KR20060115712A - 화학적 기계적 평탄화용 비-중합성 유기 입자 - Google Patents

화학적 기계적 평탄화용 비-중합성 유기 입자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학적 기계적 평탄화(CMP)에 이용하는 비-중합성 유기 입자를 포함하는 연마제 조성물에 관한 것으로서, 반도체 산업에서 광범위하게 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물은 바람직하게는 비-중합성 유기 입자 0.001-20 중량%, 산화제 0.1-10 중량%, 킬레이트제 0.05-10 중량%, 계면활성제 0.01-10 중량%, 및 부동화제 0-10 중량%와 연수를 포함하며, pH 2-12 범위내이며, 여기에서 상기 백분율은 중량/중량 백분율을 나타내고, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 본 발명의 연마제 조성물은 CMP 적용에 신규한 연마제 조성물을 이용할 경우에 효율적인 연마율, 탁월한 선택성 및 양질의 표면을 제공한다.

Description

화학적 기계적 평탄화용 비-중합성 유기 입자{NON-POLYMERIC ORGANIC PARTICLES FOR CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION}
본 발명은 화학적 기계적 평탄화(chemical mechanical planarization, CMP)를 위한 연마제 조성물에 관한 것으로서, 연마제 재료로서 비-중합성 유기입자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 비-중합성 유기입자를 제조하는 방법, CMP용으로도 이용가능한 연마제 조성물의 제조방법 및 이를 이용한 CMP 방법에 관계한다.
CMP는 반도체 산업분야에서 통상적으로 사용되는 기술이다. 집적회로 내의 순수 기판 표면 및 반도체 웨이퍼(wafer), 유전층(dielectric layer), 전도성 와이어(conducting wire) 및 배리어 재료(barrier material)의 복합체 표면은 어느 정도의 평탄성(planarity)을 달성하기 위해 연마되어야 하는데, 이는 집적회로의 고집적도를 달성함에 있어 매우 중요하다. 일반적으로, CMP 기술은 슬러리(slurry), 패드(pad), 연마기(polisher), 후-세정장치(post-cleaning device)를 포함하는 4 가지 주요한 특수한 기술들로 이루어진다. 상기 CMP 슬러리는 습윤화 및 연마제, 패드 및 웨이퍼 표면 간의 상호작용을 적정화하기 위한 화학적 환경을 제공하고, 또한 연마 표면에 가해지는 기계적 힘을 완화시킨다. 슬러리는 CMP 공정에서 핵심적인 역할을 하며, 생산효율과 제품의 품질을 결정한다.
본 발명은 일반적으로는 반도체 장치의 제조에 관계하며, 더욱 상세하게는 금속(예를 들면, Cu)층과 배리어 재료(예를 들면, Ta, TaN 등) 및 유전성 재료(dielectric material)의 연마를 위한 개량된 화학적 기계적 평탄화용 슬러리 조성물에 관계한다.
반도체 웨이퍼는 전형적으로 실리콘 웨이퍼와 같은 기판을 포함하는데, 상기 실리콘 웨이퍼 위에는 다수의 집적회로가 형성되어져 있다. 집적회로의 제조에 있어서, 웨이퍼 표면의 평탄성과 품질은 극히 중요하다. 초고밀도 집적회로(ultra high density integrated circuit)를 생산하는데 요구되는 평탄성의 정도를 달성하기 위하여, CMP 공정이 채용되고 있다.
일반적으로, CMP는 화학적으로 반응성 있는 연마제 슬러리로 습윤화되어 있는 움직이는 연마 표면에 대하여 반도체 웨이퍼를 압력을 가하는 단계(pressing)를 포함한다. 통상적인 슬러리는 산성이거나 염기성이고, 일반적으로 알루미나(alumina), 실리카(silica), 지르코늄 옥사이드(zirconium oxide), 마그네슘 옥사이드(magnessium oxide) 또는 세륨 옥사이드(cerium oxide) 연마제 입자를 포함한다. 연마 표면은 통상 폴리우레탄과 같은 비교적 부드러운 다공질 재료로 만들어진 평면 패드이다. 상기 패드는 통상 평면 플래튼(planar platen)위에 탑재된다. 연속 패드 장치(continuous pad device) 또한 시험되고 있다. 패드가 연마제를 함유하 고 있어 슬러리가 제외된 시스템 또한 사용되고 있다.
집적회로는 기판 상의 영역과 기판 상의 층들을 패턴화하여 화학적 및 물리적으로 기판에 집적된다. 상기 층은 일반적으로 전도성, 절연성 또는 반도체의 성질을 갖는 다양한 재료에 의해 형성된다. 또한, 배리어 재료나 배리어는 이온 및 접착 촉진제(adhesion promoter)의 이동(migration)을 방지하기 위하여 사용된다. 장치가 높은 수율(yeilds)을 갖도록 하기 위해서는 평편한 반도체 웨이퍼로 시작하는 것이 무엇보다도 중요하다. 그 표면이 불균일(예를 들어,불균등한 돌출이나 표면 불완전성)한 경우, 다양한 문제가 발생할 수 있고, 그 결과 작동 불가능한 장치가 다수 유발될 수 있다. 보다 상세한 내용은 이하의 참고문헌을 통해 알 수 있다: Luo 등, "Chemical- Mechanical Polishing of Copper: A Comparative Analysis," 2월 13-14 CMP- MIC 컨퍼런스, 1997 ISMIC--200 : 197/0083; Babu 등, "Some Fundamental and Technological Aspects of Chemical-Mechanical Polishing of Copper Films : A Brief Review," 2월 19-20, 1998 CMP-MIC 컨퍼런스, 1998 IMIC-300P98/0385 ; Tseng 등, "Effects of mechanical characteristics on the chemical-mechanical polishing of dielectric thin films," Thin Solid Films, 290-291 (1996) 458-463; Nanz 등, "Modeling of Chemical-Mechanical Polishing : A Review,"IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 8, No. 4, 1995 11월; Stiegerwald 등, "Pattern Geometry Effects in the Chemical-Mechanical Polishing of Inlaid Copper Structures," :" J. Electrom. Soc. , Vol 141, 1994년 10월 10일 ; Fury, "Emerging developments in CMP for semiconductor planarization--Part 2," Solid State Technology, 81-88, 1995년 7월; Fury, "CMP Standards: A Frustration Cure," Semiconductor International, 1995년 11월 .
표면 평탄성(Surface planarity)은 마이크로 전자공학에 있어서 가장 중요하다. 집적 기술이 초 대규모 집적 회로(Ultra Large Scale Integration, ULSI)의 시대로 다가감에 따라, CMP는 오늘날의 평탄성 요구를 만족시키는 유일하게 실행가능한 기술로 부상하고 있다. CMP에 있어서 오늘날 가장 중요한 과제 중의 일부는 디싱(dishing)과 침식(erosion), 부식(corrosion), 표면의 결함(defect), 연마 속도의 조절 및 표면상의 다른 재료 중에서의 선택성이 포함된다. 선행기술은 이러한 목적을 성취하기 위해 다음과 같은 시도를 하고 있다.
미국 특허 제 4,959,113호는 수용성 슬러리(aqueous slurry)로 금속표면을 연마하는 방법을 개시하고 있다. 슬러리 조성물은 물(water), Si02, Al203, TiO2, Zr02, Ce02, Sn02, SiC, TiC와 같은 연마제 및 IIA, IIIA, IVA 또는 IVB 족 중 임의의 양이온과 클로라이드(chloride), 브로마이드(bromide), 아이오다이드(iodide), 나이트레이트(nitrate),설페이트 포스페이트(sulphate phosphate), 또는 퍼클로레이트(perchlorate) 중 임의의 음이온을 함유하는 염을 포함한다. 상기 특허는 또한 무기산(mineral acid)으로 조정되는 1-6의 pH 범위를 개시하고 있다.
미국 특허 제 5,084,071호는 예를 들면, 1 중량% 미만의 알루미나를 함유하는 Si02, Ce02, Fe203, SiC, Si3N4 와 같은 연마제입자, 연마 촉진제(polishing accelerator)로서 전이금속 킬레이트화 염(transition metal chelated salt)(예, EDTA)을 포함하는 CMP 슬러리를 개시하고 있다.
미국 특허 제 5,114,437호는 알루미늄 기판 연마용 CMP 슬러리를 개시하고 있으며, 이는 0.2-0.5 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는 알루미나와 크로뮴(III)나이트레이트(chromium(III) nitrate), 란타늄나이트레이트(lanthanum nitrate), 암모늄 세륨(III)나이트레이트(ammonium cerium(III) nitrate) 및 네오디뮴 나이트레이트(neodymium nitrate)로 구성된 군에서 선택된 연마 촉진제를 포함한다.
미국 특허 제 5,209,816호는 CMP 슬러리로 Al-이나 Ti-을 함유하는 금속층을 연마하는 방법을 개시하고 있으며, 상기 CMP 슬러리는 무기 연마제 재료(inorganic abrasive material), H3PO4 0.1-20 부피% 및 H202 1-30 부피%를 포함한다.
미국 특허 제 5,225,034호는 웨이퍼 상에 구리 와이어를 제조하기 위하여 반도체 웨이퍼 상의 구리층을 연마하는데 사용되는 CMP 슬러리를 개시한다. 상기 슬러리는 AgNO3, 무기 연마제 입자 및 H202, HClO, KClO,K2MnO4 또는 CH3COOOH로부터 선택된 산화물을 포함한다.
미국 특허 제 5,340,370호는 텅스텐이나 텅스텐 나이트라이드 필름(tungsten nitride film)을 연마하기 위한 CMP 슬러리를 개시하고, 이는 포타슘 페리시아나이드(potassium ferricyanide)와 같은 산화제, 무기 연마제 입자, 물을 포함하며, 2-4 범위의 pH를 갖는다.
