CN114479673A - 抛光浆料组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抛光浆料组合物，更具体地，涉及一种抛光浆料组合物，其包括抛光粒子；氧化剂；含铁催化剂；以及稳定化剂，并且根据下式1，所述氧化剂的残留率为70％以上：[式1]氧化剂的残留率(％)＝(室温7天后氧化剂的浓度(％)x100)/(抛光浆料组合物中氧化剂的初始浓度(％))。

Description

抛光浆料组合物
技术领域
本发明涉及一种抛光浆料组合物，更具体地，涉及一种用于金属膜的抛光浆料组合物。
背景技术
化学机械抛光(CMP)制程是指将半导体晶片表面接触在抛光垫并进行旋转，通过使用包含抛光剂及各种化合物的浆料来进行抛光，使其平坦化。通常所熟知的是，金属的抛光制程是通过不断重复由氧化剂形成金属氧化物(MOx)的过程与抛光粒子去除已形成的金属氧化物的过程来进行。
通过反复由氧化剂和电位调节剂形成氧化钨(WO3)的过程及由抛光粒子去除氧化钨的过程，执行通常用于半导体器件中布线的钨层的抛光工艺。此外，可以在钨层的下部形成绝缘膜或沟槽(trench)等图案。在这种情况下，在CMP工艺中需要钨层和绝缘膜之间的高抛光选择比(selectivity)，并且正在执行连续抛光工艺。当浆料的选择比过高时，由于过度去除对象层而会产生凹陷(recess)现象，或者由于抛光粒子的物理作用而会加剧绝缘层或阻挡层的侵蚀(erosion)现象。上述凹陷和侵蚀现象作为晶片的广域平坦化中的缺陷，随着缺陷根据堆叠而累积，它们可能在器件中作为缺陷出现。此外，已尝试通过向浆料中添加各种组分或向浆料中添加催化剂来调整抛光选择比并实现抛光性能，但由于催化剂的加入导致氧化还原反应发生得很快，导致在连续工艺中难以实现恒定的抛光率。
发明内容
要解决的技术问题
本发明的目的在于解决上述问题，即提供一种抛光浆料组合物，其实现所需的抛光性能(例如，抛光率)，同时能够确保连续抛光工艺中的工艺再现性。
然而，本发明要解决的问题并非受限于上述言及的问题，未言及的其他问题能够通过以下记载由本领域普通技术人员所明确理解。
解决问题的技术方法
根据本发明的一实施例，抛光浆料组合物包括：抛光粒子；氧化剂；含铁催化剂；以及稳定化剂，并且根据下式1，所述氧化剂的残留率为70％以上：
[式1]
氧化剂的残留率(％)＝(室温7天后氧化剂的浓度(％)x100)/(抛光浆料组合物中氧化剂的初始浓度(％))。
根据本发明的一实施例，所述稳定化剂与所述含铁催化剂的比率(摩尔数：摩尔数)可以为5:1至200:1。
根据本发明的一实施例，所述抛光浆料组合物可以满足下式2:
[式2]
99.8-2186x(抛光浆料组合物中含铁催化剂的含量(重量％)+158x(抛光浆料组合物中稳定化剂的含量(重量％))>70。
根据本发明的一实施例，所述含铁催化剂的含量可以为所述浆料组合物的0.0001重量％至1重量％。
根据本发明的一实施例，所述含铁催化剂包括含铁化合物、含亚铁化合物或两者，并且，所述含铁催化剂可以包括从由硝酸铁、硫酸铁、卤化铁、高氯酸铁、醋酸亚铁、乙酰丙酮铁、葡萄糖酸亚铁、草酸亚铁、邻苯二甲酸亚铁及琥珀酸亚铁组成的群组中选择的一种以上。
根据本发明的一实施例，所述稳定化剂包括有机酸，并且，所述有机酸可以包括从由柠檬酸、苹果酸、马来酸、丙二酸、草酸、琥珀酸、乳酸、酒石酸、己二酸、庚二酸、软木酸、壬二酸、癸二酸、富马酸、乙酸、丁酸、癸酸(capric acid)、己酸(caproic acid)、辛酸(caprylic acid)、戊二酸、乙醇酸、甲酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、邻苯二甲酸、丙酸、丙酮酸、硬脂酸、戊酸及抗坏血酸组成的群组中选择的一种以上。
根据本发明的一实施例，所述稳定化剂的含量可以为所述浆料组合物的0.0001重量％至1重量％。
根据本发明的一实施例，所述抛光粒子可以包括从由金属氧化物、涂覆有有机物或无机物的金属氧化物及处于胶体状态的金属氧化物组成的群组中选择的一种以上，并且，所述金属氧化物可以包括从由二氧化硅、二氧化铈、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、钛酸钡、氧化锗、氧化锰及氧化镁组成的群组中选择的一种以上。
