KR102586317B1

KR102586317B1 - 코발트 및/또는 코발트 합금을 포함하는 기판의 폴리싱을 위한 화학 기계적 폴리싱 (cmp) 조성물의 사용

Info

Publication number: KR102586317B1
Application number: KR1020177020430A
Authority: KR
Inventors: 로베르트 라이하르트; 막스 지베르트; 용칭 란; 미하엘 라우터; 이브라힘 쉐익 안사르 우스만; 레자 골자리안; 하지 오스만 귀벤크; 율리안 프뢸쓰; 레오나르두스 로이니쎈
Original assignee: 바스프 에스이
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2023-10-06
Also published as: IL252521B; CN107109133A; EP3237561B1; US20170369741A1; TWI700346B; US11286402B2; SG11201704287TA; JP6849595B2; KR20170100586A; IL252521A0; TW201629168A; CN107109133B; JP2018506609A; EP3237561A1; WO2016102204A1

Abstract

(i) 코발트 및/또는 (ii) 코발트 합금을 포함하는 기판 (S) 의 화학 기계적 폴리싱을 위한 화학 기계적 폴리싱 (CMP) 조성물 (Q) 의 사용으로서,
상기 CMP 조성물 (Q) 은,
(A) 무기 입자
(B) 일반식 (I) 의 트리아진 유도체로서,

여기서 R¹, R², R³, R⁴, R⁵ 및 R⁶ 은 서로 독립적으로 H, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, C₂-C₁₀-알킬카르복실산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴인, 상기 트리아진 유도체
(C) 적어도 1 종의 아미노산
(D) 적어도 1 종의 산화제
(E) 수성 매질을 포함하고,
상기 CMP 조성물 (Q) 은 7 내지 10 의 pH 를 갖는, 화학 기계적 폴리싱 (CMP) 조성물 (Q) 의 사용.

Description

코발트 및/또는 코발트 합금을 포함하는 기판의 폴리싱을 위한 화학 기계적 폴리싱 (CMP) 조성물의 사용 {USE OF A CHEMICAL MECHANICAL POLISHING (CMP) COMPOSITION FOR POLISHING OF COBALT AND/OR COBALT ALLOY COMPRISING SUBSTRATES}

본 발명은 본질적으로 코발트 및/또는 코발트 합금을 포함하는 반도체 산업의 기판을 폴리싱하기 위한, 무기 입자, 부식 저해제로서 트리아진 유도체, 적어도 1 종의 아미노산, 적어도 1 종의 산화제 및 수성 매질을 포함하는 화학 기계적 폴리싱 (CMP) 조성물의 사용에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 상기 화학-기계적 폴리싱 (CMP) 조성물의 존재 하에 층 또는 기판의 화학-기계적 폴리싱을 포함하는 반도체 소자의 제조를 위한 프로세스에 관한 것이다. CMP 조성물은 코발트 및/또는 코발트 합금에 관하여 개선되고 조정가능한 에칭 거동 및 양호한 폴리싱 성능을 나타낸다.

반도체 산업에서, 화학 기계적 폴리싱 (chemical mechanical polishing) (약칭 CMP) 은 진전된 광자, 마이크로전기기계적, 및 마이크로전자 재료 및 소자, 예컨대 반도체 웨이퍼를 제작하는데 있어서 적용되는 잘-알려진 기술이다.

반도체 산업에서 사용되는 재료 및 소자의 제작 동안, CMP 는 금속 및/또는 옥사이드 표면을 평탄화하기 위해 이용된다. CMP 는 폴리싱될 표면의 평탄성을 달성하기 위해 화학 및 기계적 작용의 상호작용을 이용한다. 화학적 작용은 화학적 조성물, 또한 일명 CMP 조성물 또는 CMP 슬러리에 의해 제공된다. 기계적 작용은, 전형적으로 폴리싱될 표면 위에 프레싱되고 이동하는 플래튼 상에 실장되는 폴리싱 패드에 의해 수행된다. 플래튼의 운동은 보통, 선형, 회전형 또는 궤도성이다.

전형적인 CMP 프로세스 단계에서, 회전하는 웨이퍼 홀더는 폴리싱될 웨이퍼를 폴리싱 패드와 접촉시킨다. CMP 조성물은 보통, 폴리싱될 웨이퍼와 폴리싱 패드 사이에 도포된다.

초 대규모 집적 회로 (ULSI) 기술에서 피처 크기의 계속적인 축소로, 구리 인터커넥트 구조의 크기는 점점 더 작아지고 있다. RC 지연을 감소시키기 위해, 구리 인터커넥트 구조에서의 장벽 또는 접착 층의 두께는 더 얇아지고 있다. Ta 의 저항률이 상대적으로 높고 구리는 Ta 위에 직접적으로 전기도금될 수 없기 때문에, 전통적인 구리 장벽/접착 층 스택 Ta/TaN 은 더 이상 적합하지 않다. Ta 와 비교하여, 코발트는 더 낮은 저항률을 갖고 더 저렴하다. Cu 와 Co 간의 접착은 양호하다. Cu 는 Co 상에서 쉽게 응집하고, 또한 구리는 코발트 상에 직접적으로 전기도금될 수 있다.

집적 회로에서, Co 는 구리 인터커넥트에 대한 접착 또는 장벽 층으로서 사용되는 한편, Co 는 또한, MOSFET 에서 금속 게이트로서 그리고 메모리 소자에서 나노-결정성 Co 로서 사용될 수 있다.

다공성의 저 k 유전체 물질이 현재 인터커넥트 구조에서 이미 사용되고 있다. 저 k 물질은 플라즈마 또는 폴리싱 슬러리에 의해 쉽게 손상될 수 있다고 보고된다. 현재 화학 기계적 폴리싱 공정에서, 저-k 유전체에 대한 손상을 감소시키기 위해, 구리 및 장벽에 대해 사용되는 현재 슬러리의 대부분은 산성이다. 그러나, 구리 및 코발트는 산화제를 포함하는 산성 용액, 예를 들어 과산화수소에서 쉽게 용해된다는 것이 관측된다. 이것은, 구리 및 코발트의 폴리싱율을 너무 높게 만들어, 구리선의 디싱 (dishing) 을 유도할 것이다. 또한, 구리 인터커넥트 구조의 측벽 상에서 코발트 접착 층의 용해는 구리선의 적층분리를 초래하고 신뢰성 문제를 야기할 수 있다.

초 대규모 집적 회로 (ULSI) 기술에서 사용되는 통합 스킴에 따른 상이한 양 및 층 두께의 Co, Cu 및 저 k 유전체 물질의 공존은 선택성, 부식, 제거율 및 표면 품질의 관점에서 반도체 소자의 생산의 화학 기계적 폴리싱에 대해 사용되는 조성물에 다수의 과제를 부여한다.

당해 기술의 상태에서, 반도체 산업의 폴리싱 기판에 대해 무기 입자, 트리아진 유도체, 아미노산, 산화제 및 수성 매질을 포함하는 CMP 조성물이 알려져 있고, 예를 들어 하기 참조에서 설명된다.

US 20020005017 A1 은, 적절하게 높은 초기 제거율을 갖고 구리 막의 폴리싱에 특히 유용하며, 높은 정확도로 만족스러운 마무리된 표면을 형성할 수 있는 수성 CMP 분산물을 개시한다. 수성 CMP 분산물은 연마제, 유기 화합물 및 물을 포함한다.

US 6527622 B1 은, (a) 연마제 및/또는 폴리싱 패드, (b) 액체 캐리어, 및 (c) 디케톤, 디케토네이트, 우레아 화합물, 헤테로시클릭 질소-함유 화합물, 헤테로시클릭 산소-함유 화합물, 헤테로시클릭 아인산-함유 화합물, 쯔비터이온 화합물일 수 있는 질소-함유 화합물, 이들의 염, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 폴리싱 첨가제를 포함하는 화학-기계적 폴리싱 시스템으로, 귀금속을 포함하는 기판을 접촉시키는 단계 i) 를 포함하는 기판을 폴리싱하는 방법을 개시하고, 여기서 화학-기계적 폴리싱 시스템은 약 2 내지 약 12 의 pH 를 갖는다.

본 발명의 목적들 중 하나는, 코발트 및/또는 코발트 합금을 포함하고 개선된 폴리싱 성능, 특히 코발트 및/또는 코발트 합금의 낮은 부식 및 코발트 및/또는 코발트 합금의 통제가능하고 조정가능한 물질 제거율을 보이는, 기판의 화학 기계적 폴리싱에 적절한 CMP 조성물의 사용을 제공하는 것이다. 또한, 코발트 및/또는 코발트 합금의 높은 물질 제거율을 초래하고, 저 k 유전체 물질 및 다른 금속, 예를 들어 반도체 기판의 구리와 양립 가능하고, 높은 품질 표면 마무리를 제공하고, 디싱을 감소시키고, 보관 안정적이며 중성 내지 알칼리성 pH 범위에서 사용할 준비가 된 CMP 조성물의 사용이 추구되었다.

더욱이, 각각의 CMP 프로세스가 제공되었다.

따라서, (i) 코발트 및/또는 (ii) 코발트 합금을 포함하는 기판 (S) 의 화학 기계적 폴리싱을 위한 화학 기계적 폴리싱 (CMP) 조성물 (Q) 의 사용으로서, 여기서 CMP 조성물 (Q) 은,

(A) 무기 입자

(B) 일반식 (I) 의 트리아진 유도체로서,

여기서 R¹, R², R³, R⁴, R⁵ 및 R⁶ 는 서로 독립적으로 H, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, C₂-C₁₀-알킬카르복실산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴인, 상기 트리아진 유도체

(C) 적어도 1 종의 아미노산

(D) 적어도 1 종의 산화제

(E) 수성 매질을 포함하고,

여기서, CMP 조성물 (Q) 은 7 내지 10 의 pH 를 갖는다.

