DE69724187T2

DE69724187T2 - Suspension zum chemisch-mechanischen Polieren mit fluorierten Additiven und Verfahren zur Benutzung dieser Suspension

Info

Publication number: DE69724187T2
Application number: DE69724187T
Authority: DE
Inventors: Christopher C. Aurora Streinz; Brian L. Aurora Mueller; Michael A. Mattoon Lucarelli; Max H. Naperville Walters
Original assignee: Cabot Microelectronics Corp
Current assignee: CMC Materials Inc
Priority date: 1996-06-06
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2017-06-05
Also published as: JP3592894B2; AU3138597A; US5993686A; IL120912A0; EP0811666A2; WO1997047030A1; EP0811666A3; DE69724187D1; JPH1067986A; ATE247700T1; TW375660B; IL120912A; ID17160A; EP0811666B1; MY132376A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(1) Anwendungsbereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen chemischmechanischen Polierschlamm mit einem Fluorid enthaltenden Zusatz. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Verwendung des chemisch-mechanischen Polierschlammes zum Polieren von Mehrfachmetallschichten und Dünnfilmen in einem einzigen Schritt während der Herstellung von integrierten Schaltungen und Halbleitern.
(2) Beschreibung des Standes der Technik
Integrierte Schaltungen bestehen aus Millionen aktiver, in oder auf einem Siliziumsubstrat gebildeter Vorrichtungen. Die aktiven Vorrichtungen, die anfangs voneinander isoliert sind, werden vereinigt, um funktionale Schaltungen und Komponenten zu bilden. Die Vorrichtungen sind durch die Verwendung gut bekannter Mehrebenenverdrahtungen miteinander verbunden.
Verdrahtungsstrukturen weisen normalerweise eine erste Metallisierungsschicht, eine Verdrahtungsschicht, eine zweite Metallisierungsebene und manchmal eine dritte, und nachfolgende Metallisierungsebene auf. Dielektrische Zwischenebenen wie z. B. dotiertes Siliziumdioxid (SiO₂), werden zur elektrischen Isolation der verschiedenen Metallisierungsebenen in einem Siliziumsubstrat oder -quelle verwendet. Die elektrischen Verbin- dungen zwischen verschiedenen Verdrahtungsebenen werden durch die Verwendung von metallisierten Durchgängen hergestellt. In dem U.S.-Patent Nr. 4,789,648 ist ein Verfahren zur Herstellung von Mehrfachmetallisierungsschichten und metallisierten Durchgängen in Isolatorsehichten beschrieben. Auf ähnliche Weise werden Metallkontakte zur Bildung elektrischer Verbindungen zwischen in einer Quelle gebildeten Verdrahtungsebenen und Vorrichtungen verwendet. Die Metalldurchgänge und -kontakte sind im Allgemeinen mit Wolfram gefüllt, wobei bei ihnen im Allgemeinen eine Adhäsionsschicht wie z. B. aus Titannitrid (TiN) und/oder Titan verwendet wird, um das Haften einer Metallschicht wie z . B. einer Wolfram-Metallschicht an SiO₂ zu bewirken. Auf der Kontaktebene wirkt die Adhäsionsschicht als eine Diffusionsbarriere, um ein Reagieren von Wolfram und SiO₂ zu vermeiden.
Bei einem Halbleiterherstellungsverfahren werden metallisierte Durchgänge oder Kontakte durch eine dünnflächige Wolfram-Ablagerung gebildet, der ein chemisch-mechanischer (CMP) Polierschritt folgt. Bei einem typischen Verfahren werden Durchgangslöcher durch einen Zwischenebenen-Nichtleiter/Interlevel Dielectric (ILD) zu Verdrahtungsleitungen oder zu einem Halbleitersubstrat geätzt. Danach wird im Allgemeinen über dem Zwischenebenen-Nichtleiter eine dünne Adhäsionsschicht wie z. B. aus Titannitrid und/oder Titan gebildet und in das geätzte Durchgangsloch geleitet. Dann wird eine Wolfram-Schicht über der Adhäsionsschicht und in den Durchgang hinein dünnflächig abgelagert. Die Ablagerung wird so lange fortgesetzt, bis das Durchgangsloch mit Wolfram gefüllt ist. Schließ- lich wird das überschüssige Metall durch chemischmechanisches Polieren (CMP) entfernt, um Metalldurchgänge zu bilden. Verfahren zur Herstellung und/oder für chemisch-mechanisches Polieren von Zwischenebenen-Nichtleitern sind in den U.S.Patenten Nr. 4, 671, 851, 4,910,155 und 4,944,836 offenbart.
Bei einem typischen chemisch-mechanischen Polierverfahren wird das Substrat in direktem Kontakt mit einem sieh drehenden Polier-Pad positioniert. Ein Träger übt Druck auf die Rückseite des Substrates aus. Während dem Poliervorgang werden Pad und Tisch gedreht, während eine nach unten gerichtete Kraft gegen die Rückseite des Substrates aufrechterhalten wird. Eine schleifende und chemisch reagierende Lösung, die im Allgemeinen als "Schlamm" bezeichnet wird, wird während dem Polieren auf dem Pad abgelagert. Der Schlamm startet den Poliervorgang, indem er mit dem gerade polierten Film chemisch reagiert. Der Poliervorgang wird durch die Drehbewegung des Pads im Verhältnis zu dem Substrat erleichtert, wenn Schlamm auf die Grenzfläche zwischen Mikroplättchen und Pad aufgetragen wird. Der Poliervorgang wird auf diese Weise fortgesetzt, bis der gewünschte Film auf dem Isolator entfernt ist.
Die Schlammzusammensetzung ist ein bedeutender Faktor bei dem chemisch-mechanischen Polierschritt. In Abhängigkeit von der Wahl des Oxidationsmittels, des Schleifmittels und anderer verwendbarer Zusätze kann der Polierschlamm so anwendungsspezifisch angefertigt sein, dass er ein wirksames Polieren von Metallschiehten mit gewünschten Polierraten bietet, während er gleichzeitig Oberflächenfehler, -defekte, -korrosion und -erosion minimiert. Darüber hinaus kann der Polierschlamm verwendet werden, um für andere, bei der aktuellen integrierten Schaltungstechnologie verwendete Dünnfilmmaterialien, wie z. B. Titan, Titannitrid und dgl. gesteuerte Polierselektivitäten bereitzustellen.
