JP7359554B2 - 欠陥抑制を向上させた研磨組成物及び基板の研磨方法 - Google Patents

欠陥抑制を向上させた研磨組成物及び基板の研磨方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7359554B2
JP7359554B2 JP2019044731A JP2019044731A JP7359554B2 JP 7359554 B2 JP7359554 B2 JP 7359554B2 JP 2019044731 A JP2019044731 A JP 2019044731A JP 2019044731 A JP2019044731 A JP 2019044731A JP 7359554 B2 JP7359554 B2 JP 7359554B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mechanical polishing
formula
chemical mechanical
substrate
polishing composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019044731A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019163457A (ja
JP2019163457A5 (ja
Inventor
イ・グオ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc
Original Assignee
Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc filed Critical Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc
Publication of JP2019163457A publication Critical patent/JP2019163457A/ja
Publication of JP2019163457A5 publication Critical patent/JP2019163457A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7359554B2 publication Critical patent/JP7359554B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B24B37/044—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor characterised by the composition of the lapping agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/04—Aqueous dispersions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

発明の分野
本発明は、良好な誘電体除去速度を持つ、欠陥減少を向上させた研磨組成物及び基板の研磨方法に関する。より具体的には、本発明は、良好な誘電体除去速度を持つ、欠陥減少を向上させた研磨組成物及び基板の研磨方法であって、酸化ケイ素の誘電体を含む基板上の欠陥の減少を向上させるために、研磨組成物がある種の第４級窒素化合物の組合せを含み、そして酸化ケイ素の少なくとも一部が基板から除去される、研磨組成物及び基板の研磨方法に関する。
発明の背景
集積回路及び他の電子デバイスの作製において、導電性材料、半導体材料及び誘電材料の複数の層が、半導体ウェーハの表面上に堆積されるか又は表面から除去される。導電性材料、半導体材料及び誘電材料の薄層を、幾つかの堆積技術によって堆積させることができる。最新の加工における一般的な堆積技術は、スパッタリングとしても知られている物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）及び電気化学的めっき法（ＥＣＰ）を含む。
材料の層が順次堆積され除去されるにつれ、ウェーハの最上面は平坦でなくなる。後続の半導体加工（例えばメタライゼーション）は、ウェーハが平らな表面を有することを要求するため、ウェーハを平坦化する必要がある。平坦化は、望ましくない表面トポグラフィー及び表面欠陥（粗面、凝集した材料、結晶格子損傷、スクラッチ、及び汚染された層又は材料など）を除去するのに有用である。
化学機械平坦化又は化学機械研磨（ＣＭＰ）は、半導体ウェーハのような基板を平坦化するために使用される一般的な技術である。従来のＣＭＰにおいて、ウェーハは、キャリアアセンブリに取り付けられ、ＣＭＰ装置内で研磨パッドと接触して配置される。キャリアアセンブリは、ウェーハに調節可能な圧力を提供し、ウェーハを研磨パッドに押し付ける。パッドは、外部駆動力によってウェーハに対して移動（例えば回転）させられる。それと同時に、研磨組成物（「スラリー」）又は他の研磨溶液は、ウェーハと研磨パッドとの間に提供される。したがって、パッド表面及びスラリーの化学的及び機械的作用によって、ウェーハ表面は、研磨され、平坦化される。
ある種の進歩したデバイス設計は、研磨プロセスの至るところの及び製品歩留まり％の改善のために、より低い使用時点（ＰＯＵ）研磨wt％での酸化ケイ素除去効率の向上、更にはスクラッチ欠陥の減少を提供する研磨組成物を要求する。半導体デバイス上の構造のサイズが縮小し続けるにつれて、平坦化及び誘電材料研磨の欠陥減少のためにかつて許容し得た性能基準は、ますます許容し得なくなってきている。かつて許容し得ると考えられていたスクラッチは、今日では歩留まりを制限するようになっている。