본 발명의 추가 측면에 따르면,

(A) 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,01 wt.-% 내지 3 wt.-% 의 총량의 콜로이드 실리카 입자

(B) 각각의 CMP 조성물의 충 중량을 기준으로 0,003 wt.-% 내지 0,15 wt.-% 의 총량의, 멜라민, 6,6`,6``-(1,3,5-트리아진-2,4,6-트리일트리이미노)트리헥산산, 2,4,6-트리메틸멜라민, 펜타메틸멜라민, {[비스(디메틸아미노)-1,3,5-트리아진-2-일)](메틸)아미노}메탄올, ({비스[(하이드록시메틸)아미노)]-1,3,5-트리아진-2-일}아미노)메탄올, 2,4-디아미노-6-다이얼릴아미노-1,3,5-트리아진, ({비스[비스(하이드록시메틸)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일}(하이드록실-메틸)아미노)메탄올, N2,N4-디-tert-부틸-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민 및 N2,N4-비스(프로프-2-엔-1-일)-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1 종의 트리아진 유도체 (B)

(C) 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,2 wt.-% 내지 0,9 wt.-% 의 총량의, 글라이신, 알라닌, 류신, 발린, 시스테인, 세린 및 프롤린 또는 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1 종의 아미노산 (C)

(D) 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,2 wt.-% 내지 2 wt.-% 의 총량의 과산화수소

(E) 수성 매질

을 포함하는 화학 기계적 폴리싱 (CMP) 조성물이 제공되고,

여기서, CMP 조성물 (Q) 은 7 내지 10 의 pH 를 갖는다.

이것은, 본 발명의 목적들을 충족시킨다.

또한, 위에-언급된 본 발명의 목적은, 상기 화학 기계적 폴리싱 (CMP) 조성물 (Q) 의 존재 하에 반도체 산업에서 사용되는 기판 (S) 의 화학 기계적 폴리싱을 포함하는 반도체 소자의 제조를 위한 프로세스에 의해 달성되고, 여기서 기판 (S) 은 (i) 코발트 및/또는 (ii) 코발트 합금을 포함한다.

놀랍게도, 본 발명에 따른 CMP 조성물 (Q) 의 사용은 높은 코발트 물질 제거율과 결합하여, 코발트 및/또는 코발트 합금을 포함하는 기판에 대한 개선된 부식 저해를 초래하고 있다는 것이 발견될 수 있다.

바람직한 구현예들이 청구항 및 상세한 설명에 설명된다. 바람직한 구현예들의 조합은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 이해된다.

본 발명에 따르면, CMP 조성물은 무기 입자 (A) 를 포함한다.

일반적으로, 무기 입자 (A) 의 화학적 성질은 특별히 제한되지 않는다. (A) 는 상이한 화학적 성질의 입자들의 혼합물 또는 동일한 화학적 성질의 것일 수도 있다. 대체로, 동일한 화학적 성질의 입자 (A) 가 바람직하다.

(A) 는,

- 무기 입자, 예컨대 준금속, 준금속 옥사이드 또는 카바이드를 포함하는 금속, 금속 옥사이드 또는 카바이드, 또는

- 무기 입자의 혼합물일 수 있다.

일반적으로, (A) 는,

- 콜로이드성 무기 입자의 일 유형,

- 흄드 (fumed) 무기 입자의 일 유형,

- 상이한 유형의 콜로이드성 및/또는 흄드 무기 입자의 혼합물일 수 있다.

일반적으로, 콜로이드성 무기 입자는 습성 침전 프로세스에 의해 생산되는 무기 입자이고; 흄드 무기 입자는, 예를 들어 Aerosil^® 프로세스를 사용하여 산소의 존재 하에 수소를 이용하는 예를 들어 금속 염화물 전구체의 고온 화염 가수분해에 의해 생산된다.

바람직하게는, 무기 입자 (A) 는 콜로이드성 또는 흄드 무기 입자 또는 이들의 혼합물이다. 이들 중에서, 금속 또는 준금속의 옥사이드 및 카바이드가 바람직하다. 더 바람직하게는, 입자 (A) 는 알루미나, 산화 세륨, 구리 옥사이드, 산화철, 니켈 옥사이드, 망간 옥사이드, 실리카, 실리콘 니트라이드, 실리콘 카바이드, 주석 옥사이드, 티타니아, 티타늄 카바이드, 텅스텐 옥사이드, 이트륨 옥사이드, 지르코니아, 또는 이들의 혼합물 또는 복합물이다. 가장 바람직하게는, 입자 (A) 는 알루미나, 산화 세륨, 실리카, 티타니아, 지르코니아, 또는 이들의 혼합물 또는 복합물이다. 특히, (A) 는 실리카 입자이다. 예를 들어, (A) 는 콜로이드 실리카 입자이다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "콜로이드 실리카" 는, Si(OH)4 의 축합 중합에 의해 제조된 실리콘 다이옥사이드를 지칭한다. 전구체 Si(OH)4 는, 예를 들어 고순도 알콕시실란의 가수분해에 의해, 또는 수성 실리케이트 용액의 산성화에 의해 수득될 수 있다. 이러한 콜로이드 실리카는 미국 특허 번호 5,230,833 에 따라 제조될 수 있고 또는 다양한 상업적으로 입수가능한 제품, 예컨대 Fuso PL-1, PL-2, 및 PL-3 제품, 및 Nalco 1050, 2327 및 2329 제품, 뿐만 아니라 DuPont, Bayer, Applied Research, Nissan Chemical, Nyacol 및 Clariant 로부터 입수 가능한 다른 유사한 제품 중 임의의 것으로서 수득될 수 있다.

본 발명에 따르면, CMP 조성물 (Q) 에서 (A) 의 양은 CMP 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 3.0 wt.% 이하이다. 바람직하게는, 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 2.5 wt.% 이하, 가장 바람직하게는 1.8 wt.% 이하, 특히 1.5 wt.% 이하이다. 본 발명에 따르면, (A) 의 양은 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 적어도 0.0001 wt.%, 바람직하게는 적어도 0.02 wt.%, 더 바람직하게는 적어도 0.1 wt.%, 가장 바람직하게는 적어도 0.2 wt.%, 특히 적어도 0.3 wt.% 이다. 예를 들어, (A) 의 양은 0.4 wt.% 내지 1.2 wt.% 의 범위에 있을 수 있다.

일반적으로, 입자 (A) 는 다양한 입자 크기 분포로 조성물 (Q) 에 포함될 수 있다. 입자 (A) 의 입자 크기 분포는 모노모달 또는 멀티모달일 수 있다. 멀티모달 입자 크기 분포의 경우에서, 바이모달이 종종 바람직하다. 본 발명의 CMP 프로세스 동안 쉽게 재현가능한 특성 프로파일 및 쉽게 재현가능한 컨디션들을 갖기 위해, 모노모달 입자 크기 분포가 입자 (A) 에 대해 바람직할 수도 있다. 종종, 입자 (A) 가 모노모달 입자 크기 분포를 갖는 것이 가장 바람직하다.

일반적으로 입자 (A) 가 가질 수도 있는 입자 크기 분포는 특별히 제한되지 않는다.

입자 (A) 의 평균 입자 크기는 광범위 내에서 다를 수 있다. 평균 입자 크기는 수성 매질 (E) 에서 입자 (A) 의 입자 크기 분포의 d₅₀ 값이고, 예를 들어 동적 광 산란 (DLS) 또는 정적 광 산란 (SLS) 방법을 사용하여 측정될 수 있다. 이들 및 다른 방법이 당해 기술에서 잘 알려져 있고, 예를 들어 『Kuntzsch, Timo; Witnik, Ulrike; Hollatz, Michael Stintz; Ripperger, Siegfried; Characterization of Slurries Used for Chemical-Mechanical Polishing (CMP) in the Semiconductor Industry; Chem. Eng. Technol; 26 (2003), volume 12, page 1235』를 참고한다.

DLS 에 있어서, 전형적으로 Horiba LB-550 V (DLS, 매뉴얼에 따른 동적 광 산란 측정) 또는 임의의 다른 이러한 기기가 사용된다. 이 기술은, 유입 광에 대해 90°또는 173°의 각도에서 검출되는, 입자들이 레이저 광원 (λ= 650 nm) 을 산란할 때 입자의 유체역학적 직경을 측정한다. 산란된 광의 세기에서의 변동은, 입자들이 입사 빔을 통과할 때 입자들의 랜덤한 브라운 운동 (Brownian motion) 으로 인한 것이고 시간의 함수로서 모니터링된다. 지연 시간의 함수로서 기기에 의해 수행된 자동상관 함수가 사용되어 붕괴 상수를 추출하고; 더 작은 입자들은 더 높은 속도로 입사 빔을 통과하고 더 빠른 붕괴에 대응한다.

