KR101477796B1 - 연마용 조성물 및 연마 방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 배선 프로세스에 있어서 구리로 이루어지는 도체층을 연마하는 용도로 더 적합하게 사용할 수 있는 연마용 조성물 및 그것을 이용한 연마 방법을 제공한다.
본 발명의 연마용 조성물은, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 황산암모늄 등의 음이온 계면 활성제, 벤조트라이졸 등의 보호막 형성제, 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르 등의 논이온 계면 활성제를 함유한다. 연마용 조성물의 ｐＨ는 2 내지 9이다.
반도체 배선 프로세스, 도체층, 보호막 형성제, 연마용 조성물
Description
본 발명은, 반도체 배선 프로세스에 있어서 구리로 이루어지는 도체층을 연마하는 용도로 사용되는 연마용 조성물 및 그것을 이용한 연마 방법에 관한 것이다.
반도체 배선 프로세스에 있어서는 통상 우선, 트렌치를 갖는 절연체층 상에 배리어층 및 도체층을 순차적으로 형성한다. 그 후에 화학·기계 연마에 의해 적어도 트렌치의 밖에 위치하는 도체층의 부분(도체층의 외측 부분) 및 트렌치의 밖에 위치하는 배리어층의 부분(배리어층의 외측 부분)을 제거한다. 특허 문헌 1 내지 4에는, 도체층이 구리로 이루어질 경우에 도체층의 외측 부분을 제거하기 위한 연마에 사용 가능한 연마용 조성물이 개시되어 있다.
특허 문헌 1의 연마용 조성물은, ＨＬＢ값이 3 내지 9인 폴리에테르형 논이온 계면 활성제, ＨＬＢ값이 10 내지 20인 폴리에테르형 논이온 계면 활성제, 및 연마 입자를 함유하는 것이다. 특허 문헌 2의 연마용 조성물은, 테트라아졸 화합물, 글리신과 같은 산, 산화제를 함유하고, 필요에 따라 수용성 고분자 또는 계면 활성제를 더 함유하는 것이다.
특허 문헌 3의 연마용 조성물은, 퀴날딘산이나 벤조트라이졸과 같은 복소환을 갖는 화합물, 술폰산염(음이온 계면 활성제)과 같은 계면 활성제, 과황산 암모늄이나 과산화수소와 같은 산화제, 및 실리카와 같은 지립을 함유하는 것이다. 특허 문헌 4의 연마용 조성물은, 퀴날딘산이나 벤조트라이졸과 같은 복소환을 갖는 화합물, 아세틸렌글리콜(논이온 계면 활성제)과 같은 삼중 결합을 갖는 계면 활성제, 과황산 암모늄이나 과산화수소와 같은 산화제, 및 실리카와 같은 지립을 함유하고, 필요에 따라 도데실벤젠술폰산암모늄(음이온 계면 활성제)을 더 함유하는 것이다.
도체층의 외측 부분을 제거하기 위한 연마에 사용되는 연마용 조성물에는 적어도 이하의 2개의 성능이 요구된다.
(1) 트렌치의 안에 위치하는 도체층의 부분(도체층의 내측 부분)이 제거됨으로써 도체층의 상면의 레벨이 저하하는 디싱으로 불리는 현상의 발생을 억제하는 것.
(2) 연마용 조성물에 의한 도체층의 연마 속도가 높은 것, 즉 연마용 조성물에 의한 도체층의 제거 속도가 높은 것.
그러나, 특허 문헌 1 내지 4의 연마용 조성물은, 이들의 요구 성능을 확실하면서 충분하게 만족하는 것은 아니며, 여전히 개량의 여지를 남기고 있다.
[특허 문헌1] 일본 특개 2006-49709호 공보
[특허 문헌2] 일본 특개 2006-49790호 공보
[특허 문헌3] 일본 특개 2002-12854호 공보
[특허 문헌4] 일본 특개 2002-256256호 공보
본 발명의 목적은, 반도체 배선 프로세스에 있어서 구리로 이루어지는 도체층을 연마하는 용도로 더 적합하게 사용할 수 있는 연마용 조성물 및 그것을 이용한 연마 방법을 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 청구항1에 기재된 발명은, 음이온 계면 활성제 및 논이온 계면 활성제를 함유하는 연마용 조성물이며, 연마용 조성물을 이용하여 연마한 후의 연마 대상물 표면의 물접촉각이 60도 이하로 되도록 조제된 연마용 조성물을 제공한다.
청구항2에 기재된 발명은, 상기 음이온 계면 활성제는, 화학식:R1-Y1 또는 R1-X1-Y1(단，R1은 알킬기, 알킬페닐기 또는 알케닐기를 나타내고, X1은 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기를 나타내고, Y1은 음이온성 관능기를 나타냄)로 나타내는 적어도 1종류의 화합물을 포함하는 청구항1에 기재된 연마용 조성물을 제공한다.
청구항3에 기재된 발명은, 상기 음이온 계면 활성제에 있어서의 Ｙ1은, 카르본산, 인산, 아인산, 황산, 아황산 또는 그들의 염의 잔기인 청구항2에 있어서의 연마용 조성물을 제공한다.
청구항4에 기재된 발명은, 상기 논이온 계면 활성제는, 화학식:R2-X2(단，R2 는 알킬기를 나타내고, X2는 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기를 나타냄)로 나타내고, 또한 ＨＬＢ값이 10 내지 16인 적어도 1종류의 화합물을 포함하는 청구항1 내지 청구항3 중 어느 한 항에 기재된 연마용 조성물을 제공한다.
청구항5에 기재된 발명은, 트렌치를 갖는 절연체층 상에 구리로 이루어지는 도체층이 형성되어 이루어지고, 도체층이 트렌치의 밖에 위치하는 외측 부분 및 트렌치의 안에 위치하는 내측 부분을 갖는 연마 대상물을 연마하는 방법을 제공한다. 그 방법은, 예비 연마용 조성물을 이용한 연마에 의해 도체층의 외측 부분의 대부분을 제거하는 공정과, 상기 예비 연마용 조성물과는 다른 마무리 연마용 조성물로서 청구항1 내지 청구항4 중 어느 한 항에 기재된 연마용 조성물을 이용한 연마에 의해 도체층의 외측 부분의 잔부를 제거하는 공정을 구비한다.
청구항6에 기재된 발명은, 화학식:R1-Y1’또는 R1-X1-Y1’(단，R1은 알킬기, 알킬페닐기 또는 알케닐기를 나타내고, X1은 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기를 나타내고, Y1’은 ＳＯ3 M1기 또는 ＳＯ4 M1기 (단，M1은 카운터 이온을 나타냄)를 나타냄)로 나타내는 적어도 1종류의 음이온 계면 활성제와, 상기 음이온 계면 활성제와는 다른 보호막 형성제와, 화학식:R2-X2(단，R2는 알킬기를 나타내고, X2는 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기를 나타냄)에서 나타내 , 또한 ＨＬＢ값이 10 내지 16인 적어도 1종류의 논이온 계면 활성제를 함유하고, ｐＨ가 2 내지 9 인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물을 제공한다.
청구항7에 기재된 발명은, 상기 논이온 계면 활성제의 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기 중의 반복 단위의 평균 반복수가 2 내지 20인 청구항6에 기재된 연마용 조성물을 제공한다.
청구항8에 기재된 발명은, 상기 음이온 계면 활성제의 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기 중의 반복 단위의 평균 반복수가 6이하인 청구항6 또는 청구항7에 기재된 연마용 조성물을 제공한다.
청구항9에 기재된 발명은, 상기 음이온 계면 활성제에 있어서의 Ｍ1이 칼륨 양이온, 암모늄 양이온 또는 아민류 양이온인 청구항6 내지 청구항8 중 어느 한 항에 기재된 연마용 조성물을 제공한다.
청구항10에 기재된 발명은, 트렌치를 갖는 절연체층 상에 구리로 이루어지는 도체층이 형성되어 이루어지고, 도체층이 트렌치의 밖에 위치하는 외측 부분 및 트렌치의 안에 위치하는 내측 부분을 갖는 연마 대상물을 연마하는 방법을 제공한다. 그 방법은, 예비 연마용 조성물을 이용한 연마에 의해 도체층의 외측 부분의 대부분을 제거하는 공정과, 상기 예비 연마용 조성물과는 다른 마무리 연마용 조성물로서 청구항6 내지 청구항9 중 어느 한 항에 기재된 연마용 조성물을 이용한 연마에 의해 도체층의 외측 부분의 잔부를 제거하는 공정을 구비한다.
