KR102323303B1 - 구리 및 관통 실리카 비아(tsv) 적용을 위한 화학적 기계적 평탄화(cmp) 조성물 및 이를 위한 방법 - Google Patents

구리 및 관통 실리카 비아(tsv) 적용을 위한 화학적 기계적 평탄화(cmp) 조성물 및 이를 위한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102323303B1
KR102323303B1 KR1020180096362A KR20180096362A KR102323303B1 KR 102323303 B1 KR102323303 B1 KR 102323303B1 KR 1020180096362 A KR1020180096362 A KR 1020180096362A KR 20180096362 A KR20180096362 A KR 20180096362A KR 102323303 B1 KR102323303 B1 KR 102323303B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
chemical mechanical
group
mechanical polishing
alanine
Prior art date
Application number
KR1020180096362A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190019875A (ko
Inventor
지아오보 시
로라 엠. 마츠
크리스 케-예우안 리
밍-시 짜이
파오 치아 판
차드 창-체 시에
룽-제 양
블레이크 제이. 루이
마크 레오나드 오닐
아그네스 데렉스케이-코박스
Original Assignee
버슘머트리얼즈 유에스, 엘엘씨
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 버슘머트리얼즈 유에스, 엘엘씨 filed Critical 버슘머트리얼즈 유에스, 엘엘씨
Publication of KR20190019875A publication Critical patent/KR20190019875A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102323303B1 publication Critical patent/KR102323303B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • 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
    • C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • 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
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]

Landscapes

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

Abstract

본 발명은, 광범위의 또는 진보한 노드 구리 또는 관통 실리카 비아(TSV)를 위한 높고 조정 가능한 Cu 제거율 및 낮은 구리 디싱(dishing)을 제공하는 화학적 기계적 평탄화(CMP) 제제가 제공된다. CMP 조성물은 다른 배리어 층, 예컨대 Ta, TaN, Ti 및 TiN, 및 유전 필름, 예컨대 TEOS, 저-k 및 초저-k 필름에 대한 Cu 필름의 고 선택성을 제공한다. CMP 연마 제제는 용매, 연마제, 아미노산, 아미노산 유도체, 유기 아민 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 삼중 킬레이터를 포함하고; 적어도 하나의 킬레이터는 아미노산 또는 아미노산 유도체이다. 또한, 유기 4급 암모늄 염, 부식 억제제, 산화제, pH 조정제 및 살생제가 제제에 사용된다.

