RU2589482C2 - Водная полирующая композиция и способ химико-механического полирования подложек, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой диэлектрической постоянной - Google Patents
Водная полирующая композиция и способ химико-механического полирования подложек, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой диэлектрической постоянной Download PDFInfo
- Publication number
- RU2589482C2 RU2589482C2 RU2013120380/05A RU2013120380A RU2589482C2 RU 2589482 C2 RU2589482 C2 RU 2589482C2 RU 2013120380/05 A RU2013120380/05 A RU 2013120380/05A RU 2013120380 A RU2013120380 A RU 2013120380A RU 2589482 C2 RU2589482 C2 RU 2589482C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- group
- alkyl
- cycloalkyl
- groups
- aryl
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 36
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 82
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 39
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 33
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 30
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 29
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 28
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 125000005119 alkyl cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 125000006353 oxyethylene group Chemical group 0.000 claims abstract description 12
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 11
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 11
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 claims abstract description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 125000005702 oxyalkylene group Chemical group 0.000 claims abstract description 10
- 125000002877 alkyl aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- 125000004367 cycloalkylaryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 125000001316 cycloalkyl alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- -1 cations metals Chemical class 0.000 claims description 38
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 21
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 18
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 15
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 6
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 claims description 5
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 4
- 150000002924 oxiranes Chemical class 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 3
- 239000006172 buffering agent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 claims description 3
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 3
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 23
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 14
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 10
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000005215 alkyl ethers Chemical class 0.000 description 7
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical class CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical class CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 229920002503 polyoxyethylene-polyoxypropylene Polymers 0.000 description 6
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical group CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N L-histidine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical class CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N dodecane Chemical class CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- NDJKXXJCMXVBJW-UHFFFAOYSA-N heptadecane Chemical class CCCCCCCCCCCCCCCCC NDJKXXJCMXVBJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N hexadecane Chemical class CCCCCCCCCCCCCCCC DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LQERIDTXQFOHKA-UHFFFAOYSA-N nonadecane Chemical class CCCCCCCCCCCCCCCCCCC LQERIDTXQFOHKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N nonane Chemical class CCCCCCCCC BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YCOZIPAWZNQLMR-UHFFFAOYSA-N pentadecane Chemical class CCCCCCCCCCCCCCC YCOZIPAWZNQLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BGHCVCJVXZWKCC-UHFFFAOYSA-N tetradecane Chemical class CCCCCCCCCCCCCC BGHCVCJVXZWKCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IIYFAKIEWZDVMP-UHFFFAOYSA-N tridecane Chemical class CCCCCCCCCCCCC IIYFAKIEWZDVMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RSJKGSCJYJTIGS-UHFFFAOYSA-N undecane Chemical class CCCCCCCCCCC RSJKGSCJYJTIGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 125000001280 n-hexyl group Chemical group C(CCCCC)* 0.000 description 3
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical class CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- 125000005916 2-methylpentyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000005917 3-methylpentyl group Chemical group 0.000 description 2
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101000979578 Homo sapiens NK-tumor recognition protein Proteins 0.000 description 2
- 102100023384 NK-tumor recognition protein Human genes 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 2
- 125000001511 cyclopentyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960002885 histidine Drugs 0.000 description 2
- CBFCDTFDPHXCNY-UHFFFAOYSA-N icosane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC CBFCDTFDPHXCNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 125000003136 n-heptyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- CRSOQBOWXPBRES-UHFFFAOYSA-N neopentane Chemical compound CC(C)(C)C CRSOQBOWXPBRES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- GJEZBVHHZQAEDB-SYDPRGILSA-N (1s,5r)-6-oxabicyclo[3.1.0]hexane Chemical compound C1CC[C@H]2O[C@H]21 GJEZBVHHZQAEDB-SYDPRGILSA-N 0.000 description 1
- RBACIKXCRWGCBB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Epoxybutane Chemical compound CCC1CO1 RBACIKXCRWGCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001637 1-naphthyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C(*)=C([H])C([H])=C([H])C2=C1[H] 0.000 description 1
- 125000003660 2,3-dimethylpentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001622 2-naphthyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C([H])=C(*)C([H])=C([H])C2=C1[H] 0.000 description 1
- JIDDFPFGMDDOLO-UHFFFAOYSA-N 5-fluoro-1-(1-oxothiolan-2-yl)pyrimidine-2,4-dione Chemical compound O=C1NC(=O)C(F)=CN1C1S(=O)CCC1 JIDDFPFGMDDOLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UKGCFMYYDATGNN-UHFFFAOYSA-N 6,6a-dihydro-1ah-indeno[1,2-b]oxirene Chemical compound C12=CC=CC=C2CC2C1O2 UKGCFMYYDATGNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- 235000015847 Hesperis matronalis Nutrition 0.000 description 1
- 240000004533 Hesperis matronalis Species 0.000 description 1
- ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N L-Proline Chemical compound OC(=O)[C@@H]1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- 229930182821 L-proline Natural products 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical class CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical group OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002257 Plurafac® Polymers 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100107923 Vitis labrusca AMAT gene Proteins 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000012382 advanced drug delivery Methods 0.000 description 1
- 125000005037 alkyl phenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000009920 chelation Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- ZWAJLVLEBYIOTI-UHFFFAOYSA-N cyclohexene oxide Chemical compound C1CCCC2OC21 ZWAJLVLEBYIOTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004210 cyclohexylmethyl group Chemical group [H]C([H])(*)C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 125000004491 isohexyl group Chemical group C(CCC(C)C)* 0.000 description 1
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical class CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001971 neopentyl group Chemical group [H]C([*])([H])C(C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000002560 nitrile group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- 231100000989 no adverse effect Toxicity 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000466 oxiranyl group Chemical group 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000007425 progressive decline Effects 0.000 description 1
- 229960002429 proline Drugs 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012712 reversible addition−fragmentation chain-transfer polymerization Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011885 synergistic combination Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000208 temperature-responsive polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004072 triols Chemical class 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
-
- 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
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G1/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with cathode-ray tube indicators; General aspects or details, e.g. selection emphasis on particular characters, dashed line or dotted line generation; Preprocessing of data
- G09G1/02—Storage circuits
-
- 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
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
-
- 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
-
- 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
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/32115—Planarisation
- H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
-
- 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
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/7684—Smoothing; Planarisation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
Изобретение направлено на новую полирующую композицию, которая особенно хорошо подходит для полирования подложек, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной. Водная полирующая композиция содержит (A) абразивные частицы, выбранные из группы, состоящей из оксида кремния, оксида церия и их смесей, и (B) по меньшей мере одно амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из растворимых в воде или диспергируемых в воде поверхностно-активных веществ, имеющих (b1) гидрофобные группы, выбранные из группы, состоящей из разветвленных алкильных групп, имеющих 5-20 атомов углерода; и (b2) гидрофильные группы, выбранные из группы, состоящей из полиоксиалкиленовых групп, содержащих (b21) оксиэтиленовые мономерные звенья и (b22) замещенные оксиалкиленовые мономерные звенья, в которых заместители выбраны из группы, состоящей из алкильных, циклоалкильных или арильных, алкил-циклоалкильных, алкил-арильных, циклоалкил-арильных и алкил-циклоалкил-арильных групп; где указанная полиоксиалкиленовая группа содержит мономерные звенья (b21) и (b22) в статистическом, чередующемся, градиентном и/или блокоподобном распределении. Применяют композицию для производства электрических, механических и оптических устройств. Композиция имеет особенно высокую селективность по отношению к диоксиду кремния по сравнению с материалами с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.
Description
Настоящее изобретение направлено на новую полирующую композицию, которая особенно хорошо подходит для полирования подложек, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной.
Кроме того, настоящее изобретение направлено на новый способ химико-механического полирования подложек, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной.
Цитируемые документы
Документы, цитируемые в настоящем описании, включены сюда путем ссылки во всей полноте.
Уровень техники
Химико-механическая планаризация или химико-механическое полирование (ХМП) является основным процессом, позволяющим достигнуть локальной и глобальной плоскостности интегральных схем (ИС). В этой методике обычно используются ХМП композиции или суспензии, содержащие абразивы и другие добавки, в качестве активных химических составов между вращающейся поверхностью подложки и полировальником с приложением нагрузки. Таким образом, процесс ХМП сочетает физический процесс, такой как шлифование, с химическим процессом, таким как окисление или хелатообразование. Для удаления или полировки подложек нежелательно, чтобы процессы состояли из чисто физической или чисто химической обработки, скорее желательно использовать синергетическое сочетание обеих обработок, чтобы достигать быстрого равномерного удаления.
Таким образом, материал субстрата удаляют, пока не достигают желательной плоскостности или пока не обнажается защитный подслой или тормозящий слой. В конечном счете получают плоскую, свободную от дефектов поверхность, которая дает возможность производства требуемой многослойной ИС путем последующих фотолитографии, формирования рельефа, травления и тонкопленочной обработки.
Прогрессирующее уменьшение размера элементов компонентов схемы в больших интегральных схемах (БИС) или сверхбольших интегральных схемах (СБИС) резко повышает необходимость в глобальной планаризации путем ХМП поверхности разных тонкопленочных слоев, составляющих интегральные схемы. Обычно ХМП включает удаление тонких пленок материалов, таких как
- медь, которая используется для электропроводных проволочных соединений,
- нитрид тантала, тантал/нитрид тантала или титан, которые используются в качестве диффузионного барьера для предотвращения диффузии меди в диэлектрический материал, и
- диоксид кремния, который используется в качестве изолирующего диэлектрического материала между электропроводными проволочными соединениями.
В связи с этим, важно иметь возможность полировать различные слои в необходимой степени, чтобы получить требуемую поверхность, свободную от дефектов, как описано, например, в американских патентных заявках US 2005/0076578 А1 (патент US 7,153,335 В2) и US 2009/0311864 А1. Следовательно, типичная ХМП суспензия, использованная для ХМП барьерного материала, включает различные компоненты для усиления и подавления скоростей удаления (material removal rate, MRR) с достижением необходимых требований селективности.
Таким образом, MRR нитрида тантала можно регулировать окислителем, таким как пероксид водорода, и усилителем нитрида тантала, таким как малоновая кислота, который является пленкообразующим агентом, препятствующим формированию оксида тантала.
