JP6302335B2 - 安定した、濃縮可能なシリコンウェーハ研磨組成物及び関連する方法 - Google Patents
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Description
(式中、R1、R2、R3、R4は、水素及びC1−10アルキル基、C1−10アリール基、C1−10アリールアルキル基及びC1−10アルキルアリール基からなる群から独立して選択される)
で示されるカチオン;及び、式(II):
(式中、R5は、水素、C1−10アルキル基、C1−10アリール基、C1−10アリールアルキル基及びC1−10アルキルアリール基からなる群から選択される)
で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体;及び、場合により、pH調整剤を含み;ここで研磨組成物は少なくとも300nm/minのシリコン除去速度を示す、シリコンウェーハを研磨するための、安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物を提供する。
(式中、R1、R2、R3、R4は、水素及びC1−10アルキル基、C1−10アリール基、C1−10アリールアルキル基及びC1−10アルキルアリール基からなる群から独立して選択される)
で示されるカチオン;及び、式(II):
(式中、R5は、水素、C1−10アルキル基、C1−10アリール基、C1−10アリールアルキル基及びC1−10アルキルアリール基からなる群から選択される)
で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体;及び、場合により、pH調整剤を含み;ここで研磨組成物は、少なくとも300nm/minのシリコン除去速度を示し;そして1ppm未満のポリマーを含む、シリコンウェーハを研磨するための、安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物を提供する。
(式中、R1、R2、R3、R4は、それぞれ水素を示す)
で示されるカチオン;及び、式(II):
(式中、R5は、水素を示す)
で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体;及び、場合により、pH調整剤を含み;ここで研磨組成物は、少なくとも300nm/minのシリコン除去速度を示す、シリコンウェーハを研磨するための、安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物を提供する。
(式中、R1、R2、R3、R4は、それぞれ水素を示す)
で示されるカチオン;及び、式(II):
(式中、R5は、水素を示す)
で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体;及び、場合により、pH調整剤を含み;ここで研磨組成物は、少なくとも300nm/minのシリコン除去速度を示し;そして、1ppm未満のポリマーを含む、シリコンウェーハを研磨するための、安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物を提供する。
(式中、R1、R2、R3、R4は、水素及びC1−10アルキル基、C1−10アリール基、C1−10アリールアルキル基及びC1−10アルキルアリール基からなる群から独立して選択される)
で示されるカチオン源を提供する工程;及び、式(II):
(式中、R5は、水、C1−10アルキル基、C1−10アリール基、C1−10アリールアルキル基及びC1−10アルキルアリール基からなる群から選択される)
で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体源を提供する工程;及び、場合により、pH調整剤を提供する工程;及び、水、式(I)で示されるカチオン源、式(II)で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体源及び任意のpH調整剤を組み合わせる工程を含み;ここで安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物は、pH8〜12を示す、安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物の製造方法を提供する。
本発明の安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物は、シリコンウェーハ、特に、その表面において自然酸化物を有するシリコンウェーハに有用である。本発明の安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物は、砥粒を含み、シリコン除去速度を高め、相乗的である、(i)式(I)で示されるカチオン;及び、(ii)式(II)で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体の組み合わせを含むことが好ましい。
〔式中、R1、R2、R3、R4は、水素及びC1−10アルキル基、C1−10アリール基、C1−10アリールアルキル基及びC1−10アルキルアリール基からなる群(好ましくは、水素、C1−10アルキル基、C6アリール基及びC7アルキルアリール基;より好ましくは、水素、メチル基及びフェニル基)から独立して選択される〕
