KR101686255B1 - 향상된 성능의 화학적 기계적 연마(ｃｍｐ) 연마 용액 - Google Patents

향상된 성능의 화학적 기계적 연마(ｃｍｐ) 연마 용액 Download PDF

Info

Publication number
KR101686255B1
KR101686255B1 KR1020117008552A KR20117008552A KR101686255B1 KR 101686255 B1 KR101686255 B1 KR 101686255B1 KR 1020117008552 A KR1020117008552 A KR 1020117008552A KR 20117008552 A KR20117008552 A KR 20117008552A KR 101686255 B1 KR101686255 B1 KR 101686255B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cmp
polishing
composition
weight
present
Prior art date
Application number
KR1020117008552A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110076927A (ko
Inventor
유쭈오 리
하베이 웨인 핀더
샴 에스. 벤카타라만
Original Assignee
바스프 에스이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 바스프 에스이 filed Critical 바스프 에스이
Publication of KR20110076927A publication Critical patent/KR20110076927A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101686255B1 publication Critical patent/KR101686255B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 산업에서 광범위하게 사용되는 기판의 화학적 기계적 연마(CMP)용 화학적 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 화학적 조성물은 연마 성능의 컨시스텐시를 향상시키고 연마 패드의 수명을 연장시킬 수 있는 첨가제를 함유한다.

