JP2013140984A - Cmpスラリー組成物及びそれを用いた研磨方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のCMPスラリー組成物は、金属酸化物粒子;ジイソシアネート化合物;及び超純水を含む。前記CMPスラリー組成物は、凸部と凹部からなるウエハ表面の研磨速度を選択的に調節でき、1次と2次研磨は素早く行われ、2次研磨の窒化膜ストッピングを大きくすることができる。
【選択図】なし
Description
選択比=β/α・・・(数式1)
本発明のCMPスラリー組成物は、金属酸化物粒子を含む。
本発明のCMPスラリー組成物は、窒化膜上層の過積層酸化膜に対する研磨速度を調節して研磨プロファイルを改善し、窒化膜に対する研磨を抑制し、トレンチ上層の酸化膜上のディッシングを低減し、全被研磨層上で70nm以上の表面欠陥を低減するためにジイソシアネート化合物を含む。
本発明のCMPスラリー組成物は、窒化膜に対する研磨をより多く防ぐ(stopping)ために、両性化合物をさらに含み得る。
選択比=β/α・・・(数式1)
(a1)平均粒径が110nmで、比表面積が30m2/gのゼータ電位が+40mVのセリア粒子
(b1)下記式1−1で表されるジイソシアネート化合物を使用した。
(c1)アスパラギン酸
(c2)グリシン
(c3)ヒスチジン
前記各成分を下記表1の含量になるように超純水を混合して試料を準備した。pHを4.5に合わせてCMPスラリー組成物を製作した。下記研磨条件に従って、パターン密度が50%で、ピッチサイズが100μmのパターンウエハに対して研磨性能を評価して表2に結果を記述した。研磨によって除去されたウエハの厚み変化を測定して研磨速度を算出し、オプティプローブ(ThermalWave社,Optiprobe2600)装備を使用して測定した。
―研磨速度測定ウエハ:200mm MIT(Massachusetts Institute of Technology)パターンウエハ
―表面欠陥測定ウエハ:200mm TEOS―blanket
―研磨設備:AMAT Mirra(AMAT社)
―研磨パッド:IC1010 k−groove(Rodel社)
―研磨時間:P1 60秒、P2 30秒、P3 40秒
―圧力:20.7kPa
―プラテンrpm:103rpm
―ヘッドrpm:97rpm
―流量:200ml/min
―ポストクリーニング:1回目,DHF下両面洗浄,60秒
2回目,DHF下両面洗浄,30秒
最後,スピンドライ
*表面欠陥:ウエハをポストクリーニングした後、表面欠陥測定器(日立社LS6800)で70nm以上の欠陥測定
*凸部Ox RRとは窒化膜上層に存在する酸化膜に対する研磨速度を意味し、凸部SiN RRとは窒化膜層に対する研磨速度を意味し、凹部Ox RRとはトレンチ上層の酸化膜に対する研磨速度を意味する。
選択比=β/α・・・(数式1)
Claims (15)
- 金属酸化物粒子;
ジイソシアネート化合物;及び
超純水;
を含むCMPスラリー組成物。 - 前記金属酸化物粒子は、か焼(calcination)、火炎酸化(flame oxidation)、又は水熱合成(thermal synthesis)で製造したことを特徴とする請求項1に記載のCMPスラリー組成物。
- 前記金属酸化物粒子は、セリア(CeO2)粒子、シリカ(SiO2)粒子、アルミナ(Al2O3)粒子、チタニア(TiO2)粒子、及びジルコニア(ZrO2)粒子からなる群から選ばれる少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のCMPスラリー組成物。
- 前記金属酸化物粒子は、平均粒径が70〜150nmで、比表面積が10〜50m2/gの粒子であることを特徴とする請求項1に記載のCMPスラリー組成物。
- 前記金属酸化物粒子は、陽のゼータ電位を有することを特徴とする請求項1に記載のCMPスラリー組成物。
- 前記金属酸化物粒子は、セリア粒子であることを特徴とする請求項1に記載のCMPスラリー組成物。
- 前記ジイソシアネート化合物は、疎水性のジイソシアネート反復体(repeating moiety)の末端に親水性基を含有した構造であることを特徴とする請求項1に記載のCMPスラリー組成物。
- 前記ジイソシアネート化合物は、下記化学式(1)で表されることを特徴とする請求項1に記載のCMPスラリー組成物。
前記化学式1で、R1は、炭素数3〜20の置換または非置換されたシクロアルキレン又は炭素数6〜20の置換または非置換されたアリーレンで、R2、R3、及びR4は、それぞれ独立して炭素数2〜4の線型または分枝型アルキレンで、xは1〜5、yは1〜20、v及びwはそれぞれ独立して0〜1、u及びzはそれぞれ独立して0〜1500である。 - 前記ジイソシアネート化合物は、重量平均分子量が100〜100,000g/molであることを特徴とする請求項1に記載のCMPスラリー組成物。
- 前記CMPスラリー組成物は、両性化合物をさらに含む請求項1に記載のCMPスラリー組成物。
- 前記両性化合物は、アラニン(alanine)、フェニルアラニン(phenylalanine)、プロリン(proline)、グリシン(glycine)、ヒスチジン(histidine)、リシン(lysine)、アルギニン(arginine)、トレオニン(threonine)、アスパラギン酸(aspartic acid)、トリプトファン(tryptophan)、グルタミン(glutamine)、ベタイン(betaine)、コカミドプロピルベタイン(cocomidopropyl betaine)、ラウリルプロピルベタイン(laurylpropylbetaine)からなる群から選ばれるアミノ酸を一つ以上含むことを特徴とする請求項10に記載のCMPスラリー組成物。
- 前記両性化合物は、前記CMPスラリー組成物の総質量に対して、0.001〜1質量%で含むことを特徴とする請求項10に記載のCMPスラリー組成物。
- 前記CMPスラリー組成物は、前記CMPスラリー組成物の総質量に対して、金属酸化物粒子0.01〜1質量%、ジイソシアネート化合物0.001〜2質量%;及び残量の超純水を含む請求項1に記載のCMPスラリー組成物。
- 前記CMPスラリー組成物は、窒化膜上層に存在する酸化膜に対する研磨速度が2000Å/分以上で、下記数式1による選択比が50以上であることを特徴とする請求項1に記載のCMPスラリー組成物。
[数1]
選択比=β/α・・・(数式1)
前記数式1で、αは窒化膜層研磨速度、βはトレンチ上層の酸化膜に対する研磨速度である。 - 請求項1〜14のいずれかに記載のCMPスラリー組成物を使用して半導体ウエハを研磨することを含む研磨方法。
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