이들 붕괴 상수는 입자의 확산 계수, D_t 에 비례하고, 스토크-아인슈타인 방정식에 따라 입자 크기를 계산하는데 사용된다:

여기서, 현탁된 입자는 (1) 구형 형태학을 갖고 (2) 수성 매질 (E) 전체에 걸쳐 균일하게 분산된 (즉,덩어리화되지 않은) 것으로 가정된다. 이 관계식은, 수성 분산제 (E) 의 점도에서 유의하지 않은 편차가 존재할 때 1 중량 % 미만의 고형물을 포함하는 입자 분산물에 적용되는 것으로 예상되고, 여기서

= 0.96 mPa

s (T = 22℃ 에서) 이다. 흄드 또는 콜로이드성 무기 입자 분산물 (A) 의 입자 크기 분포는 보통, 0.1 내지 1.0 % 고형물 농도로 플라스틱 큐벳에서 측정되고, 필요하면 희석이 분산매 또는 초-순수 물로 수행된다.

바람직하게는, 입자 (A) 의 평균 입자 크기는, 기구, 예를 들어 Malvern Instruments, Ltd. 로부터의 HPPS (High Performance Particle Sizer) 또는 Horiba LB550 를 사용하는 동적 광 산란 기술로 측정할 때 20 내지 200 nm 의 범위, 더 바람직하게는 25 내지 180 nm 의 범위, 가장 바람직하게는 30 내지 170 nm 의 범위, 특히 바람직하게는 40 내지 160 nm 의 범위, 및 특히 45 내지 150 nm 의 범위에 있다.

입자 (A) 의 DIN ISO 9277:2010-09 에 따라 확인된 BET 표면은 광범위 내에서 다를 수 있다. 바람직하게는, 입자 (A) 의 BET 표면은 1 내지 500 m²/g 의 범위, 더 바람직하게는 5 내지 250 m²/g 의 범위, 가장 바람직하게는 10 내지 100 m²/g 의 범위, 특히 20 내지 95 m²/g 의 범위, 예를 들어 25 내지 92 m²/g 의 범위에 있다.

입자 (A) 는 다양한 형상일 수 있다. 이로써, 입자 (A) 는 하나이거나 또는 본질적으로 단 하나의 유형의 형상일 수도 있다. 그러나, 입자 (A) 는 상이한 형상을 갖는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 2 가지 유형의 상이한 형상의 입자 (A) 가 존재할 수도 있다. 예를 들어, (A) 는 한 덩어리, 정육면체, 경사진 모서리를 갖는 정육면체, 8 면체, 이코사헤드론, 코쿤, 결절 또는 돌출부 (protrusions) 또는 함입부 (indentations) 를 갖거나 또는 갖지 않는 구형체의 형상을 가질 수 있다. 바람직하게, (A) 는 본질적으로 구형이고, 이로써 전형적으로 이들은 돌출부 또는 함입부를 갖는다.

무기 입자 (A) 는 코쿤-형상인 것이 바람직할 수도 있다. 코쿤은 돌출부 또는 함입부를 갖거나 또는 갖지 않을 수도 있다. 코쿤-형상의 입자는, 10 내지 200 nm 의 단축, 1.4 내지 2.2, 더 바람직하게는 1.6 내지 2.0 의 장/단축의 비를 갖는 입자이다. 바람직하게는, 이들은 0.7 내지 0.97, 더 바람직하게는 0.77 내지 0.92 의 평균 형상 계수를 갖고, 바람직하게는 0.4 내지 0.9, 더 바람직하게는 0.5 내지 0.7 의 평균 구형도를 가지며, 바람직하게는 41 내지 66 nm, 더 바람직하게는 48 내지 60 nm 의 평균 등가원 직경을 갖고, 이것은 투과 전자 현미경 및 주사 전자 현미경에 의해 확인될 수 있다.

코쿤-형상의 입자의 형상 계수, 구형도 및 등가원 직경의 확인은 도 1 내지 도 4 를 참조하여 이하에서 본원에 설명된다.

형상 계수는 개별적인 입자 (도 1 참고) 의 함입부 및 형상에 대한 정보를 제공하고, 다음의 식에 따라 계산될 수 있다:

형상 계수 = 4π(면적/둘레²)

함입부가 없는 구형 입자의 형상 계수는 1 이다. 함입부의 수가 증가할 때, 형상 계수의 값은 감소한다.

구형도 (도 2 참고) 는 평균에 대한 모멘트를 사용하여 개별적인 입자의 연신에 대한 정보를 제공하고, 하기 식에 따라 계산될 수 있고, 여기서 M 은 각각의 입자의 중력의 센터이다:

구형도 = (M_xx - M_yy)-[4 M_xy ² + (M_yy-M_xx)²]^0.5 / (M_xx - M_yy)+[4 M_xy ² + (M_yy-M_xx)²]^0.5

연신 = (1 / 구형도)^0.5

여기서,

M_xx = ∑(x-x_mean)²/N

M_yy = ∑(y-y_mean)²/N

M_xy = ∑[(x-x_mean)*(y-y_mean)]/N

N 각각의 입자의 이미지를 형성하는 픽셀의 수

x, y 픽셀의 좌표

x_mean 상기 입자의 이미지를 형성하는 N 개의 픽셀의 x 좌표의 평균 값

y_mean 상기 입자의 이미지를 형성하는 N 개의 픽셀의 y 좌표의 평균 값

구형 입자의 구형도는 1 이다. 입자가 연신될 때, 구형도의 값은 감소한다.

개별적인 비-원형 입자의 등가원 직경 (equivalent circle diameter) (또한, 하기에서 약칭 ECD) 은, 각각의 비-원형 입자 (도 3 참고) 와 동일한 면적을 갖는 원의 직경에 대한 정보를 제공한다.

평균 형상 계수, 평균 구형도 및 평균 ECD 는 입자의 분석된 수에 관련된 각각의 특성의 산술 평균이다.

입자 형상 특성규명의 절차는 다음과 같다. 20 wt.% 고형분을 갖는 수성 코쿤-형상의 실리카 입자 분산물은 탄소 포일 상에 분산되고 건조된다. 건조된 분산물은 에너지 여과된-투과 전자 현미경 (EF-TEM) (120 킬로 볼트) 및 주사 전자 현미경 2 차 전자 이미지 (SEM-SE) (5 킬로 볼트) 를 사용함으로써 분석된다. 2k, 16 Bit, 0.6851 nm/픽셀 의 분해능을 갖는 EF-TEM 이미지 (도 4 참고) 가 분석을 위해 사용된다. 이미지는 노이즈 억제 후에 역치를 사용하여 2 진 코딩된다. 나중에, 입자는 수작업으로 분리된다. 겹쳐 있는 (overlying) 및 모서리 입자는 구별되고, 분석에 사용되지 않는다. 앞에 정의된 바와 같은 ECD, 형상 계수 및 구형도가 계산되고 통계적으로 분류된다.

예를 들어, 코쿤-형상의 입자는 35 nm 의 평균 1 차 입자 크기 (d1) 및 70 nm 의 평균 2 차 입자 크기 (d2) 를 갖는 Fuso Chemical Corporation 에 의해 제조된 FUSO^®PL-3 일 수도 있다.

본 발명에 따르면, 사용되는 CMP 조성물 (Q) 은 일반식 (I) 의 트리아진 유도체를 포함한다

R¹ 는 바람직하게는 H, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, C₂-C₁₀-알킬카르복실산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴일 수도 있고, 더 바람직하게는 R¹ 는 H, 메틸, 에틸, 부틸, 에탄산, 프로판산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노나노산, 데칸산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴일 수도 있고, 가장 바람직하게는 R¹ 는 H, 메틸, 부틸, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 하이드록시메틸 또는 비닐일 수도 있으며, 특히 바람직하게는 R¹ 는 H, 메틸, tert-부틸, 헥산산, 하이드록시메틸 또는 비닐일 수도 있고,

R² 는 바람직하게는 H, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, C₂-C₁₀-알킬카르복실산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴일 수도 있고, 더 바람직하게는 R² 는 H, 메틸, 에틸, 부틸, 에탄산, 프로판산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노나노산, 데칸산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴일 수도 있고, 가장 바람직하게는 R² 는 H, 메틸, 부틸, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 하이드록시메틸 또는 비닐일 수도 있으며, 특히 바람직하게는 R² 는 H, 메틸, tert-부틸, 헥산산, 하이드록시메틸 또는 비닐일 수도 있고,

R³ 는 바람직하게는 H, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, C₂-C₁₀-알킬카르복실산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴일 수도 있고, 더 바람직하게는 R³ 는 H, 메틸, 에틸, 부틸, 에탄산, 프로판산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노나노산, 데칸산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴일 수도 있고, 가장 바람직하게는 R³ 는 H, 메틸, 부틸, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 하이드록시메틸 또는 비닐일 수도 있으며, 특히 바람직하게는 R³ 는 H, 메틸, tert-부틸, 헥산산, 하이드록시메틸 또는 비닐일 수도 있고,

R⁴ 는 바람직하게는 H, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, C₂-C₁₀-알킬카르복실산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴일 수도 있고, 더 바람직하게는 R⁴ 는 H, 메틸, 에틸, 부틸, 에탄산, 프로판산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노나노산, 데칸산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴일 수도 있고, 가장 바람직하게는 R⁴ 는 H, 메틸, 부틸, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 하이드록시메틸 또는 비닐일 수도 있으며, 특히 바람직하게는 R⁴ 는 H, 메틸, tert-부틸, 헥산산, 하이드록시메틸 또는 비닐일 수도 있고,

R⁵ 는 바람직하게는 H, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, C₂-C₁₀-알킬카르복실산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴일 수도 있고, 더 바람직하게는 R⁵ 는 H, 메틸, 에틸, 부틸, 에탄산, 프로판산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노나노산, 데칸산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴일 수도 있고, 가장 바람직하게는 R⁵ 는 H, 메틸, 부틸, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 하이드록시메틸 또는 비닐일 수도 있으며, 특히 바람직하게는 R⁵ 는 H, 메틸, tert-부틸, 헥산산, 하이드록시메틸 또는 비닐일 수도 있고,