したがって、スクラッチのような欠陥を最小化しながら、望ましい平坦化効率、均一性及び誘電体除去速度を示す、研磨組成物及び研磨方法が必要とされている。
発明の概要
本発明は、初期成分として：水；砥粒；アルカリ金属若しくはアンモニウムの無機塩又はこれらの混合物；式（Ｉ）：
Figure 0007359554000001
［式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に（Ｃ１－Ｃ４）アルキル基から選択される］を有するベンジルトリアルキル第４級アンモニウム化合物；及び式（ＩＩ）：
Figure 0007359554000002
［式中、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は、それぞれ独立にＨ及びアルキル基から選択され；そしてＲ７は、アルキレン基である］を有するヒドロキシル含有第４級アンモニウム化合物を含む、化学機械研磨組成物を提供する。
本発明はまた、化学機械研磨組成物であって、初期成分として：水；０．１～４０wt％の砥粒；０．００１～５wt％のアルカリ金属若しくはアンモニウムの無機塩又はこれらの混合物；０．００１～１wt％の式（Ｉ）［ここで、式（Ｉ）のアニオンは、式（Ｉ）のカチオン上の＋電荷と釣り合うアニオンである］を有するベンジルトリアルキル第４級アンモニウム化合物；及び０．００１～１wt％の式（ＩＩ）［ここで、式（ＩＩ）中のアニオンは、式（ＩＩ）中のカチオン上の＋電荷と釣り合うアニオンである］を有するヒドロキシル含有第４級アンモニウム化合物を含む組成物を提供する。
本発明は更に、化学機械研磨組成物であって、初期成分として：水；５～２５wt％の砥粒［ここで、砥粒は、２０～２００nmの平均粒径を有するコロイダルシリカ砥粒である］；０．０１～２wt％のアルカリ金属若しくはアンモニウムの無機塩又はこれらの混合物［ここで、アルカリ金属は、１種以上のリチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムから選択され、そして対アニオンは、１種以上の硝酸、炭酸、重炭酸、ハロゲン化物、リン酸、重リン酸、ピロリン酸、三リン酸及び硫酸アニオンから選択される］；０．０１～１wt％の式（Ｉ）［ここで、式（Ｉ）中のアニオンは、１種以上の水酸化物、ハロゲン化物、硝酸、炭酸、硫酸、リン酸及び酢酸アニオンから選択される］を有するベンジルトリアルキル第４級アンモニウム化合物；及び０．００１～１wt％の式（ＩＩ）［ここで、式（ＩＩ）のアニオンは、１種以上の水酸化物、ハロゲン化物、硝酸、炭酸、硫酸、リン酸及び酢酸アニオンから選択される］を有するヒドロキシル含有第４級アンモニウム化合物を含む組成物を提供する。
本発明は、基板の化学機械研磨のための方法であって：基板を提供すること［ここで、基板は、酸化ケイ素を含む］；化学機械研磨組成物であって、初期成分として：水；砥粒；アルカリ金属若しくはアンモニウムの無機塩又はこれらの混合物；式（Ｉ）：
Figure 0007359554000003
［式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に（Ｃ１－Ｃ４）アルキル基から選択される］を有するベンジルトリアルキル第４級アンモニウム化合物；及び式（ＩＩ）：
Figure 0007359554000004
［式中、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は、それぞれ独立にＨ及びアルキル基から選択され；Ｒ７は、アルキレン基である］を有するヒドロキシル含有第４級アンモニウム化合物を含む組成物を提供することを含む、方法を提供する。
本発明はまた、基板の化学機械研磨のための方法であって：基板を提供すること［ここで、基板は、酸化ケイ素を含む］；化学機械研磨組成物であって、初期成分として：水；砥粒；アルカリ金属若しくはアンモニウムの無機塩又はこれらの混合物；式（Ｉ）：
Figure 0007359554000005
［式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に（Ｃ１－Ｃ４）アルキル基から選択される］を有するベンジルトリアルキル第４級アンモニウム化合物；及び式（ＩＩ）：
Figure 0007359554000006
［式中、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は、それぞれ独立にＨ及び（Ｃ１－Ｃ４）アルキル基から選択され；Ｒ７は、（Ｃ１－Ｃ４）アルキレン基である］を有するヒドロキシル含有第４級アンモニウム化合物を含む組成物を提供すること；そして任意選択的に、化学機械研磨組成物のｐＨを＞７に調整するために、組成物にｐＨ調整剤を添加することを含む、方法を提供する。
本発明はまた、基板を化学機械研磨するための方法であって：基板を提供すること［ここで、基板は、少なくとも１つの酸化ケイ素層を含む］；上記の化学機械研磨組成物を提供すること；研磨面を持つ化学機械研磨パッドを提供すること；化学機械研磨パッドの研磨面と基板との間の界面に０．６９～６９kPaのダウンフォースで動的接触を生じさせること；及び化学機械研磨パッド上、化学機械研磨パッドと基板との間の界面又はその近くに化学機械研磨組成物を分注することを含み、提供される化学機械研磨組成物が＞７のｐＨを有しており、そして基板が研磨される、方法を提供する。
本発明の化学機械研磨組成物及び方法によって、欠陥の減少を向上させることができ、良好な酸化ケイ素除去速度が可能になり、そして化学機械研磨組成物は、安定である。
発明の詳細な説明