Typische chemisch-mechanische Polierschlämme enthalten, ein Schleifmaterial, z. B. Kieselerde oder Aluminiumoxid, das in einem oxidierenden wässrigen Medium schwebt. In dem U.S.-Patent Nr. 5,244,523 von Yu et al. wird z. B. ein Aluminiumoxid, Wasserstoffperoxid und entweder Kalium oder Ammoniumhydroxid enthaltender Schlamm erwähnt, der zur Abtragung von Wolfram mit vorhersagbaren Raten verwendbar ist, wobei nur wenig von der darunter liegenden Isolierschicht entfernt wird. In dem U.S.-Patent Nr. 5,209,816 von Yu et al. ist ein Schlamm offenbart, der Perchlorsäure, Wasserstoffperoxid und ein festes Schleifmaterial in ei nem wässrigen Medium enthält. In dem U.S.-Patent Nr. 5,340,370 von Cadien und Feller ist ein Wolfram-Polierschlamm offenbart, der etwa 0,1M rotes Blutlaugensalz, etwa 5 Gewichtsprozent Kieselerde und Kaliumacetat enthält. Essigsäure wird hinzugegeben, um den pH-Wert bei etwa 3,5 zu puffern.
In dem U.S.-Patent Nr. 5,340,370 sind zwei Schlämme offenbart. Der erste Schlamm ist zum Polieren von Wolfram verwendbar und enthält ein Schleifmittel und ein Oxidationsmittel wie z. B. rotes Blutlaugensalz. Der zweite Schlamm ist zum Polieren von Titan verwendbar und enthält einen Fluoridsalzkomplexbildner und ein Schleifmittel. In der Referenz ist weiterhin offenbart, dass bei einer Kombination der Schlämme schädliche Polierergebnisse erhalten werden.
Es wurde erkannt, dass chemisch-mechanische Polierschlämme niedrige Polierraten gegenüber Titan aufweisen. Folglich wird der Polierschritt verlängert oder es wird mit aggressiven Polierbedingungen gearbeitet, was bei der SiO₂-Schicht zu einer nicht erwünschten Erosion und einer Vertiefung der Wolframdurchgänge führen kann. Durch die Vertiefung wird die Bildung einer unebenen Durchgangsschicht verursacht, die die Fähigkeit zum Drucken hochauflösender Linien während, nachfolgender Photolithographieschritte beeinträchtigt und die Bildung von Leerräumen oder offenen Schaltungen in den oben, ausgebildeten Metallverdrahtungen verursachen kann. Zusätzlich. bilden sich verstärkt Vertiefungen, wenn Überpolieren angewandt wird, um eine vollständige Abtragung der Titan- und Wolframschichiten über die Oberfläche eines Mikroplättchens sicherzustellen. Daher sind gegenwärtig erhältliche chemischmechanische Polierschlämme zum zuverlässigen Polieren einer Vielzahl von Metallschichten einschließlich einer Titanschicht in einer integrierten Schaltung ungeeignet. Dementsprechend ist ein neuer chemischmechanischer Polierschlamm notwendig, der Titan mit einer höheren Rate poliert, um die aktuellen Zuverlässigkeitsprobleme bei der Substratherstellung zu beseitigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Gegenstand der Erfindung besteht in einem chemisch-mechanischen Polierschlamm, der in der Lage ist, Titan mit hohen Polierraten zu polieren, der eine hohe Wolfram- und Titannitridpolierrate beibehält und eine niedrige Polierrate bei SiO₂ aufweist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht in einem einzelnen chemisch-mechanischen Polierschlamm, der in der Lage ist, eine Mehrzahl von Metallschichten eines Zwischenebenen-Nichtieiters mit hohen Polierraten zu polieren, während er gleichzeitig Polierfehler, Oberflächenfehler, und -korrosion minimiert.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Verwendung eines chemisch-mechanischen Polierschlammes auf Zwischenebenen-Nichtleitern. zum Freilegen von mit Titanadhäsionsschichten in Verbindung stehenden Durchgängen.
Bei einer Ausführung handelt es sich bei der Erfindung um einen chemisch-mechanischen Polierschlamm, der zum Polieren titan- und wolframbeschichteter Substrate verwendbar ist. Der chemisch-mehanische Polierschlamm umfasst eine wässrige Dispersion eines Oxidationsmittels, eines Schleifmittels, und einen Fluorid enthaltenden Zusatz, wobei Fluorid in dem Schlamm in einer Menge von nicht mehr als 2,0 Gewichts-% vorhanden ist.
Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Verwendung eines chemischmechanischen Polierschlammes mit einem Fluorid enthaltenden Zusatz zum Polieren von mit einer Mehrfachschicht-Nichtleitervorrichtung in Verbindung stehenden Titan- und Wolframmetallschichten Bei einer weiteren-Ausführung der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Verwendung eines chemischmechanischen Polierschlammes der Erfindung zum Polieren eines Titan umfassenden Substrates durch Auftragen des chemisch-mechanischen Polierschlammes auf das Substrat, und Abtragen mindestens eines Teils der Titan- adhäsionsschicht von dem Substrat durch Inkontaktbrinen eines Pads mit dem Substrat und Bewegen des Pads im Verhältnis zu dem Substrat.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen chemischmechanischen-Polierschlamm, der. ein Oxidationsmittel, ein Schleifmittel und einen Fluorid enthaltenden Zu satz umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass Fluorid in dem Schlamm in einer Menge von nicht mehr als 2,0 Gewichts-% vorhanden ist. Bei der Erfindung handelt es sich auch um ein Verfahren zum Abtragen und/oder Polieren von Mehrfachmetallschiehten.
Es wurde festgestellt, dass der chemisch-mechanische Polierschlamm der Erfindung eine hohe Titanpolierrate (Ti) sowie eine hohe Wolfram- (W) und Titannitridpolierrate (TiN) aufweist. Zusätzlich weist der chemisch-mechanische Polierschlamm wünschenswert niedrige Polierraten bei der Nichtleiter-Isolierschicht auf.
Vor der Beschreibung der Details der verschiedenen bevorzugten Ausführungen dieser Erfindung werden einige in diesem Dokument verwendete Begriffe definiert. Der chemisch-mechanische Polierschlamm ("CMP-Schlamm") ist ein verwendbares Produkt dieser Erfindung, das ein Oxidationsmittel, ein Schleifmittel, einen Fluorid enthaltenden Zusatz sowie andere optionale Bestandteile umfasst. Der chemischmechanische Polierschlamm ist verwendbar zum Polieren einer Mehrfachebenenmetallisierung, die Halbleiter-Dünnfilme, Dünnfilme integrierter Schaltungen umfassen kann, jedoch nicht darauf begrenzt ist, und zum Polieren aller beliebigen anderen Filme, Oberflächen und Substrate, bei welchen. chemisch-mechanische Poliervorgänge anwendbar sind.