R⁶ 는 바람직하게는 H, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, C₂-C₁₀-알킬카르복실산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴일 수도 있고, 더 바람직하게는 R⁶ 는 H, 메틸, 에틸, 부틸, 에탄산, 프로판산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노나노산, 데칸산, 하이드록시메틸, 비닐 또는 알릴일 수도 있고, 가장 바람직하게는 R⁶ 는 H, 메틸, 부틸, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 하이드록시메틸 또는 비닐일 수도 있으며, 특히 바람직하게는 R⁶ 는 H, 메틸, tert-부틸, 헥산산, 하이드록시메틸 또는 비닐일 수도 있고,

예를 들어, 본 발명에 따른 일반식 (I) 의 트리아진 유도체 (B) 는, R¹ 이 H, 메틸, 하이드록시메틸, tert-부틸 또는 헥산산이고, R² 가 H, 메틸 또는 하이드록시메틸이고, R³ 가 H, 메틸, 하이드록시메틸, 비닐 또는 헥산산이고, R⁴ 가 H, 메틸 또는 하이드록시메틸이고, R⁵ 가 H, 메틸, 하이드록시메틸, tert-부틸, 비닐 또는 헥산산이며, R⁶ 가 H, 메틸 또는 하이드록시메틸일 수도 있다.

예를 들어, 일반식 (I) 의 트리아진 유도체 (B) 는 멜라민, 6,6`,6``-(1,3,5-트리아진-2,4,6-트리일트리이미노)트리헥산산, 2,4,6-트리메틸멜라민, 펜타메틸멜라민, {[비스(디메틸아미노)-1,3,5-트리아진-2-일)](메틸)아미노}메탄올, ({비스[(하이드록시메틸)아미노)]-1,3,5-트리아진-2-일}아미노)메탄올, 2,4-디아미노-6-디알릴아미노-1,3,5-트리아진, ({비스[비스(하이드록실-메틸)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일}(하이드록실-메틸)아미노)메탄올, N2,N4-디-tert-부틸-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민 또는 N2,N4-비스(프로프-2-엔-1-일)-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민일 수도 있다.

위에서 정의된 바와 같이, 일반식 (I) 의 화합물 (B) 는 예를 들어 벤조트리아졸 (BTA) 과 같이 CMP 에서 사용되는 통상적으로 공지된 부식 저해제의 첨가 없이 단독으로 코발트 및/또는 코발트 합금에 대한 부식 저해제로서 작용한다. 일반식 (I) 의 화합물 (B) 는 코발트 및/또는 코발트 합금의 표면 상에 보호성 분자 층을 형성함으로써 부식 저해제로서 작용할 수 있다고 현재 여겨지고 있다. 놀랍게도, 공지되어 있고 통상적으로 사용되는 화합물 벤조트리아졸 (BTA) 및 BTA 의 유도체 뿐만 아니라 CMP 조성물에 대해 선행 기술에서 사용되는 다른 트리아졸과 대조적으로 일반식 (I) 의 화합물 (B) 는 코발트 및/또는 코발트 합금을 포함하는 기판에 대한 더 높은 재료 제거율과 결합하여, 코발트 및/또는 코발트 합금에 대한 더 낮은 에칭율, 이에 따른 더 나은 부식 저해의 관점들에서 유리한 효과를 갖는다.

본 발명에 따르면, 사용되는 CMP 조성물 (Q) 에서 (B) 의 양은 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 0.2 wt.% 이하이다. 바람직하게는, 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 0.1 wt.% 이하, 가장 바람직하게는 0.09 wt.% 이하, 특히 0.06 wt.% 이하이다. 본 발명에 따르면, (B) 의 양은 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 적어도 0.001 wt.%, 바람직하게는 적어도 0.0025 wt.%, 더 바람직하게는 적어도 0.005 wt.%, 가장 바람직하게는 적어도 0.007 wt.%, 특히 적어도 0.008 wt.% 이다. 예를 들어, (B) 의 양은 0.009 wt.% 내지 0.05 wt.% 의 범위에 있을 수 있다.

본 발명에 따르면, 사용되는 CMP 조성물은 적어도 1 종의 아미노산 (C) 를 포함한다.

일반적으로, 아미노기 및 산기를 갖는 유기 화합물은 아미노산으로서 지칭된다. 본 발명의 목적을 위해, 모든 개별적인 입체이성질체 및 이들의 라세믹 혼합물들이 또한, 아미노산에 대해 고려된다. 아미노 및 산기 양자 모두가 하나의 탄소에 부착되고 (일명 알파-아미노 카르복실산) CMP 슬러리에서 화학 첨가제로서 사용되는 것이 바람직할 수도 있다. 많은 알파-아미노 카르복실산이 알려져 있고, 생존 유기체에서 단백질의 기본 구성요소로서 사용되는 20 개의 "천연" 아미노산이 존재한다. 아미노산은 수성 캐리어의 존재 하에 그것의 측쇄에 따라 친수성, 중성 또는 소수성일 수 있다. 폴리싱 첨가제로서 알파 아미노산의 첨가는 금속 물질 제거율을 증가시킬 수도 있다.

적어도 1 종의 알파-아미노산 (C) 은 일반식 (II) 로 나타낼 수도 있다.

H₂N-CR¹R²COOH (II)

여기서 R¹ 및 R² 는 서로 독립적으로 수소, 비제한적으로 -COOH, -CONH₂, -NH₂, -S-, -OH, -SH, 및 이들의 혼합물 및 염을 포함하는 질소 함유 치환체, 산소 함유 치환체 및 황 함유 치환체로부터 선택된 1 종 이상의 치환체로 치환되거나 치환되지 않은 1 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는 환형, 분지형 및 직쇄형 모이어티이다.

바람직하게는, 적어도 1 종의 아미노산 (C) 은 알파-알라닌, 아르기닌, 시스틴, 시스테인, 글루타민, 글라이신, 히스티딘, 이소류신, 류신, 라이신, 메티오닌, 페닐알라닌, 프롤린, 세린, 트레오닌, 트립토판, 티로신, 발린, 및 이들의 혼합물 및 염이다. 더 바람직하게는 (C) 는 알파-알라닌, 아르기닌, 글라이신, 히스티딘, 류신, 라이신, 프롤린, 세린, 발린, 및 이들의 혼합물 및 염이다. 가장 바람직하게는 (C) 는 알파-알라닌, 글라이신, 프롤린, 세린, 및 이들의 혼합물 및 염이고, 특히 (C) 는 알파-알라닌, 세린, 글라이신 및 이들의 혼합물 및 염이며, 예를 들어 (C) 는 글라이신이다.

본 발명에 따르면, CMP 조성물 (Q) 에서 아미노산 (C) 의 양은 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 2.25 wt.% 이하이다. 더 바람직하게는, 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 1.2 wt.% 이하, 가장 바람직하게는 1 wt.% 이하, 특히 0.8 wt.% 이하이다. 본 발명에 따르면, (C) 의 양은 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 적어도 0.1 wt.% 이다. 바람직하게는, 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 적어도 0.3 wt.%, 더 바람직하게는 적어도 0.4 wt.%, 가장 바람직하게는 적어도 0.5 wt.%, 특히 적어도 0.6 wt.% 이다. 예를 들어, (C) 의 양은 0.65 wt.% 내지 0,78 wt.% 의 범위에 있을 수 있다.

본 발명에 따라 사용되는 CMP 조성물은 적어도 1 종의 산화제 (D), 바람직하게는 1 가지 내지 2 가지 유형의 산화제 (D), 더 바람직하게는 1 가지 유형의 산화제 (D) 를 포함한다. 산화제 (D) 는 구성요소 (A), (B), (C) 및 (E) 와 상이하다. 일반적으로, 산화제는 폴리싱될 기판 또는 그 층들 중 하나를 산화시킬 수 있는 화합물이다. 바람직하게는, (D) 는 퍼-유형 산화제이다. 더 바람직하게는, (D) 는 과산화물, 퍼설페이트, 퍼클로레이트, 퍼브로메이트, 퍼아이오데이트, 과망간산염, 또는 이들의 유도체이다. 가장 바람직하게는, (D) 는 과산화물 또는 퍼설페이트이다. 특히, (D) 는 과산화물이다. 예를 들어, (D) 는 과산화수소이다.

적어도 1 종의 산화제 (D) 는 본 발명에 따라 사용되는 CMP 조성물에서 가변량으로 포함될 수 있다. 바람직하게는, (D) 의 양은, 각 경우에서 본 발명에 따라 사용되는 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 4 wt.% 이하 (각 경우에서 wt.% 는 "중량 퍼센트" 를 의미함), 더 바람직하게는 2.5 wt.% 이하, 가장 바람직하게는 1.8 wt.% 이하, 특히 1.5 wt.% 이하, 예를 들어 1.2 wt.% 이하이다. 바람직하게는, (D) 의 양은, 각 경우에서 본 발명에 따라 사용되는 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 0.2 wt.%, 더 바람직하게는 적어도 0.25 wt.%, 가장 바람직하게는 적어도 0.3 wt.%, 특히 적어도 0.35 wt.%, 예를 들어 적어도 0.4 wt.% 이다. 과산화수소가 산화제 (D) 로서 사용되면, (D) 의 양은 각 경우에서 본 발명에 따라 사용되는 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.2 wt.% 내지 2.8 wt.%, 더 바람직하게는 0.28 wt.% 내지 1.9 wt.%, 예를 들어 1.0 wt.% 이다

본 발명에 따르면, 사용되는 CMP 조성물은 수성 매질 (E) 을 포함한다. (E) 는 수성 매질의 상이한 유형들의 혼합물 또는 하나의 유형일 수 있다.