で示されるカチオンを、0.0005〜10モル/L(より好ましくは、0.005〜1モル/L;さらにより好ましくは、0.01〜0.5モル/L;最も好ましくは、0.04〜0.06モル/L)含むことが好ましい。本発明の安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物は、式(I)で示されるカチオンを0.0005〜10重量%(より好ましくは、0.005〜1重量%;さらにより好ましくは0.01〜0.5重量%;最も好ましくは、0.04〜0.06重量%)含むことが最も好ましく、ここで、式(I)で示されるカチオンは、式(Ia):
で示されるものである。
〔式中、R5は、水素、C1−10アルキル基、C1−10アリール基、C1−10アリールアルキル基及びC1−10アルキルアリール基(好ましくは、水素、C1−10アルキル基、C6アリール基及びC7アルキルアリール基;より好ましくは、水素、メチル基及びフェニル基)からなる群から選択される〕
で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体を、0.0005〜10モル/L(より好ましくは、0.005〜1モル/L;さらにより好ましくは、0.01〜0.5モル/L;最も好ましくは、0.04〜0.06モル/L)含むことが好ましい。本発明の安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物は、ピペラジンを0.0005〜10モル/L(より好ましくは、0.005〜1モル/L;さらにより好ましくは、0.01〜0.5モル/L;最も好ましくは、0.04〜0.06モル/L)含むことが最も好ましい。
〔式中、R1、R2、R3、R4は、水素及びC1−10アルキル基、C1−10アリール基、C1−10アリールアルキル基及びC1−10アルキルアリール基からなる群(好ましくは、水素、C1−10アルキル基、C6アリール基及びC7アルキルアリール基;より好ましくは、水素、メチル基及びフェニル基;最も好ましくは、水素(即ち、ここでアニオンが
である)から独立して選択される〕
で示されるカチオン源を提供する工程;及び、式(II):
〔式中、R5は、水素、C1−10アルキル基、C1−10アリール基、C1−10アリールアルキル基及びC1−10アルキルアリール基からなる群(好ましくは、水素、C1−10アルキル基、C6アリール基及びC7アルキルアリール基;より好ましくは、水素、メチル基及びフェニル基;最も好ましくは、水素)から選択される〕
で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体源を提供する工程;場合によりpH調整剤を提供する工程;及び、水、式(I)で示されるカチオン源、式(II)で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体源及び任意のpH調整剤を組み合わせる工程を含み;ここで安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物は、pH8〜12(好ましくは、9〜11;より好ましくは、9.5〜10.5;最も好ましくは、10)を示す。好ましくは、本発明の安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物の製造方法において、式(I)で示されるカチオン源は、炭酸グアニジン(即ち、H2NC(=NH)NH2)2・H2CO3);リン酸グアニジン(即ち、H2NC(=NH)NH2)2・H3PO4)からなる群から選択される。好ましくは、本発明の安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物の製造方法において、式(II)で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体源は、ピペラジン二塩酸塩水和物である。
比較例C1〜C16及び実施例1〜3
化学機械研磨組成物の調製
化学機械研磨実験
シリコン除去速度研磨試験は、比較例C1〜C9に従って調製された化学機械研磨組成物を使用して行った。具体的には、化学機械研磨組成物C1〜C9のそれぞれのシリコン除去速度は、表1において特定された。これらのシリコン除去速度試験は、Strasbaugh Model 6EC研磨機及びポリウレタンを含浸させた不織布のポリエステルフェルトのパッドであるSuba1200(商標)(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.から市販されている)を用いて、27.58kPa(4psi)のダウンフォース、200ml/minの化学機械研磨組成物の流速、63rpmのテーブル回転速度及び57rpmのキャリア回転速度で、0.5重量%のフッ化水素酸溶液中で90分間プレエッチングした8インチのSi(100)ウェーハを使用して行った。シリコン除去速度は、研磨による個々のSi(100)ウェーハの重量損失を測定することにより決定した。シリコン除去速度試験の結果を、表2に示す。
化学機械研磨試験
シリコン除去速度研磨試験を、比較例C10〜C15及び実施例1〜3に従って調製された化学機械研磨組成物を使用して行った。具体的には、化学機械研磨組成物C10〜C15及び1〜3のそれぞれのシリコン除去速度を、表1において特定した。これらのシリコン除去速度試験は、Strasbaugh Model 6EC研磨機及びポリウレタンを含浸させた不織布のポリエステルフェルトのパッドであるSuba1200(商標)(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.から市販されている)を用いて、27.58kPa(4psi)のダウンフォース、200ml/minの化学機械研磨組成物の流速、63rpmのテーブル回転速度及び57rpmのキャリア回転速度で、8インチSi(100)ウェーハ(その表面に自然酸化物を有する)を使用することにより行った。シリコン除去速度は、研磨による個々のSi(100)ウェーハの重量損失を測定することにより決定した。シリコン除去速度試験の結果を、表3に示す。