根据本发明的一实施例，所述抛光粒子可以包括10nm至200nm的单一尺寸粒子或具有10nm至200nm的两种以上不同尺寸的混合粒子。
根据本发明的一实施例，所述抛光粒子的含量可以为所述浆料组合物的0.0001重量％至10重量％。
根据本发明的一实施例，所述氧化剂可以包括从由过氧化氢、过氧化氢尿素、尿素、过碳酸盐、高碘酸、高碘酸盐、高氯酸、高氯酸盐、高溴酸、高溴酸盐、过硼酸、过硼酸盐、高锰酸钾(Potassium permanganate)、过硼酸钠(Sodium perborate)、高锰酸、高锰酸盐、过硫酸盐、溴酸盐、亚氯酸盐(Chlorite)、氯酸盐(Chlorate)、铬酸盐(Chromate)、重铬酸盐(Dichromate)、铬化合物(Chromium Compound)、碘酸盐、碘酸、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧化钙、过氧化钡、过氧化钠、二氧基盐(Dioxygenyl)、臭氧(Ozone)、臭氧化物(Ozonide)、硝酸盐(Nitrate)、次氯酸盐(Hypochlorite)、次卤酸盐(Hypohalite)、三氧化铬(Chromiumtrioxide)、氯铬酸吡啶(Pyridinium chlorochromate)、一氧化二氮(Nitrous Oxide)、单过硫酸氢盐、二过硫酸盐及过氧化钠组成的群组中选择的至少任一种。
根据本发明的一实施例，所述氧化剂的含量可以为所述浆料组合物的0.0001重量％至5重量％。
根据本发明的一实施例，在所述抛光浆料组合物中，抛光对象膜为金属膜，并且，所述金属膜可以包括从由金属、金属氮化物、金属氧化物及金属合金组成的群组中选择的一种以上。
根据本发明的一实施例，所述金属、金属氮化物、金属氧化物及金属合金包括从由铟(In)、锡(Sn)、硅(Si)、钛(Ti)、钒(V)、钆(Gd)、镓(Ga)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、锌(Zn)、锆(Zr)、铪(Hf)、铝(Al)、铌(Nb)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、钽(Ta)、钌(Ru)及钨(W)组成的群组中选择的一种以上。
根据本发明的一实施例，所述抛光浆料组合物还包括抛光抑制剂，所述抛光抑制剂的含量可以为所述浆料组合物的0.0001重量％至1重量％。
根据本发明的一实施例，所述抛光抑制剂可以包括从由甘氨酸、组氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、赖氨酸、精氨酸、天冬氨酸、色氨酸、甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂基丙基甜菜碱、蛋氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺及酪氨酸组成的群组中选择的一种以上。
根据本发明的一实施例，所述金属膜抛光浆料组合物的pH可以在1至12的范围内。
根据本发明的一实施例，所述抛光浆料组合物的抛光对象膜的抛光速度可以为
Figure BDA0003323729010000031
Figure BDA0003323729010000032
以上。
根据本发明的一实施例，根据下式3，所述氧化剂的分解率可以为10％以下：
[式3]
氧化剂的分解率＝(抛光浆料中氧化剂的初始浓度(％)-室温7天过后氧化剂的浓度(％)x100/(抛光浆料组合物中氧化剂的初始浓度(％))。
发明的效果
本发明可以提供一种具有改进氧化剂的稳定性的抛光浆料组合物，其在室温下静置一定时间后，氧化剂的残留率为70％以上和/或氧化剂的分解率为10％以下。