일반적으로, 수성 매질 (E) 은 물을 포함하는 임의의 매질일 수 있다. 바람직하게는, 수성 매질 (E) 은 물 및 물과 혼화성인 유기 용매 (예를 들어, 알코올, 바람직하게는 C₁ 내지 C₃ 알코올, 또는 알킬렌 글리콜 유도체) 의 혼합물이다. 더 바람직하게는, 수성 매질 (E) 은 물이다. 가장 바람직하게는, 수성 매질 (E) 은 탈이온화된 물이다.

(E) 외의 구성요소의 양이 CMP 조성물의 총 x 중량 % 이면, (E) 의 양은 CMP 조성물 (Q) 의 (100-x) 중량 % 이다.

본 발명에 따라 사용되는 CMP 조성물의 특성들 각각, 예컨대 안정성, 폴리싱 성능 및 상이한 물질, 예를 들어 금속 vs. 실리콘 디옥사이드에 대한 조성물의 에칭 거동은 대응하는 조성물의 pH 에 의존할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 사용되는 CMP 조성물 (Q) 은 7 내지 10 의 범위의 pH 를 갖는다. 바람직하게는, 본 발명에 따라 사용되는 조성물의 pH 값은 각각, 7.2 내지 9.4, 더 바람직하게는 7.5 내지 9.0, 가장 바람직하게는 7.7 내지 8.8, 특히 바람직하게는 7.8 내지 8.6, 예를 들어 7.9 내지 8.4 의 범위에 있다.

본 발명의 사용되는 CMP 조성물은 선택적으로, 적어도 1 종의 아미노산 (C) 과 상이한 적어도 1 종의 추가의 착화제 (G), 예를 들어 하나의 착화제를 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 착화제는 폴리싱될 기판 또는 그 층들 중 하나의 이온을 착화할 수 있는 화합물이다. 바람직하게는, (G) 는 적어도 1 종의 COOH 기를 갖는 카르복실산, N-함유 카르복실산, N-함유 설폰산, N-함유 황산, N-함유 포스폰산, N-함유 인산, 또는 이들의 염이다. 더 바람직하게는, (G) 는 적어도 2종의 COOH 기를 갖는 카르복실산, N-함유 카르복실산, 또는 이들의 염이다. 예를 들어, 적어도 1 종의 추가의 착화제 (G) 는 아세트산, 글루콘산, 락트산, 니트릴로아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA), 이미노-디-석신산, 글루타르산, 시트르산, 말론산, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산, 푸마르산, 타르타르산, 석신산 및 피트산일 수 있다.

존재한다면, 착화제 (G) 는 가변량으로 포함될 수 있다. 바람직하게는, (G) 의 양은 대응하는 조성물의 총 중량을 기준으로 20 wt.% 이하, 더 바람직하게는 10 wt.% 이하, 가장 바람직하게는 5 wt.% 이하, 예를 들어 2 wt.% 이하이다. 바람직하게는, (G) 의 양은 대응하는 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 0.05 wt.%, 더 바람직하게는 적어도 0.1 wt.%, 가장 바람직하게는 적어도 0.5 wt.%, 예를 들어 적어도 1 wt.% 이다.

본 발명의 사용되는 CMP 조성물은 선택적으로, 적어도 1 종의 살생물제 (H), 예를 들어 하나의 살생물제를 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 살생물제는 화학 또는 생물학적 수단에 의해 임의의 유해한 유기체 상에 제어 효과를 제공하고, 무해하게 하거나, 억제하는 화합물이다. 바람직하게, (H) 는 4차 암모늄 화합물, 이소티아졸리논-기반 화합물, N-치환된 디아제늄 디옥사이드, 또는 N'-하이드록시-디아제늄 옥사이드 염이다. 더 바람직하게는, (H) 는 N-치환된 디아제늄 디옥사이드, 또는 N'-하이드록시-디아제늄 옥사이드 염이다.

존재한다면, 살생물제 (H) 는 가변량으로 포함될 수 있다. 존재한다면, (H) 의 양은 대응하는 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.5 wt.% 이하, 더 바람직하게는 0.1 wt.% 이하, 가장 바람직하게는 0.05 wt.% 이하, 특히 0.02 wt.% 이하, 예를 들어 0.008 wt.% 이하이다. 존재한다면, (H) 의 양은 대응하는 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 적어도 0.0001 wt.%, 더 바람직하게는 적어도 0.0005 wt.%, 가장 바람직하게는 적어도 0.001 wt.%, 특히 적어도 0.003 wt.%, 예를 들어 적어도 0.006 wt.% 이다.

본 발명에 따라 사용되는 CMP 조성물은, 필요하면 상기 CMP 조성물의 의도된 용도의 특정 요건에 따라, 비제한적으로 pH 조정제, 완충제 물질, 안정제, 음이온성 계면활성제일 수 있는 계면활성제, 비-이온성 계면활성제 또는 양이온성-계면활성제, 마찰 감소제 등을 포함하는 다양한 다른 첨가제를 포함할 수도 있다. 상기 다른 첨가제는, 예를 들어 CMP 조성물에서 통상적으로 이용되고, 따라서 당업자에게 알려져 있다. 이러한 첨가는, 예를 들어 분산물을 안정화시키거나, 또는 폴리싱 성능, 또는 상이한 층들 간의 선택성을 개선시킬 수 있다.

존재한다면, 상기 첨가제는 가변량으로 포함될 수 있다. 상기 첨가제의 양은 대응하는 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 10 wt.% 이하, 더 바람직하게는 1 wt.% 이하, 가장 바람직하게는 0.1 wt.% 이하, 예를 들어 0.01 wt.% 이하이다. 상기 첨가제의 양은 대응하는 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 적어도 0.0001 wt.%, 더 바람직하게는 적어도 0.001 wt.%, 가장 바람직하게는 적어도 0.01 wt.%, 예를 들어 적어도 0.1 wt.% 이다.

본 발명에 따라 사용되는 CMP 조성물 (Q) 은 코발트 및/또는 코발트 합금을 포함하는 반도체 산업에서 사용되는 기판 (S) 의 화학-기계적 폴리싱에 대한 것이다.

코발트 및/또는 코발트 합금은 임의의 유형, 형태, 또는 형상의 것일 수 있다. 코발트 및/또는 코발트 합금 바람직하게는 층 및/또는 과성장 (overgrowth) 의 형상을 갖는다. 이 코발트 및/또는 코발트 합금이 층 및/또는 과성장의 형상을 가지면, 코발트 및/또는 코발트 합금 함량은 대응하는 층 및/또는 과성장의 바람직하게는 90% 초과, 더 바람직하게는 95% 초과, 가장 바람직하게는 98% 초과, 특히 99% 초과, 예를 들어 99.9% 초과 (중량에 의함) 이다. 코발트 및/또는 코발트 합금은 바람직하게는 다른 기판들 사이의 트렌치들 또는 플러그들에 충전되거나 또는 성장되고, 더 바람직하게는 SiO₂, 실리콘, 저-k (BD1, BD2) 또는 초저-k 물질과 같은 유전체 물질, 또는 반도체 산업에서 사용되는 다른 격리 (isolating) 및 반도전성 물질 중에 트렌치들 또는 플러그들에 충전되거나 또는 성장된다. 예를 들어, 실리콘 관통 비아 (TSV) 중간 프로세스에서, 폴리머, 포토레지스트 및/또는 폴리이미드와 같은 격리형 물질이, 웨이퍼의 배면측으로부터 TSV 를 드러낸 후에 절연/격리 특성을 위해 습성 에치 및 CMP 의 후속의 프로세싱 단계들 사이에서 절연 물질로서 사용될 수 있다. 구리와 유전체 물질 사이에는 장벽 물질의 박층이 있을 수 있다. 일반적으로 금속 이온들이 유전체 물질로 확산하는 것을 방지하기 위한 장벽 물질은, 예를 들어 Ti/TiN, Ta/TaN 또는 Ru 또는 Ru-합금, Co 또는 Co-합금일 수 있다.

본 발명에 따른 CMP 조성물 (Q) 이 코발트 및/또는 코발트 합금을 포함하는 기판을 폴리싱하기 위해 사용되면, 코발트의 정적 에칭율 (static etch rate) (SER) 은 바람직하게는 100 Å/min 미만, 더 바람직하게는 80 Å/min 미만, 가장 바람직하게는 70 Å/min 미만, 특히 바람직하게는 60 Å/min 미만이고, 예를 들어 정적 에칭율은 38 Å/min 미만일 수도 있다.

본 발명에 따른 CMP 조성물 (Q) 이 코발트 및/또는 코발트 합금을 포함하는 기판을 폴리싱하기 위해 사용되면, 코발트의 물질 제거율 (material removal rate) (MRR) 은 바람직하게는 300 내지 7500 Å/min 의 범위, 더 바람직하게는 850 내지 6500 Å/min 의 범위, 가장 바람직하게는 920 내지 5800 Å/min 의 범위, 특히 바람직하게는 980 내지 5500 Å/min 의 범위이고, 예를 들어 코발트 물질 제거율은 1000 내지 5650 Å/min 의 범위에 있다.