本明細書全体を通して使用されるとき、特に断りない限り、以下の略語は、以下の意味を有する：℃＝セ氏温度；g＝グラム；L＝リットル；mL＝ミリリットル；μ＝μm＝ミクロン；kPa＝キロパスカル；Å＝オングストローム；mm＝ミリメートル；cm＝センチメートル；nm＝ナノメートル；min＝分；rpm＝毎分回転数；lb＝ポンド；kg＝キログラム；wt％＝重量パーセント；ＲＲ＝除去速度；ＰＳ＝本発明の研磨スラリー；ＰＣ＝比較研磨スラリー。
「化学機械研磨」又は「ＣＭＰ」という用語は、基板が化学的及び機械的な力だけによって研磨されるプロセスを指し、基板に電気的バイアスを印加する電気化学機械研磨（ＥＣＭＰ）とは区別される。「ＴＥＯＳ」という用語は、オルトケイ酸テトラエチル（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）の分解から形成される酸化ケイ素を意味する。「組成物」及び「スラリー」という用語は、本明細書全体を通して互換的に使用される。「ハロゲン化物」という用語は、塩化物、臭化物、フッ化物及びヨウ化物を意味する。「a」及び「an」という用語は、単数及び複数の両方を指す。全ての百分率は、特に断りない限り重量による。全ての数値範囲は、このような数値範囲が合計して１００％になるように制約されることが論理的である場合を除いて、範囲の始めと終わりを含み、任意の順序で組合せ可能である。
本発明の化学機械研磨方法は、酸化ケイ素を含む基板を研磨するのに有用である。本発明の方法に使用される化学機械研磨組成物は、水；酸化ケイ素除去速度を向上させるための、ある濃度のアルカリ金属又はアンモニウムの無機塩；及び欠陥を減少させるための式（Ｉ）：
Figure 0007359554000007
［式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に（Ｃ１－Ｃ４）アルキル基から選択される］を有するベンジルトリアルキル第４級アンモニウム化合物；及び欠陥を減少させるための式（ＩＩ）：
Figure 0007359554000008
［式中、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は、それぞれ独立にＨ及びアルキル基から選択され；Ｒ７は、アルキレン基である］を有するヒドロキシル含有第４級アンモニウム化合物；並びに任意選択的に、化学機械研磨組成物のｐＨを＞７に調整するために、必要に応じて該組成物にｐＨ調整剤を添加することを含有する（好ましくは、これらから成る）。
化学機械研磨組成物への無機塩の添加により得られる酸化ケイ素の除去速度（Å/min単位で測定される除去速度）を記述するための、本明細書及び添付の特許請求の範囲に使用される「向上した酸化ケイ素除去速度」という用語は、少なくとも以下の表現を満たすことを意味する：
Ａ＞Ａ０
ここで、Ａは、実施例に明記される研磨条件下で測定されるとき、本発明の方法に使用される請求された無機塩を含有する化学機械研磨組成物の酸化ケイ素除去速度（Å/min）であり；Ａ０は、シリカ砥粒だけが存在する同一条件下で得られた酸化ケイ素除去速度（Å/min）である。
式（Ｉ）を有する化合物及び式（ＩＩ）を有する化合物を一緒にして、本発明の化学機械研磨方法に使用される化学機械研磨組成物に含めることによって得られる欠陥性能を記述するための、明細書及び添付の特許請求の範囲に使用される「改善した研磨欠陥性能」という用語は、少なくとも以下の表現を満たすことを意味する：
Ｘ＜Ｘ０
ここで、Ｘは、実施例に明記される研磨条件下で測定されるとき、本発明の方法に使用される物質を含有する化学機械研磨組成物の欠陥（即ち、ＣＭＰ／フッ化水素（ＨＦ）後スクラッチ）であり；そしてＸ０は、シリカ砥粒だけが存在する同一条件下で得られた欠陥（即ち、ＣＭＰ／フッ化水素後スクラッチ）である。
本発明の化学機械研磨方法に使用される化学機械研磨組成物に含有される水は、付随的な不純物を制限するために、好ましくは脱イオン水及び蒸留水の少なくとも一方である。
本発明の化学機械研磨方法に使用される化学機械研磨組成物は、０．１～４０wt％の砥粒；好ましくは５～２５wt％の砥粒、より好ましくは８～１２wt％の砥粒を含有する。使用される砥粒は、好ましくは＜２００nm；より好ましくは７５～１５０nm；最も好ましくは１００～１５０nmの平均粒径を有する。
本発明の化学機械研磨方法に使用される化学機械研磨組成物に使用するための砥粒は、例えば、無機酸化物、無機水酸化物、無機水酸化酸化物、金属ホウ化物、金属炭化物、金属窒化物、ポリマー粒子及び上記の少なくとも１種を含む混合物を含む。適切な無機酸化物は、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、酸化マンガン（ＭｎＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）又はこれらの組合せを含む。有機ポリマー被覆無機酸化物粒子及び無機被覆粒子のような、これらの無機酸化物の変形態様もまた、必要に応じて利用することができる。適切な金属炭化物、ホウ化物及び窒化物は、例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化ジルコニウム、ホウ化アルミニウム、炭化タンタル、炭化チタン、又はこれらの組合せを含む。
