KR100948225B1 - 아민-함유 중합체를 사용하는 ｃｍｐ 시스템 및 방법 - Google Patents

아민-함유 중합체를 사용하는 ｃｍｐ 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체 담체, 연마 패드 및(또는) 연마재, 및 하나 이상의 아민-함유 중합체를 포함하는 화학-기계 연마 시스템 및 방법을 제공하는데, 여기서 아민-함유 중합체는 아미노 관능기의 질소 원자를 분리하는 5개 이상의 연속 원자를 갖는 것이거나, 하나 이상의 아민 관능기를 포함하는 하나 이상의 중합체 블록 및 어떠한 아민 관능기도 포함하지 않는 하나 이상의 중합체 블록을 갖는 블록 공중합체이다.
화학-기계 연마 시스템, 아민-함유 중합체, 블록 공중합체

Description

아민-함유 중합체를 사용하는 ＣＭＰ 시스템 및 방법 {CMP Systems and Methods Utilizing Amine-Containing Polymers}
본 발명은 아민-함유 중합체를 포함하는 화학-기계 연마(CMP) 조성물에 관한 것이다.
집적 회로는 규소 웨이퍼(wafer)와 같은 기판에 또는 기판 상에 형성된 수백만개의 능동 소자로 이루어진다. 능동 소자는 화학적으로 및 물리적으로 기판 내로 연결되고 다층 상호연결체의 사용을 통해 상호연결되어 기능성 회로를 형성한다. 종래 다층 상호연결체는 제1 금속층, 층간 유전체층, 및 때때로 제3의 및 그 다음의 금속층을 포함한다. 층간 유전체, 예를 들어 도핑된 및 도핑되지 않은 이산화규소 (SiO2) 및(또는) 낮은-κ 유전체를 사용하여 상이한 금속층을 전기적으로 분리한다.
상이한 상호연결체층 간의 전기적 연결은 금속 바이어(metal via)를 사용하여 이루어진다. 예를 들어, 미국 특허 제5,741,626호에는 유전체 TaN 층을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 또한, 미국 특허 제4,789,648호에는 절연체 필름 내 다중 금속화층 및 금속화 바이어를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 유사한 방식으 로, 금속 접촉물을 사용하여 상호연결체층과 웰(well)에 형성된 소자 간의 전기적 연결을 형성한다. 금속 바이어 및 접촉물은 다양한 금속 및 합금, 예를 들어 티탄 (Ti), 질화티탄 (TiN), 알루미늄 구리 (Al-Cu), 알루미늄 규소 (Al-Si), 구리 (Cu), 텅스텐 (W), 백금 (Pt), 루테늄 (Ru), 이리듐 (IT) 및 그의 조합 (이후, "바이어 금속(via metal)"으로 나타냄)으로 충진될 수 있다.
바이어 금속은 일반적으로 부착층 (즉, 장벽 필름), 예를 들어 티탄 (Ti), 질화티탄 (TiN), 탄탈륨 (Ta), 질화탄탈륨 (TaN), 텅스텐 (W) 또는 질화텅스텐 (WN) 장벽 필름을 사용하여 바이어 금속을 SiO2 기판에 부착시킨다. 접촉물층에서, 장벽 필름은 확산 장벽으로 작용하여, 바이어 금속이 SiO2와 반응하는 것을 방지한다.
한 반도체 제작 방법에서, 금속 바이어 및(또는) 접촉물은 블랭킷(blanket) 금속 침착 단계 다음 화학-기계 연마 단계에 의해 형성된다. 종래 방법에서, 바이어 구멍은 층간 유전체 (ILD)를 통해 상호연결체선으로 또는 반도체 기판으로 에칭된다. 다음으로, 장벽 필름이 ILD 상에 형성되고 에칭된 바이어 구멍 내로 보내진다. 그 후에, 바이어 금속이 장벽 필름 상에 및 바이어 구멍 내로 블랭킷-침착된다. 침착은 바이어 구멍이 블랭킷-침착된 금속으로 충진될 때까지 계속된다. 결국, 과량의 금속을 CMP 방법으로 제거하여 금속 바이어를 형성한다. 바이어의 제작 방법 및(또는) CMP 방법은 미국 특허 제4,671,851호, 동 제4,910,155호 및 동 제4,944,836호에 기재되어 있다.