Description

향상된 성능의 화학적 기계적 연마(ＣＭＰ) 연마 용액{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING (CMP) POLISHING SOLUTION WITH ENHANCED PERFORMANCE}
참고 인용
임의의 전술된 명세서, 및 여기에 인용되거나 심사 중인 모든 문헌("명세서 인용 문헌") 및 명세서 인용 문헌에 인용되거나 참고된 모든 문헌, 및 본원에 인용되거나 참고된 모든 문헌("본원 인용 문헌"), 및 본원에 인용된 문헌에서 인용되거나 참고된 모든 문헌은, 본원에서 또는 본원에 참고 인용된 임의의 문헌에서 언급된 임의의 제품을 위한 임의의 제조자의 지시, 설명, 제품 규격, 및 제품 시트와 함께, 이로써 본원에 참고 인용되며, 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 이러한 명세서에서 임의의 문헌의 인용 또는 증명은 그러한 문헌이 본 발명에 대한 종래 기술로서 이용가능한 것으로 허용되는 것은 아니다.
발명의 분야
본 발명은 반도체 산업에서 광범위하게 사용되는 기판의 화학적 기계적 연마용 화학적 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 화학적 조성물은 연마 성능의 컨시스텐시(consistency)를 향상시키고 연마 패드의 수명을 연장시킬 수 있는 첨가제를 함유한다.
화학적 기계적 연마(CMP - 또한 화학적 기계적 평탄화 또는 화학적 기계적 에칭으로도 언급됨)는 고급 광자 장치, 마이크로전자기계(MEM) 장치, 및 마이크로전자 장치, 예컨대 반도체 웨이퍼를 제조하는 데 이용되는 잘 공지된 기법이다. 예를 들면, 문헌[Chemical-Mechanical Processing (Springer Series in Materials Science), Michael R. Oliver, Springer Publ., (March 24, 2006); Microchip Fabrication, Peter Van Zant, McGraw-Hill (2004); Chemical Mechanical Polishing in Silicon Processing, Volume 63 (Semiconductors and Semimetals), Eds. Shin Hwa Li and Robert O. Miller, Academic Press (1999); Chemical Mechanical Planarization of Microelectronic Materials, Steigerwald et al, John Wiley & Sons (1997)]을 참조한다.
반도체 제작 분야에서, 화학적 기계적 연마는 금속 및/또는 산화물 기판을 평탄화하는데 이용된다. CMP는 연마하고자 하는 표면의 원하는 평면성을 얻기 위해 화학적 및 기계적 작용 모두를 이용한다. 화학적 작용은 통상 연마제, 및 킬레이트제, 부동태화제, 산화제, 촉진제 등의 패밀리를 포함한 각종 첨가제 화합물로 이루어지는 "슬러리"로서 지칭되는 화학물질의 혼합물에 의해 제공되고, 기계적 작용은 이동식 플래튼(platen)에 부착된 연마 패드의 표면 상에 연마하고자 하는 기판을 압착시킴으로써 제공된다. 플래튼의 이동은 통상 직선형, 회전형 또는 궤도형이다.
통상의 화학적 기계적 연마 공정에서, 회전형 웨이퍼 홀더는 웨이퍼를 연마 패드 또는 CMP 패드와 접촉시킨다. 통상적인 CMP 공정에서 주요 소모품 중 하나는 CMP 패드 또는 연마 패드이다. CMP 패드는 회전형 플래튼 상에 장착된다. 연마 매질, 예컨대 연마제 슬러리는 웨이퍼 및 패드 사이에 도포된다.
중합체로 제조된 적당한 연마 패드는, 비제한적 예로서, 폴리비닐 염화물, 폴리비닐 플루오르화물, 나일론, 플루오르화탄소, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 이들의 형태 생성물(conformed product), 및 이들의 혼합물을 포함한다.
연마 패드의 이용가능 수명은 통상 제거 속도(RR)의 치명적인 감소, 불균일성의 증가, 및/또는 표면 결함의 증가를 관찰함으로써 결정된다. 패드 성능의 저하는 패드에서의 광범위한 범위의 물리적 변화, 예컨대 패드 홈 깊이, 다공성, 계수 강도 등에서의 유의적인 감소에서 밝혀낼 수 있다. 이러한 물리적 변화의 원인은 통상 기계적 응력, 예컨대 연마 저하력(polishing down force), 컨디셔닝 처리, 온도 등에서 기인된다.