本発明の化学機械研磨方法に使用される化学機械研磨組成物に使用するための好ましい砥粒は、コロイダルシリカである。好ましくは、使用されるコロイダルシリカは、沈降シリカ及び凝集シリカの少なくとも一方を含有する。好ましくは、使用されるコロイダルシリカは、＜２００nm、より好ましくは７５～１５０nm、最も好ましくは１００～１５０nmの平均粒径を有しており；そして化学機械研磨組成物の０．１～４０wt％、好ましくは５～２５wt％、より好ましくは８～１２wt％を占める。市販されているコロイダルシリカの例は、平均粒径１３９nmのKlebosol（商標）II 1630コロイダルシリカ；平均粒径１４５nmのKlebosol（商標）II 1630コロイダルシリカ；及び粒径１３０nmのKlebosol（商標）II 1730コロイダルシリカであり、これらは全てMerck KgAA, Darmstadt, Germanyにより製造され、全てThe Dow Chemical Companyから入手可能である。
化学機械研磨組成物は、アルカリ金属及びアンモニウムの１種以上の無機塩を含む。好ましくは、無機塩の量は、０．０１～２wt％、好ましくは０．１～１wt％、より好ましくは０．１～０．５wt％、最も好ましくは０．２wt％～０．４wt％の量で化学機械研磨組成物に含まれるが、ここで、アルカリ金属は、１種以上のリチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムから選択され、そして対アニオンは、１種以上の硝酸、炭酸、重炭酸、ハロゲン化物、リン酸、重リン酸、ピロリン酸、三リン酸及び硫酸アニオンから選択される。最も好ましい無機塩は、炭酸カリウムである。
本発明の化学機械研磨方法に使用される化学機械研磨組成物は、好ましくは、初期成分として、０．００１～５wt％の式（Ｉ）：
Figure 0007359554000009
を有する化合物を含有する。
式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に（Ｃ１－Ｃ４）アルキル基、好ましくは（Ｃ１－Ｃ２）アルキル基、最も好ましくはメチル基から選択され；そしてアニオンは、ベンジルトリメチルアンモニウムカチオンの＋電荷を中和するための対アニオンであり、アニオンは、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸、炭酸、硫酸、リン酸又は酢酸アニオンであり、好ましくは、アニオンは、水酸化物又はハロゲン化物アニオンである。本発明の化学機械研磨組成物はまた、初期成分として、０．００１～１wt％、より好ましくは０．１～１wt％、最も好ましくは０．１～０．３wt％の式（Ｉ）を有する化合物を含有する。最も好ましくは、式（Ｉ）を有する化合物は、塩化ベンジルトリメチルアンモニウムである。
本発明の化学機械研磨方法に使用される化学機械研磨組成物は、初期成分として、式（ＩＩ）：
Figure 0007359554000010
［式中、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は、それぞれ独立にＨ及びアルキル基、好ましくは（Ｃ１－Ｃ４）アルキル基、より好ましくは（Ｃ１－Ｃ２）アルキル基、最も好ましくはメチル基から選択され；Ｒ７は、アルキレン基であり；Ｒ７は、好ましくは（Ｃ１－Ｃ４）アルキレン基から選択され、より好ましくは、Ｒ７は、メチレン及びエチレンの一方から選択され、最も好ましくは、Ｒ７は、エチレンであり；そしてアニオンは、ヒドロキシル含有第４級アンモニウムカチオンの＋電荷を中和し、アニオンは、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸、炭酸、硫酸、リン酸又は酢酸アニオンであり、好ましくは、アニオンは、水酸化物又はハロゲン化物アニオンであり、最も好ましくは、アニオンは、塩化物アニオンである］を有する化合物を更に含有する。
本発明の化学機械研磨方法に使用される化学機械研磨組成物中に式（ＩＩ）を有する化合物を含めることにより、酸化ケイ素上の欠陥の減少が容易になり、酸化ケイ素上の除去速度の向上の観点からの研磨性能が改善し、そして無機塩の存在下でのコロイダルシリカの安定化が助けられる。本発明の化学機械研磨組成物はまた、初期成分として、０．００１～１wt％、より好ましくは０．１～１wt％、最も好ましくは０．２～０．３wt％の式（ＩＩ）を有する化合物を含有する。
任意選択的に、本発明の化学機械研磨方法に使用される化学機械研磨組成物は、１種以上の緩衝剤、消泡剤及び殺生物剤から選択される追加の添加剤を更に含有する。
本発明の化学機械研磨方法に使用される化学機械研磨組成物は、＞７、好ましくは７～１２、より好ましくは１０～１１のｐＨを有する。使用される化学機械研磨組成物は、好ましい範囲にｐＨを維持するために１種以上のｐＨ調整剤を任意選択的に含むことができる。好ましくは、ｐＨ調整剤は、１種以上の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及びアンモニアから選択される。
本発明の化学機械研磨方法において研磨される基板は、酸化ケイ素を含む。基板中の酸化ケイ素は、ホウリンケイ酸（borophosphosilicate）ガラス（ＢＰＳＧ）、プラズマエッチングオルトケイ酸テトラエチル（ＰＥＴＥＯＳ）、熱酸化物、非ドープケイ酸塩ガラス、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物を含むが、これらに限定されない。
任意選択的に、本発明の化学機械研磨方法において研磨される基板は、更に窒化ケイ素を含む。基板中の窒化ケイ素は、存在する場合は、Ｓｉ３Ｎ４のような窒化ケイ素材料を含むが、これらに限定されない。
本発明の化学機械研磨方法に使用される化学機械研磨パッドは、当技術分野において公知の任意の適切な研磨パッドであってよい。化学機械研磨パッドは、場合により、織布及び不織布の研磨パッドから選択され得る。化学機械研磨パッドは、種々の密度、硬度、厚さ、圧縮率及び弾性率の任意の適切なポリマーで作られていてよい。化学機械研磨パッドは、必要に応じて溝が刻まれていたり穴が開けられていてもよい。
