JP7420493B2 - タングステンのための中性からアルカリ性のケミカルメカニカルポリッシング組成物及び方法 - Google Patents
タングステンのための中性からアルカリ性のケミカルメカニカルポリッシング組成物及び方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、ケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、初期成分として:
水;
ヨウ素酸塩化合物、過ヨウ素酸塩化合物及びそれらの混合物からなる群より選択される酸化剤;
含窒素化合物を含むコロイダルシリカ砥粒;
場合により、pH調整剤;及び
場合により、殺生物剤を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのpHが7以上である、ケミカルメカニカルポリッシング組成物に関する。
水;
アルカリ金属ヨウ素酸塩、ヨウ素酸カルシウム、ヨウ素酸マグネシウム、ヨウ素酸アンモニウム、アルカリ金属過ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸カルシウム、過ヨウ素酸マグネシウム、過ヨウ素酸アンモニウム及びそれらの混合物からなる群より選択される酸化剤;
含窒素化合物を含むコロイダルシリカ砥粒;
場合により、pH調整剤;及び
場合により、殺生物剤を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのpHが7~13である、ケミカルメカニカルポリッシング組成物に関する。
水;
ヨウ素酸ナトリウム、ヨウ素酸カリウム、過ヨウ素酸ナトリウム、過ヨウ素酸カリウム及びそれらの混合物からなる群より選択される酸化剤;
含窒素化合物を含むコロイダルシリカ砥粒であって、含窒素化合物が、コロイダルシリカ砥粒の表面上、コロイダルシリカ砥粒内、又はそれらの組合せに存在する砥粒;
場合により、ジカルボン酸;
無機酸、無機塩基及びそれらの混合物からなる群より選択されるpH調整剤;及び
場合により、殺生物剤を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのpHが8~12である、ケミカルメカニカルポリッシング組成物に関する。
タングステン及び絶縁体を含む基板を提供すること;
初期成分として:
水;
ヨウ素酸塩化合物、過ヨウ素酸塩化合物及びそれらの混合物からなる群より選択される酸化剤;
含窒素化合物を含むコロイダルシリカ砥粒;
場合により、pH調整剤;及び
場合により、殺生物剤を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのpHが7以上である、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること;
研磨面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること;
ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に動的接触を生じさせること;そして
ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面又はその近傍でケミカルメカニカルポリッシング組成物をケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨面上に分注してタングステンの少なくとも一部を除去することを含む方法に関する。
タングステン及び絶縁体を含む基板を提供すること;
初期成分として:
水;
アルカリ金属ヨウ素酸塩、ヨウ素酸カルシウム、ヨウ素酸マグネシウム、ヨウ素酸アンモニウム、アルカリ金属過ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸カルシウム、過ヨウ素酸マグネシウム、過ヨウ素酸アンモニウム及びそれらの混合物からなる群より選択される酸化剤;
含窒素化合物を含むコロイダルシリカ砥粒;
場合により、ジカルボン酸;
無機酸、無機塩基及びそれらの混合物からなる群より選択されるpH調整剤;及び
場合により、殺生物剤を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのpHが7~13である、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること;
研磨面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること;
ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に動的接触を生じさせること;そして
ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面又はその近傍でケミカルメカニカルポリッシング組成物をケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨面上に分注してタングステンの少なくとも一部を除去することを含む方法に関する。
タングステン及び絶縁体を含む基板を提供すること;
初期成分として:
水;
ヨウ素酸ナトリウム、ヨウ素酸カリウム、過ヨウ素酸ナトリウム、過ヨウ素酸カリウム及びそれらの混合物からなる群より選択される酸化剤;
含窒素化合物を含むコロイダルシリカ砥粒であって、含窒素化合物が、コロイダルシリカ砥粒の表面上、コロイダルシリカ砥粒内、又はそれらの組合せに存在する砥粒;
場合により、ジカルボン酸;
アンモニア水、水酸化カリウム及びそれらの混合物からなる群より選択される無機塩基であるpH調整剤;及び
