TWI609073B - 使用可調研磨製劑之研磨方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於化學機械研磨之領域。更明確言之,本發明係關於一種用於化學機械研磨具有沉積在矽氮化物上方的多晶矽過載物之基板之方法,係使用化學機械研磨組成物濃縮物之多個稀釋液來研磨該基板,其中,用以研磨該基板之濃縮物的第一稀釋液係調成具有第一多晶矽去除率及第一多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性;及其中,用以研磨該基板之濃縮物的第二稀釋液係調成具有第二多晶矽去除率及第二多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性。
於積體電路及其它電子裝置之製造中,傳導性、半導性及介電材料之複數層係沉積在半導體晶圓表面或從該表面移除。傳導性、半導性及介電材料之薄層可藉各種沉積技術來沉積。近代製程中的常用沉積技術包括物理氣相沉積(PVD)(又稱濺鍍)、化學氣相沉積(CVD)、電漿加強式氣相沉積(PECVD)、及電化學鍍覆(ECP)。
隨著材料層循序地沉積及移除,晶圓的最上表面變成非平面。由於隨後半導體製程(例如金屬化)要求晶圓具有
平坦表面,該晶圓需要平面化。平面化係用於去除非期望的表面外形及表面缺陷,諸如粗糙表面、聚結材料、晶格損壞、刮擦、及受污染層或材料。
化學機械平面化或化學機械研磨(CMP)係用來平面化基板(諸如半導體晶圓)的常見技術。於習知CMP中,晶圓係安裝在載具組裝件上且設置成與CMP設備的研磨墊接觸。載具組裝件提供可控制的壓力給晶圓,將其壓抵研磨墊。該墊係藉由外部驅動力相對於晶圓移動(例如旋轉)。同時,研磨組成物(「漿料(slurry)」)或其它研磨溶液係提供在晶圓與研磨墊間。如此,晶圓表面係經研磨及藉由該墊表面及漿料的化學及機械動作而變平坦。
某些現代裝置設計需要研磨組成物,其提供用於化學機械平面化方法之多晶矽對矽氮化物之優先選擇性(亦即,較高的多晶矽之去除率,相對於矽氮化物之去除率)。舉例言之,該裝置設計包括進階次65奈米(nm)積體多層胞元NAND快閃記憶體裝置,其中,多晶矽層係沉積在作為浮動閘(floating gate)的晶圓表面之主動區。更明確言之,某些現代設計要求二步驟式研磨方法,其中,該第一步驟涉及向下去除多晶矽過載物並於碰到矽氮化物特徵時停止去除,及其中,該第二步驟為拋光(buff)步驟,於該處晶圓表面上的多晶矽浮動閘區及矽氮化物特徵區係經平面化。
習知製劑由於提供低多晶矽對氧化物之去除率選擇性,故無法提供有效地停止於氮化物膜。一個此種研磨製劑係揭示於Dysard等人的美國專利申請案公開第
2007/0077865號。Dysard等人揭示一種化學機械研磨基板之方法,該方法包含:(i)將包含多晶矽及選自氧化矽及氮化矽之材料的基板與化學機械研磨系統接觸,該系統包含:(a)研磨料,(b)液體載劑,(c)以該液體載劑及溶解於或懸浮於其中的任何成分的重量為基準計,約1 ppm至約100 ppm具有約15或更少的HLB之聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物,及(d)研磨墊,(ii)相對於該基板移動該研磨墊,以及(iii)磨蝕至少部分基板以研磨該基板。
於是,為了支援裝置設計用在半導體系統製造之動態領域,持續需要有經調配來提供期望的研磨性質平衡以適合改變的設計需求之化學機械研磨組成物。舉例言之,仍然需要具有高多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性的化學機械研磨組成物以協助有效地停止在矽氮化物特徵。
本發明提供一種用於基板之化學機械研磨方法,包含:提供基板,其中,該基板包含沉積在矽氮化物上方之多晶矽過載物;提供化學機械研磨組成物濃縮物,其中,該化學機械研磨組成物濃縮物主要由下列者所組成:水,0.1至25 wt%之膠體二氧化矽研磨料(abrasive),其係具有平均粒徑100奈米;0.01至1 wt%之依據式(I)之雙四級(diquaternary)陽離子:
其中,R1係C2-C6烷基;及其中,R2、R3、R4、R5、R6、及R7各自獨立地選自C2-C6烷基;提供第一稀釋劑;提供第二稀釋劑;將該第一稀釋劑添加至該化學機械研磨組成物濃縮物之第一部分以形成第一研磨製劑,其中,該第一研磨製劑具有>4至11的pH,其中,該第一研磨製劑係調成具有2,000埃/分鐘之第一多晶矽去除率,及20:1至800:1之第一多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性;提供化學機械研磨墊;在該化學機械研磨墊與該基板間之界面產生動態接觸;將該第一研磨製劑分配至該化學機械研磨墊上之該化學機械研磨墊與該基板間之該界面處或接近該界面處;從該基板去除多晶矽過載物;將該第二稀釋劑添加至該化學機械研磨組成物濃縮物之第二部分以形成第二研磨製劑,其中,該第二研磨製劑係具有大於2至4之pH,其中,該第二研磨製劑係調成具有1,500埃/分鐘之第二多晶矽去除率,及1:1至19:1之第二多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性;將該第二研磨製劑分配至該化學機械研磨墊上之該化學機械研磨墊與該基板間之該界面處或接近該界面處;以及從該基板去除至少更多部分之該多晶矽及該至少部分之矽氮化物。
本發明提供一種用於基板之化學機械研磨方法,包
含:提供基板,其中,該基板包含沉積在矽氮化物上方之多晶矽過載物;提供化學機械研磨組成物濃縮物,其中,該化學機械研磨組成物濃縮物主要由下列者所組成:水,0.1至25 wt%之膠體二氧化矽研磨料,其係具有平均粒徑100奈米;0.01至1 wt%之依據式(I)之雙四級陽離子,其中,R1係C2-C6烷基;及其中,R2、R3、R4、R5、R6、及R7各自獨立地選自C2-C6烷基;提供第一稀釋劑;提供第二稀釋劑;將該第一稀釋劑添加至該化學機械研磨組成物濃縮物之第一部分以形成第一研磨製劑,其中,該第一研磨製劑具有>4至11的pH,其中,該第一研磨製劑係調成具有2,000埃/分鐘之第一多晶矽去除率,及20:1至800:1之第一多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性;提供化學機械研磨墊;在該化學機械研磨墊與該基板間之界面產生動態接觸;將該第一研磨製劑分配至該化學機械研磨墊上之該化學機械研磨墊與該基板間之該界面處或接近該界面處;從該基板去除多晶矽過載物;將該第二稀釋劑添加至該化學機械研磨組成物濃縮物之第二部分以形成第二研磨製劑,其中,該第二研磨製劑係具有大於2至4之pH,其中,該第二研磨製劑係調成具有1,500埃/分鐘之第二多晶矽去除率,及1:1至19:1之第二多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性;將該第二研磨製劑分配至該化學機械研磨墊上之該化學機械研磨墊與該基板間之該界面處或接近該界面處;以及從該基板去除至少更多部分之該多晶矽及至少部分之該矽氮化物;其中,該第一多晶矽去除率、該第一多
晶矽對矽氮化物之去除率選擇性、該第二多晶矽去除率、及該第二多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性全部皆於下列條件表現:每分鐘93轉的平台速度、每分鐘87轉的載具速度、200毫升/分鐘之化學機械研磨組成物流速,及於200毫米研磨機上34.5千帕(kPa)的標稱向下力,其中化學機械研磨墊係包含聚胺基甲酸酯研磨層,其係含有聚合中空核心微粒子及聚胺基甲酸酯浸漬之非紡亞墊。
用於本發明之方法的化學機械研磨濃縮物可經稀釋而提供該濃縮物之第一稀釋液,該稀釋液係調成提供高多晶矽去除率及高多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性來用於在浮動多晶矽閘特徵之形成中的該第一研磨步驟;及然後,可經稀釋而提供該濃縮物之第二稀釋液,該稀釋液係調成提供第二多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性來用於其中非選擇性漿料為所欲者之浮動多晶矽閘特徵之形成中的該第二研磨步驟。
適用於本發明之化學機械研磨方法之基板包含具有多晶矽沉積在矽氮化物上方之半導體基板。
包含在本發明之方法所使用的化學機械研磨組成物濃縮物中之水較佳為去離子水及蒸餾水中之至少一者以限制伴隨的雜質。
用在本發明之方法的化學機械研磨組成物濃縮物中之
膠體二氧化矽研磨料藉由動態光散射技術測量係具有平均粒徑100奈米(較佳地5至100奈米;更佳地10至60奈米;最佳地20至60奈米)。
用在本發明之方法的化學機械研磨組成物濃縮物較佳含有0.1至25 wt%(更佳地1至20 wt%,又更佳地5至20 wt%,最佳地5至10 wt%)之膠體二氧化矽研磨料。
用在本發明之方法的化學機械研磨組成物濃縮物中的雙四級陽離子係依據式(I):
其中,R1係選自C2-6烷基(較佳地,其中R1係選自-(CH2)6-基及-(CH2)4-基;最佳地,其中R1係-(CH2)4-基);及其中,R2、R3、R4、R5、R6、及R7各自獨立地選自C2-6烷基(較佳地,其中R2、R3、R4、R5、R6、及R7各自為丁基)。用在本發明之方法的化學機械研磨組成物濃縮物較佳地包含:0.01至1 wt%(更佳地0.05至0.5 wt%,最佳地0.05至0.1 wt%)之依據式(I)之雙四級物質。最佳地,用在本發明之方法的化學機械研磨組成物濃縮物包含:0.05至0.1 wt%之依據式(I)之雙四級物質,其中,R1為-(CH2)4-基;及其中,R2、R3、R4、R5、R6、及R7各自為-(CH2)3CH3基。
用在本發明之方法的化學機械研磨組成物濃縮物視需要較佳為不含腐蝕抑制劑。如本文及隨附之申請專利範圍
所用之術語「不含腐蝕抑制劑」表示化學機械研磨組成物濃縮物不含有苯并三唑;1,2,3-苯并三唑;5,6-二甲基-1,2,3-苯并三唑;1-(1,2-二羧基乙基)苯并三唑;1-[N,M-雙(羥基乙基)胺基甲基]苯并三唑;或1-(羥基甲基)苯并三唑。
用在本發明之化學機械研磨方法的化學機械研磨組成物濃縮物較佳為不含氧化劑。本文及隨附之申請專利範圍所用之術語「不含氧化劑」表示化學機械研磨組成物濃縮物不含氧化劑,諸如過氧化氫、過硫酸鹽類(例如單過硫酸銨、及二過硫酸鉀)及過錪酸鹽類(例如過錪酸鉀)。
用於本發明之方法的第一稀釋劑較佳包含去離子水及蒸餾水中之至少一者。較佳地,該第一稀釋劑包含pH調整劑(較佳地,其中該pH調整劑係選自氫氧化銨及氫氧化鉀;最佳地氫氧化鉀)及去離子水及蒸餾水中之至少一者。更佳地,該第一稀釋劑係選自去離子水及蒸餾水。最佳地,該第一稀釋劑係去離子水。
用於本發明之方法的第二稀釋劑較佳包含去離子水及蒸餾水中之至少一者。該第二稀釋劑視需要地進一步包含pH調整劑。較佳地,該第二稀釋劑係選自去離子水或蒸餾水。更佳地,該第二稀釋劑係去離子水。
較佳的pH調整劑包括酸類及鹼類。較佳的酸pH調整劑係選自磷酸、硝酸、硫酸及鹽酸(最佳地,硝酸)。較佳的鹼pH調整劑係選自氫氧化銨及氫氧化鉀(最佳地,氫氧化鉀)。
用在本發明之方法的化學機械研磨組成物濃縮物之各
種稀釋液的研磨效能參數(亦即,多晶矽去除率、矽氮化物去除率及多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性)係於2至11之研磨pH之範圍廣泛可調。在施加34.5 kPa(5 psi)之向下力之實例中陳述的研磨條件下,所使用的化學機械研磨組成物濃縮物之稀釋液具有2,000至7,000埃/分鐘之可調多晶矽去除率;1至1,000埃/分鐘(1至600埃/分鐘)之可調矽氮化物去除率,及1:1至800:1之可調多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性。
較佳地,用在本發明之方法的化學機械研磨組成物濃縮物的稀釋液,如於施加34.5 kPa(5 psi)向下力之實例中陳述的研磨條件下測量,具有分別地相對應於2至11 pH之化學機械研磨組成物濃縮物之2000至7,000埃/分鐘之可調多晶矽去除率。
較佳地,用在本發明之方法的化學機械研磨組成物濃縮物,如於施加34.5 kPa(5 psi)向下力之實例中陳述的研磨條件下測量,具有分別地相對應於2至11 pH之化學機械研磨組成物濃縮物之1至600埃/分鐘之可調矽氮化物去除率。
較佳地,用在本發明之方法的化學機械研磨組成物濃縮物,如於施加34.5 kPa(5 psi)向下力之實例中陳述的研磨條件下測量,具有分別地相對應於2至11 pH之化學機械研磨組成物濃縮物之1:1至800:1之可調多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性。
用在本發明之方法的第一研磨製劑係藉由將第一稀釋
劑添加至該化學機械研磨組成物濃縮物而製備。較佳地,該第一研磨製劑具有>4至11(更佳>6至11)的pH。較佳地,該第一研磨製劑含有0.01至6 wt%(更佳地0.04至1 wt%)之膠體二氧化矽研磨料;及0.0001至0.1 wt%(較佳地0.0005至0.5 wt%)之依據式(I)之雙四級物質(最佳地,其中R1為-(CH2)4-基;及其中R2、R3、R4、R5、R6、及R7各自為-(CH2)3CH3基)。較佳地,該第一研磨製劑係調成具有2,000埃/分鐘(更佳地2,000至7,000埃/分鐘)之第一多晶矽去除率,及20:1至800:1之第一多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性。
用在本發明之方法的第二研磨製劑係藉由將第二稀釋劑添加至該化學機械研磨組成物濃縮物而製備。較佳地,該第二研磨製劑具有2至4(更佳3至4)的pH。較佳地,該第二研磨製劑含有1至6 wt%(更佳地2至6 wt%)之膠體二氧化矽研磨料;及0.01至0.1 wt%(較佳地0.02至0.1 wt%)之依據式(I)之雙四級物質(最佳地,其中R1為-(CH2)4-基;及其中R2、R3、R4、R5、R6、及R7各自為-(CH2)3CH3基)。較佳地,該第二研磨製劑係調成具有1,500埃/分鐘(更佳地,1,500至4,000埃/分鐘)之第二多晶矽去除率,及1:1至19:1(更佳地1:1至9:1)之第二多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性。
本發明之基板之化學機械研磨方法較佳包含:提供基板,其中,該基板包含沉積在矽氮化物上方之多晶矽過載物;提供化學機械研磨組成物濃縮物,其中,該化學機械研磨組成物濃縮物主要由下列者所組成:水,0.1至25
wt%(更佳地1至20 wt%,又更佳地5至20 wt%,最佳地5至10 wt%)之膠體二氧化矽研磨料,其藉由動態光散射技術測量係具有平均粒徑100奈米(較佳地5至100奈米;更佳地10至60奈米;最佳地20至60奈米);0.01至1 wt%(更佳地0.05至0.5 wt%;最佳地0.05至0.1 wt%)之依據式(I)之雙四級陽離子,其中,R1係C2-C6烷基(較佳地,其中R1係選自-(CH2)6-基及-(CH2)4-基;最佳地,其中R1係-(CH2)4-基);及其中R2、R3、R4、R5、R6、及R7各自獨立地選自C2-6烷基(較佳地,其中R2、R3、R4、R5、R6、及R7各自為丁基);提供第一稀釋劑(較佳地,其中該第一稀釋劑包含選自氫氧化銨及氫氧化鉀(較佳地氫氧化鉀)之pH調整劑,及去離子水及蒸餾水中之至少一者;更佳地,其中該第一稀釋劑係選自去離子水及蒸餾水;最佳地,其中該第一稀釋劑係去離子水);提供第二稀釋劑(較佳地,其中該第二稀釋劑包含去離子水及蒸餾水中之至少一者;更佳地,其中該第二稀釋劑係選自去離子水及蒸餾水;最佳地,其中該第二稀釋劑係去離子水);將該第一稀釋劑添加至該化學機械研磨組成物濃縮物之第一部分以形成第一研磨製劑,其中,該第一研磨製劑具有>4至11(更佳>6至11)的pH,其中,該第一研磨製劑係調成具有2,000埃/分鐘(更佳地2,000至7,000埃/分鐘)之第一多晶矽去除率,及20:1至800:1之第一多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性;提供化學機械研磨墊;在該化學機械研磨墊與該基板間之界面產生動態接觸;將該第一研磨製劑分配至該化學機械研
磨墊上之該化學機械研磨墊與該基板間之該界面處或接近該界面處;從該基板去除多晶矽過載物;將該第二稀釋劑添加至該化學機械研磨組成物濃縮物之第二部分而形成第二研磨製劑,其中,該第二研磨製劑係具有大於2至4(較佳地3至4)之pH,其中,該第二研磨製劑係調成具有1,500埃/分鐘(較佳地1,500至4,000埃/分鐘)之第二多晶矽去除率,及1:1至19:1(更佳地1:1至9:1)之第二多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性;將該第二研磨製劑分配至該化學機械研磨墊上之該化學機械研磨墊與該基板間之該界面處或接近該界面處;及從該基板去除至少更多部分之該多晶矽及至少部分之該矽氮化物之至少部分(較佳地,其中該第一多晶矽去除率、該第一多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性、該第二多晶矽去除率、及該第二多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性全部於下列條件表現每分鐘93轉的平台速度、每分鐘87轉的載具速度、200毫升/分鐘之化學機械研磨組成物流速,及於200毫米研磨機上34.5千帕(5 psi)的標稱向下力,其中化學機械研磨墊係包含聚胺基甲酸酯研磨層,其係含有聚合中空核心微粒子及聚胺基甲酸酯浸漬之非紡亞墊)。
現在參考下列實施例描述若干本發明之具體實施例。
實施例1及14之化學機械研磨組成物係經由下列製備:組合表1所列舉之量之各組分及餘量去離子水;及以
硝酸或氫氧化鉀調整組成物之pH成表1所列舉的最終pH。實施例2至13之化學機械研磨組成物係經以去離子水稀釋實施例1之化學機械研磨組成物而製備。
*研磨料I-克伯溶膠(KlebosolTM)II 1598-B25料漿,由AZ電子材料公司(AZ Electronic Materials)製造,得自陶氏化學公司(The Dow Chemical Company)。
£研磨料II-克伯溶膠II 30h50i料漿,由AZ電子材料
公司製造,得自陶氏化學公司。
єHBBAH:N1,N1,N1,N4,N4,N4-六丁基-1,4-丁二銨.二氫氧錯合物(1:2),得自賽肯公司(Sachem,Inc.),具有下結構:
多晶矽及矽氮化物去除率研磨試驗係使用依據實施例1至13所製備的化學機械研磨組成物來進行。更明確言之,針對化學機械研磨組成物1至13各自的多晶矽及矽氮化物去除率係識別如表1所指。研磨去除率實驗係在200毫米覆氈晶圓(亦即,8k多晶矽片狀晶圓;及1.5K矽氮化物片狀晶圓,得自西瑪技術(SEMATECH)SVTC)上進行。使用應用材料(Applied Materials)200毫米密拉(Mirra)研磨機。全部研磨實例係使用IC1010TM聚胺基甲酸酯研磨墊(市售得自羅門哈斯電子材料CMP公司(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.)進行,使用20.7kPa(3psi)之向下力,200毫升/分鐘之化學機械研磨組成物流速,每分鐘93轉的平台速度,及每分鐘87轉的載具速度。戴格力(Diagrid®)AD3BG-150855鑽石墊調理機(市售得自金尼公司(Kinik Company))用於調理該研磨墊。研磨墊係在調理機
內使用14.0磅(6.35公斤)向下力20分鐘時間破壞。研磨墊進一步在研磨前異位(ex situ)使用9磅(4.1公斤)向下力10分鐘時間調整。在以使用9磅(4.1公斤)向下力從研磨墊中心1.7吋(inch)至9.2吋以10掃掠/分鐘研磨期間,進一步原位(in situ)調理研磨墊。使用KLA-天可(Tencor)FX200測量工具,使用49點螺旋掃描但排除3毫米邊緣,測量研磨之前及之後的薄膜厚度而決定去除率。去除率實驗結果提供於表2。
多晶矽及矽氮化物去除率研磨試驗係使用依據實施例1至13所製備的化學機械研磨組成物來進行。更明確言之,針對化學機械研磨組成物1至13各自的多晶矽及矽氮
化物去除率係如表1所指。研磨去除率實驗係在200毫米覆氈晶圓(亦即,8k多晶矽片狀晶圓;及1.5K矽氮化物片狀晶圓,得自西瑪技術SVTC)上進行。使用應用材料200毫米密拉研磨機。全部研磨實例係使用IC1010TM聚胺基甲酸酯研磨墊(市售得自羅門哈斯電子材料CMP公司)進行,使用34.5 kPa(5 psi)之向下力,200毫升/分鐘之化學機械研磨組成物流速,每分鐘93轉的平台速度,及每分鐘87轉的載具速度。戴格力AD3BG-150855鑽石墊調理機(市售得自金尼公司)用於調理該研磨墊。研磨墊係在調理機內使用14.0磅(6.35公斤)向下力20分鐘時間破壞。研磨墊進一步係在研磨前異位外使用9磅(4.1公斤)向下力10分鐘時間調整。在以使用9磅(4.1公斤)向下力從研磨墊中心1.7吋至9.2吋以10掃掠/分鐘研磨期間,進一步原位調理研磨墊。使用KLA-天可(Tencor)FX200測量工具,使用49點螺旋掃描且排除3毫米邊緣,測量研磨之前及之後的薄膜厚度決定去除率。去除率實驗結果提供於表3。
