KR102287000B1 - 금속 화학적 기계적 평탄화（ｃｍｐ）조성물 및 이의 방법 - Google Patents

금속 화학적 기계적 평탄화（ｃｍｐ）조성물 및 이의 방법 Download PDF

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Abstract

광범위한 또는 진보된 노드 구리 또는 관통 실리카 비아(TSV)에 대해 높고, 조정가능한 Cu 제거 속도 및 낮은 구리 디싱을 제공하는 화학적 기계적 평탄화(CMP) 제제가 제공된다. CMP 조성물은 Cu 필름 대 다른 배리어층, 예컨대 Ta, TaN, Ti, 및 TiN, 및 유전체 필름, 예컨대 TEOS, 저-k, 및 초저-k 필름의 높은 선택도를 제공한다. CMP 연마용 제제는 물; 연마재; 단일 킬레이트제, 이중 킬레이트제 또는 트리스 킬레이트제; 모르폴리노 부류 화합물 예컨대 Cu 디싱 환원제를 포함한다. 추가적으로, 유기 4차 암모늄염, 부식 억제제, 산화제, pH 조절제 및 살생물제가 제제에 사용될 수 있다.

Description

금속 화학적 기계적 평탄화（ＣＭＰ）조성물 및 이의 방법{METAL CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION （ＣＭＰ） COMPOSITION AND METHODS THEREFORE}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2017년 8월 24일에 출원된 미국가특허 출원 제62/549,608호에 대한 우선권을 주장하며, 이의 전체 내용은 모든 허용가능한 목적을 위해 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 반도체 웨이퍼의 화학적 기계적 평탄화 또는 화학적 기계적 연마(CMP)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 넓은 또는 진보된 노드 구리(node copper) 또는 다른 금속 필름 연마 CMP 응용을 위한 고도의 조정가능한 금속 필름, 예컨대 Cu, Co, W, Ni, Al 등, 제거 속도 및 낮은 디싱 제제(dishing formulation)에 관한 것이다. CMP 연마 제형, CMP 연마 조성물 또는 CMP 연마 슬러리는 본 발명에서 상호교환적이다.
구리는 이의 낮은 저항성, 높은 신뢰성, 및 확장성으로 인하여 집적 전자 소자의 제조시에 사용되는 인터커넥트 금속에 대해 선택되는 현존 물질이다. 구리 화학적 기계적 평탄화 공정은 낮은 금속 손실의 전반적인 평탄화를 달성하면서 내장된 트렌치 구조로부터 피복된 구리를 제거하는데 필요하다.
진보된 기술 노드(technology node)을 사용함에 따라 금속 디싱 및 금속 손실을 감소시키기 위한 필요성이 점점 중요하게 되고 있다. 임의의 신규한 연마 제제는 또한 높은 제거 속도, 배리어 물질에 대한 높은 선택도 및 낮은 결함을 달성하여야 한다.
구리 CMP는 예를 들어 US9,3065,806; US20160314989; US20130092651; US 20130078811; US 8,679,980; US 8,791,019; US 8,435,421; US 7,955,520; US 20130280910; US 20100221918; US 8,236,695; TW I385226; US 20120094490； US 7,955,520; US US20040175942, US6773476, 및 US8236695에서의 선행기술에서 실시되고 있다.
그러나, 선행 기술에 기록되고 개시된 제제는 진보된 기술 노드를 위해 보다 어려운 극복과제가 되고 있는 높은 제거 속도 및 낮은 디싱의 성능 요건을 충족시키는 것이 불가능하였다.
본 발명은 진보된 기술 노드를 위한 낮은 디싱 및 높은 제거 속도의 도전적인 요건을 충복시키기 위해 개발되었다. 개시된 구리 CMP 연마 제제는 또한 다른 금속 필름 CMP 응용분야를 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 간략한 요약
구리 또는 다른 금속 필름, 예컨대 Co, W, Ni, Al 등의 연마 CMP 응용분야를 위한 CMP 연마 조성물, 방법 및 시스템이 본원에 기재되어 있다.
일 양태에서, 본 발명은 본원에서 금속 또는 금속 필름 벌크 화학적 기계적 연마(CMP) 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물을 제공하며, 이는 하기를 포함한다:
a) 연마재;
b) 하나 이상의 킬레이트제; 예컨대 단일, 이중 또는 삼중 킬레이트제;
c) 부식 억제제;
d) Cu 디싱 감소제로서의 화학 첨가제;
e) 산화제;
f) 살생물제; 및
g) 물; 임의로
h) 유기 4차 암모늄염; 및
i) pH 조정제;
여기서, 킬레이트제는 아미노산, 아미노산 유도체, 유기 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며; 하나 이상의 킬레이트제는 삼중 킬레이트제에 대한 아미노산 또는 아미노산 유도체이고;
금속은 Cu, Co, W, Ni, Al, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며;
조성물의 pH는 3.0 내지 12.0; 바람직하게는 5.5 내지 8.0; 보다 바람직하게는 6.0 내지 7.5이다.
다른 양태에서, 본 발명은 화학적 기계적 연마 조성물을 사용하는 반도체 기판의 하나 이상의 금속 또는 금속 함유 표면 또는 금속 필름의 화학적 기계적 연마 방법을 제공하며,
1. 반도체 기판을 제공하는 단계;
2. 연마 패드를 제공하는 단계;
3. 하기를 포함하는 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물을 제공하는 단계:
a) 연마재;
b) 하나 이상의 킬레이트제; 예컨대 단일, 이중 또는 삼중 킬레이트제;
c) 부식 억제제;
d) Cu 디싱 감소제로서의 화학 첨가제;
e) 산화제;
f) 살생물제; 및
g) 물; 임의로
h) 유기 4차 암모늄염; 및
i) pH 조정제;
여기서, 킬레이트제는 아미노산, 아미노산 유도체, 유기 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며; 하나 이상의 킬레이트제는 삼중 킬레이트제에 대한 아미노산 또는 아미노산 유도체이고;
금속은 Cu, Co, W, Ni, Al, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며;
조성물의 pH는 3.0 내지 12.0; 바람직하게는 5.5 내지 8.0; 보다 바람직하게는 6.0 내지 7.5임;
4. 하나 이상의 구리 또는 구리 함유 표면 또는 다른 금속 필름 표면을 연마 패드 및 화학적 기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계;
5. 하나 이상의 구리 또는 구리 함유 표면 또는 다른 금속 필름 표면을 연마하는 단계로서, 상기 표면의 적어도 일부는 연마 패드 및 화학적 기계적 연마 조성물 모두와 접촉되는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 선택적인 화학적 기계적 연마 방법을 제공하며,
a) 제1 물질 및 하나 이상의 제2 물질을 포함하는 하나 이상의 표면을 갖는 반도체 기판을 제공하는 단계;
b) 연마 패드를 제공하는 단계;
c) 하기를 포함하는 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물을 제공하는 단계:
1) 연마재;
2) 하나 이상의 킬레이트제; 예컨대 단일, 이중 또는 삼중 킬레이트제;
3) 부식 억제제;
4) Cu 디싱 감소제로서의 화학 첨가제;
5) 산화제;
6) 살생물제; 및
7) 물; 임의로
8) 유기 4차 암모늄염; 및
9) pH 조정제;
여기서, 킬레이트제는 아미노산, 아미노산 유도체, 유기 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며; 하나 이상의 킬레이트제는 삼중 킬레이트제에 대한 아미노산 또는 아미노산 유도체이고;
조성물의 pH는 3.0 내지 12.0; 바람직하게는 5.5 내지 8.0; 보다 바람직하게는 6.0 내지 7.5임;
d) 하나 이상의 표면과 연마 패드 및 화학적 기계적 연마 조성물을 접촉시키는 단계; 및
e) 하나 이상의 표면을 연마하여 제1 물질을 선택적으로 연마하는 단계로서,
제2 물질의 제거 속도에 대한 제1 물질의 제거 속도는 500:1; 바람직하게는 1000:1; 보다 바람직하게는 3000:1 이상이며;
제1 물질은 Cu, Co, W, Ni, Al, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며; 제2 물질은 배리어층 예컨대 Ta, TaN, Ti, 및 TiN 필름, 유전체층 예컨대 TEOS, 저-k, 및 초저 -k 필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단계
를 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 반도체 기판의 하나 이상의 금속 또는 금속-함유 표면 또는 다른 금속 필름 표면을 화학적 기계적으로 연마하는 하기를 포함하는 시스템을 제공한다:
1. 반도체 기판;
2. 연마 패드;
3. 하기를 포함하는 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물:
a) 연마재;
b) 하나 이상의 킬레이트제; 예컨대 단일, 이중 또는 삼중 킬레이트제;
c) 부식 억제제;
d) Cu 디싱 감소제로서의 화학 첨가제;
e) 살생물제;
f) 탈이온(DI)수, 증류수, 및 수계 알코올성 유기 용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 수계 용매;
g) ; 임의로
h) 유기 4차 암모늄염; 및
i) pH 조정제;
여기서, 킬레이트제는 아미노산, 아미노산 유도체, 유기 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며; 하나 이상의 킬레이트제는 삼중 킬레이트제에 대한 아미노산 또는 아미노산 유도체이고;
금속은 Cu, Co, W, Ni, Al, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며;
조성물의 pH는 3.0 내지 12.0; 바람직하게는 5.5 내지 8.0; 보다 바람직하게는 6.0 내지 7.5임;
여기서 하나 이상의 금속 또는 금속 함유 표면 또는 다른 금속 필름 표면의 적어도 일부는 연마 패드 및 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물 모두와 접촉된다.
본원에 개시된 Cu 벌크 CMP 연마 조성물에 대해 사용되는 연마재 입자는 비제한적으로 하기를 포함한다: 콜로이드 실리카 또는 고순도 콜로이드 실리카; 콜로이드 실리카의 격자 내의 다른 산화금속으로 도핑된 콜로이드 실리카 입자, 예컨대 알루미나 도핑된 실리카 입자; 알파-, 베타-, 및 감마-유형의 산화알루미늄을 포함하는 콜로이드 산화알루미늄; 콜로이드 및 광활성 이산화티탄, 산화세륨, 콜로이드 산화세륨, 나노-크기의 무기 산화금속 입자, 예컨대 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 세리아 등; 나노-크기의 다이아몬드 입자, 나노-크기의 질화규소 입자; 모노-모달, 바이-모달, 멀티-모달, 멀티-모달 콜로이드 연마재 입자; 유기 중합체 기반 연질 연마재, 표면-코팅된 또는 개질된 연마제, 또는 다른 복합 입자, 및 이들의 혼합물.
유기 4차 암모늄염은 비제한적으로 콜린염, 예컨대 콜린 중탄산염, 또는 콜린과 다른 음이온성 반대 이온 사이에 형성된 모든 다른 염을 포함한다.
부식 억제제는 비제한적으로 이의 방향족 고리에서의 질소 원자(들)을 함유하는 헤테로 방향족 화합물, 예컨대 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸 및 벤조트리아졸 유도체, 테트라졸 및 테트라졸 유도체, 이미다졸 및 이미다졸 유도체, 벤즈이미다졸 및 벤즈이미다졸 유도체, 피라졸 및 피라졸 유도체, 및 테트라졸 및 테트라졸 유도체의 부류를 포함한다.
Cu 디싱 감소제로서 사용되는 화학적 유도체는 비제한적으로 하기 나타난 일반 분자 구조를 갖는 모르폴리노 화합물 또는 올리고머의 부류를 포함한다:
Figure 112018104732325-pat00001
여기서, R은 순전하가 없는 공유 결합을 통해 모르폴리노 6-원 고리 중의 질소에 부착되는 다양한 유기 작용기를 나타낸다.
R은 비제한적으로 동일 분자 내에 단일 1차 아민기 또는 2개 이상의 1차 아민기를 갖는 알킬 1차 아민, 동일 분자 내에 단일 2차 아민기 또는 2개 이상의 2차 아민기를 갖는 알킬 1차 아민, 동일 분자 내에 단일 아미드기 또는 2개 이상의 아미드기를 갖는 알킬 아미드, 동일 분자 내에 단일 1차 아민기 또는 2개 이상의 1차 아민기를 갖는 알켄 1차 아민, 동일 분자 내에 단일 2차 아민기 또는 2개 이상의 2차 아민기를 갖는 알켄 1차 아민, 동일 분자 내에 단일 아미드기 또는 2개 이상의 아미드기를 갖는 알켄 아미드, 동일 분자 내에 단일 1차 아민기 또는 2개 이상의 1차 아민기를 갖는 알킨 1차 아민, 동일 분자 내에 단일 2차 아민기 또는 2개 이상의 2차 아민기를 갖는 알킨 1차 아민, 및 동일 분자 내에 단일 아미드기 또는 2개 이상의 아미드기를 갖는 알킨 아미드를 포함한다.
R은 또한 비제한적으로 동일 분자 내에 단일 하이드록실기 또는 2개 이상의 하이드록실기를 갖는 알킬 알코올, 동일 분자 내에 단일 하이드록실기 또는 2개 이상의 하이드록실기를 갖는 알켄 알코올, 및 동일 분자 내에 단일 하이드록실기 또는 2개 이상의 하이드록실기를 갖는 알킨 알코올을 포함한다.
Cu 디싱 감소제로서 사용되는 화학 첨가제는 비제한적으로 하기로 나타낸 일반 분자 구조를 갖는 모르폴리노 화합물 또는 올리고머의 부류를 포함한다:
Figure 112018104732325-pat00002
여기서, R - 는 음전하를 가진 공유 결합을 통해 모르폴리노 6-원 고리에서의 질소 원자에 부착되는 다양한 유기 작용기를 나타낸다.