본 발명에 의하면, 반도체 배선 프로세스에 있어서 구리로 이루어지는 도체층을 연마하는 용도로 더 적합하게 사용할 수 있는 연마용 조성물 및 그것을 이용 한 연마 방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태를 설명한다.
처음에, 반도체 배선 프로세스를 도1의 (a) 내지 (d)에 따라 설명한다. 반도체 배선 프로세스는 통상적으로，이하의 공정을 포함한다.
우선, 도1의 (a)에 도시한 바와 같이 반도체 기판(도시 생략) 상에 형성되어 트렌치(11)를 갖는 절연체층(12) 상에 배리어층(13) 및 도체층(14)을 순차적으로 형성한다. 배리어층(13)은, 도체층(14)의 형성에 앞서, 절연체층(12)의 표면을 피복하도록 절연체층(12) 상에 형성된다. 배리어층(13)의 두께는 트렌치(11)의 깊이보다도 작다. 도체층(14)은, 배리어층(13)의 형성에 이어, 적어도 트렌치(11)가 메워지도록 배리어층(13) 상에 형성된다.
그 후에 화학·기계 연마에 의해 적어도 트렌치(11)의 밖에 위치하는 도체층(14)의 부분(도체층(14)의 외측 부분) 및 트렌치(11)의 밖에 위치하는 배리어층(13)의 부분(배리어층(13)의 외측 부분)을 제거한다. 그 결과, 도1의 (d)에 도시한 바와 같이 트렌치(11) 내에 위치하는 배리어층(13)의 부분(배리어층(13)의 내측 부분)의 적어도 일부 및 트렌치(11) 내에 위치하는 도체층(14)의 부분(도체층(14)의 내측 부분)의 적어도 일부가 절연체층(12) 상에 남는다. 즉, 트렌치(11)의 내측에 배리어층(13)의 일부 및 도체층(14)의 일부가 남는다. 이렇게 하여 트렌치(11)의 내측에 남은 도체층(14)의 부분이 배선으로서 기능하게 된다.
화학·기계 연마에 의해 적어도 도체층(14)의 외측 부분 및 배리어층(13)의 외측 부분을 제거할 경우 우선, 도1의 (b)에 도시한 바와 같이 도체층(14)의 외측 부분의 대부분이 제거된다. 다음에 도1의 (c)에 도시한 바와 같이 배리어층(13)의 외측 부분의 상면을 노출시키도록, 도체층(14)의 외측 부분의 잔부가 제거된다. 그 후에 도1의 (d)에 도시한 바와 같이 절연체층(12)의 상면을 노출시키는 동시에 평탄한 표면을 얻도록, 배리어층(13)의 외측 부분이 제거된다.
본 발명의 연마용 조성물은, 도체층(14)이 구리로 이루어질 경우의 이러한 반도체 배선 프로세스에 있어서의 도체층(14)의 연마에 사용되는 것이며, 보다 구체적으로는, 도체층(14)의 외측 부분의 대부분이 제거된 후에 도체층(14)의 외측 부분의 잔부를 제거하기 위한 연마에서의 사용에 특히 적합한 것이다.
본 실시 형태 1의 연마용 조성물은, 소정량의 음이온 계면 활성제와 논이온 계면 활성제를 물과 혼합함으로써, 연마용 조성물을 이용하여 연마한 후의 연마 대상물 표면의 물접촉각이 60도 이하, 바람직하게는 45도 이하, 더 바람직하게는 30도 이하로 되도록 제조된다.
본 실시 형태 1의 연마용 조성물에 포함되는 음이온 계면 활성제는, 중성으로부터 산성의 ｐＨ 영역에 있어서 도체층(14)의 표면에 전기적으로 흡착하여 보호막을 형성하는 작용을 갖는다. 중성으로부터 산성의 ｐＨ 영역에 있어서는 구리로 이루어지는 도체층(14)의 표면 전위는 플러스이다. 그 때문에 음이온 계면 활성제의 친수성 부분인 음이온기가 도체층(14)의 표면에 결합하고, 음이온 계면 활성제의 소수성 부분은 도체층(14)의 표면과는 반대측에 위치하고 있다． 따라서, 음이온 계면 활성제에 의한 보호막의 표면은 소수성을 갖고 있다. 도체층(14)의 표면 에 음이온 계면 활성제에 의한 보호막이 형성되면, 도체층(14)의 표면과 지립 사이의 친화성이 저하되어, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도가 저하된다. 그 결과, 도체층(14)의 내측 부분의 지나친 제거가 억제되어, 디싱(도2 참조)의 발생이 억제된다.
연마용 조성물에 포함되는 음이온 계면 활성제는, 화학식:R1-Y1 또는 R1-X1-Y1로 나타내는 적어도 1종류의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 단，R1은 알킬기, 알킬페닐기 또는 알케닐기를 나타내고, X1은 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기를 나타내고, Y1은 음이온성 관능기를 나타낸다. Y1의 음이온성 관능기는, 카르본산, 인산, 아인산, 황산, 아황산 또는 그들의 염의 잔기인 것이 바람직하다. 음이온성 관능기 중에 포함되는 카운터 이온은, 예를 들어, 암모늄 양이온, 아민류 양이온, 및 리튬 양이온, 나트륨 양이온, 칼륨 양이온과 같은 알칼리 금속 양이온 등 특별히 한정되지 않는다. 그 중에서도, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 향상시킨다는 관점에서 보면, 바람직하게는 칼륨 양이온, 암모늄 양이온 또는 아민류 양이온이며, 더 바람직하게는 암모늄 양이온 또는 트리에타놀아민 양이온, 가장 바람직하게는 암모늄 양이온이다.
연마용 조성물 내의 음이온 계면 활성제의 함유량은 디싱의 억제 및 연마 속도와 밀접한 관계가 있다. 이것이 지나치게 적을 경우에는, 도체층(14)의 지나친 연마를 강하게 억제하는데 충분한 보호막이 도체층(14)의 표면에 형성되지 않고, 그 결과, 디싱의 발생이 그다지 강하게 억제되지 않을 우려가 있다. 디싱의 발생 을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 음이온 계면 활성제의 함유량은 0.01g/Ｌ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.03g/Ｌ 이상, 더욱 바람직하게는 0.05g/Ｌ 이상, 또한 더욱 바람직하게는 0.08g/Ｌ 이상, 가장 바람직하게는 0.1g/Ｌ 이상이다. 한편, 연마용 조성물 내의 음이온 계면 활성제의 함유량이 지나치게 많을 경우에는, 도체층(14)의 표면에 보호막이 지나치게 형성됨으로써 도체층(14)의 연마가 너무 억제될 우려가 있다. 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 높게 유지하기 위해서는, 연마용 조성물 내의 음이온 계면 활성제의 함유량은 10g/Ｌ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5g/Ｌ 이하, 더욱 바람직하게는 1g/Ｌ 이하, 또한 더욱 바람직하게는 0.5g/Ｌ 이하, 가장 바람직하게는 0.3g/Ｌ 이하이다.
연마용 조성물에 포함되는 음이온 계면 활성제가 화학식:R1-X1-Y1로 나타내는 화합물을 포함할 때, X1 중의 반복 단위의 평균 반복수는, 도체층(14)에 있어서의 배선 엣지부의 금속 부식과 밀접한 관계가 있다. 이것이 지나치게 많을 경우에는, 배선 엣지 부분에 슬릿으로 불리는 금속 부식이 발생할 우려가 있다. 배선 엣지 부분에 있어서의 금속 부식의 발생을 억제한다는 관점에서 보면, X1 중의 반복 단위의 평균 반복수는 6 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4 이하, 가장 바람직하게는 2 이하이다.
본 실시 형태 1의 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제는, 상기 음이온 계면 활성제에 의한 보호막의 소수 표면에 흡착하여 보호막을 형성하는 작용을 갖는다. 논이온 계면 활성제의 소수성 부분은 음이온 계면 활성제에 의한 보호 막의 소수 표면에 결합하고, 논이온 계면 활성제의 친수성 부분은 음이온 계면 활성제에 의한 보호막의 소수 표면과는 반대측에 위치하고 있다． 그 때문에 음이온 계면 활성제에 의한 보호막의 소수 표면 상에 형성되는 논이온 계면 활성제에 의한 보호막의 표면은 친수성을 갖고 있다. 음이온 계면 활성제에 의한 보호막의 소수 표면 상에 논이온 계면 활성제에 의한 보호막이 형성되면, 도체층(14)의 표면과 지립 사이의 친화성이 향상되어, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도가 향상된다. 그 결과, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도의 상기 음이온 계면 활성제의 사용에 의한 과도한 저하가 억제된다.