미국 특허 제 5,366,542호는 알루미나 연마제입자, 폴리아미노카르복실산(EDTA)과 소디움이나 포타슘 염 이루어지는 군으로부터 선택된 킬레이트제를 포함 하며, 추가적으로 베오마이트(beohmite) 또는 알루미늄 염을 포함할 수 있는 CMP 슬러리를 개시하고 있다.
미국 특허 제 5,391,258호는 실리콘, 실리카 또는 실리케이트 복합재료(silicate composite) 연마용 CMP 슬러리를 개시한다. 상기 슬러리는 무기 연마제 입자에 더하여 하이드로젠 퍼옥사이드(hydrogen peroxide)와 포타슘 하이드로젠 프탈레이트(potassium hydrogen phthalate)를 포함한다.
미국 특허 제 5,516,346호는 티타늄 필름용 CMP 슬러리를 개시하고 있다. 상기 슬러리는 포타슘 플로라이드(potassium fluoride), 실리카와 같은 무기 연마제 입자를 포함하고, pH는 8 미만이다(pH < 8).
미국 특허 제 5,527,423호는 금속층 연마용 슬러리를 개시하고 있으며, 상기 슬러리는 아이언 나이트레이트(iron nitrate)와 같은 산화제, 적어도 50%의 감마 상(gamma phase)을 함유하는 알루미나 입자, 폴리알킬 실록산(polyalkyl siloxane) 또는 폴리알킬렌 에테르(polyoxyalkylene ether)와 같은 비이온성 계면활성제(nonionic surfactant)로 구성된다.
미국 특허 제 6,171,352호는 무기 연마제입자 외에 부가적으로 연마 촉진제를 함유하는 CMP 슬러리를 개시하며, 상기 연마 촉진제는 모노카르복시 ㄱ기onocarboxy group-) 또는 아미노 기(amino group-) 함유 화합물 및 선택적으로 나이트레이트 염 및 이에 더하여 폴리아크릴 산이나 그 공중합체와 같은 점도 조절제(viscosity modifier)를 포함한다.
미국 특허 제 6,258,721호는 연마제 재료로 다이아몬드 입자를 사용하고,산 화제, 킬레이트제, 계면활성제 및 기타 첨가제를 포함하는 혁신적인 CMP 슬러리를 개시하고 있다.
상술한 모든 보고된 CMP 슬러리는 무기입자를 연마제 재료로서 사용하고, 디싱과 침식, 부식, 표면의 결함, 연마율 및 표면상 다른 재료 중에서의 선택성을 적절히 조절하는데 문제점이 있다.
CMP 슬러리를 제조하는 데 있어 다른 시도는 유기 중합성 입자를 연마제 재료로서 사용하는 것이다. 그러한 연마제 재료를 함유하는 유기 중합 입자는 미국 특허 제 6,620,215호에 개시되어 있다. 또한, 미국 특허 제 6,576,554호는 액상이고 다수의 연마 입자를 갖는 CMP용 슬러리를 제안하고 있으며, 여기에서 상기 연마 입자는 열압축 중합성 유기 입자(thermocompressing polymeric organic particles) 및 무기 입자에 의하여 형성된 복합성 입자(composite paticle)를 함유한다. 그러나, 이러한 특허 중 어느 것도 CMP 슬러리에 있어서 유기 비-중합성 연마제 입자의 사용이나 이들의 예상치 못한 탁월한 특성을 개시하거나 제안하고 있지 않다.
발명의 개요
본 발명은 그 내부에 유기 연마제 입자를 사용하는 새로운 CMP 조성물 및 슬러리를 제공한다. 본 발명은 더 나아가 비-중합성 유기입자를 입자와 웨이퍼 표면 간의 상호작용을 제어하는데 이용하며, 이는 종래의 무기 연마제 입자로서는 불가능한 CMP 적용에 대한 특유한 특성을 제공한다.
CMP 슬러리에서 입자는 적어도 3가지 기능을 가진다: 연마되는 표면을 잘라내는 연마제로서의 기능, 원하는 구성성분을 운반하고/또는 연마되고 있는 표면으로부터 마멸된 재료를 제거하는 운반체로서의 기능, 및 슬러리의 유동학적 활동을 조정하는 첨가제로서의 기능을 수행한다. 전형적으로, 연마제 재료는 상대적 경도(hardness)를 기준으로 선택되어 진다. 일반적으로 연마제 입자의 경도가 높아야 허용가능한 제거율을 달성할 수 있기 때문에 상용되는 연마제 입자는 실리카, 알루미나, 세리아(ceria), 폴리스티렌 수지 등을 포함하는 중합성 무기 입자거나 중합성 유기 입자이다. 선행기술을 살펴보면 비-중합성 연성 유기 입자(non-polymeric soft organic particle)는 슬러리 배합(formulation)에 있어 장래에 사용가능한 핵심 구성요소로서 전혀 고려되어 오지 않았음을 보여준다. 본 발명은 이러한 비-중합성 유기입자가 CMP 적용과 CMP 수행에 있어 의외의 유익한 특성과 가치를 갖는다는 발견에 기초하고 있다.
연성 비-중합성 유기입자를 사용함에 있어 하나의 중요한 이점은 CMP 동안 형성되는 결함(defect)의 감소에 있다. 또 다른 이점은 연성 비-중합성 유기입자가 구리에 대한 제거율에 있어 배리어와 유전체를 능가하는 탁월하게 높은 선택성을 제공하는 능력을 갖는다는 것이다. 그리고 또한 비-중합성 유기입자를 포함하는 조성물과 슬러리의 또 다른 예상치 못한 이점은 비-중합성 유기입자가 재료 제거율(MMR)을 위한 압력에 민감하지 않다는 것이다. 이것은 특별히 가치있는 점으로서, 이는 오늘날의 CMP 산업계가 제거율은 감소시키지 않으면서도 하향력(down-force)은 줄여야 하는 어려운 도전에 직면하고 있기 때문이다. 부가하면, 상기 연마제 입자는 밀도면에서 매우 낮을 수 있으며, 이로써 CMP 적용에 있어 훨씬 더 안정적인 조성물과 슬러리를 제공하게 된다.
본질적으로 입자가 연성이면, 예를 들어 제거율이 감소되는 것과 같이 그들의 연마제로써의 능력도 감소된다. 제거율에 있어 이런 손실을 보상하기 위해, 고안된 것이 슬러리의 유동학적 활동(rheological behavior)을 조정하는 것이다. 다른 말로 하면, 슬러리의 조성물은 하향력에 대한 낮은 의존도와 함께 마찰력을 증가시켜 제거율을 상승시키기 위하여 알맞게 조정될 수 있다.
대부분의 CMP 슬러리에 대하여 MMR과 하향력은 프레스톤 등식에 의해 설명되는 관계를 따른다:
MRR = C x P + K
상기 MMR은 재료 제거율이고, P는 하향력이나 압력이며, K는 화학적/기계적 조절제이고, C는 프레스톤 상수에 해당한다.
1000Å/psi 이상의 프레스톤 상수는 대부분의 연마제 슬러리에 대해 만족된다. 낮은 K 유전체에 대해 결함을 줄이고 손상을 피하기 위해 낮은 하향력 공정이 바람직하다. 오늘날 CMP 산업계가 직면한 하나의 도전은 낮은 하향력에서 높은 MMR을 어떻게 유지할 수 있느냐하는 것이다. 이러한 이유로, 영(zero) 이나 작은 프레스톤 상수를 갖는 CMP 슬러리가 바람직하다. 비-중합성 유기입자에 기초하여 배합된 슬러리의 경우, 유동학적 활동이 그러한 종래의 경성 무기 연마제 입자(hard inorganic abrasive particles)와는 매우 달라질 수 있다. 유기 입자는 매우 높은 변형 가능성(deformation probability)이나 탄성(elasticity)을 가질 수 있기 때문에 프레스톤 상수는 훨씬 작을 수 있다. 또한, 비-중합성 입자를 사용하는 슬러리의 제거 메카니즘은 마찰력 변형(friction force alteration) 또는 입자와 연마되는 표면과의 화학적 상호작용에 의해 주로 제어되기 때문에, 하향력에 있어 놀라운 감소가 있는 것이다.
본 발명의 상세한 설명:
본 발명의 하나의 구현예는 화학적 기계적 평탄화 연마제 조성물로서, 이는 연마제 재료로서 비-중합성 유기입자와 용제를 슬러리 형태로 포함하는 것이다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 비-중합성 유기 연마제 입자는 1 ㎛ 미만의 평균 입자크기를 갖는다. 바람직하기로는 평균 입자 크기는 0.05-0.75 ㎛이다. 가장 바람직하기로는, 평균 입자 크기는 0.2-0.5㎛ 이다. 입자는 습식 분쇄(wet grinding)와 같은 다양한 기술에 의하여 분산제를 사용하거나 사용하지 아니하고, 크기가 축소될 수 있다. 작은 크기의 입자를 사용하는 기술적 이점은 긁힘(scratch)이 더 적고, 접촉면이 더 넓어진다는 것이며, 이로써 최종 결과물이 보다 효율적으로 연마되고 보다 양질의 표면을 갖게 된다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 비-중합성 유기 연마제 입자의 입자 크기는 좁은 입도 분포(narrow size distribution)를 갖는다. 바람직하게는, 입도 분포가 ±75% 미만이다. 더욱 바람직하게는, 입도 분포가 ±60% 미만이다. 가장 바람직 하게는, 입도 분포 ±50% 미만이다. 좁은 입도 분포를 가지는 것의 이점은 두 가지이다. 하나는 좁은 입도 분포는 직접적으로 낮은 과도 크기 입자 카운트(over sized particle count)와 상관될 수 있다는 것이다. 과도 크기(> 1 ㎛)의 입자는 긁힘(scratch), 분리(pull out), 박리(delamination)와 같은 다양한 표면 결함과 연관되어 있다. 좁은 입도 분포의 다른 이점은 성능 일정성(perfomance consistancy)이다. 보다 구체적으로, CMP 성능은 입자크기 및 다른 물리적 성질과 보다 직접적이고 일관성 있게 관련될 수 있다.