Description

구리 및 관통 실리카 비아(TSV) 적용을 위한 화학적 기계적 평탄화(CMP) 조성물 및 이를 위한 방법{CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION (CMP) COMPOSITION AND METHODS THEREFORE FOR COPPER AND THROUGH SILICA VIA (TSV) APPLICATIONS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 8월 17일에 출원된 미국 가출원 제62/546,914호에 대해 우선권을 주장하며, 그 전문은 모든 허용 가능한 목적을 위해 본원에서 인용에 의해 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 반도체 웨이퍼의 화학적 기계적 평탄화 또는 화학적 기계적 연마(CMP)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 광범위의 또는 진보한 노드 구리 또는 관통 실리카 비아(TSV) CMP 적용을 위한 높은 조정 가능한 제거율 및 낮은 디싱(dishing) 제제에 관한 것이다. CMP 연마 제제, CMP 연마 조성물 또는 CMP 연마 슬러리는 본 발명에서 상호교환가능하다.
구리는 낮은 저항율, 높은 신뢰성 및 확장성으로 인해 집적 전자 장치의 제조에 사용되는 상호 연결 금속을 위해 현재 선택되는 재료이다. 구리 화학적 기계적 평탄화 공정은 낮은 금속 손실로 전역 평탄화를 달성하면서 상감(inlaid) 트렌치 구조로부터 구리 과부하를 제거하는데 필요하다.
기술 노드가 진보함에 따라 금속 디싱 및 금속 손실을 줄이는 것에 대한 필요성이 점점 중요해지고 있다. 임의의 새로운 연마 제제는 또한 높은 제거율, 장벽 재료에 대한 높은 선택성 및 낮은 결함도를 유지해야 한다.
구리 CMP는 선행 기술로서, 예를 들면, 미국 특허 제9,305,806호; 미국 특허 공개 제20160314989호; 미국 특허 공개 제20130092651호; 미국 특허 공개 제20130078811호; 미국 특허 제8,679,980호; 미국 특허 제8,791,019호; 미국 특허 제8,435,421호; 미국 특허 제7,955,520호; 미국 특허 공개 제20130280910호; 미국 특허 공개 제20100221918호; 미국 특허 제8,236,695호; 대만 특허 제I385226호; 미국 특허 공개 제20120094490호； 미국 특허 제7,955,520호; 미국 특허 공개 제20040175942호, 미국 특허 제6773476호, 및 미국 특허 제8236695호에서 수행되어져 왔다.
그러나, 개시된 제제는 진보한 기술 노드에 대해 점점 더 도전 과제가 되고 있는 높은 제거율 및 낮은 디싱의 성능 요건을 충족시킬 수 없었다.
본 발명은 진보한 기술 노드를 위해 낮은 디싱 및 높은 제거율의 도전 요건을 충족하기 위해 개발된 벌크 구리 CMP 연마 제제를 개시한다.
구리 또는 관통 실리카 비아(TSV) CMP 적용을 위한 CMP 연마 조성물, 방법 및 시스템이 본원에 기재된다.
일 양태에서, 본 발명은 본원에서
a) 연마제;
b) 트리스 킬레이터;
c) 부식 억제제;
d) 유기 4급 암모늄 염;
e) 산화제;
f) 살생제; 및
g) 물; 임의적으로
h) pH 조정제;
를 포함하고,
트리스 킬레이터가 아미노산, 아미노산 유도체, 유기 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 적어도 하나의 킬레이터가 아미노산 또는 아미노산 유도체이며;
조성물의 pH가 3.0 내지 12.0이고; 바람직하게는 5.5 내지 7.5이며; 더 바람직하게는 7.0 내지 7.35인, 구리 벌크 화학적 기계적 연마(CMP) 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물을 제공한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은
1. 반도체 기판을 제공하는 단계;
2. 연마 패드를 제공하는 단계;
3. a) 연마제;
b) 트리스 킬레이터;
c) 부식 억제제;
d) 유기 4급 암모늄 염;
e) 산화제;
f) 살생제; 및
g) 물; 임의적으로
h) pH 조정제
를 포함하는 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물을 제공하는 단계로서,
트리스 킬레이터가 아미노산, 아미노산 유도체, 유기 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 적어도 하나의 킬레이터가 아미노산 또는 아미노산 유도체이며;
조성물의 pH가 3.0 내지 12.0이고; 바람직하게는 5.5 내지 7.5이며; 더 바람직하게는 7.0 내지 7.35인 단계;
4. 적어도 하나의 구리 또는 구리 함유 표면을 연마 패드 및 화학적 기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계; 및
5. 적어도 하나의 구리 또는 구리 함유 표면을 연마하는 단계
를 포함하고,
상기 표면의 적어도 일부가 연마 패드 및 화학적 기계적 연마 조성물 둘 모두와 접촉하는, 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물을 사용하여 반도체 기판의 적어도 하나의 구리 또는 구리 함유 표면의 화학적 기계적 연마 방법을 제공한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은
a) 제1 재료 및 적어도 하나의 제2 재료를 함유하는 적어도 하나의 표면을 갖는 반도체 기판을 제공하는 단계;
b) 연마 패드를 제공하는 단계;
c) 1) 연마제;
2) 트리스 킬레이터;
3) 부식 억제제;
4) 유기 4급 암모늄 염;
5) 산화제;
6) 살생제; 및
7) 물; 임의적으로
8) pH 조정제
를 포함하는 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물을 제공하는 단계로서,
트리스 킬레이터가 아미노산, 아미노산 유도체, 유기 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 적어도 하나의 킬레이터가 아미노산 또는 아미노산 유도체이며;
조성물의 pH가 3.0 내지 12.0이고; 바람직하게는 5.5 내지 7.5이며; 더 바람직하게는 7.0 내지 7.35이고; Cu 연마 조성물의 pH가 약 3.0 내지 약 12.0인 단계;
d) 적어도 하나의 표면을 연마 패드 및 화학적 기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계;
e) 적어도 하나의 표면을 연마하여 제1 재료를 선택적으로 제거하는 단계
를 포함하고,
제1 재료의 제거율 대 제2 재료의 제거율의 비가 500:1 이상이고; 바람직하게는 1000:1이며; 더 바람직하게는 3000:1이고;
제1 재료가 구리이고 제2 재료가 배리어 층, 예컨대 Ta, TaN, Ti, 및 TiN 필름, 유전체 층, 예컨대 TEOS, 저(low)-k, 및 초저(ultra low)-k 필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 선택적 화학적 기계적 연마 방법을 제공한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은
1. 반도체 기판;
2. 연마 패드;
3. a) 연마제;
b) 트리스 킬레이터;
c) 부식 억제제;
d) 유기 4급 암모늄 염;
e) 살생제; 및
f) 물; 임의적으로
g) pH 조정제
를 포함하는 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물로서,
트리스 킬레이터가 아미노산, 아미노산 유도체, 유기 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 적어도 하나의 킬레이터가 아미노산 또는 아미노산 유도체이며;
조성물의 pH가 3.0 내지 12.0이고; 바람직하게는 5.5 내지 7.5이며; 더 바람직하게는 7.0 내지 7.35인 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물
을 포함하고,
적어도 하나의 구리 또는 구리 함유 표면의 적어도 일부가 연마 패드 및 화학적 기계적 연마 또는 관통 실리카 비아(TSV) 조성물 둘 모두와 접촉하는, 반도체 기판의 적어도 하나의 구리 또는 구리 함유 표면의 화학적 기계적 연마 시스템을 제공한다.
본원에 개시된 Cu 벌크 CMP 연마 조성물에 사용되는 연마제 입자는 이하의 것들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다: 콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카; 콜로이드성 실리카의 격자 내에 다른 금속 산화물로 도핑된 콜로이드성 실리카 입자, 예컨대 알루미나 도핑된 실리카 입자; 알파-, 베타-, 및 감마-타입의 산화알루미늄을 포함한 콜로이드성 산화알루미늄; 콜로이드성 및 광활성 이산화티탄, 산화세륨, 콜로이드성 산화세륨, 나노 크기의 무기 금속 산화물 입자, 예컨대 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 세리아 등; 나노 크기의 다이아몬드 입자, 나노 크기의 질화규소 입자; 모노-모달, 바이-모달, 멀티-모달 콜로이드성 연마제 입자; 유기 중합체계 연질 연마제; 표면 코팅 또는 개질된 연마제; 또는 다른 복합 입자; 및 이들의 혼합물.
유기 4급 암모늄 염은 콜린 염, 예컨대 콜린 바이카르보네이트, 또는 콜린과 다른 음이온성 카운터 이온 간에 형성된 모든 다른 염을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
부식 억제제는 방향족 고리에 질소 원자(들)를 함유하는 헤테로 방향족 화합물의 패밀리, 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 유도체를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
살생제는 Dow Chemical사의 KathonTM, KathonTM CG/ICP II를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이들은 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 및 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 활성 성분을 갖는다.
산화제는 과요오드산, 과산화수소, 요오드산칼륨, 과망간산칼륨, 과황산암모늄, 몰리브덴산암모늄, 질산제2철, 질산, 질산칼륨, 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
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, 라이신, 메티오닌, 시스테인, 이미노디아세트산, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
유기 아민 킬레이터는 이하에 나타낸 일반 분자 구조를 갖는다:
Figure 112018081646075-pat00001
유기 아민 분자는 분자의 양 단부에 말단 기로서 2개의 일차 아민 작용기를 갖는다. n = 2인 에틸렌디아민, n=3인 프로필렌디아민, n=4인 부틸렌디아민, 등과 같이 n은 2 내지 12의 수를 갖는다.
2개의 일차 아민 모이어티를 갖는 유기 디아민 화합물은 이원 킬레이트화제로서 기재될 수 있다.
2개의 말단 일차 아민 작용기에 연결된 알킬기는 또한 분지형 알킬기를 포함하며, 이들 분지형 알킬기의 일반 분자 구조는 하기와 같이 도시된다:
Figure 112018081646075-pat00002
상기 식에서, Rn은 n개의 탄소 원자를 갖는 유기 알킬기를 나타내며 여기서 n은 1 내지 12의 수일 수 있고, m은 2 내지 12 범위의 수를 갖는다.
유기 디아민 분자는 또한 2개의 말단 일차 아민 작용기 사이의 연결기로서 분지형 알킬기를 가질 수 있다.
유기 아민 분자의 또 다른 구조가 이하에 도시된다. Rn 및 Rm은 각각 n개의 탄소 원자 및 m개의 탄소 원자를 갖는 동일하거나 상이한 알킬기일 수 있고; n 및 m이 1 내지 12의 수일 수 있다. P는 2 내지 12의 수일 수 있다.
Figure 112018081646075-pat00003
분지형 알킬기 링커의 또 다른 타입은 하기의 일반 분자 구조를 갖는다:
Figure 112018081646075-pat00004
상기 식에서, Rn 및 Rm 기는 동일한 탄소 원자에 결합된다. Rn 및 Rm은 각각 n개의 탄소 원자 및 m개의 탄소 원자를 갖는 동일하거나 상이한 알킬기일 수 있고; n 및 m이 1 내지 12의 수일 수 있다. q는 2내지 12의 수일 수 있다.
다른 분자 구조를 갖는 유기 디아민 분자, 예컨대 하기의 일반 분자 구조를 갖는 그러한 유기 디아민 분자가 또한 본 발명의 Cu CMP 슬러리에서의 킬레이트화제로서 사용될 수 있다:
Figure 112018081646075-pat00005
이러한 유기 디아민 분자는 1 내지 12의 수를 갖는 n을 가질 수 있고, 하나의 말단 일차 아민 작용기를 갖는 유기 디아민 및 분자의 나머지 단부의 베타 탄소 원자에 부착된 또 다른 일차 유기 아민으로서 기재될 수 있다. 또한, 제2의 일차 아민 작용기가 또한 다른 위치, 예컨대 베타, 감마 등에서 다른 탄소 원자에 결합될 수 있으며, 제1의 일차 아민 작용기는 동일한 분자 내의 말단 일차 아민 작용기로서 여전히 유지된다.
2개의 일차 유기 아민기를 갖는 임의의 다른 비방향족 유기 디아민 분자는 본 발명의 Cu CMP 슬러리에서 삼중 킬레이트화제 중 하나로서 사용될 수 있다.
임의적으로, 2개의 일차 아민 작용기를 갖는 임의의 방향족 유기 분자가 본 발명의 Cu CMP 슬러리에서 삼중 킬레이트화제 중 하나로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 방향족 유기 아민은 이하에 도시된:
Figure 112018081646075-pat00006
또는 하기와 같은:
Figure 112018081646075-pat00007
일반 분자 구조를 갖는다.
오르토 또는 메타 위치에 2개의 일차 아민 작용기를 가지며, n이 1 내지 12 일 수 있고, m이 또한 1 내지 12일 수 있는 앞서 열거된 일반적인 방향족 유기 디아민 구조에서, 또한 동일 분자(들) 내에서, n은 m과 같을 수 있다. 다른 경우에, n은 또한 m과 다를 수 있다.
도 1은 단일, 이중 및 트리스 킬레이터를 갖는 제제의 Cu 연마 결과를 도시한다.
도 2는 단일, 이중 및 트리스 킬레이터를 갖는 제제의 Cu 디싱 결과를 도시한다.
도 3은 콜린 바이카르보네이트의 존재 및 부재하의 트리스 킬레이터를 갖는 제제의 Cu 디싱 결과를 도시한다.