R - 유기 작용기는 비제한적으로 동일 분자 내에 하나의 설포네이트기 또는 2개 이상의 설포네이트기를 갖는 알킬 설포네이트, 동일 분자 내에 하나의 카보네이트기 또는 2개 이상의 카보네이트기를 갖는 알킬 카보네이트, 동일 분자 내에 하나의 포스페이트기 또는 2개 이상의 포스페이트기를 갖는 알킬 포스페이트, 동일 분자 내에 하나의 설포네이트기 또는 2개 이상의 설포네이트기를 갖는 알켄 설포네이트, 동일 분자 내에 하나의 카보네이트기 또는 2개 이상의 카보네이트기를 갖는 알켄 카보네이트, 동일 분자 내에 하나의 포스페이트기 또는 2개 이상의 포스페이트기를 갖는 알켄 포스페이트, 동일 분자 내에 하나의 설포네이트기 또는 2개 이상의 설포네이트기를 갖는 알킨 설포네이트, 동일 분자 내에 하나의 카보네이트기 또는 2개 이상의 카보네이트기를 갖는 알킨 카보네이트, 동일 분자 내에 하나의 포스페이트기 또는 2개 이상의 포스페이트기를 갖는 알킨 포스페이트를 포함한다. 이러한 음전하 R-기에 대한 반대 이온 M+는 비제한적으로 나트륨 이온, 칼륨 이온, 암모늄 이온, 및 세슘 이온을 포함한다.
Cu 디싱 감소제로서 사용되는 화학 첨가제는 비제한적으로 하기 나타낸 일반 분자 구조식을 갖는 모르폴리노 화합물 또는 올리고머의 부류를 포함한다:
Figure 112018104732325-pat00003
여기서, R은 양전하를 갖는 공유 결합을 통해 모르폴리노 6-원 고리 내의 질소 원자에 부착되는 다양한 유기 작용기를 나타낸다.
R + 유기 작용기는 비제한적으로 동일 분자 내에 하나의 4차 암모늄기 또는 2개 이상의 4차 암모늄기를 갖는 알킬 4차 암모늄, 동일 분자 내에 하나의 4차 암모늄기 또는 2개 이상의 4차 암모늄기를 갖는 알켄 4차 암모늄기, 동일 분자 내에 하나의 4차 암모늄기 또는 2개 이상의 4차 암모늄기를 갖는 알킨 4차 암모늄을 포함한다. 이러한 양전하 R + 기에 대한 반대 이온 N-는 비제한적으로 카보네이트 음이온, 설페이트 음이온 또는 포스페이트 음이온을 포함한다.
살생물제는 비제한적으로 Dow Chemical Co.로부터의 KathonTM, KathonTM CG/ICP II를 포함한다. 이들은 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 및 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 활성 성분을 가진다.
산화제는 비제한적으로 과요오드산, 과산화수소, 요오드산칼륨, 과망간산칼륨, 과황산암모늄, 몰리브덴산암모늄, 질산제이철, 질산, 질산칼륨, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
아미노산 및 아미노산 유도체는 비제한적으로 글리신, D-알라닌, L-알라닌, DL-알라닌, 베타-알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 페닐아민, 프롤린, 세린, 트레오닌, 티로신, 글루타민, 아스파라닌, 글루탐산, 아스파르트산, 트립토판, 히스티딘, 아르기닌, 리신, 메티오닌, 시스테인, 이미노디아세트산, 및 이들의 조합을 포함한다.
유기 아민 킬레이트제는 하기 도시된 일반 분자 구조를 가진다:
Figure 112018104732325-pat00004
유기 아민 분자는 분자의 두 말단 상의 말단기로서 2개의 1차 아민 작용기를 가진다. n은 2 내지 12이고, 예컨대 n=2인 경우 에틸렌디아민, n=3인 경우 프로필렌디아민, n=4인 경우 부틸렌디아민 등이다.
2개의 1차 아민 모이어티를 갖는 유기 디아민 화합물은 2중 킬레이트제로서 기술될 수 있다.
2개의 말단 1차 아민 작용기에 연결되는 알킬기는 또한 분지형 알킬기를 포함하고, 이 분지형 알킬기의 일반 분자 구조는 하기로 도시된다:
Figure 112018104732325-pat00005
여기서, Rn은 C1 내지 C12를 갖는 유기 알킬기를 나타내고, 여기서 n은 1 내지 12의 수일 수 있고, m은 2 내지 12의 범위의 수를 가진다.
유기 디아민 분자는 또한 2개의 말단 1차 아민 작용기들 사이의 연결기로서 분지형 알킬기를 가질 수 있다.
유기 아민 분자의 다른 구조는 하기에 나타나 있다. Rn 및 Rm은 1 내지 12의 수인 n 및 m을 갖는 C1 내지 C12를 갖는 동일한 알킬기일 수 있다. Rn 및 Rm은 또한 동일한 유기 디아민 분자 내의 상이한 n 및 m 수와 상이할 수 있다. p는 2 내지 12이다.
Figure 112018104732325-pat00006
다른 유형의 분지형 알킬기 연결기는 하기 일반 분자 구조를 가진다:
Figure 112018104732325-pat00007
여기서, Rn 및 Rm기는 동일한 탄소 원자에 결합된다. Rn 및 Rm은 1 내지 12의 수인 n 및 m을 갖는 C1 내지 C12를 갖는 동일한 알킬기일 수 있다. Rn 및 Rm은 또한 동일한 유기 디아민 분자 내의 상이한 n 및 m 수와 상이할 수 있다. q는 2 내지 12이다.
예컨대 하기 일반 분자 구조를 갖는 유기 디아민 분자와 같은 다른 분자 구조를 갖는 유기 디아민 분자는 또한 본 발명의 Cu CMP 슬러리에서 킬레이트제로서 사용될 수 있다:
Figure 112018104732325-pat00008
이러한 유기 디아민 분자는 1 내지 12의 수인 n을 가질 수 있고, 하나의 말단 1차 아민 작용기를 갖는 유기 디아민 및 분자의 다른 말단 상의 베타 탄소 원자에 부착되는 다른 1차 유기 아민으로 기술될 수 있다. 또한, 제2 1차 아민 작용기는 또한 예컨대 베타, 감마 등의 다른 위치에서 다른 탄소 원자와 결합될 수 있고, 제1 1차 아민 작용기는 동일한 분자 내의 말단 1차 아민 작용기로서 여전히 유지된다.
2개의 1차 유기 아민기를 갖는 임의의 다른 비방향족 유기 디아민 분자는 본 발명의 Cu CMP 슬러리 내의 3개의 킬레이트제 중 하나로서 사용될 수 있다.
임의로, 2개의 1차 아민 작용기를 갖는 임의의 방향족 유기 분자는 본 발명의 Cu CMP 슬러리에서 3개의 킬레이트제 중 하나로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 방향족 유기 아민은 하기 도시된 바와 같은 일반 분자 구조를 가진다:
Figure 112018104732325-pat00009
또는 하기와 같음:
Figure 112018104732325-pat00010
n이 1 내지 12일 수 있고, m이 1 내지 12일 수 있는 오르토 또는 메타 위치에서 2개의 1차 아민 작용기를 갖는 상기 열거된 일반 방향족 유기 디아민 구조에서, 또한 동일한 분자(들) 내에서 n은 m과 동일할 수 있다. 다른 경우에서, n은 또한 m과 상이할 수 있다.
도 1은 단일 킬레이트제(참조 샘플의 경우) 대 Cu 디싱 감소제로서 화학 첨가제와 함께 단일 킬레이트제를 사용하는 제제로부터의 Cu 연마 결과를 보여준다.
도 2는 단일 킬레이트제(참조 샘플의 경우), 이중 킬레이트제; 및 Cu 디싱 감소제로서 화학 첨가제와 함께 이중 킬레이트제를 사용하는 제제로부터의 Cu 디싱 결과를 보여준다.
도 3은 단일 킬레이트제(참조 샘플), 이중 킬레이트제, 및 Cu 디싱 감소제로서 화학 첨가제와 함께 이중 킬레이트제를 사용하는 제제로부터의 Cu 연마 결과를 보여준다.
도 4는 단일 킬레이트제(참조 샘플), 이중 킬레이트제, 및 Cu 디싱 감소제로서 화학 첨가제와 함께 이중 킬레이트제를 사용하는 제제로부터의 Cu 디싱 결과를 보여준다.
도 5는 삼중 킬레이트제 대 Cu 디싱 감소제로서 화학 첨가제와 함께 삼중 킬레이트제를 사용하는 제제로부터의 Cu 연마 결과를 보여준다.
도 6은 삼중 킬레이트제 대 Cu 디싱 감소제로서 화학 첨가제와 함께 삼중 킬레이트제를 사용하는 제제로부터의 Cu 디싱 결과를 보여준다.
더 작은 소자 피처에 대한 산업적 표준 경향으로서, 넓은 그리고 진보된 노드 응용분야에 대해 고도의 조정가능한 Cu 또는 다른 금속 필름 예컨대 Co, W, Al, Ni 등의 제거 속도 및 낮은 Cu 또는 금속선 디싱을 제공하는 신규한 Cu 벌크 금속 연마 슬러리에 관한 연속적인 개발 필요성이 존재한다.
본원의 기재된 구리 벌크 CMP 또는 다른 금속 필름 예컨대 Co, W, Al, Ni 등의 연마 조성물은 고도의 조정가능한 Cu 필름 제거 속도, 구리와 유전체 필름 사이의 높은 선택도, 구리와 배리어 필름 사이의 높은 선택도, 다양한 넓은 Cu선 피처에 걸친 낮은 그리고 보다 균일한 Cu선 디싱, 및 적절한 부식 억제제를 사용하는 것을 통한 더 나은 Cu 필름 부식 보호를 위한 필요성을 충족시킨다.
Cu CMP 연마 조성물은 삼중 킬레이트제, 이중 킬레이트제 또는 단일 킬레이트제, 즉 변화된 수(들)의 킬레이트제, 추가적인 Cu 디싱 및 결함 감소제로서의 유기 4차 암모늄염, 효과적인 Cu 부식 방지를 위한 부식 억제제, 연마재 예컨대 나노-크기의 고순도 콜로이드 실리카, 산화제 예컨대 과산화수소, 및 용매로서의 물을 포함한다.
Cu CMP 연마 조성물은 높은 조정가능한 Cu 제거 속도, 및 낮은 배리어 필름 및 유전체 필름 제거 속도를 제공하며, 이는 Cu 필름 대 다른 배리어 필름, 예컨대 Ta, TaN, Ti, 및 TiN, 및 유전체 필름, 예컨대 TEOS, 저-k, 및 초저-k 필름의 매우 높은 바람직한 선택도 및 낮은 Cu 디싱 및 넓은 Cu선 피처에 걸친 보다 균일한 Cu 디싱을 제공한다.
본원 발명의 Cu 화학적 기계적 연마 조성물은 또한 패드 무변형 Cu CMP 성능을 제공하며, 이는 연장된 연마 패드 수명을 가능하게 하고, 또한 보다 안정한 종점 검출을 가능하게 한다.
본원에 개시된 Cu 또는 다른 금속 필름 벌크 CMP 연마 조성물에 대해 사용되는 연마재 입자는 비제한적으로 하기를 포함한다: 콜로이드 실리카 또는 고순도 콜로이드 실리카; 콜로이드 실리카의 격자 내의 다른 금속 산화물로 도핑된 콜로이드 실리카 입자, 예컨대 알루미나 도핑된 실리카 입자; 앞라-, 베타-, 및 감마-유형의 산화알루미늄을 포함하는 콜로이드 산화알루미늄; 콜로이드 및 광활성 이산화티탄, 산화세륨, 콜로이드 산화세륨, 나노-크기의 무기 금속 산화물 입자, 예컨대 알루미나, 티타니아, 세리아 등; 나노-크기의 다이아몬드 입자, 나노-크기의 질화 규소 입자; 모노-모달, 바이-모달, 멀티-모달 콜로이드 연마재 입자; 유기 중합체 기반 연질 연마재, 표면 코팅된 또는 개질된 연마재, 또는 다른 복합체 입자, 및 이의 혼합물을 포함한다.
콜로이드 실리카는 실리케이트염으로부터 제조될 수 있고, 고순도 콜로이드 실리카는 TEOS 또는 TMOS로부터 제조될 수 있다. 콜로이드 실리카 또는 고순도 콜로이드 실리카는 모노-모델 또는 멀티-모델의 좁은 또는 넓은 입자 크기 분포, 다양한 크기 및 구형상, 고치 형상, 응집물 형상 및 다른 형상을 포함하는 다양한 형태를 가질 수 있다.
나노-크기의 입자는 또한 상이한 형상, 예컨대 구형, 고치, 응집물 및 다른 것 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 Cu 벌크 CMP 연마 조성물은 바람직하게는 0.0025 중량% 내지 25 중량%의 연마재를 포함하고; 연마재의 바람직한 농도는 0.0025 중량% 내지 2.5 중량%의 범위이다. 연마재의 가장 바람직한 농도는 0.005 중량% 내지 0.15 중량%이다.
유가 4차 암모늄염은 비제한적으로 콜린염, 예컨대 콜린 중탄산염, 또는 콜린 및 다른 음이온성 반대 이온 사이에 형성된 모든 다른 염을 포함한다.
콜린염은 하기 나타낸 일반 분자 구조를 가질 수 있다:
Figure 112018104732325-pat00011
여기서, 음이온 Y-는 중탄산염, 수산화물, p-톨루엔-설포네이트, 바이타르테이트 및 다른 적합한 음이온성 반대 이온일 수 있다.
CMP 슬러리는 0.005 중량% 내지 0.25 중량%의 4차 암모늄염을 포함하고; 바람직한 농도는 0.001 중량% 내지 0.05 중량%의 범위이고; 가장 바람직한 농도는 0.002 중량% 내지 0.01 중량%의 범위이다.
다양한 퍼옥시 무기 또는 유기 산화제 또는 다른 유형의 산화제가 금속 구리 필름을 산화구리의 혼합물로 산화시켜 킬레이트제 및 부식 억제제와의 이의 빠른 반응을 가능하게 할 수 있다. 산화제는 비제한적으로 과요오드산, 과산화수소, 요오드산칼륨, 과망간산칼륨, 과황산암모늄, 몰리브덴산암모늄, 질산제이철, 질산, 질산칼륨, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 산화제는 과산화수소이다.
CMP 슬러리는 0.1 중량% 내지 10 중량%의 산화제를 포함하고; 바람직한 농도는 0.25 중량% 내지 3 중량%의 범위이고; 가장 바람직한 농도는 0.5 중량% 내지 2.0 중량%의 범위이다.
개시된 구리 벌크 CMP 슬러리에 대해 사용되는 부식 억제제는 부식억제제로 기록된 선행기술의 것일 수 있다. 부식 억제제는 비제한적으로 이의 방향족 고리에서 질소 원자(들)을 함유하는 헤테로 방향족 화합물, 예컨대 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸 및 벤조트리아졸 유도체, 테트라졸 및 테트라졸 유도체, 이미다졸 및 이미다졸 유도체, 벤즈이미다졸 및 벤즈이미다졸 유도체, 피라졸 및 피라졸 유도체, 및 테트라졸 및 테트라졸 유도체의 부류를 포함한다.
CMP 슬러리는 0.005 중량% 내지 0.5 중량%의 부식 억제제를 포함하고; 바람직한 농도는 0.01 중량% 내지 0.1 중량%의 범위이고; 가장 바람직한 농도는 0.025 중량% 내지 0.05 중량%의 범위이다.
모르폴리노 화합물의 부류로부터 선택되는 화학 첨가제는 본원에 개시된 연마 조성물에서 매우 유효한 Cu 디싱 감소제로서 사용된다.
Cu 디싱 감소제로서 사용되는 화학 첨가제는 비제한적으로 하기 나타낸 일반 분자 구조를 갖는 모르폴리노 화합물 또는 올리고머의 부류를 포함한다:
Figure 112018104732325-pat00012
식 중, R은 순전하가 없는 공유 결합을 통해 모르폴리노 6-원 고리에서의 질소 원자에 부착되는 다양한 유기 작용기를 나타낸다.