本発明の化学機械研磨方法に使用される本発明のスラリー組成物は、酸化ケイ素の除去速度（毎分オングストローム、Å/min単位で測定されるとおり）を向上させる。我々は、酸化ケイ素の除去速度の相対的向上（ΔＡ）をΔＡ＝（Ａ－Ａ０）／Ａ０［式中、Ａ及びＡ０は、化学機械研磨組成物に少なくとも式（Ｉ）及び式（ＩＩ）の化合物並びに無機塩（好ましくは炭酸カリウム）を添加した（Ａ）及び添加しない（Ａ０）研磨組成物を用いて、Å/min単位で測定された酸化ケイ素の除去速度を表す］として定義する。本発明の方法に使用される化学機械研磨組成物に、式（Ｉ）及び式（ＩＩ）の化合物並びに無機塩（好ましくは炭酸カリウム）を含めると、酸化ケイ素除去速度の好ましくは＞５％、より好ましくは＞１０％の向上が提供される。即ち、以下の式の少なくとも一方を好ましくは満たす：
（ｉ） （（（Ａ－Ａ０）／Ａ０）×１００） ＞ ５；及び
（ii） （（（Ａ－Ａ０）／Ａ０）×１００） ＞ １０
［全て実施例に明記される研磨条件下で測定される］。
本発明の化学機械研磨方法に使用される化学機械研磨組成物に含まれる式（Ｉ）を有する化合物（最も好ましくは塩化ベンジルトリメチルアンモニウム）及び式（ＩＩ）を有する化合物（最も好ましくは塩化コリン）によって、研磨欠陥性能が改善する。好ましくは、初期成分として、化学機械研磨組成物に式（Ｉ）及び式（ＩＩ）を有する化合物を含めると、実施例に明記される研磨条件下で測定されるとき、研磨欠陥（即ち、ＣＭＰ／フッ化水素後スクラッチ）の＞５０％；より好ましくは＞６０％；最も好ましくは＞７０％の減少が提供される。即ち、以下の式の少なくとも一方を好ましくは満たす：
（ｉ） （Ｘ０－Ｘ）／Ｘ × １００ ＞ ５０；
（ii） （Ｘ０－Ｘ）／Ｘ × １００ ＞ ６０；及び
（iii） （Ｘ０－Ｘ）／Ｘ × １００ ＞ ７０；
ここで、Ｘは、実施例に明記される研磨条件下で測定されるとき、本発明の方法に使用される式（Ｉ）及び式（ＩＩ）の物質を含有する化学機械研磨組成物の研磨欠陥（即ち、ＣＭＰ／フッ化水素後スクラッチ）であり；そしてＸ０は、シリカ砥粒だけ；又はシリカと無機塩；又はシリカと無機塩と共に式（Ｉ）の化合物が存在する、同一条件下で得られた研磨欠陥（即ち、ＣＭＰ／フッ化水素後スクラッチ）である。
本発明の化学機械研磨方法に使用される化学機械研磨組成物によって、低い公称研磨パッド圧、例えば３～３５kPaでの操作が可能になる。低い公称研磨パッド圧は、スクラッチング及び他の望ましくない研磨欠陥を減少させることにより研磨性能を改善し、そして壊れやすい材料への損傷を最小限にする。
以下の実施例は、本発明を説明することを目的とするが、その範囲を限定するものではない。
以下の実施例において、特に断りない限り、温度及び圧力の条件は、周囲温度及び標準圧力である。
以下の材料が後述の実施例に使用された：
ＰＣ＝炭酸カリウム、９９．９wt％（Aldrich）。
ＣＣ＝塩化コリン、９９％（Aldrich）
ＢＴＭＡＣ＝塩化ベンジルトリメチルアンモニウム（６０％、Starchem. Inc.）
研磨除去速度実験は、８インチブランケットウェーハで行われた。全ての実施例にApplied Materials Mirra（登録商標）研磨機を使用した。全ての研磨実験は、VisionPad 5000（商標）ポリウレタン研磨パッド（Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.から市販されている）を用い、３４．５kPa（５psi）のダウンフォース、１２５mL/minの化学機械研磨スラリー組成物流量、９３rpmのテーブル回転速度及び８７rpmのキャリア回転速度で行われた。除去速度は、KLA-Tencor FX200計測ツールを用いて、研磨の前後の膜厚を測定することによって決定された。実施例に報告される欠陥性能は、フッ化水素研磨後洗浄（a hydrogen fluoride post polishing wash）（「Ｐｓｔ ＨＦ」）後に走査型電子顕微鏡を用いて決定された。Ｐｓｔ－ＨＦ洗浄後の全てのＴＥＯＳウェーハは、KLA-Tencorから入手可能なSurfscan（登録商標）SP2欠陥検査システムを用いて検査された。ウェーハ上のその座標を含む欠陥情報は、KLARF（KLA Results File）に記録され、次にこれがKLA-Tencorから入手可能なeDR-5200欠陥点検システムに転送された。１００個の欠陥画像のランダム試料を選択して、eDR-5200システムにより再検討した。これらの１００個の画像は、種々の欠陥タイプ、例えば、チャターマーク（スクラッチ）、粒子及びパッドくずに分類された。これらの１００個の画像からの分類結果に基づいて、ウェーハ上のスクラッチの総数が決定された。
実施例１
本発明の化学機械研磨組成物
以下の本発明の化学機械研磨組成物は、研磨スラリーであり、そして以下の表１に開示された成分及び量を含むように調製された。更にｐＨの調整をすることなく、成分を残部である脱イオン水と合わせた。
Figure 0007359554000011
実施例２
比較化学機械研磨組成物
以下の比較化学機械研磨組成物は、研磨スラリーであり、そして以下の表２に開示された成分及び量を含むように調製された。更にｐＨの調整をすることなく、成分を残部である脱イオン水と合わせた。
Figure 0007359554000012
実施例３
ＴＥＯＳ除去速度及び欠陥性能
実施例１の上記の表１の本発明の化学機械研磨スラリー組成物のＴＥＯＳ除去速度及び欠陥性能を、実施例２の上記の表２に開示された比較スラリーのＴＥＯＳ除去速度及び欠陥性能と比較した。性能結果は、以下の表３である。
Figure 0007359554000013