도 4는 단일, 이중 및 트리스 킬레이터(0.2μm)를 갖는 제제의 Cu 결함 계수 결과를 도시한다.
산업 표준이 더 작은 디바이스 피처(feature) 쪽으로 진행되는 경향에 따라, 광범위하고 진보된 노드 어플리케이션을 위해 높고 조정 가능한 Cu 제거율 및 낮은 Cu 디싱을 제공하는 새로운 Cu 벌크 금속 연마 슬러리에 대한 지속적인 개발 필요성이 존재한다.
본 명세서에 기술된 구리 벌크 CMP 또는 관통 실리카 비아(TSV) 연마 조성물은, 높고 조정 가능한 Cu 막 제거율에 대한, 구리 막과 유전체 막 사이의 높은 선택성에 대한, 구리 막과 배리어 막 사이의 높은 선택성에 대한, 다양한 넓은 Cu 라인 피처에 걸친 낮고 보다 균일한 Cu 라인 디싱에 대한, 그리고 적절한 부식 억제제를 사용하는 것을 통한 보다 우수한 Cu 막 부식 방지에 대한 수요를 만족시킨다.
Cu CMP 연마 조성물은 트리스 킬레이터, 즉 삼중 킬레이트화제, 추가적인 Cu 디싱 및 결함 감소제로서의 유기 4급 암모늄 염, 효율적인 Cu 부식 방지를 위한 Cu 부식 억제제, 연마제, 예컨대 나노 크기의 고순도 콜로이드성 실리카, 산화제, 예컨대 과산화수소 및 용매로서의 물을 포함한다.
Cu CMP 연마 조성물은 Cu 막 대 다른 배리어 막, 예컨대 Ta, TaN, Ti 및 TiN 막 및 유전체 막, 예컨대 TEOS, 저-k 및 초저-k 막의 매우 높고 바람직한 선택성을 제공하는 높고 조정 가능한 Cu 제거율 및 낮은 배리어 막 및 유전체 막 제거율, 및 넓은 Cu 라인 피처에 걸친 낮은 Cu 디싱 및 보다 균일한 Cu 디싱을 제공한다.
본 명세서에서 발명된 Cu 화학 기계적 연마 조성물은 또한 장기간 연마 패드 수명을 허용하고 또한 보다 안정한 최종점 검출도 허용하는 무 패드 얼룩(no pad stain) Cu CMP 성능을 제공한다.
본 명세서에 개시된 Cu 벌크 CMP 연마 조성물에 사용된 연마제 입자로는 다음의 것들: 콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카; 콜로이드성 실리카의 격자 내에 다른 금속 산화물에 의해 도핑된 콜로이드성 실리카 입자, 예컨대 알루미나 도핑된 실리카 입자; 알파-, 베타- 및 감마-유형의 알루미늄 산화물을 포함하는 콜로이드성 알루미늄 산화물; 콜로이드성 및 광활성 이산화티탄, 산화세륨, 콜로이드성 산화세륨, 나노 크기의 무기 금속 산화물 입자, 예컨대 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 세리아 등; 나노 크기의 다이아몬드 입자, 나노 크기의 질화규소 입자; 모노-모달, 바이-모달, 멀티-모달 콜로이드성 연마제 입자; 유기 중합체계 연질 연마제; 표면 코팅 또는 개질된 연마제; 또는 기타 복합 입자; 및 이들의 혼합물이 포함되지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
콜로이드성 실리카는 실리케이트 염으로부터 제조될 수 있고, 고순도 콜로이드성 실리카는 TEOS 또는 TMOS로부터 제조될 수 있다. 콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카는 모노모델 또는 멀티모델, 다양한 크기, 및 구 형상, 고치(cocoon) 형상, 골재 형상 및 다른 형상을 포함하는 다양한 형상에 의한 좁거나 넓은 입자 크기 분포를 가질 수 있다.
나노 크기의 입자는 또한 상이한 형상, 예컨대 구 형상, 고치 형상, 골재 형상 및 기타 형상을 가질 수도 있다.
본 발명의 Cu 벌크 CMP 연마 조성물은 0.0025 중량% 내지 25 중량%의 연마제를 함유하는 것이 바람직하고, 연마제의 바람직한 농도는 0.0025 중량% 내지 2.5 중량%의 범위이다. 연마제의 가장 바람직한 농도는 0.005 중량% 내지 0.15 중량%의 범위이다.
유기 4급 암모늄 염으로는 콜린 염, 예컨대 콜린 바이카르보네이트 염, 또는 콜린과 다른 음이온 카운터 이온 간에 형성된 다른 모든 염이 포함되지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
콜린 염은 하기에 나타낸 일반 분자 구조를 가질 수 있다:
Figure 112018081646075-pat00008
상기 식 중에서, 음이온 Y-는 바이카르보네이트, 히드록사이드, p-톨루엔-설포네이트, 바이타르테이트, 및 다른 적합한 음이온 카운터 이온일 수 있다.
CMP 슬러리는 0.0005 중량% 내지 0.25 중량%의 4급 암모늄 염을 함유하며, 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 막을 구리 산화물의 혼합물로 산화하여, 이 혼합물이 킬레이트화제 및 부식 억제제와 급속히 반응하는 것을 허용하는데 사용될 수 있다. 그 산화제로는 과요오드산, 과산화수소, 요오드산칼륨, 과망간산칼륨, 과황산암모늄, 몰리브덴산암모늄, 질산제2철, 질산, 질산칼륨, 및 이들의 혼합물이 포함되지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 바람직한 산화제는 과산화수소이다.
CMP 슬러리는 0.1 중량% 내지 10 중량%의 산화제를 함유하고, 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 사용된 부식 억제제는 선행 기술의 보고된 부식 억제제일 수 있다. 그 부식 억제제의 예로는 헤테로방향족 고리 내에 질소 원자(들)을 함유하는 헤테로방향족 화합물의 부류, 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 유도체가 포함되며, 이에 국한되는 것이 아니다.
CMP 슬러리는 0.005 중량% 내지 0.5 중량%의 부식 억제제를 함유하고, 바람직한 농도는 0.01 중량% 내지 0.1 중량%의 범위이며, 가장 바람직한 농도는 0.025 중량% 내지 0.05 중량%의 범위이다.
본 발명의 Cu 화학 기계적 연마 조성물의 보다 안정한 저장 수명을 제공하기 위한 활성 성분을 갖는 살생물제가 사용될 수 있다.
그 살생물제로는 KathonTM, KathonTM CG/ICP II(Dow Chemical Co.)가 포함되지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 이들은 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 및 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 활성 성분을 갖는다.
CMP 슬러리는 0.0001 중량% 내지 0.05 중량%의 살생물제를 함유하고, 바람직한 농도는 0.0002 중량% 내지 0.025 중량%의 범위이며, 가장 바람직한 농도는 0.002 중량% 내지 0.01 중량%의 범위이다.
임의로, 산성 및 염기성 화합물 또는 pH 조정제가 최적화 pH 값으로 조정되는 Cu 벌크 CMP 연마 조성물의 pH를 허용하는데 사용될 수 있다.
pH 조정제로는 다음의 것들: 질산, 염산, 황산, 인산, 다른 무기 또는 유기 산, 이들의 혼합물이 포함되지만, 이에 국한되는 것은 아니다. pH 조정제는 또한 염기성 pH 조정제, 예컨대 수소화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 테트라알킬 수산화암모늄, 유기 아민, 및 보다 알칼리성 방향 쪽으로 pH를 조정하는데 사용될 수 있는 다른 화학 시약도 포함한다.
CMP 슬러리는 0 중량% 내지 1 중량%의 pH 조정제를 함유하고, 바람직한 농도는 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의 범위이며, 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 7.5이며, 가장 바람직한 pH 범위는 7.0 내지 7.35이다.
CMP 슬러리는 0.1 중량% 내지 18 중량%의 삼중 킬레이터를 함유하고, 바람직한 농도는 0.5 중량% 내지 10 중량%의 범위이며, 가장 바람직한 농도는 1.0 중량% 내지 2.5 중량%의 범위이다.
그 삼중 킬레이터는 아미노산, 아미노산 유도체, 유기 아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 하나 이상의 킬레이터는 아미노산 또는 아미노산 유도체이다. 예를 들면, 삼중 또는 트리스 킬레이터는 임의의 3가지 아미노산, 3가지 아미노산 유도체, 또는 2가지 아미노산 + 1가지 유기 아민, 또는 1가지 아미노산 + 1가지 아미노산 유도체 + 1가지 유기 아민, 또는 2가지 유기 아민 + 1가지 아미노산, 및/또는 2가지 유기 아민 + 1가지 아미노산 유도체의 조합일 수 있다. 특정한 예로서, 트리스 킬레이터가 글리신, 알기닌 및 에틸렌디아민일 수 있다.
그 삼중 킬레이터는 산화된 Cu 막 표면과의 반응을 최대화하여 Cu CMP 공정 동안 신속하게 제거될 수 있는 보다 연한 Cu-킬레이터 층을 형성하는 하는 착화제로서 사용됨으로써, 넓거나 진보된 노드 구리 또는 관통 실리카 비아(TSV) CMP 어플리케이션을 위해 높고 조정 가능한 Cu 제거율 및 낮은 구리 디싱을 달성하게 된다.
그 아미노산 및 아미노산 유도체로는 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 등이 포함되지만, 이에 국한되는 것이 아니다.
유기 아민 킬레이터는 하기 도시된 바와 같이 일반 분자 구조를 갖는다:
Figure 112018081646075-pat00009
유기 아민 분자는 분자의 양단부 상에서의 말단기로서 2개의 1차 아민 작용기를 갖는다. n은 2 내지 12의 수이고, 예를 들면 에틸렌디아민의 경우 n = 2이고, 프로필렌디아민의 경우 n = 3이며, 부틸렌디아민의 경우 n = 4 등의 n이 존재한다
2개의 1차 아민 모이어티를 지닌 유기 디아민 화합물은 이원 킬레이트화제로서 기술될 수 있다.
2개의 말단 1차 아민 작용기에 연결된 알킬기는 또한 분지형 알킬기도 포함하며, 이러한 분지형 알킬기의 일반 분자 구조는 다음과 같이 도시된다:
Figure 112018081646075-pat00010
상기 식 중에서, Rn은 n개의 탄소 원자를 갖는 유기 알킬기를 나타내며, 여기서 n은 1 내지 12의 수일 수 있고, m은 2 내지 12 범위의 수를 갖는다.
유기 디아민 분자는 또한 2개의 말단 1차 아민 작용기 간의 연결기로서 분지형 알킬기도 가질 수 있다.
유기 아민 분자의 또다른 구조가 하기에 도시되어 있다. Rn 및 Rm은 각각 n개의 탄소 원자 및 m개의 탄소 원자를 갖는 동일하거나 상이한 알킬기일 수 있고; n 및 m이 독립적으로 1 내지 12의 수일 수 있다. p는 2-12의 수일 수 있다.
Figure 112018081646075-pat00011
또다른 유형의 분지형 알킬기 연결기는 다음의 일반 분자 구조를 갖는다:
Figure 112018081646075-pat00012
상기 식 중에서, Rn 및 Rm 기는 동일 탄소 원자에 결합된다. Rn 및 Rm은 각각 n개의 탄소 원자 및 m개의 탄소 원자를 갖는 동일하거나 상이한 알킬기일 수 있고; n 및 m이 독립적으로 1 내지 12의 수일 수 있다. q는 2-12의 수일 수 있다.
다른 분자 구조를 지닌 유기 디아민 분자는 또한 본 명세에서 발명된 Cu CMP 슬러리에서의 킬레이트화제, 예컨대 다음의 일반 분자 구조를 지닌 유기 디아민 분자로서 사용될 수도 있다:
Figure 112018081646075-pat00013
그러한 유기 디아민 분자는 독립적으로 1 내지 12의 수를 가질 수 있으며, 하나의 말단 1차 아민 작용기를 지닌 유기 디아민으로서 그리고 분자의 다른 말단 상의 베타 탄소 원자에 부착된 또다른 1차 유기 아민으로서 기술될 수 있다. 또한, 제2의 1차 아민 작용기가 또한 다른 위치, 예컨대 베타, 감마 등에서 다른 탄소 원자에 결합될 수도 있으며, 제1의 1차 아민 작용기가 동일 분자에서 말단 1차 아민 작용기로서 여전히 유지된다.
2개의 1차 유기 아민 기를 지닌 임의의 다른 비방향족 유기 디아민 분자가 본 명세서에서 발명된 Cu CMP 슬러리에서 삼중 킬레이트화제 중 하나로서 사용될 수 있다.
임의로, 2개의 1차 아민 작용기를 지닌 임의의 방향족 유기 분자가 본 명세서에서 발명된 Cu CMP 슬러리에서 삼중 킬레이트화제 중 하나로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 방향족 유기 아민은 다음에서 도시된 바와 같이 일반 분자 구조를 갖는다:
Figure 112018081646075-pat00014
또는
Figure 112018081646075-pat00015
오르토 또는 베타 위치에서 2개의 1차 아민 작용기를 지닌 상기 열거된 일반 방향족 유기 디아민 구조에서, n은 1 내지 12일 수 있으며, m은 또한 1 내지 12일 수 있고, 마찬가지로 동일 분자(들)에서, n은 m과 동일할 수 있다. 다른 경우에서, n은 또한 m와 상이할 수도 있다.
본 명세서에서 기술된 관련 방법은 구리로 구성된 기판의 화학 기계적 평탄화를 위한 상기 언급된 조성물의 사용을 수반한다. 그 방법에서는, 기판(예, Cu 표면 또는 Cu 플러그를 지닌 웨이퍼)이 CMP 폴리셔의 회전 가능한 플래튼에 고정식으로 부착되어 있는 연마 패드 상에 페이스-다운 방식으로 위치하게 된다. 이러한 방식으로, 연마 및 평탄화될 수 있는 기판이 연마 패드와의 직접 접촉 방식으로 위치하게 된다. 웨이퍼 캐리어 시스템 또는 연마 헤드가 기판을 제자리에 유지하고 CMP 프로세싱 동안 기판의 후면에 하향 압력을 인가하는데 사용되고, 동시에 플래튼 및 기판이 회전된다. 연마 조성물(슬러리)이 CMP 프로세싱 동안 패드 상에서 (일반적으로 연속적으로) 도포되어 물질의 제거를 수행함으로써 기판을 평탄화시키게 된다.
본 명세서에서 기술된 연마 조성물 및 관련 방법은 대부분의 기판을 비롯한 광범위하게 다양한 기판의 CMP에 유효하며, 특히 구리 기판을 연마하는데 유용하다.
실험 섹션
연마 패드:
Cu CMP 동안 연마 패드로서 IC1010 패드 또는 다른 연마 패드(Dow Chemicals Company에 의해 공급됨)를 사용하였다.
파라미터:
Å: 옹스트롬(들) - 길이 단위
BP: 역압, psi 단위
CMP: 화학 기계적 평탄화 = 화학 기계적 연마
CS: 캐리어 속도
DF: 다운 포스(down force): CMP 동안 인가된 압력, psi 단위
min: 분(들)
ml: 밀리미터(들)
mV: 밀리볼트(들)
psi: 제곱 인치당 파운드
PS: 연마 도구의 플래튼 회전 속도, rpm(분당 회전수(들))
SF: 연마 조성물 유량, ml/min
제거율:
Cu RR 1.5 psi - CMP 도구의 1.5 psi 다운 압력에서 측정된 구리 제거율
Cu RR 2.5 psi - CMP 도구의 2.5 psi 다운 압력에서 측정된 구리 제거율