MRR диоксида кремния, в частности тетраэтилортосиликата (ТЭОС), можно подавить полиолами, которые селективно абсорбируются на поверхностях, богатых гидроксильными группами.
MRR меди можно регулировать путем комбинированного применения усилителя, такого как L-гистидин, и пассиватора, такого как бензотриазол (БТА).
ХМП суспензии для внутренних диэлектрических слоев на основе кремния были особенно хорошо разработаны в полупроводниковой промышленности, а химическая и механическая природа полировки и износа диэлектриков достаточно хорошо изучена. Тем не менее, одна проблема диэлектрических материалов на основе кремния заключается в том, что их диэлектрическая постоянная является относительно высокой и составляет приблизительно 3,9 или выше в зависимости от таких факторов, как относительное содержание влаги. В результате электрическая емкость между электропроводящими слоями также является относительно высокой, что, в свою очередь, ограничивает скорость или частоту, с которой ИС может работать. Стратегии, которые были разработаны для восстановления электрической емкости, включают (1) включение металлов с более низким показателем удельного сопротивления (например, медь), и (2) создание электрической изоляции с помощью изолирующих материалов, имеющих более низкие диэлектрические постоянные, чем диоксид кремния, т.е. диэлектрических материалов с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной.
Такие диэлектрические материалы с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной включают органические полимерные материалы, неорганические и органические пористые диэлектрические материалы и смешанные или композитные органические и неорганические материалы, которые могут быть пористыми или непористыми, как, например, органически модифицированные кремниевые стекла, представляющие собой материалы на основе допированного углеродом диоксида кремния, или органические полимеры. Было бы крайне желательно включить такие диэлектрические материалы с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной в структуры ИС, при этом сохраняя возможность использовать традиционные ХМП суспензии для полирования поверхности диэлектрических материалов в ходе обработки полупроводниковых пластин. В частности, было бы крайне желательно достигнуть высокой селективности по отношению к диоксиду кремния, в частности ТЭОС, по сравнению с материалами с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной, такими как материалы на основе допированного углеродом диоксида кремния. Такая высокая селективность очень важна для поддержания ультранизкой диэлектрической целостности, в частности для узлов, изготовленных по 45-нм технологии и ниже, и для новых поколений комплементарных металлооксидных полупроводников (КМОП).
В американской патентной заявке US 2003/0228762 А1 описывается ХМП суспензия для полирования подложек, содержащих диэлектрический слой с низкой диэлектрической постоянной, при этом указанная ХМП суспензия содержит
- абразивные частицы, выбранные из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида кремния, оксида титана, оксида церия, оксида циркония, оксида германия, оксида магния, и их совместно образованных продуктов; и
- амфифильные неионогенные поверхностно-активные вещества, имеющие, по меньшей мере, одну гидрофобную головную группу и, по меньшей мере, одну гидрофильную хвостовую группу.
Согласно заявке US 2003/0228762 А1 подходящие головные группы включают полисилоксаны, тетра-С1-4-алкилдецины, насыщенные или частично ненасыщенные С6-30 алкильные группы, полиоксипропиленовые группы, С6-12 алкилфенильные или алкилциклогексильные группы, и полиэтиленовые группы. Подходящие хвостовые группы включают полиоксиэтиленовые группы. Таким образом, амфифильное анионное поверхностно-активное вещество может быть выбрано из группы, состоящей из полиоксиэтилен алкиловых простых или сложных эфиров. Тем не менее, согласно примерам заявки US 2003/0228762 А1 падение MRR диэлектрических материалов с низкой диэлектрической постоянной, вызванное раскрытыми в заявке амфифильными неионогенными поверхностно-активными веществами, не превышает 75%, а селективность по отношению к нитриду тантала по сравнению с диэлектриком с низкой диэлектрической постоянной и селективность по отношению к PETEOS по сравнению с диэлектриком с низкой диэлектрической постоянной не превышают 3.
В европейской патентной заявке ЕР 1150341 А1 описывается ХМП суспензия для полирования металлических слоев, содержащая неионогенные поверхностно-активные вещества на основе полиоксиэтилен-полиоксипропилен алкиловых эфиров. Тем не менее, ни количество атомов углерода в алкильной группе, ни распределение оксиэтиленовых и оксипропиленовых мономерных звеньев точно не указывается. Более того, европейская патентная заявка не описывает химико-механическое полирование материалов с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной при помощи ХМП суспензий, содержащих такие поверхностно-активные вещества.
Американская патентная заявка US 2008/0124913 А1 раскрывает ХМП суспензию, содержащую неионогенные поверхностно-активные вещества на основе полиоксиэтилен-полиоксипропилен алкиловых эфиров общей формулы:
СН3-(СН2)n-(СН(СН3)CH2O)у-(CH2CH2O)х-
где индексы имеют следующие значения: n=3-22, у=1-30 и х=1-30, при этом х+у предпочтительно составляет по меньшей мере 5, в качестве поликремниевых подавителей.
В американском патенте US 6,645,051 В2 описывается ХМП суспензия для полирования подложки, представляющей собой жесткий диск памяти, причем указанная ХМП суспензия содержит поверхностно-активное вещество на основе полиоксиэтилен-полиоксипропилен алкилового эфира. Тем не менее, ни количество атомов углерода в алкильной группе, ни распределение оксиэтиленовых и оксипропиленовых мономерных звеньев точно не указывается. Более того, американский патент не описывает химико-механическое полирование материалов с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной при помощи ХМП суспензий, содержащих такие поверхностно-активные вещества.
Задачи изобретения
Задачей настоящего изобретения стало обеспечение новой водной полирующей композиции, в частности ХМП суспензии, которая превосходно подходит для химико-механического полирования подложек, в частности полупроводниковых пластин, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной с диэлектрической постоянной, равной 3,5 или меньше.
Более конкретно, новая водная полирующая композиция должна превосходно подходить для ХМП барьерного материала подложек, имеющих другие материалы помимо присутствующих диэлектрических слоев с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной, как например металлические слои, барьерные слои и слои диоксида кремния.
Новая водная полирующая композиция, в частности новая ХМП суспензия, предпочтительно должна удалять слои диоксида кремния и сохранять целостность материалов с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной, т.е. касательно показателя MRR она должна иметь особенно высокую селективность по отношению к диоксиду кремния по сравнению с материалами с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной. Предпочтительно, новая ХМП суспензия не должна влиять на MRR металлических слоев и барьерных слоев в случае их наличия. Особенно предпочтительно, когда в подложке, предназначенной для полирования, присутствуют металлические слои, барьерные слои и слои диоксида кремния, новая водная полирующая композиция должна проявлять комбинацию как можно большего количества из следующих свойств: (а) высокий показатель MRR металлического слоя, (b) высокий показатель MRR барьерного слоя, (с) высокий показатель MRR диоксида кремния, (d) высокая селективность по отношению к диоксиду кремния по сравнению с материалами с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной касательно MRR, (е) высокая селективность по отношению к металлическому слою по сравнению с материалами с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной касательно MRR, и (f) высокая селективность по отношению к барьерному слою по сравнению с материалами с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной касательно MRR. Наиболее предпочтительно, когда в подложке, предназначенной для полировки, присутствуют медные слои, слои нитрида тантала и слои диоксида кремния, новая водная полирующая композиция должна проявлять комбинацию как можно большего количества из следующих свойств: (а′) высокий показатель MRR меди, (b′) высокий показатель MRR нитрида тантала, (с′) высокий показатель MRR диоксида кремния, (d′) высокая селективность по отношению к диоксиду кремния по сравнению с материалами с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной касательно MRR, (е′) высокая селективность по отношению к меди по сравнению с материалами с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной касательно MRR, и (f) высокая селективность по отношению к нитриду тантала по сравнению с материалами с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной касательно MRR.
Кроме того, задачей настоящего изобретения было обеспечение нового способа химико-механического полирования подложек, в частности полупроводниковых пластин, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной и диэлектрической постоянной, равной 3,5 или меньше.
Наиболее предпочтительно новый способ должен превосходно подходить для ХМП барьерного материала подложек, имеющих другие материалы помимо присутствующих диэлектрических слоев с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной, как например металлические слои, барьерные слои и слои диоксида кремния.
Новый способ предпочтительно должен удалять слои диоксида кремния и поддерживать целостность материалов с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной, т.е. касательно показателя MRR он должен иметь особенно высокую селективность по отношению к диоксиду кремния по сравнению с материалами с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной. Предпочтительно новый способ не должен влиять на MRR металлических слоев и барьерных слоев в случае их наличия.
Сущность изобретения
Соответственно, была обнаружена новая водная полирующая композиция, при этом указанная композиция содержит
(A) по меньшей мере один тип абразивных частиц и
(B) по меньшей мере одно амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из растворимых в воде или диспергируемых в воде поверхностно-активных веществ, имеющих
(b1) по меньшей мере одну гидрофобную группу, выбранную из группы, состоящей из разветвленных алкильных групп, имеющих 5-20 атомов углерода; и
(b2) по меньшей мере одну гидрофильную группу, выбранную из группы, состоящей из полиоксиалкиленовых групп, содержащих
(b21) оксиэтиленовые мономерные звенья и
(b22) по меньшей мере один тип замещенных оксиалкиленовых мономерных звеньев, в которых заместители выбраны из группы, состоящей из алкильных, циклоалкильных, или арильных, алкил-циклоалкильных, алкил-арильных, циклоалкил-арильных и алкил-циклоалкил-арильных групп;
где указанная полиоксиалкиленовая группа содержит мономерные звенья (b21) и (b22) в статистическом, чередующемся, градиентном и/или блокоподобном распределении.
Далее в описании новая водная полирующая композиция именуется "композицией по изобретению".