상기 비-중합성 유기 연마제 입자의 화학적 구조는 입자를 필수불가결하게 구조적으로 완전하게 유지하기에 충분한 수소결합과 같은 분자간력(intermolecular force)을 공급하고, 연마될 표면과 상호작용할 수 있는 충분한 표면 작용기(surface functional group)을 갖도록 선택되어 진다. 비-중합성 유기 연마제입자에 사용되는 화합물의 화학적 구조를 알맞게 변형할 때, 상기 입자는 기판 표면 위의 다른 유형의 재료 위에 한 유형의 재료를 선택적으로 제거할 수 있도록 맞추어 진다. 바람직한 유기 연마제 입자에 사용되는 화합물의 유형은 적어도 하나의 아민(amine)과 아미도(amido) 기능성을 갖는다. 가장 바람직하게는, 상기 화합물은 멜라민(mellamine), 아세토구아나민(acetoguanamine), 벤조구아나민(benzoguanamine), 디시안디아미드(dicyandiamide) 및 이들의 염과 같은 멜라민 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이다. 여기서 "비-중합성"이라는 용어는 화합물이 공유결합된 단위를 함유하지 않는 것을 의미한다. 바람직하게는 상기 비-중합성 화합물의 분자량은 1000 g/mole 미만이다. 가장 바람직하게는, 비-중합성 화합물의 분자량은 75-250 g/mole이다.
예를 들면, 구리 CMP에 있어서, 멜라민과 그 유도체는 탁월한 예가 된다. 분자 중의 강한 수소결합은 입자를 서로 결합하게 하여, 잘 정련된(well defined) 입자를 형성한다. 표면에서 상기 아미노 기능성은 구리 산화물(copper oxide)과 구리 이온 간에 강한 상호작용을 제공한다. 멜라민의 구조적 변형, 및 멜라민 유도체는 그러한 분자간 상호작용을 잘 조정하고 슬러리의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 CMP 적용을 위한 조성물과 슬러리 내의 그러한 비-중합성 입자를 제조하는 방법을 개시한다. 본 발명은 본 발명의 조성물, 슬러리, 방법에 그러한 비-중합성 유기입자를 사용하는 것의 이점을 또한 개시한다.
상기 비-중합성 유기입자는 (멜라민과 같은) 화합물로 "필수적으로 구성된다." 여기서 "필수적으로 구성된다"는 어구는 비-중합성 유기입자가 조성물에서 순도 80 중량%를 초과함을 의미한다. 고형 입자는 격자(lattice)의 일부로서 결정화된 용제 군과 같은 불순물을 함유할 수 있다. 바람직하게는, 비-중합성 유기입자는 90 중량%를 초과하는 순도를 가진다. 가장 바람직하게는, 비-중합성 유기입자는 95 중량% 초과의 순도를 가진다. 상기 중량%의 값(value)은 입자의 총 중량을 기준으로 한다.
비-중합성 유기 입자의 크기와 크기의 분포는 산업상 표준에 따른 분쇄 기술(grinding techniques)을 사용하여 조절될 수 있다. 분쇄는 습식이나 건식의 조건하에 수행될 수 있다. 습식 분쇄(wet grinding)를 수행함에 있어, 분산제/계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다.
임의의 비이온성, 음이온성, 양이온성 및 양성의 분산제/계면활성제가 사용될 수 있다. 음이온성 분산제/계면활성제의 예로는 소디움스테아레이트(sodium stearrate), 소디움올레이트(sodium oleate), 소디움라우레이트(sodium raurate)와 같은 지방산 염(fatty acid salt); 소디움 도데실벤젠술포네이트(sodium dodecylbenzenesulfonate)와 같은 알킬아릴술폰산 염(alkylarylsulfonic acid); 소디움 라우릴술포네이트(sodium raurylsulfonate)와 같은 알킬 또는 알켄닐 술포네이트 에스터(alkyl or alkenyl sulfonate ester); 소디움 모노옥틸술포숙신네이트(sodium monosulfosuccinate), 소디움 디옥틸술포숙신네이트(CYTEC OT-75) 및 소디움 폴리옥시에틸렌라우릴술포숙신네이트(sodium polyoxyethylenerauraylsulfosuccinate)와 같은 알킬 술포숙신네이트 에스터 염; 베타-나프탈렌 술폰산의 응축 생성물의 소디움염 및 포름알데히드(DAXAD 19)와 같은 특정 방향족 술폰산의 소디움염-포르말린 축합물; 소디움폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 술포페이트(sodiumpolyoxyethylene rauryl ethersulfonate)와 같은 폴리옥시알킬렌 알킬 또는 알켄닐 에테르 술페이트 에스터염; 소디움 폴리옥시에틸렌 노닐페놀 에테르 술페이트(sodium polyoxyethylenenonylphenol ether sulfate)와 같은 폴리옥시알킬렌 알킬아릴 에테르 술페이트 에스터염; 등을 들 수 있다.
또한, 사용가능한 비이온성 분산제/계면활성제의 예로는 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(polyoxyethylene rauryl ether) 및 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르(plyoxyethylene stearyl ether)와 같은 폴리옥시알킬렌 알킬 또는 알켄닐 에테르; 폴리옥시에틸렌 옥틸페놀 에테르(polyoxyethylene octylphenol ehter) 및 폴리옥시에틸렌 노닐페놀 에테르(polyoxyethylene nonylphenol ether)와 같은 폴리옥시알킬렌 알킬 아릴 에테르; 소르비탄 모노라우레이트(sorbitan monoraurate), 소르비탄 모노스테아레이트(sorbitan monostearate) 및 소르비탄 트리올레이트(sorbitan triolate)와 같은 소르비탄 지방산 에스테르; 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monoraurate)와 같은 폴리옥시알킬렌 소르비탄 지방산 에스테르; 폴리옥시에틸렌 모노라우레이트(polyoxyethylene monoraurate) 및 폴리옥시에틸렌 모노스테아레이트(polyoxyethyne monostearate)와 같은 폴리옥시알킬렌 지방산 에스테르; 올레인산 모노글리세라이드(oleic acid monoglyceride) 및 스테아린산 모노글리세라이드(stearic acid monoglyceride)와 같은 글리세롤 지방산 에스테르; 폴리옥시에틸렌 폴리옥시포록실렌 블럭 공중합체(block copolymer); 등을 들 수 있다.
또한, 사용가능한 양이온성 분산제/계면활성제로서, 예를 들어 라우릴아민 아세테이트(raurylamine acetate)과 같은 알킬아민 염; 예를 들어 라우릴트리메틸암모늄 클로라이드 및 알킬벤질디메틸암모늄 클로라이드와 같은 4기로 이루어진 암모늄 염(quaternary ammonium salt); 폴리옥시에틸알킬아민(polyoxyethylenealkylamine); 등을 들 수 있다. 양성의 계면활성제(amphoteric surfactant)로서, 예를 들어 라우릴베타인 등과 같은 알킬 베타인(alkyl betaines)을 들 수 있다
이러한 분산제/계면활성제 중에서, 가장 바람직한 것은 소디움 디옥틸술포숙신네이트 또는 베타-나프탈렌 술폰산의 축합물의 소디움 염과 같은 포화 또는 불포화 디알킬 에스테르술포숙신네이트(dialkyl estersulfosuccinate)를 포름알데히드와 함께 사용하는 것이다.
비-중합성 유기입자의 크기 및 크기 분포를 조절하는 또 다른 방법은 미국 특허 제 5,931,771호 (Kozyuk)(및 그에 인용된 참고문헌)에 기술된 유체역학적 공동화(hydrodynamic cavitation)를 이용하는 것이다. 이 기술은 증기 기포의 제어된붕괴(collapse)에 기초한 것으로써 그 충격파(shock wave)는 입자를 충돌시키고 파괴되도록 한다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 슬러리는 적어도 하나의 계면활성제, 산화제, 킬레이트제 및 부동화제(passivation agent)를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 슬러리는 비-중합성 유기입자를 0.01-20 중량% 가진다. 바람직하게는, 슬러리는 0.005-15 중량%의 비-중합성 유기 입자를 가진다. 가장 바람직하게는, 상기 슬러리는 0.01-10 중량%의 비-중합성 유기 입자를 가진다. 상기 중량%는 슬러리의 총 중량을 기준으로 한다.
상기 슬러리에 사용되는 용제(solvent)는 "연수"(soft water)인 것이 바람직하다. 여기에서 상기 "연수"라는 용어는 물이 500ppm 미만의 중금속 불순물을 포함하는 것을 의미한다. 바람직하게는, 상기 연수는 50ppm 미만의 중금속을 포함한다. 상기 연마제 슬러리의 연마공정에 심대한 영향을 주지 않는 염(salts) 및 다른 불순물은, 사용 전 물로부터 필수적으로 제거될 필요는 없다.