일반 실험 절차
모든 백분율은 달리 표시되지 않는 한 중량 백분율이다. 아래 제시된 실시예에서, CMP 실험은 아래 주어진 절차 및 실험 조건을 이용하여 운전하였다. 실시예에서 사용된 CMP 도구는 Applied Materials(미국 95054 캘리포니아주 산타 클라라 보워레스 애비뉴 3050 소재)에 의해 제조된 300mm LK® 폴리셔 또는 Mirra® 폴리셔이다. IC1010 패드 또는 다른 유형의 연마 패드(Dow Chemicals Company에 의해 공급됨)는 블랭킷 웨이퍼 연마 연구를 위해 플래튼 상에서 사용하였다. 패드는 25개의 더미 산화물(TEOS 전구체, PETEOS로부터 플라즈마 강화 CVD에 의해 증착됨) 웨이퍼를 연마함으로써 브레이크 인(break-in)되었다. 도구 세팅 및 패드 브레이크-인을 검증하기 위해서, 2개의 PETEOS 모니터를 베이스 라인 조건에서 Air Products Chemicals Inc.의 평탄화 플랫폼에 의해 공급된 Syton® OX-K 콜로이드성 실리카로 연마하였다. 연마 실험은 10.8K 옹스트롬의 두께를 갖는 블랭킷 Cu 웨이퍼, Ta 및 TEOS 블랭킷 웨이퍼를 사용하여 수행하였다. 이들 블랭킷 웨이퍼는 Silicon Valley Microelectronics(미국 95126 캘리포니아주 캠벨 애브뉴 1150 소재)로부터 구입하였다.
실시예
다음 실시예에서, 단일 킬레이터를 지닌 Cu 슬러리 조성물은 글리신 0.713 중량%, 1,2,4-트리아졸 0.0323 중량%, 고순도 콜로이드성 실리카 0.00644 중량% 및 살생물제 0.00018 중량%를 포함하였다. 이중 킬레이터를 지닌 Cu 슬러리 #1 조성물은 글리신 0.5 중량%, 알라닌 0.70625 중량%, 1,2,4-트리아졸 0.03525 중량%, 고순도 콜로이드성 실리카 0.01042 중량%, 및 살생물제 0.00016 중량%를 포함하였다. 트리스 킬레이터를 지닌 Cu 슬러리 #2 조성물은 글리신 0.5 중량%, 알라닌 0.70625 중량%, 에틸렌디아민 0.0012 중량%, 콜린 바이카르보네이트 0.00289 중량%, 1,2,4-트리아졸 0.03525 중량%, 고순도 콜로이드성 실리카 0.01042 중량% 및 살생물제 0.00016 중량%를 포함하였다.
이들 3가지 열거된 제제 모두는 사용 시점에서 산화제로서 1.0 중량%의 H2O2를 각각 사용하였다. CMP 연마 조성물의 pH는 7.00 내지 7.35를 보유하였다.
실시예 1
Cu 벌크 CMP 연마 조성물을 사용하는 연마 결과는 하기 표 1에 열거하였고, 도 1에 나타내었다.
단일 킬레이터는 글리신이었고, 이중 킬레이터는 글리신 및 알라닌(알라닌은 DL-알라닌, D-알라닌 및 L-알라닌을 포함함)이었으며, 트리스 킬레이터는 글리신, 알라닌 및 에틸렌 디아민이었고, 트리스 킬레이터를 기초로 한 연마 조성물에서는, 유기 4 급 암모늄염, 콜린 바이카르보네이트가 또한 사용되었다.
표 1. Cu 제거율에 미치는, 트리스 또는 이중 킬레이터 Cu 슬러리 대 단일 킬레이터 Cu 슬러리의 효과
Figure 112018081646075-pat00016
본 명세서에서 Cu CMP 연마 조성물은 트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu CMP 연마 조성물을 사용할 때 높고 적합한 Cu 막 제거율을 제공하였다.
이중 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리는 단일 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리보다 16% 더 높은 1.5 psi DF에서의 Cu 제거율을 제공하였고, 단일 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리보다 21% 더 높은 2.5 psi DF에서의 Cu 제거율을 제공하였다.
트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리는 단일 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리보다 25% 더 높은 1.5 psi DF에서의 Cu 제거율을 제공하였고, 단일 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리보다 22% 더 높은 2.5 psi DF에서의 Cu 제거율을 제공하였다.
또한, 트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리는 이중 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리보다 8% 더 높은 1.5 psi DF에서의 Cu 제거율을 제공하였다.
1.5 psi DF에서의 Cu 제거율의 8% 증가는 주로 제3 킬레이터, 에틸렌디아민의 사용으로부터 결과로서 얻어졌는데, 그 에틸렌디아민은 이원 킬레이트화제로서 Cu 산화물과 매우 효과적으로 반응하여 수용해성 Cu-에틸렌디아민 착물을 형성하고 이어서 Cu CMP 공정 동안 제거된다.
실시예 2
넓은 Cu 라인 피처에 미치는, 추가 첨가제로서의 콜린 바이카르보네이트의 사용 유무 하에 트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu CMP 연마 조성물, 및 단일 킬레이터를 기초로 한 Cu 연마 조성물의 연마 효과는 하기 표 2에 나타내었고, 도 2 및 도 3에 도시하였다.
표 2. 넓은 Cu 라인 디싱: 단일 킬레이터 Cu 슬러리 대 트리스 킬레이터 Cu 슬러리
Figure 112018081646075-pat00017
넓은 Cu 라인 디싱 데이타가 표 2에 제시된 바와 같이, 트리스 킬레이터, 글리신/알라닌/에틸렌디아민을 지닌 Cu 슬러리는 단일 킬레이터, 글리신만을 지닌 Cu 슬러리보다 훨씬 더 낮은 Cu 라인 피처 상에서의 Cu 디싱을 제공하였다.
50×50ｕM Cu 라인 피처 상에서, 트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리의 평균 Cu 디싱은 단일 킬레이터, 글리신만을 사용하는 Cu 슬러리보다 56.6 중량%만큼 감소하였다. 10×10ｕM Cu 라인 피처 상에서, 트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리의 평균 Cu 디싱은 단일 킬레이터, 글리신만을 사용하는 Cu 슬러리보다 56.7 중량%만큼 감소하였다. 9×1ｕM Cu 라인 피처 상에서, 트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리의 평균 Cu 디싱은 단일 킬레이터, 글리신만을 사용하는 Cu 슬러리보다 41.1 중량%만큼 감소하였다.
추가로, 트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리 내에 콜린 바이카르보네이트 염을 사용하는 것은 또한 50×50ｕM 및 10×10ｕM 피처 상에서의 Cu 라인 디싱 감소를 유도하였다. Cu 라인 디싱은 글리신/알라닌/에틸렌디아민을 기초로 한 트리스 킬레이터 Cu 슬러리 내에 콜린 바이카르보네이트를 사용함으로써 50×50ｕM 및 10×10ｕM 피처 상에서 약 11% 및 23%만큼 각각 감소되었다.
또한, 트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리 또는 콜린 바이카르보네이트와 함께 트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리는 3가지 넓은 Cu 라인 피처에 걸쳐 보다 균일한 Cu 라인 디싱을 제공하였다. 50×50ｕM 및 10×10ｕM 및 9×1ｕM Cu 라인 피처 중 Cu 라인 디싱의 델타는 단일 킬레이터로서 글리신을 사용하는 Cu 슬러리의 경우 511Å이었고, 50×50ｕM 및 10×10ｕM 및 9×1ｕM Cu 라인 피처 중 Cu 라인 디싱의 델타는 트리스 킬레이터로서 글리신/알라닌/에틸렌디아민을 사용하는 Cu 슬러리의 경우 223Å이었으며, 50×50ｕM 및 10×10ｕM 및 9×1ｕM Cu 라인 피처 중 Cu 라인 디싱의 델타는 트리스 킬레이터로서 글리신/알라닌/에틸렌디아민 + 일부의 크기 처리된 Cu 라인 피처 상에서 Cu 라인 디싱을 더 감소시키는 추가 첨가제로서 콜린 바이카르보네이트를 사용하는 Cu 슬러리의 경우 232Å이었다.
실시예 3
트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리 또는 콜린 바이카르보네이트 염과 함께 트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리는 또한 단일 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리와 비교하여 Cu 결함 계수도 현저히 감소시켰다. 1.5 psi DF에서의 0.2 마이크론 Cu 결함 계수 결과는 하기 표 3에 열거하였다.
표 3에 제시되고 도 4에 도시된 Cu 결함 계수 데이타와 같이, Cu 결함 계수는 글리신을 기초로 한 단일 킬레이터 Cu 슬러리의 경우보다 글리신/알라닌/에틸렌디아민을 기초로 한 트리스 킬레이터 Cu 슬러리의 경우에 56 중량%만큼 감소하였다. Cu 결함 계수는 글리신을 기초로 한 단일 킬레이터 Cu 슬러리의 경우와 비교하여 트리스 킬레이터 + 콜린 바이카르보네이트를 기초로 한 Cu 슬러리의 경우에 66.5 중량%만큼 감소하였다. 바꾸어 말하면, Cu 결함 계수는 단일 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리와 비교하여 트리스 킬레이터 또는 트리스 킬레이터 + 콜린 바이카르보네이트를 기초로 한 Cu 슬러리의 경우에 2.2X 내지 3X만큼 감소하였다.
표 3. 단일 킬레이터 Cu 슬러리 대 트리스 킬레이터 Cu 슬러리의 Cu 결함 계수 비교
Figure 112018081646075-pat00018
트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리 내에 추가 첨가제로서 콜린 바이카르보네이트를 사용하는 것은 트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu 슬러리와 비교하여 일부 넓은 Cu 라인 피처 상에서의 Cu 디싱을 감소시켰을 뿐만 아니라 24 중량%만큼 Cu 결함 계수를 추가로 감소시켰다.
트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu CMP 슬러리 또는 트리스 킬레이터 + 콜린 염을 기초로 한 Cu 슬러리는 배리어 막 또는 유전체 막에 대하여 매우 높은 선택성을 나타내었다. 예를 들어, 500:1 이상의 Cu:Ta 선택성이 트리스 킬레이터를 기초로 한 Cu CMP 슬러리 또는 트리스 킬레이터 + 콜린 염을 기초로 한 Cu 슬러리의 경우에 얻어졌다.
본 발명이 본 발명의 구체적인 실시양태와 결부하여 기술되었지만, 명백하게도 많은 대체예, 변경예 및 변형예가 전술한 설명에 비추어 볼 때 해당 기술 분야의 당업자에게는 명백히 이해될 수 있다. 따라서, 일반적인 본 발명의 개념의 기술 사상 또는 영역으로부터 벗어나는 일 없이 그러한 상세한 설명으로부터 출발하여 본 발명이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 구리 화학적 기계적 연마(CMP) 조성물로서,
    a) 콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카; 콜로이드성 실리카 격자 내에 다른 금속 산화물로 도핑된 콜로이드성 실리카 입자; 알파-, 베타- 및 감마-유형의 산화알루미늄을 포함하는 콜로이드성 산화알루미늄; 콜로이드성 및 광활성 이산화티탄; 산화세륨; 콜로이드성 산화세륨; 나노 크기의 무기 금속 산화물 입자; 나노 크기의 다이아몬드 입자; 나노 크기의 질화규소 입자; 모노-모달, 바이-모달, 멀티-모달 콜로이드성 연마제 입자; 유기 중합체계 연질 연마제; 표면 코팅 또는 개질된 연마제; 복합 입자; 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 연마제 0.0025 중량% 내지 25 중량%;
    b) (1) 에틸렌디아민, 프로필렌디아민 및 부틸렌디아민으로 이루어진 군에서 선택된 1개의 유기 아민; 및 (2) 2개의 상이한 아미노산, 2개의 상이한 아미노산 유도체, 또는 1개의 아미노산과 1개의 아미노산 유도체의 조합을 포함하는 3종 킬레이터 0.1 중량% 내지 18.0 중량%;
    c) 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 테트라졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 피라졸 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 부식 억제제 0.005 중량% 내지 0.5 중량%;
    d) 콜린과 다른 음이온성 카운터 이온 간에 형성된 콜린 염인 유기 4급 암모늄 염 0.0005 중량% 내지 0.25 중량%;
    e) 산화제 0.1 중량% 내지 10 중량%;
    f) 살생제 0.0001 중량% 내지 0.05 중량%;
    g) pH 조정제 0 중량% 내지 1 중량%; 및
    h) 물
    을 포함하고;
    조성물은 pH가 3.0-12.0이고;
    아미노산 또는 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 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 구리 화학적 기계적 연마(CMP) 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 콜린 염은 하기 제시된 일반 분자 구조를 갖고;
    산화제는 과요오드산, 과산화수소, 요오드산칼륨, 과망간산칼륨, 과황산암모늄, 몰리브덴산암모늄, 질산제2철, 질산, 질산칼륨 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고;
    살생제는 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 활성 성분을 갖고;
    pH 조정제는 (1) 산성으로 pH를 조정하기 위해 질산, 염산, 황산, 인산 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되거나; 또는 (2) 알칼리로 pH를 조정하기 위해 수소화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 테트라알킬 수산화암모늄, 유기 아민 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 구리 화학적 기계적 연마(CMP) 조성물:
    Figure 112020029876154-pat00026