R은 비제한적으로 동일 분자 내에 단일 1차 아민기 또는 2개 이상의 1차 아민기를 갖는 알킬 1차 아민, 동일 분자 내에 단일 2차 아민기 또는 2개 이상의 2차 아민기를 갖는 알킬 1차 아민, 동일 분자 내에 단일 아미드기 또는 2개 이상의 아미드기를 갖는 알킬 아미드, 동일 분자 내에 단일 1차 아민기 또는 2개 이상의 1차 아민기를 갖는 알켄 1차 아민, 동일 분자 내에 단일 2차 아민기 또는 2개 이상의 2차 아민기를 갖는 알켄 1차 아민, 동일 분자 내에 단일 아미드기 또는 2개 이상의 아미드기를 갖는 알켄 아미드, 동일 분자 내에 단일 1차 아민기 또는 2개 이상의 1차 아민기를 갖는 알킨 1차 아민, 동일 분자 내에 단일 2차 아민기 또는 2개 이상의 2차 아민기를 갖는 알킨 1차 아민, 및 동일 분자 내에 단일 아미드기 또는 2개 이상의 아미드기를 갖는 알킨 아미드를 포함한다.
시험
R는 또한 비제한적으로 동일 분자 내에 단일 하이드록실기 또는 2개 이상의 하이드록실기를 갖는 알킬 알코올, 동일 분자 내에 단일 하이드록실기 또는 2개 이상의 하이드록실기를 갖는 알켄 알코올, 및 동일 분자 내에 단일 하이드록실기 또는 2개 이상의 하이드록실기를 갖는 알킬 알코올을 포함한다.
상기 열거된 일반 분자 구조를 포함하는 화학 첨가제는 비제한적으로 3-모르폴리노-1,2-프로판디올(MOPDIO), R이 수소 원자인 경우에 모르폴린, 3,5-디메틸-모르폴린, 2-(4-모르폴리노)페놀, 3-(4-모르폴리노)페놀, 4-(4-모르폴리노)페놀, 5-(4-모폴리닐)-2-푸르알데하이드, 1-모르폴리노사이클로헥센, 2-메틸-2-모르폴리노프로판알, 4-(모르폴린-4-일카보닐)벤조니트릴, 5-(4-모폴리닐메틸)-2-티오펜카브알데하이드, 4-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 4-(3-하이드록시프로필)모르폴린, 2-(2-메톡시에틸)모르폴린, 1-(4-모폴리닐)-1-프로파논, (2-모르폴리노페닐)메탄올, (4-모르폴린-4-일-페닐)메탄올, 1-모르폴린-4-일아세톤, 2-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 2-(4-모폴리닐메틸)페놀, 4-(2-옥시라닐메틸)모르폴린, 옥타하이드로사이클로펜타[b]모르폴린, 2-(4-모폴리닐)-2-옥소에탄올, 3-모르폴린카복실산 메틸 에스테르, 5-에틸-3-모폴리논, 4-(4-모폴리닐)벤즈알데하이드, 2-모르폴리노벤즈알데하이드, 2-모르폴리노니코틴알데하이드, 3-페닐-모르폴린, 6-모르폴리노니코틴알데하이드, 6-모르폴리노피리딘-2-카브알데하이드, 4-(2-아미노에틸)모르폴린, 4-모르폴린카보니트릴, 3-(4-모폴리닐카보닐)페놀, 4-(4-모폴리닐카보닐)페놀, 메틸-모르폴린-2-일메틸-아민, 에틸 모르폴린-2-카복실레이트, 에틸 모르폴린-4-카복실레이트, 보란 모르폴린 복합체, 1-모르폴리노사이클로펜텐, 2-(4-모르폴리노)벤조니트릴, 2-(아미노메틸)모르폴린, 모르폴린-2-일(피리딘-4-일)메탄올, 1-모르폴린-4-일메틸-사이클로헥실아민, 2-N-모르폴리노에틸 메타크릴레이트, 4-모르폴리노아닐린, 4-모르폴리노피페리딘, 4-모르폴리노피리딘, 4'-모르폴리노아세토페논, (2-모르폴린-4-일-1-페닐에틸)메틸아민, (2-모르폴린-4-일-1-페닐에틸)메틸아민, 1-모르폴리노헥산-1,3-디온 등을 포함한다.
바람직한 화학 첨가제는 3-모르폴리노-1,2-프로판디올(MOPDIO), R이 수소 원자인 경우에 모르폴린, 2-메틸-2-모르폴리노프로판알, 4-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 4-(3-하이드록시프로필)모르폴린, (2-모르폴리노페닐)메탄올, 2-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 2-(4-모폴리닐)-2-옥소에탄올, 4-(2-아미노에틸)모르폴린, 00202-(아미노메틸)모르폴린, 모르폴린-2-일(피리딘-4-일)메탄올, 1-모르폴린-4-일메틸-사이클로헥실아민, 1-모르폴리노헥산-1,3-디온 등으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
Cu 디싱 감소제로서 사용되는 화학 첨가제는 비제한적으로 하기 나타낸 일반 분자 구조를 갖는 모노폴리노 화합물 또는 올리고머의 부류를 포함한다:
Figure 112018104732325-pat00013
여기서, R - 는 음전하를 가진 공유 결합을 통해 모르폴리노 6-원 고리에서의 질소 원자에 부착되는 다양한 유기 작용기를 나타낸다.
R - 유기 작용기는 비제한적으로 동일 분자 내에 하나의 설포네이트기 또는 2개 이상의 설포네이트기를 갖는 알킬 설포네이트, 동일 분자 내에 하나의 카보네이트기 또는 2개 이상의 카보네이트기를 갖는 알킬 카보네이트, 동일 분자 내에 하나의 포스페이트기 또는 2개 이상의 포스페이트기를 갖는 알킬 포스페이트, 동일 분자 내에 하나의 설포네이트기 또는 2개 이상의 설포네이트기를 갖는 알켄 설포네이트, 동일 분자 내에 하나의 카보네이트기 또는 2개 이상의 카보네이트기를 갖는 알켄 카보네이트, 동일 분자 내에 하나의 포스페이트기 또는 2개 이상의 포스페이트기를 갖는 알켄 포스페이트, 동일 분자 내에 하나의 설포네이트기 또는 2개 이상의 설포네이트기를 갖는 알킨 설포네이트, 동일 분자 내에 하나의 카보네이트기 또는 2개 이상의 카보네이트기를 갖는 알킨 카보네이트, 동일 분자 내에 하나의 포스페이트기 또는 2개 이상의 포스페이트기를 갖는 알킨 포스페이트를 포함한다. 이러한 음전하 R ― 기에 대한 반대 이온 M+는 비제한적으로 나트륨 이온, 칼륨 이온, 암모늄 이온, 및 세슘 이온을 포함한다.
Cu 디싱 감소제로서 사용되는 화학 첨가제는 비제한적으로 하기 나타낸 일반 분자 구조를 갖는 모노폴리노 화합물 또는 올리고머의 부류를 포함한다:
Figure 112018104732325-pat00014
여기서, R은 양전자를 갖는 공유 결합을 통해 모르폴리노 6-원 고리 내의 질소 원자에 부착된 다양한 유기 작용기를 나타낸다.
R + 유기 작용기는 비제한적으로 동일 분자 내에 하나의 4차 암모늄기 또는 2개 이상의 4차 암모늄기를 갖는 알킬 4차 암모늄, 동일 분자 내에 하나의 4차 암모늄기 또는 2개 이상의 4차 암모늄기를 갖는 알켄 4차 암모늄기, 동일 분자 내에 하나의 4차 암모늄기 또는 2개 이상의 4차 암모늄기를 갖는 알킨 4차 암모늄을 포함한다. 이러한 양전하 R + 기에 대한 반대 이온 N-는 비제한적으로 카보네이트 음이온, 설페이트 음이온 또는 포스페이트 음이온을 포함한다.
바람직한 디싱 감소제 첨가제는 3-모르폴리노-1,2-프로판디올(MOPDIO)이다.
CMP 슬러리는 모르폴리노 화합물의 부류로부터 선택되는 0.001 중량% 내지 0.5 중량%의 Cu 디싱 감소제 첨가제를 포함하고; 바람직한 농도는 0.0025 중량% 내지 0.25 중량%의 범위이고; 가장 바람직한 농도는 0.01 중량% 내지 0.1 중량%의 범위이다.
본 발명의 Cu 화학적 기계적 연마 조성물의 보다 안정한 저장 기간을 제공하기 위한 활성 성분을 갖는 살생물제가 사용될 수 있다.
살생물제는 비제한적으로 Dow Chemical Co.로부터의 KathonTM, KathonTM CG/ICP II를 포함한다. 이는 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 및 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 활성 성분을 가진다.
CMP 슬러리는 0.0001 중량% 내지 0.05 중량% 살생물제를 포함하고; 바람직한 농도는 0.0001 중량% 내지 0.025 중량%의 범위이고; 가장 바람직한 농도는 0.002 중량% 내지 0.01 중량%의 범위이다.
임의로, 산성 또는 염기성 화합물 또는 pH 조정제는 Cu 벌크 CMP 연마 조성물의 pH가 최적의 pH 값으로 조정될 수 있도록 사용될 수 있다.
pH 조정제는 비제한적으로 하기를 포함한다: 산성 pH 조건을 위한 질산, 염산, 황산, 인산, 다른 무기산 또는 유기산, 및 이들의 혼합물; 또는 수소화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 테트라알킬 수산화암모늄, 유기 아민, 및 보다 알칼리성으로 pH를 조정하기 위해 사용될 수 있는 다른 화학적 시약.
CMP 슬러리는 0 중량% 내지 1 중량%의 pH 조정제를 포함하고; 바람직한 농도는 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의 범위이고; 가장 바람직한 농도는 0.1 중량% 내지 0.25 중량%의 범위이다.
Cu 연마 조성물의 pH는 약 3.0 내지 약 12.0이고; 바람직한 pH 범위는 5.5 내지 7.5이고; 가장 바람직한 pH 범위는 7.0 내지 7.35이다.
단일 또는 이중 또는 3개의 킬레이트제(들)은 아미노산, 아미노산 유도체, 유기 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며; 여기서 하나 이상의 킬레이트제는 아미노산 또는 아미노산 유도체이다. 예를 들어, 3개의 또는 3중 - 킬레이트제는 임의의 3개의 아미노산, 3개의 아미노산 유도체, 또는 하나의 유기 아민이 추가된 2개의 아미노산, 또는 하나의 아미노산 유도체와 하나의 유기 아민이 추가된 하나의 아미노산, 또는 하나의 아미노산이 첨가된 2개의 유기 아민, 및 또는 하나의 아미노산 유도체가 추가된 2개의 유기 아민으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특정 실시예에서, 3중 킬레이트제는 글리신, 알라닌 및 에틸렌디아민일 수 있다.
하나 이상의 킬레이트제, 예컨대 이중 또는 삼중 킬레이트제는 산화된 Cu 필름 표면과의 이의 반응을 최소화하여 Cu CMP 공정 과정에서 더 신속하게 제거되고, 이로써 넓은 또는 진보된 노드 구리 또는 TSV (관통 실리카 비아) CMP 응용분야에 대해 높은 조정가능한 Cu 제거 속도 및 낮은 구리 디싱이 달성되도록 더 연질의 Cu-킬레이트제층을 형성하기 위한 착화제로서 사용되었다.
아미노산 및 아미노산 유도체는 비제한적으로 글리신, D-알라닌, L-알라닌, DL-알라닌, 베타-알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 페닐아민, 프롤린, 세린, 트레오닌, 티로신, 글루타민, 아스파라닌, 글루탐산, 아스파르트산, 트립토판, 히스티딘, 아르기닌, 라이신, 메티오닌, 시스테인, 이미노디아세트산 등을 포함한다.
유기 아민 킬레이트제는 하기 도시된 일반 분자 구조를 가진다:
Figure 112018104732325-pat00015
유기 아민 분자는 분자의 두 말단 상의 말단기로서 2개의 1차 아민 작용기를 가진다. n은 2 내지 12의 수이고, 예컨대 n=2인 경우 에틸렌디아민이고, n=3인 경우 프로필렌디아민이고, n=4인 경우 부틸렌디아민 등이다.
2개의 1차 아민 모이어티를 갖는 유기 디아민 화합물은 2중 킬레이트제(binary chelating agent)로서 기술될 수 있다.
2개의 말단 1차 아민 작용기에 연결된 알킬기는 또한 분지형 알킬기를 포함하고, 이러한 분지형 알킬기의 일반 분자 구조는 하기와 같이 도시된다:
Figure 112018104732325-pat00016
여기서, Rn은 n이 1 내지 12일 수 있고, m이 2 내지 12 범위의 수를 갖는 유기 알킬기를 나타낸다.
유기 아민 분자의 다른 구조는 하기에 나타나 있다. Rn 및 Rm은 1 내지 12의 수의 n 및 m을 갖는 동일한 알킬기일 수 있다. Rn 및 Rm은 또한 동일한 유기 디아민 분자 내의 상이한 n 및 m 수와 상이할 수 있다.
Figure 112018104732325-pat00017
다른 유형의 분지형 알킬기 연결기는 하기 일반 분자 구조를 가진다:
Figure 112018104732325-pat00018
여기서, Rn 및 Rm기는 동일한 탄소 원자에 결합된다. Rn 및 Rm은 1 내지 12의 수의 n 및 m을 갖는 동일한 알킬기일 수 있다. Rn 및 Rm은 또한 동일한 유기 디아민 분자 내의 상이한 n 및 m 수와 상이할 수 있다.
다른 분자 구조를 갖는 유기 디아민 분자는 또한 예컨대 하기 일반 분자 구조를 갖는 유기 디아민 분자의 것과 같은 본 발명의 Cu CMP 슬러리에서의 킬레이트제로서 사용될 수 있다:
Figure 112018104732325-pat00019
이러한 유기 디아민 분자는 1 내지 12의 수의 n을 가질 수 있고, 하나의 말단 1차 아민 작용기 및 분자의 다른 말단 상의 베타 탄소 원자에 부착된 다른 1차 유기 아민을 갖는 유기 디아민으로 기재될 수 있다. 또한, 제2의 1차 아민 작용기는 다른 위치, 예컨대 베타, 감마 등에서 다른 탄소 원자에 결합될 수 있고, 제1 1차 아민 작용기는 또한 동일한 분자 내의 말단 1차 아민 작용기로서 유지된다.
2개의 1차 유기 아민기를 갖는 임의의 다른 비방향족 유기 디아민 분자는 본 발명의 Cu CMP에서 3개의 킬레이트제 중 하나로서 사용될 수 있다.
임의로, 2개의 1차 아민 작용기를 갖는 임의의 방향족 유기 분자는 본 발명의 Cu CMP 슬러리에서 3개의 킬레이트제 중 하나로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 방향족 유기 아민은 하기 도시된 바와 같이 일반 분자 구조를 가진다:
Figure 112018104732325-pat00020
또는 하기와 같음:
Figure 112018104732325-pat00021
또한 동일 분자(들) 내에서 n이 1 내지 12일 수 있거나, m이 또한 1 내지 12일 수 있는 오르토 또는 메타 위치에서 2개의 1차 아민 작용기를 갖는 상기 열거된 일반 방향족 유기 디아민 구조에서, n은 m과 동일할 수 있다. 다른 경우에서, n은 또한 m과 상이할 수 있다.
사용되는 전형적인 아민은 비제한적으로 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 부틸렌디아민, 펜탈렌 디아민, 헥실렌을 포함한다.