반도체 소자는 본 발명의 CMP 조성물 (Q) 의 존재 하에 반도체 산업에서 사용되는 기판 (S) 의 화학 기계적 폴리싱을 포함하는 프로세스에 의해 제조될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 프로세스는 코발트 및/또는 코발트 합금을 포함하는 기판 (S) 의 화학 기계적 폴리싱을 포함한다.

일반적으로, 본 발명에 따른 프로세스에 의해 제조될 수 있는 반도체 소자는 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 반도체 소자는 반도전성 물질, 예를 들어 실리콘, 게르마늄, 및 III-V 물질을 포함하는 전자 부품일 수 있다. 반도체 소자는 단일 별개의 소자로서 제조되는 것들 또는 웨이퍼 상에 제조 및 상호접속된 다수의 소자들로 이루어진 집적 회로 (IC) 로서 제조되는 것들일 수 있다. 반도체 소자는 2 개의 터미널 소자, 예를 들어 다이오드, 3 개의 터미널 소자, 예를 들어 쌍극성 트랜지스터, 4 개의 터미널 소자, 예를 들어 홀 (Hall) 효과 센서 또는 다중-터미널 소자일 수 있다. 바람직하게는, 상기 반도체 소자는 다중-터미널 소자이다. 다중-터미널 소자는 집적 회로와 같은 논리 소자 및 마이크로프로세서 또는 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 판독 전용 메모리 (ROM) 및 위상 변화 랜덤 액세스 메모리 (PCRAM) 와 같은 메모리 소자일 수 있다. 바람직하게는 상기 반도체 소자는 다중-터미널 로직 소자이다. 특히, 상기 반도체 소자는 집적회로 또는 마이크로프로세서이다.

일반적으로, 집적 회로에서, Co 는 구리 인터커넥트에 대한 접착 또는 장벽 층으로서 사용된다. 그것의 나노-결정 형태에서, Co 는 예를 들어 메모리 소자에서 그리고 MOSFET 에서 금속 게이트로서 포함된다. 코발트는 또한, 전착에 의한 구리의 도금을 가능하게 하도록 시드로서 사용될 수 있다. 코발트 또는 코발트 합금은 또한, 하나 이상의 층들에 대해 구리 대신의 배선으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 커패시터 (CAP) 는 동일한 수준에서 금속, 절연체, 금속 (MIM) 및 박막 저항기의 연속적인 층에 의해 형성될 수 있다. 회로 설계자는 이제, 최저 금속 수준에서 TaN 박막 저항기에 와이어링할 수 있고, 이것은 파라시틱을 감소시키고 기존의 배선 수준의 더 효율적인 사용을 허용한다. 과잉의 구리 및/또는 코발트 및 Co 를 예를 들어 금속 니트라이드 또는 금속 탄소 니트라이드, 예컨대 Co/TaN, Co/TiN, Co/TaCN, Co/TiCN 의 형태로, 또는 예를 들어 단일 코발트 합금 층, 예컨대 CoMo, CoTa, CoTi 및 CoW 로서 유전체 위에 포함하는 접착/장벽 층은 본 발명에 따른 화학 기계적 폴리싱 프로세스에 의해 제거될 수 있다.

일반적으로, 이 코발트 및/또는 코발트 합금은 상이한 방식들로 생산 또는 수득될 수 있다. 코발트 또는 코발트 합금은 ALD, PVD 또는 CVD 프로세스에 의해 생산될 수 있다. 코발트 또는 코발트 합금이 장벽 물질 위에 증착되는 것이 가능하다. 장벽 애플리케이션에 대해 적절한 물질은 당해 기술에서 잘 알려져 있다. 장벽은 코발트 또는 구리와 같은 금속 원자 또는 이온이 유전체 층으로 확산하는 것을 방지하고, 전도성 층의 접착 특성을 개선시킨다. Ta/TaN, Ti/TiN 이 사용될 수 있다.

일반적으로, 이 코발트 및/또는 코발트 합금은 임의의 유형, 형태, 또는 형상의 것일 수 있다. 이 코발트 및/또는 코발트 합금 바람직하게는 층 및/또는 과성장의 형상을 갖는다. 이 코발트 및/또는 코발트 합금이 층 및/또는 과성장의 형상을 가지면, 코발트 및/또는 코발트 합금 함량은 대응하는 층 및/또는 과성장의, 바람직하게는 90% 초과, 더 바람직하게는 95% 초과, 가장 바람직하게는 98% 초과, 특히 99% 초과, 예를 들어 99.9% 초과 (중량에 의함) 이다. 이 코발트 및/또는 코발트 합금은 바람직하게는 다른 기판들 사이의 트렌치들 또는 플러그들에 충전되거나 또는 성장되고, 더 바람직하게는 SiO₂, 실리콘, 저-k (BD1, BD2) 또는 초저-k 물질과 같은 유전체 물질, 또는 반도체 산업에서 사용되는 다른 격리물 및 반도전성 물질 중에 트렌치들 또는 플러그들에 충전되거나 또는 성장된다.

일반적으로, 하방 압력 또는 하방 힘은 CMP 동안 캐리어에 의해 웨이퍼에 인가되는 그것을 패드에 대해 프레싱하는 하향 압력 또는 하향 힘이다. 이 하방 압력 또는 하방 힘은, 예를 들어 제곱 인치 당 파운드 (pound per square inch) (약칭 psi) 로 측정될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 프로세스는 2 psi 또는 그 미만의 하방 압력으로 수행될 수도 있다. 바람직하게는, 하방 압력은 0.1 내지 1.9 psi 의 범위, 더 바람직하게는 0.3 내지 1.8 psi 의 범위, 가장 바람직하게는 0.4 내지 1.7 psi 의 범위, 특히 바람직하게는 0.8 내지 1.6 psi 의 범위, 예를 들어 1.3 psi 이다.

본 발명의 프로세스가 코발트 및/또는 코발트 합금을 포함하는 기판의 화학 기계적 폴리싱을 포함하면, 코발트의 정적 에칭율 (SER) 은 바람직하게는 100 Å/min 미만, 더 바람직하게는 80 Å/min 미만, 가장 바람직하게는 70 Å/min 미만, 특히 바람직하게는 60 Å/min 미만이고, 예를 들어 정적 에칭율은 38 Å/min 미만일 수도 있다.

본 발명의 프로세스가 코발트 및/또는 코발트 합금을 포함하는 기판의 화학 기계적 폴리싱을 포함하면, 코발트의 물질 제거율 (MRR) 은 바람직하게는 300 내지 7500 Å/min 의 범위, 더 바람직하게는 850 내지 6500 Å/min 의 범위, 가장 바람직하게는 920 내지 5800 Å/min 의 범위, 특히 바람직하게는 980 내지 5500 Å/min 의 범위이고, 예를 들어 코발트의 물질 제거율은 1000 내지 5650 Å/min 의 범위에 있다.

코발트 물질 제거율의 이들 상이한 범위는, 예를 들어 CMP 조성물 (Q) 의 연마제 (A) 의 농도 및 구성요소 (B) 의 농도를 다르게 함으로써 도달될 수 있다.

본 발명에 따라 사용되는 CMP 조성물 (Q) 의 예들

Z1:

(A) 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,01 wt.-% 내지 1.8 wt.-% 의 총량의 콜로이드 실리카 입자

(B) 는 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,008 wt.-% 내지 0,08 wt.-% 총량의 멜라민이다

(C) 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,35 wt.-% 내지 0,8 wt.-% 의 총량의, 글라이신, 알라닌, 류신, 발린, 시스테인, 세린 및 프롤린 또는 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1 종의 아미노산 (C)

(D) 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,2 wt.-% 내지 1.5 wt.-% 의 총량의 과산화수소.

(E) 수성 매질,

여기서, CMP 조성물 (Q) 은 7.8 내지 8.9 의 pH 를 갖는다.

Z2:

(B) 는 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,008 wt.-% 내지 0,08 wt.-% 의 총량의, 6,6`,6``-(1,3,5-트리아진-2,4,6-트리일트리이미노)트리헥산산이다

(E) 수성 매질,

여기서, CMP 조성물 (Q) 은 7.8 내지 8.9 의 pH 를 갖는다.

Z3:

(B) 는 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,008 wt.-% 내지 0,08 wt.-% 의 총량의, 2,4,6-트리메틸멜라민이다

(E) 수성 매질,

여기서, CMP 조성물 (Q) 은 7.8 내지 8.9 의 pH 를 갖는다.

Z4:

(B) 는 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,008 wt.-% 내지 0,08 wt.-% 의 총량의, 펜타메틸멜라민이다

(E) 수성 매질,

여기서, CMP 조성물 (Q) 은 7.8 내지 8.9 의 pH 를 갖는다.

Z5:

(B) 는 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,008 wt.-% 내지 0,08 wt.-% 의 총량의, {[비스(디메틸아미노)-1,3,5-트리아진-2-일)](메틸)아미노}메탄올이다

(E) 수성 매질,

여기서, CMP 조성물 (Q) 은 7.8 내지 8.9 의 pH 를 갖는다.

Z6:

(B) 는 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,001 wt.-% 내지 0,05 wt.-% 의 총량의, ({비스[(하이드록시메틸)아미노)]-1,3,5-트리아진-2-일}아미노)메탄올이다

(E) 수성 매질,

여기서, CMP 조성물 (Q) 은 7.8 내지 8.9 의 pH 를 갖는다.

Z7:

(B) 는 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,001 wt.-% 내지 0,05 wt.-% 의 총량의, 2,4-디아미노-6-디알릴아미노-1,3,5-트리아진이다

(E) 수성 매질,

여기서, CMP 조성물 (Q) 은 7.8 내지 8.9 의 pH 를 갖는다.