계면활성제(surfactant)가 사용되는 경우, 일반적으로 상기 슬러리 조성물의 중량에 기초하여 0.05-10 중량%의 농도로 첨가된다. 바람직하게는, 상기 계면활성제는 0.05-3 중량%의 농도로 첨가된다. 더욱 바람직하게는, 0.05-1 중량%의 농도이다. 상기 계면활성제는 이온성 또는 비-이온성일 수 있다. 그러나, 비-이온성 계면활성제가 바람직하다. 당해 기술분야에서 공지된 임의의 비-이온성 계면활성제가 사용할 수 있다. 사용가능한 계면활성제의 예로써는 알킬화된 폴리에틸렌옥사이드(alkylated polyethylene oxide), 알킬화된 셀룰로오즈(alkylated cellulose), 알킬화된 폴리비닐 알콜(alkylated polyvinyl alcohol), 알킬 또는 아릴 카르복실 산(alkyl or aryl carboxylic acid), 설페이트 또는 암모늄 염(sulfate or ammonium salt) 및 폴리스테아릭 에테르(polystearic ether)를 포함한다.
본 발명의 연마제 조성물에서 사용되는 산화제(oxidixing agent)는 임의의 적합한 상업적인 산화제가 사용될 수 있으며, 이와 같은 것으로는 퍼옥사이드(peroxide), 클로레이트(chlorate), 클로라이트(chlorite), 퍼클로레이트(perchlorate), 브로메이트(bromate), 브로마이트(bromite), 퍼브로메이트(perbromate), 나이트레이트(nitrate), 퍼설페이트(persulfate), 아이오데이트(iodate), 퍼망가네이트(permanganate), 크로메이트(chromate) 및 하이포클로라이트(hypochlorite) 또는 이들의 혼합물이 해당된다. 상기의 예시에는 H2O2, ClO3, FeNO3)3, K2S2O8, K2MnO4, 및 CH3COOOH 가 포함된다. 상기 산화제의 농도는 산화제의 세기(strength)에 의존한다. 산화제가 사용되는 경우, 상기 슬러리 조성물의 중량을 기초로 0.01-10 중량%의 농도로 첨가된다. 바람직하게는, 0.05-10 중량% 농도이며, 더욱 바람직하게는, 0.1-5 중량%이다.
평탄화 공정에서 금속의 선택성(selectivity of metal)은 많이 향상시킬수록 매우 바람직하다. 유전성/금속 복합 구조의 CMP 평탄화 공정에서의 추가적인 개선은 슬러리에 킬레이트제를 첨가함으로써 달성될 수 있으며, 상기 슬러리는 주관심대상인 금속 성분에 대한 선택성을 가지게 된다. 이러한 결과는 금속 상(metal phase)의 침식 율(corrosion rate)를 추가로 증가시키며, 유전성 상(dielectric phase)의 제거에 대한 금속의 증가된 선택성은 평탄화 공정을 더욱 효율적으로 만들게 된다.
본 발명에서 사용하는 킬레이트제(chelating agent)는 금속 이온과 결합하여 킬레이트를 형성하는 멀티덴테이트 리간드(multidentate ligand)를 가진다. 본 발명에서는 물에 용해되는 킬레이트제가 일반적으로 사용되며, 폴리아민(polyamine), 폴리아미노카르복실산(polyaminocarboxylic acid) 및/또는 아미노산(amino acid)이 바람직하다. 상기 폴리아민의 예로써는 에틸렌디아민(ethylenediamine), 2,2'-비피리딘(2.2'-bipyridine), 및 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine)을 들 수 있다. 상기 폴리아미노카르복실산은 니트릴로트리아세틱 산(nitrilotriacetic acid), 에틸렌디아민-테트라아세틱 산(ethylenediamine-tetraacetic acid), 및 디에틸렌트리아민펜타아세틱 산(diethylenetriaminepentaacetic acid) 및 이들의 소디움 또는 포타슘 염(sodium or potassium salt)을 포함한다. 글리신(glycine)은 아미노 산계 킬레이트제의 한 예이다.
상기 킬레이트제가 사용되는 경우, 상기 슬러리 조성물의 중량을 기초로 하여 0.05-10 중량%의 함량으로 첨가된다. 바람직하게는 0.1-7 중량%의 농도이다. 더욱 바람직하게는, 0.1-5 중량%이다. 극히 소량인 경우, 킬레이트제는 본 발명이 의도한 효과를 발현할 수 없다; 그리고 지나치게 과량인 경우, 킬레이트제는 다른 부가적인 효과없이 낭비되게 된다.
상기 CMP 슬러리는 부동화제(passivating agent)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 부동화제가 사용되는 경우, 일반적으로 상기 슬러리 조성물의 중량을 기초로 하여 0.0001-10 중량%의 범위에서 첨가된다. 바람직하게는, 상기 부동화제는 0.001-5 중량%의 농도이다. 더욱 바람직하게는, 0.001-1 중량%이다. 가장 바람직하게는, 0.001-1 중량%의 농도이다. 부동화제를 첨가하는 목적은 특징 중 적어도 하나의 에칭율(etch rate)을 제어하기 위한 것이다. 구리를 에칭하는 경우, 효과적인 부동화제는 포스페이트(phosphate)이다. 상기 포스페이트는, 예를 들면, 희석된 포스포릭 산(dilute phosphoric acid) 또는 암모늄 포스페이트(ammonium phosphate)이며, 이는 부동화(passivation)에 적합한 효과적인 함량으로 첨가된다. 상기 부동화제는 2 또는 그 이상의 질소, 황, 인, 및 산소와 같은 헤테로-성분(hetero-element)을 함유하는 유기 화합물일 수 있다.
일반적으로, 모든 벤조트리아졸(benzotriazole, BTA) 또는 벤조티아졸(benzothiazole) 화합물은 구리 필름 부동화제로써 사용될 수 있다. 몇 가지 대표적인 예로써는, 1 H-벤조트리아졸아세토니트릴(1 H-benzotriazoleacetonitrile), 벤조트리아졸-5-카르복실 산(benzotriazole-5-carboxilic acid), 2(3H)-벤조티아졸론(2(3H)-benzothiazolone), 및 1 H-벤조트리아졸-1-메탄올(1 H-benzotriazole-1-methanol)을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 CMP 슬러리는 무기 연마제 입자(inorganic abrasive particle)를 또한 포함할 수 있다. 일반적으로, 상기 무기 연마제 입자는 상기 슬러리 조성물의 중량을 기초로 하여 0.1-10 중량%의 농도로 첨가된다. 바람직하게는, 상기 농도는 0.5-5 중량%이다. 더욱 바람직하게는, 0.5-2 중량%이다. 상기 연마제(abrasive agent)는 모든 무기 입자로부터 형성될 수 있으며, 그 경도(hardness)가 1,200-10,000 kg/mm2 범위(원자 력 현미경(atomic force microscopy)에 의해 측정)에 있는 한 그러하다. 상기 무기 연마제는 SiO2, Al2O3, ZrO2, CeO2, SiC, Fe2O3, TiO2, Si3N4 및 다이아몬드(diamond) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 CMP 슬러리는 중합성 연마제 입자(polymeric abrasive agent)를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 중합체(polymer)는 미국 특허 번호 제 6,620,215호, 제6,245,853호, 및 제 6,576,554호에 개시된 바와 같은 종래의 공정에 의하여 준비될 수 있으며, 이들은 여기에 전체로서 참고 문헌으로 삽입되어 있다. 상기 중합성 연마제 입자는 상기 슬러리 조성물의 중량을 기초로 하여 0.1-20 중량%의 농도로 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 상기 중합성 연마제 입자는 1-15 중량%의 농도로 첨가된다. 더욱 바람직하게는, 1-5 중량%의 농도이다. 상기 유기 수지 입자(organic resin particle)는 0.05-5 마이크론(micron)의 평균 입자 크기를 가진다. 바람직하게는, 0.05-1 마이크론의 평균 입자 크기이다. 가장 바람직하게는, 0.1-0.5 마이크론 범위이다.
상기 CMP 슬러리의 수소 이온 농도는 pH 1-13이며, 바람직하게는 2-12, 그리고 가장 바람직하게는 4-10이다. 상기 pH는 산 또는 염기로써 조정된다. 산(acids)으로써는 황산(sulfuric acid), 염산(hydrochloric acid), 및 질산(nitric acid)와 같은 모든 미네랄 산(mineral acids)을 포함한다. 상기 염기(base)는 알칼리 토금속의 수산화물(alkaline earth metal hydroxide), 암모니아(ammonia) 또는 유기 아민(organic amine)이다. 상기 pH는 완충 용액(buffer solution)을 첨가하므로써 또한 유지될 수 있다.
본 발명의 연마 조성물에는 연마될 대상의 유형 또는 연마 공정의 조건에 따라 이하의 공지된 첨가제(additives)가 더 첨가될 수 있다.
상기 첨가제의 예로써는 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 및 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 같은 수용성 알콜 ; 리그닌 설포네이트(lignin sulfonate), 카르복시메틸셀루로즈 염(carboxymethylcellulose salt), 및 폴리아크릴레이트(polyacrylate)와 같은 유기 중합음이온성 기판(organic polyanionic substance); 셀루로즈, 카르복시메틸 셀루로즈, 및 히드록시메틸 셀루로즈와 같은 셀루로즈(cellulose); 및 암모늄 설페이트(ammonium sulfate), 암모늄 클로라이드(ammonium chloride), 암모늄 아세테이트(ammonium acetate) 및 마그네슘 나이트레이트(magnesium nitrate)와 같은 무기 염(inorganic salt)을 포함한다.
본 발명의 연마 조성물은 사용시 희석하여 사용하는 고농도의 스톡(stock)형태로 제조될 수 있다. 상기에 언급된 농도는 사용이 준비된 상기 연마 조성물에 적용된다.
본 발명의 연마 조성물은 금속, 유리, 및 플라스틱의 연마에 사용된다. 결함없이 연마된 표면을 제공할 수 있으므로 금속 필름의 연마에 특히 적합하다.