킬레이트제(들) 농도는 0.25 중량% 내지 5.0 중량%의 범위이고, 바람직한 농도는 0.5 중량% 내지 2.5 중량%의 범위이고, 보다 바람직한 농도는 1.0 중량% 내지 2.0 중량%의 범위이다.
본원에 기재된 배합 방법은 구리를 포함하는 기판의 화학적 기계적 평탄화를 위한 상술한 조성물의 사용을 수반한다. 본 방법에서, 기판(예를 들어, Cu 표면 또는 Cu 플러그를 갖는 웨이퍼)를 연마 패드 상의 면 아래에 배치되고, 이는 CMP 연마기의 회전가능한 플래튼에 고정되도록 부착된다. 이러한 방식으로, 연마되고, 평탄화되는 기판은 연마 패드에 직접 접촉되어 배치된다. 웨이퍼 캐리어 시스템 또는 연마 헤드는 원위치에 기판을 고정하고, CMP 공정 과정에서 플래튼 및 기판이 회전되면서 기판의 후면에 대해 하방 압력을 적용하기 위해 사용된다. 연마 조성물(슬러리)은 (보통 연속적으로) 기판을 평탄화하기 위해 물질의 제거를 실시하는 CMP 공정 과정에서 패드 상에 도포된다.
연마 조성물 및 본원에 기재된 배합 방법은 특히 구리 기판을 연마하는데 유용한 것을 포함하여 대부분의 기판을 포함하는 매우 다양한 기판의 CMP에 대해 효과적이다.
실험 섹션
연마 패드 연마 패드, IC1010 패드 또는 다른 연마 패드는 Cu CMP 과정에서 사용되었고, Dow Chemicals Company에 의해 공급되었다.
파라미터:
Å: 옹스트롬(들) - 길이의 단위
BP: 배압, psi 단위
CMP: 화학적 기계적 평탄화 = 화학적 기계적 연마
CS: 캐리어 속도
DF: 하방력: CMP 과정에서 인가되는 압력, psi 단위
min: 분(들)
ml: 밀리리터(들)
mV: 밀리볼트(들)
psi: 평방 인치당 파운드
PS: 연마 장치의 플래튼 회전 속도, rpm (분당 회전(들))
SF: 연마 조성물 흐름, ml/min
제거 속도
Cu RR 1.5 psi CMP 장치의 1.5 psi 하방 압력에서의 측정된 구리 제거 속도
Cu RR 2.5 psi CMP 장치의 2,5 psi 하방 압력에서의 측정된 구리 제거 속도
일반 실험 과정
달리 나타내지 않는 한 모든 백분율은 중량 백분율이다. 하기 나타낸 실시예에서, CMP 실험은 하기 주어진 과정 및 실험 조건을 사용하여 실시되었다. 실시예에서 사용된 CMP 장비는 300mm LK® 연마기, 또는 Mirra® 연마기이고, 이는 95054 칼리포니아주 산타 클라라 보위어 에비뉴 3050 소재의 Applied Materials에 의해 제조된 것이다. IC1010 패드 또는 Dow Chemicals Company로부터 공급된 다른 유형의 연마 패드는 블랭킷 웨이퍼 연마 연구를 위해 플래튼 상에서 사용되었다. 25개의 더미 산화물(TEOS 전구체, PETEOS로부터 플라즈마 강화 CVD에 의해 증착됨) 웨이퍼를 연마함으로써 패드를 파쇄하였다. 장비 세팅 및 파쇄된 패드를 정량화하기 위해, 2개의 PETEOS 모니터를 기준 조건에서 Air Products Chemicals Inc.의 평탄화 플랫폼에 의해 공급되는 Syton® OX-K 콜로이드 실리카로 연마하였다. 연마 실험을 10.8K 옹스트롬 두께를 갖는 블랭킷 Cu 웨이퍼, Ta 및 TEOS 블랭킷 웨이퍼를 사용하여 실시하였다. 이러한 블랭킷을 95126 CA 캠벨 에비뉴 1150 소제의 Silicon Valley Microelectronics로부터 구입하였다.
작동 실시예
하기 작동 실시예에서, 기준 샘플로서 사용되는 단일 킬레이트제를 갖는 Cu 슬러리 조성물은 0.713 중량%의 글리신, 0.0323 중량%의 1,2,4-트리아졸, 0.00644 중량%의 고순도 콜로이드 실리카, 및 0.00018 중량%의 살생물제를 포함하였다. 본 발명의 신규한 Cu 슬러리# 1 및 #2는 0.713 중량%의 글리신, 0.0323 중량%의 1,2,4-트리아졸, 0.00644 중량%의 고순도 콜로이드 실리카, 0.00018 중량%의 살생물제, 및 Cu 디싱 감소 첨가제, 0.025 중량% 또는 0.50 중량%의 3-모르폴리노-1,2-프로판디올(MOPDIO)을 포함하였다. 슬러리의 pH는 6.0 내지 7.5이었다.
모든 이러한 3개의 열거된 제제는 각각 사용 시점에 산화제로서 1.0 중량%의 H2O2를 사용하였다.
실시예 1
Cu 벌크 CMP 연마 조성물, 참조 샘플 대 신규한 Cu 슬러리#1 및 신규한 Cu 슬러리#2의 연마 결과는 표 1에 열거되어 있고, 도 1에 도시되어 있다.
[표 1] Cu 제거 속도에 대한 단일 킬레이트제 Cu 슬러리에서의 화학 첨가제 MOPDIO의 효과
Figure 112018104732325-pat00022
단일 킬레이트제를 사용하는 3개의 CMP 연마 조성물은 표 1에 열거되어 있다. 참조 슬러리는 킬레이트제로서 글리신을 사용하나, 임의의 Cu 디싱 첨가제를 사용하지 않았다.
신규한 Cu 슬러리#1 및 Cu 슬러리#2는 조성물에서 킬레이트제로서 글리신을 사용하고, 화학 첨가제 및 Cu 디싱 감소제로서 상이한 농도의 3-모르폴리노-1,2-프로판디올(=MOPDIO)을 사용하는 제제이었다.
Cu 디싱 감소 첨가제로서 0.025% 또는 0.50% 3-모르폴리노-1,2-프로판디올 모두를 갖는 Cu CMP 연마 조성물은 단일 킬레이트제 글리신 기반의 Cu CMP 연마 조성물과 비교하여 높고, 호환가능한 Cu 필름 제거 속도를 제공하였다. Cu 디싱 감소 첨가제로서의 0.025% 3-모르폴리노-1,2-프로판디올을 사용하는 경우, Cu 제거 속도는 임의의 Cu 디싱 감소 첨가제를 사용하지 않는 참조 샘플을 사용하여 수득되는 Cu 제거 속도보다 더 높았다.
다양한 피처를 갖는 Cu선에 대한 본원의 Cu 디싱 감소 첨가제로서 0.025% 또는 0.50% 3-모르폴리노-1,2-프로판디올을 갖는 Cu CMP 연마 조성물 대 이러한 Cu 디싱 감소 첨가제를 사용하지 않은 참조 Cu CMP 연마 조성물의 디싱 효과는 표 2에 열거되어 있고, 도 2에 도시되어 있다.
[표 2] 글리신-단독 Cu 슬러리를 사용한 경우의 Cu 디싱에 대한 Cu 디싱 첨가제의 효과
Figure 112018104732325-pat00023
50x50μM 및 10x10μM Cu선 피처에 대한 Cu 디싱 감소 백분율은 표 3에 열거되어 있다.
[표 3] 단일 킬레이트제 글리신을 사용한 경우의 Cu 디싱에 대한 Cu 디싱 첨가제의 효과
Figure 112018104732325-pat00024
표 3에 나타난 바와 같이, 0.025 중량%의 3-모르폴리노-1,2-프로판디올이 조성물에 사용되는 경우에, Cu 디싱은 50x50μM Cu선 피처에 대해 -54%까지 감소되고, 10x10μM Cu선 피처에 대해 -42%까지 감소되었다. 3-모르폴리노-1,2-프로판디올이 0.05 중량%로 사용되는 경우, Cu 디싱은 50x50μM Cu선 피처에 대해 -68%까지 감소되고, 10x10μM Cu선 피처에 대해 -69%까지 감소되었다.
9x1μM 및 1x9μM Cu선 피처 상의 Cu 디싱 감소 백분율은 표 4에 열거되어 있다.
[표 4] 단일 킬레이트제 글리신을 사용한 경우의 Cu 디싱에 대한 Cu 디싱 첨가제의 효과
Figure 112018104732325-pat00025
표 4에 나타난 바와 같이, Cu 디싱은 0.05 중량%의 3-모르폴리노-1,2-프로판디올이 사용되는 경우에 9x1μM Cu선 피처에 대해 -33%까지 감소되었고, 1x9μM Cu선 피처에 대해 -40%까지 감소되었다.
실시예 2
Cu 벌크 CMP 연마 조성물, 참조 샘플 대 신규한 Cu 슬러리#3 및 신규한 Cu 슬러리#4를 사용한 연마 결과는 표 5에 열거되어 있고, 도 3에 도시되어 있다. 슬러리의 pH는 6.0 내지 7.5이었다.
이중 킬레이트제 제제 슬러리#3 및 슬러리#4 모두는 이중 킬레이트제로서 글리신 및 에틸렌디아민(EDA), Cu 디싱 감소제로서 3-모르폴리노-1,2-프로판디올(=MOPDIO)을 사용하였다. 또한, 콜린 중탄산염(CBC)은 Cu 슬러리# 4에 사용되었다.
[표 5] Cu 제거 속도에 대한 이중 킬레이트제 Cu 슬러리에서의 화학 첨가제 MOPDIO의 효과
Figure 112018104732325-pat00026
Cu 디상 감소 첨가제로서 0.050 중량% 3-모르폴리노-1,2-프로판디올을 갖는 Cu CMP 연마 조성물은 단일 킬레이트제 글리신 기반의 Cu CMP 연마 조성물과 비교하여 높은 호환성의 Cu 필름 제거 속도를 제공하였다. Cu 디싱 감소 첨가제로서 0.05 중량% 3-모르폴리노-1,2-프로판디올 및 제2 킬레이트제로서 EDA를 사용하는 경우, 1.5psi DF에서의 Cu 제거 속도가 증가하였고, Cu 슬러리# 4에서의 CBC의 첨가는 1.5psi DF에서 추가로 Cu 제거 속도를 증가시켰다.
참조 샘플(Cu 디싱 첨가제가 없는 단일 킬레이트제), Cu 슬러리 #3 및 #4로부터의 Cu CMP 연마 조성물의 디싱 효과는 표 6에 열거되어 있고, 도 4에 도시되어 있다.
[표 6] 이중 킬레이트제를 사용하는 경우의 Cu 디싱에 대한 Cu 디싱 첨가제의 효과
Figure 112018104732325-pat00027
50x50μM 및 10x10μM Cu선 피처 상의 Cu 디싱 감소 백분율을 표 7에 열가하였다.
[표 7] 이중 킬레이트제를 사용하는 경우의 Cu 디싱에 대한 Cu 디싱 첨가제의 효과
Figure 112018104732325-pat00028
표 7에 나타난 바와 같이, 글리신 및 EDA 기반 이중 킬레이트제 Cu 슬러리# 3에서의 0.05 중량% 3-모르폴리노-1,2-프로판디올을 사용으로, Cu 디싱은 50x50μM Cu선 피처에 대해 -64%까지 감소되고, 10x10μM Cu선 피처에 대해 -61%까지 감소되었다. 글리신 및 EDA 기반 이중 킬레이트제에 콜린 중탄산염(CBC)을 첨가한 Cu 슬러리# 4에서 추가적인 첨가제로서 0.05 중량%로 사용한 경우에, Cu 디싱은 50x50μM Cu선 피처에 대해 -75%까지 감소되고, 10x10μM Cu선 피처에 대해 -76%까지 감소되었다.
9x1μM 및 1x9μM Cu선 피처에 대한 Cu 디싱 감소 백분율은 표 8에 열거되어 있다.
[표 8] 이중 킬레이트제를 사용한 경우의 Cu 디싱에 대한 Cu 디싱 첨가제의 효과
Figure 112018104732325-pat00029
표 8에서 나타난 바와 같이, 3-모르폴리노-1,2-프로판디올이 글리신 및 EDA 기반 이중 킬레이트제에 부가하여 사용되는 경우에 Cu 디싱은 각각 Cu 슬러리# 3를 사용하여 9x1μM Cu선 피처에 대해 -25%까지 감소되었고, 1x9μM Cu선 피처에 대해 -26%까지 감소되었다.
3-모르폴리노-1,2-프로판디올뿐만 아니라 CBC가 글리신 및 EDA 기반 이중 킬레이트제에 부가하여 사용되는 경우에 Cu 디싱은 각각 Cu 슬러리# 4를 사용하여 9x1μM Cu선 피처에 대해 -45%까지 감소되었고, 1x9μM Cu선 피처에 대해 -33%까지 감소되었다.
실시예 3
추가 첨가제로서 3-모르폴리노-1,2-프로판디올을 사용하거나 사용하지 않는 삼중 킬레이트제 기반 Cu CMP 연마 조성물의 연마 효과는 표 9에 나타나 있고, 도 5에 도시되어 있다. 조성물의 pH는 6.0 내지 7.5이었다.
[표 9] Cu 제거 속도에 대한 삼중 킬레이트제 Cu 슬러리에서의 화학 첨가제 MOPDIO의 효과
Figure 112018104732325-pat00030
삼중 킬레이트제 기반 조성물 Cu 슬러리# 5에서의 Cu 디싱 감소 첨가제로서의 0.05 중량% 3-모르폴리노-1,2-프로판디올(MOPDIO)의 사용시, 약간 감소된 Cu 제거 속도가 3개의 킬레이트제를 가지나 첨가제를 사용하지 않는 참조 샘플과 비교하여 관찰되었다. 그러나, Cu 슬러리# 5는 높거나 또는 낮은 하방력에서 높은 평균화된 Cu 제거 속도를 제공하였다.
삼중 킬레이트제, 글리신 및 알라닌 및 EDA 기반 Cu 슬러리# 5에서 Cu 디싱 감소 첨가제로서 0.050 중량% 3-모르폴리노-1,2-프로판디올(=MOPDIO)을 사용하는 Cu CMP 연마 조성물 대 이러한 Cu 디싱 감소 첨가제를 사용하지 않는 참조 삼중 킬레이트제 기반 Cu CMP 연마 조성물에서의 다양한 피처링된 Cu선 디싱에 대한 디싱 효과는 표 10에 열거되어 있고, 도 6에 도시되어 있다.
[표 10] 삼중 킬레이트제 Cu 슬러리를 사용하는 경우의 Cu 디싱에 대한 Cu 디싱 첨가제의 효과
Figure 112018104732325-pat00031
Cu 슬러리# 5를 사용하는 50x50μM 및 10x10μM Cu선 피처에 대한 Cu 디싱 감소 백분율을 삼중 킬레이트제 기반 Cu CMP 연마 조성물과 비교하였고, 그 결과는 표 11에 열거되어 있다.
[표 11] 삼중 킬레이트제 Cu 슬러리를 사용하는 경우의 Cu 디싱에 대한 Cu 디싱 첨가제의 효과
Figure 112018104732325-pat00032
표 11에 나타난 바와 같이, 0.05 중량%의 3-모르폴리노-1,2-프로판디올이 제제 Cu 슬러리# 5에서 사용되는 경우에 Cu 디싱은 50x50μM Cu선 피처에 대해 약 -42%까지 감소되고, 10x10μM Cu선 피처에 대해 약 -46%까지 감소하였다.
Cu 슬러리# 5를 사용하는 것 대 삼중 킬레이트제를 사용한 참조 샘플을 사용하는 것의 9x1μM 및 1x9μM Cu선 피처에 대한 Cu 디싱 감소 백분율은 표 12에 열거되어 있다.
[표 12] 삼중 킬레이트제 Cu 슬러리를 사용하는 경우의 Cu 디싱에 대한 Cu 디싱 첨가제의 효과
Figure 112018104732325-pat00033
표 12에 나타난 바와 같이, Cu 슬러리# 5로부터의 Cu 디싱은 참조 샘플로부터의 디싱과 비교하여 9x1μM Cu 선 피처에 대해 약 -32%까지 감소되고, 1x9μM Cu선 피처에 대해 약 -32%까지 감소되었다.
본 발명은 이의 특정 구현예과 결합하여 기재되는 한편, 수많은 대안, 변형예, 및 수정예가 상술한 설명의 관점에서 본 기술분야의 당업자에게 자명할 것임이 분명하다. 따라서, 일반 본 발명의 개념의 사상 또는 범위로부터 벗어남 없이 이러한 상세한 설명으로부터 시작될 수 있다.
본 발명의 원리는 바람직한 구현예와 관련하여 상기 기재되어 있지만, 이러한 설명은 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범위의 제한으로 의도되지 않는다.