    상기 식에서, 음이온 Y-는 바이카르보네이트, 히드록사이드, p-톨루엔-설포네이트 또는 바이타르테이트일 수 있다.
  3. 제1항에 있어서,
    콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카 0.0025 중량% 내지 2.5 중량%;
    (1) 에틸렌디아민, 프로필렌디아민 및 부틸렌디아민으로 이루어진 군에서 선택된 유기 아민 중 1개와; (2) 아미노산 중 2개, 아미노산 유도체 중 2개, 또는 1개의 아미노산과 1개의 아미노산 유도체의 조합의 전체 0.5 중량% 내지 10.0 중량%(여기서, 아미노산 중 2개는 상이하고, 아미노산 유도체 중 2개는 상이하다.);
    콜린 바이카르보네이트 염 0.001 중량% 내지 0.05 중량%
    를 포함하고,
    조성물은 pH가 5.5-7.5인 구리 화학적 기계적 연마(CMP) 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카 0.0025 중량% 내지 2.5 중량%;
    (1) 에틸렌디아민, 프로필렌디아민 및 부틸렌디아민에서 선택된 1개의 유기 아민과; (2) 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 및 이미노디아세트산으로 이루어진 군에서 선택된 2개의 상이한 아미노산의 전체 1.0-2.5 중량%;
    콜린 바이카르보네이트 0.001 중량% 내지 0.05 중량%
    를 포함하고,
    조성물은 pH가 5.5-7.5인 구리 화학적 기계적 연마(CMP) 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카 0.005 중량% 내지 0.15 중량%
    에틸렌디아민, 글리신 및 DL-알라닌의 전체 0.5-1.5 중량%;
    콜린 바이카르보네이트 염 0.002 중량% 내지 0.01 중량%;
    과요오드산 또는 과산화수소 0.5 중량% 내지 2.0 중량%;
    1,2,4-트리아졸 또는 벤조트리아졸 0.025 중량% 내지 0.05 중량%;
    5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 활성 성분을 갖는 살생제 0.002 중량% 내지 0.010 중량%
    를 포함하고,
    조성물은 pH가 7.0-7.35인 구리 화학적 기계적 연마(CMP) 조성물.
  6. 구리(Cu) 또는 구리 함유 재료 및 적어도 하나의 제2 재료를 포함하는 적어도 하나의 표면을 갖는 반도체 기판을 화학적 기계적 연마하는 방법으로서,
    1) 반도체 기판을 제공하는 단계;
    2) 연마 패드를 제공하는 단계;
    3) Cu 화학적 기계적 연마 조성물을 제공하는 단계로서, Cu 화학적 기계적 연마 조성물은,
    a) 콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카; 콜로이드성 실리카 격자 내에 다른 금속 산화물에 의해 도핑된 콜로이드성 실리카 입자; 알파-, 베타- 및 감마-유형의 산화알루미늄을 포함하는 콜로이드성 산화알루미늄; 콜로이드성 및 광활성 이산화티탄; 산화세륨; 콜로이드성 산화세륨; 나노 크기의 무기 금속 산화물 입자; 나노 크기의 다이아몬드 입자; 나노 크기의 질화규소 입자; 모노-모달, 바이-모달, 멀티-모달 콜로이드성 연마제 입자; 유기 중합체계 연질 연마제; 표면 코팅 또는 개질된 연마제; 복합 입자; 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 연마제 0.0025 중량% 내지 25 중량%;
    b) (1) 에틸렌디아민, 프로필렌디아민 및 부틸렌디아민으로 이루어진 군에서 선택된 유기 아민 중 1개; 및 (2) 상이한 아미노산 중 2개, 상이한 아미노산 유도체 중 2개, 또는 1개의 아미노산과 1개의 아미노산 유도체의 조합을 포함하는 3종 킬레이터 0.1 중량% 내지 18.0 중량%;
    c) 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 테트라졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 피라졸 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 부식 억제제 0.005 중량% 내지 0.5 중량%;
    d) 콜린과 다른 음이온성 카운터 이온 간에 형성된 콜린 염인 유기 4급 암모늄 염 0.0005 중량% 내지 0.25 중량%;
    e) 산화제 0.1 중량% 내지 10 중량%;
    f) 살생제 0.0001 중량% 내지 0.05 중량%;
    g) pH 조정제 0 중량% 내지 1 중량%; 및
    h) 물
    을 포함하고;
    조성물은 pH가 3.0-12.0이고;
    아미노산 또는 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 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 단계;
    4) 적어도 하나의 표면을, 연마 패드 및 Cu 화학적 기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계; 및
    5) 적어도 하나의 표면을 연마하여 구리 또는 구리 함유 재료를 제거하는 단계
    를 포함하고;
    구리(Cu) 또는 구리 함유 재료 및 적어도 하나의 제2 재료를 포함하는 적어도 하나의 표면의 적어도 일부는 연마 패드 및 Cu 화학적 기계적 연마 조성물 둘다와 접촉되는 것인 화학적 기계적 연마 방법.
  7. 제6항에 있어서, 제2 재료는, Ta, TaN, Ti 및 TiN 필름으로 이루어진 군에서 선택된 배리어 층; TEOS, 저-k 및 초저-k 필름으로 이루어진 군에서 선택된 유전체 층으로 이루어진 군에서 선택되고; Cu의 제거율 대 제2 재료의 제거율은 500:1 이상인 화학적 기계적 연마 방법.
  8. 제6항에 있어서, Cu 화학적 기계적 연마 조성물은,
    하기 제시된 일반 분자 구조를 갖는 콜린 염;
    과요오드산, 과산화수소, 요오드산칼륨, 과망간산칼륨, 과황산암모늄, 몰리브덴산암모늄, 질산제2철, 질산, 질산칼륨 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 산화제;
    5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 활성 성분을 갖는 살생제; 및
    (1) 산성으로 pH를 조정하기 위해 질산, 염산, 황산, 인산 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되거나; 또는 (2) 알칼리로 pH를 조정하기 위해 수소화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 테트라알킬 수산화암모늄, 유기 아민 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 pH 조정제
    를 포함하는 것인 화학적 기계적 연마 방법:
    Figure 112020029876154-pat00034