연마될 기판의 복잡도(complexity)에 따라, 기판으로부터 하나의 성분을 선택적으로 제거하는 제 1슬러리를 사용하고, 그 후 기판으로부터 제 2의 성분을 제거하기 위하여 고안된 제 2 슬러리를 사용하는 것이 가능하다. 전형적으로는, 각각의 연마 공정 단계 후, 세정 단계가 있다.
상기 CMP 평탄화 및 세정 공정의 기술은 문헌에서 볼 수 있는 것과 같이 종래의 방식으로 수행된다. 이러한 관점에서, 대표적인 참고 문헌은 다음과 같다: Semiconductor International의 1998년 11월호 커버스토리에 게재된 어소시에이트 에디터, Ruth Dejule의 "CMP Grows in Sophistication"; Future Fab의 이슈 5(3/10/1999)에 게재된 Sethuraman의 "CMP--Past, Present and Future"; 및 Semiconductor International의 1998년 11월호에 게재된 어소시에이트 에디터, Alexander E.Braun의 "Slurries and Pads Face 2001 Challenges".
다른 언급이 없는 한 여기에서 모든 %는 중량/중량 (w/w) 백분율을 나타내며, 본 발명의 조성물 및 슬러리의 경우 %는 상기 조성물 및 슬러리의 총 중량을 기초한 중량/중량 %를 나타낸다.
하기의 실시예들은 본 발명의 바람직한 특정 구현 예를 기술하고자 제공된 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 기술된 것보다 광범위하거나 또는 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진자가 알고 있거나 이해하고 있고 동일한 것이 명백한 것들과 동등하므로 하기의 실시예들은 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
시험 방법:
포타슘 퍼설페이트(KPS 시스템)를 이용한 슬러리의 제조
1차 수용성 슬러리(primary aqueous slury)를 제조하기 위하여, 지정된 양의 멜라민 입자를 먼저 미리 정해진 양의 폴리스테아릴 에테르(계면활성제)를 포함하는 탈이온수(DI water)에 분산시키고, 초음파처리(sonication)하여 균일하게 분산시킨다. 그 후 슬러리 용기를 자석 교반기의 플레이트 위에 위치시키고, 최고 속도의 75% 정도에서 10분간 교반한다. 그 후 25분간 추가적으로 초음파 처리한다. 상기 슬러리 용기를 그 후 자석교반기에 다시 위치시키고 최고 속도의 75% 에서 2분간 교반한다. 배합된 양의 글리신 및 포타슘 퍼설페이트와 같은 다른 성분을 교반되는 동안 상기 슬러리에 첨가한다. 상기 슬러리의 pH는 바람직한 범위에서 포타슘 하이드록사이드를 이용하여 조정된다.
전형적인 1차 슬러리는 이하의 조성으로 배합된다: 포타슘 퍼설페이트 0.1-1 중량%, 글리신 0.1-1 중량%, 멜라민 0.1-2 중량%, 계면활성제 0.1 중량%, 및 탈이온수.
퍼옥사이드(H 2 O 2 시스템)을 이용한 슬러리의 제조
1차 수용성 슬러리를 제조하기 위하여, 지정된 양의 글리신 및 BTA를 먼저 탈이온수(DI water)에 분산시킨다. 그 후 슬러리 용기를 자석 교반기의 플레이트 위에 위치시키고, 최고 속도의 75% 정도에서 10분간 교반한다. 그 후 배합에서 요구되는 양의 멜라민 입자를 교반이 계속되고 있는 상기 용액에 첨가한다. 최종적으로 진한 염산으로 pH가 5.00으로 조정된 상기 계에 요구되는 양의 H2O2를 첨가한다.
전형적인 1차 슬러리는 이하의 조성으로 배합된다: 글리신 0.1-1중량%, BTA 1-5mM, 멜라민 1-5% 및 탈이온수.
디스크 연마( Disc Polishing )
직경 1", 두께 0.25"의 디스크를 연마기(오하이오,웨스트레이크의 Struers Inc가 제조한 Struers Labopol 5 Grinding Table, 시리즈 번호 5200825 및 Struers LaboForce 3 Arm, 시리즈 번호 5210461)의 일측에 탑재한다. 상기 연마기는 그 하위 측에 부드러운 폴리우레탄 연마 패드를 탑재하고 있다. 연마과정은 50 ml/min의 슬러리 흐름 속도로 6 psi의 압력을 사용하여 3회에 걸쳐 수행된다. 연마과정이 끝난후, 상기 디스크를 연마기에서 꺼내고, 초음파 세정(ultrasonic cleaning)을 수행하여 디스크의 연마된 표면을 세척한다. 디스크의 중량 손실을 측정하고, 평균 재료 제거율(average material removal rate, MRR)을 계산한다.
정적 에칭 실험( Static Etching Experiment )
Kamis Inc.로부터 구입한, 3개의 직경 1", 두께 0.25"의 구리 디스크를 유리 비이커의 안쪽에 넣고, 상기 비이커를 자석 교반기의 플레이트에 위치한다. 슬러리 300ml를 상기 3개의 구리 디스크가 들어있는 비이커 속으로 투입한 후, 최고 속도의 75%에서 5분간 계속적으로 교반하고, 경과시간을 전자 스탑왓치에 의하여 관찰한다. 5분이 경과한 뒤, 2개의 디스크 모두를 비이커로부터 꺼내고 초음파 세정 방법을 이용하여 세척한다. 그 후 상기 디스크들의 중량 손실을 전자 저울을 사용하여 측정하고, 평균 정적 에칭율(average static etching rate, SER)을 계산한다.
웨이퍼 연마( Wafer Polishing )
8" 블랭킷 웨이퍼의 연마. 8인치의 블랭킷 웨이퍼(Monto사 제품)를 Westech 372M에서 이하의 연마 조건하에서 연마한다; 하향력(Down force)(4 psi), 슬러리 흐름 속도(200 ml/min), 플레이튼 속도 및 캐리어 속도(최고 속도일때 각각75/65 rpm). 제거율은 연마의 전과 후에 웨이퍼 표면 위의 다른 지점에서의 저항력을 측정(그 후 두께에 대한 저항력으로 환산한다)하는 것에 의하여 계산된다. 연마 후 표면의 품질은 수평 비-접촉 광 프로필로미터(Horizon Non-contact optical profilometer)에 의하여 평가한다.
8" 패턴화된 웨이퍼의 연마. 8 인치의 패턴화된 웨이퍼(SeMaTech 854 제품)를 Westech 372M에서 연마한다. 연마 조건은 다음과 같다; 웨이퍼 압력(4 psi); 슬러리 흐름 속도(200 ml/min); 플레이튼 속도 및 캐리어 속도(최고 속도일때 각각75/65 rpm). 연마 후, 디싱(dishing) 및 침식(erosion)은 고-분해 스타일러스 프 로필로미터(high-resolution stylus profilometer), Ambios XP-2를 이용하여 측정한다. 구리, 탄탈륨, 및 산화 웨이퍼의 표면의 품질은 수평 비-접촉 광 프로필로미터(Horizon Non-contact optical profilometer)에 의하여 평가한다. 스캐닝 크기(scanning size)는 268800 x 268800 nm이다.
실시예 -1
멜라민 입자를 습식 분쇄(wet grinding)와 같은 다양한 기술에 의하여 분산제를 사용하거나 사용하지않고 1 마이크론 미만의 크기까지 축소하였다. 하기의 표는 공정 조건에 상응하는 다른 샘플들을 나타낸다:
Figure 112006001517295-PCT00001
ａ- 상기 멜라민은 유체역학적 공동화(hydrodynamic cavitaion)를 이용하여 입자 크기로 축소되었다.
ｂ- 분산제 A는 술포석시네이트 에스테르 염이다.
ｃ- 분산제 B는 방향족 설폰산의 소디움 염-포르말린 축합물이다.
제조된 유기 입자는 평균입자 크기가 500 nm 미만이고, 좁은 입도 분포를 가진다. 1000 nm보다 훨씬 큰 입자는 최소한의 수로 존재함이 확인된다. 제조된 수용성 슬러리는 침전 및 산화에 대하여 안정하다. 이들은 쉽게 희석되고 온화한 혼합 조건하에서 다른 요구되는 CMP 성분들과 쉽게 혼합된다.
실시예 -2
하기의 표에서 나타난 바와 같이, 비-중합성 유기 입자를 가지며 탈이온수, 산화제인 포타슘 퍼설페이트(KPS), 착화제인 글리신 및 계면활성제인 폴리스테아릭 에테르(PSE)를 포함하는 pH=8에서의 비교 용액용 구리 재료 제거율(MRR)은 적당하며, 정적 에칭율(SER)은 비교적 작다. 상기 구리 재료 제거율은 적은 양의 멜라민 입자가 첨가되었을 때보다 매우 향상되었다. 재료 제거율은 멜라민 고형분이 0.1%보다 훨씬 많이 있을 경우 약간 감소함을 알 수 있었다.
Figure 112006001517295-PCT00002
ａ- 슬러리의 다른 성분: KPS 0.3%; 글리신 0.1%; PSE 0.1%; 탈이온수; pH=8.00
ｂ- 연마공정은 Struers Labopol 5 Grinding Table을 사용하여 수행하였다.