Кроме того, был обнаружен новый способ химико-механического полирования подложек, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной и диэлектрической постоянной, равной 3,5 или меньше, при этом указанный способ включает стадии
(1) контактирование подложки по меньшей мере один раз с водной полирующей композицией, содержащей
(А) по меньшей мере один тип абразивных частиц и
(Ва) по меньшей мере одно амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из растворимых в воде или диспергируемых в воде поверхностно-активных веществ, имеющих
(b1a) по меньшей мере одну гидрофобную группу, выбранную из группы, состоящей из линейных алкильных групп, имеющих 5-20 атомов углерода, и разветвленных алкильных групп (b1); и
(b2) по меньшей мере одну гидрофильную группу, выбранную из группы, состоящей из полиоксиалкиленовых групп, содержащих
(b21) оксиэтиленовые мономерные звенья и
(b22) по меньшей мере один тип замещенных оксиалкиленовых мономерных звеньев, в которых заместители выбраны из группы, состоящей из алкильных, циклоалкильных, или арильных, алкил-циклоалкильных, алкил-арильных, циклоалкил-арильных и алкил-циклоалкил-арильных групп;
где указанная полиоксиалкиленовая группа содержит мономерные звенья (b21) и (b22) в статистическом, чередующемся, градиентном и/или блокоподобном распределении;
(2) химико-механическое полирование подложки в течение периода времени и при температуре до достижения требуемой глобальной плоскостности; и
(3) изъятие подложки из контакта с водной полирующей композицией по изобретению.
Далее в описании новый способ химико-механического полирования подложек, имеющих структурированные и неструктурированные диэлектрические слои с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной и диэлектрической постоянной, равной 3,5 или меньше, именуется "способом по изобретению".
И последнее, но не менее важное, было обнаружено новое применение композиции по изобретению для производства электрических, механических и оптических устройств, которое далее в описании именуется "применением по изобретению".
Преимущества изобретения
Учитывая предшествующий уровень техники, было удивительно и специалист в данной области техники не мог ожидать, что задачи настоящего изобретения могли быть решены композицией, способом и применением по изобретению.
Особенно удивительным было то, что композиция по изобретению превосходно подошла для химико-механического полирования подложек, в частности полупроводниковых пластин, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной и диэлектрической постоянной, равной 3,5 или меньше.
Наиболее удивительным было то, что композиция по изобретению превосходно подошла для ХМП барьерного материала подложек, имеющих другие материалы помимо присутствующих диэлектрических слоев с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной, как например металлические слои, барьерные слои и слои диоксида кремния.
Также удивительно, что композиция по изобретению также превосходно подошла для применения по изобретению, т.е. для производства электрических, механических и оптических устройств, где требуются стадии полирования высокой точности.
В способе по изобретению композиция по изобретению предпочтительно удалила слои диоксида кремния и сохранила целостность слоев с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной, т.е. касательно показателя MRR она имела особенно высокую селективность по отношению к диоксиду кремния по сравнению с материалами с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной. Предпочтительно композиция по изобретению не повлияла на показатели MRR металлических слоев и барьерных слоев в случае их наличия.
Кроме того, способ по изобретению наиболее превосходно подошел для химико-механического полирования подложек, в частности полупроводниковых пластин, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной и диэлектрической постоянной, равной 3,5 или меньше.
Наиболее важно, что способ по изобретению наиболее превосходно подошел для ХМП барьерного материала подложек, имеющих другие материалы помимо присутствующих диэлектрических слоев с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной, как например металлические слои, барьерные слои и слои диоксида кремния.
Способ по изобретению предпочтительно удалял слои диоксида кремния и сохранял целостность материалов с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной, т.е. касательно показателя MRR он имел особенно высокую селективность по отношению к диоксиду кремния по сравнению с материалами с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной. Предпочтительно композиция по изобретению не влияла на показатели MRR металлических слоев и барьерных слоев в случае их наличия.
Подробное описание изобретения
Композиция по изобретению является водной композицией. Это означает, что она содержит воду, в частности сверхчистую воду, в качестве основного растворителя и диспергирующего агента. Тем не менее, композиция по изобретению может содержать по меньшей мере один смешиваемый с водой органический растворитель, однако в таких незначительных количествах, которые не меняют водную природу композиции по изобретению.
Предпочтительно композиция по изобретению содержит воду в количествах, равных от 60 до 99,95% мас., более предпочтительно 70-99,9% мас., еще более предпочтительно 80-99.9% мас. и самое предпочтительное 90-99,9% мас., где массовые проценты указаны в пересчете на полный вес композиции по изобретению.
"Растворимый в воде" означает, что соответствующий компонент или ингредиент композиции по изобретению может раствориться в водной фазе на молекулярном уровне.
"Диспергируемый в воде" означает, что соответствующий компонент или ингредиент композиции по изобретению может диспергироваться в водной фазе и образовывать устойчивую эмульсию или суспензию.
"Олигомер" или "олигомерный" означает, что соответствующий компонент композиции по изобретению и алкиленоксидная группа поверхностно-активного вещества (В) состоят из 3-10 связанных мономерных структурных звеньев.
"Полимер" или "полимерный" означает, что соответствующий компонент композиции по изобретению и алкиленоксидная группа поверхностно-активного вещества (В) состоят из более чем 10 связанных мономерных структурных звеньев.
Первым основным ингредиентом композиции по изобретению является, по меньшей мере, один, предпочтительно один, тип абразивных частиц (А).
Средний размер абразивных частиц (А) может варьироваться в широких интервалах и, следовательно, может быть наиболее выгодным образом приведен в соответствие с конкретными требованиями данной композиции и способа по изобретению. Предпочтительно средний размер частиц, определенный с помощью динамического рассеяния лазерного излучения, находится в диапазоне от 1 до 2000 нм, предпочтительно 1-1000 нм, более предпочтительно 1-750 и наиболее предпочтительно 1-500 нм. Первичные частицы также могут агрегировать, образуя вторичные агрегаты.
Распределение абразивных частиц (А) по размеру может быть мономодальным, бимодальным или мультимодальным. Предпочтительно распределение частиц по размеру является мономодальным, чтобы получить легко воспроизводимый профиль свойств абразивных частиц (А) и легко воспроизводимые условия в ходе способа по изобретению.
Кроме того, распределение абразивных частиц (А) по размеру может быть узким или широким. Предпочтительно распределение частиц по размеру является узким, лишь с малым количеством маленьких частиц и больших частиц, чтобы получить легко воспроизводимый профиль свойств абразивных частиц (А) и легко воспроизводимые условия в ходе способа по изобретению.
Абразивные частицы (А) могут иметь различные формы. Следовательно, они могут быть одного или по существу одного типа формы. Тем не менее, также возможно, что абразивные частицы (А) имеют разные формы. В частности, два типа абразивных частиц (А), различающихся по форме, могут присутствовать в данной композиции по изобретению. Что касается самих форм, они могут представлять собой кубы с закругленными ребрами, октаэдры, икосаэдры, бугристые образования и сферы с или без выступов или впадин. Наиболее предпочтительно форма является сферической в отсутствие или только с очень малым количеством выступов или впадин. Эта форма, как правило, является предпочтительной, потому что обычно она увеличивает устойчивость механическим воздействиям, которым подвергаются абразивные частицы (А) во время процесса ХМП.
В принципе, любой тип абразивных частиц (А) может применяться в композиции по изобретению, если они обладают описанным выше профилем свойств. Следовательно, абразивные частицы (А) могут быть органическими или неорганическими частицами или органическо-неорганические гибридные частицы. Предпочтительно абразивные частицы (А) являются неорганическими частицами.
Более предпочтительно неорганические абразивные частицы (А) выбраны из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида кремния, оксида титана, оксида церия, оксида циркония, оксида германия, оксида магния, их совместно образованных продуктов и их смесей. Наиболее предпочтительно в качестве абразивных частиц (А) используется оксид кремния.
Количество абразивных частиц (А), используемое в композиции по изобретению, может варьироваться в широких пределах и, следовательно, может быть приведено наиболее выгодным образом в соответствие с конкретными требованиями данных композиции и способа по изобретению. Предпочтительно композиция по изобретению содержит 0,005-10% мас., более предпочтительно 0,01-8% мас. и наиболее предпочтительно 0,01-6% мас. абразивных частиц (А), где массовые проценты указаны в пересчете на полный вес композиции по изобретению.
Вторым основным ингредиентом композиции по изобретению является, по меньшей мере, одно, предпочтительно одно, растворимое в воде или диспергируемое в воде, предпочтительно растворимое в воде, амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество (В).
Амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество (В) содержит, по меньшей мере, одну гидрофобную группу (b1). Это означает, что амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество (В) может иметь более чем одну гидрофобную группу (b1), например 2, 3 или более групп (b1), которые отделены друг от друга с помощью, по меньшей мере, одной гидрофильной группы (b2), описанной здесь ниже.
Гидрофобная группа (b1) выбрана из группы, состоящей из разветвленных алкильных групп, имеющих 5-20, предпочтительно 7-16 и наиболее предпочтительно 8-15 атомов углерода.
Предпочтительно разветвленные алкильные группы (b1) в среднем имеют степень разветвленности от 1 до 5, предпочтительно 1-4 и наиболее предпочтительно 1-3.
Подходящие разветвленные алкильные группы (b1) являются производными изопентана, неопентана и разветвленных изомеров гексана, гептана, октана, нонана, декана, ундекана, додекана, тридекана, тетрадекана, пентадекана, гексадекана, гептадекана, нонадекана и эйкозана.
Амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество (В) содержит, по меньшей мере, одну гидрофильную группу (b2). Это означает, что амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество (В) содержит более чем одну группу (b2), например 2, 3 или более групп (b2), которые отделены друг от друга с помощью гидрофобных групп (b1).
Следовательно, амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество (В) может иметь разные блокоподобные основные структуры. Примерами таких основных блокоподобных структур являются:
- b1-b2,
- b1-b2-b1,
- b2-b1-b2,
- b2-b1-b2-b1,
- b1-b2-b1-b2-b1, и
- b2-b1-b2-b1-b2.
Гидрофильная группа (b2) выбрана из группы, состоящей из полиоксиалкиленовых групп, которые могут быть олигомерными или полимерными.
Гидрофильная группа (b2) содержит оксиэтиленовые мономерные звенья (b21).
Кроме того, гидрофильная группа (b2) содержит, по меньшей мере, один тип замещенных оксиалкиленовых мономерных звеньев (b22), в которых заместители выбраны из группы, состоящей из алкильных, циклоалкильных и арильных групп.
Предпочтительно оксиалкиленовые мономерные звенья (b22) являются производными замещенных оксиранов, в которых заместители выбраны из группы, состоящей из алкильных групп, циклоалкильных групп и арильных групп.