Das bei dem chemisch-mechanischen Polierschlamm verwendbare Oxidationsmittel . ist in einen chemischmechanischen Polierschlamm integriert, um die Oxidati on einer Metallschicht in ihre entsprechenden Oxide oder Ionen zu unterstützen. Bei der vorliegenden Erfindung kann z. B. ein Oxidationsmittel zur Oxidation einer Metallschicht in ihr entsprechendes Oxid, z. B. Titan- in Titanoxid, Wolfram in Wolframox d und Kupfer in Kupferoxid verwendet werden. Das Oxidationsmittel dieser Erfindung ist dann verwendbar, wenn es in einen Polierschlamm integriert ist, um Metalle und auf Metall basierende Komponenten einschließlich Titan, Titannitrid, Tantal, Kupfer, Wolfram und verschiedene, daraus bestehende Mischungen und Kombinationen durch mechanisches Polieren der Metalle zum Abtragen der jeweiligen Oxidschicht zu polieren.
Es kann eine große Bandbreite an Oxidationsmitteln in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm dieser Erfindung verwendet werden. Geeignete Oxidationsmittel sind diejenigen, die mit Fluorid enthaltenden Zusätzen kompatibel sind, die oxidierende Metallsalze, oxidierende Metallkomplexe, nichtmetallische oxidierende Säuren wie z. B. Peroxymonoessigsäuren und Überjodsäuren, Eisensalze wie z. B. Nitrate, Sulfate, EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure), Zitrate, rotes Biutlaugensalz, Wasserstoffperoxid, Kaliumdichromat, Kaliumjodat, Kaliumbromat, Vanadiumtrioxid und dgl., Aluminiumsalze, Natriumsalze, Kalisalze, Ammoniumsalze, quarternäre Ammoniumsalze, Phosphoniumsalze oder andere kationische Salze von Peroxiden, Chloraten, Perchloraten, Nitraten, Permanganaten, Persulfaten und aus daraus bestehenden Mischungen enthalten.
Typischerweise ist der chemisch-mechanische Polierschlamm in dem Oxidationsmittel in einer Menge vorhanden, die ausreicht, um eine schnelle Oxidation der Metällschicht sicherzustellen, während die mechanischen und chemischen Poierkomponenten in dem Schlamm ausgeglichen werden. Das Oxidationsumittel ist typischerweise in dem endgültigen chemisch-mechanischen Polierschlamm in einer Konzentration von 0,5 Gewichts-% bis 15 Gewichts-%, und in Abhängigkeit von dem gewählten, bestimmten Oxidationsmittel vorzugsweise in einem Bereich von 1 Gewichts-% bis 7 Gewichts-o vorhanden.
Der chemisch-mechanische Polierschlamm der Erfindung enthält eine wirksame Menge eines Fluorid enthaltenden Zusatzes. Bei Integration des Fluorid enthaltenden Zusatzes in einen Polierschlamm wird die. Rate verbessert, mit der Titan im Vergleich zu chemischmechanischen Polierschlämmen nach dem Stand der Technik poliert wird. Es wird davon ausgegangen, dass die Fluoridkomponente des Fluorid enthaltenden Zusatzes veranlasst, dass Titan eine hydratisierte Oxidschicht bildet, die. leichter abgetragen wird als die bei Nichtvorhandensein von Fluorid gebildete Oxidschicht.
Bei dem in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm verwendbaren, Fluorid enthaltenden Zusatz kann es sich um jeden bekannten Fluorid enthaltenden Zusatz oder Mischung aus Fluorid enthaltenden Zusätzen wie z. B. Fluoridsalze, Fluorid enthaltende Säuren, Fluoridpolymere und beliebige andere, organische oder anorganische Fluoride endhaltende Zusätze handeln, die mit Ti tan reagieren. Nicht ausschließliche Beispiele verwendbarer, Fluorid enthaltender Säuren umfassen Flusssäure (HF), Hexafluorokieselsäure (H₂SiF₆), Fluortitansäure (H₂TiF₆) und Fluorborsäure (HBF₄) . Nicht ausschließliche Beispiele verwendbarer, Fluorid enthaltender Salze umfassen Ammoniumfluorid (NH₄F), Ammoniumdifluorwasserstoff (NH₄HF₂), Fluorkal um (KF), Kaliumdifluorwasserstoff (KHF₂), Natriumfluorid (NaF), Strontiumfluorid (SrF₂), SilberFluorid (AgF), Zinndifluorid (SnF₂), Ammoniumhexafluorosilikat ((NH₉)₂SiF₆), Kaliumhexafluorosilikat (K₂SiF₆), Kalium- hexafluortitanat (K₂TiF₆), Ammoniumhexafluortitanat ((NH₉)₂TiF₆), Ammoniumtetrafluoroborat (NHB₄F₄) und Kaliumtetrafluoroborat (KBF₄).
Vorzugsweise wird der Fluorid enthaltende Zusatz aus der aus Flusssäure und Hexafluorokieselsäure bestehenden Gruppe, aus der Gruppe von Fluoridsalzen ausgewählt, die aus Fluorkalium, Ammoniumfluorid, Ammoniumdifluorwasserstoff und Kaliumdifluorwasserstoff oder einer daraus bestehenden Mischung besteht.
Natrium wird als ein potentieller Dünnfilm-Verunreinigungsstoff erkannt. Daher wird die Verwendung von NaF in chemisch-mechanischen Polierschlämmen vorzugsweise bei Anwendungen vermieden, bei welchen eine Verunreinigung durch Natrium nicht erwünscht ist.
Fluorid ist ein bekanntes Titanätzmittel und das Fluoridsalz greift Titan und die SiO₂-Schicht und andere für Fluoridätzung und -erosion anfällige Metallschich ten an, wenn es in dem chemisch-mechanischen Polierschramm der Erfindung in Mengen von mehr als 2, 0 Gewichts-% vorhanden ist. Dieses unerwünschte Ätzen von Fluorid kann ein unannehmbares Pitting und/oder Korrosion des Substrates und der Durchgänge zum Ergebnis haben. Zur Verhinderung von schädlicher Fluoridätzung und -erosion sollte der Fluorid enthaltende Zusatz vorzugsweise in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 2,0 Gewichts-% des Gesamtschlammes vorhanden sein. Es wurde festgestellt, dass diese kleine Menge an Fluorid enthaltendem Zusatz in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm für eine dramatische Auswirkung auf Titanpo- lierraten ausreicht, während nicht erwünschte Fluoridätzung und -erosion verhindert werden.