本发明可以提供一种抛光浆料组合物，其不仅可以实现对于抛光对象膜的期望的抛光性能(例如，抛光率)，还可以在连续抛光工艺中确保工艺再现性，也可以改善抛光对象膜的图案特征(凹陷或突出)。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的显示根据稳定化剂和含铁催化剂的比率的本发明的实施例及比较例的抛光浆料组合物中过氧化氢的残留率(％)的附图。
图2为根据本发明一实施例的显示测量本发明的实施例及比较例的抛光浆料组合物的抛光工艺后图案的凹陷深度的附图。
图3为根据本发明一实施例的显示本发明的实施例及比较例的抛光浆料组合物中过氧化氢的残留率(％)的附图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。在说明本发明的过程中，当判断对于相关公知功能或者构成的具体说明不必要地混淆本发明的要旨时，省略对其进行详细说明。并且，本说明书中使用的术语用于准确地表达本发明的优选实施例，能够根据使用者、利用者的意图或者本发明所述技术领域的惯例有所不同。由此，对于本术语的定义应根据本说明书的整体内容进行定义。显示在各附图中的相同的附图标记意味着相同的结构要素。
在整体说明书中，当记载某个部件位于其他部件“上”时，不仅表示某一部件接触其他部件的情况，也包括两个部件之间存在其他部件的情况。
在整体说明书中，当说明某一部分“包括”某一构成要素时，不表示排除其他构成要素，还能够包括其他构成要素。
以下，参照实施例及附图对本发明的抛光浆料组合物进行具体说明。然而，本发明并非限定于上述实施例及附图。
本发明涉及一种抛光浆料组合物，根据本发明的一实施例，所述抛光浆料组合物包括抛光粒子；氧化剂；含铁催化剂；以及稳定化剂，并还可以包括抛光抑制剂、pH调节剂及杀生物剂中的至少一种以上。
根据本发明的一实施例，所述抛光粒子可以包括从由金属氧化物、涂覆有有机物或无机物的金属氧化物及处于胶体状态的金属氧化物组成的群组中选择的一种以上，并且，所述金属氧化物可以包括从由二氧化硅、二氧化铈、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、钛酸钡、氧化锗、氧化锰及氧化镁组成的群组中选择的一种以上。
作为本发明的一示例，所述抛光粒子的形状可以包括从球形、角形、针形以及板形组成的群组中选择的一种以上。
作为本发明的一示例，所述抛光粒子可以包括尺寸为10nm至200nm；或20nm至200nm的粒子。当其被包括在所述抛光粒子的尺寸范围内时，可以确保所需的抛光率，还可以防止因尺寸增大而过度抛光。例如，所述抛光粒子可以包括10nm至200nm的单一尺寸粒子或具有10nm至200nm的两种以上不同尺寸的混合粒子。例如，所述抛光粒子包括尺寸为10nm至50nm的第一粒子和尺寸大于50nm至100nm的第二粒子，并且第一粒子与第二粒子的混合比(质量比)可以为1:0.1至10。所述尺寸可以根据粒子的形状意味着直径、长度、厚度等。
作为本发明的一示例，所述抛光粒子可以包括30至150(m2/g)的单个比表面积粒子或具有30至150(m2/g)的两种以上不同比表面积的混合粒子。例如，所述抛光粒子包括具有30至80比表面积(m2/g)的第一粒子和具有超过80到150比表面积(m2/g)的第二粒子，第一粒子与第二粒子的混合比(质量比)可以为1:0.1至10。
作为本发明的一示例，所述抛光粒子的含量可以为所述浆料组合物的0.0001重量％至20重量％；0.0001重量％至10重量％；或0.1重量％至10重量％。当其含量被包括在上述范围内时，可以通过根据抛光对象膜(例如，金属膜)实现期望的抛光率和/或调整抛光率来实现期望的选择比，减少残留在根据抛光粒子含量的增加的抛光对象膜(例如，金属膜)表面上的抛光粒子的数量，并可以防止低含量导致的抛光速度的下降及过度抛光导致的在图案中形成凹陷或侵蚀等二次缺陷的发生。
根据本发明的一实施例，所述氧化剂可以改善所述浆料组合物中的稳定性，并恒定地保持所述抛光浆料组合物的抛光性能。
作为本发明的一示例，根据下式1，所述氧化剂的残留率可以是70％以上，和/或根据下式3，所述氧化剂的分解率(％)可以是10％以下。当其被包括在所述残留率和/或所述分解率的范围内时，可以确保所需的抛光率，还可以确保连续抛光工艺中抛光性能的再现性。
[式1]
氧化剂的残留率(％)＝(室温7天后氧化剂的浓度(％)x100)/(抛光浆料组合物中氧化剂的初始浓度(％))
[式3]
氧化剂的分解率＝(抛光浆料中氧化剂的初始浓度(％)-室温7天过后氧化剂的浓度(％)x100/(抛光浆料组合物中氧化剂的初始浓度(％))
在所述式1及式3中，初始浓度(％)是在抛光浆料中添加氧化剂后的初始浓度。例如，式1和式3为：在室温(rt)下储存7天(例如，密封在棕色拜耳瓶(100ml)中，湿度(例如，状态湿度(％)保持40至70)并进行测量。
根据本发明的一实施例，所述抛光浆料组合物可以满足下式2:
[式2]
99.8-2186x(抛光浆料组合物中含铁催化剂的含量(重量％)+158x(抛光浆料组合物中稳定化剂的含量(重量％))>70。
作为本发明的一示例，所述稳定化剂与含铁催化剂的比率(摩尔数：摩尔数)可以为5:1至200:1；8:1至200:1；10:1至200:1；11:1至200:1或15:1至150:1。当其含量被包括在上述范围内时，可以确保对于抛光对象膜的期望抛光率等抛光性能，还有助于提高氧化剂的稳定性。
即，通过应用含铁催化剂和稳定化剂的含量满足上述式2且铁催化剂和稳定化剂摩尔比为5以上的浆料，提供一种浆料，其将含有氧化剂的浆料在室温下放置7天后残留的氧化剂的残留率为70％以上或氧化剂分解率低于10％。由此，通过过氧化氢分解产生的OH自由基促进氧化钨的生成，以达到所需的抛光率，并在连续工艺中确保抛光的再现性，从而可以实现具有良好图案特征(凹陷或凸起)的浆料。
作为本发明的一示例，所述氧化剂可以包括从由过氧化氢、过氧化氢尿素、尿素、过碳酸盐、高碘酸、高碘酸盐、高氯酸、高氯酸盐、高溴酸、高溴酸盐、过硼酸、过硼酸盐、高锰酸钾(Potassium permanganate)、过硼酸钠(Sodium perborate)、高锰酸、高锰酸盐、过硫酸盐、溴酸盐、亚氯酸盐(Chlorite)、氯酸盐(Chlorate)、铬酸盐(Chromate)、重铬酸盐(Dichromate)、铬化合物(Chromium Compound)、碘酸盐、碘酸、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧化钙、过氧化钡、过氧化钠、二氧基盐(Dioxygenyl)、臭氧(Ozone)、臭氧化物(Ozonide)、硝酸盐(Nitrate)、次氯酸盐(Hypochlorite)、次卤酸盐(Hypohalite)、三氧化铬(Chromiumtrioxide)、氯铬酸吡啶(Pyridinium chlorochromate)、一氧化二氮(Nitrous Oxide)、单过硫酸氢盐、二过硫酸盐及过氧化钠组成的群组中选择的至少任一种。
作为本发明的一示例，所述氧化化剂的含量可以为所述浆料组合物的0.0001重量％至5重量％；0.01至3重量％；或0.1至3重量％。当其含量被包括在上述范围内时，可以为抛光对象膜提供适当的抛光速度及抛光性能，防止由于氧化剂的含量增加而导致的过度抛光，并可以防止抛光对象膜的腐蚀、侵蚀及表面硬化现象的发生。
根据本发明的一实施例，所述稳定剂防止在抛光工艺中金属离子及粒子等杂质的残留，不仅有助于确保抛光粒子的分散稳定性，还有助于提高浆料组合物中氧化剂的稳定性或防止稳定性下降，并且有助于在抛光浆料组合物的连续工艺中实现一定的再现性。
作为本发明的一示例，所述稳定化剂包括有机酸，并且，所述有机酸可以包括从由柠檬酸、苹果酸、马来酸、丙二酸、草酸、琥珀酸、乳酸、酒石酸、己二酸、庚二酸、软木酸、壬二酸、癸二酸、富马酸、乙酸、丁酸、癸酸(capric acid)、己酸(caproic acid)、辛酸(caprylicacid)、戊二酸、乙醇酸、甲酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、邻苯二甲酸、丙酸、丙酮酸、硬脂酸、戊酸及抗坏血酸组成的群组中选择的一种以上。
作为本发明的一示例，所述稳定化剂的含量可以为所述浆料组合物的0.0001重量％至1重量％；0.01至1重量％；或0.01至0.5重量％。当所述稳定化剂的含量被包括在上述范围内时，可以防止氧化剂稳定性的恶化，并有利于实现所需的抛光性能，并且，可以防止以下现象：对抛光对象膜(金属膜)的腐蚀性增加、降低浆料组合物的粒子分散稳定性。
根据本发明的一实施例，所述抛光抑制剂(两性化合物)用于控制浆料的分散稳定性和选择比，例如，其可以包括从由甘氨酸、组氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、赖氨酸、精氨酸、天冬氨酸、色氨酸、甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂基丙基甜菜碱、蛋氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺及酪氨酸组成的群组中选择的一种以上。
作为本发明的一示例，所述抛光抑制剂的含量可以为所述浆料组合物的0.0001重量％至1重量％，当被包括在所述抛光抑制剂含量范围内时，可以获得调整选择性比和改善抛光性能的效果。
根据本发明的一实施例，所述含铁催化剂包括含铁化合物、含亚铁化合物或两者，并且，所述含铁催化剂可以包括从由硝酸铁、硫酸铁、卤化铁、高氯酸铁、醋酸亚铁、乙酰丙酮铁、葡萄糖酸亚铁、草酸亚铁、邻苯二甲酸亚铁及琥珀酸亚铁组成的群组中选择的一种以上。
作为本发明的一示例，所述含铁催化剂的含量可以为所述浆料组合物的0.0001重量％至1重量％；0.005至1重量％；或0.005至0.1重量％。当其含量包括在上述范围内时，可以确保对于抛光对象膜的期望抛光率等抛光性能，还可以提高抛光浆料组合物的存储稳定性。
根据本发明的一实施例，所述pH调节剂用于防止抛光对象膜(例如，金属膜)的腐蚀或抛光机的腐蚀，并实现适合抛光性能的pH范围，其包括酸性物质或碱性物质，所述酸性物质可以包括从由硝酸、盐酸、磷酸、硫酸、氢氟酸、溴酸、碘酸、甲酸、丙二酸、马来酸、草酸、乙酸、己二酸、柠檬酸、己二酸、乙酸、丙酸、富马酸、油酸、水杨酸、庚二酸、苯甲酸、丁二酸、邻苯二甲酸、丁酸、戊二酸、谷氨酸、乙醇酸、乳酸、天冬氨酸、酒石酸及各盐组成的群组中选择的一种以上，所述碱性物质可以包括从甲基丙醇铵(ammonium methyl propanol,AMP)、四甲基氢氧化铵(tetra methyl ammonium hydroxide,TMAH)、氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化铷、氢氧化铯、碳酸氢钠、碳酸钠、咪唑及各盐组成的群组中选择的一种以上。
根据本发明的一实施例，所述杀生物剂用于在抛光浆料组合物储的存储期间控制细菌、真菌等的生物生长，所述杀生物剂可以包括从由甲基异噻唑啉酮、甲基氯异噻唑啉酮、四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丙基氯化铵、烷基苄基二甲基氯化铵、烷基苄基二甲基氢氧化铵(其中烷基链范围为1至约20个碳原子)、含氯化合物(例如，亚氯酸钠及次氯酸钠)、双胍、醛、环氧乙烷、金属盐、异噻唑啉酮、四羟甲基硫酸磷(THPS)、1,3,5-三(2-羟乙基)-s-三嗪、碘丙炔基丁基氨基甲酸酯、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、4,4-二甲基恶唑烷、7-乙基双环恶唑烷、4-(2-硝基丁基)-吗啉和4,4'-(2-乙基-2-硝基三甲烯)-二吗啉组合、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮组合、2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇、辛基异噻唑啉酮、二氯辛基异噻唑啉酮、二溴辛基异噻唑啉酮、酚类(如邻苯苯酚和对氯间甲酚及其相应的钠盐和/或钾盐)、硫磷钠、硫磷锌、正丁基苯并异噻唑啉酮、1-(3-氯烯丙基)-3,5,7-三氮杂-1-氮鎓金刚烷氯化物、百菌清、多菌灵、二碘甲基甲苯基砜、三甲基-1,3,5-三嗪-1,3,5-三乙醇胺、2,2-二溴-3-硝基丙酰胺、戊二醛、N，N'-亚甲基双吗啉、亚乙基二氧基甲醇、苯氧乙醇、四甲氧基乙炔二脲、二硫代氨基甲酸盐、2,6-二甲基间二氧基-4-醇醋酸盐、二羟甲基-二甲基-乙内酰脲、三(羟甲基)-硝基甲烷及双环恶唑烷组成的群组中选择的一种以上。
作为本发明的一示例，所述杀生物剂可以包括所述浆料组合物的0.0001重量％至0.10重量％。
根据本发明的一实施例，所述抛光浆料组合物的pH在1至12；1至8；或2至7的范围内，并且，酸性区域可优选用于浆料组合物的分散稳定性和抛光性能。
根据本发明的一实施例，在所述抛光浆料组合物中，抛光对象膜是金属膜，并且所述金属膜可以包括从由金属、金属氮化物、金属氧化物及金属合金组成的群组中选择的一种以上。所述抛光浆料组合物可应用于包括包含作为抛光对象膜的金属膜的基板的化学-机械抛光工艺(CMP)。
作为本发明的一示例，所述金属膜可以包括从由金属、金属氮化物、金属氧化物及金属合金组成的群组中选择的一种以上，并且，所述金属、金属氮化物、金属氧化物及金属合金可以包括从由铟(In)、锡(Sn)、硅(Si)、钛(Ti)、钒(V)、钆(Gd)、镓(Ga)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、锌(Zn)、锆(Zr)、铪(Hf)、铝(Al)、铌(Nb)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、钽(Ta)、钌(Ru)及钨(W)组成的群组中选择的一种以上。优选地，可以是钨金属膜。
根据本发明的一实施例，在所述抛光浆料组合物中，例如，抛光工艺过程中对金属膜的抛光速度可以为
Figure BDA0003323729010000092
以上；
Figure BDA0003323729010000093
至
Figure BDA0003323729010000094
以及当抛光金属膜时，对另一膜(如，氧化膜)的抛光速度的抛光选择性比可以为20以上。
根据本发明的一实施例，所述抛光浆料组合物可以通过实现期望的抛光性能来防止抛光工艺后的现象(凹陷和/或突出)，从而改善平坦化及图案特征，以包括由所述抛光浆料组合物的图案膜的基板为例，在抛光工艺之后(例如，在抛光金属块体膜之后)，该基板的图案表面的凹陷深度可以为
Figure BDA0003323729010000095
以下；
Figure BDA0003323729010000096
以下；或
Figure BDA0003323729010000097
以下。
下面，通过实施例更详细地描述本发明，然而，以下实施例仅用于说明目的，并不限制本发明的范围。
(1)实施例1至6
根据下表1，添加胶体二氧化硅(尺寸为20nm至200nm)、过氧化氢、硝酸铁、丙二酸及甘氨酸，并使用硝酸作为pH调节剂来制备了抛光浆料组合物。
(2)比较例1至5
根据下表1，添加胶体二氧化硅(尺寸为20nm至200nm)、过氧化氢、硝酸铁、丙二酸及甘氨酸，并使用硝酸作为pH调节剂来制备了抛光浆料组合物。
根据下式计算实施例及对比例的浆料组合物成中丙二酸(稳定化剂)及硝酸铁(催化剂)的摩尔比，并将其显示在表1。
Figure BDA0003323729010000091
(稳定化剂：丙二酸，催化剂：硝酸铁)
[表1]
Figure BDA0003323729010000101
(3)过氧化氢稳定性的评估
根据下式计算实施例及对比例的浆料组合物成中过氧化氢的残留率(％)及过氧化氢的分解率(％)并将其显示在表2、图1及图2，并将根据表1的摩尔比(B/A)的过氧化氢的残留率(％)的关系显示在图1。
参照表2及图1可以看出，与比较例相比，根据本发明实施例1至6的抛光浆料组合物的过氧化氢的残留率显著增加。即，可以确认过氧化氢和丙二酸的比率为5以上，或当所述比率增加时，过氧化氢的稳定性得到改善。
[式]
Figure BDA0003323729010000111
Figure BDA0003323729010000112
(4)抛光性能的评估
使用实施例及比较例的抛光浆料组合物，在以下抛光条件下抛光了含有钨膜的基板。
[抛光条件]
1.抛光器：KCT公司的ST-01
2.晶片：15cm X 15cm钨膜晶片
3.压板压力(platen pressure)：2psi
4.主轴转速(spindle speed)：87rpm
5.压板速度(platen speed)：93rpm
6.流量(flow rate)：250ml/分
为了评估抛光性能，使用根据实施例及对比例的抛光浆料组合物来测量了抛光钨膜基板之后的抛光速度及抛光之后的图案表面的凹陷，并将其结果显示在表2及图2。
[表2]
Figure BDA0003323729010000113
Figure BDA0003323729010000121
参照表2可以看出，本发明实施例1至6的抛光浆料组合物保持钨膜的适当的抛光速度，同时通过降低抛光工艺之后的凹陷现象的发生，保持良好的图案特征；比较例1的过氧化氢的分解率及残留率较高，但其不包括硝酸铁和丙二酸，并且由于过度抛光增加了凹陷的深度，使得难以保持良好的图案特征并导致平坦化缺陷。
本发明可以提供一种抛光浆料组合物，其可以保持过氧化氢的稳定性，并包括含铁催化剂及特定比率的稳定化剂，并且，其不仅可以实现对于抛光对象膜的期望的抛光性能(例如，抛光率)，还可以在连续抛光工艺中确保工艺再现性，实现平坦化，防止凹陷或突出等现象，由此良好地保持图案特征。
综上，通过有限的实施例及附图对实施例进行了说明，本领域的普通技术人员能够对上述记载进行多种修改与变形。例如，所说明的技术以与所说明的方法不同的顺序执行，和/或所说明的构成要素以与所说明的方法不同的形态结合或组合，或者，由其他构成要素或等同物进行替换或置换也能够获得相同的效果。由此，其他体现、其他实施例及权利要求范围的均等物全部属于专利权利要求的范围。

Claims (19)

1.一种抛光浆料组合物，其特征在于，
包括：
抛光粒子；
氧化剂；
含铁催化剂；以及
稳定化剂，
根据下式1，所述氧化剂的残留率为70％以上：
[式1]
氧化剂的残留率(％)＝(室温7天后氧化剂的浓度(％)x100)/(抛光浆料组合物中氧化剂的初始浓度(％))。
2.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述稳定化剂与含铁催化剂的比率(摩尔数：摩尔数)为5:1至200:1。
3.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述抛光浆料组合物满足下式2:
[式2]
99.8-2186x(抛光浆料组合物中含铁催化剂的含量(重量％)+158x(抛光浆料组合物中稳定化剂的含量(重量％))>70。
4.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述含铁催化剂的含量为所述浆料组合物的0.0001重量％至1重量％。
5.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述含铁催化剂包括含铁化合物、含亚铁化合物或两者，
所述含铁催化剂包括从由硝酸铁、硫酸铁、卤化铁、高氯酸铁、醋酸亚铁、乙酰丙酮铁、葡萄糖酸亚铁、草酸亚铁、邻苯二甲酸亚铁及琥珀酸亚铁组成的群组中选择的一种以上。
6.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述稳定化剂包括有机酸，
所述有机酸包括从由柠檬酸、苹果酸、马来酸、丙二酸、草酸、琥珀酸、乳酸、酒石酸、己二酸、庚二酸、软木酸、壬二酸、癸二酸、富马酸、乙酸、丁酸、癸酸、己酸、辛酸、戊二酸、乙醇酸、甲酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、邻苯二甲酸、丙酸、丙酮酸、硬脂酸、戊酸及抗坏血酸组成的群组中选择的一种以上。
7.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述稳定化剂的含量为所述浆料组合物的0.0001重量％至1重量％。
8.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述抛光粒子包括从由金属氧化物、涂覆有有机物或无机物的金属氧化物及处于胶体状态的金属氧化物组成的群组中选择的一种以上，
所述金属氧化物包括从由二氧化硅、二氧化铈、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、钛酸钡、氧化锗、氧化锰及氧化镁组成的群组中选择的一种以上。
9.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述抛光粒子包括10nm至200nm的单一尺寸粒子或具有10nm至200nm的两种以上不同尺寸的混合粒子。
10.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述抛光粒子的含量为所述浆料组合物的0.0001重量％至10重量％。
11.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述氧化剂包括从由过氧化氢、过氧化氢尿素、尿素、过碳酸盐、高碘酸、高碘酸盐、高氯酸、高氯酸盐、高溴酸、高溴酸盐、过硼酸、过硼酸盐、高锰酸钾、过硼酸钠、高锰酸、高锰酸盐、过硫酸盐、溴酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、铬化合物、碘酸盐、碘酸、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧化钙、过氧化钡、过氧化钠、二氧基盐、臭氧、臭氧化物、硝酸盐、次氯酸盐、次卤酸盐、三氧化铬、氯铬酸吡啶、一氧化二氮、单过硫酸氢盐、二过硫酸盐及过氧化钠组成的群组中选择的至少任一种。
12.根据权利要求11所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述氧化剂的含量为所述浆料组合物的0.0001重量％至5重量％。
13.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
在所述抛光浆料组合物中，抛光对象膜为金属膜，
所述金属膜包括从由金属、金属氮化物、金属氧化物及金属合金组成的群组中选择的一种以上。
14.根据权利要求13所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述金属、金属氮化物、金属氧化物及金属合金包括从由铟、锡、硅、钛、钒、钆、镓、锰、铁、钴、铜、锌、锆、铪、铝、铌、镍、铬、钼、钽、钌及钨组成的群组中选择的一种以上。
15.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述抛光浆料组合物还包括抛光抑制剂，
所述抛光抑制剂的含量为所述浆料组合物的0.0001重量％至1重量％。
16.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述抛光抑制剂包括从由甘氨酸、组氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、赖氨酸、精氨酸、天冬氨酸、色氨酸、甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂基丙基甜菜碱、蛋氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺及酪氨酸组成的群组中选择的一种以上。
17.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述金属膜抛光浆料组合物的pH在1至12的范围内。
18.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
所述抛光浆料组合物的抛光对象膜的抛光速度为
Figure FDA0003323729000000031
/分以上。
19.根据权利要求1所述的抛光浆料组合物，其特征在于，
根据下式3，所述氧化剂的分解率为10％以下：
[式3]
氧化剂的分解率＝(抛光浆料中氧化剂的初始浓度(％)-室温7天过后氧化剂的浓度(％)x100/(抛光浆料组合物中氧化剂的初始浓度(％))。
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