КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СМР, СОДЕРЖАЩАЯ АБРАЗИВНЫЕ ЧАСТИЦЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ДИОКСИД ЦЕРИЯ

1. Композиция для химико-механической полировки, содержащая следующие составляющие:
(A) абразивные частицы, содержащие диоксид церия,
(B) один или более полимеров, где каждая макромолекула указанных полимеров (В) содержит
(i) одну или более анионных функциональных групп
и
a
(ii) одну или более структурных единиц -(AO)-R
a
a
где в каждой структурной единице -(AO)-R независимо от каждой другой структурной единицы -(AO)-R:
x
2x
a
А представляет собой CH, где, для каждой А в указанных структурных единицах -(AO)-R, x независимо от каждого другого x выбирается из диапазона целых значений от 2 до 4, где x предпочтительно равно 2 или 3, более предпочтительно х=2,
a
где в каждой структурной единице -(AO)-R группы А являются одинаковыми или различными,
а представляет собой целое число, выбранное из диапазона от 5 до 200, предпочтительно от 8 до 150, наиболее предпочтительно от 20 до 135,
R представляет собой водород или разветвленную или линейную алкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода,
где в указанном полимере (В) сумма молярных масс всех структурных единиц (ii) составляет по меньшей мере 50% от молярной массы указанного полимера (В).
2. Композиция для химико-механической полировки по п. 1, где концентрация указанного одного или более полимеров (В) выбирается так, что
- не происходит флокуляция частиц (А), содержащих диоксид церия, при диапазоне рН от 6 до 10,
и/или
- при значении рН в интервале от 6 до 10 дзета-потенциал частиц, содержащих диоксид церия, находится в интервале от +30 мВ до -30 мВ.
3. Композиция для химико-механической полировки по п. 1 или 2, где в макромолекулах указанного полимера (В) или по меньшей мере одного из указанных полимеров (В) указанная одна или более анионные функциональные группы выбираются из группы, включающей карбоксильную группу, сульфоновую группу, сульфатную группу, фосфорную группу и фосфоновую группу.
a
4. Композиция для химико-механической полировки по п. 1 или 2, где в указанном полимере (В) или в по меньшей мере одном из указанных полимеров (В) молярная масса каждой из указанных одной или более структурных единиц (ii) -(AO)-R составляет 500 г/моль или более, предпочтительно 1000 г/моль или более, более предпочтительно 2000 г/моль или более, наиболее предпочтительно 3000 г/моль или более,
и/или
a
сумма молярных масс всех указанных структурных единиц (ii) -(AO)-R составляет 60% или более, предпочтительно 70% или более, наиболее предпочтительно 80% или более от молярной массы указанного полимера (В).
5. Композиция для химико-механической полировки по п. 1 или 2, где указанный полимер (В) или по меньшей мере один из указанных полимеров (В) выбирается из группы, включающей гребенчатые полимеры и блок-сополимеры.
6. Композиция для химико-механической полировки по п. 1 или 2, где указанный полимер (В) или по меньшей мере один из указанных полимеров (В) представляет собой гребенчатый полимер, содержащий
(i) основную цепь, с которой связаны одна или более анионных функциональных групп,
и
a
(ii) одну или более боковые цепи, где каждая содержит структурную единицу -(AO)-R,
a
где в указанном гребенчатом полимере сумма молярных масс всех указанных структурных единиц (ii) -(AO)-R составляет по меньшей мере 50% от молярной массы указанного гребенчатого полимера.
7. Композиция для химико-механической полировки по п. 6, где указанный гребенчатый полимер содержит
- элементарные звенья, где каждое содержит одну или более анионных функциональных групп
и
a
- боковые цепи, где каждая содержит структурную единицу (ii) -(AO)-R, где
x
2x
a
А представляет собой CH, где для каждой А в указанных структурных единицах -(AO)-R, x независимо от каждого другого х выбирается из диапазона целых значений от 2 до 4, где х предпочтительно равно 2 или 3, более предпочтительно х=2,
a
где в каждой структурной единице -(AO)-R группы А являются одинаковыми или различными,
а представляет собой целое число, выбранное из диапазона от 5 до 200, предпочтительно от 8 до 150, наиболее предпочтительно от 20 до 135,
R представляет собой водород или разветвленную или линейную алкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода,
где одно или более из элементарных звеньев, содержащих анионную функциональную группу, выбираются из общих формул (7.1), (7.2), (7.3) и (7.4):
в которой
1
2
1
4
2
2
R представляет собой Н или неразветвленную или разветвленную С-С алкильную группу, СНСООН или СНСО-Х-R;
2
3
2
3
2
6
4
3
2
6
4
3
2
R представляет собой РОМ, О-РОМ, (СН)-POM или (CH)-ОРОМ;
7
n
2n
n
2n
X представляет собой NR-(CH) или О-(CH), где n=1, 2, 3 или 4, причем атом азота или атом кислорода, соответственно, присоединены к группе СО;
7
2
9
1
6
n
2n
n
2n
3
2
n
2n
3
2
6
4
3
2
6
4
3
2
n
2n
α
R представляет собой Н, C-С алкил, (CH)-ОН, (CH)-РОМ, (CH)-ОРОМ, (СН)-POM, (СН)-OPOM или (CH)-O-(АО)-R; где n=1, 2, 3 или 4
2
z
2z
2
6
5
A представляет собой CH, где z=2, 3, 4 или 5, или представляет собой CHCH(СН);
α равно целому числу от 1 до 350; и
9
1
4
R представляет собой Н или неразветвленную или разветвленную С-С алкильную группу;
2
или X представляет собой химическую связь, и R представляет собой ОМ;
в которой
3
1
4
R представляет собой Н или неразветвленную или разветвленную С-С алкильную группу;
n равно 0, 1, 2, 3 или 4;
4
3
2
3
2
R представляет собой РОМ или О-РОМ;
в которой
5
1
4
R представляет собой Н или неразветвленную или разветвленную С-С алкильную группу;
7
Z представляет собой О или NR; и
7
n
2n
n
2n
3
2
n
2n
3
2
6
4
3
2
6
4
3
2
R представляет собой Н, (CH)-ОН, (CH)-РОМ, (CH)-ОРОМ, (СН)-РОМ или (СН)-ОРОМ, где
n равно 1, 2, 3 или 4;
в которой
6
1
4
R представляет собой Н или неразветвленную или разветвленную С-С алкильную группу;
7
Q представляет собой NR или О;
7
2
9
n
2n
n
2n
3
2
n
2n
3
2
6
4
3
2
6
4
3
2
n
2n
α
R представляет собой Н, (CH)-ОН, (CH)-РОМ, (CH)-OPOM, (СН)-РОМ, (СН)-ОРОМ или (CH)-O-(АО)-R,
n представляет собой 1, 2, 3 или 4;
2
z
2z
2
6
5
A представляет собой CH, где z=2, 3, 4 или 5, или представляет собой CHCH(СН);
α равно целому числу от 1 до 350;
9
1
4
R представляет собой Н или неразветвленную или разветвленную С-С алкильную группу;
где в формулах (7.1), (7.2), (7.3) и (7.4) каждая М независимо от любой другой М представляет собой Н или катионный эквивалент,
a
и/или где одна или более из боковых цепей, содержащих структурную единицу (ii) -(AO)-R, выбираются из общих формул (7.5), (7.6), (7.7) и (7.8):
в которой
10
11
12
1
4
R, R и R независимо друг от друга представляют собой Н или неразветвленную или разветвленную С-С алкильную группу;
n равно 0, 1, 2, 3, 4 и/или 5;
1
6
2
6
10
Е представляет собой неразветвленную или разветвленную C-C алкиленовую группу, циклогексиленовую группу, СН-СН, 1,2-фенилен, 1,3-фенилен или 1,4-фенилен;
G представляет собой О, NH или CO-NH; или
Е и G вместе представляют собой химическую связь;
в которой
16
17
18
1
4
R, R и R независимо друг от друга представляют собой Н или неразветвленную или разветвленную С-С алкильную группу;
n равно 0, 1, 2, 3, 4 или 5;
1
6
2
6
10
Е представляет собой неразветвленную или разветвленную C-C алкиленовую группу, циклогексиленовую группу, СН-СН, 1,2-фенилен, 1,3-фенилен или 1,4-фенилен, или представляет собой химическую связь;
z
2z
2
6
5
L представляет собой CH, где z=2, 3, 4 или 5, или представляет собой СН-СН(СН);
d равно целому числу от 1 до 350;
20
1
4
R представляет собой Н или неразветвленную С-С алкильную группу;
в которой
21
22
23
1
4
R, R и R независимо друг от друга представляют собой Н или неразветвленную или разветвленную С-С алкильную группу;
25
W представляет собой О, NR или N
25
1
4
R представляет собой Н или неразветвленную или разветвленную С-С алкильную группу;
25
Y равно 1, если W=О или NR, и равно 2, если W=N;
в которой
6
1
4
R представляет собой Н или неразветвленную или разветвленную С-С алкильную группу;
10
Q представляет собой NR, N или О;
10
1
4
R представляет собой Н или неразветвленную или разветвленную С-С алкильную группу;
10
Y равно 1, если Q=О или NR, и равно 2, если Q=N.