상기 표 1의 자료에서 나타나는 경향은 하기와 같은 상호작용의 결과인 것으로 생각된다. 멜라민 입자 표면의 아미노 작용기가 산화구리 표면과 강한 상호작용을 할 수 있고, 마찰력이 증가하기 때문에, 초기의 재료 제거율의 증가는 마찰의 증가에 직접적으로 관계될 수 있다. 멜라민 입자의 부가적인 첨가는 윤활제로써 작용할 수 있고 마찰을 감소시킬 수 있다. 재료 제거율은 이와 같은 레올로지의 변경의 결과 감소된다. 상기의 MRR 경향에 대한 다른 설명은 산화제와 입자 표면 간의 상호작용과 또한 관계될 수 있다. 아미노 기는 KPS의 분해를 유발하여 더욱 반응성있는 화학종으로 유도할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 이는 MRR을 획기적으로 증가시킨다. 멜라민 입자의 표면에 아미노 작용기가 풍부하기 때문에, 멜라민 입자의 첨가는 이와 같은 상호작용을 제공하게 된다. 과량의 멜라민 입자가 첨가될 경우, KPS를 흡착하기에 더욱 큰 표면적을 제공하게 되고, 이는 효과적인 KPS 농도의 감소 및 전체적인 MRR의 감소를 가져올 수 있다.
실시예 -3
하기의 표 2에서 나타난 바와 같이, 구리 연마공정을 다양한 하향력(down force)에서 멜라민계 슬러리를 사용하여 수행하였을 때, 재료 제거율은 아주 약간 변화되었다. 하기의 자료에 프레스톤 등식(Preston equation)을 적용하면, 프레스톤 상수는 겨우 약 300Å/psi 이며, 이는 종래의 연마제 슬러리에 있어서 예상할 수 있는 정도의 1/3에 못 미치는 것이다. 이와 같은 구리/낮은 K 공정 통합(copper/low K process integration)용 슬러리를 이용하는 것의 잠재된 잇점은 매우 크다.
Figure 112006001517295-PCT00003
슬러리: 멜라민 2%; KPS 0.9%; 글리신 0.75%; PSE 0.1%; 탈이온수; pH=8.00.
연마기: 372M. 웨이퍼 타입: 8" 구리 블랭킷 웨이퍼. 상기 멜라민은 유체역학적 공동화(hydrodynamic cavitaion)를 이용하여 입자 크기로 축소되었다.
실시예 -4
하기의 표 3에 나타난 바와 같이, 구리 재료 제거율에 있어서 연마 하향력(polishing down forces)에의 낮은 의존성은 하이드로젠 퍼옥사이드계 슬러리에도 적용된다. 프레스톤 상수는, 만일 적용한다면, 전형적인 KPS 시스템에서 얻어지는 것보다도 작다. 상술한 바와 같이, 비-중합성 입자계 슬러리에 있어서 이러한 예상 밖의 특성은 특히 현저한 것이며, 구리/낮은 K 통합에 있어서 매우 유용한 것이다.
Figure 112006001517295-PCT00004
슬러리: 멜라민 5%; H2O2 5%; 글리신 1.0%; BTA 1 mM; 탈이온수; pH=5.00.
연마기: 372M. 웨이퍼 타입: 8" 구리 블랭킷 웨이퍼. 상기 멜라민은 기계적인 분쇄에 의하여 크기가 축소되었다.
실시예 -5
부드러운 비-중합성 유기 입자를 포함하는 CMP 슬러리의 다른 중요한 특성은 연마될 다른 표면에 대한 높은 화학적 선택성이다. 더욱 상세하게는, 적절하게 배합되었을 경우, 구리에 대한 재료 제거율에 있어서 배리어(Ta, TaN, 등), 유전체(옥사이드, 낮은 K 등), 및 낮은 K 유전체용 캡핑 재료(SiCN, SiC, 등)를 넘어서는 높은 선택성을 얻을 수 있다. 하기의 표 4에 나타난 바와 같이, 멜라민 입자를 함유하는 슬러리의 MRR 선택성은 극히 높다.
Figure 112006001517295-PCT00005
*슬러리: 멜라민 2%; KPS 0.9%; 글리신 0.75%; PSE 0.1%; 탈이온수; pH=8.00.
연마기: 372M. 웨이퍼 타입: 8" 구리 블랭킷 웨이퍼. 상기 멜라민의 입자 크기는기계적인 분쇄에 의하여 축소되었다.
**슬러리:멜라민 5%; H2O2 5%; 글리신 1.0%; BTA 1 mM; 탈이온수; pH=5.00.
연마기: 372M. 웨이퍼 타입: 8" 구리 블랭킷 웨이퍼. 상기 멜라민의 입자 크기는 기계적인 분쇄에 의하여 축소되었다.
실시예 -6
구리 CMP 슬러리의 가장 중요한 수행 특성 중의 하나는 과하게 도금된/증착된 구리를 완전하게 소거 또는 제거시키고 연마 시간의 적어도 20%를 부가적으로 수행하여 과-연마시킨 후 낮은 디싱(dishing) 값을 얻을 수 있다는 것이다. 구리 CMP 계에서 통상적으로 사용되는 패턴화된 웨이퍼의 하나는 SEMATECH 854 패턴화된 웨이퍼이다. 디싱을 평가하기 위하여는, 50% 금속 밀도 배열(array) 안의 50 um 라인을 보는 경향이다. 오늘날 패턴화된 형태와 고안에 대한 산업계의 목표는 슬러리 배합 및 연마기의 공정 파라미터 모두의 광범위한 최적화(optimization) 다음으로 디싱 값을 500Å 이하로 달성하는 것이다. 최종적인 디싱 값은 그러한 포괄적인 최적화 및 연마기의 품질에 극히 의존될 수 있다. 비교적 최적화된 배합 및본 발명의 발명자가 사용한 연마기를 이용하는 연마 공정의 파라미터 세트의 경우, 1000-1200Å 의 디싱 값은 비교적 최고의 연마제 슬러리로서 탁월한 것으로 간주된다. 하기의 표 5에서 나타난 바와 같이, 하기의 디싱 값은 (4psi)압력에서 탁월하며 종래의 슬러리에서 사용되는 것들에 필적할 수 있다. 부가적으로, 낮은 디싱 값 및 롱 오버 연마 윈도우(long over polishing window)를 달성할 수 있는 능력은 소위 평탄화 효율(planarization efficiency)에 직접적으로 관계되곤 한다. 양질의 연마 슬러리는 스텝 하이트 환원 단계(step height reduction stage)에서 90%를 초과하는 평탄화 효율을 가져야 한다.
"롱 오버 연마 윈도우(long over polishing window)"는 소정의 연마 시간이 초과할 경우에도, 구리 바로 위의 재료에 반드시 흠집이 없음을 의미한다. 다시 말하면, 더욱 수용력있고 더 넓은 오퍼레이팅 윈도우(operating window)를 가진다. "스텝 하이트 환원(step height reduction)"은 "광역적(global)" 표면 영역과 의도적으로 "압축된(depressed)"영역 사이의 상호관계를 말한다. "롱 오버 연마 윈도우" 및 좋은 "스텝 하이트 환원 효율"은 둘다 유용한 목적이다.
Figure 112006001517295-PCT00006
ａ- 사용된 슬러리의 배합:멜라민 5%; H2O2 5%; 글리신 1.0%; BTA 1 mM; pH=5.00.
상기 멜라민의 입자 크기는 기계적인 분쇄에 의하여 축소되었다.
실시예 -7
연마가 낮은 하향력(down force)에서 수행될 경우 탁월한 연마공정 결과를 달성한다는 것은 통상적인 일이 아니다. 그러나, 동일한 배합 및 재료 제거율로 그러한 개선을 달성한다는 것도 통상적인 일이 아니다. 하기의 표 6은, 멜라민계 슬러리를 사용하여, 재료 제거율을 감소시키지 않으면서도 그러한 개선을 달성할 수 있음을 보여준다. 이러한 특성은 반도체 제조 산업분야에 있어서 특히 중요하며, 이는 동일한 원료량(throughput)에서 더 나은 수행을 할 수 있음을 의미하기 때문이다.
Figure 112006001517295-PCT00007
ａ- 사용된 슬러리의 배합:멜라민 5%; H2O2 5%; 글리신 1.0%; BTA 1 mM; pH=5.00.
상기 멜라민의 입자 크기는 기계적인 분쇄에 의하여 축소되었다.
실시예 -8
앞의 실시예에서 달성되거나 기술된 결과는 멜라민과 비교하여 동일하거나 유사한 화학적/물리적/기계적 특성들을 가지는 유기 입자(organic particles)로 인하여 달성될 수 있다. 하기의 표 7은 멜라민 유도체이거나 동족체인 유기 입자를 이용한 슬러리에 의하여 얻어진 결과를 보여준다. 하기의 결과로부터 본 발명이 다른 유사한 유기 재료에까지 확장될 수 있음을 볼 수 있다. 당해 기술분야의 당업자에게 상기한 실시예 들에서 달성되거나 기술된 결과에 기초한 추가적인 개선이 연마제 입자로써 그러한 동족체 또는 유도체를 사용하는 것에 의하여 이루어질 수 있음은 심사숙고, 광범위한 최적화, 및 구조적인 고안을 통하여 자명하다.
Figure 112006001517295-PCT00008
ａ- 슬러리의 다른 성분: KPS 0.3%; 글리신 0.2%; PSE 0.1%; 탈이온수; pH=8.00
연마기: Struers Labopol 5 Grinding Table. 디스크:1" 구리디스크. 상기 아세토구아나민은 구입한 대로의 분말 형태로 사용하였다.
실시예 9
샘플들은 비-중합성 유기 연마제 입자 및 중합성 유기 연마제 입자의 조합으로써 제조되었다. 하기의 표 8은 이러한 연마제 입자의 조합으로써 제조된 슬러리가 높은 MRR 및 SER 값을 가짐을 보여준다. MRR 대 SER의 비율은 평탄화 효율의 수치(measure)이다.
Figure 112006001517295-PCT00009
(i)-슬러리는 멜라민-포름알데히드 축합 수지와 도시된 함량의 멜라민, 하이드로젠 퍼옥사이드(hydrogen peroxide) 3%, 글리신 1%, BTA 1mM, 탈이온수, 및 PSE 0.05%를 함께 넣어 제조하였다.