    상기 식에서, 음이온 Y-는 바이카르보네이트, 히드록사이드, p-톨루엔-설포네이트 또는 바이타르테이트일 수 있다.
  9. 제6항에 있어서, Cu 화학적 기계적 연마 조성물은,
    콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카 0.0025 중량% 내지 2.5 중량%;
    (1) 에틸렌디아민, 프로필렌디아민 및 부틸렌디아민으로 이루어진 군에서 선택된 유기 아민 중 1개와; (2) 아미노산 중 2개, 아미노산 유도체 중 2개, 또는 1개의 아미노산과 1개의 아미노산 유도체의 조합의 전체 0.1 중량% 내지 18.0 중량%(여기서, 아미노산 중 2개는 상이하고, 아미노산 유도체 중 2개는 상이하다.);
    콜린 바이카르보네이트 염 0.001 중량% 내지 0.05 중량%
    를 포함하고;
    조성물은 pH가 5.5-7.5인 화학적 기계적 연마 방법.
  10. 제6항에 있어서, Cu 화학적 기계적 연마 조성물은,
    콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카 0.0025 중량% 내지 2.5 중량%;
    (1) 에틸렌디아민, 프로필렌디아민 및 부틸렌디아민에서 선택된 1개의 유기 아민과; (2) 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, 및 이미노디아세트산으로 이루어진 군에서 선택된 2개의 상이한 아미노산의 전체 0.5-1.5 중량%; 및
    콜린 바이카르보네이트 염 0.001 중량% 내지 0.05 중량%
    를 포함하고;
    조성물은 pH가 5.5-7.5인 화학적 기계적 연마 방법.
  11. 제6항에 있어서, Cu 화학적 기계적 연마 조성물은,
    콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카 0.005 중량% 내지 0.15 중량%;
    에틸렌디아민, 글리신 및 DL-알라닌의 전체 0.5-1.5 중량%;
    콜린 바이카르보네이트 염 0.002 중량% 내지 0.01 중량%;
    과요오드산 또는 과산화수소 0.5 중량% 내지 2.0 중량%;
    1,2,4-트리아졸 또는 벤조트리아졸 0.025 중량% 내지 0.05 중량%;
    5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 활성 성분을 갖는 살생제 0.002 중량% 내지 0.010 중량%
    를 포함하고;
    조성물은 pH가 7.0-7.35인 화학적 기계적 연마 방법.
  12. 구리(Cu) 또는 구리 함유 재료 및 적어도 하나의 제2 재료를 포함하는 적어도 하나의 표면을 갖는 반도체 기판을 화학적 기계적 연마하기 위한 방법으로서,
    1) 반도체 기판을 제공하는 단계;
    2) 연마 패드를 제공하는 단계;
    3) Cu 화학적 기계적 연마 조성물을 제공하는 단계로서, Cu 화학적 기계적 연마 조성물은,
    a) 콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카; 콜로이드성 실리카 격자 내에 다른 금속 산화물에 의해 도핑된 콜로이드성 실리카 입자; 알파-, 베타- 및 감마-유형의 산화알루미늄을 포함하는 콜로이드성 산화알루미늄; 콜로이드성 및 광활성 이산화티탄; 산화세륨; 콜로이드성 산화세륨; 나노 크기의 무기 금속 산화물 입자; 나노 크기의 다이아몬드 입자; 나노 크기의 질화규소 입자; 모노-모달, 바이-모달, 멀티-모달 콜로이드성 연마제 입자; 유기 중합체계 연질 연마제; 표면 코팅 또는 개질된 연마제; 복합 입자; 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 연마제 0.0025 중량% 내지 25 중량%;
    b) (1) 에틸렌디아민, 프로필렌디아민 및 부틸렌디아민으로 이루어진 군에서 선택된 유기 아민 중 1개; 및 (2) 2개의 상이한 아미노산, 2개의 상이한 아미노산 유도체, 또는 1개의 아미노산과 1개의 아미노산 유도체의 조합을 포함하는 3종 킬레이터 0.1 중량% 내지 18.0 중량%;
    c) 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 테트라졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 피라졸, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 부식 억제제 0.005 중량% 내지 0.5 중량%;
    d) 콜린과 다른 음이온성 카운터 이온 간에 형성된 콜린 염인 유기 4급 암모늄 염 0.0005 중량% 내지 0.25 중량%;
    e) 산화제 0.1 중량% 내지 10 중량%;
    f) 살생제 0.0001 중량% 내지 0.05 중량%;
    g) pH 조정제 0 중량% 내지 1 중량%; 및
    h) 물
    을 포함하고;
    조성물은 pH가 3.0-12.0이고;
    아미노산 또는 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 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 단계
    를 포함하고,
    구리(Cu) 또는 구리 함유 재료 및 적어도 하나의 제2 재료를 포함하는 적어도 하나의 표면의 적어도 일부는 연마 패드 및 Cu 화학적 기계적 연마 조성물 둘다와 접촉되는 것인 화학적 기계적 연마 방법.
  13. 제12항에 있어서, Cu 화학적 기계적 연마 조성물은,
    하기 제시된 일반 분자 구조를 갖는 콜린 염;
    과요오드산, 과산화수소, 요오드산칼륨, 과망간산칼륨, 과황산암모늄, 몰리브덴산암모늄, 질산제2철, 질산, 질산칼륨 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 산화제;
    5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 활성 성분을 갖는 살생제; 및
    (1) 산성으로 pH를 조정하기 위해 질산, 염산, 황산, 인산 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되거나; 또는 (2) 알칼리로 pH를 조정하기 위해 수소화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 테트라알킬 수산화암모늄, 유기 아민 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 pH 조정제
    를 포함하는 것인 화학적 기계적 연마 방법:
    Figure 112020029876154-pat00042