또한, 연마 시간 경과에 걸친 성능 저하는 글레이징(glazing)으로 언급되는 효과에서 기인될 수 있다. 패드 글레이징은 종종 패드의 조도(asperity) 및 기공을 커버하는 패드 잔사물의 결과로서 보다 낮은 물질 제거 속도를 초래한다. 물리적 변화의 이러한 측면은 잘 입증되어 있고 연구된 바 있다. 예를 들면, 문헌[Chen et al., Operational aspects of chemical mechanical polishing, Journal of The Electrochemical Society, 147 (10) 3922-3930 (2000); Ul-hasan et al., Spectroscopic and topographic investigations of nanoparticle abrasive retention in polyurethane CMP pads for Cu CMP, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 991 (2007); Tregub et al., Pad degradation during CMP process: Effect of soak in slurry and water on thermal and mechanical properties of the CMP pads, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 767 (2003); Moy et al., Polyurethane pad degradation and wear due to tungsten and oxide CMP, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 671 (2001)]을 참조한다.
유의적으로 패드의 물리적 변화를 변경시킬 수 있는 다른 요인들은 가수분해 및 산화와 같은 화학적 반응을 포함한다. 당업계에는 패드 수명의 변화 측면을 검토하는 문헌이 훨씬 적은 실정이다.
구체적으로는, CMP 슬러리는 연마 패드 표면과 상호작용할 수 있고 이와의 화학적 반응을 유도한다. 예를 들면, 극도의 산성 조건 및 알칼리 조건 하에서, 폴리우레탄 탄성중합체 내 -COC- 및 -COOC- 기는 경시적으로 가속 속도에서 가수분해될 수 있다. 패드 물질에서 화학적 변화는 패드 표면 성질, 예컨대 표면 장력 또는 친수성의 상당한 변화를 유도할 수 있고, 결과적으로 패드의 표면 성질을 기초로 하는 제거 속도가 향상되거나 억제될 수 있다. 이러한 수준의 화학적 변화는 패드 컨디셔닝 처리와 같은 물리적 수단에 의해 쉽게 재매개될 수 없다.
따라서, 당업계에는 연마 패드의 충분한 수명을 유지하고 또한 연마 패드의 수명 동안 충분한 제거 속도 및 선택성을 유지하는 것에 대한 과제가 남아있다.
놀랍게도, 이러한 당업계의 과제는 연마 패드에 대한 화학적 공격의 충격을 감소시키는 완충 메카니즘을 제공하는 친환경적 제제의 첨가에 의해 극복될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 본 발명에 개시된 바와 같이, 일련의 소수성 아미노산은 연마 패드에 대해 강산에 의한 화학적 공격의 영향을 감소시키는데 효과적인 것으로 밝혀졌다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 화학적 기계적 연마를 위한 공정에 사용하기에 적당하고, 연마 패드의 충분한 수명을 유지시키고 또한 패드의 수명 동안 충분한 제거 속도 및 선택성을 유지시키기 위한 CMP 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적 및 기타 목적은
(a) 콜로이드성 실리카;
(b) 아미노산;
(c) 산성 화합물;
(d) 수성 담체; 및
(e) 경우에 따라, 하나 이상의 첨가제
를 포함하는 CMP 조성물을 제공함으로써 실현된다.
본 발명의 목적의 경우, 이 조성물은 용액 또는 슬러리 형태로 존재할 수 있다.
본 발명의 또다른 목적은 표면을 연마하는 것과, 본 발명의 CMP 조성물로 표면을 연마하는 단계를 포함하는 연마 공정에 사용되는 연마 패드의 수명을 연장시키고/시키거나 이 연마 패드의 선택성을 유지시키는 것이다.
덧붙여, 본 명세서에서, 특히 청구범위 및/또는 문단에서, "포함하다", "포함되는", "포함하는" 등과 같은 용어는 미국 특허법에서 간주되는 의미를 가질 수 있는데; 예를 들면, 이들은 "포함하다", "포함되는", "포함하는" 등을 의미할 수 있고; "본질적으로 이루어지는" 및 "본질적으로 이루어진다"와 같은 용어는 미국 특허법에서 간주되는 의미를 갖고, 예를 들어 이들은 명확하게 인용되지 않은 요소를 허용하지만, 종래 기술에서 발견되거나 본 발명의 기본 특징 또는 신규한 특징에 영향을 주는 요소는 배제한다.
덧붙여, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태는, 한 지시 대상에 대해 확실하고 명확하게 한정하지 않는 한 복수 의미의 지시 대상을 포함한다.