Заместители сами по себе также могут нести инертные заместители, т.е. заместители, которые не влияют отрицательно на сополимеризацию оксиранов и поверхностную активность амфифильных неионогенных поверхностно-активных веществ (В). Примерами таких инертных заместителей являются атомы фтора и хлора, нитрогруппы и нитрильные группы. При наличии, такие заместители используются в таких количествах, что они не влияют отрицательно на гидрофильно-гидрофобный баланс поверхностно-активного вещества (тип В). Предпочтительно заместители не несут таких инертных заместителей.
Заместители оксиранов предпочтительно выбраны из группы, состоящей из алкильных групп, имеющих 1-10 атомов углерода, циклоалкильных групп, имеющих 5-10 атомов углерода в спироциклической, экзоциклической и/или конденсированной конфигурации, арильных групп, имеющих 6-10 атомов углерода, алкил-циклоалкильных групп, имеющих 6-20 атомов углерода, алкил-арильных групп, имеющих 7-20 атомов углерода, циклоалкил-арильных групп, имеющих 11-20 атомов углерода, и алкил-циклоалкил-арильных групп, имеющих 12-30 атомов углерода.
Примерами подходящих алкильных групп являются метил, этил, пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил, трет-бутил, н-пентил, 2- и 3-метилпентил, 2,2-диметилпропил, н-гексил, 2-, 3- и 4-метилпентил, 2,2- и 3,3-диметилбутил, н-гептил, 2,3-диметилпентил, 2,3,3-триметилбутил, н-октил, изо-октил, 2-этилгексил, н-нонил, 2-этил-3,4-диметилпентил и н-децил; предпочтительно метил, этил, пропил, изопропил, н-бутил, н-пентил и н-гексил.
Примерами подходящих циклоалкильных групп являются циклопентил, циклогексил, циклопентан-1,1-диил, циклопентан-1,2-диил, циклогексан-1,1-диил и циклогексан-1,2-диил.
Примерами подходящих арильных групп являются фенил и 1- и 2-нафтил.
Примерами подходящих алкил-циклоалкильных групп являются циклопентил- и циклогексилметил, 2-циклопентил- и 2-циклогексилэт-1-ил, 3-циклопентил- и 3-циклогексилпроп-1-ил, и 4-циклопентил- и 4-циклогексил-н-бут-1-ил.
Примерами подходящих алкил-арильных групп являются фенилметил, 2-фенилэт-1-ил, 3-фенилпроп-1-ил и 4-фенил-н-бут-1-ил.
Примерами подходящих циклоалкил-арильных групп являются 4-фенил-циклогекс-1-ил, 4-циклогексил-фен-1-ил и 2,3-дигидроинден-1,2-диил.
Примерами подходящих алкил-циклоалкил-арильных групп являются циклогексил-фенил-метил и 2-циклогексил-2-фенил-эт-1-ил.
Примерами особенно предпочтительных замещенных оксиранов являются метил, этил, 2,2- и 2,3-диметил, 2,2,3-триметил, 2,2,3,3-тетраметил, 2-метил-3-этил, 2,2 и 2,3-диэтил, н-пропил, 2-метил-3-н-пропил, н-бутил, н-пентил, н-гексил, н-гептил, н-октил, н-нонил, н-децил, циклопентил, циклогексил, фенил и нафтил оксиран; 1,2-эпокси-циклогексан и -циклопентан; 1-окса-3-спиро[3.4]-гептан, 1-окса-3-спиро[3.5]-октан и 1,2-эпокси-2,3-дигидроинден.
Метил оксиран (пропиленоксид) и этил оксиран (бутиленоксид) являются особенно предпочтительными для использования.
Предпочтительно гидрофильная группа (b2) состоит из мономерных звеньев (b21) и (b22).
Полиоксиалкиленовая группа состоит из мономерных звеньев (b21) и (b22) в статистическом, чередующемся, градиентном и/или блокоподобном распределении. Это означает, что одна гидрофильная группа (b2) может иметь только один тип распределения звеньев, т.е.
- статистическое:…-b21-b21-b22-b21-b22-b22-b22-b21-b22-…;
- чередующееся:…-b21-b22-b21-b22-b21
- градиентное:…b21-b21-b21-b22-b21-b21-b22-b22-b21-b22-b22-b22-…; или
- блокоподобное:…-b21-b21-b21-b21-b22-b22-b22-b22-…
Либо гидрофильная группа (b2) может содержать, по меньшей мере, два типа распределения звеньев, например олигомерный или полимерный фрагмент, имеющий статистическое распределение звеньев, и олигомерный или полимерный фрагмент, имеющий чередующееся распределение звеньев.
Предпочтительно, гидрофильная группа (b2) имеет только один тип распределения звеньев. Наиболее предпочтительно, распределение звеньев является статистическим или блокоподобным.
Молярное соотношение оксиэтиленовых мономерных звеньев (b21) к оксиалкиленовым мономерным звеньям (b22) может варьироваться в широких пределах и, следовательно, может быть приведено наиболее выгодным образом в соответствие с конкретными требованиями композиции, способа и применения по изобретению. Предпочтительно молярное соотношение (b21):(b22) составляет от 100:1 до 1:1, более предпочтительно от 60:1 до 1,5:1 и наиболее предпочтительно от 50:1 до 1,5:1.
Также степень полимеризации олигомерных и полимерных полиоксиалкиленовых групп (b2) может варьироваться в широких пределах и, следовательно, может быть приведена наиболее выгодным образом в соответствие с конкретными требованиями композиции, способа и применения по изобретению. Предпочтительно степень полимеризации находится в интервале от 5 до 100, предпочтительно 5-90 и наиболее предпочтительно 5-80.
Амфифильные неионогенные поверхностно-активные вещества (В) являются традиционными и известными материалами, их можно приобрести у компании BASF SE под торговым названием Plurafac™.
Концентрация амфифильных неионогенных поверхностно-активных веществ (В) в композиции по изобретению может варьироваться в широких пределах и, следовательно, может быть приведена наиболее выгодным образом в соответствие с конкретными требованиям композиции, способа и применения по изобретению. Предпочтительно, концентрация находится в интервале от 1 част./млн до 0,1% мас., более предпочтительно 10 част./млн - 0,09% мас, еще более предпочтительно 100 част./млн - 0,08% мас. и наиболее предпочтительно 200 част./млн - 0,08% мас., где массовые количества указаны в пересчете на полный вес композиции по изобретению.
Композиция по изобретению, кроме того, может содержать, по меньшей один функциональный компонент (С), который является отличным от компонентов (А) и (В). Предпочтительно используются, по меньшей мере, два функциональных компонента (С).
Более предпочтительно функциональные компоненты (С) выбраны из группы, состоящей из амфифильных неионогенных поверхностно-активных веществ, которые являются другими, нежели поверхностно-активные вещества (В), многоосновных спиртов с, по меньшей мере, двумя гидроксильными группами, материалов, имеющих нижнюю критическую температуру растворения (НКТР) или верхнюю критическую температуру растворения (ВКТР), окислителей, пассиваторов, агентов для обращения заряда, комплексообразующих и хелатообразующих агентов, агентов, повышающих истирание, стабилизаторов, агентов, регулирующих уровень рН, усилителей нитрида тантала, буферных агентов, агентов, регулирующих текучесть, поверхностно-активных веществ, катионов металлов и органических растворителей.
Примеры подходящих амфифильных неионогенных поверхностно-активных веществ (С) описаны, например, в европейском патенте ЕР 1534795 В1, стр. 3, абзац [0013] - стр. 4, абзац [0023].
Подходящими многоосновными спиртами (С) являются диолы, такие как этиленгликоль и пропиленгликоль, триолы, такие как глицерин, пентаэритритол, альдиты, циклиты, и димеры и олигомеры глицерина, триметилолпропана, пентаэритритола, альдитов и циклитов.
Подходящие окислители (С) и их эффективные количества известны, например, из европейской патентной заявки ЕР 1036836 А1, стр. 8, абзацы [0074] и [0075] или из американских патентов US 6,068,787, колонка 4, строка 40 - колонка 7, строка 45 или из US 7,300,601 В2, колонка 4, строки 18-34. Предпочтительно используются органические и неорганические пероксиды, более предпочтительно неорганические пероксиды. Особенно предпочтительно используется пероксид водорода.
Подходящие пассиваторы (С), которые также именуются ингибиторами коррозии, и их эффективные количества известны, например, из американского патента US 7,300,601 В2, колонка 3, строка 59 - колонка 4, строка 9, из американской патентной заявки US 2008/0254628 А1, абзац [0058], объединяющий страницы 4 и 5, или из европейского патента ЕР 1534795 В1, страница 5, абзац [0031].
Подходящие комплексообразующие или хелатообразующие агенты (С), которые иногда также именуются агентами, повышающими истирание (см. американскую патентную заявку US 2008/0254628 А1, стр. 5, абзац [0061]) или агентами для травления или травильными средствами (см. американскую патентную заявку US 2008/0254628 А1, стр. 4, абзац [0054]), и их эффективные количества известны, например, из американского патента US 7,300,601 В2, колонка 4, строки 35-48 или из европейского патента ЕР 1534795 В1, стр. 5, абзац [0029]. Наиболее предпочтительно используются аминокислоты, в частности глицин и L-гистидин, и карбоновые кислоты, такие как малоновая кислота.
Подходящие стабилизаторы (С) и их эффективные количества известны, например, из американского патента US 6,068,787, колонка 8, строки 4-56.
Подходящие агенты, регулирующие уровень рН, и буферные агенты (С) и их эффективные количества известны, например, из европейской патентной заявки ЕР 1036836 А1, стр. 8, абзацы [0080], [0085] и [0086], из международной патентной заявки WO 2005/014753 А1, стр. 12, строки 19-24, из американской патентной заявки US 2008/0254628 А1, стр. 6, абзац [0073] или из американского патента US 7,300,601 В2, колонка 5, строки 33-63.
Подходящими усилителями нитрида тантала (С) являются низкомолекулярные карбоновые кислоты, такие как уксусная кислота, щавелевая кислота и малоновая кислота, особенно малоновая кислота.
Подходящие агенты, регулирующие текучесть, (С) и их эффективные количества известны, например, из американской патентной заявки US 2008/0254628 А1, стр. 5, абзац [0065] - стр. 6, абзац [0069].
Подходящие поверхностно-активные вещества (С) и их эффективные количества известны, например, из международной патентной заявки WO 2005/014753 А1, стр. 8, строка 23, - стр. 10, строка 17, или из американского патента US 7,300,601 В2, колонка 5, строка 4 - колонка 6, строка 8.