場合により、殺生物剤を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのpHが8~12である、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること;
研磨面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること;
ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に動的接触を生じさせること;そして
ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面又はその近傍でケミカルメカニカルポリッシング組成物をケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨面上に分注してタングステンの少なくとも一部を除去することを含む方法に関する。
タングステン及び絶縁体を含む基板を提供すること;
初期成分として:
水;
ヨウ素酸カリウム、過ヨウ素酸カリウム及びそれらの混合物からなる群より選択される酸化剤;
正味の負ゼータ電位を有しており、含窒素化合物を含むコロイダルシリカ砥粒であって、含窒素化合物が、コロイダルシリカ砥粒の表面上、コロイダルシリカ砥粒内、又はそれらの組合せに存在する砥粒;
場合により、ジカルボン酸;
pH調整剤であって、アンモニア水、水酸化カリウム及びそれらの混合物からなる群より選択されるpH調整剤;及び
場合により、殺生物剤を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのpHが8~10である、ケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること;
研磨面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること;
ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に動的接触を生じさせること;そして
ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面又はその近傍でケミカルメカニカルポリッシング組成物をケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨面上に分注してタングステンの少なくとも一部を除去することを含む方法であって;提供されるケミカルメカニカルポリッシング組成物が、200mm研磨機で、プラテン速度93~113回転/分、キャリア速度87~111回転/分、ケミカルメカニカルポリッシング組成物流量125~300mL/分、公称ダウンフォース21.4kPaで、≧500Å/分のタングステン除去速度を有しており;そしてケミカルメカニカルポリッシングパッドが、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織サブパッドを含む方法に関する。
文脈上特に断りない限り、本明細書を通して使用されるとき、以下の略語は以下の意味を有する:℃=摂氏度;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;mV=ミリボルト;DI =脱イオン化;ppm=百万分の一=mg/L;mm=ミリメートル;cm=センチメートル;min=分;rpm=毎分回転数;lbs=ポンド;kg=キログラム;W=タングステン;2.54cm=1インチ;DLS=動的光散乱;重量%=重量パーセント;RR=除去速度;PS=本発明の研磨スラリー;CS=比較スラリー;KIO3=ヨウ素酸カリウム;KIO4=過ヨウ素酸カリウム;H2O2=過酸化水素;KClO3=塩素酸カリウム;K2S2O8=過硫酸カリウム;(NH4)2S2O8=過硫酸アンモニウム;DEAMS=(N,N-ジエチルアミノメチル)トリエトキシシラン、98%(Gelest Inc., Morrisville, PA);TMOS=オルトケイ酸テトラメチル;TMAH=水酸化テトラメチルアンモニウム;TEA =テトラエチルアンモニウム;及びEDA=エチレンジアミン。
R1R2R3R4N+ (I)
[式中、R1、R2、R3及びR4は、水素、(C1-C6)アルキル、(C7-C12)アリールアルキル及び(C6-C10)アリールから独立に選択される]を有するアンモニウム化合物を含むが、これらに限定されない含窒素化合物を(コロイダルシリカ砥粒の表面上、コロイダルシリカ砥粒内、又はそれらの組合せに)含む。このような基は、1個以上のヒドロキシル基で置換することができる。このようなアンモニウム化合物を含有するコロイダルシリカ砥粒は、当技術分野又は文献において公知の方法により調製することができる。
本実施例のケミカルメカニカルポリッシング組成物は、表1に記載された量の成分をDI水である残りと合わせ、そして45重量%アンモニア水を用いて組成物のpHを表1に記載された最終pHに調整することによって調製された。
上記の実施例1の表1の研磨スラリーについての研磨実験は、Applied Materials 6EC研磨機に設置された200mmのブランケットウェーハ上で行われた。研磨除去速度実験は、Novellus製の200mmブランケット厚さ15kÅ TEOSシートウェーハ、並びにWaferNet Inc.、Silicon Valley Microelectronics又はSKW Associates, Inc.から入手可能なW、Ti、及びTiNブランケットウェーハ上で行われた。全ての研磨実験は、典型的ダウン圧力21.4kPa(3.1psi)、ケミカルメカニカルポリッシング組成物流量200mL/分、テーブル回転速度113rpm及びキャリア回転速度111rpmで、SP2310サブパッド(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.から市販されている)と対になったIC1010(商標)ポリウレタン研磨パッドを用いて行われた。Kinik PDA33A-3ダイヤモンドパッドコンディショナー(Kinik Companyから市販されている)を使用して研磨パッドをドレッシングした。研磨パッドに、80rpm(プラテン)/36rpm(コンディショナー)で9lbs(4.1kg)で15分間及び7lbs(3.2kg)で15分間のダウンフォースを用いてコンディショナーでブレークインした。研磨パッドは、7lbs(3.2kg)で24秒間のダウンフォースを用いて、研磨する前に実験室内で更にコンディショニングした。W除去速度は、KLA-Tencor RS100C計測ツールを用いて決定された。
本実施例のケミカルメカニカルポリッシング組成物は、表3に記載された量の成分をDI水である残りと合わせ、そして45重量%水酸化カリウム水溶液により組成物のpHを表3に記載された最終pHに調整することによって調製された。
本実施例のケミカルメカニカルポリッシング組成物は、表5に記載された量の成分をDI水である残りと合わせ、そして45重量%アンモニア水により組成物のpHを表5に記載された最終pHに調整することによって調製された。
本実施例のケミカルメカニカルポリッシング組成物は、表7に記載された量の成分をDI水である残りと合わせ、そして45重量%水酸化カリウム水溶液により組成物のpHを表7に記載された最終pHに調整することによって調製された。
本実施例のケミカルメカニカルポリッシング組成物は、表9及び10に記載された量の成分をDI水である残りと合わせ、そして45重量%水酸化カリウム水溶液により組成物のpHを表9及び10に記載された最終pHに調整することによって調製された。
本実施例のケミカルメカニカルポリッシング組成物は、表12に記載された量の成分をDI水である残りと合わせ、そして45重量%水酸化カリウム水溶液により組成物のpHを表12に記載された最終pHに調整することによって調製された。
Claims (10)
- 初期成分として:
水;
ヨウ素酸カリウム、ヨウ素酸ナトリウム、過ヨウ素酸カリウム、過ヨウ素酸ナトリウム及びそれらの混合物からなる群より選択される酸化剤;
アミノシラン化合物、1~8個の炭素原子を有するアミノ酸、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、テトラペンチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウム及びそれらの混合物からなる群より選択される含窒素化合物を含むコロイダルシリカ砥粒;
pH調整剤;及び
殺生物剤を含むケミカルメカニカルポリッシング組成物であって、そのpHが7以上であり、
酸化剤が、ケミカルメカニカルポリッシング組成物に0.001重量%~1重量%の量で含まれ、そして、
コロイダルシリカ砥粒が、正味の負ゼータ電位を有する、ケミカルメカニカルポリッシング組成物。 - pHが、7~13である、請求項1記載のケミカルメカニカルポリッシング組成物。
- タングステンのケミカルメカニカルポリッシング方法であって、
タングステン及び絶縁体を含む基板を提供すること;
請求項1に記載されたケミカルメカニカルポリッシング組成物を提供すること;
研磨面を有するケミカルメカニカルポリッシングパッドを提供すること;
ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面に動的接触を生じさせること;そして
ケミカルメカニカルポリッシングパッドと基板との界面又はその近傍でケミカルメカニカルポリッシング組成物をケミカルメカニカルポリッシングパッドの研磨面上に分注してタングステンの少なくとも一部を除去することを含む方法。 - ケミカルメカニカルポリッシング組成物が、200mm研磨機で、プラテン速度93~113回転/分、キャリア速度87~111回転/分、ケミカルメカニカルポリッシング組成物流量125~300mL/分、公称ダウンフォース21.4kPaで、≧500Å/分のタングステン除去速度を有しており;そしてケミカルメカニカルポリッシングパッドが、ポリマー中空コア微粒子を含有するポリウレタン研磨層及びポリウレタン含浸不織サブパッドを含む、請求項3記載の方法。
- 酸化剤が、ケミカルメカニカルポリッシング組成物に0.1重量%~1重量%の量で含まれる、請求項1記載のケミカルメカニカルポリッシング組成物。
- 酸化剤が、ケミカルメカニカルポリッシング組成物に0.3重量%~0.5重量%の量で含まれる、請求項5記載のケミカルメカニカルポリッシング組成物。
- 酸化剤が、ヨウ素酸カリウム、過ヨウ素酸カリウム及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項1記載のケミカルメカニカルポリッシング組成物。
- 含窒素化合物がアミノシラン化合物であり、コロイダルシリカ砥粒におけるアミノシラン化合物対シリカのモル比が、0.1%より大きく10%より小さい、請求項1記載のケミカルメカニカルポリッシング組成物。
- pHが、8~12である、請求項2記載のケミカルメカニカルポリッシング組成物。
- pHが、8~10である、請求項9記載のケミカルメカニカルポリッシング組成物。
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