본 발명의 목적을 위해, 달리 제시되어 있지 않는 한, 명세서 및 청구범위에 사용된 성분의 양, 반응 조건, 및 기타 매개변수를 표현하는 모든 수치는 용어 "약"에 의해 모든 사례에서 변형되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 제시되어 있지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수적 매개변수들은 본 발명에 의해 얻고자 하는 바람직한 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 적어도, 청구범위의 영역에 대한 균등론(doctrine of equivalents)의 적용을 제한하고자 하는 시도이든 아니든 간에, 각 수적 매개변수는 표시된 유효 숫자의 수 관점에서 그리고 일반적인 반올림법을 적용하여 적어도 이해되어야 한다.
본원에서 모든 수적 범위는 모든 수치 값 및 인용된 수적 범위 내의 모든 수치 값의 범위를 포함한다. 본 발명은 광범위한 영역을 제시하는 수적 범위 및 매개변수가 근사치임에도 불구하고, 특정 실시예에서 제시한 수치 값은 가능한 한 정확하게 기록된 것이다. 하지만, 임의의 수치는 각각의 테스트 측정법에서 확인되는 표준 편차로 인해서 필수적으로 일정 오차를 고유하게 포함한다.
모든 "중량%"는 달리 제시되는 바를 제외하고는 조성물, 용액 또는 슬러리의 총 중량을 기준으로 한다.
또한, 본 발명은 본 발명의 범위 내에서 종래에 개시된 임의의 생성물, 생성물의 제조 공정 또는 생성물의 사용 방법을 포함하는 것으로 간주되지 않고, USPTO(35 U.S.C. 112, 제1 문단) 또는 EPO(EPC 조항 83)의 기재 설명 및 허용 요건을 충족하는 것을 유념함으로써, 출원인(들)은 권리를 유보하고 여기서 종래에 개시된 임의의 생성물, 생성물의 제조 공정 또는 생성물의 사용 방법의 단서(disclaimer)를 개시한다.
본원에 제시된 본 발명의 각종 구체예 및 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 예시로서 이해하고 본 발명의 범위에 대한 비제한적 예이다. 이러한 구체예 및 기타 구체예는 하기 본 발명의 상세한 설명에 개시되거나 이에 의해 명백히 알 수 있거나 이에 포함된다.
발명의 상세한 설명
본 발명은
(a) 콜로이드성 실리카;
(b) 아미노산;
(c) 산성 화합물;
(d) 수성 담체; 및
(e) 경우에 따라, 하나 이상의 첨가제
를 포함하는 화학적 기계적 연마용 CMP 용액을 제공한다.
본 발명의 또다른 구체예에서, 화학적 기계적 연마용 CMP 용액은
(a) 콜로이드성 실리카;
(b) 아미노산;
(c) 산성 화합물; 및
(d) 수성 담체
로 이루어진다.
본 발명의 일 구체예에서, 조성물은 질화규소 함유 표면과 인접 층으로서의 산화물 및/또는 폴리실리콘을 연마하기 위한 것이다. 본 발명의 또다른 구체예에서, pH 1∼4로 달라지는 질화규소 물질을 연마하기 위한 CMP 용액 조성물은 콜로이드성 실리카, 아미노산, 하나 이상의 산성 성분, 및 수성 담체로 이루어진다.
콜로이드성 실리카는 약 0.01∼약 15 중량% 범위의 양으로 CMP 조성물 내에 존재한다. 본 발명의 또다른 구체예에서, 콜로이드성 실리카는 약 0.05∼약 5 중량% 범위의 양으로 CMP 조성물 내에 존재한다. 본 발명의 또다른 구체예에서, 콜로이드성 실리카의 양은 약 2 중량%∼약 4 중량%의 양으로 존재한다. 본 발명의 또다른 구체예에서, 콜로이드성 실리카의 양은 CMP 조성물의 중량을 기준으로 약 0.1 중량%∼약 0.5 중량%의 양으로 존재한다.
콜로이드성 실리카 입도는 약 1 nm∼약 500 nm, 약 5 nm∼약 130 nm 및 약 10 nm∼약 40 nm로 이루어진 군에서 선택된 범위의 평균 입도를 갖는다.
아미노 기 및 산 기를 갖는 유기 화합물은 아미노산으로서 지칭된다. 본 발명의 목적을 위해, 이들의 모든 각 입제이성질체 및 라세미체 혼합물은 또한 아미노산으로 간주된다. 본 발명의 일 구체예에서, 아미노 기 및 산 기는 둘다 하나의 탄소에 결합되고(알파-아미노 카르복실산로서 지칭됨) 이는 CMP 슬러리에서 화학적 첨가제로서 사용된다. 다수의 알파-아미노 카르복실산이 공지되어 있고 생존 유기체에서 단백질의 기본 성분으로서 사용되는 20개의 "천연" 아미노산이 존재한다. 아미노산은 수성 담체의 존재 하에 이의 측쇄에 따라 친수성, 중성 또는 소수성일 수 있다.
본 발명의 또다른 구체예에서, 중성 및 소수성 측쇄를 갖는 아미노산은 CMP 조성물에 사용된다. 비제한적 예로서, 글루타메이트, 아스파테이트, 글루타민, 티로신, 트립토판, 세린, 트레오닌, 글리신, 알라닌, 메티오닌, 시스테인, 페닐알라닌, 류신, 발린, 이소류신 및 이들의 혼합물을 포함한다. 본 발명의 또다른 구체예에서, 소수성 아미노산은 하기 화학식 I의 화합물이다:
[화학식 I]
Figure 112011027606041-pct00001
상기 식에서,
R1 및 R2는 독립적으로 수소, C1-C4 알킬이거나;
R1 및 R2는 질소와 함께 3-8원 고리를 형성하고;
R3 및 R4는 독립적으로 수소; 복소환 고리 또는 페닐 고리와 융합된 복소환 고리로 임의 치환된 C1-C24 알킬; -OH로 임의 치환된 C1-C24 페닐알킬; C1-C24 티오알킬 또는 C1-C24 알킬티오알킬이고;
R5는 수소 또는 C1-C24 알킬이다.
소수성 아미노산의 또다른 구체예에서, R3 또는 R4 중 하나 이상은 수소가 아니다. 소수성 아미노산은 또한, 비제한적 예로서, 알라닌, 시스테인, 티로신, 페닐알라닌, 트립토판, 메티오닌, 류신, 발린, 이소류신 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
또다른 구체예에서, 소수성 아미노산은 화학식 I의 화합물이고, 여기서
R1 및 R2는 독립적으로 수소, C1-C4 알킬이거나;
R1 및 R2는 질소와 함께 5-6원 고리를 형성하고;
R3 및 R4는 독립적으로 수소; 페닐 고리와 융합된 질소 함유 5-6원 복소환 고리로 임의 치환된 C1-C4 알킬; -OH로 임의 치환된 C1-C4 페닐알킬; C1-C4 티오알킬 또는 C1-C4 알킬티오알킬이고; R3 또는 R4 중 하나 이상은 수소가 아니고;
R5는 수소 또는 C8-C24 알킬이다.
또다른 구체예에서, 소수성 아미노산은 화학식 I의 화합물이고, 여기서
R1 및 R2는 독립적으로 수소 또는 메틸이거나;
R1 및 R2는 질소와 함께 5-6원 고리를 형성하고;
R3 및 R4는 독립적으로 수소; C1-C4 알킬; C1-C4 티오알킬 또는 C1-C4 알킬티오알킬이고; R3 또는 R4 중 하나 이상은 수소가 아니고;
R5는 수소 또는 C12-C18 알킬이다.
소수성 아미노산의 또다른 구체예에서, 아미노산은 시스테인이다.
CMP 조성물 내에 존재하는 아미노산의 양은 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.005∼약 5 중량%, 약 0.01∼약 1 중량%, 및 약 0.05∼약 0.5 중량%로 이루어진 범위에서 선택될 수 있다.
산성 화합물은, 비제한적 예로서, 무기산, 카르복실산, 유기산, 유기포스폰산, 산성 복소환 화합물, 이들의 염 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물을 포함한다.
수성 담체는, 비제한적 예로서, 임의의 수성 용매, 예컨대 물, 수성 알콜, 및 이들의 혼합물 등을 포함한다. 본 발명의 일 구체예에서, 수성 담체는 탈이온수이다.
경우에 따라, CMP 조성물은 첨가제, 예컨대 CMP 조성물에 사용하기에 적당한 산화제, 비제한적 예로서 과산화수소, 퍼설페이트 염(예, 암모늄 또는 칼륨 모노퍼설페이트 및 디퍼설페이트), 퍼요오데이트 및 요오데이트 염, 과요오드산 및 이들의 혼합물을 포함하는 산화제를 포함할 수 있다. 기타 첨가제, 예컨대 착화제, 부식 억제제, 점도 개질제, 및 살생물제는 경우에 따라 본 발명의 연마 조성물에 포함될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 이러한 임의의 첨가제 중 하나 이상은 본 발명의 CMP 조성물로부터 특별하게 배제될 수 있다.
본 발명의 CMP 조성물은 연마 패드가 기판 표면을 평탄화하는데 사용되는 화학적 기계적 연마 장치와 함께 사용되기에 적당하다.
본 발명의 일 구체예는 콜로이드성 실리카 연마제, 소수성 아미노산(포함 및 불포함), 하나의 산성 성분 및 수성 담체의 혼합물을 포함하는 CMP 슬러리와 패드 수명이 변화하는 연마 패드를 사용하여 기판 표면 및 이 기판 표면과 상이한 인접 층들을 연마하는 것을 포함한다. 본 발명의 또다른 구체예에서, 기판은 질화규소 기판이고 인접 층들은 산화물 및/또는 폴리실리콘 층이다. 연마 패드의 수명은 산화물 및/또는 폴리실리콘 물질에 비해 질화물의 제거 속도 및 선택성이 치명적으로 감소할 때의 연마된 기판의 수로서 정의된다.
본 발명의 일 구체예에서, 패드의 수명은 대조군 조성물(아미노산 불포함) 및 본 발명의 CMP 조성물(소수성 아미노산 포함) 둘다로 연마함으로써 산화물 및/또는 폴리실리콘에 대한 질화규소 표면의 선택성을 비교하여 측정한다.
중합체로 제조된 적당한 연마 패드는, 비제한적 예로서, 폴리비닐 염화물, 폴리비닐 플루오르화물, 나일론, 플루오르화탄소, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 이들의 형태 생성물, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 본 발명의 일 구체예에서, 연마 패드는 폴리우레탄 물질 또는 이들의 유도체를 포함한다.
본 발명의 또다른 구체예에서, 정규화된 패드 수명은 일반 수명의 약 2배∼약 20배, 일반 수명의 약 4배∼약 15배 및 일반 수명의 약 6배∼약 12배로 이루어진 군에서 선택된 인자에 의해 증가되고 인접 층에 대한 단일 수명에 비해 패드 수명의 종료시의 선택성은 약 60%∼약 150%, 약 75%∼약 135% 및 약 85%∼약 125%로 이루어진 군에서 선택된 범위 내에 있다.