8. Композиция для химико-механической полировки по п. 6, где указанный гребенчатый полимер (В) получают сополимеризацией мономеров
(8.1) акриловой кислоты и
(8.2) одного или более макромеров, где каждый содержит полимеризуемую двойную связь, предпочтительно двойную связь винильной группы, аллильной группы, изопрениловой группы, акрилатной группы, метакрилатной группы или малеиновой сложноэфирной группы,
a
и структурной единицы (ii) -(AO)-R, где
x
2x
a
А представляет собой CH, где для каждой А в указанных структурных единицах -(AO)-R, х независимо от каждого другого х выбирается из диапазона целых значений от 2 до 4, где х предпочтительно равно 2 или 3, более предпочтительно х=2
a
где в каждой структурной единице -(AO)-R группы А являются одинаковыми или различными
а представляет собой целое число, выбранное из диапазона от 5 до 200, предпочтительно от 8 до 150, наиболее предпочтительно от 20 до 135
R представляет собой водород или разветвленную или линейную алкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода,
a
где количества мономеров (8.1) и (8.2) выбираются так, что получают гребенчатый полимер, где в указанном гребенчатом полимере сумма молярных масс всех указанных структурных единиц (ii) -(AO)-R составляет по меньшей мере 70% от молярной массы указанного гребенчатого полимера.
9. Композиция для химико-механической полировки по п. 6, где указанный гребенчатый полимер (В) представляет собой поликонденсат, содержащий
1
a
(9.1) по меньшей мере одно элементарное звено, содержащее ароматическую или гетероароматическую систему Ar, и боковую цепь, содержащую или состоящую из структурной единицы (ii) -(AO)-R,
где в каждом элементарном звене (9.1) независимо от каждого другого элементарного звена (9.1),
x
2x
a
А представляет собой CH, где для каждой А в указанных структурных единицах -(AO)-R, x независимо от каждого другого х выбирается из диапазона целых значений от 2 до 4, где х предпочтительно равно 2 или 3, более предпочтительно х=2,
a
где в каждой структурной единице -(AO)-R группы А являются одинаковыми или различными,
а представляет собой целое число, выбранное из диапазона от 5 до 200, предпочтительно от 8 до 150, наиболее предпочтительно от 20 до 135,
R представляет собой водород или разветвленную или линейную алкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода,
где предпочтительно элементарные звенья (9.1) представлены общей формулой (9.1)
где для каждого элементарного звена формулы (9.1) независимо от каждого другого элементарного звена формулы (9.1),
1
Ar выбирается из группы, включающей незамещенные ароматические или гетероароматические системы, имеющие от 5 до 10 атомов углерода в каждом случае,
1
Е выбирается из группы, включающей N, NH и О, предпочтительно О,
1
1
n=2, если Е=N, и n=1, если Е=NH или О
А, а и R имеют значения, как определено выше;
1
(9.2) по меньшей мере одно элементарное звено, содержащее ароматическую или гетероароматическую систему Ar и фосфорную группу,
где предпочтительно одно или более из элементарных звеньев (9.2) представлены общей формулой (9.2)
где для каждого элементарного звена формулы (9.2) независимо от каждого другого элементарного звена формулы (9.2),
2
Ar выбирается из группы, включающей незамещенную ароматическую или гетероароматическую систему, имеющую от 5 до 10 атомов углерода в каждом случае,
2
Е выбирается из группы, включающей N, NH и О, предпочтительно О,
2
2
m=2, если Е=N, и m=1, если Е=NH или О,
А представляет собой, как определено выше, элементарное звено (9.1),
b представляет собой целое число, выбранное из диапазона от 0 до 300, предпочтительно от 1 до 5,
М независимо от любой другой М представляет собой Н или катионный эквивалент,
26
1
а
R представляет собой М или Ar-O-(АО)-;
2
(9.3) по меньшей мере одно элементарное звено, содержащее ароматическую или гетероароматическую систему Ar где элементарное звено (9.3) отличается от элементарного звена (9.2), исключительно тем, что фосфоновая группа элементарного звена (9.2) замещена на Н в элементарном звене (9.3), и элементарное звено (9.3) не идентично элементарному звену (9.1),
где предпочтительно элементарное звено (9.3) представлено общей формулой (9.3)
где для каждого элементарного звена формулы (9.3) независимо от каждого другого элементарного звена формулы (9.3),
2
2
Ar, Е, m, А и b имеют значения, как определено для элементарного звена (9.2).
Композиция для химико-механической полировки по п. 1 или 2, в которой указанный полимер (В) или по меньшей мере один из указанных полимеров (В) соответствует формуле (10)
где
x
2x
a
a
А представляет собой CH, где для каждой А в указанных структурных единицах -(AO)-R, х независимо от каждого другого х выбирается из диапазона целых значений от 2 до 4, где х предпочтительно равно 2 или 3, более предпочтительно х=2; где в каждой структурной единице -(AO)-R группы А являются одинаковыми или различными
- а представляет собой целое число, выбранное из диапазона от 5 до 200, предпочтительно от 8 до 150, наиболее предпочтительно от 20 до 135
- R представляет собой водород или разветвленную или линейную алкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода,
1
- Q представляет собой углеводородную группу, содержащую от 2 до 18 атомов углерода и возможно один или более гетероатомов,
1
- А представляет собой алкиленовую группу, содержащую от 1 до 5 атомов углерода,
j
- R группы независимо друг от друга выбираются из группы, включающей:
1
1
3
2
- А-РОН группу, где А имеет определенное выше значение,
a
- алкильную группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода и способную нести -(AO)-R группы,
и
- группу
где В обозначает алкиленовую группу, содержащую от 2 до 18 атомов углерода,
a
j
- r представляет собой число структурных единиц -(AO)-R, которое несут все группы R,
a
- q представляет собой число структурных единиц -(AO)-R, которое несет Q,
a
- сумма "r+q" выбирается так, что в указанном полимере (В) сумма молярных масс всех указанных структурных единиц (ii) -(AO)-R составляет по меньшей мере 50% от молярной массы указанного полимера (В), предпочтительно 90% или более, на основе молярной массы указанного полимера,
- у представляет собой целое число в интервале от 1 до 3, где когда у>1, группы
являются одинаковыми или различными,
1
j
- Q, N и R группы могут образовывать вместе одно или более колец, более того это кольцо или эти кольца способны нести один или более других гетероатомов.
11. Композиция для химико-механической полировки по п. 1 или 2, дополнительно содержащая
(C) один или более полигидроксисоединений.
12. Композиция для химико-механической полировки по п. 1 или 2, дополнительно содержащая
(D) один или более pH-регуляторов.
13. Композиция для химико-механической полировки по п. 1 или 2, где указанная композиция имеет значение рН в интервале от 5 до 10.8, предпочтительно от 6 до 10.
14. Композиция для химико-механической полировки по п. 1 или 2, содержащая
(А) общее количество абразивных частиц, содержащих диоксид церия, в интервале от 0.01 мас. % до 5 мас. % на основе общей массы соответствующей композиции для СМР,
и/или
(B) общее количество полимеров (В), как определено в пп. 1-10, в интервале от 0.0002 мас. % до 1 мас. %; на основе общей массы соответствующей композиции для СМР.
и/или
(C) общее количество полигидрокси соединений в интервале от 0.001 мас. % до 2 мас. % на основе общей массы соответствующей композиции для СМР.
15. Способ получения полупроводникового устройства, включающий химико-механическую полировку подложки в присутствии композиции для химико-механической полировки по любому одному из пп. 1-14.
16. Способ по п. 15, где подложка содержит
- область поверхности или слой, содержащий диоксид кремния
и
- область поверхности или слой, содержащий нитрид кремния или поликристаллический кремний.
17. Применение полимера (В), как определено в пп. 1-10, для подавления агломерации частиц, содержащих диоксид церия, диспергированных в водной среде,
и/или
для установления дзета-потенциала частиц, содержащих диоксид церия.
18. Способ подавления агломерации и/или установления дзета-потенциала частиц, содержащих диоксид церия, диспергированных в водной среде, причем указанный способ содержит стадию добавления эффективного количества одного или более полимеров (В), как определено в пп. 1-10, в указанную водную среду, в которой диспергированы частицы, содержащие диоксид церия.