安定性試験
比較例C16及び実施例2のベースとなる化学機械研磨組成物に対して1X、2X、4X、8X、12X及び20Xの濃縮係数を有する、濃縮された、化学機械研磨組成物を調製した。これらの濃縮された、化学機械研磨組成物を、それぞれ、空気中、21℃及び大気圧の下で2週間、別々の密閉されたガラス製の容器に保存した。2週間の最後に、容器の内容物を観察した。安定な、濃縮された、化学機械研磨組成物中では、ガラス容器の底に沈殿した砥粒粒子は全く観察されなかった。これらの観察の結果を表4に示す。
Claims (10)
- シリコンウェーハがその表面に自然酸化物を有し;安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物が0.001〜0.5重量%の砥粒を含み;そして砥粒が平均粒径20〜30nmを有するコロイダルシリカ砥粒である、請求項1記載の安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物。
- 安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物が、1ppm未満のポリマーを含む、請求項2記載の安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物。
- さらに炭酸イオン又はリン酸イオンを含む、請求項3記載の安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物。
- さらにハロゲン化物イオンを含む、請求項4記載の安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物。
- 21℃及び大気圧で少なくとも2週間の期間、安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物を保存した後に、砥粒が分散したままであり、沈殿しない、請求項1記載の安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物。
- 水を提供する工程;
砥粒を提供する工程;
式(I):
(式中、R1、R2、R3、R4は、水素及びC1−10アルキル基、C 6 アリール基及びC 7 アルキルアリール基からなる群から独立して選択される)
で示されるカチオン源を提供する工程;及び
式(II):
(式中、R5は、水素、C1−10アルキル基、C 6 アリール基及びC 7 アルキルアリール基からなる群から選択される)
で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体源を提供する工程;
場合により、pH調整剤を提供する工程;そして
水、式(I)で示されるカチオン源、式(II)で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体源及び任意のpH調整剤を組み合わせる工程を含み;
ここで、安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物がpH8〜12を示す、
請求項1記載の安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物の製造方法。 - 式(I)で示されるカチオン源が、炭酸グアニジン及びリン酸グアニジンからなる群から選択されたものであり;及び、式(II)で示されるピペラジン又はピペラジン誘導体源が、ピペラジン二塩酸塩水和物である、請求項7記載の方法。
- シリコンウェーハを提供する工程;
請求項1記載の安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物を提供する工程;
化学機械研磨パッドを提供する工程;
研磨機を提供する工程;
研磨機にシリコンウェーハ及び化学機械研磨パッドを設置する工程;
0.5kPa以上のダウンフォースで化学機械研磨パッドとシリコンウェーハの間の界面に動的接触を生じさせる工程;及び
化学機械研磨パッドとシリコンウェーハの間の界面又はその近傍で化学機械研磨パッド上に安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物を分配する工程を含み;
ここで、安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物がpH8〜11である、
シリコンウェーハの研磨方法。 - 安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物が、毎分63回転のプラテン速度、毎分57回転のキャリア速度、200ml/minの安定化した、濃縮可能な化学機械研磨組成物の流速、及び27.58kPa(4psi)のダウンフォースで、化学機械研磨パッドがポリウレタンを含浸させた不織布のポリエステルフェルトパッドを含む200mmの研磨機において、少なくとも300nm/minのシリコン除去速度を示す、請求項9記載の方法。
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