연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제는, 화학식:R2-X2로 나타내고, 또한 ＨＬＢ값이 10 내지 16인 적어도 1종류의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 단，R2는 알킬기를 나타내고, X2는 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기를 나타낸다. X2는 폴리옥시에틸렌기인 것이 바람직하다. 즉, 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제는 폴리옥시에틸렌알킬에테르를 포함하는 것이 바람직하다.
연마용 조성물 내의 논이온 계면 활성제의 함유량은 연마 속도의 저하 억제 및 디싱의 억제와 밀접한 관계가 있다. 이것이 지나치게 적을 경우에는, 도체층(14)의 연마 속도의 과도한 저하가 그다지 강하게 억제되지 않을 우려가 있다. 도체층(14)의 연마 속도의 과도한 저하를 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 논이온 계면 활성제의 함유량은 0.01g/Ｌ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05g/Ｌ 이상, 더욱 바람직하게는 0.1g/Ｌ 이상, 가장 바람직하게는 0.3g/Ｌ 이상이다. 한편, 연마용 조성물 내의 논이온 계면 활성제의 함유량이 지나치게 많을 경우에는, 음이온 계면 활성제 및 보호막 형성제에 의한 디싱 억제 작용이 약해질 우려가 있으며, 그 결과, 디싱이 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 또한, 도체층(14)을 연마하는 연마용 조성물의 능력이 도리어 저하될 우려도 있다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 논이온 계면 활성제의 함유량은 20g/Ｌ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10g/Ｌ 이하, 더욱 바람직하게는 5g/Ｌ 이하, 가장 바람직하게는 3g/Ｌ 이하이다.
본 실시 형태 1의 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제는 담점이라고 하는 물리 파라미터를 가지고 있다. 이 담점은 연마용 조성물의 부식 작용의 강도와 밀접한 관계가 있다. 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 담점이 너무 높을 경우에는, 연마용 조성물의 부식 작용이 과도하게 강해질 우려가 있다. 연마용 조성물의 부식 작용이 과도하게 강해지는 것을 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 담점은 90도 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50도 이하, 가장 바람직하게는 35도 이하이다.
연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 Ｘ2 중의 반복 단위의 평균 반복수는 논이온 계면 활성제의 물에 대한 용해성과 밀접한 관계가 있다. 이것이 지나치게 적을 경우에는, 논이온 계면 활성제가 물에 대하여 용해하기 어려워진다. 논이온 계면 활성제의 물에의 용해성을 높인다고 하는 관점에서 보면, X2 중의 반복 단위의 평균 반복수는 2이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3 이상이 다. 한편, 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 Ｘ2 중의 반복 단위의 평균 반복수가 지나치게 많을 경우에는, 도체층(14)에 있어서의 배선 엣지 부분에 금속 부식이 발생할 우려가 있다. 배선 엣지 부분에 있어서의 금속 부식의 발생을 억제한다는 관점에서 보면, X2 중의 반복 단위의 평균 반복수는 20 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 이하, 가장 바람직하게는 10 이하이다.
연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 ＨＬＢ값은 연마 속도의 저하 억제 및 디싱의 억제와 밀접한 관계가 있다. 이것이 지나치게 낮을 경우에는, 도체층(14)의 연마 속도의 과도한 저하가 그다지 강하게 억제되지 않을 우려가 있다. 도체층(14)의 연마 속도의 과도한 저하를 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 ＨＬＢ값은 10 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10.5 이상, 더욱 바람직하게는 11 이상, 가장 바람직하게는 11.5 이상이다. 한편, 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 ＨＬＢ값이 너무 높을 경우에는, 음이온 계면 활성제 및 보호막 형성제에 의한 디싱 억제 작용이 약해질 우려가 있으며, 그 결과, 디싱이 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 논이온 계면 활성제의 ＨＬＢ값은 16 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 이하, 더욱 바람직하게는 14 이하, 가장 바람직하게는 13.5 이하이다. 또한, 논이온 계면 활성제의 ＨＬＢ값은, 예를 들어 그리핀법에 의해 구해진다.
본 실시 형태 1의 연마용 조성물은 보호막 형성제를 더 함유하는 것이 바람직하다. 보호막 형성제는, 도체층(14)의 표면에 흡착하여 보호막을 형성하는 작용 을 갖는다. 이 보호막 형성제에 의한 보호막의 표면은 소수성을 갖고 있다. 도체층(14)의 표면에 보호막 형성제에 의한 보호막이 형성되면, 도체층(14)의 표면과 지립 사이의 친화성이 저하되어, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도가 저하된다. 그 결과, 도체층(14)의 내측 부분의 지나친 제거가 억제되어, 디싱의 발생이 억제된다.
연마용 조성물에 포함되는 보호막 형성제는, 벤조트라이졸 또는 벤조트라이졸 유도체이어도 된다． 벤조트라이졸 유도체는, 벤조트라이졸의 5원환에 결합하고 있는 수소 원자가 다른 원자단에 의해 치환되어 이루어지는 것이다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물에 포함되는 보호막 형성제는, 벤조트라이졸인 것이 바람직하다. 벤조트라이졸에 의한 보호막은, 벤조트라이졸의 5원환 부분이 도체층(14)의 표면에 결합하고, 벤조트라이졸의 벤젠 환 부분이 도체층(14)의 표면과는 반대측에 위치하는 결과, 표면이 소수성을 갖고 있다. 벤조트라이졸 유도체에 의한 보호막은, 벤조트라이졸 유도체의 5원환 부분이 도체층(14)의 표면에 결합하고, 벤조트라이졸 유도체의 벤젠 환 부분이 도체층(14)의 표면과는 반대측에 위치하는 결과, 표면이 소수성을 갖고 있다.
연마용 조성물 내의 보호막 형성제의 함유량은 디싱의 억제 및 연마 속도와 밀접한 관계가 있다. 이것이 지나치게 적을 경우에는, 도체층(14)의 지나친 연마를 강하게 억제하는데 충분한 보호막이 도체층(14)의 표면에 형성되지 않고, 그 결과, 디싱의 발생이 그다지 억제되지 않을 우려가 있다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 보호막 형성제의 함유량은 0.001g/Ｌ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.01g/Ｌ 이상이다. 한편, 연마용 조성물 내의 보호막 형성제의 함유량이 지나치게 많을 경우에는, 도체층(14)의 표면에 보호막이 지나치게 형성됨으로써 도체층(14)의 연마가 너무 억제될 우려가 있다. 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 높게 유지하기 위해서는, 연마용 조성물 내의 보호막 형성제의 함유량은 1g/Ｌ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.2g/Ｌ 이하이다.
본 실시 형태 1의 연마용 조성물은 산화제를 더 함유하는 것이 바람직하다. 산화제는, 도체층(14)을 산화하는 작용을 갖고, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 향상시키는 기능을 한다. 연마용 조성물에 포함되는 산화제는, 과산화수소 및 과황산 암모늄과 같은 과산화물이어도 된다． 산화제에 유래하는 도체층(14)의 금속 오염을 저감한다는 관점에서 보면 과산화수소가 바람직하다.
연마용 조성물 내의 산화제의 함유량이 지나치게 적을 경우에는, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도는 그다지 크게 향상되지 않는다． 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 보다 크게 향상시킨다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 산화제의 함유량은 1g/Ｌ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3g/Ｌ 이상, 가장 바람직하게는 5g/Ｌ 이상이다. 한편, 연마용 조성물 내의 산화제의 함유량이 지나치게 많을 경우에는, 도체층(14)에 대한 연마용 조성물의 연마 능력이 지나치게 높아져 디싱이 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 산화제의 함유량은 30g/Ｌ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20g/Ｌ 이하, 가장 바람직 하게는 15g/Ｌ 이하이다.
본 실시 형태 1의 연마용 조성물은 에칭제를 더 함유하는 것이 바람직하다. 에칭제는, 도체층(14)을 에칭하는 작용을 갖고, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 향상시키는 기능을 한다. 연마용 조성물에 포함되는 에칭제는, 글리신이나 알라닌, 발린과 같은 α-아미노산이어도 된다． 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 보다 크게 향상시킨다는 관점에서 보면 글리신이 바람직하다.