종래 금속 CMP 시스템은 산화 수성 매질 중에 현탁된 연마재, 예를 들어 실리카 또는 알루미나를 함유한다. 예를 들어, 미국 특허 제5,244,534호에는 알루미나, 과산화수소, 및 수산화칼륨 또는 수산화암모늄을 함유하며, 기초 절연층을 거의 제거하지 않으면서 텅스텐을 제거하는 데 유용한 시스템이 개시되어 있다. 미국 특허 제5,209,816호에는 과염소산, 과산화수소 및 수성 매질 중의 고체 연마재를 포함하는, 알루미늄 연마에 유용한 시스템이 개시되어 있다. 미국 특허 제5,340,370호에는 페리시안화칼륨, 아세트산칼륨, 아세트산 및 실리카를 포함하는 텅스텐 연마 시스템이 개시되어 있다. 미국 특허 제5,391,258호 및 동 제5,476,606호에는 수성 매질, 연마 입자 및 음이온을 포함하며 실리카 제거 속도를 제어하는, 금속과 실리카의 복합체를 연마하기 위한 시스템이 개시되어 있다. 미국 특허 제5,770,095호에는 산화제, 화학제, 및 아미노아세트산 및 아미도술푸릭산으로부터 선택된 에칭제를 포함하는 연마 시스템이 개시되어 있다. 미국 특허 제6,290,736호에는 연마재, 할로겐 화합물 및 염기성 수용액을 포함하는, 귀금속 표면을 연마하기 위한 연마 조성물이 개시되어 있다. CMP 방법에 사용되는 기타 연마 시스템은 미국 특허 제4,956,313호, 동 제5,137,544호, 동 제5,157,876호, 동 제5,354,490호 및 동 제5,527,423호에 개시되어 있다.
티탄, 질화티탄, 및 유사 금속, 예를 들어 텅스텐의 장벽 필름은 바이어 금속과 유사한 화학 활성을 갖는다. 결국, 단일 시스템을 효과적으로 사용하여 Ti/TiN 장벽 필름과 바이어 금속 둘다를 유사한 속도로 연마할 수 있다. 그러나, Ta 및 TaN 장벽 필름은 Ti, TiN 및 유사 장벽 필름과 상당히 차이가 있다. Ta 및 TaN은 Ti 및 TiN에 비해 화학 성질이 비교적 불활성이다. 따라서, 상기 언급된 시스템은 이들이 티탄층을 연마하는 경우보다 탄탈륨층을 연마하는 경우에 상당히 덜 효과적이다 (예를 들어, 탄탈륨 제거 속도가 티탄 제거 속도보다 상당히 더 느림). 바이어 금속 및 장벽 금속은 이들의 유사하게 높은 제거 속도 때문에 단일 시스템을 이용하여 통상적으로 연마되는 반면, 종래 연마 시스템을 이용하여 바이어 금속과 탄탈륨 및 유사 물질과의 조인트(joint)를 연마하는 경우 산화물 부식 및 바이어 금속 디슁(dishing)과 같은 바람직하지 않은 효과가 발생하게 된다.
귀금속을 바이어 금속으로 사용하는 경우에도 산화물 부식과 같은 유사한 문제점이 관찰된다. 귀금속은 상당히 낮은 화학 활성을 갖고 종래 CMP 조성물에 의해 적절히 연마되지 않는다. 귀금속의 효율적인 평탄화에는 종종 알칼리성 pH를 갖는 CMP 조성물이 요구되며, 바람직하지 않게 보다 높은 산화물층의 제거 속도를 발생시킨다.
결국, 제1 금속층의 평탄화 효율, 균일성 및 제거 속도를 최대화하고 제2 층의 평탄화를 최소화하여, 제1 금속층의 디슁, 표면 결함 및 기초 지형도의 손상과 같은 바람직하지 않은 효과를 최소화하는 방식으로, 제1 금속층 및 제2 층을 포함하는 기판을 연마하기 위한 시스템, 조성물 및(또는) 방법에 대한 필요가 남아 있다. 본 발명은 이러한 시스템, 조성물 및 방법을 제공한다. 본 발명의 상기 및 다른 특징 및 잇점은 본원에서 제공되는 본 발명의 상세설명으로 명백해질 것이다.