Подходящие поливалентные ионы металлов (С) и их эффективные количества известны, например, из европейской патентной заявки ЕР 1036836 А1, стр. 8, абзац [0076] - стр. 9, абзац [0078].
Подходящие органические растворители (С) и их эффективные количества известны, например, из американского патента US 7,361,603 В2, колонка 7, строки 32-48, или из американской патентной заявки US 2008/0254628 А1, стр. 5, абзац [0059].
Подходящие материалы (С), проявляющие нижнюю критическую температуру растворения (НКТР) или верхнюю критическую температуру растворения (ВКТР), описаны, например, в статье Н. Mori, Н. Iwaya, А. Nagai and Т. Endo, Controlled synthesis of thermoresponsive polymers derived from L-proline via RAFT polymerization, in Chemical Communication, 2005, 4872-4874; или в статье D. Schmaljohann, Thermo- and pH-responsive polymers and drug delivery, Advanced Drug Delivery Reviews, volume 58 (2006), 1655-1670, или в американских патентных заявках US 2002/0198328 А1, US 2004/0209095 А1, US 2004/0217009 A1, US 2006/0141254 A1, US 2007/0029198 A1, US 2007/0289875 A1, US 2008/0249210 A1, US 2008/0050435 A1 или US 2009/0013609 A1, американских патентах US 5,057,560, US 5,788,82 и US 6,682,642 B2, международных патентных заявках WO 01/60926 A1, WO 2004/029160 A1, WO 2004/0521946 A1, WO 2006/093242 А2 или WO 2007/012763 А1, европейских патентных заявках ЕР 0583814 А1, ЕР 1197587 В1 и ЕР 1942179 А1 или немецкой патентной заявке DE 2610705.
В принципе, может использоваться любой известный агент для обращения заряда (С), традиционно используемый в области ХМП. Предпочтительно агент для обращения заряда (С) выбран из группы, состоящей из мономерных, олигомерных и полимерных соединений, содержащих, по меньшей мере, одну анионную группу, выбранную из группы, состоящей из карбоксилатных, сульфонатных, сульфатных и фосфонатных групп.
Предпочтительно уровень рН композиции по изобретению устанавливается между 8 и 12, предпочтительно используя указанные выше агенты, регулирующие уровень рН (С).
Получение композиции по изобретению не имеет каких-либо особенностей, а может осуществляться путем растворения или диспергирования описанных выше ингредиентов (А) и (В) и необязательно (С) в водной среде, в частности в деионизированной воде. С этой целью могут использоваться традиционные и стандартные способы смешивания и смешивающие аппараты, такие как сосуды с мешалкой, аппараты для растворения, встроенные в технологическую линию, импеллеры высокого сдвига, ультразвуковые смесители, сопла гомогенизаторов или противоточные смесители. Предпочтительно композиция по изобретению, полученная таким образом, может фильтроваться через фильтры с требуемым размером ячеек, чтобы удалить частицы грубого помола, такие как агломераты или агрегаты твердых, тонкодисперсных абразивных частиц (А).
Согласно применению по изобретению композиции по изобретению превосходно подходят для производства электрических, механических и оптических устройств, где в производстве требуются стадии полировки высокой точности. Примерами электрических устройств являются платы с ИС, жидкокристаллические панели, органические электролюминесцентные панели, печатные платы, микромеханизмы, ДНК чипы, микроустройства и магнитные головки; примерами механических устройств являются механические устройства высокой точности; а примерами оптических устройств являются оптические устройства, такие как фотошаблоны, линзы и призмы, неорганические электропроводные пленки, такие как смешанный оксид индия-олова (ITO), оптические интегральные схемы, оптические переключатели, оптические волноводы, оптические микрокристаллы, такие как торцевые поверхности оптических волокон и сцинтилляторов, монокристаллы твердотельных лазеров, сапфировые субстраты для голубых лазерных светоиспускающих диодов, полупроводниковые монокристаллы, и стеклянные подложки для магнитных дисков.
Предпочтительно платы с ИС, особенно БИС и СБИС, содержат структуры с размерами меньше 50 нм.
Композиции по изобретению наиболее хорошо подходят для способа по изобретению.
В способе по изобретению подложка, особенно полупроводниковая пластина, еще более особенно полупроводниковая пластина из кремния или сплава кремния, такая как пластина из сплава кремния-германия, имеющая структурированные и неструктурированные диэлектрические слои с низкой диэлектрической постоянной, имеющие диэлектрическую постоянную, равную 3,5 или меньше, входит в контакт, по меньшей мере, один раз с водной полирующей композицией, содержащей
(А) по меньшей мере один тип абразивных частиц, которые описаны здесь выше, и
(Ва) по меньшей мере одно амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из растворимых в воде или диспергируемых в воде поверхностно-активных веществ, имеющих
(b1a) по меньшей мере одну гидрофобную группу, выбранную из группы, состоящей из линейных алкильных групп, имеющих 5-20 атомов углерода, и разветвленных алкильных групп (b1), которые описаны здесь выше; и
(b2) по меньшей мере одну гидрофильную группу, выбранную из группы, состоящей из полиоксиалкиленовых групп, которые описаны выше, содержащих оксиэтиленовые мономерные звенья (b21) и по меньшей мере один тип замещенных оксиалкиленовых мономерных звеньев (b22) в статистическом, чередующемся, градиентном и/или блокоподобном распределении.
Что касается подложки, имеющей структурированные и неструктурированные диэлектрические слои с низкой диэлектрической постоянной, которая используется в вышеуказанном способе по изобретению, диэлектрические слои с низкой диэлектрической постоянной имеют диэлектрическую постоянную, равную 3,5 или меньше, предпочтительно 3,3 или меньше, более предпочтительно 3,1 или меньше, наиболее предпочтительно 2,8 или меньше, например 2,4 или меньше.
Что касается подложки, имеющей структурированные и неструктурированные диэлектрические слои с низкой диэлектрической постоянной, которая используется в вышеуказанном способе по изобретению, диэлектрические слои с низкой диэлектрической постоянной имеют диэлектрическую постоянную, равную предпочтительно, по меньшей мере 0,01, более предпочтительно, по меньшей мере 0,1, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 0,3, например по меньшей мере 2,0.
Подходящие линейные алкильные группы (b1a), имеющие 5-20 атомов углерода, являются производными пентана, гексана, гептана, октана, нонана, декана, ундекана, додекана, тридекана, тетрадекана, пентадекана, гексадекана, гептадекана, нонадекана и эйкозана.
Затем подложка подвергается химико-механическому полированию в течение периода времени и при температуре, достаточных для достижения требуемой глобальной и локальной плоскостности, после чего подложка извлекается из контакта с водной полирующей композицией.
Способ по изобретению имеет особенные преимущества для ХМП кремниевых полупроводниковых пластин, имеющих структурированные слои, состоящие из диэлектриков из оксида кремния с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной в качестве изолирующих слоев, слоев износоустойчивых фотошаблонов из диоксида кремния, нитрида тантала в качестве тормозящего или барьерного слоя и электропроводных медных проволочных соединений.
Подходящие диэлектрические материалы с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной и подходящие способы получения изолирующих диэлектрических слоев описаны, например, в американских патентных заявках US 2005/0176259 А1, стр. 2, абзацы [0025]-[0027], US 2005/0014667 А1, стр. 1, абзац [0003], US 2005/0266683 А1, стр. 1, абзац [0003] и стр. 2, абзац [0024], или US 2008/0280452 А1, абзацы [0024]-[0026], в американском патенте US 7,250,391 В2, колонка 1, строки 49-54, в европейской патентной заявке ЕР 1306415 А2, стр. 4, абзац [0031], в европейском патенте ЕР 1534795 В1, стр. 5, абзац [0026].
Наиболее предпочтительно в качестве диэлектрического материала с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной используется допированный углеродом диоксид кремния (CDO). Например, в качестве диэлектрического материала с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной используется BlackDiamond™ (от Applied Materials Inc.). BlackDiamond™ (от Applied Materials Inc.) имеет диэлектрическую постоянную, равную около 3,0.
Способ по изобретению особенно подходит для ХМП барьерного материала, которое требует селективного удаления диоксида кремния в отсутствие влияния на целостность диэлектрического слоя с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной на структурированной полупроводниковой пластине. Следовательно, в способе по изобретению требуется высокая селективность по отношению к диоксиду кремния по сравнению с диэлектрическим материалом с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной касательно показателя MRR. Предпочтительно на показатели MRR слоев из нитрида тантала или тантала/нитрида тантала и медных слоев не оказывается воздействия в случае их наличия.
Особенным преимуществом способа по изобретению является то, что касательно показателей MRR он проявляет селективность по отношению к диоксиду кремния по сравнению с диэлектрическим материалом с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной >3, предпочтительно >5.
Способ по изобретению не требует особенных средств, он может быть осуществлен с помощью процессов и оборудования, традиционно используемых для ХМП в производстве полупроводниковых пластин с ИС.
Как известно в уровне техники, типичное оборудование для ХМП состоит из вращающейся платформы, которая покрыта полировальником (полировальной подушкой). Пластина установлена на носителе или держателе, где ее верхняя сторона расположена вниз, лицом к полировальнику. Носитель удерживает пластину в горизонтальном положении. Такой конкретный порядок расположения полирующего и удерживающего устройства также известен как конструкция с зафиксированной платформой. Носитель может держать подушку носителя, которая находится между удерживающей поверхностью носителя и поверхностью пластины, которая неотполирована. Эта подушка может работать в качестве смягчающей подкладки для пластины.
Под носителем также обычно находится платформа (тарелка) большего диаметра в горизонтальном положении, который представляет собой поверхность, параллельную поверхности пластины, которую будут полировать. Ее полировальник контактирует с поверхностью пластины в ходе процесса планаризации. В ходе способа ХМП по изобретению композиция по изобретению наносится на полировальник в виде непрерывного потока или по каплям.
Как носителю, так и опорной платформе придается вращение вокруг их соответствующих осей, которые проходят перпендикулярно носителю и платформе. Вращающийся вал носителя может оставаться зафиксированным в положении относительно вращающейся платформы или может испытывать горизонтальные колебания по отношению к платформе. Направление вращения носителя обычно, хотя необязательно, является таким же, как направление вращения платформы. Скорости вращения носителя и платформы обычно, хотя необязательно, установлены на разные значения.