    상기 식에서, 음이온 Y-는 바이카르보네이트, 히드록사이드, p-톨루엔-설포네이트 또는 바이타르테이트일 수 있다.
  14. 제12항에 있어서, Cu 화학적 기계적 연마 조성물은,
    콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카 0.0025 중량% 내지 2.5 중량%;
    (1) 에틸렌디아민, 프로필렌디아민 및 부틸렌디아민으로 이루어진 군에서 선택된 유기 아민 중 1개와; (2) 아미노산 중 2개, 아미노산 유도체 중 2개, 또는 1개의 아미노산과 1개의 아미노산 유도체의 조합의 전체 0.1 중량% 내지 18.0 중량%(여기서, 아미노산 중 2개는 상이하고, 아미노산 유도체 중 2개는 상이하다.);
    콜린 바이카르보네이트 염 0.001 중량% 내지 0.05 중량%
    를 포함하고;
    조성물은 pH가 5.5-7.5인 화학적 기계적 연마 방법.
  15. 제12항에 있어서, Cu 화학적 기계적 연마 조성물은,
    콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카 0.0025 중량% 내지 2.5 중량%;
    (1) 에틸렌디아민, 프로필렌디아민 및 부틸렌디아민에서 선택된 1개의 유기 아민과; (2) 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, 및 이미노디아세트산으로 이루어진 군에서 선택된 2개의 상이한 아미노산의 전체 0.5-1.5 중량%;
    콜린 바이카르보네이트 염 0.001 중량% 내지 0.05 중량%
    를 포함하고;
    조성물은 pH가 5.5-7.5인 화학적 기계적 연마 방법.
  16. 제12항에 있어서, Cu 화학적 기계적 연마 조성물은,
    콜로이드성 실리카 또는 고순도 콜로이드성 실리카 0.005 중량% 내지 0.15 중량%;
    에틸렌디아민, 글리신 및 DL-알라닌의 전체 0.5-1.5 중량%;
    콜린 바이카르보네이트 염 0.002 중량% 내지 0.01 중량%;
    과요오드산 또는 과산화수소 0.5 중량% 내지 2.0 중량%;
    1,2,4-트리아졸 또는 벤조트리아졸 0.025 중량% 내지 0.05 중량%;
    5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 활성 성분을 갖는 살생제 0.002 중량% 내지 0.010 중량%
    를 포함하고;
    조성물은 pH가 7.0-7.35인 화학적 기계적 연마 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
KR1020180096362A 2017-08-17 2018-08-17 구리 및 관통 실리카 비아(tsv) 적용을 위한 화학적 기계적 평탄화(cmp) 조성물 및 이를 위한 방법 KR102323303B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762546914P 2017-08-17 2017-08-17
US62/546,914 2017-08-17
US16/101,869 2018-08-13
US16/101,869 US11401441B2 (en) 2017-08-17 2018-08-13 Chemical mechanical planarization (CMP) composition and methods therefore for copper and through silica via (TSV) applications

