DE102012015824A1 - Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von Kupfer - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats, das Kupfer umfasst, unter Verwendung einer nicht-selektiven chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung, die nur wenige Defekte verursacht.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Halbleitersubstrats, das Kupfer-Zwischenverbindungen bzw. -Verbindungsleitungen umfasst.
- Kupfer ist gegenwärtig das Zwischenverbindungsmaterial der Wahl zur Verwendung in Halbleiterintegrationsschemata aufgrund seines relativ niedrigen Widerstands und seiner verbesserten Beständigkeit gegen eine Elektromigration. Bei den Schwierigkeiten, die beim Ätzen von Kupfer unter Verwendung eines Plasmas auftreten, werden typischerweise Damascene-Techniken zur Herstellung von Kupfer-Zwischenverbindungen eingesetzt. In einer typischen Damascene-Struktur wird ein Graben oder ein Verbindungskontakt bzw. ein Kontaktloch in eine Dielektrikumschicht geätzt, ein Barrierematerial (typischerweise Ta, TaN) und ein Keim-Kupfermaterial werden dann in dem Graben oder dem Verbindungskontakt bzw. Kontaktloch abgeschieden und dann wird Kupfer als Masse durch Elektroplattieren abgeschieden. Das abgeschiedene Kupfer füllt den gewünschten Bereich (d. h. den Graben oder den Verbindungskontakt bzw. das Kontaktloch) und breitet sich über die den Wafer umgebenden Bereiche aus. Ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP) wird dann eingesetzt, um das nicht benötigte (überschüssige) Kupfermaterial zu entfernen und die Waferoberfläche zu planarisieren.
- Ein herkömmliches Kupfer-CMP ist typischerweise ein mehrstufiges Verfahren. Der typische erste Schritt besteht darin, eine Polierzusammensetzung zu verwenden, die eine hohe Selektivität der Entfernungsgeschwindigkeit von Kupfer bezogen auf das Barrierematerial aufweist, um ein schnelles Entfernen der Masse des nicht benötigten (überschüssigen) Kupfers von der Waferoberfläche zu erleichtern. Die Polierzusammensetzung mit hoher Selektivität ist so gestaltet, dass sie einen Polierstop auf der Barriereschicht erleichtert. Dennoch kann die hohe Kupferselektivität des ersten Polierschritts dazu führen, dass die Kupferschicht, die innerhalb der Gräben oder der Verbindungskontakte bzw. der Kontaktlöcher abgeschieden ist, poliert wird, was einen Effekt verursacht, der als „Dishing” bekannt ist. Ein typischer zweiter Schritt ist die Verwendung einer weiteren Polierzusammensetzung (einer Barriereformulierung) zur Erleichterung der Entfernung des Barrierematerials von der Waferoberfläche. In einem typischen Integrationsschema mit einer Aufschlämmung mit niedriger Selektivität (LSS) ist die ausgewählte Barriereformulierung so gestaltet, dass sie keine Selektivität für Kupfer bezogen auf das Barrierematerial aufweist, um die Bandbreite des Prozesses zu verbessern und das Dishing zu vermindern. Ein dritter Schritt (z. B. ein Polier- bzw. Schwabbelschritt) wird periodisch eingesetzt, um die Defekte der polierten Oberfläche zu vermindern.
- Die Verbesserung des Defektleistungsvermögens beim chemisch-mechanischen Polieren von Kupfer ist eine schwierige Herausforderung unter Berücksichtigung der relativen Weichheit von Kupfer. Die Defekte, die mit einem Kupfer-CMP einhergehen, sind in erster Linie verschiedene Kratzer und Rattermarken. Die Verminderung der Defekte bei einem Kupfer-CMP ist aufgrund der mit den Defekten einhergehenden Ausbeuteverluste und Probleme bezüglich der Zuverlässigkeit von besonderem Interesse.
- Eine angebliche Lösung zur Verminderung der Defekte beim Kupfer-CMP ist von Siddiqui et al. in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2008/0148652 offenbart. Siddiqui et al. offenbaren eine Zusammensetzung und ein dazugehöriges Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Kupfer-enthaltenden Substrats, das angeblich geringe Defektniveaus während der Kupfer-CMP-Verarbeitung erbringt, wobei die Zusammensetzung ein kolloidales Siliziumdioxid umfasst, das im Wesentlichen frei von löslichen polymeren Silikaten ist.
- Dennoch besteht ein fortgesetzter Bedarf für die Entwicklung neuer chemisch-mechanischer Polierzusammensetzungen und Verfahren, die ein verbessertes Kupferdefekt-Leistungsvermögen erbringen.
- Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats bereit, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat Kupfer umfasst, Bereitstellen einer chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung, die als ursprüngliche Komponenten umfasst: Wasser, 0,1 bis 20 Gew.-% eines Schleifmittels, 0,01 bis 15 Gew.-% eines Komplexierungsmittels, 0,02 bis 5 Gew.-% eines Hemmstoffs, 0,01 bis 5 Gew.-% einer Phosphor-enthaltenden Verbindung, 0,001 bis 3 Gew.-% eines Polyvinylpyrrolidons, > 0,1 bis 1 Gew.-% Histidin, > 0,1 bis 1 Gew.-% Guanidin, wobei das Guanidin aus Guanidin, Guanidinderivaten, Guanidinsalzen und Gemischen davon ausgewählt ist, 0 bis 25 Gew.-% eines optionalen Oxidationsmittels, 0 bis 0,1 Gew.-% eines optionalen Verlaufmittels, 0 bis 0,01 Gew.-% eines optionalen Biozids, ein optionales pH-Einstellmittel, wobei die bereitgestellte chemisch-mechanische Polieraufschlämmungszusammensetzung einen pH-Wert von 9 bis 11 aufweist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens mit einer Polieroberfläche, Aufbringen der chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen der Polieroberfläche des chemisch-mechanischen Polierkissens und dem Substrat mit einer Andruckkraft von 0,69 bis 34,5 kPa, wobei das Substrat poliert wird und wobei ein Teil des Kupfers von dem Substrat entfernt wird.
- Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats bereit, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat Kupfer umfasst, Bereitstellen einer chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung, die als ursprüngliche Komponenten umfasst: Wasser, 0,5 bis 15 Gew.-% eines Schleifmittels, wobei das Schleifmittel ein kolloidales Siliziumdioxidschleifmittel mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 25 bis 75 nm ist, 0,1 bis 1 Gew.-% eines Komplexierungsmittels, wobei das Komplexierungsmittel Zitronensäure ist, 0,05 bis 2 Gew.-% eines Hemmstoffs, wobei der Hemmstoff Benzotriazol ist, 0,05 bis 3 Gew.-% einer Phosphorenthaltenden Verbindung, wobei die Phosphor-enthaltende Verbindung Phosphorsäure ist, 0,05 bis 1,5 Gew.-% eines Polyvinylpyrrolidons, wobei das Polyvinylpyrrolidon ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 2500 bis 50000 aufweist, 0,25 bis 1 Gew.-% Histidin, 0,25 bis 1 Gew.-% Guanidin, wobei das Guanidin aus Guanidin, Guanidinderivaten, Guanidinsalzen und Gemischen davon ausgewählt ist, 0,1 bis 10 Gew.-% eines Oxidationsmittels, wobei das Oxidationsmittel H2O2 ist, 0,01 bis 0,1 Gew.-% eines Verlaufmittels, wobei das Verlaufmittel Ammoniumchlorid ist, 0,001 bis 0,01 Gew.-% eines Biozids und 0,1 bis 1 Gew.-% eines pH-Einstellmittels, wobei das pH-Einstellmittel Kaliumhydroxid ist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens mit einer Polieroberfläche, Aufbringen der chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen der Polieroberfläche des chemisch-mechanischen Polierkissens und dem Substrat mit einer Andruckkraft von 0,69 bis 34,5 kPa, wobei das Substrat poliert wird, wobei ein Teil des Kupfers von dem Substrat entfernt wird, und wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Kupfer-Entfernungsgeschwindigkeit von ≥ 1100 Å/min bei einer SP1-Defektanzahl nach dem Polieren mit einer Größe von > 0,1 μm von ≤ 200 bei einer Plattendrehzahl von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägerdrehzahl von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Flussrate der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung von 300 ml/min und einer Nennandruckkraft von 11,7 kPa auf einem 200 mm-Poliergerät unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Polierkissens, das eine Polyurethan-Polierschicht, die polymere Mikroteilchen mit hohlem Kern enthält, und ein Polyurethan-imprägniertes Vlies-Unterkissen umfasst, erleichtert.
- Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats bereit, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat Kupfer umfasst, Bereitstellen einer chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung, die als ursprüngliche Komponenten umfasst: Wasser, 10 bis 15 Gew.-% eines Schleifmittels, wobei das Schleifmittel ein kolloidales Siliziumdioxidschleifmittel mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 25 bis 75 nm ist, 0,01 bis 0,5 Gew.-% des Komplexierungsmittels, wobei das Komplexierungsmittel Zitronensäure ist, 0,05 bis 1 Gew.-% eines Hemmstoffs, wobei der Hemmstoff Benzotriazol ist, 0,05 bis 0,2 Gew.-% einer Phosphorenthaltenden Verbindung, wobei die Phosphor-enthaltende Verbindung Phosphorsäure ist, 0,1 bis 1 Gew.-% eines Polyvinylpyrrolidons, wobei das Polyvinylpyrrolidon ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 12000 bis 20000 aufweist, 0,25 bis 0,6 Gew.-% Histidin, 0,25 bis 0,6 Gew.-% Guanidin-HCl, 0,1 bis 5 Gew.-% eines Oxidationsmittels, wobei das Oxidationsmittel H2O2 ist, 0,01 bis 0,05 Gew.-% eines Verlaufmittels, wobei das Verlaufmittel Ammoniumchlorid ist, 0,001 bis 0,01 Gew.-% eines Biozids und 0,1 bis 1 Gew.-% eines pH-Einstellmittels, wobei das pH-Einstellmittel Kaliumhydroxid ist und wobei ≤ 10% Differenz bei der Masse von Histidin und Guanidin-HCl, die als ursprüngliche Komponenten in die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung einbezogen werden, vorliegen, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens mit einer Polieroberfläche, Aufbringen der chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen der Polieroberfläche des chemisch-mechanischen Polierkissens und dem Substrat mit einer Andruckkraft von 0,69 bis 34,5 kPa, wobei das Substrat poliert wird, wobei ein Teil des Kupfers von dem Substrat entfernt wird, und wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Kupfer-Entfernungsgeschwindigkeit von ≥ 1100 Amin bei einer SP1-Defektanzahl nach dem Polieren mit einer Größe von > 0,1 μm von ≤ 200 bei einer Plattendrehzahl von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägerdrehzahl von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Flussrate der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung von 300 ml/min und einer Nennandruckkraft von 11,7 kPa auf einem 200 mm-Poliergerät unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Polierkissens, das eine Polyurethan-Polierschicht, die polymere Mikroteilchen mit hohlem Kern enthält, und ein Polyurethan-imprägniertes Vlies-Unterkissen umfasst, erleichtert.
- Detaillierte Beschreibung
- Das Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung ist zum Polieren eines Substrats geeignet, das Kupfer enthält, insbesondere von Halbleiterwafern, die Kupfer-Zwischenverbindungen umfassen. Die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, stellt vorzugsweise eine hohe Kupfer-Entfernungsgeschwindigkeit (≥ 1100 Å/min) mit einem verbesserten Defektleistungsvermögen (≤ 200 Defekte von > 0,1 μm) in einer nicht-selektiven Formulierung bereit.
- Das Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats der vorliegenden Erfindung ist zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats geeignet, das Kupfer umfasst. Das Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats der vorliegenden Erfindung ist insbesondere zum chemisch-mechanischen Polieren eines Halbleiterwafers geeignet, der Kupfer-Zwischenverbindungen aufweist.
- Das Substrat, das unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung poliert wird, umfasst gegebenenfalls ferner ein zusätzliches Material, das aus Phosphorsilikatglas (PSG), Borophosphorsilikatglas (BPSG), undotiertem Silikatglas (USG), Spin-on-Glas (SOG), Tetraethylorthosilikat (TEOS), Plasma-verstärktem TEOS (PETEOS), fließfähigem Oxid (FOx), mittels chemischer Dampfabscheidung mit hochdichtem Plasma (HDP-CVD) erzeugtem Oxid und Tantalnitrid (TaN) ausgewählt ist. Vorzugsweise umfasst das Substrat, das unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung poliert wird, ferner ein zusätzliches Material, das aus TaN und TEOS ausgewählt ist.
- Vorzugsweise ist das Wasser, das als eine ursprüngliche Komponente in der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung verwendet wird, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, mindestens eines von entionisiert und destilliert, um zufällige Verunreinigungen zu begrenzen.
- Schleifmittel, die zur Verwendung in der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung geeignet sind, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, umfassen z. B. anorganische Oxide, anorganische Hydroxide, anorganische Hydroxidoxide, Metallboride, Metallcarbide, Metallnitride, Polymerteilchen und Gemische, die mindestens eines der vorstehend genannten Materialien umfassen. Geeignete anorganische Oxide umfassen z. B. Siliziumdioxid (SiO2), Aluminiumoxid (Al2O3), Zirkoniumoxid (ZrO2), Ceroxid (CeO2), Manganoxid (MnO2), Titanoxid (TiO2) oder Kombinationen, die mindestens eines der vorstehend genannten Oxide umfassen. Modifizierte Formen dieser anorganischen Oxide, wie z. B. mit organischem Polymer beschichtete anorganische Oxidteilchen und anorganisch beschichtete Teilchen, können gegebenenfalls auch eingesetzt werden. Geeignete Metallcarbide, -boride und -nitride umfassen z. B. Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbonitrid (SiCN), Borcarbid, Wolframcarbid, Zirkoniumcarbid, Aluminiumborid, Tantalcarbid, Titancarbid oder Kombinationen, die mindestens eines der vorstehend genannten Metallcarbide, -boride und -nitride umfassen. Vorzugsweise ist das verwendete Schleifmittel ein kolloidales Siliziumdioxidschleifmittel. Mehr bevorzugt ist das verwendete Schleifmittel ein kolloidales Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 bis 200 nm (mehr bevorzugt 1 bis 100 nm, insbesondere 25 bis 75 nm), bestimmt mittels bekannter Laserlichtstreutechniken.
- Die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, umfasst vorzugsweise als eine ursprüngliche Komponente 0,1 bis 20 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,5 bis 15 Gew.-%, insbesondere 10 bis 15 Gew.-% Schleifmittel. Vorzugsweise ist das Schleifmittel ein kolloidales Siliziumdioxidschleifmittel. Insbesondere umfasst die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung als eine ursprüngliche Komponente 10 bis 15 Gew.-% eines kolloidalen Siliziumdioxidschleifmittels mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 25 bis 75 nm.
- Die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, umfasst als eine ursprüngliche Komponente ein Komplexierungsmittel für Kupfer. Es wird davon ausgegangen, dass das Komplexierungsmittel die Entfernung von Kupfer von dem Substrat erleichtert. Vorzugsweise umfasst die verwendete chemisch-mechanische Polierzusammensetzung als eine ursprüngliche Komponente 0,01 bis 15 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 0,5 Gew.-%) Komplexierungsmittel. Komplexierungsmittel umfassen z. B. Essigsäure, Zitronensäure, Ethylacetoacetat, Glykolsäure, Milchsäure, Apfelsäure, Oxalsäure, Salicylsäure, Natriumdiethyldithiocarbamat, Bernsteinsäure, Weinsäure, Thioglykolsäure, Glycin, Alanin, Asparaginsäure, Ethylendiamin, Trimethyldiamin, Malonsäure, Glutarsäure, 3-Hydroxybuttersäure, Propionsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, 3-Hydroxysalicylsäure, 3,5-Dihydroxysalicylsäure, Gallussäure, Glukonsäure, Brenzkatechin, Pyrogallol, Gerbsäure, einschließlich Salze und Gemische davon. Vorzugsweise ist das verwendete Komplexierungsmittel aus Essigsäure, Zitronensäure, Ethylacetoacetat, Glykolsäure, Milchsäure, Apfelsäure, Oxalsäure und Kombinationen davon ausgewählt. Insbesondere ist das verwendete Komplexierungsmittel Zitronensäure.
- Die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, umfasst als eine ursprüngliche Komponente einen Hemmstoff. Es wird davon ausgegangen, dass der Hemmstoff dahingehend wirkt, das Kupfer auf der Oberfläche des Substrats vor einem statischen Ätzen zu schützen. Vorzugsweise umfasst die verwendete chemisch-mechanische Polierzusammensetzung als eine ursprüngliche Komponente 0,02 bis 5 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,05 bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 1 Gew.-%) Hemmstoff. Der verwendete Hemmstoff umfasst gegebenenfalls ein Gemisch von Hemmstoffen. Der verwendete Hemmstoff ist vorzugsweise ein Azol-Hemmstoff. Mehr bevorzugt ist der verwendete Hemmstoff ein Azol-Hemmstoff, der aus Benzotriazol (BTA), Mercaptobenzothiazol (MBT), Tolyltriazol und Imidazol ausgewählt ist. Insbesondere ist der verwendete Hemmstoff BTA.
- Die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, umfasst als eine ursprüngliche Komponente eine Phosphor-enthaltende Verbindung. Es wird davon ausgegangen, dass die Phosphor-enthaltende Verbindung eine erhöhte Kupfer-Entfernungsgeschwindigkeit fördert. Vorzugsweise umfasst die verwendete chemisch-mechanische Polierzusammensetzung 0,01 bis 5 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,05 bis 3 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0,05 bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 0,2 Gew.-%) Phosphorenthaltende Verbindung. Der Ausdruck „Phosphor-enthaltende Verbindung”, der hier und in den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, steht für jedwede Verbindung, die ein Phosphoratom enthält. Vorzugsweise ist die verwendete Phosphor-enthaltende Verbindung aus Phosphaten, Pyrophosphaten, Polyphosphaten, Phosphonaten, Phosphinoxiden, Phosphinsulfiden, Phosphorinanen, Phosphonaten, Phosphiten und Phosphinaten, einschließlich deren Säuren, Salze, gemischte Säuresalze, Ester, Partialester, gemischte Ester und Gemische davon, ausgewählt, wie z. B. Phosphorsäure. Mehr bevorzugt ist die verwendete Phosphor-enthaltende Verbindung aus Zinkphosphat, Zinkpyrophosphat, Zinkpolyphosphat, Zinkphosphonat, Ammoniumphosphat, Ammoniumpyrophosphat, Ammoniumpolyphosphat, Ammoniumphosphonat, Diammoniumphosphat, Diammoniumpyrophosphat, Diammoniumpolyphosphat, Diammoniumphosphonat, Kaliumphosphat, Dikaliumphosphat, Guanidinphosphat, Guanidinpyrophosphat, Guanidinpolyphosphat, Guanidinphosphonat, Eisenphosphat, Eisenpyrophosphat, Eisenpolyphosphat, Eisenphosphonat, Cerphosphat, Cerpyrophosphat, Cerpolyphosphat, Cerphosphonat, Ethylendiaminphosphat, Piperazinphosphat, Piperazinpyrophosphat, Piperazinphosphonat, Melaminphosphat, Dimelaminphosphat, Melaminpyrophosphat, Melaminpolyphosphat, Melaminphosphonat, Melamphosphat, Mclampyrophosphat, Melampolyphosphat, Melamphosphonat, Melemphosphat, Melempyrophosphat, Melempolyphosphat, Melemphosphonat, Dicyanodiamidphosphat, Harnstoffphosphat, einschließlich deren Säuren, Salze, gemischte Säuresalze, Ester, Partialester, gemischte Ester und Gemische davon, ausgewählt. Insbesondere ist die verwendete Phosphor-enthaltende Verbindung aus mindestens einem von Kaliumphosphat (z. B. Trikaliumphosphat, Dikaliumhydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat und Gemische davon), Ammoniumphosphat (z. B. Triammoniumphosphat, Diammoniumhydrogenphosphat, Ammoniumdihydrogenphosphat und Gemische davon) und Phosphorsäure ausgewählt. Ein Überschuss von Ammoniumphosphat kann unerwünschte Mengen von freiem Ammonium in Lösung einbringen. Ein Überschuss von freiem Ammonium kann das Kupfer angreifen, so dass eine raue Metalloberfläche erzeugt wird. Die zugesetzte Phosphorsäure reagiert mit freien Alkalimetallen in situ, wie z. B. mit Kalium unter Bildung von Kaliumphosphatsalz und Dikaliumphosphatsalz, die besonders wirksam sind.
- Die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst als eine ursprüngliche Komponente Polyvinylpyrrolidon. Vorzugsweise umfasst die verwendete chemisch-mechanische Polierzusammensetzung als eine ursprüngliche Komponente 0,001 bis 3 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,05 bis 1,5 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 1 Gew.-%) Polyvinylpyrrolidon.
- Das verwendete Polyvinylpyrrolidon weist vorzugsweise ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 1000 bis 1000000 auf. Für die Zwecke dieser Beschreibung bezieht sich das Gewichtsmittel des Molekulargewichts auf das Molekulargewicht, das mittels Gelpermeationschromatographie gemessen wird. Die Aufschlämmung weist mehr bevorzugt ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 1000 bis 500000 und insbesondere ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 2500 bis 50000 auf. Beispielsweise hat sich ein Polyvinylpyrrolidon mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 12000 bis 20000 als besonders wirksam erwiesen.
- Vorzugsweise umfasst die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, als eine ursprüngliche Komponente Guanidin, wobei das Guanidin aus Guanidin, Guanidinderivaten, Guanidinsalzen und Gemischen davon ausgewählt ist. Mehr bevorzugt wird das verwendete Guanidin aus Guanidincarbonat und Guanidin-HCl ausgewählt. Insbesondere ist das verwendete Guanidin Guanidin-HCl.
- Vorzugsweise umfasst die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, als ursprüngliche Komponenten > 0,1 bis 1 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,25 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 0,5 Gew.-%) Histidin und > 0,1 bis 1 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,25 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 0,5 Gew.-%) Guanidin, wobei das Guanidin aus Guanidin, Guanidinderivaten, Guanidinsalzen und Gemischen davon ausgewählt ist (wobei das Guanidin mehr bevorzugt Guanidin-HCl ist). Mehr bevorzugt umfasst die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, als ursprüngliche Komponenten > 0,1 bis 1 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,25 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 0,5 Gew.-%) Histidin und > 0,1 bis 1 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,25 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 0,5 Gew.-%) Guanidin, wobei das Guanidin aus Guanidin, Guanidinderivaten, Guanidinsalzen und Gemischen davon ausgewählt ist (wobei das Guanidin mehr bevorzugt Guanidin-HCl ist), und wobei ≤ 10% (mehr bevorzugt ≤ 5%, insbesondere ≤ 1%) Differenz bei der Masse von Histidin und Guanidin vorliegen, die als ursprüngliche Komponenten in die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung einbezogen werden.
- Die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst gegebenenfalls als eine ursprüngliche Komponente ein Oxidationsmittel. Vorzugsweise umfasst die verwendete chemisch-mechanische Polierzusammensetzung als eine ursprüngliche Komponente 0 bis 25 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 5 Gew.-%) Oxidationsmittel. Vorzugsweise wird das verwendete Oxidationsmittel aus Wasserstoffperoxid (H2O2), Monopersulfaten, Iodaten, Magnesiumperphthalat, Peressigsäure und anderen Persauren, Persulfaten, Bromaten, Periodaten, Nitraten, Eisensalzen, Cersalzen, Mn(III)-, Mn(IV)- und Mn(VI)-Salzen, Silbersalzen, Kupfersalzen, Chromsalzen, Kobaltsalzen, Halogenen, Hypo-chloriten und einem Gemisch davon ausgewählt. Insbesondere ist das verwendete Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid. Wenn die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung ein instabiles Oxidationsmittel, wie z. B. Wasserstoffperoxid, enthält, ist es bevorzugt, das Oxidationsmittel zum Zeitpunkt des Gebrauchs in die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung einzubeziehen.
- Die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst gegebenenfalls als eine ursprüngliche Komponente ein Verlaufmittel. Verwendete Verlaufmittel können Chloride umfassen. Ein bevorzugtes Verlaufmittel ist Ammoniumchlorid. Vorzugsweise umfasst die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung als eine ursprüngliche Komponente 0 bis 0,1 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 0,05 Gew.-%) Ammoniumchlorid. Es wird davon ausgegangen, dass das Einbeziehen von Ammoniumchlorid als eine ursprüngliche Komponente in die verwendete chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Verbesserung des Aussehens der Oberfläche des polierten Substrats bereitstellen kann und die Kupferentfernung von dem Substrat durch Erhöhen der Kupferentfernungsgeschwindigkeit erleichtern kann.
- Die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst gegebenenfalls als eine ursprüngliche Komponente ein Biozid. Vorzugsweise umfasst die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung als eine ursprüngliche Komponente 0 bis 0,01 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,001 bis 0,01 Gew.-%) eines Biozids. Vorzugsweise umfasst die verwendete chemisch-mechanische Polierzusammensetzung als eine ursprüngliche Komponente ein Biozid wie z. B. ein Isothiazolinonderivat. Bevorzugte Isothiazolinonderivate umfassen z. B. Methyl-4-isothiazolin-3-on und 5-Chlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on (z. B. KordekTM MIX, das 9,5 bis 9,9 Gew.-% Methyl-4-isothiazolin-3-on enthält, und KathonTM ICP III, das ein Gemisch aus Methyl-4-isothiazolin-3-on und 5-Chlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on enthält, die beide von Rohm and Haas Company erhältlich sind).
- Die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, weist vorzugsweise einen pH-Wert von 8 bis 12 auf (mehr bevorzugt von 9 bis 11, insbesondere von 10 bis 11). Säuren, die zum Einstellen des pH-Werts der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung geeignet sind, umfassen z. B. Salpetersäure, Schwefelsäure und Chlorwasserstoffsäure. Basen, die zum Einstellen des pH-Werts der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung geeignet sind, umfassen z. B. Ammoniumhydroxid, Kaliumhydroxid, Tetramethylammoniumhydroxid und -hydrogencarbonat, vorzugsweise Tetramethylammoniumhydroxid. Vorzugsweise umfasst die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung als eine ursprüngliche Komponente 0,1 bis 1 Gew.-% Kaliumhydroxid.
- Die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die in dem chemisch-mechanischen Polierverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst ferner gegebenenfalls zusätzliche Mittel, die aus Entschäumern, Dispergiermitteln, grenzflächenaktiven Mitteln und Puffern ausgewählt sind.
- Das Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat Kupfer umfasst (wobei das Substrat vorzugsweise ein Halbleitersubstrat mit Kupfer-Zwischenverbindungen ist), Bereitstellen einer chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung, die als ursprüngliche Komponenten umfasst: Wasser, 0,1 bis 20 Gew.-% (vorzugsweise 0,5 bis 15 Gew.-%, mehr bevorzugt 10 bis 15 Gew.-%) eines Schleifmittels (wobei das Schleifmittel vorzugsweise ein kolloidales Siliziumdioxidschleifmittel mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 25 bis 75 nm ist), 0,01 bis 15 Gew.-% (vorzugsweise 0,1 bis 1 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-%) eines Komplexierungsmittels (wobei das Komplexierungsmittel vorzugsweise Zitronensäure ist), 0,02 bis 5 Gew.-% (vorzugsweise 0,05 bis 2 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,05 bis 1 Gew.-%) eines Hemmstoffs (wobei der Hemmstoff vorzugsweise Benzotriazol ist), 0,01 bis 5 Gew.-% (vorzugsweise 0,05 bis 3 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,05 bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 0,2 Gew.-%) einer Phosphor-enthaltenden Verbindung (wobei die Phosphor-enthaltende Verbindung vorzugsweise Phosphorsäure ist), 0,001 bis 3 Gew.-% (vorzugsweise 0,05 bis 1,5 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-%) eines Polyvinylpyrrolidons (wobei das Polyvinylpyrrolidon vorzugsweise ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 2500 bis 50000 (mehr bevorzugt 12000 bis 20000) aufweist), > 0,1 bis 1 Gew.-% (vorzugsweise 0,25 bis 1 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,25 bis 0,6 Gew.-%) Histidin, > 0,1 bis 1 Gew.-% (vorzugsweise 0,25 bis 1 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,25 bis 0,6 Gew.-%) Guanidin, wobei das Guanidin aus Guanidin, Guanidinderivaten, Guanidinsalzen und Gemischen davon ausgewählt ist (wobei das Guanidin vorzugsweise Guanidin-HCl ist) (wobei vorzugsweise ≤ 10% (mehr bevorzugt ≤ 5%, insbesondere ≤ 1%) Differenz bei der Masse von Histidin und Guanidin-HCl, die als ursprüngliche Komponenten in die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung einbezogen werden, vorliegen), 0 bis 25 Gew.-% (vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%) eines optionalen Oxidationsmittels (wobei das Oxidationsmittel vorzugsweise H2O2 ist), 0 bis 0,1 Gew.-% (vorzugsweise 0,01 bis 0,1 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,01 bis 0,05 Gew.-%) eines optionalen Verlaufmittels (wobei das Verlaufmittel vorzugsweise Ammoniumchlorid ist), 0 bis 0,01 Gew.-% (vorzugsweise 0,001 bis 0,01 Gew.-%) eines optionalen Biozids, ein optionales pH-Einstellmittel (vorzugsweise 0,1 bis 1 Gew.-% eines pH-Einstellmittels, wobei das pH-Einstellmittel Kaliumhydroxid ist), wobei die bereitgestellte chemisch-mechanische Polieraufschlämmungszusammensetzung einen pH-Wert von 9 bis 11 aufweist (vorzugsweise 10 bis 11), Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens mit einer Polieroberfläche, Aufbringen der chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen der Polieroberfläche des chemisch-mechanischen Polierkissens und dem Substrat mit einer Andruckkraft von 0,69 bis 34,5 kPa, wobei das Substrat poliert wird, und wobei ein Teil des Kupfers von dem Substrat entfernt wird (wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Kupferentfernungsgeschwindigkeit (gemessen unter den in den Beispielen angegebenen Polierbedingungen) von ≥ 1100 Å/min (mehr bevorzugt von ≥ 1500 Å/min) aufweist), und wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine SP1-Defektanzahl nach dem Polieren mit einer Größe von > 0,1 μm (gemessen unter den in den Beispielen angegebenen Polierbedingungen) von ≤ 200 (mehr bevorzugt von ≤ 100) erleichtert. Vorzugsweise umfasst das Substrat ferner TEOS, wobei mindestens ein Teil des TEOS von dem Substrat entfernt wird, wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Selektivität der Kupfer-Entfernungsgeschwindigkeit zur TEOS-Entfernungsgeschwindigkeit (gemessen unter den in den Beispielen angegebenen Polierbedingungen) von 1:1 bis 5:1 (vorzugsweise von 1:1 bis 3:1) aufweist. Vorzugsweise umfasst das Substrat ferner TaN, wobei mindestens ein Teil des TaN von dem Substrat entfernt wird, wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Selektivität der Kupfer-Entfernungsgeschwindigkeit zur TaN-Entfernungsgeschwindigkeit (gemessen unter den in den Beispielen angegebenen Polierbedingungen) von 1:1 bis 5:1 (vorzugsweise von 2:1 bis 4:1) aufweist.
- Das Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat Kupfer umfasst (wobei das Substrat vorzugsweise ein Halbleitersubstrat mit Kupfer-Zwischenverbindungen ist), Bereitstellen einer chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung, die als ursprüngliche Komponenten umfasst: Wasser, 10 bis 15 Gew.-% des Schleifmittels, wobei das Schleifmittel ein kolloidales Siliziumdioxidschleifmittel mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 25 bis 75 nm ist, 0,01 bis 0,5 Gew.-% des Komplexierungsmittels, wobei das Komplexierungsmittel Zitronensäure ist, 0,05 bis 1 Gew.-% des Hemmstoffs, wobei der Hemmstoff Benzotriazol ist, 0,05 bis 0,2 Gew.-% der Phosphor-enthaltenden Verbindung, wobei die Phosphor-enthaltende Verbindung Phosphorsäure ist, 0,1 bis 1 Gew.-% des Polyvinylpyrrolidons, wobei das Polyvinylpyrrolidon ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 12000 bis 20000 aufweist, 0,25 bis 0,6 Gew.-% Histidin, 0,25 bis 0,6 Gew.-% Guanidin-HCl, 0,1 bis 5 Gew.-% des Oxidationsmittels, wobei das Oxidationsmittel H2O2 ist, 0,01 bis 0,05 Gew.-% des Verlaufmittels, wobei das Verlaufmittel Ammoniumchlorid ist, 0,001 bis 0,01 Gew.-% des Biozids und 0,1 bis 1 Gew.-% des pH-Einstellmittels, wobei das pH-Einstellmittel Kaliumhydroxid ist, und wobei ≤ 10% Differenz bei der Masse von Histidin und Guanidin-HCl, die als ursprüngliche Komponenten in die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung einbezogen werden, vorliegen, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens mit einer Polieroberfläche, Aufbringen der chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen der Polieroberfläche des chemisch-mechanischen Polierkissens und dem Substrat mit einer Andruckkraft von 0,69 bis 34,5 kPa, wobei das Substrat poliert wird, und wobei ein Teil des Kupfers von dem Substrat entfernt wird. Vorzugsweise erleichtert die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Kupferentfernungsgeschwindigkeit von ≥ 1100 Å/min (mehr bevorzugt von ≥ 1500 Å/min) bei einer SP1-Defektanzahl nach dem Polieren mit einer Größe von > 0,1 μm von ≤ 200 (mehr bevorzugt von ≤ 100) bei einer Plattendrehzahl von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägerdrehzahl von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Flussrate der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung von 300 ml/min und einer Nennandruckkraft von 11,7 kPa auf einem 200 mm-Poliergerät unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Polierkissens, das eine Polyurethan-Polierschicht, die polymere Mikroteilchen mit hohlem Kern enthält, und ein Polyurethan-imprägniertes Vlies-Unterkissen umfasst.
- Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in den folgenden Beispielen detailliert beschrieben.
- Beispiele
- Chemisch-mechanische Polierzusammensetzungen
- Alle getesteten chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungen (CMPCs) enthielten als ursprüngliche Komponenten: 0,04 Gew.-% Ammoniumchlorid, 0,06 Gew.-% Benzotriazol, 0,4 Gew.-% Polyvinylpyrrolidon mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 15000, 0,3 Gew.-% Zitronensäure, 0,1 Gew.-% Phosphorsäure, 0,005 Gew.-% Biozid (KordekTM MIX, das von Rohm and Haas Company erhältlich ist und 9,5 bis 9,9 Gew.-% Methyl-4-isothiazolin-3-on enthält), 0,4 Gew.-% Kaliumhydroxid, 14 Gew.-% Schleifmittel (Klebosol® II 1501-50 kolloidales Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 50 nm, das von AZ Electronic Materials hergestellt wird und von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc. erhältlich ist) und 0,4 Gew.-% Wasserstoffperoxid. Die CMPCs enthielten die zusätzlichen ursprünglichen Komponenten (falls solche vorliegen), wie sie in der Tabelle 1 beschrieben sind. Die chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungen A bis C sind Vergleichsformulierungen, die nicht innerhalb des Bereichs der beanspruchten Erfindung liegen. Tabelle 1
CMPC Histidin (Gew.-%) Guanidin-HCl (Gew.-%) pH A 0 0 10,5 B 0 0 10,5 C 0,1 0,1 10,5 1 0,3 0,3 10,5 2 0,5 0,5 10,5 - Poliertests
- Polierexperimente wurden mit unstrukturierten Kupfer-Wafern, unstrukturierten TaN-Wafern und unstrukturierten TEOS-Wafern unter Verwendung der in der Tabelle 1 beschriebenen chemisch-mechanischen Polierzusammensetzungen durchgeführt. Die Polierexperimente wurden mit einem Mirra® 200 mm-Poliergerät von Applied Materials, Inc., das mit einem ISRM-Detektorsystem ausgestattet war, unter Verwendung eines VisionPadTM 3100 (mit 1010 Rillen und einem SP2310-Unterkissen) Polyurethan-Polierkissens (von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc. erhältlich) bei einer Andruckkraft von 1,7 psi (11,7 kPa), einer Flussrate der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung von 300 ml/min, einer Plattendrehzahl von 93 U/min, einer Trägerdrehzahl von 87 U/min und einem Aufschlämmungstropfpunkt von 11,2 cm (4,4 Zoll) ausgehend von dem Zentrum des Polierkissens durchgeführt. Ein Kinik® AD3BG-150840-Diamant-Kissenkonditionierer (von Kinik Company erhältlich) wurde zum Konditionieren des Polierkissens verwendet. Die in der Tabelle 2 angegebenen Kupfer-Entfernungsgeschwindigkeitsdaten wurden mit einem Jordan Valley JVX-5200T-Messgerät bestimmt. Die TEOS- und TaN-Entfernungsgeschwindigkeiten, die in der Tabelle 2 angegeben sind, wurden durch Messen der Filmdicke vor und nach dem Polieren mit einem KLA-Tencor FX200-Messgerät bestimmt. Die Analyse der Defektanzahl für Kupferdefekte mit einer Größe von ≥ 0,1 μm wurde mit einem SP1-Messgerät von KLA-Tencor durchgeführt. Tabelle 2
CMPC Kupfer-Entfernungsgeschwindigkeit (Å/min) TEOS-Entfernungsgeschwindigkeit (Å/min) TaN-Entfernungsgeschwindigkeit (Å/min) Gesamte Kupfer-DefekteΨ Cu/TEOS-Selektivität Cu/TaN-Selektivität A 677 914 653 611 0,74 1,04 B 656 979 641 2937 0,67 1,02 C 1033 918 616 1104 1,13 1,68 1 1530 819 580 207 1,87 2,64 2 1685 770 488 97 2,19 3,45
Claims (10)
- Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat Kupfer umfasst, Bereitstellen einer chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung, die als ursprüngliche Komponenten umfasst: Wasser, 0,1 bis 20 Gew.-% eines Schleifmittels, 0,01 bis 15 Gew.-% eines Komplexierungsmittels, 0,02 bis 5 Gew.-% eines Hemmstoffs, 0,01 bis 5 Gew.-% einer Phosphor-enthaltenden Verbindung, 0,001 bis 3 Gew.-% eines Polyvinylpyrrolidons, > 0,1 bis 1 Gew.-% Histidin, > 0,1 bis 1 Gew.-% Guanidin, wobei das Guanidin aus Guanidin, Guanidinderivaten, Guanidinsalzen und Gemischen davon ausgewählt ist, 0 bis 25 Gew.-% eines optionalen Oxidationsmittels, 0 bis 0,1 Gew.-% eines optionalen Verlaufmittels, 0 bis 0,01 Gew.-% eines optionalen Biozids und ein optionales pH-Einstellmittel, wobei die bereitgestellte chemisch-mechanische Polieraufschlämmungszusammensetzung einen pH-Wert von 9 bis 11 aufweist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens mit einer Polieroberfläche, Aufbringen der chemisch-mechanischen Polieraufschlämmungszusammensetzung auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, und Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen der Polieroberfläche des chemisch-mechanischen Polierkissens und dem Substrat mit einer Andruckkraft von 0,69 bis 34,5 kPa, wobei das Substrat poliert wird und wobei ein Teil des Kupfers von dem Substrat entfernt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Kupferentfernungsgeschwindigkeit von ≥ 1100 Å/min aufweist und wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine SP1-Defektanzahl nach dem Polieren mit einer Größe von > 0,1 μm von ≤ 200 erleichert.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Substrat ferner Tetraethylorthosilikat umfasst, wobei mindestens ein Teil des Tetraethylorthosilikats von dem Substrat entfernt wird und wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Selektivität der Kupfer-Entfernungsgeschwindigkeit zur Tetraethylorthosilikat-Entfernungsgeschwindigkeit von 1:1 bis 5:1 aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Substrat ferner TaN umfasst, wobei mindestens ein Teil des TaN von dem Substrat entfernt wird und wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Selektivität der Kupfer-Entfernungsgeschwindigkeit zur TaN-Entfernungsgeschwindigkeit von 1:1 bis 5:1 aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die bereitgestellte chemisch-mechanische Polierzusammensetzung als ursprüngliche Komponenten umfasst: Wasser, 0,5 bis 15 Gew.-% des Schleifmittels, wobei das Schleifmittel ein kolloidales Siliziumdioxidschleifmittel mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 25 bis 75 nm ist, 0,1 bis 1 Gew.-% des Komplexierungsmittels, wobei das Komplexierungsmittel Zitronensäure ist, 0,05 bis 2 Gew.-% des Hemmstoffs, wobei der Hemmstoff Benzotriazol ist, 0,05 bis 3 Gew.-% der Phosphor-enthaltenden Verbindung, wobei die Phosphorenthaltende Verbindung Phosphorsäure ist, 0,05 bis 1,5 Gew.-% des Polyvinylpyrrolidons, wobei das Polyvinylpyrrolidon ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 2500 bis 50000 aufweist, 0,25 bis 1 Gew.-% Histidin, 0,25 bis 1 Gew.-% Guanidin, wobei das Guanidin aus Guanidin, Guanidinderivaten, Guanidinsalzen und Gemischen davon ausgewählt ist, 0,1 bis 10 Gew.-% des Oxidationsmittels, wobei das Oxidationsmittel H2O2 ist, 0,01 bis 0,1 Gew.-% des Verlaufmittels, wobei das Verlaufmittel Ammoniumchlorid ist, 0,001 bis 0,01 Gew.-% des Biozids und 0,1 bis 1 Gew.-% des pH-Einstellmittels, wobei das pH-Einstellmittel Kaliumhydroxid ist.
- Verfahren nach Anspruch 5, wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Kupferentfernungsgeschwindigkeit von ≥ 1100 Å/min bei einer SP1-Defektanzahl nach dem Polieren mit einer Größe von > 0,1 μm von ≤ 200 bei einer Plattendrehzahl von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägerdrehzahl von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Flussrate der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung von 300 ml/min und einer Nennandruckkraft von 11,7 kPa auf einem 200 mm-Poliergerät unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Polierkissens, das eine Polyurethan-Polierschicht, die polymere Mikroteilchen mit hohlem Kern enthält, und ein Polyurethan-imprägniertes Vlies-Unterkissen umfasst, erleichtert.
- Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Substrat ferner Tetraethylorthosilikat umfasst, wobei mindestens ein Teil des Tetraethylorthosilikats von dem Substrat entfernt wird und wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Selektivität der Kupfer-Entfernungsgeschwindigkeit zur Tetraethylorthosilikat-Entfernungsgeschwindigkeit von 1:1 bis 5:1 bei einer Plattendrehzahl von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägerdrehzahl von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Flussrate der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung von 300 ml/min und einer Nennandruckkraft von 11,7 kPa auf einem 200 mm-Poliergerät unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Polierkissens, das eine Polyurethan-Polierschicht, die polymere Mikroteilchen mit hohlem Kern enthält, und ein Polyurethan-imprägniertes Vlies-Unterkissen umfasst, aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Substrat ferner TaN umfasst, wobei mindestens ein Teil des TaN von dem Substrat entfernt wird und wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Selektivität der Kupfer-Entfernungsgeschwindigkeit zur TaN-Entfernungsgeschwindigkeit von 1:1 bis 5:1 bei einer Plattendrehzahl von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägerdrehzahl von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Flussrate der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung von 300 ml/min und einer Nennandruckkraft von 11,7 kPa auf einem 200 mm-Poliergerät unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Polierkissens, das eine Polyurethan-Polierschicht, die polymere Mikroteilchen mit hohlem Kern enthält, und ein Polyurethan-imprägniertes Vlies-Unterkissen umfasst, aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die bereitgestellte chemisch-mechanische Polierzusammensetzung als ursprüngliche Komponenten umfasst: Wasser, 10 bis 15 Gew.-% des Schleifmittels, wobei das Schleifmittel ein kolloidales Siliziumdioxidschleifmittel mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 25 bis 75 nm ist, 0,01 bis 0,5 Gew.-% des Komplexierungsmittels, wobei das Komplexierungsmittel Zitronensäure ist, 0,05 bis 1 Gew.-% des Hemmstoffs, wobei der Hemmstoff Benzotriazol ist, 0,05 bis 0,2 Gew.-% der Phosphor-enthaltenden Verbindung, wobei die Phosphorenthaltende Verbindung Phosphorsäure ist, 0,1 bis 1 Gew.-% des Polyvinylpyrrolidons, wobei das Polyvinylpyrrolidon ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 12000 bis 20000 aufweist, 0,25 bis 0,6 Gew.-% Histidin, 0,25 bis 0,6 Gew.-% Guanidin, wobei das Guanidin Guanidin-HCl ist, 0,1 bis 5 Gew.-% des Oxidationsmittels, wobei das Oxidationsmittel H2O2 ist, 0,01 bis 0,05 Gew.-% des Verlaufmittels, wobei das Verlaufmittel Ammoniumchlorid ist, 0,001 bis 0,01 Gew.-% des Biozids und 0,1 bis 1 Gew.-% des pH-Einstellmittels, wobei das pH-Einstellmittel Kaliumhydroxid ist, und wobei ≤ 10% Differenz bei der Masse von Histidin und Guanidin-HCl vorliegen, die als ursprüngliche Komponenten in die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung einbezogen werden.
- Verfahren nach Anspruch 9, wobei die chemisch-mechanische Polierzusammensetzung eine Kupferentfernungsgeschwindigkeit von ≥ 1100 A/min bei einer SP1-Defektanzahl nach dem Polieren mit einer Größe von > 0,1 μm von ≤ 200 bei einer Plattendrehzahl von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägerdrehzahl von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Flussrate der chemisch-mechanischen Polierzusammensetzung von 300 ml/min und einer Nennandruckkraft von 11,7 kPa auf einem 200 mm-Poliergerät unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Polierkissens, das eine Polyurethan-Polierschicht, die polymere Mikroteilchen mit hohlem Kern enthält, und ein Polyurethan-imprägniertes Vlies-Unterkissen umfasst, erleichtert.
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