<발명의 요약>
본 발명은 액체 담체, 연마 패드 및(또는) 연마재, 및 아미노 관능기의 질소 원자를 분리하는 5개 이상의 연속 원자를 갖는 하나 이상의 아민-함유 중합체를 포함하는 화학-기계 연마 시스템을 제공한다. 본 발명은 또한 액체 담체, 연마 패드 및(또는) 연마재, 및 하나 이상의 아민 관능기를 포함하는 하나 이상의 중합체 블록 및 어떠한 아민 관능기도 포함하지 않는 하나 이상의 중합체 블록을 갖는 하나 이상의 아민-함유 블록 공중합체를 포함하는 화학-기계 연마 시스템을 제공한다. 본 발명은 본 발명의 CMP 시스템을 사용하여 기판을 연마하는 화학-기계 연마 방법을 추가로 제공한다.
본 발명의 화학-기계 연마 시스템은 액체 담체, 연마 패드 및(또는) 연마재, 및 하나 이상의 아민-함유 중합체를 포함한다. 상기 아민-함유 중합체는 (1) 아미노 관능기의 질소 원자를 분리하는 5개 이상의 연속 원자를 갖는 아민-함유 중합체 및(또는) (2) 하나 이상의 아민 관능기를 포함하는 하나 이상의 중합체 블록 및 어떠한 아민 관능기도 포함하지 않는 하나 이상의 중합체 블록을 갖는 아민-함유 블록 공중합체일 수 있다.
액체 담체, 연마재 (액체 담체 중에 존재하고 현탁된 경우) 및 아민-함유 중합체 뿐만 아니라 액체 담체 중에 현탁된 임의의 다른 성분이 CMP 시스템의 연마 조성물을 형성한다.
화학-기계 연마 시스템은 연마재, 연마 패드 또는 둘다를 포함한다. CMP 시스템이 연마재와 연마 패드 둘다를 포함하는 것이 바람직하다. 연마재는 연마 패드 상에 고정될 수 있고(있거나), 미립자 형태일 수 있고 액체 담체 중에 현탁될 수 있다. 연마 패드는 임의의 적합한 연마 패드일 수 있다.
연마재는 당업계에 공지되어 있는 다수의 임의의 적합한 연마재일 수 있다. 예를 들어, 연마재는 천연 또는 합성일 수 있고, 다이아몬드 (예를 들어, 다결정질 다이아몬드), 가닛, 유리, 카보런덤, 금속 산화물, 질화물 (예를 들어, 질화규소), 탄화물 (예를 들어, 탄화규소, 탄화붕소, 탄화티탄, 탄화텅스텐), 중합체, 복합체 (예를 들어, 중합체 복합체 또는 중합체/금속 산화물 복합체), 코팅된 입자 연마재 등을 포함할 수 있다. 연마재는 연마하고자 하는 기판의 특정 성질에 따라 선택될 수 있다. 연마재는 바람직하게는 금속 산화물, 다이아몬드, 탄화규소, 질화규소, 질화붕소 또는 그의 조합물을 포함한다. 금속 산화물은 바람직하게는 알루미나, 실리카, 티타니아, 세리아, 지르코니아, 게르마니아, 마그네시아, 그의 공-형성 생성물, 및 그의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 연마재가 알루미나, 탄화규소, 탄화티탄, 탄화붕소 또는 질화규소인 것이 보다 바람직하다.
연마재가 CMP 시스템 내에 존재하고 액체 담체 중에 현탁된 경우 (즉, 연마재가 연마 조성물의 성분인 경우), 임의의 적합한 양의 연마재가 연마 조성물 중에 존재할 수 있다. 전형적으로, 0.1 중량％ 이상 (예를 들어, 0.5 중량％ 이상)의 연마재가 연마 조성물 중에 존재할 것이다. 보다 전형적으로, 1 중량％ 이상의 연마재가 연마 조성물 중에 존재할 것이다. 연마 조성물 중의 연마재량은 전형적으로 30 중량％를 초과하지 않을 것이고, 보다 전형적으로는 20 중량％를 초과하지 않을 것이다 (예를 들어, 10 중량％를 초과하지 않을 것임).
액체 담체를 사용하여 (존재하는 경우) 연마재, 아민-함유 중합체 및 임의의 다른 첨가제가 연마 또는 평탄화하고자 하는 적합한 기판의 표면에 용이하게 도포되도록 한다. 액체 담체는 임의의 적합한 액체 담체일 수 있다. 전형적으로, 액체 담체는 물, 물과 적합한 수혼화성 용매의 혼합물 또는 에멀젼이다. 액체 담체가 물, 보다 바람직하게는 탈이온수를 포함하거나 이것으로 필수적으로 이루어지거나 이것으로 이루어진 것이 바람직하다.
