ВОДНАЯ ПОЛИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ХИМИКО-МЕХАНИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ ПОДЛОЖЕК, ИМЕЮЩИХ СТРУКТУРИРОВАННЫЕ ИЛИ НЕСТРУКТУРИРОВАННЫЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЛОИ С НИЗКОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПОСТОЯННОЙ Российский патент 2016 года по МПК C09G1/02 H01L21/306 

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-С_1-4-алкилдецины, насыщенные или частично ненасыщенные С_6-30 алкильные группы, полиоксипропиленовые группы, С_6-12 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.

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.

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.

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.

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.