Claims (10)
- 一種用於基板之化學機械研磨之方法,包含:提供基板,其中,該基板包含沉積在矽氮化物上方之多晶矽過載物;提供化學機械研磨組成物濃縮物,其中,該化學機械研磨組成物濃縮物主要係由下列者所組成:水,0.1至25wt%之具有100奈米平均粒徑之膠體二氧化矽研磨料;0.01至1wt%之依據式(I)之雙四級陽離子:
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該第一稀釋劑及該第二稀釋劑包括去離子水與pH調整劑。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該第一稀釋劑係去離子水與pH調整劑之組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該化學機 械研磨組成物濃縮物係不含腐蝕抑制劑及不含氧化劑。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,R1為C4烷基;及其中R2、R3、R4、R5、R6、及R7各自為C4烷基。
- 如申請專利範圍第5項所述之方法,其中,該化學機械研磨組成物濃縮物係不含腐蝕抑制劑。
- 如申請專利範圍第5項所述之方法,其中,該化學機械研磨組成物濃縮物係不含氧化劑。
- 如申請專利範圍第5項所述之方法,其中,該化學機械研磨組成物濃縮物係不含腐蝕抑制劑及不含氧化劑。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該化學機械研磨組成物濃縮物之pH係透過添加去離子水而調整。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該第一多晶矽去除率、該第一多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性、該第二多晶矽去除率、及該第二多晶矽對矽氮化物之去除率選擇性全部皆於下列條件表現:每分鐘93轉的平台速度、每分鐘87轉的載具速度、200毫升/分鐘之化學機械研磨組成物濃縮物流速,及於200毫米研磨機上34.5千帕的標稱向下力,其中該化學機械研磨墊係包含聚胺基甲酸酯研磨層,其係含有聚合中空核心微粒子及聚胺基甲酸酯浸漬之非紡亞墊。
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---|---|---|---|---|
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JP2006120749A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Sony Corp | 研磨方法及び研磨装置 |
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JP2011216582A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Fujifilm Corp | 研磨方法、および研磨液 |
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Non-Patent Citations (1)
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1995年10月,Juing-Yi Cheng等,"A Novel Planarization of Trench Isolation UsingPolysilicon Refill and Etchback ofChemical-Mechanical Polish",J. Electrochem. Soc., Vol. 142, No. 10, October 1995 9 The Electrochemical Society, Inc. * |
Also Published As
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