제1 실시양태에서, 아민-함유 중합체는 아미노 관능기의 질소 원자를 분리하는 5개 이상의 연속 원자를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 아민-함유 중합체는 아미노 관능기의 질소 원자를 분리하는 7개 이상 (예를 들어, 10개 이상)의 연속 원자를 가질 수 있다. 따라서, 폴리비닐아민 및 폴리에틸렌이민 (각각 아미노 관능기의 질소 원자를 분리하는 3개의 연속 원자를 가짐)과 같은 아민-함유 중합체는 상기 아민-함유 중합체로서 적절하지 않다. 아민-함유 중합체는 아미노 관능기를 함유한 반복 단위 (예를 들어, 폴리아미노아미드)를 포함하는 축합 중합체일 수 있다. 상기 축합 중합체는 이산 단량체를 갖는 폴리아민 단량체를 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 바람직하게는, 축합 공중합체가 디에틸렌트리아민/아디프산 축합 공중합체이다. 아민-함유 중합체는 또한 폴리디알릴디메틸암모늄 클로라이드이거나, 하나 이상의 아민 관능기를 함유한 반복 단위 및 아미드, 비닐 아세테이트, 비닐 알콜, 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드로 이루어진 군으로부터 선택된 반복 단위를 포함하는 공중합체일 수도 있다. 예를 들어, 아민-함유 중합체는 비닐아민과 비닐 알콜의 공중합체일 수 있다.
제2 실시양태에서, 아민-함유 중합체는 하나 이상의 아민 관능기를 포함하는 하나 이상의 중합체 블록 및 어떠한 아민 관능기도 포함하지 않는 하나 이상의 중합체 블록을 갖는 블록 공중합체이다. 아민-함유 블록 공중합체는 AB 이블록, ABA 삼블록 또는 ABC 삼블록 공중합체일 수 있다. 아민-함유 블록 공중합체는 또한 그라프트 공중합체일 수 있다. 전형적으로, 하나 이상의 아민 관능기를 포함하는 중합체 블록은 10 중량％ 이상의 아민-함유 블록 공중합체이다. 바람직하게는, 하나 이상의 아민 관능기를 포함하는 중합체 블록은 20 중량％ 이상 (예를 들어, 40％ 이상)의 아민-함유 블록 공중합체이다. 아민-함유 블록은 임의의 아민-함유 중합체 블록일 수 있고 아미노 관능기의 질소 원자를 분리하는 3개 이상 (예를 들어, 5개 이상)의 연속 원자를 가질 수 있다.
제1 및 제2 실시양태의 아민-함유 중합체는 화학-기계 연마에 의해 제거되는 기판층의 기초 기판층 (예를 들어, 금속 또는 규소-기재 절연층)의 제거를 느리게 하는 "저지(stopping) 화합물"로 작용하는 것으로 의도된다. 중합체는 기초 기판층의 표면에 아민 관능기를 통해 부착한다. 아민-관능기들 사이에 간격 원자(spacer atom) 또는 반복 단위를 도입하는 것은 중합체의 "저지" 성질을 증진시키는 것을 의미한다. 임의의 특정 이론에 국한되기를 바라지는 않지만, 이러한 추가 "간격"을 갖는 아민-함유 중합체는 기초층 (예를 들어, 산화물 절연층)의 표면 상에 보다 두꺼운 중합체 필름을 발생시키고, 따라서 다른 층 (예를 들어, 금속층)의 제거 속도에는 영향을 주지 않으면서 상기 기초층의 제거 속도를 추가 감소시키는 것으로 생각된다. 추가 간격은 (제1 실시양태에 따라) 각 아민 관능기 사이에, (제2 실시양태에 따라) 아민 관능기의 블록 사이에, 또는 둘다에 도입된다.