Claims (21)

  1. 금속 필름 벌크 화학적 기계적 연마(CMP) 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물로서,
    a) 콜로이드 실리카 또는 고순도 콜로이드 실리카, 콜로이드 실리카의 격자 내의 다른 금속 산화물로 도핑된 콜로이드 실리카 입자, 콜로이드 산화알루미늄, 콜로이드 광활성 이산화티탄, 산화세륨, 콜로이드 산화세륨, 나노-크기의 무기 금속 산화물 입자, 나노-크기의 다이아몬드 입자, 나노-크기의 질화규소 입자, 모노-모달 콜로이드 연마재 입자, 바이-모달 콜로이드 연마재 입자, 멀티-모달 콜로이드 연마재 입자, 유기 중합체-기반 연질 연마재, 표면-코팅된 또는 개질된 연마재 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 0.0025 중량% 내지 2.5 중량%의 범위의 연마재;
    b) 아미노산, 아미노산 유도체, 유기 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 0.5 중량% 내지 2.5 중량%의 범위의 하나 이상의 킬레이트제로서, 하나 이상의 킬레이트제 중 하나 이상은 아미노산 또는 아미노산 유도체인 하나 이상의 킬레이트제;
    c) 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸 및 벤조트리아졸 유도체, 테트라졸 및 테트라졸 유도체, 이미다졸 및 이미다졸 유도체, 벤즈이미다졸 및 벤즈이미다졸 유도체, 피라졸 및 피라졸 유도체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 0.01 중량% 내지 0.1 중량%의 범위의 부식 억제제;
    d) 화학 첨가제;
    e) 과요오드산, 과산화수소, 요오드산칼륨, 과망간산칼륨, 과황산암모늄, 몰리브덴산암모늄, 질산제이철, 질산, 질산칼륨, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 0.25 중량% 내지 3 중량%의 범위의 산화제;
    f) 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 및 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 활성 성분을 갖는 0.0001 중량% 내지 0.025 중량%의 범위의 살생물제; 및
    g) 탈이온(DI)수, 증류수, 및 수계 알코올성 유기 용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 수계 용매;
    임의로
    h) 유기 4차 암모늄염; 및
    i) pH 조정제를 포함하며,
    여기서 조성물의 pH는 5.5 내지 7.5이고;
    금속 필름은 Cu 필름, Co 필름, W 필름, Ni 필름, Al 필름, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며;
    화학 첨가제는 0.0025 중량% 내지 0.25 중량%의 범위이며, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 분자 구조를 갖는 모르폴리노 화합물 또는 올리고머인, 금속 필름 벌크 화학적 기계적 연마(CMP) 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물:
    Figure 112021502010656-pat00034