Eine bevorzugtere Menge an Fluorid enthaltendem Zusatz in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm liegt im Bereich, von 0,01 bis 1,0 Gewichts-%. Bei Verwendung von Flusssäure liegt der Gehalt des endgültigen chemisch-mechanischen Polierschlammes an Flusssäure vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 0,30 Gewichts-%. Bei Verwendung von Fluorkalium, Ammoniumfluorid, Ammoniumdifluorwasserstoff oder Kaliumdifluorwasserstoff liegt der Gehalt des endgültigen chemisch-mechanischen Po- lierschlammes an Fluorid enthaltendem Zusatz vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 1,0 Gewiechts-%.
Die Konzentrationsbereiche von Fluorid enthaltenden Zusätzen in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm der Erfindung werden im Allgemeinen in Form von Ge- wichts-% des gesamten Fluorid enthaltenden Zusatzes in dem chemisch-mechänischen Polierschlamm angegeben. Die Verwendung von Fluorid enthaltenden Zusätzen mit hohem Molekulargewicht, die nur einen kleinen Gewichtsprozentsatz an in der Lösung ionisierendem Fluorid enthalten, liegt sehr wohl innerhalb des Umfangs der Fluorid enthaltenden Zusätze der Erfindung. Daher umfasst der in diesem Dokument verwendete Begriff "Fluorid enthaltender Zusatz" auch solche Zusätze, die weniger als 25 Gewichts-% an Fluorid enthalten, wobei Fluorid in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm in Mengen von 0,01 bis 1,0 Gewichts-% des Gesamtschlammes vorhanden ist.
Die Menge und die Art des in dem chemisch mechanischen Polierschlamm verwendeten Fluorid enthaltendem Zusatzes ist in manchen Fällen von dem gewählten Oxidationsmittel sowie von den Kombinationen polierter Metalle abhängig. Es ist wünschenswert, den pH-Wert des chemisch-mechanischen Polierschlammes zwischen 1,0 und 5,0 zu halten, da bei einem pH-Wert des Schlammes über 5,0 Wolframätzprobleme auftreten können. Wenn es sich bei dem verwendeten Oxidationsmittel um Eisennitrat handelt, wird der pH-Wert des chemisch-mechanischen Polierschlammes vorzugsweise in einem Bereich von 1,5 bis 3,0 gehalten. Unabhängig von dem gewählten Oxidationsmittel wird der pH-Wert des Polierschlammes vorzugsweise unter 5,0 gehalten, um eine Ätzung und Korrosion von Wolfram zu verhindern. Ein pH-Wert des chemisch-mechanischen Polierschlammes über 5,0 kann jedoch dann wünschenswert sein, wenn der chemisch mechanische Polierschlamm zum Polieren von anderen Metallen als Wolfram, z. B. Kupfer, verwendet wird.
Der pH-Wert des chemisch-mechanischen Polierschlammes kann unter 1,0 fallen, wenn Fluorid enthaltende Säuren in dem Schlamm integriert sind. Ein chemischmechanischer Polierschlamm mit einem pH-Wert von weniger als 1,0 ist immer noch verwendbar. Bei pH-Werten von weniger als 1,5 wird die Handhabung des chemischmechanischen Polierschlammes jedoch problematisch. Deshalb weisen chemisch-mechanische Polierschlämme der Erfindung vorzugsweise pH-Werte von mehr als 1,5 auf. Um einen minimalen pH-Wert von 1,5 oder darüber zu erreichen, kann dem chemisch-mechanischen Polierschlamm eine wässrige Lauge wie z. B. Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, Ammoniumhydroxid oder dgl. zugegeben werden, um den pH-Wert des Schlammes auf über 1,5 und vorzugsweise innerhalb des gewünschten Bereiches von 1,5 bis 5,0 anzuheben.
Der chemisch-mechanische Polierschlamm dieser Erfindung umfasst auch ein Schleifmittel. Das Metalloxidschileifmittel kann aus der aus Aluminiumoxid, Titanerde, Zirkonium, Germanium, Kieselerde, Zeroxid bestehenden Gruppe und daraus bestehenden Mischungen ausgewählt werden.
Vorzugsweise ist das Metalloxid ein geräuchertes oder niedergeschlagenes Schleifmittel, und noch vorteilhafter ist es ein geräuchertes Schleifmittel, wie z. B. geräucherte Kieselerde oder geräuchertes Aluminium- oxid. Das Metalloxidschleifmittel kann mit jeder beliebigen Technik hergestellt werden, die Fachleuten in diesem Bereich bekannt ist. Die Herstellung von geräucherten Metalloxiden ist z. B. ein gut bekanntes Verfahren, das die Hydrolyse von geeignetem Ausgangsmaterialdampf (wie z. B. Aluminumchlorid für ein Aluminiumoxidschleifmittel) in einer Flamme aus Wasserstoff und Sauerstoff umfasst. Geschmolzene, grob kugelförmige Partikel, deren Durchmesser sich durch Verfahrensparameter verändern, werden beim Verbrennungsvorgang gebildet. Diese geschmolzenen Kugeln aus Aluminiumoxid oder einem ähnlichen Oxid, die typischerweise als Primärpartikel bezeichnet werden, verschmelzen miteinander, indem sie an ihren Kontaktpunkten Kollisionen unterzogen werden, um verzweigte dreidimensionale, kettenähnliehe Aggregate zu bilden. Die zum Zerbrechen von Aggregaten notwendige Kraft. ist beträchtlich, und wird oftmals als unumkehrbar angesehen. Während dem Kühlen und Sammeln werden die Aggregate weiteren Kol- lisionen unterzogen, was einige mechanische Verwicklungen zum Ergebnis haben kann, wodurch sich Agglomerate bilden. Von Agglomeraten wird angenommen, dass sie durch van der Waals-Kräfte lose zusammengehalten, und durch geeignete Dispersion in einem geeigneten Medium umgekehrt, d. h. wieder getrennt werden können.
Niedergeschlagene Schleifmittel können mit herkömmlichen Techniken wie z. B,. durch Koagulation der erwünschten Partikel von einem wässrigen Medium unter dem. Einfluss von hohen Salzkonzentrationert, Säuren oder anderen Koagulationsmitteln hergestellt werden.