Традиционно температура платформы установлена на температуру между 10 и 70°С.
Более подробно методика описана в международной патентной заявке WO 2004/063301 А1, в частности стр. 16, абзац [0036] - стр. 18, абзац [0040] в сочетании с фигурой 1.
С помощью способа по изобретению могут быть получены полупроводниковые пластины с ИС, содержащие структурированные слои с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной, в частности слои из допированного углеродом диоксида кремния, имеющие превосходную плоскостность. Следовательно, могут быть получены структуры, изготовленные с использованием дамасской медной технологии, которые также имеют превосходную плоскостность и, в готовой ИС, превосходные электрические свойства.
Примеры, Сравнительные эксперименты 1-2 и Сравнительные эксперименты С1-С2
Получение ХМП суспензий 1-2 (Примеры 1-2) и С1-С2 (Сравнительный эксперимент С1 и С2) и их полирующие свойства
ХМП суспензии 1, 2, С1 и С2 были получены путем растворения и диспергирования их компонентов в сверхчистой воде. Композиции ХМП суспензий сведены в Таблицу 1.
a) средний первичный размер частиц d1: 35 нм; средний вторичный размер частиц d2: 70 нм; агрегатированное отношение d2/d1: 2; (FUSO™ PL-3 производства Fuso Chemical Co.);
b) бензотриазол;
c) неионогенное поверхностно-активное вещество на основе полиоксиэтилен-полиоксипропилен алкилового эфира производства DOW, которое представляет собой смесь молекул, содержащую в среднем одну алкильную группу, имеющую 8, 9 или 10 атомов углерода, и которое является линейным алкильным полиоксиэтилен-полиоксипропиленовым полимером, что подтверждено 1Н-ЯМР спектром;
d) А = неионогенное поверхностно-активное вещество на основе полиоксиэтилен-полиоксибутилен алкилового эфира, которое представляет собой смесь молекул, содержащую в среднем одну разветвленную алкильную группу, имеющую 9, 10 или 11 атомов углерода, и 7 оксиэтиленовых мономерных звеньев и 1,5 оксибутиленовых мономерных звена в блокоподобном распределении;
е) В = неионогенное поверхностно-активное вещество на основе полиоксиэтилен-полиоксипропилен алкилового эфира, которое представляет собой смесь молекул, содержащую в среднем одну разветвленную алкильную группу, имеющую 13, 14 или 15 атомов углерода, и 16 оксиэтиленовых мономерных звеньев и 4 оксипропиленовых мономерных звена в статистическом распределении.
4 кг 31% мас. пероксида водорода были добавлены к каждым 100 кг каждой ХМП суспензии до полирования.
200-миллиметровые кремниевые пластины, имеющие слой диэлектрика из ТЭОС с исходной толщиной 15000 
(1500 нм), медный слой с исходной толщиной 15000 (1500 нм), или слой из нитрида тантала с исходной толщиной 2000 (200 нм), или слой из допированного углеродом диоксида кремния с ультранизкой диэлектрической постоянной (Black Diamond™ BD1 производства Applied Materials Inc.) с исходной толщиной 10000 (1000 нм), были подвергнуты химико-механической обработке с ХМП суспензиями 1, 2, С1 и С2 в следующих условиях:
- Полировальная машина: АМАТ Mirra (роторного типа);
- Скорость вращения опорной платформы: 130 об/мин;
- Скорость вращения носителя: 83 об/мин;
- Полировальник: Fujibo;
- Придание требуемых характеристик подушке: in my situ
- скорость потока суспензии: 200 мл/мин;
- усилие прижатия, используемое в ходе придания требуемых характеристик: 5 фунт-силы (22, 24 Н);
- количество пустых пластин: 4;
- усилие прижатия при полировке: 3 фунта на кв. дюйм (205 мбар);
- давление стопорного кольца: 3 фунта на кв. дюйм (205 мбар);
- давление внутренней трубы: 2,5 фунта на кв. дюйм (171 мбар);
- время полировки: 60 секунд.
Показатели MRR определялись путем взвешивания пластин до и после полировки. Результаты полировки сведены в Таблицу 2.
Результаты, приведенные в Таблице 2, делают очевидным, что
селективности по отношению к диоксиду кремния, нитриду тантала и меди по сравнению с материалом с ультранизкой диэлектрической постоянной смогли стать значительно выше и отсутствовало неблагоприятное воздействие на показатели MRR диоксида кремния, нитрида тантала и меди. Это также подтверждается значительным падением показателя MRR диэлектрического материала с ультранизкой диэлектрической постоянной с 586 (сравнительный эксперимент С1) до 94 (пример 2), т.е. падение составляет около 84%. Таким образом, ХМП суспензии 1-2 примеров 1-2 превосходно подошли для ХМП барьерного материала.
Claims (15)
1. Водная полирующая композиция, содержащая
(A) абразивные частицы, выбранные из группы, состоящей из оксида кремния, оксида церия и их смесей, и
(B) по меньшей мере одно амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из растворимых в воде или диспергируемых в воде поверхностно-активных веществ, имеющих
(b1) по меньшей мере одну гидрофобную группу, выбранную из группы, состоящей из разветвленных алкильных групп, имеющих 5-20 атомов углерода; и
(b2) по меньшей мере одну гидрофильную группу, выбранную из группы, состоящей из полиоксиалкиленовых групп, содержащих
(b21) оксиэтиленовые мономерные звенья и
(b22) по меньшей мере один тип замещенных оксиалкиленовых мономерных звеньев, в которых заместители выбраны из группы, состоящей из алкильных, циклоалкильных, или арильных, алкил-циклоалкильных, алкил-арильных, циклоалкил-арильных и алкил-циклоалкил-арильных групп;
где указанная полиоксиалкиленовая группа содержит мономерные звенья (b21) и (b22) в статистическом, чередующемся, градиентном и/или блокоподобном распределении.
(A) абразивные частицы, выбранные из группы, состоящей из оксида кремния, оксида церия и их смесей, и
(B) по меньшей мере одно амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из растворимых в воде или диспергируемых в воде поверхностно-активных веществ, имеющих
(b1) по меньшей мере одну гидрофобную группу, выбранную из группы, состоящей из разветвленных алкильных групп, имеющих 5-20 атомов углерода; и
(b2) по меньшей мере одну гидрофильную группу, выбранную из группы, состоящей из полиоксиалкиленовых групп, содержащих
(b21) оксиэтиленовые мономерные звенья и
(b22) по меньшей мере один тип замещенных оксиалкиленовых мономерных звеньев, в которых заместители выбраны из группы, состоящей из алкильных, циклоалкильных, или арильных, алкил-циклоалкильных, алкил-арильных, циклоалкил-арильных и алкил-циклоалкил-арильных групп;
где указанная полиоксиалкиленовая группа содержит мономерные звенья (b21) и (b22) в статистическом, чередующемся, градиентном и/или блокоподобном распределении.
2. Водная полирующая композиция по п.1, в которой гидрофобные группы (b1) выбраны из группы, состоящей из разветвленных алкильных групп, имеющих 8-15 атомов углерода.
3. Водная полирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что оксиалкиленовые мономерные звенья (b22) являются производными замещенных оксиранов, где заместители выбраны из группы, состоящей из алкильных, циклоалкильных, или арильных, алкил-циклоалкильных, алкил-арильных, циклоалкил-арильных и алкил-циклоалкил-арильных групп.
4. Водная полирующая композиция по п.3, отличающаяся тем, что заместители выбраны из группы, состоящей из алкильных групп, имеющих 1-10 атомов углерода, циклоалкильных групп, имеющих 5-10 атомов углерода в спироциклической, экзоциклической и/или конденсированной конфигурации, арильных групп, имеющих 6-10 атомов углерода, алкил-циклоалкильных групп, имеющих 6-20 атомов углерода, алкил-арильных групп, имеющих 7-20 атомов углерода, циклоалкил-арильных групп, имеющих 11-20 атомов углерода, и алкил-циклоалкил-арильных групп, имеющих 12-30 атомов углерода.
5. Водная полирующая композиция по п.4, отличающаяся тем, что молярное отношение мономерных звеньев (b21) к мономерным звеньям (b22) составляет от 100:1 до 1:1.
6. Водная полирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что полиоксиалкиленовые группы имеют степень полимеризации от 5 до 100.
7. Водная полирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что концентрация поверхностно-активного вещества (В) составляет от 1 част./млн до 0,1 мас.%, где массовые количества указаны в пересчете на полный вес композиции.
8. Водная полирующая композиция по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один функциональный компонент (С), который является отличным от компонентов (А) и (В), выбранный из группы, состоящей из амфифильных неионогенных поверхностно-активных веществ, которые являются другими, нежели поверхностно-активные вещества (В), многоатомных спиртов с, по меньшей мере, двумя гидроксильными группами, материалов, имеющих нижнюю критическую температуру растворения (НКТР) или верхнюю критическую температуру растворения (ВКТР), окислителей, пассиваторов, агентов для обращения заряда, комплексообразующих или хелатообразующих агентов, агентов, повышающих истирание, стабилизаторов, агентов, регулирующих уровень рН, усилителей нитрида тантала, буферных агентов, агентов, регулирующих текучесть, поверхностно-активных веществ, катионов металлов и органических растворителей.
9. Способ химико-механического полирования подложек, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной, имеющие диэлектрическую постоянную, равную 3,5 или меньше, который включает стадии
(1) контактирование подложки по меньшей мере один раз с водной полирующей композицией, содержащей
(А) абразивные частицы, выбранные из группы, состоящей из оксида кремния, оксида церия и их смесей, и
(Ва) по меньшей мере одно амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из растворимых в воде или диспергируемых в воде поверхностно-активных веществ, имеющих
(b1a) по меньшей мере одну гидрофобную группу, выбранную из группы, состоящей из линейных алкильных групп, имеющих 5-20 атомов углерода, и разветвленных алкильных групп (b1); и
(b2) по меньшей мере одну гидрофильную группу, выбранную из группы, состоящей из полиоксиалкиленовых групп, содержащих
(b21) оксиэтиленовые мономерные звенья и
(b22) по меньшей мере один тип замещенных оксиалкиленовых мономерных звеньев, в которых заместители выбраны из группы, состоящей из алкильных, циклоалкильных, или арильных, алкил-циклоалкильных, алкил-арильных, циклоалкил-арильных и алкил-циклоалкил-арильных групп;
где указанная полиоксиалкиленовая группа содержит мономерные звенья (b21) и (b22) в статистическом, чередующемся, градиентном и/или блокоподобном распределении;
(2) химико-механическое полирование подложки в течение периода времени и при температуре, достаточных для достижения требуемой глобальной плоскостности; и
(3) изъятие подложки из контакта с водной полирующей композицией.