    상기 식에서, R은 순전하가 없는 공유 결합을 통해 모르폴리노 6-원 고리 중의 질소 원자에 부착되는 유기 작용기이고; R은 동일 분자 내에 단일 1차 아민기 또는 2개 이상의 1차 아민기를 갖는 알킬 1차 아민; 동일 분자 내에 단일 2차 아민기 또는 2개 이상의 2차 아민기를 갖는 알킬 1차 아민; 동일 분자 내에 단일 아미드기 또는 2개 이상의 아미드기를 갖는 알킬 아미드; 동일 분자 내에 단일 1차 아민기 또는 2개 이상의 1차 아민기를 갖는 알켄 1차 아민; 동일 분자 내에 단일 2차 아민기 또는 2개 이상의 2차 아민기를 갖는 알켄 1차 아민; 동일 분자 내에 단일 아미드기 또는 2개 이상의 아미드기를 갖는 알켄 아미드; 동일 분자 내에 단일 1차 아민기 또는 2개 이상의 1차 아민기를 갖는 알킨 1차 아민; 동일 분자 내에 단일 2차 아민기 또는 2개 이상의 2차 아민기를 갖는 알킨 1차 아민; 동일 분자 내에 단일 아미드기 또는 2개 이상의 아미드기를 갖는 알킨 아미드; 동일 분자 내에 단일 하이드록실기 또는 2개 이상의 하이드록실기를 갖는 알킬 알코올; 동일 분자 내에 단일 하이드록실기 또는 2개 이상의 하이드록실기를 갖는 알켄 알코올; 및 동일 분자 내에 단일 하이드록실기 또는 2개 이상의 하이드록실기를 갖는 알킨 알코올로 이루어진 군으로부터 선택됨;
    Figure 112021502010656-pat00035

    상기 식에서, R-는 음전하를 갖는 공유 결합을 통해 모르폴리노 6-원 고리 내의 질소 원자에 부착되는 유기 작용기이고; R - 는 동일 분자 내에 하나의 설포네이트 또는 2개 이상의 설포네이트기를 갖는 알킬 설포네이트, 동일 분자 내에 하나의 카보네이트기 또는 2개 이상의 카보네이트기를 갖는 알킬 카보네이트, 동일 분자 내에 하나의 포스페이트기 또는 2개 이상의 포스페이트기를 갖는 알킬 포스페이트, 동일 분자 내에 하나의 설포네이트기 또는 2개 이상의 설포네이트기를 갖는 알켄 설포네이트, 동일 분자 내에 하나의 카보네이트기 또는 2개 이상의 카보네이트기를 갖는 알켄 카보네이트, 동일 분자 내에 하나의 포스페이트기 또는 2개 이상의 포스페이트기를 갖는 알켄 포스페이트, 동일 분자 내에 하나의 설포네이트기 또는 2개 이상의 설포네이트기를 갖는 알킨 설포네이트, 동일 분자 내에 하나의 카보네이트기 또는 2개 이상의 카보네이트기를 갖는 알킨 카보네이트, 동일 분자 내에 하나의 포스페이트기 또는 2개 이상의 포스페이트기를 갖는 알킨 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택되며; R- 기에 대한 반대 이온 M+는 나트륨 이온, 칼륨 이온, 암모늄 이온, 및 세슘 이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨;
    Figure 112021502010656-pat00036

    상기 식에서, R + 는 양전하를 갖는 공유 결합을 통해 모르폴리노 6-원 고리에서의 질소 원자에 부착되는 유기 작용기이고; R + 는 동일 분자 내에 하나의 4차 암모늄기 또는 2개 이상의 4차 암모늄기를 갖는 알킬 4차 암모늄, 동일 분자 내에 하나의 4차 암모늄기 또는 2개 이상의 4차 암모늄기를 갖는 알켄 4차 암모늄기, 동일 분자 내에 하나의 4차 암모늄기 또는 2개 이상의 4차 암모늄기를 갖는 알킨 4차 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되며; R + 기에 대한 반대 이온 N-는 카보네이트 음이온, 설페이트 음이온 또는 포스페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨; 및 이들의 조합,
    단, 상기 조성물은 퍼옥소이황산염을 포함하지 않는다.
  2. 제1항에 있어서, 아미노산 및 아미노산 유도체는 글리신, D-알라닌, L-알라닌, DL-알라닌, 베타-알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 페닐아민, 프롤린, 세린, 트레오닌, 티로신, 글루타민, 아스파라닌, 글루탐산, 아스파르트산, 트립토판, 히스티딘, 아르기닌, 리신, 메티오닌, 시스테인, 이미노디아세트산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며;
    유기 아민은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 일반 분자 구조를 가지는 조성물:
    Figure 112018104732325-pat00037

    상기 식에서 n은 2 내지 12임;
    Figure 112018104732325-pat00038

    상기 식에서, Rn은 C1 내지 C12를 갖는 유기 알킬기를 나타내고; n은 1 내지 12이고, m은 2 내지 12임;
    Figure 112018104732325-pat00039

    상기 식에서, Rn 및 Rm은 n 및 m이 1 내지 12의 수인 C1 내지 C12를 갖는 동일하거나 또는 상이한 알킬기일 수 있고; p는 2 내지 12임;
    Figure 112018104732325-pat00040

    상기 식에서, Rn 및 Rm은 각각 n 및 m이 1 내지 12의 수인 C1 내지 C12를 갖는 동일하거나 또는 상이한 알킬기일 수 있고; q는 2 내지 12임;
    Figure 112018104732325-pat00041

    상기 식에서, n은 1 내지 12임;
    Figure 112018104732325-pat00042

    상기 식에서, n 및 m은 각각 1 내지 12임;
    및 이들의 조합.
  3. 제1항에 있어서, 아미노산이 글리신, D-알라닌, L-알라닌, DL-알라닌, 베타-알라닌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며; 아민은 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 부틸렌디아민, 펜탈렌 디아민, 헥실렌 디아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 화학 첨가제는 3-모르폴리노-1,2-프로판디올(MOPDIO), R이 수소 원자인 경우에 모르폴린, 2-메틸-2-모르폴리노프로판알, 4-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 4-(3-하이드록시프로필)모르폴린, (2-모르폴리노페닐)메탄올, 2-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 2-(4-모폴리닐)-2-옥소에탄올, 4-(2-아미노에틸)모르폴린, 00202-(아미노메틸)모르폴린, 모르폴린-2-일(피리딘-4-일)메탄올, 1-모르폴린-4-일메틸-사이클로헥실아민, 1-모르폴리노헥산-1,3-디온, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 유기 4차 암모늄염은 0.001 중량% 내지 0.05 중량%의 범위이고, 콜린과 하기 나타낸 일반 분자 구조를 갖는 다른 음이온성 반대 이온 사이에 형성된 콜린염인 조성물:
    Figure 112018104732325-pat00043

    상기 식에서, 음이온 Y-는 중탄산염, 수산화물, p-톨루엔-설포네이트, 바이타르테이트 및 다른 적합한 음이온성 반대 이온일 수 있고;
    pH 조정제는 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의 범위이고, (1) 산성 pH 조건을 위한 질산, 염산, 황산, 인산, 다른 무기산 또는 유기산, 및 이들의 혼합물; 또는 (2) 알칼리성 pH 조건을 위한 수소화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 테트라알킬 수산화암모늄, 유기 4차 수산화암모늄 화합물, 유기 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  6. 제1항에 있어서, 콜로이드 실리카,
    글리신, D-알라닌, L-알라닌, DL-알라닌, 베타-알라닌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산;
    3-모르폴리노-1,2-프로판디올(MOPDIO), R이 수소 원자인 경우에 모르폴린, 2-메틸-2-모르폴리노프로판알, 4-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 4-(3-하이드록시프로필)모르폴린, (2-모르폴리노페닐)메탄올, 2-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 2-(4-모폴리닐)-2-옥소에탄올, 4-(2-아미노에틸)모르폴린, 00202-(아미노메틸)모르폴린, 모르폴린-2-일(피리딘-4-일)메탄올, 1-모르폴린-4-일메틸-사이클로헥실아민, 1-모르폴리노헥산-1,3-디온, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상;
    과산화수소;
    물;
    임의로
    에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 부틸렌디아민, 펜탈렌 디아민, 헥실렌 디아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아민; 및
    콜린 중탄산염(CBC)를 포함하는 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 6.0 내지 7.5의 pH를 갖는 조성물.
  8. 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물을 사용하는 반도체 기판의 하나 이상의 금속 또는 금속 함유 표면의 화학적 기계적 연마 방법으로서,
    1) 반도체 기판을 제공하는 단계;
    2) 연마 패드를 제공하는 단계;
    3) 제1항의 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물을 제공하는 단계:
    4) 반도체 기판의 하나 이상의 금속 또는 금속 함유 표면을 연마하는 단계로서, 금속 또는 금속 함유 표면의 적어도 일부는 연마 패드 및 화학적 기계적 연마 조성물 모두와 접촉되며;
    금속 필름은 Cu 필름, Co 필름, W 필름, Ni 필름, Al 필름, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단계
    를 포함하는 반도체 기판의 하나 이상의 금속 또는 금속 함유 표면의 화학적 기계적 연마 방법.
  9. 제8항에 있어서, 아미노산 및 아미노산 유도체는 글리신, D-알라닌, L-알라닌, DL-알라닌, 베타-알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 페닐아민, 프롤린, 세린, 트레오닌, 티로신, 글루타민, 아스파라닌, 글루탐산, 아스파르트산, 트립토판, 히스티딘, 아르기닌, 리신, 메티오닌, 시스테인, 이미노디아세트산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며;
    유기 아민은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 일반 분자 구조를 가지는 화학적 기계적 연마 방법:
    Figure 112018104732325-pat00044

    상기 식에서 n은 2 내지 12임;
    Figure 112018104732325-pat00045

    상기 식에서, Rn은 C1 내지 C12를 갖는 유기 알킬기를 나타내고; n은 1 내지 12이고, m은 2 내지 12임;
    Figure 112018104732325-pat00046

    상기 식에서, Rn 및 Rm은 n 및 m이 1 내지 12의 수인 C1 내지 C12를 갖는 동일하거나 또는 상이한 알킬기일 수 있고; p는 2 내지 12임;
    Figure 112018104732325-pat00047

    상기 식에서, Rn 및 Rm은 각각 n 및 m이 1 내지 12의 수인 C1 내지 C12를 갖는 동일하거나 또는 상이한 알킬기일 수 있고; q는 2 내지 12임;
    Figure 112018104732325-pat00048

    상기 식에서, n은 1 내지 12임;
    Figure 112018104732325-pat00049

    상기 식에서, n 및 m은 각각 1 내지 12임;
    및 이들의 조합.
  10. 제8항에 있어서, 아미노산이 글리신, D-알라닌, L-알라닌, DL-알라닌, 베타-알라닌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며; 아민은 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 부틸렌디아민, 펜탈렌 디아민, 헥실렌 디아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화학적 기계적 연마 방법.
  11. 제8항에 있어서, 화학적 첨가제는 3-모르폴리노-1,2-프로판디올(MOPDIO), R이 수소 원자인 경우에 모르폴린, 2-메틸-2-모르폴리노프로판알, 4-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 4-(3-하이드록시프로필)모르폴린, (2-모르폴리노페닐)메탄올, 2-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 2-(4-모폴리닐)-2-옥소에탄올, 4-(2-아미노에틸)모르폴린, 00202-(아미노메틸)모르폴린, 모르폴린-2-일(피리딘-4-일)메탄올, 1-모르폴린-4-일메틸-사이클로헥실아민, 1-모르폴리노헥산-1,3-디온, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화학적 기계적 연마 방법.
  12. 제8항에 있어서, 유기 4차 암모늄염은 0.001 중량% 내지 0.05 중량%의 범위이고, 콜린과 하기 나타낸 일반 분자 구조를 갖는 다른 음이온성 반대 이온 사이에 형성된 콜린염인 화학적 기계적 연마 방법:
    Figure 112018104732325-pat00050

    상기 식에서, 음이온 Y-는 중탄산염, 수산화물, p-톨루엔-설포네이트, 바이타르테이트 및 다른 적합한 음이온성 반대 이온일 수 있고;
    pH 조정제는 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의 범위이고, (1) 산성 pH 조건을 위한 질산, 염산, 황산, 인산, 다른 무기산 또는 유기산, 및 이들의 혼합물; 또는 (2) 알칼리성 pH 조건을 위한 수소화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 테트라알킬 수산화암모늄, 유기 4차 수산화암모늄 화합물, 유기 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  13. 제8항에 있어서, 조성물이 콜로이드 실리카,
    글리신, D-알라닌, L-알라닌, DL-알라닌, 베타-알라닌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산;
    3-모르폴리노-1,2-프로판디올(MOPDIO), R이 수소 원자인 경우에 모르폴린, 2-메틸-2-모르폴리노프로판알, 4-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 4-(3-하이드록시프로필)모르폴린, (2-모르폴리노페닐)메탄올, 2-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 2-(4-모폴리닐)-2-옥소에탄올, 4-(2-아미노에틸)모르폴린, 00202-(아미노메틸)모르폴린, 모르폴린-2-일(피리딘-4-일)메탄올, 1-모르폴린-4-일메틸-사이클로헥실아민, 1-모르폴리노헥산-1,3-디온, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상;
    과산화수소;
    물;
    임의로
    에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 부틸렌디아민, 펜탈렌 디아민, 헥실렌 디아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아민; 및
    콜린 중탄산염(CBC)을 포함하는 화학적 기계적 연마 방법.
  14. 제8항에 있어서, 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물이 6.0 내지 7.5의 pH를 가지는 화학적 기계적 연마 방법.
  15. 반도체 기판의 하나 이상의 금속 또는 금속 함유 표면을 화학적 기계적으로 연마하는 장비로서,
    1) 반도체 기판;
    2) 연마 패드;
    3) 제1항의 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물을 포함하며,
    여기서 하나 이상의 금속 또는 금속 함유 표면의 적어도 일부는 연마 패드 및 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물 모두와 접촉되며; 금속은 Cu, Co, W, Ni, Al, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 장비.
  16. 제15항에 있어서, 아미노산 및 아미노산 유도체는 글리신, D-알라닌, L-알라닌, DL-알라닌, 베타-알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 페닐아민, 프롤린, 세린, 트레오닌, 티로신, 글루타민, 아스파라닌, 글루탐산, 아스파르트산, 트립토판, 히스티딘, 아르기닌, 리신, 메티오닌, 시스테인, 이미노디아세트산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며;
    유기 아민은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 일반 분자 구조를 가지는 장비:
    Figure 112020116834919-pat00051

    상기 식에서 n은 2 내지 12임;
    Figure 112020116834919-pat00052

    상기 식에서, Rn은 C1 내지 C12를 갖는 유기 알킬기를 나타내고; n은 1 내지 12이고, m은 2 내지 12임;
    Figure 112020116834919-pat00053

    상기 식에서, Rn 및 Rm은 n 및 m이 1 내지 12의 수인 C1 내지 C12를 갖는 동일하거나 또는 상이한 알킬기일 수 있고; p는 2 내지 12임;
    Figure 112020116834919-pat00054

    상기 식에서, Rn 및 Rm은 각각 n 및 m이 1 내지 12의 수인 C1 내지 C12를 갖는 동일하거나 또는 상이한 알킬기일 수 있고; q는 2 내지 12임;
    Figure 112020116834919-pat00055

    상기 식에서, n은 1 내지 12임;
    Figure 112020116834919-pat00056

    상기 식에서, n 및 m은 각각 1 내지 12임;
    및 이들의 조합.
  17. 제15항에 있어서, 아미노산이 글리신, D-알라닌, L-알라닌, DL-알라닌, 베타-알라닌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며; 아민은 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 부틸렌디아민, 펜탈렌 디아민, 헥실렌 디아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 장비.
  18. 제15항에 있어서, 화학 첨가제는 3-모르폴리노-1,2-프로판디올(MOPDIO), R이 수소 원자인 경우에 모르폴린, 2-메틸-2-모르폴리노프로판알, 4-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 4-(3-하이드록시프로필)모르폴린, (2-모르폴리노페닐)메탄올, 2-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 2-(4-모폴리닐)-2-옥소에탄올, 4-(2-아미노에틸)모르폴린, 00202-(아미노메틸)모르폴린, 모르폴린-2-일(피리딘-4-일)메탄올, 1-모르폴린-4-일메틸-사이클로헥실아민, 1-모르폴리노헥산-1,3-디온, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 장비.
  19. 제15항에 있어서, 유기 4차 암모늄염은 0.001 중량% 내지 0.05 중량%의 범위이고, 콜린과 하기 나타낸 일반 분자 구조를 갖는 다른 음이온성 반대 이온 사이에 형성된 콜린염인 장비:
    Figure 112020116834919-pat00057

    상기 식에서, 음이온 Y-는 중탄산염, 수산화물, p-톨루엔-설포네이트, 바이타르테이트 및 다른 적합한 음이온성 반대 이온일 수 있고;
    pH 조정제는 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의 범위이고, (1) 산성 pH 조건을 위한 질산, 염산, 황산, 인산, 다른 무기산 또는 유기산, 및 이들의 혼합물; 또는 (2) 알칼리성 pH 조건을 위한 수소화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 테트라알킬 수산화암모늄, 유기 4차 수산화암모늄 화합물, 유기 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  20. 제15항에 있어서, 조성물이 콜로이드 실리카,
    글리신, D-알라닌, L-알라닌, DL-알라닌, 베타-알라닌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산;
    3-모르폴리노-1,2-프로판디올(MOPDIO), R이 수소 원자인 경우에 모르폴린, 2-메틸-2-모르폴리노프로판알, 4-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 4-(3-하이드록시프로필)모르폴린, (2-모르폴리노페닐)메탄올, 2-(2-하이드록시에틸)모르폴린, 2-(4-모폴리닐)-2-옥소에탄올, 4-(2-아미노에틸)모르폴린, 00202-(아미노메틸)모르폴린, 모르폴린-2-일(피리딘-4-일)메탄올, 1-모르폴린-4-일메틸-사이클로헥실아민, 1-모르폴리노헥산-1,3-디온, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상;
    과산화수소;
    물;
    임의로
    에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 부틸렌디아민, 펜탈렌 디아민, 헥실렌 디아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아민; 및
    콜린 중탄산염(CBC)을 포함하는 장비.
  21. 제15항에 있어서, 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물이 6.0 내지 7.5인 pH를 가지는 장비.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11401441B2 (en) * 2017-08-17 2022-08-02 Versum Materials Us, Llc Chemical mechanical planarization (CMP) composition and methods therefore for copper and through silica via (TSV) applications
US10465096B2 (en) * 2017-08-24 2019-11-05 Versum Materials Us, Llc Metal chemical mechanical planarization (CMP) composition and methods therefore
CN111656283B (zh) * 2019-01-03 2021-09-14 京东方科技集团股份有限公司 模板制备方法
US11292938B2 (en) * 2019-09-11 2022-04-05 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of selective chemical mechanical polishing cobalt, zirconium oxide, poly-silicon and silicon dioxide films
JP2022549517A (ja) * 2019-09-30 2022-11-25 バーサム マテリアルズ ユーエス，リミティド ライアビリティ カンパニー 低ディッシングの、銅の化学機械平坦化
CN111618667A (zh) * 2020-06-16 2020-09-04 岳阳凯美特电子特种稀有气体有限公司 充装高纯卤素混配气钢瓶内壁的处理方法及所用抛光粉
EP4259736A1 (en) * 2020-12-14 2023-10-18 Versum Materials US, LLC Chemical mechanical planarization (cmp) for copper and through-silicon via (tsv)
JP2022180055A (ja) * 2021-05-24 2022-12-06 信越化学工業株式会社 研磨用組成物
CN113789127B (zh) * 2021-10-20 2023-07-28 博力思(天津)电子科技有限公司 一种硅通孔铜膜抛光液

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009231298A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Fujifilm Corp 金属研磨用組成物、及び化学的機械的研磨方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG144688A1 (en) 2001-07-23 2008-08-28 Fujimi Inc Polishing composition and polishing method employing it
CN1665902A (zh) * 2002-06-07 2005-09-07 昭和电工株式会社 金属抛光组合物,使用组合物进行抛光的方法以及使用抛光方法来生产晶片的方法
CN1333444C (zh) * 2002-11-12 2007-08-22 阿科玛股份有限公司 使用磺化两性试剂的铜化学机械抛光溶液
US6803353B2 (en) * 2002-11-12 2004-10-12 Atofina Chemicals, Inc. Copper chemical mechanical polishing solutions using sulfonated amphiprotic agents
US7300601B2 (en) 2002-12-10 2007-11-27 Advanced Technology Materials, Inc. Passivative chemical mechanical polishing composition for copper film planarization
US20040175942A1 (en) 2003-01-03 2004-09-09 Chang Song Y. Composition and method used for chemical mechanical planarization of metals
JP2005082791A (ja) * 2003-09-11 2005-03-31 Sumitomo Bakelite Co Ltd 研磨用組成物
TWI385226B (zh) 2005-09-08 2013-02-11 羅門哈斯電子材料Ｃｍｐ控股公司 用於移除聚合物阻障之研磨漿液
KR20080070074A (ko) 2005-12-27 2008-07-29 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 금속용 연마액 및 피연마막의 연마 방법
WO2008013226A1 (fr) * 2006-07-28 2008-01-31 Showa Denko K.K. Composition de polissage
JP2008047816A (ja) 2006-08-21 2008-02-28 Fujifilm Corp 金属用研磨液
JP2008277723A (ja) * 2007-03-30 2008-11-13 Fujifilm Corp 金属用研磨液及び研磨方法
JPWO2009031389A1 (ja) 2007-09-03 2010-12-09 Jsr株式会社 化学機械研磨用水系分散体およびその調製方法、化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット、ならびに半導体装置の化学機械研磨方法
JP5178121B2 (ja) * 2007-09-28 2013-04-10 富士フイルム株式会社 研磨液及び研磨方法
US8435421B2 (en) 2007-11-27 2013-05-07 Cabot Microelectronics Corporation Metal-passivating CMP compositions and methods
US7955520B2 (en) 2007-11-27 2011-06-07 Cabot Microelectronics Corporation Copper-passivating CMP compositions and methods
KR101395866B1 (ko) 2008-05-15 2014-05-15 솔브레인 주식회사 절연막 함유 기판의 화학 기계적 연마 조성물
JP5448396B2 (ja) * 2008-09-05 2014-03-19 富士フイルム株式会社 金属用研磨液
CN101747841A (zh) * 2008-12-05 2010-06-23 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
WO2010123300A2 (en) 2009-04-22 2010-10-28 Lg Chem, Ltd. Slurry for chemical mechanical polishing
EP2427523B1 (en) 2009-05-06 2015-10-28 Basf Se An aqueous metal polishing agent comprising a polymeric abrasive containing pendant functional groups and its use in a cmp process
US8980122B2 (en) 2011-07-08 2015-03-17 General Engineering & Research, L.L.C. Contact release capsule useful for chemical mechanical planarization slurry
US9057004B2 (en) 2011-09-23 2015-06-16 International Business Machines Corporation Slurry for chemical-mechanical polishing of metals and use thereof
US8734665B2 (en) 2011-10-12 2014-05-27 International Business Machines Corporation Slurry for chemical-mechanical polishing of copper and use thereof
JP6050934B2 (ja) * 2011-11-08 2016-12-21 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物並びにそれを用いた研磨方法及び基板の製造方法
EP3333232B1 (en) 2012-05-10 2020-03-04 Versum Materials US, LLC Chemical mechanical polishing composition having chemical additives and methods for using
US8999193B2 (en) * 2012-05-10 2015-04-07 Air Products And Chemicals, Inc. Chemical mechanical polishing composition having chemical additives and methods for using same
US8974692B2 (en) 2013-06-27 2015-03-10 Air Products And Chemicals, Inc. Chemical mechanical polishing slurry compositions and method using the same for copper and through-silicon via applications
US10217645B2 (en) * 2014-07-25 2019-02-26 Versum Materials Us, Llc Chemical mechanical polishing (CMP) of cobalt-containing substrate
JPWO2016158648A1 (ja) * 2015-03-30 2018-03-01 Jsr株式会社 化学機械研磨用処理組成物、化学機械研磨方法および洗浄方法
US9978609B2 (en) * 2015-04-27 2018-05-22 Versum Materials Us, Llc Low dishing copper chemical mechanical planarization
JP2017038070A (ja) * 2016-09-28 2017-02-16 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物の製造方法
US10465096B2 (en) * 2017-08-24 2019-11-05 Versum Materials Us, Llc Metal chemical mechanical planarization (CMP) composition and methods therefore

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009231298A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Fujifilm Corp 金属研磨用組成物、及び化学的機械的研磨方法

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