Claims (5)

  1. 初期成分として：
    水；
    ０．１～４０wt％の砥粒；
    ０．００１～５wt％のアルカリ金属若しくはアンモニウムの無機塩又はこれらの混合物；
    ０．００１～１wt％の、式（Ｉ）：
    Figure 0007359554000014
    ［式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に（Ｃ１－Ｃ４）アルキル基から選択される］を有するベンジルトリアルキル第４級アンモニウム化合物；
    ０．００１～１wt％の、式（ＩＩ）：
    Figure 0007359554000015
    ［式中、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は、それぞれ独立にＨ及びアルキル基から選択され；Ｒ７は、アルキレン基である］を有するヒドロキシル含有第４級アンモニウム化合物、
    場合により１種以上の緩衝剤、
    場合により消泡剤、及び
    場合により殺生物剤
    からなり、ｐＨが＞ｐＨ７である、化学機械研磨組成物。
  2. 前記アルカリ金属が、１種以上のＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋及びＣｓ＋から選択され、そして対アニオンは、１種以上の硝酸、炭酸、ハロゲン化物、重炭酸、リン酸、重リン酸、ピロリン酸、三リン酸、及び硫酸アニオンから選択され、式（Ｉ）中のアニオンは、１種以上の水酸化物、ハロゲン化物、硝酸、硫酸、リン酸、及び酢酸アニオンから選択され、式（ＩＩ）のアニオンは、１種以上の水酸化物、ハロゲン化物、硝酸、硫酸、リン酸、及び酢酸アニオンから選択される、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
  3. 基板の化学機械研磨のための方法であって：
    基板を提供すること［ここで、基板は、酸化ケイ素を含む］；
    初期成分として：
    水；
    ０．１～４０wt％の砥粒［ここで、砥粒は、２０～２００nmの平均粒径を有するコロイダルシリカ砥粒である］；
    ０．００１～５wt％のアルカリ金属若しくはアンモニウムの無機塩又はこれらの混合物；
    ０．００１～１wt％の式（Ｉ）：
    Figure 0007359554000016
    ［式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に（Ｃ１－Ｃ４）アルキル基から選択される］を有するベンジルトリアルキル第４級アンモニウム化合物；及び
    ０．００１～１wt％の式（ＩＩ）：
    Figure 0007359554000017
    ［式中、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は、それぞれ独立にＨ及びアルキル基から選択され；Ｒ７は、アルキレン基である］を有するヒドロキシル含有第４級アンモニウム化合物、
    を含む化学機械研磨組成物を提供すること；
    研磨面を持つ化学機械研磨パッドを提供すること；
    化学機械研磨パッドの研磨面と基板との間の界面に０．６９～６９kPaのダウンフォースで動的接触を生じさせること；及び
    化学機械研磨パッド上、化学機械研磨パッドと基板との間の界面又はその近くに化学機械研磨組成物を分注することを含み、
    提供される化学機械研磨組成物が＞７のｐＨを有しており；基板が研磨され；そして酸化ケイ素の少なくとも一部が基板から除去される、方法。
  4. 請求項３に記載の方法であって、基板が酸化ケイ素を含み、そして化学機械研磨組成物が１，０００～６，０００Å/minの酸化ケイ素除去速度を示す、方法。
  5. 請求項３に記載の方法であって、基板が酸化ケイ素を含み、そして化学機械研磨スラリー組成物が、ウェーハ当たりｐｓｔ－ＨＦスクラッチ欠陥＜１００を示す、方法。
JP2019044731A 2018-03-15 2019-03-12 欠陥抑制を向上させた研磨組成物及び基板の研磨方法 Active JP7359554B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/922,054 US10683439B2 (en) 2018-03-15 2018-03-15 Polishing composition and method of polishing a substrate having enhanced defect inhibition
US15/922,054 2018-03-15

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2019163457A JP2019163457A (ja) 2019-09-26
JP2019163457A5 JP2019163457A5 (ja) 2022-03-07
JP7359554B2 true JP7359554B2 (ja) 2023-10-11

Family

ID=67905197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019044731A Active JP7359554B2 (ja) 2018-03-15 2019-03-12 欠陥抑制を向上させた研磨組成物及び基板の研磨方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10683439B2 (ja)
JP (1) JP7359554B2 (ja)
KR (1) KR20190109265A (ja)
CN (1) CN110283532B (ja)
TW (1) TWI820091B (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11274230B1 (en) * 2021-04-27 2022-03-15 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing composition and method of polishing a substrate having enhanced defect inhibition
US20220348788A1 (en) * 2021-04-27 2022-11-03 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing composition and method of polishing a substrate having enhanced defect reduction

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004247542A (ja) 2003-02-14 2004-09-02 Kao Corp 精密部品用基板の製造方法
JP2005045102A (ja) 2003-07-24 2005-02-17 Shin Etsu Handotai Co Ltd ウエーハの研磨方法
JP2006324639A (ja) 2005-05-16 2006-11-30 Kobe Steel Ltd 研磨スラリーおよびウエハ再生方法
JP2009054935A (ja) 2007-08-29 2009-03-12 Nippon Chem Ind Co Ltd 半導体ウエハ研磨用組成物および研磨方法
JP2011216873A (ja) 2010-03-31 2011-10-27 Rohm & Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc 酸化ケイ素除去を増大させるように適合した研磨組成物で基体を化学機械研磨する方法
JP2015191966A (ja) 2014-03-27 2015-11-02 株式会社フジミインコーポレーテッド シリコン材料研磨用組成物
JP2016215336A (ja) 2015-05-22 2016-12-22 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨方法及び組成調整剤