(1) контактирование подложки по меньшей мере один раз с водной полирующей композицией, содержащей
(А) абразивные частицы, выбранные из группы, состоящей из оксида кремния, оксида церия и их смесей, и
(Ва) по меньшей мере одно амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из растворимых в воде или диспергируемых в воде поверхностно-активных веществ, имеющих
(b1a) по меньшей мере одну гидрофобную группу, выбранную из группы, состоящей из линейных алкильных групп, имеющих 5-20 атомов углерода, и разветвленных алкильных групп (b1); и
(b2) по меньшей мере одну гидрофильную группу, выбранную из группы, состоящей из полиоксиалкиленовых групп, содержащих
(b21) оксиэтиленовые мономерные звенья и
(b22) по меньшей мере один тип замещенных оксиалкиленовых мономерных звеньев, в которых заместители выбраны из группы, состоящей из алкильных, циклоалкильных, или арильных, алкил-циклоалкильных, алкил-арильных, циклоалкил-арильных и алкил-циклоалкил-арильных групп;
где указанная полиоксиалкиленовая группа содержит мономерные звенья (b21) и (b22) в статистическом, чередующемся, градиентном и/или блокоподобном распределении;
(2) химико-механическое полирование подложки в течение периода времени и при температуре, достаточных для достижения требуемой глобальной плоскостности; и
(3) изъятие подложки из контакта с водной полирующей композицией.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что материал диэлектрического слоя с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной выбран из группы, состоящей из пористых и непористых органически модифицированных кремниевых стекол и органических полимеров.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что органически модифицированное кремниевое стекло представляет собой допированный углеродом диоксид кремния (CDO).
12. Способ по п.10, отличающийся тем, что подложка дополнительно содержит по меньшей мере один слой, выбранный из группы, состоящей из других диэлектрических слоев, чем диэлектрические слои с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной, барьерных слоев и металлических слоев.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что диэлектрический слой представляет собой слой из диоксида кремния.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что касательно показателей скорости удаления материала (MRR) он имеет селективность по отношению к диоксиду кремния по сравнению с диэлектрическим материалом с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной >3.
15. Применение водной полирующей композиции, определенной в любом из пп.1-8, для производства электрических, механических и оптических устройств.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US39063910P | 2010-10-07 | 2010-10-07 | |
| EP10186886 | 2010-10-07 | ||
| EP10186886.7 | 2010-10-07 | ||
| US61/390,639 | 2010-10-07 | ||
| PCT/IB2011/054344 WO2012046179A1 (en) | 2010-10-07 | 2011-10-04 | Aqueous polishing composition and process for chemically mechanically polishing substrates having patterned or unpatterned low-k dielectric layers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013120380A RU2013120380A (ru) | 2014-11-20 |
| RU2589482C2 true RU2589482C2 (ru) | 2016-07-10 |
Family
ID=43651487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013120380/05A RU2589482C2 (ru) | 2010-10-07 | 2011-10-04 | Водная полирующая композиция и способ химико-механического полирования подложек, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой диэлектрической постоянной |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9070632B2 (ru) |
| EP (1) | EP2625236B1 (ru) |
| KR (1) | KR101907860B1 (ru) |
| CN (1) | CN103249789B (ru) |
| IL (1) | IL225744B (ru) |
| MY (1) | MY158489A (ru) |
| RU (1) | RU2589482C2 (ru) |
| SG (1) | SG189327A1 (ru) |
| WO (1) | WO2012046179A1 (ru) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103249790A (zh) | 2010-12-10 | 2013-08-14 | 巴斯夫欧洲公司 | 用于化学机械抛光包含氧化硅电介质和多晶硅膜的基底的含水抛光组合物和方法 |
| CN102956450B (zh) * | 2011-08-16 | 2015-03-11 | 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 | 一种制作半导体器件的方法 |
| ES2545857T3 (es) | 2011-11-10 | 2015-09-16 | Basf Se | Aditivo de baño de estucado de papel que comprende monómero de ácido, monómero asociativo y monómero no iónico |
| WO2013093557A1 (en) | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Basf Se | Chemical mechanical polishing composition comprising polyvinyl phosphonic acid and its derivatives |
| SG11201407520XA (en) * | 2012-05-23 | 2014-12-30 | Basf Se | A process for the manufacture of semiconductor devices comprising the chemical mechanical polishing (cmp) of iii-v material in the presence of a cmp composition comprising a specific non-ionic surfact |
| EP2682440A1 (en) * | 2012-07-06 | 2014-01-08 | Basf Se | A chemical mechanical polishing (cmp) composition comprising a non-ionic surfactant and a carbonate salt |
| KR20180091936A (ko) * | 2016-01-06 | 2018-08-16 | 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 | 저-k 기재의 연마 방법 |
| CN113122143B (zh) * | 2019-12-31 | 2024-03-08 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种化学机械抛光液及其在铜抛光中的应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2001132541A (ru) * | 2000-12-04 | 2003-09-20 | Байер Акциенгезелльшафт (De) | Полированная суспензия для химико-механического полирования металлических и металл-диэлектрических структур |
| JP2006160964A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 研磨剤含有洗浄剤 |
| EP1936674A2 (en) * | 2006-12-21 | 2008-06-25 | DuPont AirProducts NanoMaterials Limited Liability | Method and slurry for tuning low-k versus copper removal rates during chemical mechanical polishing |
Family Cites Families (58)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2610705C3 (de) | 1976-03-13 | 1978-10-19 | Henkel Kgaa, 4000 Duesseldorf | Saure galvanische Kupferbäder |
| US5057560A (en) | 1987-10-05 | 1991-10-15 | Ciba-Geigy Corporation | Thermotropic copolymer hydrogels from N,N-dimethylacrylamide and methoxy-ethyl (meth) acrylate |
| FR2694939B1 (fr) | 1992-08-20 | 1994-12-23 | Schlumberger Cie Dowell | Polymères thermoviscosifiants, leur synthèse et leurs applications notamment dans l'industrie pétrolière. |
| US6068787A (en) | 1996-11-26 | 2000-05-30 | Cabot Corporation | Composition and slurry useful for metal CMP |
| US5770528A (en) | 1996-12-31 | 1998-06-23 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Methylated hydroxypropylcellulose and temperature responsive products made therefrom |
| US7547669B2 (en) | 1998-07-06 | 2009-06-16 | Ekc Technology, Inc. | Remover compositions for dual damascene system |
| EP1150341A4 (en) * | 1998-12-28 | 2005-06-08 | Hitachi Chemical Co Ltd | MATERIALS FOR METAL POLLING LIQUID, METAL POLISHING LIQUID, THEIR PRODUCTION AND POLISHING METHOD |
| KR100447552B1 (ko) | 1999-03-18 | 2004-09-08 | 가부시끼가이샤 도시바 | 수계 분산체 및 반도체 장치의 제조에 사용하는 화학 기계연마용 수계 분산체 및 반도체 장치의 제조 방법 및 매립배선의 형성 방법 |
| US7425581B2 (en) | 1999-07-30 | 2008-09-16 | Universiteit Utrecht | Temperature sensitive polymers |
| DE10006538C2 (de) | 2000-02-15 | 2002-11-28 | Forsch Pigmente Und Lacke E V | Verfahren zur Beschichtung von Partikeln mit LCST-Polymeren |
| EP1197587B1 (en) | 2000-10-13 | 2006-09-20 | Shipley Co. L.L.C. | Seed layer repair and electroplating bath |
| JP4009986B2 (ja) | 2000-11-29 | 2007-11-21 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、およびそれを用いてメモリーハードディスクを研磨する研磨方法 |
| FR2824832B1 (fr) | 2001-05-16 | 2005-05-27 | Oreal | Polymeres hydrosolubles a squelette hydrosoluble et a unites laterales a lcst, leur procede de preparation, compositions aqueuses les contenant, et leur utilisation dans le domaine cosmetique |
| US6705926B2 (en) * | 2001-10-24 | 2004-03-16 | Cabot Microelectronics Corporation | Boron-containing polishing system and method |
| DE10152993A1 (de) | 2001-10-26 | 2003-05-08 | Bayer Ag | Zusammensetzung für das chemisch-mechanische Polieren von Metall- und Metall/Dielektrikastrukturen mit hoher Selektivität |
| US6749653B2 (en) * | 2002-02-21 | 2004-06-15 | 3M Innovative Properties Company | Abrasive particles containing sintered, polycrystalline zirconia |
| AU2003233400A1 (en) | 2002-03-15 | 2003-09-29 | The Penn State Research Foundation | Method for control of temperature-sensitivity of polymers in solution |
| JP3516446B2 (ja) | 2002-04-26 | 2004-04-05 | 東京応化工業株式会社 | ホトレジスト剥離方法 |
| US6974777B2 (en) | 2002-06-07 | 2005-12-13 | Cabot Microelectronics Corporation | CMP compositions for low-k dielectric materials |
| JP4443864B2 (ja) | 2002-07-12 | 2010-03-31 | 株式会社ルネサステクノロジ | レジストまたはエッチング残さ物除去用洗浄液および半導体装置の製造方法 |