화학-기계 연마 조성물은 임의로 산화제를 추가 포함한다. 산화제는 요오데이트 염, 또는 무기 또는 유기 퍼(per)-화합물을 포함하는 퍼-유형 산화제가 바람직하다. (문헌[Hawley's Condensed Chemical Dictionary]에 정의된 바와 같은) 퍼-화합물은 하나 이상의 퍼옥시기 (-O-O-)를 함유한 화합물 또는 그의 가장 높은 산화 상태인 원소를 함유한 화합물이다. 하나 이상의 퍼옥시기를 함유한 화합물의 예에는 과산화수소 및 그의 부가물, 예를 들어 우레아 과산화수소 및 퍼카르보네이트, 유기 퍼옥시드, 예를 들어 벤조일 퍼옥시드, 퍼아세트산 및 디-tert-부틸 퍼옥시드, 모노퍼술페이트 (SO5 2-), 디퍼술페이트 (S2O8 2- ), 및 나트륨 퍼옥시드가 포함되지만 이에 제한되지는 않는다. 그의 가장 높은 산화 상태인 원소를 함유한 화합물의 예에는 과요오드산, 과요오드산염, 과브롬산, 과브롬산염, 과염소산, 과염소산염, 과붕소산, 과붕소산염 및 과망간산염이 포함되나 이에 제한되지는 않는다. 퍼-유형 산화제는 퍼옥시드, 퍼술페이트, 퍼요오데이트 및 퍼망가네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 퍼-유형 산화제는 금속 화합물 (예를 들어, 철 염)을 비롯한 임의의 다른 산화제와 함께 사용될 수 있다.
화학-기계 연마 조성물은 임의로 킬레이트화제 또는 착화제를 추가로 포함한다. 착화제는 제거하고자 하는 기판층의 제거 속도를 향상시키는 임의의 적합한 화학 첨가제이다. 적합한 킬레이트화제 또는 착화제는 예를 들어, 카르보닐 화합물 (예를 들어, 아세틸아세토네이트 등), 간단한 카르복실레이트 (예를 들어, 아세테이트, 아릴 카르복실레이트 등), 하나 이상의 히드록실기를 함유한 카르복실레이 트 (예를 들어, 글리콜레이트, 락테이트, 글루코네이트, 갈산 및 그의 염 등), 디-, 트리- 및 폴리-카르복실레이트 (예를 들어, 옥살레이트, 프탈레이트, 시트레이트, 타르타레이트, 말레이트, 에데테에트 (예를 들어, 디칼륨 EDTA), 그의 혼합물 등), 하나 이상의 술폰기 및(또는) 포스폰기 등을 함유한 카르복실레이트 등을 포함할 수 있다. 적합한 킬레이트화제 또는 착화제는 또한 예를 들어, 디-, 트리- 또는 폴리알콜 (예를 들어, 에틸렌 글리콜, 피로카테콜, 피로갈롤, 탄닌산 등) 및 아민-함유 화합물 (예를 들어, 암모니아, 아미노산, 아미노 알콜, 디-, 트리- 및 폴리아민 등)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 착화제는 카르복실레이트 염, 보다 바람직하게는 옥살레이트 염이다. 킬레이트제 또는 착화제의 선택은 제거하고자 하는 기판층의 유형에 따를 것이다.
다수의 상술된 화합물은 염 (예를 들어, 금속 염, 암모늄 염 등), 산 또는 부분 염의 형태로 존재할 수 있음이 명백할 것이다. 예를 들어, 시트레이트는 시트르산 뿐만 아니라 그의 모노-, 디- 및 트리-염을 포함하고, 프탈레이트는 프탈산 뿐만 아니라 그의 모노-염 (예를 들어, 칼륨 수소 프탈레이트) 및 디-염을 포함하고, 퍼클로레이트는 그 상응하는 산 (즉, 과염소산) 뿐만 아니라 그의 염을 포함한다. 또한, 특정 화합물 또는 시약은 하나 이상의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 일부 화합물은 킬레이트제 및 산화제 둘다로 기능할 수 있다 (예를 들어, 특정 질산 철(II) 등).
화학-기계 연마 시스템은 임의로 계면활성제를 추가 포함한다. 적합한 계면활성제에는 예를 들어, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면 활성제, 양쪽성 계면활성제, 그의 혼합물 등이 포함된다. 바람직한 계면활성제는 트리톤(Triton) DF-16이다.
화학-기계 연마 시스템은 그의 의도된 최종-사용을 위해 적합한 임의의 pH를 가질 수 있다. CMP 시스템은 연마하고자 하는 기판의 유형에 따라 2 내지 12 범위의 pH를 갖는 것이 바람직하다. CMP 시스템은 7 미만 (예를 들어, 6 미만, 2 내지 5 또는 3 내지 4.5)의 pH 또는 7 초과 (예를 들어, 8 내지 14, 9 내지 13 또는 10 내지 12)의 pH를 가질 수 있다. CMP 시스템을 사용하여 구리-함유 기판을 연마하는 경우, pH가 4 내지 8인 것이 바람직하다. CMP 시스템을 사용하여 탄탈륨-함유 기판을 연마하는 경우, pH가 8 내지 11인 것이 바람직하다. 탄탈륨 연마용 CMP 시스템이 산화제를 추가 포함하는 경우, pH가 4 내지 7인 것이 바람직하다. CMP 시스템을 사용하여 텅스텐을 포함하는 기판층을 연마하는 경우, pH가 1.5 내지 5인 것이 바람직하다. CMP 시스템을 사용하여 백금-함유 기판을 연마하는 경우, pH가 2 내지 7인 것이 바람직하다. CMP 시스템을 사용하여 루테늄-함유 기판을 연마하는 경우, pH가 5 초과 (예를 들어, 7 내지 11)인 것이 바람직하다. CMP 시스템을 사용하여 이리듐-함유 기판을 연마하는 경우, pH가 5 내지 12 (예를 들어, 7 내지 9)인 것이 바람직하다.
CMP 시스템은 바람직하게는 하나 이상의 금속층 및 제2 층 (예를 들어, 절연 또는 금속층)을 포함하는 기판을 연마하는 방법에 사용되는데, 여기서 제1 층 및 제2 층은 동일하지 않다. 기판을 화학-기계 연마 시스템과 접촉시키고, 상기 기판 (바람직하게는 기판의 금속층)의 적어도 부분을 침식시켜 기판을 연마시킨다. 상 기 기판은 임의의 적합한 기판 (예를 들어, 집적 회로, 메모리 또는 경질 디스크, 금속, ILD 층, 반도체, 미세전자기계적 시스템, 강유전체, 자기 헤드, 중합체성 필름, 및 저 또는 고 유전체 필름)일 수 있고, 임의의 적합한 금속 또는 금속 합금 (예를 들어, 금속 전도층)을 함유할 수 있다. 예를 들어, 금속은 구리, 탄탈륨, 텅스텐, 티탄, 알루미늄 또는 니켈일 수 있다. CMP 시스템은 귀금속-함유 기판, 특히 전자공학 산업에 사용되는 기판을 연마하는 데 특히 잘 적용된다. 상기 기판은 바람직하게는 레늄, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택된 귀금속을 포함한다. 보다 바람직한 실시양태에서, 귀금속은 백금, 루테늄 또는 이리듐이다. 귀금속층은 기계적으로 경질이고 화학적으로 저항성이기 쉬우며, 기초층 (예를 들어, 옥시드와 같은 절연층)에 대한 제거 속도는 종종 귀금속을 제거하기 위해 요구되는 조건하에서 보다 높다. CMP 시스템의 아민-함유 중합체(들)은 귀금속층에 관한 높은 제거 속도를 유지하면서도 귀금속층을 포함하는 기판의 기초층 (예를 들어, 옥시드와 같은 절연층)을 보호하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 CMP 시스템을 사용하여, 기초 옥시드 제거에 비하여 백금 제거에 대한 양호한 선택성 (10:1 초과)을 달성할 수 있다. 비-귀금속의 경우, 기초 기판층에 대한 금속층의 선택성이 30:1 이상 (또는 심지어 50:1 이상)일 수 있다.
본 실시예는 본 발명을 추가로 설명하지만, 그의 범주를 제한하는 방법으로 해석되지 않는 것이 당연할 것이다. 본 실시예는 옥시드 제거 속도에 대한 금속의 선택성에 대한 CMP 시스템의 아민-함유 중합체 효과를 입증한다.
백금층 및 산화규소층을 포함하는 유사한 기판을 각각 상이한 연마 조성물 (연마 조성물 1A 내지 1G)과 함께 동일한 연마 패드를 포함하는 7종의 상이한 화학 기계 연마 시스템으로 연마시켰다. 연마 조성물 1A (대조군)는 8 중량％의 알루미나 연마재 및 1 중량％의 과산화수소를 포함하면서 아민-함유 중합체는 포함하지 않았다. 연마 조성물 1B 내지 1G는 아민-함유 중합체를 추가 포함하는 것을 제외하고는 동일하였다. 연마 조성물 1B 및 1C (비교예)는 1 중량％의 폴리에틸렌이민 (MW = 20,000) 및 폴리에틸렌이민 (MW = 80,000)을 각각 포함하였다. 연마 조성물 1C (본 발명)는 1 중량％의 폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드)를 포함하였다. 연마 조성물 1D, 1E 및 1F (본 발명)는 1 중량％의 폴리아미노아미드 (MW = 10,000), 0.1 중량％의 폴리아미노아미드 (MW = 10,000) 및 1 중량％의 폴리아미노아미드 (MW = 80,000)를 각각 포함하였다. 기판의 백금층 및 산화규소층에 대한 제거 속도를 각각의 화학-기계 연마 시스템에 대해 측정하였다. 제거 속도 (RR) 및 선택성은 하기 표에 나타낸다.
백금 제거 속도 및 백금/옥시드 선택성
연마 조성물 아민-함유 중합체 양 (중량％) Pt RR (Å/분) Pt/옥시드 선택성
1A (대조군) 없음 - 982 1.75
1B (비교예) 폴리에틸렌이민 (MW = 20,000) 1.0 1060 17.7
1C (비교예) 폴리에틸렌이민 (MW = 80,000) 1.0 1380 11.0
1D (본 발명) 폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드) 1.0 540 13.5
1E (본 발명) 폴리아미노아미드 (MW = 10,000) 1.0 982 17.8
1F (본 발명) 폴리아미노아미드 (MW = 10,000) 0.1 1183 22.8
1G (본 발명) 폴리아미노아미드 (MW = 80,000) 1.0 450 50.0

이러한 결과는 본 발명에 따라 아민-함유 중합체를 포함하는 CMP 시스템을 사용함으로써 금속 대 옥시드의 증진된 선택성을 향상시킬 수 있음을 입증한다
간행물, 특허 출원 및 특허를 비롯하여 본원에 언급된 모든 참고문헌은 각각의 참고문헌이 개별적으로 및 특이적으로 참고로 포함되고 그의 전문이 본원에 기재된 것과 동일한 정도로 본원에 참고로 포함되는 것이다.
본 발명을 기재하는 내용에서 (특히 이하 청구항 내용에서), 용어 "a" 및 "an" 및 "the" 및 유사한 관사의 사용은 본원에서 달리 나타내거나 내용에 모순되지 않는 한 단수 및 복수 모두를 포함하는 것으로 의미된다. 용어 "포함하는", "갖는", "비롯한" 및 "함유하는"은 달리 언급하지 않는 한 개방말미(open-ended) (즉, "포함하지만 제한하지 않는") 용어로 해석된다. 본원에서 인용한 값의 범위는 본원에 달리 나타내지 않는 한 범위 내에 해당하는 각 별도값을 개별적으로 나타내는 간단한 방법으로 작용하는 것만을 의도하고, 각 별도값은 그것이 개별적으로 본 원에 인용된 것과 같이 본 명세서에 포함된다. 본원에 기재된 모든 방법은 달리 나타내거나 내용에 명백하게 모순이 되지 않는 한 임의의 적합한 순서대로 수행될 수 있다. 임의의 및 모든 예, 또는 본원에서 제공되는 예시 언어 (예를 들어, "such as")의 사용은 본 발명의 보다 잘 설명하기 위한 것이지 따로 청구하는 본 발명의 범위를 제한하는 것을 의도하지 않는다. 명세서 내의 어떠한 언어도 본 발명의 수행에 필수적인 임의의 청구되지 않은 원소를 나타내지 않는 것으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 바람직한 실시양태는 본 발명자들이 본 발명을 수행하기 위한 가장 좋은 방식을 포함하여 본원에 기재되어 있다. 이러한 바람직한 실시양태의 변형은 상기 기재를 숙지함에 따라 당업자들에게 명백해질 수 있다. 본 발명자들은 당업자들이 적절히 변형하여 사용할 것을 예상하고, 본 발명자들은 본 발명이 본원에 구체적으로 기재된 바와 다르게 수행될 것을 의도한다. 따라서, 본 발명은 적용법에 의해 허용되는 바와 같이 이하 첨부된 청구항에 언급된 주제 문제의 모든 변경 및 등가물을 포함한다. 또한, 본원에 달리 언급되거나 내용에 명백히 모순되지 않는 한, 모든 가능한 변형에서 상기 기재된 원소의 임의의 조합이 본 발명에 포함된다.