(ii)-슬러리는 8.00의 pH에서 멜라민-포름알데히드 축합 수지와 도시된 함량의 멜라민, 포타슘 퍼설페이트 0.3%, 글리신 0.2%, 탈이온수, 및 PSE 0.1%를 함께 넣어 제조하였다.
(iii)-슬러리는 8.5의 pH에서 멜라민-포름알데히드 축합 수지와 도시된 함량의 멜라민, 포타슘 퍼설페이트 0.3%, 글리신 0.75%, 탈이온수, 및 PSE 0.1%를 함께 넣어 제조하였다.
ａ-상기 멜라민은 분산제 없이 기계적으로 분쇄되었다.
본원에서 인용 및/또는 참조된 공개문헌은 전체로서 본원에 참고자료에 의하여 통합된다. 상술한 바와 같은 본 발명이 다양한 방법으로 변형될 수 있음은 명백하다. 이러한 변형은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나는 것으로 간주되지 않으며, 당해 기술 분야의 당업자에게 명백한 이러한 모든 수정은 이하에 첨부된 청구항의 범위에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (22)

  1. 연마제 재료로써 비-중합성 유기 입자(non-polymeric organic particle), 산화제(oxidizing agent) 0.1-10 중량%, 및 용제를 포함하는 슬러리 형태의 화학적 기계적 평탄화 연마제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 비-중합성 유기 입자는 멜라민 및 그 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물로 필수적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 비-중합성 유기 입자는 1 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 비-중합성 유기 입자는 아미노(amino), 아미도(amido), 및 그들의 금속 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 작용기를 함유하는 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 입자는 모두 +75% 와 -75% 사이의 입도 분포(size distribution)를 갖는 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 용제는 연수(soft water)이고, 비-중합성 유기 입자는 0.001-20 중량%의 농도로 존재하며, 상기 슬러리는 킬레이트제(chelating agent) 0.05-10 중량%, 계면활성제(surfactant) 0.05-10 중량% 및 부동화제(passivation agent) 0-10 중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 슬러리는 2-12 범위의 pH를 갖는 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 산화제는 퍼옥사이드(peroxide), 클로레이트(chlorate), 클로라이트(chlorite), 퍼클로레이트(perchlorate), 브로메이트(bromate), 브로마이트(bromite), 퍼브로메이트(perbromate), 나이트레이트(nitrate), 퍼설페이트(persulfate), 아이오데이트(iodate), 퍼망가네이트 (permanganate) 및 하이포클로라이트(hypochlorite)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 H2O2는 산화제이고 0.1-6 중량%의 함량으로 존재하는 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 착화제(complexing agent)는 폴리아민(polyamine), 폴리아미노카르복실산(polyaminocarboxylic acid) 및 아미노산(amino acid)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  11. 제 6항에 있어서, 상기 착화제는 아미노 산(amino acid)인 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  12. 제 6항에 있어서, 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  13. 제 6항에 있어서, 상기 계면활성제는 알킬화된 폴리에틸렌옥사이드(alkylated polyethylene oxide), 알킬화된 셀룰로오즈(alkylated cellulose), 알킬화된 폴리비닐 알콜(alkylated polyvinyl alcohol), 알킬 카르복실 산(alkyl carboxylic acid), 아릴 카르복실 산(aryl carboxylic acid), 설페이트 염(sulfate salt) 및 암모늄 염(ammonium salt)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  14. 제 6항에 있어서, 상기 슬러리는 적어도 하나의 무기 연마제 입자(inorganic abrasive particle) 및 중합성 연마제 입자(polymeric abrasive particle)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 슬러리는 중합성 연마제 입자(polymeric abrasive particle)를 추가로 포함하며, 상기 중합성 연마제 입자는 치환되거나 치환되지 않은 포름알데히드(formaldehyde), 및 적어도 하나의 (a)치환되거나 치환되지 않은 멜라민(mellamine), (b) 치환되거나 치환되지 않은 우레아(urea), (c) 치환되거나 치환되지 않은 페놀(phenol) 및 (d) 치환되거나 치환되지 않은 레조르시놀(resorcinol)을 결합하여 형성된 것임을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 슬러리는 SiO2, Al2O3, ZrO2, CeO2, Fe2O3, TiO2, Si3N4 및 다이아몬드(diamond)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 무기 연마제 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  17. 제 6항에 있어서, 상기 부동화제(passivation agent)는 벤조트리아졸(benzotriazole), 벤조티아졸(benzothiazol), 1 H-벤조트리아졸아세토니트릴(1 H-benzotriazoleacetonitrile), 벤조트리아졸-5-카르복실 산(benzotriazole-5-carboxilic acid), 2(3H)-벤조티아졸론(2(3H)-benzothiazolone), 및 1 H-벤조트리아졸-1-메탄올(1 H-benzotriazole-1-methanol)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
  18. 제 1항의 화학적 기계적 평탄화용 연마제 슬러리 조성물을 반도체의 표면에 도포하는 단계를 포함하는 화학적 기계적 평탄화 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 용제는 연수(soft water)이고, 비-중합성 유기 입자는 0.001-20 중량%의 농도로 존재하며, 상기 슬러리는 킬레이트제(chelating agent) 0.05-10 중량%, 계면활성제(surfactant) 0.05-10 중량%, 및 부동화제(passivation agent) 0-10 중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 평탄화 방법.
  20. 제 18항의 방법을 이용하여 제조된 반도체.
  21. 제 18항에 있어서, 상기 반도체 표면의 상기 조성물은 구리(copper)를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 평탄화 공정.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 표면의 조성물은 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체.
    반도체 표면에 상기 제 1항의 화학적 기계적 평탄화용 연마제 슬러리 조성물을 반도체 표면에 도포하는 단계.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120023756A (ko) * 2009-05-06 2012-03-13 바스프 에스이 고체 중합체 입자 및 2종의 착화제를 포함하는 수성 연마제 및 패턴화 및 비구조화 금속 표면을 연마하는 방법에 있어서의 그 용도
KR101406757B1 (ko) * 2012-12-24 2014-06-18 주식회사 케이씨텍 슬러리 조성물 및 이를 이용하여 기판 또는 웨이퍼를 연마하는 방법
KR101406758B1 (ko) * 2012-12-11 2014-07-03 주식회사 케이씨텍 슬러리 조성물 및 이를 이용하여 기판 또는 웨이퍼를 연마하는 방법

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7232478B2 (en) 2003-07-14 2007-06-19 Enthone Inc. Adhesion promotion in printed circuit boards
US7531105B2 (en) * 2004-11-05 2009-05-12 Cabot Microelectronics Corporation Polishing composition and method for high silicon nitride to silicon oxide removal rate ratios
US7504044B2 (en) 2004-11-05 2009-03-17 Cabot Microelectronics Corporation Polishing composition and method for high silicon nitride to silicon oxide removal rate ratios
US7419519B2 (en) 2005-01-07 2008-09-02 Dynea Chemicals Oy Engineered non-polymeric organic particles for chemical mechanical planarization
US7208325B2 (en) * 2005-01-18 2007-04-24 Applied Materials, Inc. Refreshing wafers having low-k dielectric materials
JPWO2006098141A1 (ja) * 2005-03-16 2008-08-21 旭硝子株式会社 半導体集積回路装置用研磨剤、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法
JP2006278522A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Seimi Chem Co Ltd 半導体集積回路装置用研磨剤、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法
US7311856B2 (en) 2005-03-30 2007-12-25 Cabot Microelectronics Corporation Polymeric inhibitors for enhanced planarization
CN102863943B (zh) * 2005-08-30 2015-03-25 花王株式会社 硬盘用基板用研磨液组合物、基板的研磨方法和制造方法
US20090045164A1 (en) * 2006-02-03 2009-02-19 Freescale Semiconductor, Inc. "universal" barrier cmp slurry for use with low dielectric constant interlayer dielectrics
EP1984467B1 (en) * 2006-02-03 2012-03-21 Freescale Semiconductor, Inc. Barrier slurry compositions and barrier cmp methods
WO2007114814A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 Cabot Microelectronics Corporation Polymeric inhibitors for enhanced planarization
US10087082B2 (en) * 2006-06-06 2018-10-02 Florida State University Research Foundation, Inc. Stabilized silica colloid
US7998228B2 (en) * 2006-07-19 2011-08-16 Cabot Microelectronics Corporation Tantalum CMP compositions and methods
CN101536171A (zh) * 2006-11-08 2009-09-16 圣劳伦斯纳米科技有限公司 湿敏表面的化学机械抛光和为此的组合物
KR20180112113A (ko) * 2007-04-13 2018-10-11 솔베이(소시에떼아노님) 반도체 웨이퍼 처리를 위한 산화제의 용도, 조성물의 용도 및 그 조성물
KR101202720B1 (ko) * 2008-02-29 2012-11-19 주식회사 엘지화학 화학적 기계적 연마용 수계 슬러리 조성물 및 화학적 기계적 연마 방법
US7955992B2 (en) * 2008-08-08 2011-06-07 Redlen Technologies, Inc. Method of passivating and encapsulating CdTe and CZT segmented detectors
WO2010127937A1 (en) 2009-05-06 2010-11-11 Basf Se An aqueous metal polishing agent comprising a polymeric abrasiv containing pendant functional groups and its use in a cmp process
FR2945663B1 (fr) * 2009-05-18 2012-02-17 Inst Polytechnique Grenoble Procede de gravure d'un materiau en presence de particules solides.