Die Partikel werden gefiltert, gewaschen, getrocknet und von Rückständen anderer Reaktionsprodukte durch herkömmliche Techniken getrennt, die Fachleuten in diesem Bereich bekannt sind. Zusätzlich können die Schleifmittel unter Verwendung jedes beliebigen Hochtemperaturverfahrens wie z. B. des Sol-Gel- oder Plasmaverfahrens hergestellt werden.
Ein bevorzugtes Metalloxid weist eine Oberfläche auf, wie sie nach dem Verfahren von S. Brunauer, P. H. Emmet und I. Teller, J. Am. Chemical Society, Band 60, Seite 309 (1938), allgemein als BET bezeichnet, berechnet wird, wobei sie im Bereich von etwa 5 m²/g bis etwa 430 m²/g liegt. Aufgrund strenger Reinheitsanforderungen der Industrie für integrierte Schaltungen sollte es sich bei dem bevorzugten Metalloxid um eines mit hoher Reinheit handeln. Hochrein bedeutet, dass der Gesamtverurireinigungsgehalt von Quellen wie z. B. Rohmater alverunreinigurigen und Verarbeitungs-Verunreinigungsspuren. typischerweise unter 1%, und vorzugsweise unter 0,01 (d. h. 100 ppm) liegt.
Der chemisch-mechanische Polierschlamm der Erfindung ist am wirksamsten, wenn die Metalloxidpartikel gleichmäßig in einem stabilen wässrigen Medium verteilt sind. Der Begriff „gleichmäßig verteilt" bedeutet, dass die Metalloxidschleifmittelpartikel oder – aggregate isoliert, und über das gesamte wässrige Medium gut verteilt sind. Der Begriff „stabil" bedeutet, dass sich die Metalloxidschleifmittelpartikel oder – aggregate nicht anhäufen und/oder aus der wässrigen Suspension auslagern und z. B. eine dichte Ablagerung bilden.
Eine bevorzugte wässrige Metalloxidschleifmittelsuspension bleibt mindestens drei Monate lang stabil. Bei dieser bevorzugten Ausführung besteht das Metalloxidschleifmittel aus Metalloxidaggregaten mit einer Größenverteilung von weniger als 1,0 Mikron; einem durchschnittlichen Aggregatdurchmesser von weniger als 0,4 Mikrons und mit einer Kraft, die ausreicht, um die van der Waals-Kräfte zwischen Schleifmittelaggregaten selbst abzuwehren und zu überwinden. Es wurde festgestellt, dass ein solches Metalloxidschleifmittel wirksam bei der Minimierung oder Vermeidung von Kratzern, Mulden, Divots und anderen, während dem Schleifen entstehenden Oberflächenfehlern ist. Die Aggregatgrößenverteilung bei der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung bekannter Techniken wie z. B. der Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) bestimmt werden. Der durchschnittliche Aggregatdurchmesser bezieht sich auf den durchschnittlichen gleichwertigen kugelförmigen Durchmesser unter Verwendung der TEM-Bildanalyse, d. h. auf der Grundlage der Querschnittsfläche des Aggregates. Mit Kraft ist gemeint, dass entweder das Oberflächenpotential oder die Hydrationskraft der Metalloxidpartikel ausreichend sein muss, um die van der Waals-Anziehungskräfte zwischen den Partikeln abzuwehren und zu überwinden.
Alternativ kann das Metalloxidschleifmittel aus diskreten, individuellen Metalloxidpartikeln bestehen, die einen primären Partikeldurchmesser von weniger als 0,4 Mikrons (400 nm) und eine Oberfläche im Bereich von 10 m²/g bis 250 m²/g aufweisen.
Das Eintragsniveau des Schleifmittels in dem endgültigen chemisch-mechanischen Polierschlamm kann in Abhängigkeit von dem erforderlichen Abtragungsgrad zwischen 0,5 Gewichts-% und 55 Gewichts- der Gesamtschlammzusammensetzung betragen. Die Abtragungsfähigkeit des Metalloxids ist wiederum eine Funktion der Partikelzusammensetzung, des Kristallinitätsgrades und der kr – stallinen Phase, z. B. Gamma oder Alpha. Es wurde festgestellt, dass die optimale Oberfläche und das Eintragsniveau des Metalloxidschleifmittels variieren können, um die gewünschte Selektivität und die Polierraten zu erreichen. So weist ein Aluminiumoxidschleifmittel typischerweise ein Festkörper-Eintragsniveau in dem endgültigen Polierschlamm auf, das im Bereich zwisehen 1 Gewichts-% und 12 Gewichts-%, vorzugsweise zwischen 2 Gewichts-% und 8 Gewichts-%, und noch vorteilhafter zwischen 1 Gewichts-% und 6 Gewichts-% Liegt.
Es können andere gut bekannte Polierschlammzusätze in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm dieser Erfindung integriert werden. Eine Art optionaler Zusätze besteht aus anorganischen Säuren und/oder daraus bestehenden Salzen die dem chemisch- mechanischen Polierschlamm beigemischt werden können, um die Polierrate der Grenzschichten in dem Mikroplättchen, wie z. B. Titan und Tantal, weiter zu verbessern oder zu steigern. Verwendbare anorganische Zusätze umfassen Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Ammoniumsalze, Kalisalze, Natriumsalze oder andere kationische Salze von Sulfaten und Phosphaten.
Eine große Bandbreite herkömmlicher organischer Säuren, Salze organischer Säuren und daraus bestehender Mischungen kann in dem chemischmeehanischen Polierschlamm der vorliegenden Erfindung enthalten sein, um die Selektivitäts-Polierrate, z. B. in Bezug auf monofunktionale Säuren, difunktionale Säuren, Hydroxyl-/Karboxylatsäuren, Chelatsäuren, Nichtcheiatsäuren und ihre Salze zu steigern. Vorzugsweise wird die organische Säure aus der aus Essigsäure, Adipinsäure, Buttersäure, n-Kaprinsäure, n-Kapronsäure, n-Kaprylsäure, Zitronensäure, Glutarsäure, Glykolsäure, Ameisensäure, Fumarsäure, Milchsäure, Laurinsäure, Apfelsäure, Maleinsäure, Malonsäure, Myristizinsäure, Oxelsäure, Palmitinsäure, Phthalsäure, Propionsäure, Brenztraubensäure, Stearinsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, Valeriansäure und Derivaten einschließlich aus der aus deren Salzen bestehenden Gruppe ausgewählt.
Wenn verwendet, sollte eine organische Säure oder Salz in dem endgültigen chemisch-mechanischen Polierschlamm einzeln oder in Kombination mit anderen organischen Säuren oder Salzen in einer Menge vorhanden sein, die ausreicht, um die Oxidselektivität ohne nachteilige Beeinflussung der Stabilität des chemisch-mechanischen Polierschlammes zu steigern. Als solche ist die orga nische Säure typiseherweise in dem Schlamm von 0,05 Gewichts-o bis 15 Gewichts-%, und vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 0,5 Gewichts-% bis 5,0 Gewichts-% vorhanden. Beispiele chemisch-mechanischer Polierschlämme mit, organischen Säuren und von deren Salzen sind in der U.S.-Patentanmeldung, S/N. 08/644,509 offenbart.
Zur weiteren Stabilisierung eines ein Oxidationsmittel enthaltenden chemisch-mechanischen Polierschlammes gegen Absetzen, Ausflockung und Zersetzung des Oxidationsmittels kann eine Vielfalt weiterer optionaler Zusätze wie z. B. grenzflächenaktive Stoffe, Polymerstabilisatoren oder grenzflächenaktive Dispersionsmittel verwendet werden. Der grenzflächenaktive Stoff kann anionisch, kationisch, nichtionisch, amphoterisch sein, und es können Kombinationen aus zwei oder mehr grenzflächenaktiven Stoffen verwendet werden. Weiterhin wurde festgestellt, dass das Beimischen eines grenzflächenaktiven Stoffes nützlich sein kann, um die "Within-wafer-non-uniformity"/„mikroplättcheninterne Ungleichförmigkeit" (WIWNU) der Mikroplättchen zu verbessern . und dadurch die Oberfläche des Mikroplättchens zu verbessern und Mikroplättchenfehler zu verringern.
Im Allgemeinen sollte die Menge an bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Zusätzen, wie z. B.. eines grenzflächenaktiven Stoffes, ausreichen, um eine wirksame Stearinstabilisierung des Schlammes zu erreichen, wobei sie typischerweise in Abhängigkeit von dem bestimmten ausgewählten, grenzflächenaktiven Stoff und der Art der Oberfläche des Metalloxidschleifmittels variiert. Wenn z. B. nicht genug von einem ausgewählten grenzflächenaktiven Stoff verwendet wird, so wird er nur eine geringe oder gar keine Wirkung auf die Stabilisierung ausüben. Wenn andererseits zu viel von einem grenzflächenaktiven Stoff verwendet wird, kann dies eine nicht wünschenswerte Schaumbildung und/oder Ausflockung in dem Schlamm zum Ergebnis haben. Folglich sollten Zusätze wie z. B. grenzflächenaktive Stoffe im Allgemeinen in einer Menge in einem Bereich von 0,001 Gewichts-% bis 10 Gewichts-% vorhanden sein. Weiterhin können die Zusätze dem Schlamm direkt beigemischt, oder unter Verwendung bekannter Techniken auf der Oberfläche des Metalloxidschleifmittels eingearbeitet werden. In beiden Fällen wird die Menge des Zusatzes angepasst, um die gewünschte Konzentration in dem Polierschlamm zu erreichen.
Eine bedeutende Anwendung für den chemischmechanischen Polierschlamm dieser Erfindung besteht in der Verwendung als chemisch-mechanische Politur für Dünnschichtfilme, die Wolfram und Titan umfassen. Bei einer solchen Polieranwendung ist der einzelne Polierschlamm wirksam beim Polieren von Titan- und Wolframschichten und weist vorzugsweise eine Wolfram-Titanpolierselektivät [W:Ti] von 3 : 1 bis 1 : 2 auf.
Der chemisch-mechanische Polierschlamm kann unter Verwendung jeder Fachleuten in diesem Bereich bekannten, beliebigen Technik hergestellt werden. Typischerweise werden das Oxidationsmittel, der Fluorid enthaltende Zusatz und beliebige optionale Zusätze dem wässrigen Medium, wie z. B. entionisiertem oder destilliertem Wasser, in zuvor festgelegten Konzentrationen unter niedrigen Scherbedingungen beigemischt, bis diese Komponenten in dem Medium vollständig aufgelöst sind. Eine konzentrierte Dispersion des Metalloxidschleifmittels, wie z. B. geräucherten Aluminiumoxid, wird dem Medium beigemischt und verdünnt , bis das gewünschte Eintragsniveau an Schleifmittel in dem endgültigen chemisch-mechanischen Polierschlamm erreicht ist.
Die chemisch-mechanischen Polierschlämme der vorliegenden Erfindung sind in Form eines Paketsystem lieferbär (Oxidationsmittel, Schleifmittel und ein Fluorid enthaltender Zusatz in einem stabilen wässrigen Medium). Um einen möglichen Abbau des chemischmechanischen Polierschlammes zu vermeiden, z. B. bei Verwendung von Eisennitrat als Oxidationsmittel und von Aluminiumoxid als Schleifmittel, wird vorzugsweise ein Zwei-Paketsystem verwendet, wobei das erste Paket aus einer wässrigen Lösung des Oxidationsmittels und des Fluorid enthaltenden Zusatzes, und das zweite Pa- ket aus einer wässrigen Dispersion des Schleifmittels besteht.
Alternativ kann ein Mehrfachpaketsystem zusammen mit jeder beliebigen Standard-Polierausrüstung verwendet werden, die zur Verwendung auf der gewünschten Metallschicht des Mikroplättchens geeignet ist. Das Mehrfachpaketsystem weist eine oder mehrere chemischmechanische Polierschlammkomponenten in wässriger oder trockener Form in zwei oder mehr Behältern auf. Das Mehrfachpaketsystem wird durch Zusammenmischen der Komponenten aus den verschiedenen Behältern in den gewünschten Mengen verwendet, um einen chemisehmechanischen Polierschlamm zu ergeben, der ein Oxidationsmittel, ein Schleifmittel und einen Fluorid enthaltenden Zusatz in den oben erwähnten Mengen enthält. Bei Verwendung eines Mehrfachpaketsystems wird der Fluorid enthaltende Zusatz vorzugsweise mit dem Oxidationsmittel zusammengemischt, bevor das Oxidationsmittel/der Fluorid enthaltende Zusatz der Schleifmittelkomponente beigemischt wird. Diese Reihenfolge der Beimischung verhindert, dass der Fluorid enthaltende Zusatz mit der Schleifmittelkomponente reagiert.
Der Polierschlamm der vorliegenden Erfindung erhöht die Siliziumdioxidpolierrate nicht sehr stark, wie dies von einer Zusammensetzung zu erwarten wäre, die eine hohe Konzentration an Fluoridionen enthält. Zusätzlich kann der Polierschlamm effektiv verwendet werden, um für andere, bei der aktuellen integrierten Schaltungstechnologie als Unterschichten oder Sperrfilme verwendete Dünnfilmmaterialien, wie z. B. Titan, Titannitrid und dgl., gesteuerte Polierselektivitäten bereitzustellen. Der Polierschlamm der vorliegenden Erfindung kann während. der verschiedenen Stufen der Herstellung von Halbleitern mit integrierten Schaltun gen verwendet werden, um ein wirksames Polieren mit gewünschten Polierraten bei gleichzeitiger Minimierung von Oberflächenfehlern und -defekten bereitzustellen.
BEISPIELE
Wir haben festgestellt, dass sich durch das Beimischen kleiner Mengen eines Fluorid erthaltenden Zusatzes zu einem chemisch-mechanischen Polierschlamm die Titanschichtpolierraten ohne Herabsetzung der Wolfram- und Titannitridpolierraten und ohne Steigerung der Siliziumoxidpolierraten dramatisch verbessern.
Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen bevorzugte Ausführungen dieser Erfindung sowie bevorzugte Verfahren zur Verwendung von Zusammensetzungen dieser Er- findung.
BEISPIEL I
Es wurde ein Standardpolierschlamm hergestellt, um die Leistung eines chemisch-mechanischen Polierschlammes mit Fluorid enthaltenden Zusätzen zu bewerten. Die gemessenen Leistungsparameter umfassten Titanpolierraten, Wolframpolierraten, Siliziumdioxidpolierrateri usw.
Es wurde für jeden Durchlauf ein Standardpolierschlamm mit 3,0 Gewichts-% kolloidalem Aluminiumoxid, 5,0 Gewichts-% Eisennitrat und entionisiertem Wasser verwen- det. Die Polierschlämme wurden durch Zusammenmischen gleicher Gewichtsanteile von W-A355, einer auf geräuchertem Aluminiumoxid basierenden Dispersion, die von der Microelectronics Materials Division von Cabot Corporation in Tuscola, Illinois, hergestellt, und unter dem Warenzeichen SEMI-SPERSE® verkauft wird, mit FE-10, einer ebenfalls von Cabot Corporation hergestellten, und unter dem Warenzeichen SEMI-SPERSE FE-10^TM verkauften Eisennitratlösung, hergestellt. Eine bekannte Menge eines Fluorid enthaltenden Zusatzes wurde mit der FE-10-Komponente vor der Herstellung des endgültigen Schlammes zusammengemischt.. Der Schlamm wurde nach der Herstellung auf Mikroplättchen aufgetragen.
BEISPIEL II
Es wurden sieben Polierschlämme gemäß dem Verfahren von Beispiel I hergestellt, um die Wirkung Fluorid enthaltender Komponenten in den Schlämmen auf die Mikroplättchenselektivität und die Polierwirksamkeit zu untersuchen. Die Schlämme bestanden aus 3,0 Gewichts-% geräuchertem Aluminiumoxid, 5,0 Gewichts-% Eisennitrat und, mit Ausnahme des Kontrollmusters 1, einem Fluorid enthaltenden Zusatz der in Tabelle I aufgeführten Art und in der dort aufgeführten Menge: Der Schlamm wurde zum chemisch-mechanischen Polieren von Wolfram- und Titan-Blanketwafern mit Dicken von ungefähr 6.000 Å unter Verwendung eines von Rodel Inc., Newark, Delaware hiergestellten Suba 500-Suba IV-Pad-Stapels verwendet. Das. Polieren wurde für die Dauer von einer Minute unter den in Tabelle I aufgeführten Bedingungen durchgeführt. Die.
Polierergebnisse sind ebenfalls in Tabelle I zusammengefasst.
Wie in Tabelle I dargestellt, wies das Kontrollmuster I eine Wolframpolierrate von 2350 Å/min. und eine Titanpolierrate von nur 709 Å/min. auf. Durch die Beimischung eines Fluorid enthaltenden Zusatzes in einer Menge von 0, 1 Gewichts-o oder mehr des Schlammes verbesserte sich die Titanpolierrate um 100%, während sich die Wolframpolierrate nur wenig veränderte.
BEISPIEL III
Der Zweck dieses Beispiels besteht in der Untersuchung der Wirkungen variierender Hexafluorokieselsäure(H₂SiF₆), Ammoniumfluorid- (NH₄F) und Flusssäurekonzentrationen (HF) von gemäß Beispiel I hergestellten chemisch-mechanischen Polierschlämmen auf Wolfram- und Titanpolierraten und -selektivitäten.
Es wurden mehrere Durchläufe unter Verwendung mehrerer Schlämme in jedem Durchlauf durchgeführ. Die Zusammensetzung eines jeden verwendeten Schlammes ist in Tabelle 2 aufgeführt. Die Schlämme wurden wie in Beispiel I beschrieben hergestellt.
Tabelle 2
Bei den Tabellenpolierparametern und dem in diesem Beispiel verwendeten Pad-Stapel handelt es sich um dieselben wie die oben in Beispiel II beschriebenen. Eine Zusammenfassung der aus den verschiedenen Durchläufen erhaltenen Daten ist in Tabelle 3 unten aufgeführt. Die Ti-Polierrate verbessert sich mit dem sich erhöhenden Fluoridgehalt in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm, und in einigen Fällen verbesserten sich die Wolfram-Titanselektivitäten (S_Ti) um 0,5.

Claims

Wässriger chemisch-mechanischer Polierschlamm, der folgendes umfasst: (a) ein Oxidationsmittel; (b) ein Schleifmittel; und (c) einen Fluorid enthaltenden Zusatz, dadurch gekennzeichnet, dass Fluorid in dem Schlamm in einer Menge von nicht nehr als 2,0 Gewichts-% vorhanden ist.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er 0,01 bis 2,0 Gewichts-% des Fluorid enthaltenden Zusatzes enthält.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fluorid entlhaltenden Zusatz um eine Fluorid enthaltende Säure, ein Fluoridsalz oder um eine daraus bestehende Mischung handelt.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fluorid enthaltenden Zusatz um eine Fluorid enthaltende Säure und Flusssäure, Hexafluorokieselsäure, Fluorborsäure, Fluortitansäure oder um eine daraus bestehende Mischung handelt.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluorid enthaltende Saure in dem chemischmechanischen Polierschlamm in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 0,3 Gewichts-% vorhanden ist.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fluorid enthaltenden Zusatz um ein Fluoridsalz und um Ammoniumfluorid, Fluorkalium, Ammoniumdifluorwassertoff, Kaliumdifluorwasserstoff oder um eine daraus bestehende Mischung handelt.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluoridsalz in dem Schlamm in einer Menge im Bereich von 0,2 bis 1,0 Gewichts-% vorhanden ist.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Oxidationsmittel um ein Eisensalz, Kalisalz, Ammoniumsalz, quarternäres Ammoniumsalz, Phosphoniumsalz, Peroxid, Chlorat, Perchlorat, Nitrat, Permanganat, Persulfat oder um eine. daraus bestehende Mischung handelt.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Oxidationsmittel um ein Eisennitrat handelt.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass er einen pH-Wert von 1,5 bis 3,0 aufweist.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er einen pH-Wert von 1,0 bis 5,0 aufweist.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fluorid enthaltenden Zusatz um Flusssäure handelt.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schleifmittel um ein Metalloxid handelt.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Metalloxidschleifmittel um Aluminiumoxid, Zeroxid, Germanium, Kieselerde, Titan= oxid, Zirkonium oder um eine daraus bestehende Mischung handelt.
Chemisch-mechanischer. Polierschlamm nach den Anspüchen 1, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schleifmittel um eine wässrige Dispersion eines Metalloxids handelt.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach den Ansprüchen 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schleifmittel um Aluminiumoxid und um geräuchertes Aluminiumoxid handelt.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin einen grenzflächenaktiven Stoff enthält.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin eine aus der aus organischen Säuren, Salzen organischer Säuren und aus daraus bestehenden Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählte Zusammensetzung enthält.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach den Ansprüchen 1–17, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin eine aus der aus anorganischen Säuren, Salzen anorganischer Säuren und aus daraus bestehenden Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählte Zusammensetzung enthält.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm zum Polieren von Substraten mit Titan und Wolfram verwendbar ist und folgendes umfasst: 1 bis 7 Gewichts-% Eisennitrat; 1 bis 12 Gewichts-% Aluminiumoxid; und 0,01 bis 2,0 Gewichts-% eines Fluorid enthaltenden Zusatzes.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fluorid enthaltenden Zusatz um eine Fluorid enthaltende Säure, Fluoridsalz oder um eine daraus bestehende Mischung handelt.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach den Ansprüchen 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluorid enthaltende Zusatz weiterhin mindestens eine Fluorid enthaltende Säure und mindestens ein Fluoridsalz umfasst, wobei der chemischmechanische Polierschlamm einen pH-Wert von 1,5 bis 3,0 aufweist.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach den Ansprüchen 20–22, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Aluminiumoxid um eine wässrige Dispersion von Aluminiumoxid handelt.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Aluminiumoxid um geräuchertes Aluminiumoxid handelt.
Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Wolfram-Titanpolierselektiwität (W:Ti) von 3 : 1 bis 1 : 2 aufweist.
Verfahren zum Polieren eines Substrates mit einer Titanadhäsionsschicht, das folgendes umfasst: (a) Beimischen eines Oxidätionsmittels, eines Fluorid enthaltenden Zusatzes und eines Schleifmittels, um einen chemischmechanischen Polerschlamm mit einem pH-Wert von 1,0 bis 5,0 zu erhalten, wobei Fluorid in dem Schlamm in einer Menge von nicht mehr als 2,0 Gewichts-% vorhanden ist; (b) Auftragen des chemisch-mechanischen Polierschlammes auf das Substrat; und (c) Abtragen mindestens eines Teils der Titanadhäsionsschicht von dem Substrat durch Inkontaktbringen eines Pad mit dem Substrat und Bewegen des Pads im Verhältnis zu dem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der chemisch-mechanische Polierschlamm vor dem Inkontaktbringen des Pads mit dem Substrat auf das Pad aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel und der Fluorid enthaltende Zusatz in Form einer wässrigen Lösung in einem ersten Behälter aufbewahrt, und eine wässrige Dispersion von Schleifmittel in einem zweiten Behäl- ter aufbewahrt wird, und wobei ein Teil der Inhalte des ersten Behälters mit mindestens einem Teil der Inhalte des zweiten Behälters kombiniert wird, um einen wässrigen chemisch-mechanischen Polierschlamm mit 1 bis 7 Gewichts-% des Oxidationsmittels, mit 1 bis 6 Gewichts-% Schleifmittel und mit 0,01 bis 2,0 Gewichts-% Fluorid enthaltendem Zusatz vor dem Auftragen des Schlammes auf das Pad zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fluorid enthaltenden Zusatz um eine aus der aus Flusssäure, Hexafluorokieselsäure und daraus bestehenden Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählte, Fluorid enthaltende Säure handelt.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fluorid enthaltenden Zusatz um Hexafluorokieselsäure handelt.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet , dass die Hexafluorokieselsäure in dem Schlamm in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 0,3 Gewichts-% vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fluor d enthaltenden Zusatz um ein Fluoridsalz und um Ammoniumfluorid, Fluorkalium, Ammoniumdifluorwasserstoff, Kaliumdifluorwasserstoff oder um eine daraus bestehende Mischung handelt.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fluoridsalz um Fluorkalium handelt, das in dem Schlamm in einer Menge im Bereich von 0,2 bis 1,0 Gewichts-% vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Polieren eines Substrates mit einer Titanadhäsionsschicht und einer Wolframschicht dient und folgendes umfasst: (a) Beimischen von Eisennitrat, Aluminiumoxid und Hexafluorokieselsäure mit entionisiertem Wasser, um einen chemisch-mechanischen Polierschlamm zu erhalten, der 1 bis 7 Gewichts-% Eisennitrat, 1 bis 6 Gewichts-% Aluminiumoxid und 0,1 bis 0,3 Gewichts-% Hexafluorokieselsäure enthält, wobei der chemisch-mechanische Polierschlamm einen pH-Wert von 1,5 bis 2,5 und eine Wolfram-Titanpolierselektivität (W:Ti) von 3 : 1 bis 1 : 2 aufweist; (b) Auftragen. des chemisch-mechanischen Polierschlammes auf das Substrat; und (c) Abtragen mindestens eines Teils der Titanadhäsionsschicht und eines Teils der Wolframschicht von dem Substrat durch Inkontaktbringen eines Pads mit dem Substrat und Bewegen des Pads im Verhältnis zu dem Substrat.
Mehrfachpaketsystem zur Verwendung zur Zubereitung eines chemisch-mechanischen Polierschlammes, der folgendes umfasst: (a) einen ersten Behälter mit einer wässrigen Dispersion eines Schleifmittels; und (b) einen zweiten Behälter mit einem Oxidationsmittel und einem Fluorid enthaltenden Zusatz.