본 발명의 또다른 구체예에서, 콜로이드성 실리카의 양이 약 2%∼약 4%의 양으로 존재하는 경우, 정규화된 패드 수명은 일반 수명의 약 4배∼약 6배의 인자에 따라 증가되고 산화물 층에 대한 단일 수명에 비해 패드 수명의 종료시의 선택성은 약 80%∼약 120%, 약 90%∼약 110% 및 약 95%∼약 105%로 이루어진 군에서 선택된 범위 내에 있고 폴리실리콘 층에 대한 단일 수명에 비해 패드 수명의 종료시의 선택성은 약 85%∼약 150%, 약 100%∼약 135% 및 약 110%∼약 125%로 이루어진 군에서 선택된 범위 내에 있다.
본 발명의 또다른 구체예에서, 콜로이드성 실리카의 양이 약 0.1%∼약 0.5%의 양으로 존재하는 경우, 정규화된 패드 수명은 일반 수명의 약 10배∼약 15배의 인자에 따라 증가되고 산화물 층에 대한 단일 수명에 비해 패드 수명의 종료시의 선택성은 약 85%∼약 135%, 약 95%∼약 125% 및 약 105%∼약 115%로 이루어진 군에서 선택된 범위 내에 있고 폴리실리콘 층에 대한 단일 수명에 비해 패드 수명의 종료시의 선택성은 약 60%∼약 110%, 약 70%∼약 100% 및 약 80%∼약 90%로 이루어진 군에서 선택된 범위 내에 있다.
상기 구체예의 각종 조합은 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 본 발명은 이하 하기 비제한적 실시예에 의해 추가로 기술된다.
일반
2.7 psi의 저하력, 93 rpm의 플래튼 속도, 87 rpm의 담체 속도 및 약 200 ㎖/분의 연마 슬러리 유속으로 Strasbaugh 6EG nHance 연마제 상에서 하기 기술된 일련의 연마 조성물로 실시예 1 및 2에서 질화규소, 산화물 및 폴리실리콘 웨이퍼를 연마하였다.
실시예 1 - 연마제 농도가 높은 CMP 슬러리 조성물에 의한 질화규소 기판의 연마
본 실시예는 연마 패드의 수명을 통해 산화물 및/또는 폴리실리콘 기판에 비해 높은 선택성을 유지하면서 질화규소 기판을 연마하기 위한 본 발명의 조성물의 유효성을 예시하였다.
대조군 및 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 모두 산 성분으로서 약 0.2 중량%의 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산을 갖는 3 중량%의 콜로이드성 실리카(약 20 nm의 평균 입도를 가짐)를 포함한 탈이온수(수성 담체) 중에서 제조되었다.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물(조성물 1)은 대조군(대조군 1)에 함유되지 않은 0.1 중량%의 소수성 아미노산의 추가의 첨가제를 가졌다. 이러한 구체예에서, 사용되는 소수성 아미노산은 시스테인이었다.
Figure 112011027606041-pct00002
이러한 테스트에 대한 결과는 연마 패드의 정규화된 수명이 기재된 하기 표 1에 제시되었다.
Figure 112011027606041-pct00003
표 1은 시스테인의 첨가가 연마 패드의 수명을 연장시키면서 산화규소 및/또는 폴리실리콘 물질에 비해 질화규소의 선택성을 유지시킨다는 것을 나타내었다.
실시예 2 - 연마제 농도가 낮은 CMP 슬러리 조성물에 의한 질화규소 기판의 연마
본 실시예는 연마 패드의 수명을 통해 산화물 및/또는 폴리실리콘 기판에 비해 매우 높은 선택성을 유지하면서 질화규소 기판을 연마하기 위한 본 발명의 조성물의 유효성을 예시하였다.
대조군 및 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 모두 산 성분으로서 약 0.2 중량%의 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산을 갖는 0.2 중량%의 콜로이드성 실리카(약 20 nm의 평균 입도를 가짐)를 포함한 탈이온수(수성 담체) 중에서 제조되었다. 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 대조군에 함유되지 않은 0.1 중량%의 소수성 아미노산의 추가의 첨가제를 가졌다. 이러한 구체예에서, 사용되는 소수성 아미노산은 시스테인이었다.
Figure 112011027606041-pct00004
이러한 테스트에 대한 결과는 연마 패드의 정규화된 수명이 기재된 하기 표 2에 제시되었다.
Figure 112011027606041-pct00005
표 2는 시스테인의 첨가가 연마 패드의 수명을 연장시키면서 산화규소 및/또는 폴리실리콘 물질에 비해 질화규소의 선택성을 유지시킨다는 것을 나타내었다.
본 발명의 특정한 구체예는 예시의 목적으로서 상기 기술되었지만, 본 발명의 상세한 사항 중 다수의 변형예는 첨부된 청구범위에 한정된 바와 같이 본 발명에서 벗어나는 일 없이 제조될 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 이의 등가물에 의해 한정되는 것으로 간주된다.