EP2507824A4 (en) 2009-11-30 2013-09-25 Basf Se METHOD FOR REMOVING A MATERIAL MASS STATE OF A SUBSTRATE AND CHEMICAL-MECHANICAL CLEANING AGENT FOR THIS PROCESS
WO2011064735A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-03 Basf Se Process for removing bulk material layer from substrate and chemical mechanical polishing agent suitable for this process
JP5088452B2 (ja) * 2009-12-10 2012-12-05 日立化成工業株式会社 Ｃｍｐ研磨液、基板の研磨方法及び電子部品
JP2011142284A (ja) * 2009-12-10 2011-07-21 Hitachi Chem Co Ltd Ｃｍｐ研磨液、基板の研磨方法及び電子部品
JP5515816B2 (ja) * 2010-02-09 2014-06-11 富士通株式会社 研磨予測評価装置、研磨予測評価方法、研磨予測評価プログラム、過研磨条件算出装置、過研磨条件算出方法及び過研磨条件算出プログラム
WO2011104640A1 (en) * 2010-02-24 2011-09-01 Basf Se Aqueous polishing agent and graft copolymers and their use in process for polishing patterned and unstructured metal surfaces
SG188460A1 (en) 2010-09-08 2013-04-30 Basf Se Aqueous polishing composition and process for chemically mechanically polishing substrate materials for electrical, mechanical and optical devices
WO2012032451A1 (en) 2010-09-08 2012-03-15 Basf Se Aqueous polishing composition and process for chemically mechanically polishing substrates containing silicon oxide dielectric and polysilicon films
CN103210047B (zh) 2010-09-08 2018-07-17 巴斯夫欧洲公司 含n取代的二氮烯*二氧化物和/或n’-羟基-二氮烯*氧化物盐的含水抛光组合物
KR101907860B1 (ko) 2010-10-07 2018-10-15 바스프 에스이 수성 연마 조성물 및 패턴화 또는 비패턴화 저-ｋ 유전층을 갖는 기판의 화학적 기계적 연마 방법
CN102477258B (zh) * 2010-11-26 2015-05-27 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
EP2649144A4 (en) 2010-12-10 2014-05-14 Basf Se AQUEOUS POLISHING COMPOSITION AND METHOD FOR MECHANICAL CHEMICAL POLISHING OF SUBSTRATES CONTAINING SILICON OXIDE DIELECTRIC AND POLYSILICON FILMS
CN102533121B (zh) * 2010-12-27 2016-01-27 安集微电子（上海）有限公司 一种抛光钨的化学机械抛光液
CN102093819B (zh) * 2011-01-06 2013-05-22 清华大学 一种用于硅晶片精抛光的抛光组合物
US9496146B2 (en) 2011-03-11 2016-11-15 Basf Se Method for forming through-base wafer vias
KR20120136881A (ko) * 2011-06-10 2012-12-20 동우 화인켐 주식회사 결정성 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐 에칭액 조성물 및 텍스쳐 에칭방법
CN102775915B (zh) * 2012-06-25 2014-04-16 深圳市力合材料有限公司 一种可抑制颗粒沉积的硅晶片精抛光组合液及其制备方法
CN103059810B (zh) * 2012-12-19 2014-07-16 青岛文创科技有限公司 一种研磨液
CN104403571B (zh) * 2014-11-20 2016-08-10 石狮市星光化工科技有限公司 一种通用的新型粉状光饰光亮剂制作方法
US20180171228A1 (en) * 2015-06-26 2018-06-21 Dow Global Technologies Llc Application of aqueous sulfonated aromatic polymer for enhanced water retention
KR102462501B1 (ko) 2016-01-15 2022-11-02 삼성전자주식회사 슬러리 조성물을 이용하는 집적회로 소자의 제조 방법
US10301508B2 (en) 2016-01-25 2019-05-28 Cabot Microelectronics Corporation Polishing composition comprising cationic polymer additive
CN106475914B (zh) * 2016-10-31 2018-05-25 南京航空航天大学 一种钛合金表面氨基模塑料磨料气射流抛光方法
US10920105B2 (en) * 2018-07-27 2021-02-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Materials and methods for chemical mechanical polishing of ruthenium-containing materials
CN109575818A (zh) * 2018-12-28 2019-04-05 天津洙诺科技有限公司 一种低钠抛光液及其制备方法和应用
CN115433582B (zh) * 2022-09-20 2023-06-06 湖南大学 一种金刚石颗粒表面的腐蚀方法

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3504041A (en) * 1966-02-14 1970-03-31 Wyandotte Chemicals Corp Nonionic condensation products having enhanced activity
US3625901A (en) * 1969-12-02 1971-12-07 Economics Lab Surface active dishwashing rinse aids
US4240919A (en) * 1978-11-29 1980-12-23 S. C. Johnson & Son, Inc. Thixotropic abrasive liquid scouring composition
US4599186A (en) * 1984-04-20 1986-07-08 The Clorox Company Thickened aqueous abrasive scouring cleanser
US4836951A (en) * 1986-02-19 1989-06-06 Union Carbide Corporation Random polyether foam control agents
US5084071A (en) 1989-03-07 1992-01-28 International Business Machines Corporation Method of chemical-mechanical polishing an electronic component substrate and polishing slurry therefor
US4959113C1 (en) 1989-07-31 2001-03-13 Rodel Inc Method and composition for polishing metal surfaces
US5114437A (en) 1990-08-28 1992-05-19 Sumitomo Chemical Co., Ltd. Polishing composition for metallic material
JPH0781132B2 (ja) 1990-08-29 1995-08-30 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨剤組成物
US5209816A (en) 1992-06-04 1993-05-11 Micron Technology, Inc. Method of chemical mechanical polishing aluminum containing metal layers and slurry for chemical mechanical polishing
US5225034A (en) 1992-06-04 1993-07-06 Micron Technology, Inc. Method of chemical mechanical polishing predominantly copper containing metal layers in semiconductor processing
US5391258A (en) 1993-05-26 1995-02-21 Rodel, Inc. Compositions and methods for polishing
JPH0718222A (ja) 1993-06-30 1995-01-20 Shinko Home Service Kk 液状ワックス
US5340370A (en) 1993-11-03 1994-08-23 Intel Corporation Slurries for chemical mechanical polishing
JP3509188B2 (ja) * 1994-06-22 2004-03-22 ソニー株式会社 化学機械研磨用微粒子の製造方法及びこれを用いた研磨方法
US5527423A (en) 1994-10-06 1996-06-18 Cabot Corporation Chemical mechanical polishing slurry for metal layers
JP3856513B2 (ja) * 1996-12-26 2006-12-13 昭和電工株式会社 ガラス研磨用研磨材組成物
US6248143B1 (en) 1998-01-27 2001-06-19 Showa Denko Kabushiki Kaisha Composition for polishing glass and polishing method
TW455626B (en) 1998-07-23 2001-09-21 Eternal Chemical Co Ltd Chemical mechanical abrasive composition for use in semiconductor processing
JP2000080351A (ja) * 1998-09-04 2000-03-21 Okamoto Machine Tool Works Ltd 研磨剤スラリ−
JP2000133621A (ja) * 1998-10-27 2000-05-12 Tokyo Magnetic Printing Co Ltd 化学機械研磨組成物
JP4505891B2 (ja) 1999-09-06 2010-07-21 Ｊｓｒ株式会社 半導体装置の製造に用いる化学機械研磨用水系分散体
AU1457101A (en) * 1999-10-28 2001-05-08 Cabot Microelectronics Corporation Chemical mechanical polishing compositions and systems
KR100444239B1 (ko) 1999-11-22 2004-08-11 제이에스알 가부시끼가이샤 복합화 입자의 제조 방법, 이 방법에 의해 제조되는복합화 입자 및 이 복합화 입자를 함유하는 화학 기계연마용 수계 분산체, 및 화학 기계 연마용 수계 분산체의제조 방법
US6258721B1 (en) 1999-12-27 2001-07-10 General Electric Company Diamond slurry for chemical-mechanical planarization of semiconductor wafers
JP2001269859A (ja) 2000-03-27 2001-10-02 Jsr Corp 化学機械研磨用水系分散体
JP2001332517A (ja) * 2000-05-22 2001-11-30 Okamoto Machine Tool Works Ltd 基板の化学機械研磨方法
JP3993369B2 (ja) 2000-07-14 2007-10-17 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JP2002050595A (ja) * 2000-08-04 2002-02-15 Hitachi Ltd 研磨方法、配線形成方法及び半導体装置の製造方法
JP2002075927A (ja) * 2000-08-24 2002-03-15 Fujimi Inc 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
JP3825246B2 (ja) * 2000-11-24 2006-09-27 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 化学的機械的研磨用スラリー
US6620215B2 (en) * 2001-12-21 2003-09-16 Dynea Canada, Ltd. Abrasive composition containing organic particles for chemical mechanical planarization
US20030162398A1 (en) * 2002-02-11 2003-08-28 Small Robert J. Catalytic composition for chemical-mechanical polishing, method of using same, and substrate treated with same
IL154782A0 (en) * 2003-03-06 2003-10-31 J G Systems Inc Chemical-mechanical polishing composition containing organic nitro compounds

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120023756A (ko) * 2009-05-06 2012-03-13 바스프 에스이 고체 중합체 입자 및 2종의 착화제를 포함하는 수성 연마제 및 패턴화 및 비구조화 금속 표면을 연마하는 방법에 있어서의 그 용도
KR101406758B1 (ko) * 2012-12-11 2014-07-03 주식회사 케이씨텍 슬러리 조성물 및 이를 이용하여 기판 또는 웨이퍼를 연마하는 방법
KR101406757B1 (ko) * 2012-12-24 2014-06-18 주식회사 케이씨텍 슬러리 조성물 및 이를 이용하여 기판 또는 웨이퍼를 연마하는 방법

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Publication number Publication date
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