연마용 조성물 내의 에칭제의 함유량이 지나치게 적을 경우에는, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도는 그다지 크게 향상되지 않는다． 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 보다 크게 향상시킨다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 에칭제의 함유량은 0.5g/Ｌ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1g/Ｌ 이상, 더욱 바람직하게는 3g/Ｌ 이상, 가장 바람직하게는 5g/Ｌ 이상이다. 한편, 연마용 조성물 내의 에칭제의 함유량이 지나치게 많을 경우에는, 도체층(14)에 대한 연마용 조성물의 연마 능력이 지나치게 높아져 디싱이 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 에칭제의 함유량은 50g/Ｌ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30g/Ｌ 이하, 더욱 바람직하게는 20g/Ｌ 이하, 가장 바람직하게는 15g/Ｌ 이하이다.
본 실시 형태 1의 연마용 조성물은 지립을 더 함유하는 것이 바람직하다. 지립은, 도체층(14)을 기계적으로 연마하는 역할을 담당하여, 연마용 조성물에 의 한 도체층(14)의 연마 속도를 향상시키는 기능을 한다. 연마용 조성물에 포함되는 지립은 실리카이어도 된다． 연마 후의 도체층(14)의 표면 결함을 저감한다는 관점에서 보면 콜로이달실리카가 바람직하다.
연마용 조성물 내의 지립의 함유량이 지나치게 적을 경우에는, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도는 그다지 크게 향상되지 않는다． 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 보다 크게 향상시킨다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 지립의 함유량은 0.5g/Ｌ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1g/Ｌ 이상, 가장 바람직하게는 5g/Ｌ 이상이다. 한편, 연마용 조성물 내의 지립의 함유량이 지나치게 많을 경우에는, 도체층(14)에 대한 연마용 조성물의 연마 능력이 지나치게 높아져 디싱이 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 지립의 함유량은 100g/Ｌ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50g/Ｌ 이하, 가장 바람직하게는 20g/Ｌ 이하이다.
연마용 조성물에 포함되는 지립의 평균 １차 입자 직경이 지나치게 작을 경우에는, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도는 그다지 크게 향상되지 않는다． 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 보다 크게 향상시킨다는 관점에서 보면, 연마용 조성물에 포함되는 지립의 평균 １차 입자 직경은 3㎚이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5㎚이상, 가장 바람직하게는 8㎚이상이다. 한편, 연마용 조성물에 포함되는 지립의 평균 １차 입자 직경이 지나치게 클 경우에는, 연마용 조성물 중에서 지립이 침강하기 쉬워진다. 지립의 침강을 방지한다 는 관점에서 보면, 연마용 조성물에 포함되는 지립의 평균 １차 입자 직경은 200㎚ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100㎚ 이하, 가장 바람직하게는 50㎚ 이하이다. 또한, 지립의 평균 １차 입자 직경은, ＢＥＴ법에 의해 측정되는 지립의 비표면적으로부터 산출된다.
본 실시 형태 1의 연마용 조성물의 ｐＨ에 대해서는, 도체층(14)의 표면에의 음이온 계면 활성제의 흡착 작용과 밀접한 관계가 있다. 이 흡착 작용이 적합하게 작용되기 위해서는 연마용 조성물의 ｐＨ는 중성 부근부터 산성인 것이 바람직하다. 그러나, 연마용 조성물의 ｐＨ가 강산성 영역일 경우에는, 디싱이 발생하기 쉬워진다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물의 ｐＨ는 2 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4 이상, 가장 바람직하게는 6 이상이다. 한편, 연마용 조성물의 ｐＨ가 알칼리 영역일 경우에는, 연마용 조성물 내의 에칭제의 분해가 경시적으로 일어나기 쉬워, 연마용 조성물의 포트 라이프가 저하될 우려가 있다. 또한, 음이온 계면 활성제에 의한 보호막의 형성이 방해받을 우려가 있다. 이들의 폐해를 피한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물의 ｐＨ는 9 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 8.5 이하, 가장 바람직하게는 8 이하이다.
본 실시 형태 1에 의하면 이하의 이점이 얻어진다.
본 실시 형태 1의 연마용 조성물에는, 연마용 조성물을 이용하여 연마한 후의 연마 대상물 표면의 물접촉각이 60도 이하, 바람직하게는 45도 이하, 더 바람직하게는 30도 이하로 되도록, 음이온 계면 활성제와 논이온 계면 활성제가 함유되어 있다. 이 연마용 조성물에 의하면, 연마 대상물의 표면과 지립 사이의 친화성에 대해서, 디싱에 관한 요구 성능과 연마 속도에 관한 요구 성능의 양방을 만족할 수 있도록 성능을 나타낸다. 따라서, 본 실시 형태의 연마용 조성물은, 반도체 배선 프로세스에 있어서 도체층(14)을 연마하는 용도로 적합하게 사용할 수 있다．
상기 실시 형태 1은 다음과 같이 변경되어도 된다.
·상기 실시 형태 1의 연마용 조성물은 사용 전에 농축 원액을 희석함으로써 조제되어도 된다.
·상기 실시 형태 1의 연마용 조성물에는 필요에 따라 ｐＨ 조정제나 방부제, 소포제와 같은 공지의 첨가제를 첨가하여도 된다．
본 실시 형태 2의 연마용 조성물은, 소정량의 음이온 계면 활성제와 보호막 형성제와 논이온 계면 활성제를, 바람직하게는 소정량의 산화제와 에칭제와 지립과 함께, 물과 혼합함으로써 ｐＨ가 2 내지 9로 되도록 제조된다. 따라서, 본 실시 형태 2의 연마용 조성물은, 음이온 계면 활성제, 보호막 형성제, 논이온 계면 활성제 및 물을 함유하고, 바람직하게는 산화제, 에칭제 및 지립을 더 함유한다.
본 실시 형태 2의 연마용 조성물에 포함되는 음이온 계면 활성제는, 중성으로부터 산성의 ｐＨ 영역에 있어서 도체층(14)의 표면에 전기적으로 흡착하여 보호막을 형성하는 작용을 갖는다. 중성으로부터 산성의 ｐＨ 영역에 있어서는 구리로 이루어지는 도체층(14)의 표면 전위는 플러스이다. 그 때문에 음이온 계면 활성제의 친수성 부분인 음이온기가 도체층(14)의 표면에 결합하고, 음이온 계면 활성제의 소수성 부분은 도체층(14)의 표면과는 반대측에 위치하고 있다． 따라서, 음이 온 계면 활성제에 의한 보호막의 표면은 소수성을 갖고 있다. 도체층(14)의 표면에 음이온 계면 활성제에 의한 보호막이 형성되면, 도체층(14)의 표면과 지립 사이의 친화성이 저하되어, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도가 저하된다. 그 결과, 도체층(14)의 내측 부분의 지나친 제거가 억제되어, 디싱(도2 참조)의 발생이 억제된다.
연마용 조성물에 포함되는 음이온 계면 활성제는, 화학식:R1-Y1 또는 R1-X1-Y1로 나타내는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종을 포함한다. 단，R1은 알킬기, 알킬페닐기 또는 알케닐기를 나타내고, X1은 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기를 나타내고, Y1은 ＳＯ3 M1기 또는 ＳＯ4 M1기를 나타낸다. ＳＯ3 M1기 및 ＳＯ4 M1기의 Ｍ1은 카운터 이온을 나타낸다. 카운터 이온은, 예를 들어, 암모늄 양이온, 아민류 양이온, 및 리튬 양이온, 나트륨 양이온, 칼륨 양이온과 같은 알칼리 금속 양이온 등 특별히 한정되지 않는다. 그 중에서도, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 향상시킨다는 관점에서 보면, 바람직하게는 칼륨 양이온, 암모늄 양이온 또는 아민류 양이온이며, 더 바람직하게는 암모늄 양이온 또는 트리에타놀아민 양이온, 가장 바람직하게는 암모늄 양이온이다.
연마용 조성물 내의 음이온 계면 활성제의 함유량은 디싱의 억제 및 연마 속도와 밀접한 관계가 있다. 이것이 지나치게 적을 경우에는, 도체층(14)의 지나친 연마를 강하게 억제하는데 충분한 보호막이 도체층(14)의 표면에 형성되지 않고, 그 결과, 디싱의 발생이 그다지 강하게 억제되지 않을 우려가 있다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 음이온 계면 활성제의 함유량은 0.01g/Ｌ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.03g/Ｌ 이상, 더욱 바람직하게는 0.05g/Ｌ 이상, 또한 더욱 바람직하게는 0.08g/Ｌ 이상, 가장 바람직하게는 0.1g/Ｌ 이상이다. 한편, 연마용 조성물 내의 음이온 계면 활성제의 함유량이 지나치게 많을 경우에는, 도체층(14)의 표면에 보호막이 지나치게 형성됨으로써 도체층(14)의 연마가 너무 억제될 우려가 있다. 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 높게 유지하기 위해서는, 연마용 조성물 내의 음이온 계면 활성제의 함유량은 10g/Ｌ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5g/Ｌ 이하, 더욱 바람직하게는 1g/Ｌ 이하, 또한 더욱 바람직하게는 0.5g/Ｌ 이하, 가장 바람직하게는 0.3g/Ｌ 이하이다.
연마용 조성물에 포함되는 음이온 계면 활성제가 화학식:R1-X1-Y1로 나타내는 화합물을 포함할 때, X1 중의 반복 단위의 평균 반복수는, 도체층(14)에 있어서의 배선 엣지부의 금속 부식과 밀접한 관계가 있다. 이것이 지나치게 많을 경우에는, 배선 엣지 부분에 슬릿이라고 불리는 금속 부식이 발생할 우려가 있다. 배선 엣지 부분에 있어서의 금속 부식의 발생을 억제한다는 관점에서 보면, X1 중의 반복 단위의 평균 반복수는 6 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4 이하, 가장 바람직하게는 2 이하이다.
본 실시 형태 2의 연마용 조성물에 포함되는 보호막 형성제는, 도체층(14)의 표면에 흡착하여 보호막을 형성하는 작용을 갖는다. 이 보호막 형성제에 의한 보 호막의 표면은 소수성을 갖고 있다. 도체층(14)의 표면에 보호막 형성제에 의한 보호막이 형성되면, 도체층(14)의 표면과 지립 사이의 친화성이 저하되어, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도가 저하된다. 그 결과, 도체층(14)의 내측 부분의 지나친 제거가 억제되어, 디싱의 발생이 억제된다.
연마용 조성물에 포함되는 보호막 형성제는, 벤조트라이졸 또는 벤조트라이졸 유도체이어도 된다． 벤조트라이졸 유도체는, 벤조트라이졸의 5원환에 결합하고 있는 수소 원자가 다른 원자단에 의해 치환되어 이루어지는 것이다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물에 포함되는 보호막 형성제는, 벤조트라이졸인 것이 바람직하다. 벤조트라이졸에 의한 보호막은, 벤조트라이졸의 5원환 부분이 도체층(14)의 표면에 결합하고, 벤조트라이졸의 벤젠 환 부분이 도체층(14)의 표면과는 반대측에 위치하는 결과, 표면이 소수성을 갖고 있다. 벤조트라이졸 유도체에 의한 보호막은, 벤조트라이졸 유도체의 5원환 부분이 도체층(14)의 표면에 결합하고, 벤조트라이졸 유도체의 벤젠 환 부분이 도체층(14)의 표면과는 반대측에 위치하는 결과, 표면이 소수성을 갖고 있다.
연마용 조성물 내의 보호막 형성제의 함유량은, 디싱의 억제 및 연마 속도와 밀접한 관계가 있다. 이것이 지나치게 적을 경우에는, 도체층(14)의 지나친 연마를 강하게 억제하는데 충분한 보호막이 도체층(14)의 표면에 형성되지 않고, 그 결과, 디싱의 발생이 그다지 억제되지 않을 우려가 있다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 보호막 형성제의 함유량은 0.001g/Ｌ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.01g/Ｌ 이상이다. 한편, 연마용 조성물 내의 보호막 형성제의 함유량이 지나치게 많을 경우에는, 도체층(14)의 표면에 보호막이 지나치게 형성됨으로써 도체층(14)의 연마가 너무 억제될 우려가 있다. 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 높게 유지하기 위해서는, 연마용 조성물 내의 보호막 형성제의 함유량은 1g/Ｌ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.2g/Ｌ 이하이다.
본 실시 형태 2의 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제는, 상기 음이온 계면 활성제 및 상기 보호막 형성제에 의한 보호막의 소수 표면에 흡착하여 보호막을 형성하는 작용을 갖는다. 논이온 계면 활성제의 소수성 부분은 음이온 계면 활성제 및 보호막 형성제에 의한 보호막의 소수 표면에 결합하고, 논이온 계면 활성제의 친수성 부분은 음이온 계면 활성제 및 보호막 형성제에 의한 보호막의 소수 표면과는 반대측에 위치하고 있다． 그 때문에 음이온 계면 활성제 및 보호막 형성제에 의한 보호막의 소수 표면 상에 형성되는 논이온 계면 활성제에 의한 보호막의 표면은 친수성을 갖고 있다. 음이온 계면 활성제 및 보호막 형성제에 의한 보호막의 소수 표면 상에 논이온 계면 활성제에 의한 보호막이 형성되면, 도체층(14)의 표면과 지립 사이의 친화성이 향상되어, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도가 향상된다. 그 결과, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도의 상기 음이온 계면 활성제 및 상기 보호막 형성제의 사용에 의한 과도한 저하가 억제된다.
연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제는, 화학식:R2-X2로 나타내고, 또한 ＨＬＢ값이 10 내지 16인 논이온 계면 활성제로부터 선택되는 적어도 1종을 포함한다. 단，R2는 알킬기를 나타내고, X2는 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기를 나타낸다.
연마용 조성물 내의 논이온 계면 활성제의 함유량은, 연마 속도의 저하 억제 및 디싱의 억제와 밀접한 관계가 있다. 이것이 지나치게 적을 경우에는, 도체층(14)의 연마 속도의 과도한 저하가 그다지 강하게 억제되지 않을 우려가 있다. 도체층(14)의 연마 속도의 과도한 저하를 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 논이온 계면 활성제의 함유량은 0.01g/Ｌ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05g/Ｌ 이상, 더욱 바람직하게는 0.1g/Ｌ 이상, 가장 바람직하게는 0.3g/Ｌ 이상이다. 한편, 연마용 조성물 내의 논이온 계면 활성제의 함유량이 지나치게 많을 경우에는, 음이온 계면 활성제 및 보호막 형성제에 의한 디싱 억제 작용이 약해질 우려가 있어, 그 결과, 디싱이 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 또한, 도체층(14)을 연마하는 연마용 조성물의 능력이 도리어 저하될 우려도 있다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 논이온 계면 활성제의 함유량은 20g/Ｌ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10g/Ｌ 이하, 더욱 바람직하게는 5g/Ｌ 이하, 가장 바람직하게는 3g/Ｌ 이하이다.
본 실시 형태 2의 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제는 담점이라고 하는 물리 파라미터를 가지고 있다. 이 담점은 연마용 조성물의 부식 작용의 강도와 밀접한 관계가 있다. 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 담점이 너무 높을 경우에는, 연마용 조성물의 부식 작용이 과도하게 강해질 우려가 있다. 연마용 조성물의 부식 작용이 과도하게 강해지는 것을 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 담점은 90도 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50도 이하, 가장 바람직하게는 35도 이하이다.
연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 Ｘ2 중의 반복 단위의 평균 반복수는, 논이온 계면 활성제의 물에 대한 용해성과 밀접한 관계가 있다. 이것이 지나치게 적을 경우에는, 논이온 계면 활성제가 물에 대하여 용해하기 어려워진다. 논이온 계면 활성제의 물에의 용해성을 높인다는 관점에서 보면, X2 중의 반복 단위의 평균 반복수는 2 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3 이상이다. 한편, 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 Ｘ2 중의 반복 단위의 평균 반복수가 지나치게 많을 경우에는, 도체층(14)에 있어서의 배선 엣지 부분에 금속 부식이 발생할 우려가 있다. 배선 엣지 부분에 있어서의 금속 부식의 발생을 억제한다는 관점에서 보면, X2 중의 반복 단위의 평균 반복수는 20 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 이하, 가장 바람직하게는 10 이하이다.
연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 ＨＬＢ값은, 연마 속도의 저하 억제 및 디싱의 억제와 밀접한 관계가 있다. 이것이 지나치게 낮을 경우에는, 도체층(14)의 연마 속도의 과도한 저하가 그다지 강하게 억제되지 않을 우려가 있다. 도체층(14)의 연마 속도의 과도한 저하를 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 ＨＬＢ값은 10 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10.5 이상, 더욱 바람직하게는 11 이상, 가장 바람직하게는 11.5 이상이다. 한편, 연마용 조성물에 포함되는 논이온 계면 활성제의 ＨＬＢ값이 너무 높을 경우에는, 음이온 계면 활성제 및 보호막 형성제에 의한 디싱 억제 작용이 약해질 우려가 있어, 그 결과, 디싱이 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 논이온 계면 활성제의 ＨＬＢ값은 16 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 이하, 더욱 바람직하게는 14 이하, 가장 바람직하게는 13.5 이하이다. 또한, 논이온 계면 활성제의 ＨＬＢ값은, 예를 들어 그리핀법에 의해 구해진다.
본 실시 형태 2의 연마용 조성물은 산화제를 더 함유하는 것이 바람직하다. 산화제는, 도체층(14)을 산화하는 작용을 갖고, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 향상시키는 기능을 한다. 연마용 조성물에 포함되는 산화제는, 과산화수소 및 과황산 암모늄과 같은 과산화물이어도 된다． 산화제에 유래하는 도체층(14)의 금속 오염을 저감한다는 관점에서 보면 과산화수소가 바람직하다.
연마용 조성물 내의 산화제의 함유량이 지나치게 적을 경우에는, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도는 그다지 크게 향상되지 않는다． 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 보다 크게 향상시킨다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 산화제의 함유량은 1g/Ｌ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3g/Ｌ 이상, 가장 바람직하게는 5g/Ｌ 이상이다. 한편, 연마용 조성물 내의 산화제의 함유량이 지나치게 많을 경우에는, 도체층(14)에 대한 연마용 조성물의 연마 능력이 지나치게 높아져 디싱이 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 산화제의 함유량은 30g/Ｌ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20g/Ｌ 이하, 가장 바람직 하게는 15g/Ｌ 이하이다.
본 실시 형태 2의 연마용 조성물은 에칭제를 더 함유하는 것이 바람직하다. 에칭제는, 도체층(14)을 에칭하는 작용을 갖고, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 향상시키는 기능을 한다. 연마용 조성물에 포함되는 에칭제는, 글리신이나 알라닌, 발린과 같은 α-아미노산이어도 된다． 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 보다 크게 향상시킨다는 관점에서 보면 글리신이 바람직하다.
연마용 조성물 내의 에칭제의 함유량이 지나치게 적을 경우에는, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도는 그다지 크게 향상되지 않는다． 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 보다 크게 향상시킨다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 에칭제의 함유량은 0.5g/Ｌ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1g/Ｌ 이상, 더욱 바람직하게는 3g/Ｌ 이상, 가장 바람직하게는 5g/Ｌ 이상이다. 한편, 연마용 조성물 내의 에칭제의 함유량이 지나치게 많을 경우에는, 도체층(14)에 대한 연마용 조성물의 연마 능력이 지나치게 높아져 디싱이 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 에칭제의 함유량은 50g/Ｌ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30g/Ｌ 이하, 더욱 바람직하게는 20g/Ｌ 이하, 가장 바람직하게는 15g/Ｌ 이하이다.
본 실시 형태 2의 연마용 조성물은 지립을 더 함유하는 것이 바람직하다. 지립은, 도체층(14)을 기계적으로 연마하는 역할을 담당하여, 연마용 조성물에 의 한 도체층(14)의 연마 속도를 향상시키는 기능을 한다. 연마용 조성물에 포함되는 지립은 실리카이어도 된다． 연마 후의 도체층(14)의 표면 결함을 저감한다는 관점에서 보면 콜로이달실리카가 바람직하다.
연마용 조성물 내의 지립의 함유량이 지나치게 적을 경우에는, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도는 그다지 크게 향상되지 않는다． 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 보다 크게 향상시킨다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 지립의 함유량은 0.5g/Ｌ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1g/Ｌ 이상, 가장 바람직하게는 5g/Ｌ 이상이다. 한편, 연마용 조성물 내의 지립의 함유량이 지나치게 많을 경우에는, 도체층(14)에 대한 연마용 조성물의 연마 능력이 지나치게 높아져 디싱이 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물 내의 지립의 함유량은 100g/Ｌ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50g/Ｌ 이하, 가장 바람직하게는 20g/Ｌ 이하이다.
연마용 조성물에 포함되는 지립의 평균 １차 입자 직경이 지나치게 작을 경우에는, 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도는 그다지 크게 향상되지 않는다． 연마용 조성물에 의한 도체층(14)의 연마 속도를 보다 크게 향상시킨다는 관점에서 보면, 연마용 조성물에 포함되는 지립의 평균 １차 입자 직경은 3㎚ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5㎚ 이상, 가장 바람직하게는 8㎚ 이상이다. 한편, 연마용 조성물에 포함되는 지립의 평균 １차 입자 직경이 지나치게 클 경우에는, 연마용 조성물 내에서 지립이 침강하기 쉬워진다. 지립의 침강을 방지 한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물에 포함되는 지립의 평균 １차 입자 직경은 200㎚ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100㎚ 이하, 가장 바람직하게는 50㎚ 이하이다. 또한, 지립의 평균 １차 입자 직경은, ＢＥＴ법에 의해 측정되는 지립의 비표면적으로부터 산출된다.
본 실시 형태 2의 연마용 조성물의 ｐＨ에 대해서는, 도체층(14)의 표면에의 음이온 계면 활성제의 흡착 작용과 밀접한 관계가 있다. 이 흡착 작용이 적합하게 작용하기 위해서는 연마용 조성물의 ｐＨ는 중성 부근부터 산성인 것이 요청된다. 그러나, 연마용 조성물의 ｐＨ가 강산성 영역일 경우에는 상당한 디싱이 발생하기 때문에, 연마용 조성물의 ｐＨ는 2 이상인 것이 필수적이다. 또한, 디싱의 발생을 보다 강하게 억제한다는 관점에서 보면, 연마용 조성물의 ｐＨ는 바람직하게는 4 이상, 더 바람직하게는 6 이상이다. 한편, 연마용 조성물의 ｐＨ가 알칼리 영역일 경우에는, 연마용 조성물 내의 에칭제의 분해가 경시적으로 일어나기 쉬워, 연마용 조성물의 포트 라이프가 크게 저하된다. 그 때문에 연마용 조성물의 ｐＨ는 9 이하인 것이 필수적이다. 또한, 연마용 조성물의 ｐＨ가 9를 초과하면 음이온 계면 활성제에 의한 보호막의 형성이 방해받을 우려도 있다. 연마용 조성물의 포트 라이프를 보다 향상시킨다는 관점에서 보면, 연마용 조성물의 ｐＨ는 바람직하게는 8.5 이하, 더 바람직하게는 8 이하이다.
본 실시 형태 2에 의하면 이하의 이점이 얻어진다.
본 실시 형태 2의 연마용 조성물은, 디싱의 발생을 억제하는 활동을 하는 성분으로서 음이온 계면 활성제와 보호막 형성제를 함유하는 동시에, 연마용 조성물 에 의한 도체층(14)의 연마 속도의 음이온 계면 활성제 및 보호막 형성제의 사용에 의한 과도한 저하를 억제하는 활동을 하는 성분으로서 논이온 계면 활성제를 함유하고 있다. 그 때문에 본 실시 형태 2의 연마용 조성물에 의하면, 디싱에 관한 요구 성능과 연마 속도에 관한 요구 성능의 양방을 만족할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태 2의 연마용 조성물은, 반도체 배선 프로세스에 있어서 도체층(14)을 연마하는 용도로 적합하게 사용할 수 있다．
상기 실시 형태 2는 다음과 같이 변경되어도 된다.
·상기 실시 형태 2의 연마용 조성물은 사용 전에 농축 원액을 희석함으로써 조제되어도 된다.
·상기 실시 형태 2의 연마용 조성물에는 필요에 따라 ｐＨ 조정제나 방부제, 소포제와 같은 공지의 첨가제를 첨가하여도 된다．
다음에 본 발명 실시 형태 1의 실시예 및 비교예를 설명한다.
음이온 계면 활성제, 논이온 계면 활성제, 보호막 형성제, 산화제, 에칭제, 지립 및 ｐＨ 조정제를 적당하게 물과 혼합함으로써 실시예 1 내지 31 및 비교예 1 내지 4의 연마용 조성물을 조제했다. 각 연마용 조성물 내의 음이온 계면 활성제, 논이온 계면 활성제, 보호막 형성제, 산화제, 에칭제, 지립 및 ｐＨ 조정제의 상세 및 각 연마용 조성물의 ｐＨ는 표1 및 표2에 나타내는 바와 같다.
표1 및 표2의 "물접촉각"란에는, 실시예 1 내지 31 및 비교예 1 내지 4의 연마용 조성물을 이용하여, 직경 200㎜의 구리 블랭킷 웨이퍼를 표3에 나타내는 연마 조건에서 연마한 후의 웨이퍼 표면의 물접촉각을 측정한 결과를 나타낸다. 물접촉 각의 측정은, 연마 후의 웨이퍼의 표면을 순수로 린스하고나서 행하였다． 물접촉각의 측정에는, 교와 계면 화학 주식회사의 웨이퍼 세정 처리 평가 장치 "ＣＡ-X200"을 이용했다.
표1 및 표2의 "연마 속도"란에는, 실시예 1 내지 31 및 비교예 1 내지 4의 연마용 조성물을 이용하여, 직경 200㎜의 구리 블랭킷 웨이퍼를 표3에 나타내는 연마 조건에서 연마했을 때에 얻어지는 연마 속도를 나타낸다. 연마 속도는, 연마 전후의 각 웨이퍼의 두께의 차를 연마 시간으로 나눔으로써 구했다. 웨이퍼의 두께의 측정에는, 고쿠사이 전기 시스템 서비스 주식회사의 시트 저항 측정기 "ＶＲ-120"을 사용했다.
표1 및 표2의 "디싱"란에는, 실시예 1 내지 31 및 비교예 1 내지 4의 연마용 조성물을 이용하여 연마한 ＳＥＭＡＴＥＣ사의 구리 패턴 웨이퍼(854 마스크 패턴)로 디싱량을 측정한 결과를 나타낸다. 구체적으로는，ＳＥＭＡＴＥＣ사의 구리 패턴 웨이퍼는, 트렌치를 갖는 이산화 규소제의 절연체층 상에 탄탈제의 배리어층 및 두께 1000㎚의 구리제의 도체층이 순서대로 형성되어 이루어지고, 깊이 500㎚의 초기 오목부를 상면에 갖고 있다. 이 구리 패턴 웨이퍼를, 실시예 1 내지 31 및 비교예 1 내지 4의 연마용 조성물을 이용하여 연마하기 전에, 주식회사 후지밍 코포레이티드의 폴리싱 재 "PLANERLITE-7105"을 이용하여, 도체층의 두께가 300㎚로 될 때까지 표3에 나타내는 연마 조건에서 예비 연마했다. 계속해서, 실시예 1 내지 31 및 비교예 1 내지 4의 연마용 조성물을 이용하여, 예비 연마 후의 구리 패턴 웨이퍼를 배리어층의 상면이 노출될 때까지 표3에 나타내는 연마 조건에서 연마했다. 그 후에 케이엘에이 텐콜사의 접촉식 표면 측정 장치인 프로파일러 "ＨＲＰ340"을 이용하여, 100㎛폭의 트렌치가 고립하여 형성되어 있는 각 웨이퍼의 영역에서 디싱량을 측정했다.
표1 및 표2의 "포트 라이프"란에는, 실시예 1 내지 31 및 비교예 1 내지 4의 연마용 조성물의 포트 라이프를 평가한 결과를 나타낸다. 구체적으로는, 조제 직후의 실시예 1 내지 31 및 비교예 1 내지 4의 연마용 조성물과, 조제 후에 25℃의 항온조 내에 14일간 정치한 실시예 1 내지 31 및 비교예 1 내지 4의 각 연마용 조성물을 각각 이용하여, 구리 블랭킷 웨이퍼를 표3에 나타내는 연마 조건에서 연마했다. 그리고, 연마 전후의 각 웨이퍼의 두께의 차를 연마 시간으로 나눔으로써 연마 속도를 산출하고, 조제 직후의 연마용 조성물에서의 연마 속도와 25℃로 14일간 유지한 연마용 조성물에서의 연마 속도의 비교에 기초하여, 각 연마용 조성물의 포트 라이프에 대하여 평가했다. "포트 라이프"란 중, ○(양호)는 연마 속도의 저하율이 10％ 이하이었던 것을 나타내고, △ (약간 불량)은 연마 속도의 저하율이 10％을 초과하는 것을 나타낸다.
표1 및 표2의 "음이온 계면 활성제"란 중, A1은 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 2인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 황산암모늄을 나타내고, A2는 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 1.5인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 황산 트리에타놀아민을 나타내고, A3은 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 2인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 술폰산 암모늄을 나타내고, A4는 라우릴술폰산 암모늄을 나타내고, A5는 라우릴 벤젠술폰산암모늄을 나타내고, A6은 라우릴황산암모늄을 나타내고, A7은 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 4인 폴리옥시 에틸렌알킬페닐에레트인산을 나타내고, A8은 올레인산칼륨을 나타내고, A9는 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 2인 폴리옥시에틸렌알킬에테르아세트산 칼륨을 나타내고, A10은 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 2인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르아세트산 암모늄을 나타낸다.
표1 및 표2의 "논이온 계면 활성제"란 중, B1은 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 7인 폴리옥시에틸렌알킬에테르를 나타내고, B2는 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 4.2인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 나타내고, B3은 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 9인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 나타낸다. 또한, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 내의 알킬기의 탄소수는 12 내지 14이다.
표1 및 표2의 "보호막 형성제"란 중, C1은 벤조트라이졸을 나타낸다.
표1 및 표2의 "산화제"란 중, D1은 과산화수소를 나타낸다.
표1 및 표2의 "에칭제"란 중, E1은 글리신을 나타낸다.
표1 및 표2의 "지립"란 중, F1은 콜로이달실리카를 나타낸다.
표1 및 표2의 "ｐＨ 조정제"란 중, G1은 수산화칼륨을 나타낸다.
표1 및 표2에 도시한 바와 같이 실시예 1 내지 31에 있어서는 연마 속도 및 디싱 중 어디에 관해서도 실용상 만족할 수 있는 결과가 얻어졌다. 그것에 대하여, 비교예 1 내지 4에 있어서는, 연마 속도 및 디싱 중 어느 하나에 관하여 실용상 만족할 수 있는 결과가 얻어지지 않았다. 또한, 비교예 1,2의 "디싱"란 및 "포트 라이프"란의 하이픈(-)은, 연마 속도가 지나치게 낮아서 측정 또는 평가가 불능한 것을 나타낸다.
다음에 본 발명 실시 형태 2의 실시예 및 비교예를 설명한다.
음이온 계면 활성제, 보호막 형성제, 논이온 계면 활성제, 산화제, 에칭제, 지립 및 ｐＨ 조정제를 적당하게 물과 혼합함으로써 실시예 32 내지 57 및 비교예 5 내지 14의 연마용 조성물을 조제했다. 각 연마용 조성물 내의 음이온 계면 활성제, 보호막 형성제, 논이온 계면 활성제, 산화제, 에칭제, 지립 및 ｐＨ 조정제의 상세 및 각 연마용 조성물의 ｐＨ는 표4 및 표5에 나타내는 바와 같다.
표4 및 표5의 "연마 속도"란에는, 실시예 32 내지 57 및 비교예 5 내지 14의 연마용 조성물을 이용하여, 직경 200㎜의 구리 블랭킷 웨이퍼를 표6에 나타내는 연마 조건에서 연마했을 때에 얻어지는 연마 속도를 나타낸다. 연마 속도는, 연마 전후의 각 웨이퍼의 두께의 차를 연마 시간으로 나눔으로써 구했다. 웨이퍼의 두께의 측정에는, 고쿠사이 전기 시스템 서비스 주식회사의 시트 저항 측정기 "ＶＲ-120"을 사용했다.
표4 및 표5의 "디싱"란에는, 실시예 32 내지 57 및 비교예 5 내지 14의 연마용 조성물을 이용하여 연마한 ＳＥＭＡＴＥＣ사의 구리 패턴 웨이퍼(854 마스크 패턴)로 디싱량을 측정한 결과를 나타낸다. 구체적으로는，ＳＥＭＡＴＥＣ사의 구리 패턴 웨이퍼는, 트렌치를 갖는 이산화 규소제의 절연체층 상에 탄탈제의 배리어층 및 두께 1000㎚의 구리제의 도체층이 순서대로 형성되어 이루어지고, 깊이 500㎚의 초기 오목부를 상면에 갖고 있다. 이 구리 패턴 웨이퍼를, 실시예 32 내지 57 및 비교예 5 내지 14의 연마용 조성물을 이용하여 연마하기 전에, 주식회사 후지밍 코포레이티드의 폴리싱 재 "PLANERLITE-7105"를 이용하여, 도체층의 두께가 300㎚로 될 때까지 표6에 나타내는 연마 조건에서 예비 연마했다. 계속해서, 실시예 32 내지 57 및 비교예 5 내지 14의 연마용 조성물을 이용하여, 예비 연마 후의 구리 패턴 웨이퍼를 배리어층의 상면이 노출될 때까지 표6에 나타내는 연마 조건에서 연마했다. 그 후에 케이엘에이 텐콜사의 접촉식 표면 측정 장치인 프로파일러 "ＨＲＰ340"을 이용하여, 100㎛폭의 트렌치가 고립하여 형성되어 있는 각 웨이퍼의 영역에서 디싱량을 측정했다.
표4 및 표5의 "포트 라이프"란에는, 실시예 32 내지 57 및 비교예 5 내지 14의 연마용 조성물의 포트 라이프를 평가한 결과를 나타낸다. 구체적으로는, 조제 직후의 실시예 32 내지 57 및 비교예 5 내지 14의 연마용 조성물과, 조제 후에 25℃의 항온조 내에 14일간 정치한 실시예 32 내지 57 및 비교예 5 내지 14의 각 연마용 조성물을 각각 이용하여, 구리 블랭킷 웨이퍼를 표6에 나타내는 연마 조건에서 연마했다. 그리고, 연마전후의 각 웨이퍼의 두께의 차를 연마 시간으로 나눔으로써 연마 속도를 산출하고, 조제 직후의 연마용 조성물에서의 연마 속도와 25℃로 14일간 유지한 연마용 조성물에서의 연마 속도의 비교에 기초하여, 각 연마용 조성물의 포트 라이프에 대하여 평가했다. "포트 라이프"란 중, ○(양호)은 연마 속도의 저하율이 5％ 이하이었던 것을 나타내고, △ (약간 불량)은 연마 속도의 저하율이 5 내지 10％, × (불량)은 연마 속도의 저하율이 10％ 이상이었던 것을 나타낸다.
표4 및 표5의 "부식성"란에는, 실시예 32 내지 57 및 비교예 5 내지 14의 연마용 조성물의 부식 작용의 강도를 평가한 결과를 나타낸다. 구체적으로는, 실시예 32 내지 57 및 비교예 5 내지 14의 연마용 조성물을 이용하여 연마한 ＳＥＭＡＴＥＣ사의 구리 패턴 웨이퍼에 있어서의 0.25㎛폭의 배선의 배선 엣지 부분에 있어서, 히타치 하이테크놀로지사의 리뷰 ＳＥＭ ＲＳ-400을 이용하여, 부식의 유무를 관찰했다. 그 관찰 결과에 기초하여 각 연마용 조성물의 부식 작용의 강도를 평가했다. "부식성"란 중, ○(양호)은 부식이 인지되지 않은 것을 나타내고, ×은 부식이 인지된 것을 나타낸다.
표4 및 표5의 "음이온 계면 활성제"란 중, A1은 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 2인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 황산암모늄을 나타내고, A2는 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 1.5인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 황산 트리에타놀아민을 나타내고, A3은 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 2인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 술폰산 암모늄을 나타내고, A4은 라우릴 술폰산 암모늄을 나타내고, A5는 라우릴 벤젠 술폰산 암모늄을 나타내고, A6은 라우릴 황산암모늄을 나타낸다.
표4 및 표5의 "보호막 형성제"란 중, C1은 벤조트라이졸을 나타낸다.
표4 및 표5의 "논이온 계면 활성제"란 중, B1은 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 7인 폴리옥시에틸렌알킬에테르를 나타내고, B2는 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 4.2인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 나타내고, B3은 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 9인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 나타내고, B4는 아세틸렌디올을 나타내고, B5는 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 30인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 나타내고, B6은 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 2인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 나타낸다. 또한, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 중의 알킬기의 탄소수는 12 내지 14이다.
표4 및 표5의 "산화제"란 중, D1은 과산화수소를 나타낸다.
표4 및 표5의 "에칭제"란 중, E1은 글리신을 나타낸다.
표4 및 표5의 "지립"란 중, F1은 콜로이달실리카를 나타낸다.
표4 및 표5의 "ｐＨ 조정제"란 중, G1은 수산화칼륨을 나타내고, G2는 질산을 나타낸다.
표4 및 표5에 도시한 바와 같이 실시예 32 내지 57에 있어서는 연마 속도, 디싱, 포트 라이프 및 부식성 중 어디에 관해서도 실용상 만족할 수 있는 결과가 얻어졌다. 그것에 대하여, 비교예 5 내지 14에 있어서는, 연마 속도, 디싱 및 포트 라이프 중 적어도 어느 하나에 관하여 실용상 만족할 수 있는 결과가 얻어지지 않았다. 또한, 비교예 1, 4, 5, 7, 11, 13의 "디싱"란, "포트 라이프"란 및 "부식성"란의 하이픈(-)은, 연마 속도가 지나치게 낮아서 측정 또는 평가가 불능한 것을 나타낸다.
도1의 (a) 내지 (d)는 반도체 배선 프로세스를 설명하기 위한 연마 대상물의 단면도.
도2는 디싱을 설명하기 위한 연마 대상물의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 트렌치
12 : 절연체층
14 : 도체층
Claims (11)
- 연마한 후의 연마 대상물 표면의 물접촉각이 60도 이하로 되도록 음이온 계면 활성제 및 논이온 계면 활성제를 함유하고,상기 음이온 계면 활성제가, 화학식:R1-Y1 또는 R1-X1-Y1(단，R1은 알킬기, 알킬페닐기 또는 알케닐기를 나타내고, X1은 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기를 나타내고, Y1은 음이온성 관능기를 나타냄)로 나타내는 적어도 1종류의 화합물을 포함하는 연마용 조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 음이온 계면 활성제에 있어서의 Ｙ1은, 카르본산, 인산, 아인산, 황산, 아황산 또는 그들의 염의 잔기인 연마용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 음이온 계면 활성제에 있어서 Y1은, ＳＯ3 M1기 또는 ＳＯ4 M1기 (단，M1은 카운터 이온을 나타냄)로 나타내어지는 연마용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 논이온 계면 활성제는, 화학식:R2-X2(단，R2는 알킬기를 나타내고, X2는 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기를 나타냄)로 나타내고, 또한 ＨＬＢ값이 10 내지 16인 적어도 1종류의 화합물을 포함하는 연마용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 음이온 계면 활성제와 상기 논이온 계면 활성제와는 다르고, 도체층의 표면에 흡착하여 표면이 소수성을 갖는 보호막을 형성하는 보호막 형성제를 더 포함하고, 상기 보호막 형성제의 함유량은 0.001g/Ｌ 내지 1g/Ｌ인 연마용 조성물.
- 제1항에 있어서, ｐＨ가 2 내지 9인 연마용 조성물.
- 제5항에 있어서, 상기 논이온 계면 활성제의 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기 중의 반복 단위의 평균 반복수가 2 내지 20인 연마용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 음이온 계면 활성제의 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 또는 폴리(옥시에틸렌·옥시프로필렌)기 중의 반복 단위의 평균 반복수가 6이하인 연마용 조성물.
- 제4항에 있어서, 상기 음이온 계면 활성제에 있어서의 Ｍ1이 칼륨 양이온, 암모늄 양이온 또는 아민류 양이온인 연마용 조성물.
- 트렌치를 갖는 절연체층 상에 구리로 이루어지는 도체층이 형성되어 이루어지고, 도체층이 트렌치의 밖에 위치하는 외측 부분 및 트렌치의 안에 위치하는 내측 부분을 갖는 연마 대상물을 연마하는 방법이며,예비 연마용 조성물을 이용한 연마에 의해 도체층의 외측 부분의 대부분을 제거하는 공정과,상기 예비 연마용 조성물과는 다른 마무리 연마용 조성물로서 제1항 및 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항의 연마용 조성물을 이용한 연마에 의해 도체층의 외측 부분의 잔부를 제거하는 공정을 구비하는 방법.
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