Claims (16)

  1. (a) 콜로이드성 실리카;
    (b) 시스테인;
    (c) 유기포스폰산 또는 이의 염;
    (d) 수성 담체; 및
    (e) 산화제, 착화제, 부식 억제제, 점도 개질제 및 살생물제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제
    를 포함하는 화학적 기계적 연마(CMP) 조성물.
  2. 제1항에 있어서, CMP 조성물에 존재하는 콜로이드성 실리카의 양은 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01∼15 중량%, 0.05∼5 중량%, 2∼4 중량% 및 0.1∼0.5 중량%로 이루어진 군에서 선택된 범위 내에 있는 것인 CMP 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 콜로이드성 실리카의 입도는 1 nm∼500 nm, 5 nm∼130 nm 및 10 nm∼40 nm로 이루어진 군에서 선택된 범위의 평균 입도를 갖는 것인 CMP 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, CMP 조성물에 존재하는 시스테인의 양은 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.005∼5 중량%, 0.01∼1 중량% 및 0.05∼0.5 중량%로 이루어진 범위에서 선택될 수 있는 것인 CMP 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유기포스폰산이 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산인 CMP 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수성 담체는 물, 수성 알콜, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 CMP 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항의 CMP 조성물을 화학적 기계적 연마 동안 연마시키고자 하는 표면에 또는 연마 패드에 도포하는 것을 포함하는, 기판과 인접 층들의 연마 방법.
  8. 제7항에 있어서, 기판은 질화규소 기판이고 인접 층들은 산화물 층, 폴리실리콘 층 또는 둘 다를 포함하는 것인 방법.
  9. 제1항 또는 제2항의 CMP 조성물을 화학적 기계적 연마 동안 연마시키고자 하는 표면에 또는 연마 패드에 도포하는 것을 포함하는, 화학적 기계적 연마에 사용되는 연마 패드의 수명을 연장시키거나 이 연마 패드의 선택성을 유지시키는 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
KR1020117008552A 2008-10-03 2009-09-29 향상된 성능의 화학적 기계적 연마(ｃｍｐ) 연마 용액 KR101686255B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10245708P 2008-10-03 2008-10-03
US61/102,457 2008-10-03
PCT/EP2009/062578 WO2010037730A1 (en) 2008-10-03 2009-09-29 Chemical mechanical polishing (cmp) polishing solution with enhanced performance

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110076927A KR20110076927A (ko) 2011-07-06
KR101686255B1 true KR101686255B1 (ko) 2016-12-13

Family

ID=41401737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117008552A KR101686255B1 (ko) 2008-10-03 2009-09-29 향상된 성능의 화학적 기계적 연마(ｃｍｐ) 연마 용액

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8597539B2 (ko)
EP (1) EP2334749B1 (ko)
KR (1) KR101686255B1 (ko)
TW (1) TWI452123B (ko)
WO (1) WO2010037730A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4116386A1 (en) 2021-07-08 2023-01-11 SKC Solmics Co., Ltd. Polishing composition for semiconductor process and manufacturing method for polished article

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010127938A1 (en) 2009-05-06 2010-11-11 Basf Se An aqueous polishing agent comprising solid polymer particles and two complexing agents and its use in a process for polishing patterned and unstructured metal surfaces
WO2010127937A1 (en) 2009-05-06 2010-11-11 Basf Se An aqueous metal polishing agent comprising a polymeric abrasiv containing pendant functional groups and its use in a cmp process
EP2427524B1 (en) 2009-05-08 2013-07-17 Basf Se Oxidizing particles based slurry for nobel metal including ruthenium chemical mechanical planarization
RU2579597C2 (ru) 2009-11-13 2016-04-10 Басф Се Композиция для химико-механической полировки (хмп ), содержащая неорганические частицы и полимерные частицы
WO2011064735A1 (en) 2009-11-30 2011-06-03 Basf Se Process for removing bulk material layer from substrate and chemical mechanical polishing agent suitable for this process
US10392531B2 (en) 2009-11-30 2019-08-27 Basf Se Process for removing a bulk material layer from a substrate and a chemical mechanical polishing agent suitable for this process
KR101848519B1 (ko) 2010-02-24 2018-04-12 바스프 에스이 수성 연마제 및 그라프트 공중합체 및 패턴화되고 비구조화된 금속 표면의 연마 방법에서 이들의 용도
EP2812911B1 (en) * 2012-02-10 2017-06-28 Basf Se Chemical mechanical polishing (cmp) composition comprising a protein
US10253216B2 (en) 2016-07-01 2019-04-09 Versum Materials Us, Llc Additives for barrier chemical mechanical planarization

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3768401B2 (ja) 2000-11-24 2006-04-19 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 化学的機械的研磨用スラリー
US7071105B2 (en) * 2003-02-03 2006-07-04 Cabot Microelectronics Corporation Method of polishing a silicon-containing dielectric
JP4644434B2 (ja) 2004-03-24 2011-03-02 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
JP2007088379A (ja) 2005-09-26 2007-04-05 Fujifilm Corp 水系研磨液、及び、化学機械的研磨方法
KR20100037107A (ko) 2007-06-15 2010-04-08 바스프 에스이 구리 화학적 기계적 평탄화를 위한, 콜로이드성 입자, 고분자 전해질 및 이온성 첨가제를 사용하는 부동태화 필름 특성의 제어

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4116386A1 (en) 2021-07-08 2023-01-11 SKC Solmics Co., Ltd. Polishing composition for semiconductor process and manufacturing method for polished article

Also Published As

Publication number Publication date
US20110269312A1 (en) 2011-11-03
EP2334749B1 (en) 2012-08-29
TW201026830A (en) 2010-07-16
EP2334749A1 (en) 2011-06-22
TWI452123B (zh) 2014-09-11
KR20110076927A (ko) 2011-07-06
US8597539B2 (en) 2013-12-03
WO2010037730A1 (en) 2010-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101686255B1 (ko) 향상된 성능의 화학적 기계적 연마(ｃｍｐ) 연마 용액
JP6392913B2 (ja) 研磨組成物およびアミノシランを用いて処理された研削剤粒子の使用方法
TWI326898B (en) Copper chemical mechanical polishing solutions using sulfonated amphiprotic agents
JP6723995B2 (ja) コバルトディッシング制御剤
TWI509040B (zh) 鍺銻碲化學機械拋光漿料
JP5426373B2 (ja) 金属含有基材のためのｃｍｐ法
KR101252895B1 (ko) Ｃｍｐ 적용에서의 조율가능한 선택성 슬러리
JP6646051B2 (ja) コバルト研磨促進剤
TW201936882A (zh) 可得到經改善之表面形狀的鎢緩衝拋光組合物
JP2009538236A (ja) 酸化アルミニウムおよび酸窒化アルミニウム基材を研磨するための組成物、方法およびシステム
JP2023536850A (ja) 銅及びスルーシリコンビア（ｔｓｖ）化学機械平坦化（ｃｍｐ）のためのパッドインボトル（ｐｉｂ）技術
JP7295849B2 (ja) タングステンバフ用途のための表面処理研削粒子
JP7253924B2 (ja) コバルトｃｍｐ用の代替的な酸化剤
TW202106824A (zh) 以高鈷移除速率及減少的鈷腐蝕之鈷化學機械拋光方法
TWI781355B (zh) 用於銅阻障化學機械拋光之組合物及方法
KR20210142756A (ko) 텅스텐 버프 적용을 위한 표면 코팅된 연마제 입자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant