の45nmサイズの(球形)コロイダルシリカと、第二の研磨材として0.125質量%の70nmサイズの(コクーン形状)高純度コロイダルシリカと、鉄−配位子錯体触媒として0.0125質量%の鉄−グルコネート水和物(例1〜4)又はアンモニウム鉄−オキサレート三水和物(例5〜6)と、0.075質量%のグルコン酸と、酸化剤として1.0質量%のH2O2とを含んでいた。組成物のpH値は7.0であった。0.0025質量%のバイオサイドを、中性pH周辺でのバクテリアの形成及び成長を抑制するために用いた。
M(n+)−Lm
式中、n+は、金属−配位子錯体中の金属イオンの酸化数を示し、1+、2+、又は3+又は他の正電荷であり;mは金属−配位子錯体中のカチオン性イオン中心に直接的に化学結合した配位子分子の数を指す。mの数は、それぞれ1、2、3、4、5又は6であることができ、これは、金属−配位子錯体の形成において選択された配位子に依存する。金属−配位子錯体中の金属イオンとしては、以下に制限されるものではないが、Fe、Cs、Ce、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Auイオン及び他の金属イオンが挙げられる。
M(n+)−Lm
式中、n+は、金属−配位子錯体中の金属イオンの酸化数を示し、1+、2+、又は3+又は他の正電荷であり;mは金属−配位子錯体中のカチオン性イオン中心に直接的に化学結合した配位子分子の数を指す。mの数は、それぞれ1、2、3、4、5又は6であることができ、これは、金属−配位子錯体の形成において選択された配位子に依存する。金属−配位子錯体中の金属イオンとしては、以下に制限されるものではないが、Fe、Cs、Ce、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Auイオン及び他の金属イオンが挙げられる。
本開示は以下も包含する。
[1]
アルミナ、セリア、ゲルマニア、コロイダルシリカ、<1ppm痕跡量金属を有する高純度コロイダルシリカ、チタニア、ジルコニア粒子、金属修飾又は複合粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される研磨材であって、研磨材粒子は20nm〜180nmの範囲の平均サイズを有する、研磨材;
金属−配位子錯体触媒;
酸化剤;及び
水、水と混和性である液体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される溶媒;
任意選択的に、
Wの腐食防止剤;
pH調節剤;
バイオサイド;及び
安定化剤
を含む化学機械平坦化(CMP)組成物であって、
前記CMP組成物のpHは、4〜9の範囲であり、前記CMP組成物は、安定な組成物であり;
前記金属−配位子錯体触媒が、
M(n+)−Lm
(式中、n+は、金属−配位子錯体中の金属イオンの酸化数を指し、n+は1+、2+、3+であり;
mは金属−配位子錯体中のカチオン性イオン中心に直接的に化学結合した配位子分子の数を指し、mは金属−配位子錯体の形成における配位子分子に依存してそれぞれ1、2、3、4、5又は6であり;
金属イオンは、Fe、Cs、Ce、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Auイオンからなる群から選択され;
配位子分子Lは、モノ−、ビ−、トリ−、又はテトラ−カルボン酸、スルホン酸又はリン酸官能基を有する有機酸;モノ−、ビ−、トリ−、テトラ−カーボネート、スルホネート又はホスフェート官能基を有するアンモニウム塩、カリウム塩又はナトリウム塩;ピリジン分子及びその誘導体;ビピリジン分子及びその誘導体;ターピリジン及びその誘導体;ピコリン酸及びその誘導体;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。)
の一般分子構造を有する、化学機械平坦化(CMP)組成物。
[2]
前記金属−配位子錯体触媒が、
[3]
前記Wの腐食防止剤が、0.5〜10ppmの範囲であり、かつ、エチレンイミン、ポリエチレンイミン(PEI)、プロピレンイミン、及びこれらの組み合わせを含むオリゴマー又はポリマーからなる群から選択され;
前記ポリエチレンイミン(PEI)は、分岐鎖又は直鎖であることができ、分岐鎖ポリエチレンイミンの少なくとも半分は分岐鎖であり、かつ、第一級、第二級、及び第三級アミノ基を含有しており;直鎖ポリエチレンイミンは第二級アミンを含有している、上記態様1に記載の化学機械平坦化(CMP)組成物。
[4]
前記分岐鎖ポリエチレンイミンは、以下に示される式(−NHCH 2 CH 2 −) x [−N(CH 2 CH 2 NH 2 )CH 2 CH 2 −] y :
により表されることができる、上記態様3に記載の化学機械平坦化(CMP)組成物。
[5]
前記酸化剤が、少なくとも1つのペルオキシ基(−O−O−)を含むペルオキシ酸化剤;H 2 O 2 及び過酸化尿素;過酸化ナトリウム又は過酸化カリウム;ベンジルペルオキシド;ジ−t−ブチルペルオキシド;モノ過硫酸又はジ過硫酸を含むパーサルフェート;過炭酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、過ヨウ素酸塩、及びこれらの酸;過酢酸、過安息香酸、m−クロロ過安息香酸、及びこれらの塩を含むペルオキシ酸;ヨウ素酸及びその塩;硝酸;及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記酸化剤は1ppm〜100000ppmの範囲であり;
前記バイオサイドが、5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン及び2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オンの活性成分を含み;
前記pH調節剤が、(1)硝酸、スルホン酸、リン酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択される無機酸;(2)水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及びこれらの組み合わせからなる群から選択される無機塩基からなる群から選択され;
前記安定化剤が、クエン酸、酒石酸、乳酸、シュウ酸、アスコルビン酸、酢酸、グルコン酸及びそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、上記態様1に記載の化学機械平坦化(CMP)組成物。
[6]
前記組成物が、鉄−グルコネート水和物又は鉄(III)−オキサレート;コロイダルシリカ、<1ppmの痕跡量金属を含む高純度コロイダルシリカ、及びこれらの組み合わせを含み、前記研磨材が、30nm〜150nmの範囲のサイズを有し;鉄−グルコネート水和物又はアンモニウム鉄−オキサレート三水和物;H 2 O 2 ;ポリエチレンイミン(PEI);水;及び任意選択的にグルコン酸;及びバイオサイドをさらに含む、上記態様1に記載の化学機械平坦化(CMP)組成物。
[7]
半導体基材を与える工程と;
研磨パッドを与える工程と;
アルミナ、セリア、ゲルマニア、コロイダルシリカ、<1ppm痕跡量金属を有する高純度コロイダルシリカ、チタニア、ジルコニア粒子、金属修飾又は複合粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される研磨材であって、研磨材粒子は20nm〜180nmの範囲の平均サイズを有する、研磨材;
金属−配位子錯体触媒;
酸化剤;及び
水、水と混和性である液体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される溶媒;
任意選択的に、
Wの腐食防止剤;
pH調節剤;
バイオサイド;及び
安定化剤
を含む化学機械研磨(CMP)組成物であって、
前記CMP組成物のpHは、4〜9の範囲であり、前記CMP組成物は、安定な組成物であり;
前記金属−配位子錯体触媒が、:
M(n+)−Lm
(式中、n+は、金属−配位子錯体中の金属イオンの酸化数を指し、n+は1+、2+、3+であり;
mは金属−配位子錯体中のカチオン性イオン中心に直接的に化学結合した配位子分子の数を指し、mは金属−配位子錯体の形成における配位子分子に依存してそれぞれ1、2、3、4、5又は6であり;
金属イオンは、Fe、Cs、Ce、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Auイオンからなる群から選択され;
配位子分子Lは、モノ−、ビ−、トリ−、又はテトラ−カルボン酸、スルホン酸又はリン酸官能基を有する有機酸;モノ−、ビ−、トリ−、テトラ−カーボネート、スルホネート又はホスフェート官能基を有するアンモニウム塩、カリウム塩又はナトリウム塩;ピリジン分子及びその誘導体;ビピリジン分子及びその誘導体;ターピリジン及びその誘導体;ピコリン酸及びその誘導体;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。)
の一般分子構造を有する、化学機械研磨(CMP)組成物を与える工程と;
前記半導体基材の表面を、前記研磨パッド及び前記化学機械研磨組成物と接触させる工程と;
前記半導体の表面を研磨する工程と
を含む、タングステンを含む表面と、誘電体層又はバリア層の少なくとも1つとを含有する半導体基材の化学機械研磨方法であって、
前記誘電体層は酸化物膜であり、前記バリア層はTiN、Ti、TaN、Ta及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、前記方法。
[8]
前記誘電体層が酸化ケイ素膜(TEOS)であり、前記バリア層がTiNであり、W:TEOS又はTiNの除去選択性が、4:1又は50:1である、上記態様7に記載の方法。
[9]
前記金属−配位子錯体触媒が、
[10]
前記Wの腐食防止剤が、0.5〜10ppmの範囲であり、かつ、エチレンイミン、ポリエチレンイミン(PEI)、プロピレンイミン、及びこれらの組み合わせを含むオリゴマー又はポリマーからなる群から選択され;
前記ポリエチレンイミン(PEI)は、分岐鎖又は直鎖であることができ、分岐鎖ポリエチレンイミンの少なくとも半分は分岐鎖であり、かつ、第一級、第二級、及び第三級アミノ基を含有しており;直鎖ポリエチレンイミンは第二級アミンを含有している、上記態様7に記載の方法。
[11]
前記分岐鎖ポリエチレンイミンは、以下に示される式(−NHCH 2 CH 2 −) x [−N(CH 2 CH 2 NH 2 )CH 2 CH 2 −] y :
により表されることができる、上記態様10に記載の方法。
[12]
前記酸化剤が、少なくとも1つのペルオキシ基(−O−O−)を含むペルオキシ酸化剤;H 2 O 2 及び過酸化尿素;過酸化ナトリウム又は過酸化カリウム;ベンジルペルオキシド;ジ−t−ブチルペルオキシド;モノ過硫酸又はジ過硫酸を含むパーサルフェート;過炭酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、過ヨウ素酸塩、及びこれらの酸;過酢酸、過安息香酸、m−クロロ過安息香酸、及びこれらの塩を含むペルオキシ酸;ヨウ素酸及びその塩;硝酸;及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記酸化剤は1ppm〜100000ppmの範囲であり;
前記バイオサイドが、5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン及び2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オンの活性成分を含み;
前記pH調節剤が、(1)硝酸、スルホン酸、リン酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択される無機酸;(2)水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及びこれらの組み合わせからなる群から選択される無機塩基からなる群から選択され;
前記安定化剤が、クエン酸、酒石酸、乳酸、シュウ酸、アスコルビン酸、酢酸、グルコン酸及びそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、上記態様7に記載の方法。
[13]
前記組成物が、鉄−グルコネート水和物又は鉄(III)−オキサレート;コロイダルシリカ、<1ppmの痕跡量金属を含む高純度コロイダルシリカ、及びこれらの組み合わせを含み、前記研磨材が、30nm〜150nmの範囲のサイズを有し;鉄−グルコネート水和物又はアンモニウム鉄−オキサレート三水和物;H 2 O 2 ;ポリエチレンイミン(PEI);水;及び任意選択的にグルコン酸;及びバイオサイドをさらに含む、上記態様7に記載の方法。
[14]
半導体基材;
研磨パッド;
を含む、タングステンを含む表面と、誘電体層又はバリア層の少なくとも1つとを含有する半導体基材の化学機械研磨装置であって、
アルミナ、セリア、ゲルマニア、コロイダルシリカ、<1ppm痕跡量金属を有する高純度コロイダルシリカ、チタニア、ジルコニア粒子、金属修飾又は複合粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される研磨材であって、研磨材粒子は20nm〜180nmの範囲の平均サイズを有する、研磨材;
金属−配位子錯体触媒;
酸化剤;及び
水、水と混和性である液体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される溶媒;
任意選択的に、
Wの腐食防止剤;
pH調節剤;
バイオサイド;及び
安定化剤を含む化学機械研磨(CMP)組成物であって、
前記CMP組成物のpHは、4〜9の範囲であり、前記CMP組成物は、安定な組成物であり;
前記金属−配位子錯体触媒が、
M(n+)−Lm
(式中、n+は、金属−配位子錯体中の金属イオンの酸化数を指し、n+は1+、2+、3+であり;
mは金属−配位子錯体中のカチオン性イオン中心に直接的に化学結合した配位子分子の数を指し、mは金属−配位子錯体の形成における配位子分子に依存してそれぞれ1、2、3、4、5又は6であり;
金属イオンは、Fe、Cs、Ce、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Auイオンからなる群から選択され;
配位子分子Lは、モノ−、ビ−、トリ−、又はテトラ−カルボン酸、スルホン酸又はリン酸官能基を有する有機酸;モノ−、ビ−、トリ−、テトラ−カーボネート、スルホネート又はホスフェート官能基を有するアンモニウム塩、カリウム塩又はナトリウム塩;ピリジン分子及びその誘導体;ビピリジン分子及びその誘導体;ターピリジン及びその誘導体;ピコリン酸及びその誘導体;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。)
の一般分子構造を有する化学機械研磨(CMP)組成物を与えることを含み;
前記半導体基材の表面が、前記研磨パッド及び前記化学機械研磨組成物と接触している、前記装置。
[15]
前記誘電体層が酸化ケイ素膜(TEOS)であり、前記バリア層がTiNであり、W:TEOS又はTiNの除去選択性が、4:1又は50:1である、上記態様14に記載の装置。
[16]
前記金属−配位子錯体触媒が、
[17]
前記Wの腐食防止剤が、0.5〜10ppmの範囲であり、かつ、エチレンイミン、ポリエチレンイミン(PEI)、プロピレンイミン、及びこれらの組み合わせを含むオリゴマー又はポリマーからなる群から選択され;
前記ポリエチレンイミン(PEI)は、分岐鎖又は直鎖であることができ、分岐鎖ポリエチレンイミンの少なくとも半分は分岐鎖であり、かつ、第一級、第二級、及び第三級アミノ基を含有しており;直鎖ポリエチレンイミンは第二級アミンを含有している、上記態様14に記載の装置。
[18]
前記分岐鎖ポリエチレンイミンは、以下に示される式(−NHCH 2 CH 2 −) x [−N(CH 2 CH 2 NH 2 )CH 2 CH 2 −] y :
により表されることができる、上記態様17に記載の装置。
[19]
前記酸化剤が、少なくとも1つのペルオキシ基(−O−O−)を含むペルオキシ酸化剤;H 2 O 2 及び過酸化尿素;過酸化ナトリウム又は過酸化カリウム;ベンジルペルオキシド;ジ−t−ブチルペルオキシド;モノ過硫酸又はジ過硫酸を含むパーサルフェート;過炭酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、過ヨウ素酸塩、及びこれらの酸;過酢酸、過安息香酸、m−クロロ過安息香酸、及びこれらの塩を含むペルオキシ酸;ヨウ素酸及びその塩;硝酸;及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記酸化剤は1ppm〜100000ppmの範囲であり;
前記バイオサイドが、5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン及び2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オンの活性成分を含み;
前記pH調節剤が、(1)硝酸、スルホン酸、リン酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択される無機酸;(2)水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及びこれらの組み合わせからなる群から選択される無機塩基からなる群から選択され;
前記安定化剤が、クエン酸、酒石酸、乳酸、シュウ酸、アスコルビン酸、酢酸、グルコン酸及びそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、上記態様14に記載の装置。
[20]
前記組成物が、鉄−グルコネート水和物又は鉄(III)−オキサレート;コロイダルシリカ、<1ppmの痕跡量金属を含む高純度コロイダルシリカ、及びこれらの組み合わせを含み、前記研磨材が、30nm〜150nmの範囲のサイズを有し;鉄−グルコネート水和物又はアンモニウム鉄−オキサレート三水和物;H 2 O 2 ;ポリエチレンイミン(PEI);水;及び任意選択的にグルコン酸;及びバイオサイドをさらに含む、上記態様14に記載の装置。
Claims (20)
- アルミナ、セリア、ゲルマニア、コロイダルシリカ、<1ppm痕跡量金属を有する高純度コロイダルシリカ、チタニア、ジルコニア粒子、金属修飾又は複合粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される研磨材であって、研磨材粒子は20nm〜180nmの範囲の平均サイズを有する、研磨材;
金属−配位子錯体触媒;
酸化剤;及び
水、水と混和性である液体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される溶媒;
任意選択的に、
Wの腐食防止剤;
pH調節剤;
バイオサイド;及び
安定化剤
を含む化学機械平坦化(CMP)組成物であって、
前記CMP組成物のpHは、4〜9の範囲であり、前記CMP組成物は、安定な組成物であり;
前記金属−配位子錯体触媒が、
M(n+)−Lm
(式中、n+は、金属−配位子錯体中の金属イオンの酸化数を指し、n+は1+、2+、3+であり;
mは金属−配位子錯体中のカチオン性鉄中心に直接的に化学結合した配位子分子の数を指し、mは金属−配位子錯体の形成における配位子分子に依存してそれぞれ1、2、3、4、5又は6であり;
金属イオンは、Fe、Cs、Ce、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Auイオンからなる群から選択され;
配位子分子Lは、モノ−、ビ−、トリ−、又はテトラ−カルボン酸、スルホン酸又はリン酸官能基を有する有機酸;モノ−、ビ−、トリ−、テトラ−カーボネート、スルホネート又はホスフェート官能基を有するアンモニウム塩、カリウム塩又はナトリウム塩;ピリジン分子及びその誘導体;ビピリジン分子及びその誘導体;ターピリジン及びその誘導体;ピコリン酸及びその誘導体;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。)
の一般分子構造を有する、化学機械平坦化(CMP)組成物。 - 前記金属−配位子錯体触媒が、
- 前記Wの腐食防止剤が、0.5〜10ppmの範囲であり、かつ、エチレンイミン、ポリエチレンイミン(PEI)、プロピレンイミン、及びこれらの組み合わせを含むオリゴマー又はポリマーからなる群から選択され;
前記ポリエチレンイミン(PEI)は、分岐鎖又は直鎖であることができ、分岐鎖ポリエチレンイミンの少なくとも半分は分岐鎖であり、かつ、第一級、第二級、及び第三級アミノ基を含有しており;直鎖ポリエチレンイミンは第二級アミンを含有している、請求項1に記載の化学機械平坦化(CMP)組成物。 - 前記分岐鎖ポリエチレンイミンは、以下に示される式(−NHCH2CH2−)x[−N(CH2CH2NH2)CH2CH2−]y:
により表されることができる、請求項3に記載の化学機械平坦化(CMP)組成物。 - 前記酸化剤が、少なくとも1つのペルオキシ基(−O−O−)を含むペルオキシ酸化剤;H2O2及び過酸化尿素;過酸化ナトリウム又は過酸化カリウム;ベンジルペルオキシド;ジ−t−ブチルペルオキシド;モノ過硫酸又はジ過硫酸を含むパーサルフェート;過炭酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、過ヨウ素酸塩、及びこれらの酸;過酢酸、過安息香酸、m−クロロ過安息香酸、及びこれらの塩を含むペルオキシ酸;ヨウ素酸及びその塩;硝酸;及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記酸化剤は1ppm〜100000ppmの範囲であり;
前記バイオサイドが、5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン及び2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オンの活性成分を含み;
前記pH調節剤が、(1)硝酸、スルホン酸、リン酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択される無機酸;(2)水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及びこれらの組み合わせからなる群から選択される無機塩基からなる群から選択され;
前記安定化剤が、クエン酸、酒石酸、乳酸、シュウ酸、アスコルビン酸、酢酸、グルコン酸及びそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の化学機械平坦化(CMP)組成物。 - 前記組成物が、鉄−グルコネート水和物又は鉄(III)−オキサレート;コロイダルシリカ、<1ppmの痕跡量金属を含む高純度コロイダルシリカ、及びこれらの組み合わせを含み、前記研磨材が、30nm〜150nmの範囲のサイズを有し;鉄−グルコネート水和物又はアンモニウム鉄−オキサレート三水和物;H2O2;ポリエチレンイミン(PEI);水;及び任意選択的にグルコン酸;及びバイオサイドをさらに含む、請求項1に記載の化学機械平坦化(CMP)組成物。
- 半導体基材を与える工程と;
研磨パッドを与える工程と;
アルミナ、セリア、ゲルマニア、コロイダルシリカ、<1ppm痕跡量金属を有する高純度コロイダルシリカ、チタニア、ジルコニア粒子、金属修飾又は複合粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される研磨材であって、研磨材粒子は20nm〜180nmの範囲の平均サイズを有する、研磨材;
金属−配位子錯体触媒;
酸化剤;及び
水、水と混和性である液体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される溶媒;
任意選択的に、
Wの腐食防止剤;
pH調節剤;
バイオサイド;及び
安定化剤
を含む化学機械研磨(CMP)組成物であって、
前記CMP組成物のpHは、4〜9の範囲であり、前記CMP組成物は、安定な組成物であり;
前記金属−配位子錯体触媒が、:
M(n+)−Lm
(式中、n+は、金属−配位子錯体中の金属イオンの酸化数を指し、n+は1+、2+、3+であり;
mは金属−配位子錯体中のカチオン性鉄中心に直接的に化学結合した配位子分子の数を指し、mは金属−配位子錯体の形成における配位子分子に依存してそれぞれ1、2、3、4、5又は6であり;
金属イオンは、Fe、Cs、Ce、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Auイオンからなる群から選択され;
配位子分子Lは、モノ−、ビ−、トリ−、又はテトラ−カルボン酸、スルホン酸又はリン酸官能基を有する有機酸;モノ−、ビ−、トリ−、テトラ−カーボネート、スルホネート又はホスフェート官能基を有するアンモニウム塩、カリウム塩又はナトリウム塩;ピリジン分子及びその誘導体;ビピリジン分子及びその誘導体;ターピリジン及びその誘導体;ピコリン酸及びその誘導体;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。)
の一般分子構造を有する、化学機械研磨(CMP)組成物を与える工程と;
前記半導体基材の表面を、前記研磨パッド及び前記化学機械研磨組成物と接触させる工程と;
前記半導体の表面を研磨する工程と
を含む、タングステンを含む表面と、誘電体層又はバリア層の少なくとも1つとを含有する半導体基材の化学機械研磨方法であって、
前記誘電体層は酸化物膜であり、前記バリア層はTiN、Ti、TaN、Ta及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、前記方法。 - 前記誘電体層が酸化ケイ素膜(TEOS)であり、前記バリア層がTiNであり、W:TEOS又はTiNの除去選択性が、4:1又は50:1である、請求項7に記載の方法。
- 前記金属−配位子錯体触媒が、
- 前記Wの腐食防止剤が、0.5〜10ppmの範囲であり、かつ、エチレンイミン、ポリエチレンイミン(PEI)、プロピレンイミン、及びこれらの組み合わせを含むオリゴマー又はポリマーからなる群から選択され;
前記ポリエチレンイミン(PEI)は、分岐鎖又は直鎖であることができ、分岐鎖ポリエチレンイミンの少なくとも半分は分岐鎖であり、かつ、第一級、第二級、及び第三級アミノ基を含有しており;直鎖ポリエチレンイミンは第二級アミンを含有している、請求項7に記載の方法。 - 前記分岐鎖ポリエチレンイミンは、以下に示される式(−NHCH2CH2−)x[−N(CH2CH2NH2)CH2CH2−]y:
により表されることができる、請求項10に記載の方法。 - 前記酸化剤が、少なくとも1つのペルオキシ基(−O−O−)を含むペルオキシ酸化剤;H2O2及び過酸化尿素;過酸化ナトリウム又は過酸化カリウム;ベンジルペルオキシド;ジ−t−ブチルペルオキシド;モノ過硫酸又はジ過硫酸を含むパーサルフェート;過炭酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、過ヨウ素酸塩、及びこれらの酸;過酢酸、過安息香酸、m−クロロ過安息香酸、及びこれらの塩を含むペルオキシ酸;ヨウ素酸及びその塩;硝酸;及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記酸化剤は1ppm〜100000ppmの範囲であり;
前記バイオサイドが、5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン及び2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オンの活性成分を含み;
前記pH調節剤が、(1)硝酸、スルホン酸、リン酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択される無機酸;(2)水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及びこれらの組み合わせからなる群から選択される無機塩基からなる群から選択され;
前記安定化剤が、クエン酸、酒石酸、乳酸、シュウ酸、アスコルビン酸、酢酸、グルコン酸及びそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項7に記載の方法。 - 前記組成物が、鉄−グルコネート水和物又は鉄(III)−オキサレート;コロイダルシリカ、<1ppmの痕跡量金属を含む高純度コロイダルシリカ、及びこれらの組み合わせを含み、前記研磨材が、30nm〜150nmの範囲のサイズを有し;鉄−グルコネート水和物又はアンモニウム鉄−オキサレート三水和物;H2O2;ポリエチレンイミン(PEI);水;及び任意選択的にグルコン酸;及びバイオサイドをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 半導体基材;
研磨パッド;
を含む、タングステンを含む表面と、誘電体層又はバリア層の少なくとも1つとを含有する半導体基材の化学機械研磨装置であって、
アルミナ、セリア、ゲルマニア、コロイダルシリカ、<1ppm痕跡量金属を有する高純度コロイダルシリカ、チタニア、ジルコニア粒子、金属修飾又は複合粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される研磨材であって、研磨材粒子は20nm〜180nmの範囲の平均サイズを有する、研磨材;
金属−配位子錯体触媒;
酸化剤;及び
水、水と混和性である液体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される溶媒;
任意選択的に、
Wの腐食防止剤;
pH調節剤;
バイオサイド;及び
安定化剤を含む化学機械研磨(CMP)組成物であって、
前記CMP組成物のpHは、4〜9の範囲であり、前記CMP組成物は、安定な組成物であり;
前記金属−配位子錯体触媒が、
M(n+)−Lm
(式中、n+は、金属−配位子錯体中の金属イオンの酸化数を指し、n+は1+、2+、3+であり;
mは金属−配位子錯体中のカチオン性鉄中心に直接的に化学結合した配位子分子の数を指し、mは金属−配位子錯体の形成における配位子分子に依存してそれぞれ1、2、3、4、5又は6であり;
金属イオンは、Fe、Cs、Ce、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Auイオンからなる群から選択され;
配位子分子Lは、モノ−、ビ−、トリ−、又はテトラ−カルボン酸、スルホン酸又はリン酸官能基を有する有機酸;モノ−、ビ−、トリ−、テトラ−カーボネート、スルホネート又はホスフェート官能基を有するアンモニウム塩、カリウム塩又はナトリウム塩;ピリジン分子及びその誘導体;ビピリジン分子及びその誘導体;ターピリジン及びその誘導体;ピコリン酸及びその誘導体;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。)
の一般分子構造を有する化学機械研磨(CMP)組成物を与えることを含み;
前記半導体基材の表面が、前記研磨パッド及び前記化学機械研磨組成物と接触している、前記装置。 - 前記誘電体層が酸化ケイ素膜(TEOS)であり、前記バリア層がTiNであり、W:TEOS又はTiNの除去選択性が、4:1又は50:1である、請求項14に記載の装置。
- 前記金属−配位子錯体触媒が、
- 前記Wの腐食防止剤が、0.5〜10ppmの範囲であり、かつ、エチレンイミン、ポリエチレンイミン(PEI)、プロピレンイミン、及びこれらの組み合わせを含むオリゴマー又はポリマーからなる群から選択され;
前記ポリエチレンイミン(PEI)は、分岐鎖又は直鎖であることができ、分岐鎖ポリエチレンイミンの少なくとも半分は分岐鎖であり、かつ、第一級、第二級、及び第三級アミノ基を含有しており;直鎖ポリエチレンイミンは第二級アミンを含有している、請求項14に記載の装置。 - 前記分岐鎖ポリエチレンイミンは、以下に示される式(−NHCH2CH2−)x[−N(CH2CH2NH2)CH2CH2−]y:
により表されることができる、請求項17に記載の装置。 - 前記酸化剤が、少なくとも1つのペルオキシ基(−O−O−)を含むペルオキシ酸化剤;H2O2及び過酸化尿素;過酸化ナトリウム又は過酸化カリウム;ベンジルペルオキシド;ジ−t−ブチルペルオキシド;モノ過硫酸又はジ過硫酸を含むパーサルフェート;過炭酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、過ヨウ素酸塩、及びこれらの酸;過酢酸、過安息香酸、m−クロロ過安息香酸、及びこれらの塩を含むペルオキシ酸;ヨウ素酸及びその塩;硝酸;及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記酸化剤は1ppm〜100000ppmの範囲であり;
前記バイオサイドが、5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン及び2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オンの活性成分を含み;
前記pH調節剤が、(1)硝酸、スルホン酸、リン酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択される無機酸;(2)水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及びこれらの組み合わせからなる群から選択される無機塩基からなる群から選択され;
前記安定化剤が、クエン酸、酒石酸、乳酸、シュウ酸、アスコルビン酸、酢酸、グルコン酸及びそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項14に記載の装置。 - 前記組成物が、鉄−グルコネート水和物又は鉄(III)−オキサレート;コロイダルシリカ、<1ppmの痕跡量金属を含む高純度コロイダルシリカ、及びこれらの組み合わせを含み、前記研磨材が、30nm〜150nmの範囲のサイズを有し;鉄−グルコネート水和物又はアンモニウム鉄−オキサレート三水和物;H2O2;ポリエチレンイミン(PEI);水;及び任意選択的にグルコン酸;及びバイオサイドをさらに含む、請求項14に記載の装置。
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