| US7021993B2 (en) * | 2002-07-19 | 2006-04-04 | Cabot Microelectronics Corporation | Method of polishing a substrate with a polishing system containing conducting polymer |
| JP4083502B2 (ja) * | 2002-08-19 | 2008-04-30 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨方法及びそれに用いられる研磨用組成物 |
| DE10243438A1 (de) | 2002-09-18 | 2004-03-25 | Merck Patent Gmbh | Oberflächenmodifizierte Effektpigmente |
| DE10254430A1 (de) | 2002-11-21 | 2004-06-03 | Süd-Chemie AG | LCST-Polymere |
| DE10254432A1 (de) | 2002-11-21 | 2004-06-03 | Süd-Chemie AG | LCST-Polymere |
| EP1422320A1 (en) | 2002-11-21 | 2004-05-26 | Shipley Company, L.L.C. | Copper electroplating bath |
| US7300601B2 (en) | 2002-12-10 | 2007-11-27 | Advanced Technology Materials, Inc. | Passivative chemical mechanical polishing composition for copper film planarization |
| US20040175942A1 (en) | 2003-01-03 | 2004-09-09 | Chang Song Y. | Composition and method used for chemical mechanical planarization of metals |
| TW200505975A (en) | 2003-04-18 | 2005-02-16 | Ekc Technology Inc | Aqueous fluoride compositions for cleaning semiconductor devices |
| JP2007535118A (ja) | 2003-07-09 | 2007-11-29 | ダイネア ケミカルズ オイ | 化学的機械的な平坦化に用いるための非高分子有機粒子 |
| US7153335B2 (en) | 2003-10-10 | 2006-12-26 | Dupont Air Products Nanomaterials Llc | Tunable composition and method for chemical-mechanical planarization with aspartic acid/tolyltriazole |
| DE10358092A1 (de) | 2003-12-10 | 2005-07-14 | Merck Patent Gmbh | Oberflächenmodifizierte Partikel |
| KR100640600B1 (ko) | 2003-12-12 | 2006-11-01 | 삼성전자주식회사 | 슬러리 조성물 및 이를 이용한 화학기계적연마공정를포함하는 반도체 소자의 제조방법 |
| US7026441B2 (en) | 2004-08-12 | 2006-04-11 | Intel Corporation | Thermoresponsive sensor comprising a polymer solution |
| TW200632147A (ru) | 2004-11-12 | 2006-09-16 | ||
| JP4131270B2 (ja) | 2005-03-01 | 2008-08-13 | トヨタ自動車株式会社 | 車輌の制駆動力制御装置 |
| CN1900146B (zh) * | 2005-07-21 | 2012-02-29 | 安集微电子（上海）有限公司 | 化学机械抛光液 |
| FR2889194A1 (fr) | 2005-07-27 | 2007-02-02 | Rhodia Chimie Sa | Copolymere a blocs comprenant un bloc lcst presentant une temperature inferieur critique de solubilite, formulations comprenant le copolymere et utilisation pour vectoriser un ingredient actif |
| JP2009503910A (ja) | 2005-08-05 | 2009-01-29 | アドバンスド テクノロジー マテリアルズ，インコーポレイテッド | 金属フィルム平坦化用高スループット化学機械研磨組成物 |
| US20090130384A1 (en) | 2005-09-30 | 2009-05-21 | Toyama Prefecture | Chip Provided with film Having Hole Pattern with the Use of Thermoresponsive Polymer and Method of Producing the Same |
| US20070077865A1 (en) * | 2005-10-04 | 2007-04-05 | Cabot Microelectronics Corporation | Method for controlling polysilicon removal |
| US9120952B2 (en) | 2006-10-27 | 2015-09-01 | University Of South Florida | Polymeric microgels for chemical mechanical planarization (CMP) processing |
| US20080105652A1 (en) * | 2006-11-02 | 2008-05-08 | Cabot Microelectronics Corporation | CMP of copper/ruthenium/tantalum substrates |
| US7456107B2 (en) * | 2006-11-09 | 2008-11-25 | Cabot Microelectronics Corporation | Compositions and methods for CMP of low-k-dielectric materials |
| US20080148649A1 (en) * | 2006-12-21 | 2008-06-26 | Zhendong Liu | Ruthenium-barrier polishing slurry |
| WO2009056491A1 (en) * | 2007-10-29 | 2009-05-07 | Basf Se | Cmp slurry composition and process for planarizing copper containing surfaces provided with a diffusion barrier layer |
| JP2009164186A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Fujimi Inc | 研磨用組成物 |
| JP5314329B2 (ja) | 2008-06-12 | 2013-10-16 | 富士フイルム株式会社 | 研磨液 |
| US8247327B2 (en) * | 2008-07-30 | 2012-08-21 | Cabot Microelectronics Corporation | Methods and compositions for polishing silicon-containing substrates |
| TW201031743A (en) | 2008-12-18 | 2010-09-01 | Basf Se | Surfactant mixture comprising branched short-chain and branched long-chain components |
| WO2011003904A1 (de) | 2009-07-10 | 2011-01-13 | Basf Se | Tensidgemisch mit kurz- und langkettigen komponenten |
| KR101809762B1 (ko) | 2009-11-13 | 2017-12-15 | 바스프 에스이 | 무기 입자 및 중합체 입자를 포함하는 화학적 기계적 연마 (ｃｍｐ) 조성물 |
| EP2539411B1 (en) | 2010-02-22 | 2020-08-05 | Basf Se | Chemical-mechanical planarization of substrates containing copper, ruthenium, and tantalum layers |
| WO2011104640A1 (en) | 2010-02-24 | 2011-09-01 | Basf Se | Aqueous polishing agent and graft copolymers and their use in process for polishing patterned and unstructured metal surfaces |
| TWI538971B (zh) | 2010-09-08 | 2016-06-21 | 巴斯夫歐洲公司 | 用於電子、機械及光學裝置之化學機械研磨基材之水性研磨組成物及方法 |
| MY175638A (en) | 2010-09-08 | 2020-07-03 | Basf Se | Aqueous polishing composition and process for chemically mechanically polishing substrates containing silicon oxide dielectic and polysilicon films. |
| EP2613910A4 (en) | 2010-09-08 | 2017-12-13 | Basf Se | Process for chemically mechanically polishing substrates containing silicon oxide dielectric films and polysilicon and/or silicon nitride films |
| MY164859A (en) | 2010-09-08 | 2018-01-30 | Basf Se | Aqueous polishing composition and process for chemically mechanically polishing substrate materials for electrical, mechanical and optical devices |
-
2011
- 2011-10-04 SG SG2013026414A patent/SG189327A1/en unknown
- 2011-10-04 MY MYPI2013001631A patent/MY158489A/en unknown
- 2011-10-04 US US13/878,361 patent/US9070632B2/en active Active
- 2011-10-04 EP EP11830272.8A patent/EP2625236B1/en active Active
- 2011-10-04 RU RU2013120380/05A patent/RU2589482C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2011-10-04 KR KR1020137011460A patent/KR101907860B1/ko active IP Right Grant
- 2011-10-04 WO PCT/IB2011/054344 patent/WO2012046179A1/en active Application Filing
- 2011-10-04 CN CN201180058705.3A patent/CN103249789B/zh active Active
-
2013
- 2013-04-14 IL IL225744A patent/IL225744B/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2001132541A (ru) * | 2000-12-04 | 2003-09-20 | Байер Акциенгезелльшафт (De) | Полированная суспензия для химико-механического полирования металлических и металл-диэлектрических структур |
| JP2006160964A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 研磨剤含有洗浄剤 |
| EP1936674A2 (en) * | 2006-12-21 | 2008-06-25 | DuPont AirProducts NanoMaterials Limited Liability | Method and slurry for tuning low-k versus copper removal rates during chemical mechanical polishing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2625236B1 (en) | 2017-12-13 |
| US9070632B2 (en) | 2015-06-30 |
| EP2625236A4 (en) | 2014-05-14 |
| EP2625236A1 (en) | 2013-08-14 |
| WO2012046179A1 (en) | 2012-04-12 |
| IL225744A0 (en) | 2013-06-27 |
| KR101907860B1 (ko) | 2018-10-15 |
| MY158489A (en) | 2016-10-14 |
| CN103249789A (zh) | 2013-08-14 |
| RU2013120380A (ru) | 2014-11-20 |
| US20130273739A1 (en) | 2013-10-17 |
| CN103249789B (zh) | 2016-01-13 |
| IL225744B (en) | 2018-01-31 |
| SG189327A1 (en) | 2013-05-31 |
| KR20130117780A (ko) | 2013-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2588620C2 (ru) | Водная полирующая композиция и способ химико-механического полирования подложек, содержащих пленки на основе оксидкремниевого диэлектрика и на основе поликремния | |
| RU2589482C2 (ru) | Водная полирующая композиция и способ химико-механического полирования подложек, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой диэлектрической постоянной | |
| CN106244021B (zh) | 使用二氧化铈涂布的二氧化硅磨料的屏障化学机械平面化浆料 | |
| JP6581198B2 (ja) | 化学機械平坦化組成物用の複合研磨粒子及びその使用方法 | |
| KR101406642B1 (ko) | 화학 기계 연마용 수계 분산체 및 화학 기계 연마 방법, 및화학 기계 연마용 수계 분산체를 제조하기 위한 키트 | |
| EP1090083B1 (en) | Chemical mechanical polishing slurry useful for copper/tantalum substrates | |
| KR100641348B1 (ko) | Ｃｍｐ용 슬러리와 이의 제조 방법 및 기판의 연마 방법 | |
| JP3837277B2 (ja) | 銅の研磨に用いる化学機械研磨用水系分散体及び化学機械研磨方法 | |
| KR100956216B1 (ko) | 구리의 화학 기계적 평탄화를 위한 조성물 | |
| US20130200038A1 (en) | Aqueous polishing composition and process for chemically mechanically polishing substrates for electrical, mechanical and optical devices | |
| KR20110104443A (ko) | 폴리실리콘, 실리콘 옥사이드 및 실리콘 니트라이드를 포함하는 기판의 연마 방법 | |
| KR20150032495A (ko) | 저결점의 화학적 기계적 폴리싱 조성물 | |
| JP3849091B2 (ja) | 化学機械研磨用水系分散体 | |
| US9496146B2 (en) | Method for forming through-base wafer vias | |
| KR102005254B1 (ko) | 기판의 폴리싱 방법 | |
| JP2024516576A (ja) | 誘電材料を研磨するためのｃｍｐ組成物 | |
| JP2024500162A (ja) | 高トポロジカル選択比のための自己停止ポリッシング組成物及び方法 | |
| TWI565770B (zh) | 水性研磨組成物及用來化學機械研磨具有經圖案化或未經圖案化低ｋ介電層之基板之方法 | |
| TW202344640A (zh) | 用於矽氧化物、矽氮化物及多晶矽的選擇性及非選擇性cmp之基於氧化鈰的漿料組合物 | |
| TW202340402A (zh) | 用於矽氧化物、矽氮化物及多晶矽的選擇性及非選擇性cmp之基於氧化鈰的漿料組合物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191005 |