Z8:

(B) 는 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,001 wt.-% 내지 0,05 wt.-% 의 총량의, ({비스[비스(하이드록시메틸)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일}(하이드록실-메틸)아미노)메탄올이다

(E) 수성 매질,

여기서, CMP 조성물 (Q) 은 7.8 내지 8.9 의 pH 를 갖는다.

Z9:

(B) 는 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,001 wt.-% 내지 0,05 wt.-% 의 총량의, N2,N4-디-tert-부틸-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민이다

(E) 수성 매질,

여기서, CMP 조성물 (Q) 은 7.8 내지 8.9 의 pH 를 갖는다.

Z10:

(B) 는 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0,001 wt.-% 내지 0,05 wt.-% 의 총량의, N2,N4-비스(프로프-2-엔-1-일)-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민이다

(E) 수성 매질,

여기서, CMP 조성물 (Q) 은 7.8 내지 8.9 의 pH 를 갖는다.

CMP 조성물을 제조하기 위한 프로세스가 일반적으로 알려져 있다. 이들 프로세스는 본 발명에 따라 사용되는 CMP 조성물의 제조에 적용될 수도 있다. 이것은, 수성 매질 (E), 바람직하게는 물에 상기-설명된 구성요소 (A), (B), (C), (D) 및 선택적인 구성요소를 분산 또는 용해시키고, 선택적으로 산, 염기, 완충제 또는 pH 조정제를 첨가하는 것을 통해 pH 값을 조정함으로써 수행될 수 있다. 이 목적을 위해, 관례적 및 표준 혼합 공정 및 혼합 장치, 예컨대 진탕되는 베셀, 고 전단 임펠러, 초음파 혼합기, 균질기 노즐 또는 역류 혼합기가 사용될 수 있다.

폴리싱 공정은 일반적으로 알려져 있고, 집적 회로를 갖는 웨이퍼들의 제작에서 CMP 에 대해 관례상 사용되는 컨디션들 하의 장비 및 프로세스들로 수행될 수 있다. 폴리싱 공정이 수행될 수 있는 장비에 대한 제약은 없다.

당해 기술에 알려진 바와 같이, CMP 프로세스를 위한 전형적인 장비는 폴리싱 패드로 커버되는 회전 플래튼으로 이루어진다. 또한, 궤도 연마기가 사용되어 왔다. 웨이퍼는 캐리어 또는 척 상에 장착된다. 프로세싱되는 웨이퍼의 사이드는 폴리싱 패드 (단일 사이드 폴리싱 공정) 를 대면한다. 리테이닝 고리가 웨이퍼를 수평 위치에서 고정시킨다.

캐리어 아래에서, 더 큰 직경의 플래튼은 또한, 일반적으로 수평으로 배치되고 폴리싱될 웨이퍼의 표면과 평행한 표면을 제시한다. 플래튼 상의 폴리싱 패드는 평탄화 프로세스 동안 웨이퍼 표면을 접촉한다.

물질 손실을 생성하기 위해, 웨이퍼는 폴리싱 패드 위로 프레싱된다. 캐리어 및 플래튼 양자 모두는 보통, 캐리어 및 플래튼으로부터 수직하게 확장한 그들 각각의 샤프트를 중심으로 회전하도록 야기된다. 회전하는 캐리어 샤프트는 회전 플래튼에 대한 위치에서 고정된 채로 있을 수도 있거나 플래튼에 대해 수평으로 진동할 수도 있다. 캐리어의 회전 방향은 전형적으로, 필연적인 것은 아니지만, 플래튼의 회전 방향과 동일하다. 캐리어 및 플래튼에 대한 회전 속도는 일반적으로, 필연적인 것은 아니지만, 상이한 값으로 설정된다. 본 발명의 CMP 프로세스 동안, 본 발명의 CMP 조성물은 보통, 연속적인 스트림으로서 또는 드롭와이즈 방식으로 폴리싱 패드 위에 도포된다. 관례상, 플래튼의 온도는 10 내지 70℃ 의 온도로 설정된다.

웨이퍼 상의 로드 (load) 는, 종종 백킹 필름으로서 지칭되는 소프트 패드로 커버된, 예를 들어 강철로 제조된 평판에 의해 적용될 수 있다. 더 진보된 장비가 사용되고 있으면, 공기 또는 질소 압력으로 로드되는 가요성 막은 웨이퍼를 패드 위로 프레싱한다. 이러한 막 캐리어는, 하드 폴리싱 패드가 사용될 때, 웨이퍼 상의 하방 압력 분포가 하드 플래튼 설계를 갖는 캐리어의 것과 비교하여 더 균일하기 때문에 낮은 하방 힘 프로세스에 대해 바람직하다. 웨이퍼 상의 압력 분포를 제어하기 위한 옵션을 갖는 캐리어가 또한, 본 발명에 따라 사용될 수도 있다. 이들은 보통, 서로 독립적으로 소정 정도로 로드될 수 있는 다수의 상이한 챔버들로 설계된다.

추가의 세부사항에 대해서는 WO 2004/063301 A1, 특히 페이지 16, 단락 [0036] 내지 페이지 18, 단락 [0040] 을 도 2 와 함께 참조한다.

본 발명의 CMP 프로세스의 방식으로 및/또는 본 발명의 CMP 조성물을 사용하여, 탁월한 기능을 갖는 코발트 및/또는 코발트 합금을 포함하는 집적 회로를 갖는 웨이퍼가 획득될 수 있다.

본 발명에 따라 사용되는 CMP 조성물은 사용 준비된 슬러리로서 CMP 프로세스에서 사용될 수 있고, 이들은 긴 저장 수명을 갖고 장 시간 동안 안정적인 입자 크기 분포를 보여준다. 따라서, 이들은 핸들링 및 저장하기가 용이하다. 이들은 탁월한 폴리싱 성능, 특히 코발트의 높은 물질 제거율 (MRR) 과 결합되어 코발트 및/또는 코발트 합금의 낮은 정적 에칭율을 보여준다. 그 구성요소의 양이 최소로 억제하기 때문에, 본 발명에 따라 사용되는 CMP 조성물은 각각 비용-효율적인 방식으로 사용될 수 있다.

도 1: 입자의 형상에 따른 형상 계수의 변동의 도식적 실례
도 2: 입자의 연신에 따른 구형도의 변동의 도식적 설계
도 3: 등가원 직경 (ECD) 의 도식적 실례
도 4: 탄소 포일 상의 20 wt.% 고형분을 갖는 건조된 코쿤-형상의 실리카 입자 분산물의 에너지 여과된-투과 전자 현미경 (EF-TEM) (120 킬로 볼트) 이미지

실시예 및 비교예

CMP 실험에 대한 일반적인 절차가 이하에서 설명된다.

200 mm Co/Co 웨이퍼에 대한 표준 CMP 프로세스:

Strasbaugh nSpire (모델 6EC), ViPRR 부유 리테이닝 고리 캐리어;

하방 압력: 1.5 psi;

배면측 압력: 1.0 psi;

리테이닝 고리 압력: 1.0 psi;

폴리싱 테이블 / 캐리어 속도: 130 / 127 rpm;

슬러리 유량: 300 ml / min;

폴리싱 시간: 15 s; (Co)

60 s; (Cu)

폴리싱 패드: Fujibo H800;

백킹 필름: Strasbaugh, DF200 (136 홀);

컨디셔닝 툴: Strasbaugh, 소프트 브러쉬, 엑스-시추 (ex-situ); 각각의 웨이퍼 후에, 패드는 5lbs 하방 힘으로 2 스윕에 의해 다른 웨이퍼의 다음 프로세싱에 대해 컨디셔닝된다. 브러쉬는 부드럽다. 이것은, 200 스윕 후에도 브러쉬가 소프트 폴리싱 패드 상에 상당한 제거율을 야기하지 않을 것이라는 것을 의미한다.

3 개의 더미 TEOS 웨이퍼가, 금속 웨이퍼가 폴리싱 (Co 웨이퍼가 15 초 동안 폴리싱) 되기 전에 60 초로 폴리싱된다.

슬러리는 국부 슬러리 스테이션에서 교반된다.

금속 블랭킷 웨이퍼에 대한 표준 분석 절차:

제거율은 Sartorius LA310 S 스케일 또는 NAPSON 4-포인트 프로브 스테이션에 의한 CMP 전 및 후의 웨이퍼의 중량 차이에 의해 확인된다.

제거율의 방사상 균일도는 NAPSON 4-포인트 프로브 스테이션을 사용하여 39 포인트 직경 스캔 (범위) 에 의해 평가된다.

금속박 코팅된 웨이퍼의 CMP 에 대한 표준 소비성:

Co 필름: Ti 라이너 상의 2000 A PVD Co (공급자: AMT);

pH - 값은 pH 조합 전극 (Schott, 청색 라인 22 pH 전극) 을 이용하여 측정된다.

Co 정적 에칭율 (Co-SER) 의 확인을 위한 표준 절차:

Co-SER 실험은 하기와 같이 수행되었다. (AMT 로부터의) 2.5x2.5 cm PVD Co 를 커팅하고 DI 수로 세정하였다. Co 필름 두께 (d전) 는 4-포인트 프로브를 이용하여 측정되었다. 0.5% H₂O₂ 를 함유하는 400ml 의 신선한 제조된 슬러리가 비이커 안에 놓이고, 나중에 50℃ 로 만들었다. Co 쿠폰은 슬러리 안에 배치되어 3 분 동안 슬러리에서 유지되었다. 그 후, 쿠폰은 세정되어 N2 로 건조되었다. Co 필름 두께 (d후) 는 동일한 소자로 다시 측정되었다. Co-SER 은 하기 식에 의해 확인되었다:

SER (Å/min)= (d전- d후)/3

슬러리 제조를 위한 표준 절차:

글라이신 10 wt.% 의 수용액이 초-순수 물에 원하는 양의 글라이신을 용해시킴으로써 제조된다. 20 분 동안의 교반 후에, 이 용액은 중화되고 pH 는 KOH 의 4.8 wt.% 수용액을 첨가함으로써 pH 8.05 ± 0.1 로 조정된다. 밸런스 물이 첨가되어 농도를 조정할 수도 있다. 각각의 트리아진 유도체 (B) 1 wt.% 의 수성 모액은 초-순수 물에 원하는 양의 트리아진 유도체 (B) 를 용해시키고, 트리아진 유도체 (B) 의 고형물 모두가 용해될 때까지 30 분 동안 교반함으로써 제조된다.

실시예의 CMP 슬러리를 제조하기 위해, 글라이신 (아미노산 (C)) 용액, 트리아진 유도체 (부식 저해제 (B)) 용액이 혼합되고 콜로이드 실리카 입자의 용액 ((A) 예를 들어 Fuso^® PL-3 의 20 % 모액) 이 연속적인 교반 하에서 첨가된다. 원하는 양의 연마제 (A) 의 완벽한 첨가 후에, 분산물이 추가의 5 분 동안 교반된다. pH 는 KOH 의 4.8 wt.% 수용액을 첨가함으로써 8.3 ± 0.1 으로 조정된다. 밸런스 물이 하기의 실시예 및 비교예의 표 2 및 표 3 에 열거된 값으로 CMP 슬러리의 농도를 조정하도록 교반 하에서 첨가된다. 그 후에, 실온에서 0.2 ㎛ 필터를 통과시킴으로써 분산물이 여과된다. 원하는 양의 H₂O₂ (D) 는 슬러리가 CMP 에 대해 사용되기 전에 (1 내지 15 분) 바로 전에 첨가된다.

실시예에서 사용되는 무기 입자 (A)

35 nm 의 평균 1 차 입자 크기 (d1) 및 70 nm 의 평균 2 차 입자 크기 (d2) (Horiba 기기를 통해 동적 광 산란 기술을 사용하여 확인된 바와 같음) 및 약 46 m²/g 의 비표면적을 갖는 콜로이드성 코쿤-형상의 실리카 입자 (예를 들어, Fuso^® PL-3) 가 사용되었다.

표 1: 코쿤-형상의 실리카 입자 (A) 의 입자 형상 분석의 실험적 결과

입자 형상 특성규명을 위한 절차

20 wt.% 고형분을 갖는 수성 코쿤-형상의 실리카 입자 분산물이 탄소 포일 상에 분산되고 건조되었다. 건조된 분산물은 에너지 여과된-투과 전자 현미경 (EF-TEM) (120 킬로 볼트) 및 주사 전자 현미경 2 차 전자 이미지 (SEM-SE) (5 킬로 볼트) 를 사용함으로써 분석되었다. 2k, 16 Bit, 0.6851 nm/픽셀 의 분해능을 갖는 EF-TEM 이미지 (도 4) 가 분석을 위해 사용되었다. 이미지는 노이즈 억제 후에 역치를 사용하여 2 진 코딩된다. 나중에, 입자는 수작업으로 분리되었다. 겹쳐 있는 및 모서리 입자는 구별되고, 분석에 사용되지 않았다. 앞에 정의된 바와 같은 ECD, 형상 계수 및 구형도가 계산되고 통계적으로 분류되었다.

A2 는 35 nm 의 평균 1 차 입자 크기 (d1) 및 75 nm 의 평균 2 차 입자 크기 (d2) (Horiba 기기를 통해 동적 광 산란 기술을 사용하여 확인된 바와 같음) 를 갖는 약 90 m²/g 의 비표면적을 갖는 덩어리화된 입자 (예를 들어, Fuso^® PL-3H) 가 사용되었다.

표 2: 실시예 1 및 비교예 V1 의 CMP 조성물, 이들 조성물을 사용하는 200 mm Co 웨이퍼의 화학-기계적 폴리싱의 프로세스에서 그 pH 값, 농도, Co-SER 데이터 뿐만 아니라 그 Co-MRR 데이터, 여기서 CMP 조성물의 수성 매질 (E) 은 탈이온화된 물이다. 구성요소 (A), (B), (C) 및 (D) 의 양은 대응하는 CMP 조성물의 중량에 의해 중량 퍼센트 (wt.%) 로 명시된다. (E) 외의 구성요소의 양이 CMP 조성물의 총 y 중량 % 이면, (E) 의 양은 CMP 조성물의 (100-y) 중량 % 이다.

본 발명에 따른 CMP 조성물은 표 2 에 도시된 실시예에 의해 입증될 수 있는 바와 같이 Co 에칭율에서 급격한 감소 및 코발트 물질 제거율 (MRR) [Å/min] 의 관점에서 개선된 폴리싱 성능을 보여주고 있다.

Claims

(i) 코발트 및/또는 (ii) 코발트 합금을 포함하는 기판 (S) 의 화학 기계적 폴리싱을 위한 화학 기계적 폴리싱 (CMP) 조성물 (Q) 로서,
CMP 조성물 (Q) 은,
(A) 무기 입자
(B) 6,6`,6``-(1,3,5-트리아진-2,4,6-트리일트리이미노)트리헥산산, {[비스(디메틸아미노)-1,3,5-트리아진-2-일)](메틸)아미노}-메탄올, ({비스[(하이드록시메틸)아미노)]-1,3,5-트리아진-2-일}아미노)메탄올, 2,4-디아미노-6-디알릴아미노-1,3,5-트리아진, ({비스[비스(하이드록시메틸)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일}(하이드록실-메틸)아미노)메탄올, N2,N4-디-tert-부틸-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민 및 N2,N4-비스(프로프-2-엔-1-일)-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 트리아진 유도체 (B)
(C) 적어도 1 종의 아미노산,
(D) 적어도 1 종의 산화제
(E) 수성 매질을 포함하고,
CMP 조성물 (Q) 은 7 내지 10 의 pH 를 갖는, 화학 기계적 폴리싱 (CMP) 조성물 (Q).
제 1 항에 있어서,
무기 입자 (A) 는 콜로이드성 무기 입자인, CMP 조성물 (Q).
제 2 항에 있어서,
콜로이드성 무기 입자는 실리카 입자인, CMP 조성물 (Q).
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
트리아진 유도체 (B) 의 총량은 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.003 wt.% 내지 0.1 wt.% 의 범위에 있는, CMP 조성물 (Q).
제 1 항에 있어서,
적어도 1 종의 아미노산 (C) 은 글라이신, 알라닌, 류신, 발린, 시스테인, 세린, 프롤린 또는 이들의 염인, CMP 조성물 (Q).
제 1 항에 있어서,
적어도 1 종의 아미노산 (C) 의 총량은 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 wt.% 내지 2.25 wt.% 의 범위에 있는, CMP 조성물 (Q).
제 1 항에 있어서,
산화제는 과산화물을 포함하는, CMP 조성물 (Q).
제 1 항에 있어서,
산화제는 과산화수소인, CMP 조성물 (Q).
화학 기계적 폴리싱 (CMP) 조성물 (Q) 로서,
(A) 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 wt.% 내지 3 wt.% 의 총량의 콜로이드 실리카 입자
(B) 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.003 wt.% 내지 0.15 wt.% 의 총량의, 6,6`,6``-(1,3,5-트리아진-2,4,6-트리일트리이미노)트리헥산산, {[비스(디메틸아미노)-1,3,5-트리아진-2-일)](메틸)아미노}-메탄올, ({비스[(하이드록시메틸)아미노)]-1,3,5-트리아진-2-일}아미노)메탄올, 2,4-디아미노-6-디알릴아미노-1,3,5-트리아진, ({비스[비스(하이드록시메틸)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일}(하이드록실-메틸)아미노)메탄올, N2,N4-디-tert-부틸-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민 및 N2,N4-비스(프로프-2-엔-1-일)-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1 종의 트리아진 유도체 (B)
(C) 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.2 wt.% 내지 0.9 wt.% 의 총량의, 글라이신, 알라닌, 류신, 발린, 시스테인, 세린, 프롤린 또는 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1 종의 아미노산 (C)
(D) 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.2 wt.% 내지 2 wt.% 의 총량의 과산화수소
(E) 수성 매질을 포함하고,
CMP 조성물 (Q) 은 7 내지 10 의 pH 를 갖는, 화학 기계적 폴리싱 (CMP) 조성물 (Q).
반도체 산업에서 사용되는 기판 (S) 의 화학 기계적 폴리싱을 포함하는 반도체 소자의 제조를 위한 프로세스로서,
기판 (S) 은,
제 1 항 내지 제 3 항 및 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 CMP 조성물 (Q) 의 존재 하에
(i) 코발트 및/또는
(ii) 코발트 합금
을 포함하는, 반도체 소자의 제조를 위한 프로세스.
제 12 항에 있어서,
코발트의 정적 에칭율 (SER) 은 100 Å/min 미만인, 반도체 소자의 제조를 위한 프로세스.
제 12 항에 있어서,
코발트의 물질 제거율 (MRR) 은 300 내지 6000 Å/min 의 범위로 조정되는, 반도체 소자의 제조를 위한 프로세스.