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200141157A Division KR20200125564A (ko) 2017-08-17 2020-10-28 구리 및 관통 실리카 비아(tsv) 적용을 위한 화학적 기계적 평탄화(cmp) 조성물 및 이를 위한 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190019875A KR20190019875A (ko) 2019-02-27
KR102323303B1 true KR102323303B1 (ko) 2021-11-08

Family

ID=63311834

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180096362A KR102323303B1 (ko) 2017-08-17 2018-08-17 구리 및 관통 실리카 비아(tsv) 적용을 위한 화학적 기계적 평탄화(cmp) 조성물 및 이를 위한 방법
KR1020200141157A KR20200125564A (ko) 2017-08-17 2020-10-28 구리 및 관통 실리카 비아(tsv) 적용을 위한 화학적 기계적 평탄화(cmp) 조성물 및 이를 위한 방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200141157A KR20200125564A (ko) 2017-08-17 2020-10-28 구리 및 관통 실리카 비아(tsv) 적용을 위한 화학적 기계적 평탄화(cmp) 조성물 및 이를 위한 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11401441B2 (ko)
EP (1) EP3444309A1 (ko)
JP (2) JP6995716B2 (ko)
KR (2) KR102323303B1 (ko)
CN (1) CN109401631A (ko)
IL (1) IL261161B2 (ko)
SG (1) SG10201806977YA (ko)
TW (2) TWI678402B (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114466909A (zh) * 2019-09-30 2022-05-10 弗萨姆材料美国有限责任公司 低凹陷铜化学机械平面化
JP2023548484A (ja) * 2020-10-29 2023-11-17 フジフイルム エレクトロニック マテリアルズ ユー．エス．エー．， インコーポレイテッド 研磨組成物及びその使用方法
KR102410845B1 (ko) * 2021-01-08 2022-06-22 에스케이씨솔믹스 주식회사 반도체 공정용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 제조방법
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 (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1775337A1 (en) 2005-10-14 2007-04-18 Air Products and Chemicals, Inc. Aqueous cleaning composition for removing residues and method using same
US20090203566A1 (en) 2002-06-06 2009-08-13 Wai Mun Lee Semi Conductor Process Residue Removal Composition and Process
EP2977418A1 (en) 2014-07-25 2016-01-27 Air Products And Chemicals, Inc. Chemical mechanical polishing (cmp) of cobalt-containing substrate

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4264781B2 (ja) * 1999-09-20 2009-05-20 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物および研磨方法
SG144688A1 (en) 2001-07-23 2008-08-28 Fujimi Inc Polishing composition and polishing method employing it
JP2004071674A (ja) * 2002-08-02 2004-03-04 Nec Electronics Corp 半導体装置の製造方法
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
US7514363B2 (en) * 2003-10-23 2009-04-07 Dupont Air Products Nanomaterials Llc Chemical-mechanical planarization composition having benzenesulfonic acid and per-compound oxidizing agents, and associated method for use
CN1906333A (zh) * 2004-01-29 2007-01-31 应用材料公司 用于抛光衬底的方法和组合物
KR100614773B1 (ko) * 2004-12-28 2006-08-22 삼성전자주식회사 화학 기계적 연마 방법
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
JP4952584B2 (ja) 2005-12-27 2012-06-13 日立化成工業株式会社 金属用研磨液及び被研磨膜の研磨方法
JP2008270584A (ja) * 2007-04-23 2008-11-06 Nippon Chem Ind Co Ltd 半導体ウエハ研磨用組成物及び研磨加工方法
KR20100049626A (ko) 2007-09-03 2010-05-12 제이에스알 가부시끼가이샤 화학 기계 연마용 수계 분산체 및 그의 제조 방법, 화학 기계 연마용 수계 분산체를 제조하기 위한 키트, 및 반도체 장치의 화학 기계 연마 방법
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
JP5408437B2 (ja) 2008-02-07 2014-02-05 Ｊｓｒ株式会社 化学機械研磨用水系分散体、および該分散体を調製するためのキット、該キットを用いた化学機械研磨用水系分散体の調製方法、ならびに半導体装置の化学機械研磨方法
US9080079B2 (en) 2009-04-22 2015-07-14 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
CN103003405B (zh) 2010-07-19 2016-04-13 巴斯夫欧洲公司 含水碱性清洁组合物及其应用方法
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
JPWO2014112418A1 (ja) * 2013-01-16 2017-01-19 日立化成株式会社 金属用研磨液及び研磨方法
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
JP6250454B2 (ja) * 2014-03-27 2017-12-20 株式会社フジミインコーポレーテッド シリコン材料研磨用組成物
US9978609B2 (en) 2015-04-27 2018-05-22 Versum Materials Us, Llc Low dishing copper chemical mechanical planarization
CN106929858A (zh) * 2015-12-31 2017-07-07 安集微电子科技(上海)有限公司 金属化学机械抛光浆料
US10465096B2 (en) * 2017-08-24 2019-11-05 Versum Materials Us, Llc Metal chemical mechanical planarization (CMP) composition and methods therefore

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090203566A1 (en) 2002-06-06 2009-08-13 Wai Mun Lee Semi Conductor Process Residue Removal Composition and Process
EP1775337A1 (en) 2005-10-14 2007-04-18 Air Products and Chemicals, Inc. Aqueous cleaning composition for removing residues and method using same
EP2977418A1 (en) 2014-07-25 2016-01-27 Air Products And Chemicals, Inc. Chemical mechanical polishing (cmp) of cobalt-containing substrate

Also Published As

Publication number Publication date
TW202003732A (zh) 2020-01-16
EP3444309A1 (en) 2019-02-20
TWI678402B (zh) 2019-12-01
KR20190019875A (ko) 2019-02-27
IL261161B2 (en) 2024-03-01
CN109401631A (zh) 2019-03-01
TW201920533A (zh) 2019-06-01
US11401441B2 (en) 2022-08-02
IL261161A (en) 2019-01-31
JP6995716B2 (ja) 2022-01-17
US20190055430A1 (en) 2019-02-21
SG10201806977YA (en) 2019-03-28
KR20200125564A (ko) 2020-11-04
JP2020164877A (ja) 2020-10-08
IL261161B1 (en) 2023-11-01
JP2019052295A (ja) 2019-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102323303B1 (ko) 구리 및 관통 실리카 비아(tsv) 적용을 위한 화학적 기계적 평탄화(cmp) 조성물 및 이를 위한 방법
US9305806B2 (en) Chemical mechanical polishing slurry compositions and method using the same for copper and through-silicon via applications
KR102287000B1 (ko) 금속 화학적 기계적 평탄화（ｃｍｐ）조성물 및 이의 방법
JP7240346B2 (ja) 銅及びスルーシリコンビア用途のための化学機械研磨
US20240006189A1 (en) Chemical Mechanical Planarization (CMP) For Copper And Through-Silicon Via (TSV)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
A107 Divisional application of patent
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2020101002629; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20201028

Effective date: 20210719

GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant