KR20110113131A - 연마용 조성물 및 연마 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 디바이스의 배선을 형성하기 위한 연마에서 바람직하게 사용할 수 있는 연마용 조성물 및 그것을 이용한 연마 방법을 제공한다.
본 발명의 연마용 조성물은 연마 촉진제와, 디시안디아미드 등의 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위를 포함한 수용성 중합체와, 산화제를 함유한다. 수용성 중합체는 디시안디아미드에서 유래하는 구성 단위와, 포름알데히드, 디아민 또는 폴리아민에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 것일 수도 있다.
본 발명의 연마용 조성물은 연마 촉진제와, 디시안디아미드 등의 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위를 포함한 수용성 중합체와, 산화제를 함유한다. 수용성 중합체는 디시안디아미드에서 유래하는 구성 단위와, 포름알데히드, 디아민 또는 폴리아민에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 것일 수도 있다.
Description
본 발명은, 예를 들면 반도체 디바이스의 배선을 형성하기 위한 연마에서 사용되는 연마용 조성물 및 그것을 이용한 연마 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 배선을 형성하는 경우에는 우선, 트렌치를 갖는 절연체층 상에 배리어층 및 도체층을 순차로 형성한다. 그 후, 화학 기계 연마에 의해 적어도 트렌치 밖에 위치하는 도체층의 부분(도체층의 외측부) 및 트렌치 밖에 위치하는 배리어층의 부분(배리어층의 외측부)를 제거한다. 이 적어도 도체층의 외측부 및 배리어층의 외측부를 제거하기 위한 연마는 통상, 제1 연마 공정과 제2 연마 공정으로 나누어 행해진다. 제1 연마 공정에서는 배리어층의 상면을 노출시키도록, 도체층의 외측부의 일부가 제거된다. 계속되는 제2 연마 공정에서는 절연체층을 노출시킴과 동시에 평탄한 표면을 얻도록, 적어도 도체층의 외측부의 잔부 및 배리어층의 외측부가 제거된다.
이러한 반도체 디바이스의 배선을 형성하기 위한 연마, 특히 제2 연마 공정의 연마에서는 산 등의 연마 촉진제 및 산화제를 포함하고, 추가로 필요에 따라서 연마 지립을 포함한 연마용 조성물을 사용하는 것이 일반적이다. 또한, 연마 후의 연마 대상물의 평탄성을 개선하도록, 수용성 고분자를 추가로 첨가한 연마용 조성물을 사용하는 것도 제안되어 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는 폴리옥시에틸렌라우릴에테르황산암모늄 등의 음이온 계면활성제, 벤조트리아졸 등의 보호막 형성제, 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르 등의 비이온 계면활성제를 함유한 연마용 조성물을 사용하는 것이 개시되어 있다. 특허 문헌 2에는 에피할로히드린 변성 폴리아미드를 함유한 연마용 조성물을 사용하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 3에는 카르복실산에 의해서 수식된 아미노기를 갖는 화학 수식 젤라틴을 함유한 연마용 조성물을 사용하는 것이 개시되어 있다.
그런데, 화학 기계 연마에 의해 반도체 디바이스의 배선을 형성한 경우, 특히 도체층이 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 때에는 형성된 배선옆에 의도하지 않은 부적합한 오목부가 생기는 경우가 있다. 이 배선옆의 오목부는 절연체층과의 경계 부근에 위치하는 도체층의 부분의 표면이 연마 중에 부식하는 것이 주된 원인으로 생긴다고 생각된다. 상기한 바와 같은 종래의 연마용 조성물을 이용하더라도, 이 배선옆의 오목부가 생기는 것을 막는 것은 곤란하다.
그래서 본 발명의 목적은 반도체 디바이스의 배선을 형성하기 위한 연마에서 보다 바람직하게 사용할 수 있는 연마용 조성물 및 그것을 이용한 연마 방법을 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일양태로서는 연마 촉진제와, 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위를 포함한 수용성 중합체와, 산화제를 함유하는 연마용 조성물을 제공한다.
구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물은 하기의 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 디시안디아미드이다.
화학식 1 및 2에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록실기, 아미노기, 카르복실기, 페닐기, 아세틸기, 또는 탄소수가 1 내지 4인 비치환 또는 치환의 알킬기를 나타낸다.
수용성 중합체는 디시안디아미드에서 유래하는 구성 단위와, 포름알데히드, 디아민 또는 폴리아민에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 것일 수도 있다.
본 발명의 별도의 양태로서는, 상기 양태에 관한 연마용 조성물을 이용하여, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 도체층을 갖는 연마 대상물의 표면을 연마하는 것으로 이루어지는 연마 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 반도체 디바이스의 배선을 형성하기 위한 연마에서 보다 바람직하게 사용할 수 있는 연마용 조성물 및 그것을 이용한 연마 방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 일실시 형태를 설명한다.
본 실시 형태의 연마용 조성물은 연마 촉진제, 특정한 수용성 중합체, 및 산화제를 바람직하게는 지립 및 보호막 형성제와 동시에, 물에 혼합하여 제조된다. 따라서, 연마용 조성물은 연마 촉진제, 특정한 수용성 중합체, 및 산화제를 함유하고, 바람직하게는 지립 및 보호막 형성제를 추가로 함유한다.
일반적으로, 반도체 디바이스의 배선을 형성하는 경우에는 우선, 트렌치를 갖는 절연체층 상에 배리어층 및 도체층을 순차로 형성하는 것이 행해진다. 그 후, 화학 기계 연마에 의해 적어도 트렌치 밖에 위치하는 도체층의 부분(도체층의 외측부) 및 트렌치 밖에 위치하는 배리어층의 부분(배리어층의 외측부)을 제거하는 것이 행해진다. 이 적어도 도체층의 외측부 및 배리어층의 외측부를 제거하기 위한 연마는 통상, 제1 연마 공정과 제2 연마 공정으로 나누어 행해진다. 제1 연마 공정에서는 배리어층의 상면을 노출시키도록, 도체층의 외측부의 일부가 제거된다. 계속되는 제2 연마 공정에서는 절연체층을 노출시킴과 동시에 평탄한 표면을 얻도록, 적어도 도체층의 외측부의 잔부 및 배리어층의 외측부가 제거된다. 본 실시 형태의 연마용 조성물은 이러한 반도체 디바이스의 배선을 형성하기 위한 연마, 특히 제2 연마 공정의 연마에서 주로 사용된다. 즉, 연마용 조성물은 도체층을 갖는 연마 대상물의 표면을 연마하여 반도체 디바이스의 배선을 형성하는 용도로 주로 사용된다. 화학 기계 연마에 의해 반도체 디바이스의 배선을 형성한 경우, 특히 도체층이 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 때에는, 형성된 배선옆에 의도하지 않은 부적합한 오목부가 생기는 경우가 있지만, 본 실시 형태의 연마용 조성물은 이 배선옆의 오목부가 생기는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 이 연마용 조성물은 도체층이 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 경우에 특히 유용하다.
(연마 촉진제)
연마용 조성물 중에 포함되는 연마 촉진제는 연마 대상물의 표면을 화학적으로 에칭하는 기능을 갖고, 연마용 조성물에 의한 연마 대상물의 연마 속도를 향상시킨다.
사용되는 연마 촉진제는, 예를 들면 무기산, 유기산, 아미노산 및 킬레이트제 중 어느 일 수도 있지만, 바람직하게는 아미노산 또는 킬레이트제이다.
무기산의 구체예로서는, 예를 들면 황산, 질산, 붕산, 탄산, 차아인산, 아인산 및 인산을 들 수 있다.
유기산의 예로서는, 예를 들면 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 2-메틸부티르산, n-헥산산, 3,3-디메틸부티르산, 2-에틸부티르산, 4-메틸펜탄산, n-헵탄산, 2-메틸헥산산, n-옥탄산, 2-에틸헥산산, 벤조산, 글리콜산, 살리실산, 글리세린산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 말레산, 프탈산, 말산, 타르타르산, 시트르산 및 락트산, 및 메탄술폰산, 에탄술폰산 및 이세티온산 등의 유기 황산을 들 수 있다.
무기산 또는 유기산 대신에 또는 무기산 또는 유기산과 조합하여, 무기산 또는 유기산의 암모늄염이나 알칼리 금속염 등의 염을 이용할 수도 있다. 약산과 강염기, 강산과 약염기, 또는 약산과 약염기의 조합의 경우에는 pH의 완충 작용을 기대할 수 있다.
아미노산의 구체예로서는, 예를 들면 글리신, α-알라닌, β-알라닌, N-메틸글리신, N,N-디메틸글리신, 2-아미노부티르산, 노르발린, 발린, 류신, 노르류신, 이소류신, 페닐알라닌, 프롤린, 사르코신, 오르니틴, 리신, 타우린, 세린, 트레오닌, 호모세린, 티로신, 비신, 트리신, 3,5-디요오드-티로신, β-(3,4-디히드록시페닐)-알라닌, 티록신, 4-히드록시-프롤린, 시스테인, 메티오닌, 에티오닌, 란티오닌, 시스타티오닌, 시스틴, 시스테인산, 아스파라긴산, 글루탐산, S-(카르복시메틸)-시스테인, 4-아미노부티르산, 아스파라긴, 글루타민, 아자세린, 아르기닌, 카나바닌, 시토르인, δ-히드록시-리신, 크레아틴, 히스티딘, 1-메틸-히스티딘, 3-메틸-히스티딘, 및 트립토판을 들 수 있다. 그 중에서도, 글리신, N-메틸글리신, N,N-디메틸글리신, α-알라닌, β-알라닌, 비신 및 트리신이 바람직하고, 특히 바람직한 것은 글리신이다.
킬레이트제의 구체예로서는, 예를 들면 니트릴로삼아세트산, 디에틸렌트리아민오아세트산, 에틸렌디아민사아세트산, N,N,N-트리메틸렌포스폰산, 에틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라메틸렌술폰산, 트랜스시클로헥산디아민사아세트산, 1,2-디아미노프로판사아세트산, 글리콜에테르디아민사아세트산, 에틸렌디아민오르토히드록시페닐아세트산, 에틸렌디아민디숙신산(SS체), N-(2-카르복실레이트에틸)-L-아스파라긴산, β-알라닌디아세트산, 2-포스포노부탄-1,2,4-트리카르복실산, 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산, N,N'-비스(2-히드록시벤질)에틸렌디아민-N,N'-디아세트산, 및 1,2-디히드록시벤젠-4,6-디술폰산을 들 수 있다.
연마용 조성물 중의 연마 촉진제의 함유량은 0.01 g/L 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 g/L 이상, 더욱 바람직하게는 1 g/L 이상이다. 연마 촉진제의 함유량이 많아짐에 따라서, 연마용 조성물에 의한 연마 대상물의 연마 속도는 보다 향상된다.
연마용 조성물 중의 연마 촉진제의 함유량은 또한, 50 g/L 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 g/L 이하, 더욱 바람직하게는 15 g/L 이하이다. 연마 촉진제의 함유량이 적어짐에 따라서, 연마 촉진제에 의한 연마 대상물 표면의 지나친 에칭이 발생할 우려를 적게 할 수 있다.
(수용성 중합체)
연마용 조성물 중에 포함되는 수용성 중합체는 연마 대상물의 도체층 표면에 보호막을 형성함으로써, 연마용 조성물을 이용한 연마에 의해 형성되는 배선옆에 오목부가 생기는 것을 억제하는 기능을 한다.
수용성 중합체는 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위를 포함한 것이 사용된다. 수용성 중합체는 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위에 더하여, 다른 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위를 추가로 포함할 수도 있다. 즉, 사용되는 수용성 중합체는 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물을 단독 중합시키거나, 또는 1종 또는 복수종의 다른 중합성 화합물과 공중합시켜 얻어지는 것이다.
구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위를 포함한 수용성 중합체는, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)4-45148호 공보(출원인: 산요 가세이 고교 가부시끼가이샤), 일본 특허 공개 (평)6-172615호 공보(출원인: 미쓰이 도아쓰 가가꾸 가부시끼가이샤) 및 일본 특허 공개 제2001-234155호 공보(출원인: 센카 가부시끼가이샤)에 개시되어 있는 것과 같은 공지된 방법으로 합성한 것을 사용할 수도 있고, 또는 시판되어 있는 것을 사용할 수도 있다. 예를 들면, 센카 가부시끼가이샤 제조의 단일 감지 KHP10P나 단일 감지 KHF10P, 닛카 가가꾸 가부시끼가이샤 제조의 네오픽스 RP70나 네오픽스 FY, 및 닛본 카바이드 고교 가부시끼가이샤 제조의 니카플록 D-100을 사용할 수 있다.
구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위를 포함한 수용성 중합체는 자신이 갖는 질소 원자를 흡착 사이트로서 연마 대상물의 도체층 표면에 흡착하여 보호막을 형성한다고 생각되지만, 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위에는 수용성 중합체의 흡착 사이트로서 기능하는 질소 원자의 밀도가 높은 개소가 존재하고 있다. 그 때문에, 이 수용성 중합체는 다른 수용성 중합체와 비교하여, 절연체층과의 경계 부근에 위치하는 도체층의 부분도 포함시켜 연마 대상물의 도체층 표면에 의해 확실하게 보호막을 형성할 수 있다. 이에 따라, 절연체층과의 경계 부근에 위치하는 도체층의 부분의 표면이 연마 중에 부식되기 어려워지는 결과, 배선옆의 오목부의 발생이 억제된다고 생각된다.
구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위에 더하여 다른 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위가 수용성 중합체에 포함되는 경우에는, 흡착 사이트로서 기능하는 질소 원자의 밀도가 높은 개소가 수용성 중합체의 분자 내에서 적절히 분산되어 배치되게 되고, 그 결과, 연마용 조성물 중에 임의로 포함되는 지립으로의 수용성 중합체의 흡착이 발생하기 어려워진다. 이것은 지립의 분산성을 향상시키는 데에 있어서 유리하다.
구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물은 하기의 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 디시안디아미드이다.
<화학식 1>
<화학식 2>
화학식 1 및 2에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록실기, 아미노기, 카르복실기, 페닐기, 아세틸기, 또는 탄소수 1 내지 4의 비치환 또는 치환의 알킬기를 나타낸다. 탄소수 1 내지 4의 비치환 알킬기의 구체예로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기 및 터셔리부틸기를 들 수 있다. 탄소수 1 내지 4의 치환 알킬기의 구체예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기 및 터셔리부틸기 등의 비치환 알킬기의 수소 원자의 적어도 1개가 히드록실기, 아미노기, 카르복실기 등의 치환기로 치환된 것, 즉, 예를 들면 히드록시메틸기, 히드록시에틸기, 히드록시프로필기, 아미노메틸기, 아미노에틸기, 카르복시메틸기, 카르복시에틸기, 2,3-디히드록시프로필기, 2-히드록시-3-아미노프로필기, 및 3-히드록시-2-아미노프로필기를 들 수 있다.
수용성 중합체의 분자량은 500 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1,000 이상, 더욱 바람직하게는 2,000 이상이다. 수용성 중합체의 분자량이 커짐에 따라서, 연마용 조성물을 이용한 연마에 의해 형성되는 배선옆에 오목부가 생기는 것을 보다 억제할 수 있다.
수용성 중합체의 분자량은 또한, 100,000 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20,000 이하, 더욱 바람직하게는 10,000 이하이다. 수용성 중합체의 분자량이 작아짐에 따라서, 연마용 조성물 중에 임의로 포함되는 지립의 분산성은 보다 향상된다.
연마용 조성물 중의 수용성 중합체의 함유량은 연마용 조성물 중에 포함되는 연마 촉진제의 양이나 산화제의 양에 따라서 적절히 설정되는 것이 바람직하지만, 일반적으로는 0.001 g/L 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.005 g/L 이상, 더욱 바람직하게는 0.01 g/L 이상이다. 수용성 중합체의 함유량이 많아짐에 따라서, 연마용 조성물을 이용한 연마에 의해 형성되는 배선옆에 오목부가 생기는 것을 보다 억제할 수 있다.
연마용 조성물 중의 수용성 중합체의 함유량은 또한, 1 g/L 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 g/L 이하, 더욱 바람직하게는 0.2 g/L 이하이다. 수용성 중합체의 함유량이 적어짐에 따라서, 연마용 조성물의 재료 비용을 보다 억제할 수 있는데 더하여, 연마용 조성물을 이용하여 연마한 후의 연마 대상물의 표면에 디싱(dishing)이 생기는 것을 보다 억제할 수도 있다. 또한, 디싱이란, 본래 제거되어서는 안되는 트렌치 중에 위치하는 도체층의 부분이 연마 제거됨으로써, 도체층 상면의 레벨이 저하되어 연마 대상물의 표면에 접시상의 오목부(dish)가 생기는 현상을 말한다.
디시안디아미드 등의 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위에 더하여 다른 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위가 수용성 중합체에 추가로 포함되는 경우, 다른 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위는 포름알데히드, 디아민 또는 폴리아민에서 유래하는 구성 단위인 것이 바람직하다. 즉, 수용성 중합체는 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물을 적어도 포름알데히드, 디아민 또는 폴리아민과 공중합시켜 얻어지는 것일 수도 있다. 또한, 단일 감지 KHP10P 및 네오픽스 RP70은 디시안디아미드에서 유래하는 구성 단위와 폴리아민에서 유래하는 구성 단위를 포함한 수용성 중합체이고, 단일 감지 KHF10P, 네오픽스 FY 및 니카플록 D-100은 디시안디아미드에서 유래하는 구성 단위와 포름알데히드에서 유래하는 구성 단위를 포함한 수용성 중합체이다.
디아민의 구체예로서는, 예를 들면 에틸렌디아민, 프로판디아민, 프로필렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 펜타메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민, 파라페닐렌디아민, N-(2-히드록시에틸)-1,2-에탄디아민, 및 2-히드록시-1,3-프로판디아민을 들 수 있다. 그 중에서도, 에틸렌디아민, 프로판디아민, 테트라메틸렌디아민, 펜타메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민 및 파라페닐렌디아민이 바람직하다.
폴리아민의 구체예로서는, 예를 들면 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 비스(3-아미노프로필)아민, 비스(4-아미노부틸)아민, 이미노비스프로필아민, 메틸비스(3-아미노프로필)아민, N,N'-비스(3-아미노프로필)-1,4-부탄디아민, N-(3-아미노프로필)-1,4-부탄디아민, N-(4-아미노부틸)-1,4-부탄디아민 등의 폴리알킬렌폴리아민을 들 수 있다. 그 중에서도, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민 및 이미노비스프로필아민이 바람직하고, 특히 바람직한 것은 디에틸렌트리아민 및 트리에틸렌테트라민이다.
구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물을 다른 중합성 화합물과 공중합시켜 수용성 중합체를 얻는 경우, 다른 중합성 화합물의 몰수에 대한 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물의 몰수의 비율은 1/50 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1/20 이상, 더욱 바람직하게는 1/10 이상이다. 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물의 비율이 많아짐에 따라서, 연마용 조성물을 이용한 연마에 의해 형성되는 배선옆에 오목부가 생기는 것을 보다 억제할 수 있다.
또한, 다른 중합성 화합물의 몰수에 대한 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물의 몰수의 비율은 50/1 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20/1 이하, 더욱 바람직하게는 10/1 이하이다. 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물의 비율이 적어짐에 따라서, 연마용 조성물 중에 임의로 포함되는 지립의 분산성은 보다 향상된다.
(산화제)
연마용 조성물 중에 포함되는 산화제는 연마 대상물의 표면을 산화하는 기능을 갖고, 연마용 조성물에 의한 연마 대상물의 연마 속도를 향상시킨다.
산화제로서는, 예를 들면 과산화물을 사용할 수 있다. 과산화물의 구체예로서는, 예를 들면 과산화수소, 과아세트산, 과탄산염, 과산화요소 및 과염소산, 및 과황산나트륨, 과황산칼륨, 과황산암모늄 등의 과황산염을 들 수 있다. 그 중에서도, 과산화수소 및 과황산염이 바람직하고, 특히 바람직한 것은 과산화수소이다.
연마용 조성물 중의 산화제의 함유량은 0.1 g/L 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 g/L 이상, 더욱 바람직하게는 3 g/L 이상이다. 산화제의 함유량이 많아짐에 따라서, 연마용 조성물에 의한 연마 대상물의 연마 속도는 보다 향상된다.
연마용 조성물 중의 산화제의 함유량은 또한, 200 g/L 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100 g/L 이하, 더욱 바람직하게는 40 g/L 이하이다. 산화제의 함유량이 적어짐에 따라서, 연마용 조성물의 재료 비용을 보다 억제할 수 있는데 더하여, 연마 사용 후의 연마용 조성물의 처리, 즉 폐액 처리의 부하를 경감할 수 있다. 또한, 산화제에 의한 연마 대상물 표면의 지나친 산화가 발생할 우려를 적게할 수도 있다.
(지립)
연마용 조성물 중에 임의로 포함되는 지립은 연마 대상물을 기계적으로 연마하는 기능을 갖고, 연마용 조성물에 의한 연마 대상물의 연마 속도를 향상시킨다.
사용되는 지립은 무기 입자, 유기 입자, 및 유기 무기 복합 입자 중 어느 것일 수도 있다. 무기 입자의 구체예로서는, 예를 들면 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아 등의 금속 산화물로 이루어지는 입자, 및 질화규소 입자, 탄화규소 입자 및 질화붕소 입자를 들 수 있다. 그 중에서도, 실리카가 바람직하고, 특히 바람직한 것은 콜로이달 실리카이다. 유기 입자의 구체예로서는, 예를 들면 폴리메타크릴산메틸(PMMA) 입자를 들 수 있다.
연마용 조성물 중의 지립의 함유량은 0.005 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01 질량％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.05 질량％ 이상이다. 지립의 함유량이 많아짐에 따라서, 연마용 조성물에 의한 연마 대상물의 연마 속도는 보다 향상된다.
연마용 조성물 중의 지립의 함유량은 또한, 5 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 질량％ 이하이다. 지립의 함유량이 적어짐에 따라서, 연마용 조성물의 재료 비용을 보다 억제할 수 있는데 더하여, 연마용 조성물을 이용하여 연마한 후의 연마 대상물의 표면에 디싱이 생기는 것을 보다 억제할 수도 있다.
지립의 평균 1차 입경은 5 nm 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7 nm 이상, 더욱 바람직하게는 10 nm 이상이다. 지립의 평균 1차 입경이 커짐에 따라서, 연마용 조성물에 의한 연마 대상물의 연마 속도는 보다 향상된다.
지립의 평균 1차 입경은 또한, 100 nm 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60 nm 이하, 더욱 바람직하게는 40 nm 이하이다. 지립의 평균 1차 입경이 작아짐에 따라서, 연마용 조성물을 이용하여 연마한 후의 연마 대상물의 표면에 디싱이 생기는 것을 보다 억제할 수 있다. 또한, 지립의 평균 1차 입경의 값은, 예를 들면 BET법으로 측정되는 지립의 비표면적에 기초하여 산출된다.
(보호막 형성제)
연마용 조성물 중에 보호막 형성제를 가한 경우에는, 연마용 조성물을 이용한 연마에 의해 형성되는 배선옆에 오목부가 생기는 것을 보다 억제할 수 있다. 또한, 연마용 조성물을 이용하여 연마한 후의 연마 대상물의 표면에 디싱이 생기는 것을 보다 억제할 수도 있다. 따라서, 연마용 조성물을 이용하여 연마한 후의 연마 대상물의 표면의 평탄성은 보다 향상된다.
사용되는 보호막 형성제는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 복소환식 화합물 또는 계면활성제이다. 복소환식 화합물 중의 복소환의 원수는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 복소환식 화합물은 단환 화합물일 수도 있고, 축합환을 갖는 다환 화합물일 수도 있다.
보호막 형성제로서 사용되는 복소환 화합물의 구체예로서는 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 테트라졸, 피리딘, 피라진, 피리다진, 피미리딘, 인돌리진, 인돌, 이소인돌, 인다졸, 푸린, 퀴노리딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 나프틸리딘, 프탈라진, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 신놀린, 프테리딘, 티아졸, 이소티아졸, 옥사졸, 이소옥사졸, 푸라잔 등의 질소 함유 복소환 화합물을 들 수 있다.
피라졸의 예에는, 예를 들면 1H-피라졸, 4-니트로-3-피라졸카르복실산, 3,5-피라졸카르복실산, 3-아미노-5-페닐피라졸, 5-아미노-3-페닐피라졸, 3,4,5-트리브로모피라졸, 3-아미노피라졸, 3,5-디메틸피라졸, 3,5-디메틸-1-히드록시메틸피라졸, 3-메틸피라졸, 1-메틸피라졸, 3-아미노-5-메틸피라졸, 4-아미노-피라졸로[3,4-d]피리미딘, 알로푸리놀, 4-클로로-1H-피라졸로[3,4-D]피리미딘, 3,4-디히드록시-6-메틸피라졸로(3,4-B)-피리딘, 및 6-메틸-1H-피라졸로[3,4-b]피리딘-3-아민이 포함된다.
이미다졸의 예에는, 예를 들면 이미다졸, 1-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸, 4-메틸이미다졸, 1,2-디메틸피라졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-이소프로필이미다졸, 벤조이미다졸, 5,6-디메틸벤조이미다졸, 2-아미노벤조이미다졸, 2-클로로벤조이미다졸, 2-메틸벤조이미다졸, 2-(1-히드록시에틸)벤즈이미다졸, 2-히드록시벤즈이미다졸, 2-페닐벤즈이미다졸, 2,5-디메틸벤즈이미다졸, 5-메틸벤조이미다졸, 5-니트로벤즈이미다졸, 및 1H-푸린이 포함된다.
트리아졸의 예에는, 예를 들면 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 1-메틸-1,2,4-트리아졸, 메틸-1H-1,2,4-트리아졸-3-카르복실레이트, 1,2,4-트리아졸-3-카르복실산, 1,2,4-트리아졸-3-카르복실산메틸, 1H-1,2,4-트리아졸-3-티올, 3,5-디아미노-1H-1,2,4-트리아졸, 3-아미노-1,2,4-트리아졸-5-티올, 3-아미노-1H-1,2,4-트리아졸, 3-아미노-5-벤질-4H-1,2,4-트리아졸, 3-아미노-5-메틸-4H-1,2,4-트리아졸, 3-니트로-1,2,4-트리아졸, 3-브로모-5-니트로-1,2,4-트리아졸, 4-(1,2,4-트리아졸-1-일)페놀, 4-아미노-1,2,4-트리아졸, 4-아미노-3,5-디프로필-4H-1,2,4-트리아졸, 4-아미노-3,5-디메틸-4H-1,2,4-트리아졸, 4-아미노-3,5-디메틸-4H-1,2,4-트리아졸, 5-메틸-1,2,4-트리아졸-3,4-디아민, 1H-벤조트리아졸, 1-히드록시벤조트리아졸, 1-아미노벤조트리아졸, 1-카르복시벤조트리아졸, 5-클로로-1H-벤조트리아졸, 5-니트로-1H-벤조트리아졸, 5-카르복시-1H-벤조트리아졸, 5-메틸-1H-벤조트리아졸, 5,6-디메틸-1H-벤조트리아졸, 1-(1',2'-디카르복시에틸)벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(히드록시에틸)아미노메틸]벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(히드록시에틸)아미노메틸]-5-메틸벤조트리아졸, 및 1-[N,N-비스(히드록시에틸)아미노메틸]-4-메틸벤조트리아졸이 포함된다.
테트라졸의 예에는, 예를 들면 1H-테트라졸, 5-메틸테트라졸, 5-아미노테트라졸, 및 5-페닐테트라졸이 포함된다.
인다졸의 예에는, 예를 들면 1H-인다졸, 5-아미노-1H-인다졸, 5-니트로-1H-인다졸, 5-히드록시-1H-인다졸, 6-아미노-1H-인다졸, 6-니트로-1H-인다졸, 6-히드록시-1H-인다졸, 및 3-카르복시-5-메틸-1H-인다졸이 포함된다.
인돌의 예에는, 예를 들면 1H-인돌, 1-메틸-1H-인돌, 2-메틸-1H-인돌, 3-메틸-1H-인돌, 4-메틸-1H-인돌, 5-메틸-1H-인돌, 6-메틸-1H-인돌, 7-메틸-1H-인돌, 4-아미노-1H-인돌, 5-아미노-1H-인돌, 6-아미노-1H-인돌, 7-아미노-1H-인돌, 4-히드록시-1H-인돌, 5-히드록시-1H-인돌, 6-히드록시-1H-인돌, 7-히드록시-1H-인돌, 4-메톡시-1H-인돌, 5-메톡시-1H-인돌, 6-메톡시-1H-인돌, 7-메톡시-1H-인돌, 4-클로로-1H-인돌, 5-클로로-1H-인돌, 6-클로로-1H-인돌, 7-클로로-1H-인돌, 4-카르복시-1H-인돌, 5-카르복시-1H-인돌, 6-카르복시-1H-인돌, 7-카르복시-1H-인돌, 4-니트로-1H-인돌, 5-니트로-1H-인돌, 6-니트로-1H-인돌, 7-니트로-1H-인돌, 4-니트릴-1H-인돌, 5-니트릴-1H-인돌, 6-니트릴-1H-인돌, 7-니트릴-1H-인돌, 2,5-디메틸-1H-인돌, 1,2-디메틸-1H-인돌, 1,3-디메틸-1H-인돌, 2,3-디메틸-1H-인돌, 5-아미노-2,3-디메틸-1H-인돌, 7-에틸-1H-인돌, 5-(아미노메틸)인돌, 2-메틸-5-아미노-1H-인돌, 3-히드록시메틸-1H-인돌, 6-이소프로필-1H-인돌, 및 5-클로로-2-메틸-1H-인돌이 포함된다.
그 중에서도 바람직한 복소환 화합물은 트리아졸 골격을 갖는 화합물이고, 특히 1H-벤조트리아졸, 5-메틸-1H-벤조트리아졸, 5,6-디메틸-1H-벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(히드록시에틸)아미노메틸]-5-메틸벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(히드록시에틸)아미노메틸]-4-메틸벤조트리아졸, 1,2,3-트리아졸, 및 1,2,4-트리아졸이 특히 바람직하다. 이들 복소환 화합물은 연마 대상물 표면으로의 화학적 또는 물리적 흡착력이 높기 때문에, 연마 대상물 표면에 강고한 보호막을 형성한다. 이것은 연마용 조성물을 이용하여 연마한 후의 연마 대상물의 표면의 평탄성을 향상시키는 데에 있어서 유리하다.
보호막 형성제로서 사용되는 계면활성제는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 및 비이온성 계면활성제 중 어느 것일 수도 있다.
음이온성 계면활성제의 예에는, 예를 들면 폴리옥시에틸렌알킬에테르아세트산, 폴리옥시에틸렌알킬황산에스테르, 알킬황산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬황산, 알킬황산, 알킬벤젠술폰산, 알킬인산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬인산에스테르, 폴리옥시에틸렌술포숙신산, 알킬술포숙신산, 알킬나프탈렌술폰산, 알킬디페닐에테르디술폰산, 및 이들의 염이 포함된다.
양이온성 계면활성제의 예에는, 예를 들면 알킬트리메틸암모늄염, 알킬디메틸암모늄염, 알킬벤질디메틸암모늄염, 및 알킬아민염이 포함된다.
양쪽성 계면활성제의 예에는, 예를 들면 알킬베타인 및 알킬아민옥시드가 포함된다.
비이온성 계면활성제의 예에는, 예를 들면 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 소르비탄지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 및 알킬알칸올아미드가 포함된다.
그 중에서도 바람직한 계면활성제는 폴리옥시에틸렌알킬에테르아세트산, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, 알킬에테르황산염, 알킬벤젠술폰산염, 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르이다. 이들 계면활성제는 연마 대상물 표면으로의 화학적 또는 물리적 흡착력이 높기 때문에, 연마 대상물 표면에 의해 강고한 보호막을 형성한다. 이것은 연마용 조성물을 이용하여 연마한 후의 연마 대상물의 표면의 평탄성을 향상시키는 데에 있어서 유리하다.
연마용 조성물 중의 보호막 형성제의 함유량은 0.001 g/L 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.005 g/L 이상, 더욱 바람직하게는 0.01 g/L 이상이다. 보호막 형성제의 함유량이 많아짐에 따라서, 연마용 조성물을 이용하여 연마한 후의 연마 대상물의 표면의 평탄성은 보다 향상된다.
연마용 조성물 중의 보호막 형성제의 함유량은 또한, 10 g/L 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 g/L 이하, 더욱 바람직하게는 1 g/L 이하이다. 보호막 형성제의 함유량이 적어짐에 따라서, 연마용 조성물에 의한 연마 대상물의 연마 속도는 보다 향상된다.
(연마용 조성물의 pH)
연마용 조성물의 pH는 3 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 이상이다. 연마용 조성물의 pH가 커짐에 따라서, 연마용 조성물에 의한 연마 대상물 표면의 지나친 에칭이 발생할 우려를 적게 할 수 있다.
연마용 조성물의 pH는 또한, 9 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8 이하이다. 연마용 조성물의 pH가 작아짐에 따라서, 연마용 조성물을 이용한 연마에 의해 형성되는 배선옆에 오목부가 생기는 것을 보다 억제할 수 있다.
소망으로 하는 pH를 얻기 위해서, 임의의 알칼리, 산 및 완충제를 이용할 수도 있다.
본 실시 형태에 따르면 이하의 이점이 얻어진다.
본 실시 형태의 연마용 조성물은 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위를 포함한 수용성 중합체를 함유하고 있다. 따라서, 이 수용성 중합체의 동작에 의해, 연마용 조성물을 이용한 연마에 의해 형성되는 반도체 디바이스의 배선옆에 오목부가 생기는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 연마용 조성물은 반도체 디바이스의 배선을 형성하기 위한 연마에서 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 실시 형태는 다음과 같이 변경될 수도 있다.
ㆍ상기 실시 형태의 연마용 조성물은 2종 이상의 연마 촉진제를 함유할 수도 있다.
ㆍ상기 실시 형태의 연마용 조성물은 2종 이상의 수용성 중합체를 함유할 수도 있다. 이 경우, 일부의 수용성 중합체에 대해서는 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위를 반드시 포함하는 것일 필요는 없다. 그와 같은 수용성 중합체의 구체예로서는, 예를 들면 알긴산, 펙틴산, 카르복시메틸셀룰로오스, 커들란, 풀루란 등의 다당류, 폴리카르복실산 및 그의 염, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크롤레인 등의 비닐계 중합체, 폴리글리세린, 및 폴리글리세린에스테르를 들 수 있다. 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위를 포함하지 않는 수용성 중합체를 연마용 조성물에 첨가한 경우에는, 해당 수용성 중합체가 지립의 표면 또는 연마 대상물의 표면에 흡착되어 연마용 조성물에 의한 연마 대상물의 연마 속도를 컨트롤하는 것이 가능한 것에 더하여, 연마 중에 생기는 불용성의 성분을 수용성 중합체에 의해 연마용 조성물 중에서 안정화할 수 있다는 점에서 유리하다.
ㆍ상기 실시 형태의 연마용 조성물은 2종 이상의 산화제를 함유할 수도 있다.
ㆍ상기 실시 형태의 연마용 조성물은 2종 이상의 지립을 함유할 수도 있다.
ㆍ상기 실시 형태의 연마용 조성물은 2종 이상의 보호막 형성제를 함유할 수도 있다. 이 경우, 예를 들면 2종 이상의 복소환식 화합물을 사용할 수도 있고, 2종 이상의 계면활성제를 사용할 수도 있다. 또는, 복소환식 화합물과 계면활성제를 조합하여 사용할 수도 있다. 복소환식 화합물과 계면활성제을 조합하여 사용한 경우, 즉 연마용 조성물이 복소환식 화합물 및 계면활성제를 함유하는 경우에는, 연마용 조성물에 의한 연마 대상물의 연마 속도의 향상과 연마용 조성물을 이용하여 연마한 후의 연마 대상물의 표면의 평탄성의 향상의 양립이 용이하다.
ㆍ상기 실시 형태의 연마용 조성물은 방부제나 곰팡이 방지제와 같은 공지된 첨가제를 필요에 따라서 추가로 함유할 수도 있다. 방부제 및 곰팡이 방지제의 구체예로서는, 예를 들면 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온, 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 등의 이소티아졸린계 방부제, 파라옥시벤조산에스테르류, 및 페녹시에탄올을 들 수 있다.
ㆍ상기 실시 형태의 연마용 조성물은 일액형일 수도 있고, 이액형을 비롯한 다액형일 수도 있다.
ㆍ상기 실시 형태의 연마용 조성물은 연마용 조성물의 원액과 물 등의 희석액을 사용하여 예를 들면 10배 이상으로 희석함으로써 제조될 수도 있다.
ㆍ상기 실시 형태의 연마용 조성물은 반도체 디바이스의 배선을 형성하기 위한 연마 이외의 용도로 사용될 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예 및 비교예를 설명한다.
연마 촉진제, 수용성 중합체 또는 그를 대신하는 화합물, 산화제, 지립 및 보호막 형성제를 물에 혼합하여 실시예 1 내지 17 및 비교예 4 내지 22의 연마용 조성물을 제조하였다. 연마 촉진제, 산화제, 지립 및 보호막 형성제를 물에 혼합하여 비교예 1 내지 3의 연마용 조성물을 제조하였다. 실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 22의 연마용 조성물 중의 수용성 중합체 또는 그것을 대신하는 화합물의 상세를 표 1 및 표 2에 나타내었다. 또한, 표 1 및 표 2에는 나타나지 않지만, 실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 22의 연마용 조성물은 모두, 연마 촉진제로서 글리신을 10 g/L, 산화제로서 과산화수소를 15 g/L, 지립으로서 평균 1차 입경이 30 nm의 콜로이달 실리카를 0.1 질량％ 함유하고 있다. 또한, 실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 22의 연마용 조성물은 모두, 보호막 형성제로서, 1-[N,N-비스(히드록시에틸)아미노메틸]-5-메틸벤조트리아졸 및 1-[N,N-비스(히드록시에틸)아미노메틸]-4-메틸벤조트리아졸의 혼합물을 0.08 g/L, 라우릴에테르황산암모늄을 0.1 g/L, 폴리옥시에틸렌알킬에테르를 0.5 g/L 함유하고 있고, 그 중 몇개는 또한 추가의 보호막 형성제도 함유하고 있다. 일부의 연마용 조성물 중에 포함되어 있는 추가의 보호막 형성제의 상세도 표 1 및 표 2에 나타내었다.
<배선옆의 오목부>
각 예의 연마용 조성물을 이용하여, 구리 패턴 웨이퍼(ATDF754 마스크, 연마 전의 구리막 두께 700 nm, 트렌치 깊이 300 nm)의 표면을 표 3에 기재된 제1의 연마 조건으로 구리막 두께가 250 nm가 될 때까지 연마하였다. 그 후, 연마 후의 구리 패턴 웨이퍼의 표면을, 동일 연마용 조성물을 이용하여, 표 4에 기재된 제2의 연마 조건으로 배리어막이 노출될 때까지 연마하였다. 이렇게 해서 2단계의 연마가 행해진 후의 구리 패턴 웨이퍼의 표면을 리뷰 SEM(가부시끼가이샤 히타치 하이테크놀로지 제조의 RS-4000)을 사용하여 관찰하여, 0.18 μm 폭의 배선과 0.18 μm 폭의 절연막이 교대로 나란히선 영역 및 100 μm 폭의 배선과 100 μm 폭의 절연막이 교대로 나란히선 영역에서, 배선옆의 오목부의 유무를 확인하였다. 그리고, 어느 영역에서도 배선옆의 오목부가 확인되지 않은 경우에는 ◎(우), 어느 한쪽의 영역에서만 폭 5 nm 미만의 배선옆의 오목부가 확인된 경우에는 ○(양), 양쪽 영역에서 폭 5 nm 미만의 배선옆의 오목부가 확인된 경우에는 □(가), 적어도 어느 한쪽의 영역에서 폭 5 nm 이상 20 nm 미만의 배선옆의 오목부가 확인된 경우에는 △(약간 불량), 적어도 어느 한쪽의 영역에서 폭 20 nm 이상의 배선옆의 오목부가 확인된 경우에는 ×(불량)라고 평가하였다. 이 평가의 결과를 표 5 및 표 6의 "배선옆의 오목부" 란에 나타내었다.
<연마 속도>
각 예의 연마용 조성물을 이용하여, 구리 블랭킷 웨이퍼의 표면을 표 3에 기재된 제1의 연마 조건 및 표 4에 기재된 제2의 연마 조건으로 60초간 연마했을 때의 제1의 조건 및 제2의 조건의 각각에 있어서의 연마 속도를 표 5 및 표 6의 "연마 속도" 란에 나타내었다. 연마 속도의 값은 가부시끼가이샤 히타치 고쿠사이 덴끼 제조의 시트 저항 측정기 "VR-120SD/8"을 이용하여 측정되는 연마 전후의 구리 블랭킷 웨이퍼의 두께의 차를 연마 시간으로 나눔으써 구하였다.
<보존 안정성>
60 ℃에서 1주간 보관하고 나서 실온으로 복귀한 각 예의 연마용 조성물을 이용하여, 상기와 동일한 방법으로 배선옆의 오목부의 평가 및 연마 속도의 측정을 행하여, 보관 전의 연마용 조성물의 그것과 비교하였다. 또한, 지립의 분산성을 평가하도록, 동일하게 60 ℃에서 1주간 보관하고 나서 실온으로 복귀한 각 예의 연마용 조성물에 대해서, 가부시끼가이샤 시마즈 세이사꾸쇼 제조의 분광 광도계 "UV-2450"을 이용하여, 190 nm 내지 900 nm의 파장 영역에서의 투과율을 측정하고, 보관 전의 연마용 조성물의 그것과 비교를 하였다. 그리고, 배선옆의 오목부의 평가 결과, 연마 속도의 측정 결과, 및 지립의 분산성의 평가 결과가 모두 보관 전후로 거의 차가 없었던 경우에는 ◎(우), 배선옆의 오목부의 평가 결과 및 지립의 분산성의 평가 결과에 대해서는 보관의 전후로 거의 차가 없지만, 보관 후에 연마 속도의 값이 5％ 이상 10％ 미만만 저하된 경우에는 ○(양), 연마 속도의 측정 결과 및 지립의 분산성의 평가 결과에 대해서는 보관의 전후로 거의 차가 없지만, 보관 후에 배선옆의 오목부의 평가 결과가 한층만 내려 간 경우에는 □(가), 보관 후에 지립의 분산성의 평가 결과에 악화가 보인 경우에는 △(약간 불량), 보관 후에 연마 속도의 값이 10％ 이상 저하된 경우 또는 배선옆의 오목부의 평가 결과가 2단계 이상 내려 간 경우에는 ×(불량)라고 평가하였다. 이 평가의 결과를 표 5 및 표 6의 "보존 안정성" 란에 나타내었다.
<표면 거침>
각 예의 연마용 조성물을 이용하여, 구리 패턴 웨이퍼(ATDF754 마스크, 연마 전의 구리막 두께 700 nm, 트렌치 깊이 300 nm)의 표면을 표 3에 기재된 제1의 연마 조건으로 구리막 두께가 250 nm가 될 때까지 연마하였다. 그 후, 연마 후의 구리 패턴 웨이퍼의 표면을, 동일 연마용 조성물을 이용하여, 표 4에 기재된 제2의 연마 조건으로 배리어막이 노출될 때까지 연마하였다. 이렇게 해서 2단계의 연마가 행해진 후의 구리 패턴 웨이퍼에 있어서의 100 μm 폭의 고립 배선부의 중앙 부근의 표면 거칠기 Ra를 에스 아이 아이ㆍ나노테크놀로지 가부시끼가이샤 제조의 주사형 프로브 현미경 "S-image"를 이용하여 측정하였다. 이 표면 거칠기 Ra의 측정은 Si 프로브를 이용하여 DFM 모드로 행하고, 1 μm 사방의 영역 내에서 종횡 각 256점, 0.5 Hz의 스캔 속도로 행하였다. 측정된 Ra의 값이 0.5 nm 미만이었던 경우에는 ○(양), 0.5 nm 이상 1.0 nm 미만이었던 경우에는 △(약간 불량), 1.0 nm 이상이었던 경우에는 ×(불량)라고 평가하였다. 이 평가의 결과를 표 5 및 표 6의 "표면 거침" 란에 나타내었다.
<디싱>
각 예의 연마용 조성물을 이용하여, 구리 패턴 웨이퍼(ATDF754 마스크, 연마 전의 구리막 두께 700 nm, 트렌치 깊이 300 nm)의 표면을 표 3에 기재된 제1의 연마 조건으로 구리 잔막이 250 nm가 될 때까지 연마하였다. 그 후, 연마 후의 구리 패턴 웨이퍼 표면을, 동일 연마용 조성물을 이용하여, 표 4에 기재된 제2의 연마 조건으로 배리어막이 노출될 때까지 연마하였다. 이렇게 해서 2단계의 연마가 행하여진 후의 구리 패턴 웨이퍼의 9 μm 폭의 배선과 1 μm 폭의 절연막이 교대로 나란히선 제1의 영역 및 5 μm 폭의 배선과 1 μm 폭의 절연막이 교대로 나란히선 제2의 영역에서, 히타치 켄끼 파인텍 가부시끼가이샤 제조의 와이드 영역 AFM "WA-1300"을 이용하여 디싱량(디싱 깊이)을 측정하였다. 이 측정의 결과를 표 5 및 표 6의 "디싱" 란에 나타내었다.
Claims (5)
- 연마 촉진제와,
구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물에서 유래하는 구성 단위를 포함한 수용성 중합체와,
산화제
를 함유하는 것을 특징으로 하는 연마용 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물은 하기의 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물이고, 화학식 중, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록실기, 아미노기, 카르복실기, 페닐기, 아세틸기, 또는 탄소수 1 내지 4의 비치환 또는 치환의 알킬기를 나타내는 연마용 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수용성 중합체는 구아니딘 구조를 갖는 중합성 화합물인 디시안디아미드에서 유래하는 구성 단위와, 포름알데히드에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 연마용 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용성 중합체는 디시안디아미드에서 유래하는 구성 단위와, 디아민 또는 폴리아민에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 연마용 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 연마용 조성물을 이용하여, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 도체층을 갖는 연마 대상물의 표면을 연마하는 것으로 이루어지는 연마 방법.
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