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5139571A (en) 1991-04-24 1992-08-18 Motorola, Inc. Non-contaminating wafer polishing slurry
EP1211563B1 (en) * 2000-11-30 2011-12-21 Tosoh Corporation Resist stripper composition
JP3440419B2 (ja) 2001-02-02 2003-08-25 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
TW200424299A (en) 2002-12-26 2004-11-16 Kao Corp Polishing composition
US7018560B2 (en) 2003-08-05 2006-03-28 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Composition for polishing semiconductor layers
US7300480B2 (en) 2003-09-25 2007-11-27 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. High-rate barrier polishing composition
JP4974447B2 (ja) 2003-11-26 2012-07-11 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物及び研磨方法
JP2005268665A (ja) 2004-03-19 2005-09-29 Fujimi Inc 研磨用組成物
US7446046B2 (en) 2005-01-06 2008-11-04 Intel Corporation Selective polish for fabricating electronic devices
KR101395542B1 (ko) 2006-05-02 2014-05-14 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 반도체 물질의 ｃｍｐ를 위한 조성물 및 방법
US20080020680A1 (en) * 2006-07-24 2008-01-24 Cabot Microelectronics Corporation Rate-enhanced CMP compositions for dielectric films
TW200817497A (en) * 2006-08-14 2008-04-16 Nippon Chemical Ind Polishing composition for semiconductor wafer, production method thereof, and polishing method
US8026201B2 (en) * 2007-01-03 2011-09-27 Az Electronic Materials Usa Corp. Stripper for coating layer
US9305794B2 (en) * 2014-04-07 2016-04-05 Macronix International Co., Ltd. Etching method and etching composition

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004247542A (ja) 2003-02-14 2004-09-02 Kao Corp 精密部品用基板の製造方法
JP2005045102A (ja) 2003-07-24 2005-02-17 Shin Etsu Handotai Co Ltd ウエーハの研磨方法
US20060246724A1 (en) 2003-07-24 2006-11-02 Naoyuki Takamatsu Method for polishing wafer
JP2006324639A (ja) 2005-05-16 2006-11-30 Kobe Steel Ltd 研磨スラリーおよびウエハ再生方法
JP2009054935A (ja) 2007-08-29 2009-03-12 Nippon Chem Ind Co Ltd 半導体ウエハ研磨用組成物および研磨方法
JP2011216873A (ja) 2010-03-31 2011-10-27 Rohm & Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc 酸化ケイ素除去を増大させるように適合した研磨組成物で基体を化学機械研磨する方法
JP2015191966A (ja) 2014-03-27 2015-11-02 株式会社フジミインコーポレーテッド シリコン材料研磨用組成物
JP2016215336A (ja) 2015-05-22 2016-12-22 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨方法及び組成調整剤

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190109265A (ko) 2019-09-25
CN110283532B (zh) 2021-06-22
CN110283532A (zh) 2019-09-27
JP2019163457A (ja) 2019-09-26
TW201938749A (zh) 2019-10-01
US20190284435A1 (en) 2019-09-19
TWI820091B (zh) 2023-11-01
US10683439B2 (en) 2020-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6246263B2 (ja) 酸化ケイ素および窒化ケイ素の少なくとも１種とポリシリコンとを含む基体を研磨する方法
JP5957777B2 (ja) ポリシリコン、酸化ケイ素および窒化ケイ素を含む基体を研磨する方法
JP5861906B2 (ja) 酸化ケイ素除去を増大させるように適合した研磨組成物で基体を化学機械研磨する方法
JP7359554B2 (ja) 欠陥抑制を向上させた研磨組成物及び基板の研磨方法
US8496843B2 (en) Method of polishing a substrate comprising polysilicon and at least one of silicon oxide and silicon nitride
US9293339B1 (en) Method of polishing semiconductor substrate
JP2020120117A (ja) 欠陥抑制が増強された酸性研磨組成物および基板を研磨する方法
KR20190057084A (ko) 텅스텐을 위한 화학 기계적 연마 방법
KR20230044961A (ko) 폴리규소의 제거 속도를 향상시키는 방법
CN115247027B (zh) 具有增强的缺陷抑制的抛光组合物和抛光衬底的方法
US20220348788A1 (en) Polishing composition and method of polishing a substrate having enhanced defect reduction
TW202026390A (zh) 拋光二氧化矽多於氮化矽之化學機械拋光組成物及方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220225

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220225

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221021

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221101

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230509

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230808

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230905

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230928

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7359554

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150