Claims (24)

  1. (a) 액체 담체,
    (b) 연마 패드, 또는 연마재, 또는 양자 모두, 및
    (c) 아미노 관능기의 질소 원자를 분리하는 5개 이상의 연속 원자를 갖는 하나 이상의 아민-함유 중합체
    를 포함하는 화학-기계 연마 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 아민-함유 중합체가 아미노 관능기를 함유한 반복 단위를 포함하는 축합 중합체인 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 축합 중합체가 폴리아미노아미드인 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 축합 중합체가 디에틸렌트리아민/아디프산 축합 중합체인 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 하나 이상의 아민-함유 중합체가 폴리디알릴디메틸암모늄 클로라이드인 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 하나 이상의 아민-함유 중합체가 아민 관능기를 함유한 반 복 단위 및 아미드, 비닐 아세테이트, 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드로 이루어진 군으로부터 선택된 반복 단위를 포함하는 공중합체인 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 하나 이상의 아민-함유 중합체가 아미노 관능기의 질소 원자를 분리하는 7개 이상의 연속 원자를 갖는 것인 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 하나 이상의 아민-함유 중합체가 아미노 관능기의 질소 원자를 분리하는 10개 이상의 연속 원자를 갖는 것인 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 퍼(per)-유형 산화제를 추가로 포함하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 퍼-유형 산화제가 퍼옥시드, 퍼술페이트, 퍼요오데이트 및 퍼망가네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 착화제를 추가로 포함하는 시스템.
  12. (a) 액체 담체,
    (b) 연마 패드, 또는 연마재, 또는 양자 모두, 및
    (c) 하나 이상의 아민 관능기를 포함하는 하나 이상의 중합체 블록 및 어떠한 아민 관능기도 포함하지 않는 하나 이상의 중합체 블록을 갖는 하나 이상의 아민-함유 블록 공중합체
    를 포함하는 화학-기계 연마 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 하나 이상의 아민-함유 블록 공중합체가 AB 이블록, ABA 삼블록 또는 ABC 삼블록 공중합체인 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 하나 이상의 아민 관능기를 포함하는 중합체 블록이 아민-함유 블록 공중합체의 10 중량％ 이상인 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 하나 이상의 아민 관능기를 포함하는 중합체 블록이 아민-함유 블록 공중합체의 20 중량％ 이상인 시스템.
  16. 제12항에 있어서, 하나 이상의 아민 관능기를 포함하는 중합체 블록이 아민-함유 블록 공중합체의 40 중량％ 이상인 시스템.
  17. 제12항에 있어서, 하나 이상의 아민-함유 블록이 아미노 관능기의 질소 원자를 분리하는 5개 이상의 연속 원자를 갖는 시스템.
  18. (i) 동일하지 않은 제1 금속-함유층 및 제2 층을 포함하는 기판을 제공하고,
    (ii) (a) 액체 담체,
    (b) 연마 패드, 또는 연마재, 또는 양자 모두, 및
    (c) (1) 아미노 관능기의 질소 원자를 분리하는 적어도 5개 이상의 연속 원자를 갖는 아민-함유 중합체 또는 (2) 하나 이상의 아민 관능기를 포함하는 하나 이상의 중합체 블록 및 어떠한 아민 관능기도 포함하지 않는 하나 이상의 중합체 블록을 갖는 아민-함유 블록 공중합체인 하나 이상의 아민-함유 중합체
    를 포함하는 화학-기계 연마 시스템을 제공하고,
    (iii) 기판을 화학-기계 연마 시스템과 접촉시키고,
    (iv) 기판의 적어도 부분을 침식시켜 기판을 연마하는 것을 포함하는, 다층 기판에서 하나 이상의 층을 연마하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 제1 금속-함유층이 구리, 탄탈륨, 티탄 또는 텅스텐을 포함하는 것인 방법.
  20. 제18항에 있어서, 제1 금속-함유층이 백금, 이리듐, 레늄, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 오스뮴 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택된 귀금속을 포함하는 것인 방법.
  21. 제20항에 있어서, 귀금속이 백금인 방법.
  22. 제20항에 있어서, 귀금속이 이리듐인 방법.
  23. 제20항에 있어서, 귀금속이 루테늄인 방법.
  24. 제18항에 있어서, 제2 층이 금속 산화물을 포함하는 것인 방법.
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