KR20140069184A - 알루미늄 반도체 기판 연마용 조성물 및 방법 - Google Patents

알루미늄 반도체 기판 연마용 조성물 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140069184A
KR20140069184A KR1020147010349A KR20147010349A KR20140069184A KR 20140069184 A KR20140069184 A KR 20140069184A KR 1020147010349 A KR1020147010349 A KR 1020147010349A KR 20147010349 A KR20147010349 A KR 20147010349A KR 20140069184 A KR20140069184 A KR 20140069184A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
acid
polishing
polishing composition
substrate
aluminum
Prior art date
Application number
KR1020147010349A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101986863B1 (ko
Inventor
지 쿠이
스티븐 그럼빈
글렌 와이트너
치-안 린
Original Assignee
캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 filed Critical 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션
Publication of KR20140069184A publication Critical patent/KR20140069184A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101986863B1 publication Critical patent/KR101986863B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 코팅된 α-알루미나 입자, 유기 카복실산 및 물을 포함하는 화학적-기계적 연마 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한, 연마 조성물에서 음의 제타 포텐셜을 갖는 연마제, 유기 카복실산, 하나 이상의 알킬다이페닐옥사이드 다이설포네이트 계면활성제, 및 물을 포함하고 추가로 헤테로환형 화합물을 포함하지 않는 화학적-기계적 연마 조성물을 제공한다. 상기 연마제는 상기 연마 조성물에서 콜로이드 안정성이다. 본 발명은 또한 상기 연마 조성물로 기판을 연마하는 방법을 제공한다.

Description

알루미늄 반도체 기판 연마용 조성물 및 방법{COMPOSITION AND METHOD FOR POLISHING ALUMINUM SEMICONDUCTOR SUBSTRATES}
본 발명은 알루미늄 반도체 기판을 연마하기 위한 조성물 및 방법에 관한 것이다.
집적 회로는 규소 웨이퍼와 같은 기판 내에 또는 그 위에 형성된 수백만의 능동 소자들로 구성된다. 한 제조 공정에서는, 유전체 기판을 통상의 건식 에칭 공정에 의해 패턴화시켜 수직 및 수평적 상호접속을 위한 홀(hole) 및 트렌치(trench)를 형성한다. 그 후, 상기 패턴화된 표면을 확산 장벽층 및/또는 접착-촉진층으로 임의로 코팅한 다음, 금속 층을 침착시켜 상기 트렌치 및 홀을 충전시킨다. 화학적-기계적 연마(CMP)를 이용하여, 하부 유전체 층이 노출될 때까지 상기 금속 층의 두께뿐만 아니라 상기 확산 장벽층 및/또는 접착-촉진층의 두께를 감소시킴으로써, 회로 소자를 형성한다.
이산화규소 기판상에 평면 금속 회로선을 제조하는 하나의 방식을 다마신(damascene) 공정이라 칭한다. 이 공정에 따르면, 임의적으로 질화규소 층이 상부에 침착된 이산화규소 유전체 표면을, 포토레지스트를 적용하고 상기 포토레지스트를 패턴을 통해 방사선에 노출시켜 트렌치 및/또는 비아(via)를 형성하고 그 후 통상의 건식 에칭 공정을 이용하여 수직 및 수평적 상호접속을 위한 홀 및 트렌치를 형성함으로써, 패턴화한다. 상기 질화 규소는 상기 트랜치 및/또는 비아 부분이 아닌 이산화규소 표면이 에칭 중에 손상되는 것을 보호하기 위한 "하드 마스크"로서 작용한다. 상기 패턴화된 표면을 티타늄 또는 탄탈륨과 같은 접착-촉진층 및/또는 질화 티타늄 또는 질화 탄탈륨과 같은 확산 장벽층으로 코팅한다. 이어서, 상기 접착-촉진층 및/또는 확산 장벽층을 금속 층으로 오버-코팅한다. 화학적-기계적 연마 공정을 이용하여, 상기 질화규소 표면의 융기부가 노출되는 평탄한 표면이 수득될 때까지, 금속 오버-층의 두께뿐만 아니라 임의의 접착-촉진층 및/또는 확산 장벽층의 두께를 감소시킨다. 상기 비아 및 트렌치는, 상기 회로 상호접속을 형성하는 전기 전도성 금속으로 충전된 채로 존재한다.
상기 전기 전도성 금속으로 텅스텐 및 구리가 가장 자주 사용된다. 그러나, 에칭 기법과 같은 제거 공정(subtractive process)에 의해 회로 상호접속을 형성하는 초기 세대 공정에서 사용되었던 알루미늄을 다마신 공정에 사용하는 것이 점점 더 고려되고 있다. 알루미늄과 티타늄의 조합은 잠재적으로 다른 금속/장벽층 조합보다 더 낮은 비저항을 제공할 뿐만 아니라 그에 상응하는 회로 성능의 잠재적인 개선을 제공한다.
설포네이트-함유 중합체로 처리된 알루미나 연마제를 포함하는 알루미늄 다마신 구조용 연마 조성물이 기술되어 있다. 상기 설포네이트-함유 중합체 또는 공중합체는 알루미나 연마제에 콜로이드성 안정성을 제공하고자 의도되지만, 착화제, 표면형태 조절제 및 표면 처리 중합체와 같은 다른 연마 성분들의 존재는 알루미나 연마제 입자로부터의 상기 설포네이트-함유 중합체 또는 공중합체의 이동을 야기할 수 있으며, 그 결과 연마 조성물의 콜로이드성 안정성이 희생된다. 큰 입자를 야기하는 입자간 응집은 연마할 기판 상의 스크래칭 및 다른 표면 결함을 야기할 수 있다. 따라서, 알루미늄-함유 기판을 연마하기 위한 개선된 방법이 당업계에 필요하다.
본 발명은 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법을 제공하며, 상기 방법은
(i) 하나 이상의 알루미늄 층을 포함하는 기판을 제공하는 단계,
(ii) 연마 패드를 제공하는 단계,
(iii) (a) 하나 이상의 설포네이트 단량체 및 하나 이상의 카복실레이트 단량체, 포스포네이트 단량체 및 포스페이트 단량체로 이루어진 군 중에서 선택된 단량체를 포함하는 공중합체로 코팅된 α-알루미나 입자, (b) 알루미늄용 착화제, 및 (c) 물을 포함하는 연마 조성물을 제공하는 단계,
(iv) 상기 기판의 표면을 상기 연마 패드 및 상기 연마 조성물과 접촉시키는 단계, 및
(v) 상기 기판의 상기 표면의 적어도 일부분을 연마하여 상기 기판의 상기 표면으로부터 적어도 약간의 알루미늄을 제거하고 상기 기판의 상기 표면을 연마하는 단계
를 포함하며, 이때 상기 연마 조성물은 pH가 1 내지 6이며, 상기 연마제는 상기 연마 조성물에서 콜로이드 안정성이다.
본 발명은 또한, 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법을 제공하되, 상기 방법은
(i) 하나 이상의 알루미늄 층을 포함하는 기판을 제공하는 단계,
(ii) 연마 패드를 제공하는 단계,
(iii) (a) 연마 조성물에서 음의(negative) 제타 포텐셜을 갖는 입자를 포함하는 연마제, (b) 알루미늄용 착화제, (c) 하나 이상의 알킬다이페닐옥사이드 다이설포네이트 계면활성제, 및 (d) 물을 포함하는 연마 조성물을 제공하는 단계,
(iv) 상기 기판의 표면을 상기 연마 패드 및 상기 연마 조성물과 접촉시키는 단계, 및
(v) 상기 기판의 상기 표면의 적어도 일부분을 연마하여 상기 기판의 상기 표면으로부터 적어도 약간의 알루미늄을 제거하고 상기 기판의 상기 표면을 연마하는 단계
를 포함하며, 이때 상기 연마 조성물은 pH가 1 내지 6이며, 상기 연마제는 상기 연마 조성물에서 콜로이드 안정성이다.
본 발명은 추가로, (a) 하나 이상의 설포네이트 단량체 및 하나 이상의 아크릴레이트 단량체로 본질적으로 이루어진 공중합체로 코팅된 α-알루미나 입자, (b) 유기 카복실산, 및 (c) 물을 포함하는 화학적-기계적 연마 조성물을 제공하며, 이때 상기 연마 조성물은 pH가 1 내지 6이며, 상기 연마제는 상기 연마 조성물에서 콜로이드 안정성이다.
본 발명은 추가적으로, (a) 연마 조성물에서 음의 제타 포텐셜을 갖는 입자를 포함하는 연마제, (b) 유기 카복실산, (c) 하나 이상의 알킬다이페닐옥사이드 다이설포네이트 계면활성제, 및 (d) 물을 포함하는 화학적-기계적 연마 조성물을 제공하며, 이때 상기 연마 조성물은 pH가 1 내지 6이며, 상기 연마제는 상기 연마 조성물에서 콜로이드 안정성이며, 상기 연마 조성물은 화학식 (X2)n-L의 화합물을 함유하지 않으며, 이때 X2는 테트라졸, 1,2,4-트라이아졸, 1,2,3-트라이아졸 또는 벤조트라이아졸을 나타내고, L은 연결기를 나타낸다.
본 발명은 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법을 제공하며, 상기 방법은, (i) 하나 이상의 알루미늄 층을 포함하는 기판을 제공하는 단계, (ii) 연마 패드를 제공하는 단계, (iii) 연마 조성물을 제공하는 단계, (iv) 상기 기판의 표면을 상기 연마 패드 및 상기 연마 조성물과 접촉시키는 단계, 및 (v) 상기 기판의 상기 표면의 적어도 일부분을 연마하여 상기 기판의 상기 표면으로부터 적어도 약간의 알루미늄을 제거하고 상기 기판의 상기 표면을 연마하는 단계를 포함한다. 상기 연마 조성물은 (a) 하나 이상의 설포네이트 단량체 및 하나 이상의 카복실레이트 단량체, 포스포네이트 단량체 및 포스페이트 단량체로 이루어진 군 중에서 선택된 단량체를 포함하는 공중합체로 코팅된 α-알루미나 입자, (b) 알루미늄용 착화제, 및 (c) 물을 포함한다. 달리, 상기 연마 조성물은 (a) 연마 조성물에서 음의 제타 포텐셜을 갖는 입자를 포함하는 연마제, (b) 알루미늄용 착화제, (c) 하나 이상의 알킬다이페닐옥사이드 다이설포네이트 계면활성제, 및 (d) 물을 포함한다. 상기 두 모두의 경우에서, 상기 연마 조성물은 pH가 1 내지 6이며, 상기 연마제는 상기 연마 조성물에서 콜로이드 안정성이다.
상기 연마제는 임의의 적절한 연마제일 수 있으며, 예컨대 천연 또는 합성일 수 있고, 금속 산화물, 카바이드, 카보런덤(carborundum) 등을 포함할 수 있다. 상기 연마제는 또한 중합체 입자 또는 코팅된 입자일 수 있다. 상기 연마제는 바람직하게는 금속 산화물로 본질적으로 이루어지거나 이로 이루어진다. 바람직하게는, 상기 금속 산화물은 알루미나이다. 상기 알루미나는 임의의 적절한 상(phase)의 알루미나, 예를 들면 α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, 훈증(fumed) 알루미나 및 이들의 조합으로 본질적으로 이루어지거나 이로 이루어진다. 더욱 바람직하게는 상기 금속 산화물은 α-알루미나로 본질적으로 이루어지거나 이로 이루어진다. 상기 연마제가 α-알루미나를 포함하는 경우, 상기 연마제는 또한 다른 형태의 알루미나, 예컨대 훈증 알루미나를 포함할 수도 있다. 일부 실시양태에서, 상기 연마제는 α-알루미나로 이루어진다.
상기 연마제는 전형적으로 임의의 적합한 평균 입자 크기(즉, 평균 입경)을 가질 수 있다. 특히, 연마제가 알루미나인 경우, 연마제는 15 nm 이상(예를 들면 20 nm 이상, 30 nm 이상, 또는 40 nm 이상, 또는 50 nm 이상, 또는 75 nm 이상)의 평균 입자 크기(예컨대, 평균 입경)을 가질 수 있다. 달리 또는 추가로, 연마제는 250 nm 이하(예를 들면, 200 nm 이하, 또는 150 nm 이하, 또는 125 nm 이하, 또는 100 nm 이하)의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 따라서, 연마제는 상기 한계점 중 임의의 두 점에 의해 한정되는 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 연마제는 15 내지 250 nm, 20 nm 내지 200 nm, 30 nm 내지 200 nm, 30 nm 내지 150 nm, 40 nm 내지 250 nm, 40 nm 내지 200 nm, 40 nm 내지 150 nm, 50 nm 내지 250 nm, 50 nm 내지 200 nm, 또는 50 nm 내지 150 nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 이와 관련하여, 평균 입자 크기란 입자를 감싸는 가장 작은 구의 평균 크기를 말한다.
하나의 실시양태에서, 연마제 입자는 하나 이상의 설포네이트 단량체 및 하나 이상의 카복실레이트 단량체, 포스포네이트 단량체 및 포스페이트 단량체로 이루어진 군 중에서 선택된 단량체를 포함하는 공중합체로 처리된다. 바람직한 실시양태에서, 상기 공중합체는 하나 이상의 설포네이트 단량체 및 하나 이상의 카복실레이트 단량체의 조합을 포함한다. 바람직하게는, 설포네이트 단량체는 비닐 설폰산, 2-(메타크릴옥시)에탄설폰산, 스티렌설폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산으로 이루어진 군 중에서 선택된다. 바람직하게는, 나머지 단량체는, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산, 말레산 무수물, 비닐포스폰산, 2-(메타크릴옥시)에틸포스페이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된다. 더욱 바람직하게는, 나머지 단량체는 하나 이상의 카복실레이트 단량체를 포함하며, 가장 바람직하게는 하나 이상의 아크릴레이트 단량체를 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 공중합체는 폴리아크릴산-코-폴리아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산, 폴리아크릴산-코-폴리스티렌설폰산, 및 폴리비닐포스폰산-코-폴리아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산으로 이루어진 군 중에서 선택된다.
또 하나의 실시양태에서, 상기 연마제 입자는 음성-하전된 중합체 또는 공중합체로 처리될 수 있다. 상기 음성-하전된 중합체 또는 공중합체는 임의의 적절한 중합체 또는 공중합체일 수 있다. 바람직하게는, 상기 음성-하전된 중합체 또는 공중합체는, 하나 이상의 설포네이트 단량체 및 하나 이상의 카복실레이트 단량체, 포스포네이트 단량체 및 포스페이트 단량체로 이루어진 군 중에서 선택된 단량체를 포함하는 공중합체와 상이한 하나 이상의 설포네이트 단량체를 포함한다. 바람직하게는, 상기 음성-하전된 중합체 또는 공중합체는 비닐 설폰산, 2-(메타크릴로일옥시)에탄설폰산, 스티렌 설폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 반복 단위를 포함한다. 가장 바람직하게는, 상기 음성-하전된 중합체 또는 공중합체는 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산) 및 폴리스티렌설폰산으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 연마제 입자는 연마 조성물에 첨가되기 전에 별도로 중합체 또는 공중합체로 처리될 수 있다. 임의의 적합한 방법을 사용하여 연마제 입자를 중합체 또는 공중합체로 처리할 수 있다. 예를 들면, 고전단 조건 하에서, 예를 들면 웨어링 블렌더(Waring blender)를 사용하여, 연마제 입자를 중합체 또는 공중합체로 처리할 수 있다. 상기 중합체 또는 공중합체는, 연마 조성물 제조 중 아무 때에, 연마제 입자의 첨가 전에 또는 연마제 입자와 동시에 또는 연마제 입자의 첨가 후에, 임의의 적합한 시간대에 가해진 또는 존재하는 연마 조성물의 다른 성분들 중 하나 이상과 함께 가해질 수 있다.
바람직하게는, 연마제는, 연마 조성물의 pH에서 음의 제타 포텐셜을 갖는 연마 입자를 포함하거나 이로 본질적으로 이루어지거나 이루어진다. 일부 실시양태에서, 연마제 입자는, 미처리시에는 연마 조성물의 pH에서 양의(positive) 제타 포텐셜을 갖지만, 본원에 기술된 중합체 또는 공중합체로 처리시 상기 연마 조성물의 pH에서 음의 제타 포텐셜을 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 연마제는, 연마 조성물의 pH에서 음의 제타 포텐셜을 갖는 미처리된 연마제일 수 있다. 연마 조성물의 pH에서 음의 제타 포텐셜을 갖는 입자를 포함하는 연마제의 비제한적 예는 습식-공정 실리카 및 훈증 실리카를 포함한다. 입자의 제타 포텐셜은, 입자를 둘러싸는 이온의 전하와 벌크 용액(즉, 액체 담체 및 여기에 용해된 임의의 다른 성분)의 전하 간의 차이를 지칭한다.
연마 조성물은 알루미늄용 착화제를 포함한다. 알루미늄용 착화제는 임의의 적합한 착화제일 수 있다. 바람직하게는, 알루미늄용 착화제는 유기 카복실산이다. 더욱 바람직하게는, 알루미늄용 착화제는 말론산, 프탈산, 락트산, 타타르산, 글루콘산, 시트르산, 말산, 글리콜산, 말레산 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 알루미늄용 착화제를 포함할 수 있다. 연마 조성물은 0.1 중량% 이상, 예를 들면 0.2 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.4 중량% 이상 또는 0.5 중량% 이상의 알루미늄용 착화제를 포함할 수 있다. 달리 또는 추가로 연마 조성물은 3 중량% 이하, 예를 들면 2.5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1.5 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 알루미늄용 착화제를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 상기 한계점 중 임의의 두 점에 의해 한정되는 양의 알루미늄용 착화제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 연마 조성물은 0.1 내지 3 중량%, 0.1 내지 2.5 중량%, 0.1 내지 2 중량%, 0.3 내지 3 중량%, 0.3 내지 2.5 중량%, 0.3 내지 2 중량%, 0.5 내지 3 중량%, 0.5 내지 2.5 중량%, 또는 0.5 내지 2 중량%의 알루미늄용 착화제를 포함할 수 있다.
상기 연마제는 바람직하게는 상기 연마 조성물 중에, 더욱 구체적으로는 상기 연마 조성물의 물 성분 중에 현탁된다. 상기 연마제가 상기 연마 조성물에 현탁되는 경우, 상기 연마제는 바람직하게는 콜로이드 안정성이다. 콜로이드란 용어는 액체 담체내 연마제 입자들의 현탁액을 지칭한다. 콜로이드 안정성이란 시간에 따른 상기 현탁액의 지속력을 말한다. 본원 명세서에서, 상기 연마제를 100 ml의 눈금 실린더 내에 놓고 2시간 동안(예를 들면, 4시간 동안, 또는 8시간 동안, 또는 24 시간 동안, 또는 1주일 동안, 또는 4주일 동안, 또는 16주일 동안) 비-교반된 상태로 방치하였을 때, 상기 눈금 실린더의 바닥부 50 ml에서의 입자들의 농도([B], g/ml)와 상기 눈금 실린더의 상부 50 ml에서의 입자들의 농도([T], g/ml) 간 차이를 상기 연마제 조성물내 입자들의 초기 농도([C], g/ml)로 나눈 값이 0.5 이하(즉, {[B]-[T]}/[C] ≤ 0.5)이면, 그 연마제는 콜로이드 안정성이 있는 것으로 간주된다. {[B]-[T]}/[C]의 값은 바람직하게는 0.3 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.1 이하이다.
상기 연마 조성물은 임의적으로 추가로 알루미늄 산화제를 포함한다. 알루미늄 산화제는 연마 조성물의 pH에서 적합한 산화 전위를 가진 임의의 물질일 수 있다. 적합한 산화제의 비제한적인 예는, 과산화수소, 유기 퍼옥시산, 과황산염, 질산염, 과요오드산염, 과브롬산염, 브롬산염, 제2철염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 산화제를 포함한다.
연마 조성물은 알루미늄 산화제를 임의의 적합한 양으로 포함할 수 있다. 연마 조성물은 0.1 중량% 이상, 예를 들면 0.25 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.75 중량% 이상 또는 1 중량% 이상의 알루미늄 산화제를 포함할 수 있다. 달리 또는 추가로 연마 조성물은 5 중량% 이하, 예를 들면 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 알루미늄 산화제를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 상기 한계점 중 임의의 두 점에 의해 한정되는 양의 알루미늄 산화제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 연마 조성물은 0.1 내지 5 중량%, 0.25 내지 4 중량%, 0.5 내지 3 중량%, 0.75 내지 2 중량%, 1 내지 3 중량% 또는 1 내지 2 중량%의 알루미늄 산화제를 포함할 수 있다.
연마 조성물은 임의적으로 추가로 계면활성제를 포함한다. 계면활성제는 양이온성, 비이온성 또는 쯔비터 이온성(zwitterionic) 계면활성제일 수 있다. 유리하게는, 연마 조성물 내의 계면활성제의 존재는 연마 조성물의 콜로이드 안정성을 개선하며, 연마제 입자의 입자 크기를 안정시키며, 및/또는 연마 조성물로 연마하는 반도체 웨이퍼의 표면형태를 개선한다. 적합한 계면활성제의 비제한적인 예는 폴리설포네이트, 폴리카복실레이트, 폴리포스포네이트, 폴리알콜(예를 들면 폴리비닐 알콜), 설포네이트, 카복실레이트, 포스포네이트, 알콜 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 단량체를 포함하는 공중합체를 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 계면활성제는 알킬다이페닐옥사이드 설포네이트 계면활성제이다. 전형적으로, 알킬다이페닐옥사이드 설포네이트 계면활성제는 하기 구조를 갖는다:
Figure pct00001
상기 식에서,
R은 C1-C30, 바람직하게는 C6-C30, 더욱 바람직하게는 C6-C22 선형 또는 분지형의 포화 또는 불포화 알킬 기이며, 이때 알킬 기는 임의적으로, O 및 N으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 함유하며,
X+는 H 또는 양이온, 예를 들면 알칼리금속 양이온 또는 알칼리토 금속 양이온(예를 들면, 나트륨, 칼륨, 리튬, 칼슘, 마그네슘 등)이다.
적합한 알킬다이페닐옥사이드 설포네이트 계면활성제의 예는, 다우 케미칼 캄파니(미국 미시간주 미드랜드 소재)로부터 다우팩스(Dowfax)(상품명) 2A1, 다우팩스 3B2, 다우팩스 8390, 다우팩스 C6L, 다우팩스 C10L, 및 다우팩스 30599로 상업적으로 입수가능한 계면활성제를 포함한다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 계면활성제를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 0.001 중량% 이상, 예를 들면 0.005 중량% 이상, 0.01 중량% 이상, 0.05 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.4 중량% 이상 또는 0.5 중량% 이상의 계면활성제를 포함할 수 있다. 달리 또는 추가로 연마 조성물은 2 중량% 이하, 예를 들면 1.8 중량% 이하, 1.6 중량% 이하, 1.4 중량% 이하, 1.2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 계면활성제를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 상기 한계점 중 임의의 두 점에 의해 한정되는 양의 계면활성제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 연마 조성물은 0.001 내지 2 중량%, 0.05 내지 1.8 중량%, 0.1 내지 1.6 중량%, 0.2 내지 1.4 중량%, 0.3 내지 1.2 중량%, 0.4 내지 1.2 중량%, 또는 0.5 내지 1 중량%의 계면활성제를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 연마 조성물은 하기 식의 화합물을 포함하지 않는다:
(X2)n-L
상기 식에서,
X2는 테트라졸, 1,2,4-트라이아졸, 1,2,3-트라이아졸, 또는 벤조트라이아졸을 나타내고,
L은 연결기를 나타내며, 예를 들면 L은, 우레이도 기, 티오우레이도 기, 아미도 기, 에스터 기, 설폰아미드 기, 설폰우레이도 기, 하이드록시 기, 카바메이트 기, 에터 기, 아미노기, 카복시 기, 설포 기, 및 헤테로환형 기로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 기를 함유하는 2가 이상의 연결기를 나타내며,
n은 2 이상의 정수이다.
바람직하게는, 연마조성물은 1 이상(예를 들면 2 이상)의 pH를 가질 것이다. 바람직하게는, 연마 조성물은 5 이하(예를 들면 4 이하, 또는 3 이하)의 pH를 가질 것이다. 더욱 바람직하게는, 연마 조성물은 2 내지 4(예를 들면 2 내지 3)의 pH를 가질 것이다.
연마 조성물의 pH는 임의의 적합한 수단에 의해 달성되고/되거나 유지될 수 있다. 더욱 구체적으로, 연마 조성물은 추가로 pH 조정제, pH 완충제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. pH 조정제는 임의의 적합한 pH-조정 화합물일 수 있다. 예를 들면, pH 조정제는 질산, 수산화칼륨, 수산화 암모늄 또는 이들의 조합일 수 있다. pH 완충제는 임의의 적합한 완충제, 예를 들면 인산염, 황산염, 아세트산염, 붕산염, 암모늄 염 등일 수 있다. 연마 조성물은 임의의 적합한 양의 pH 조정제 및/또는 pH 완충제를 포함할 수 있으며, 적합한 양의 완충제를 사용하여 본원에 기판된 범위 내의 연마 조성물을 달성 및/또는 유지한다.
연마 조성물은 임의적으로 필름-형성제(즉, 부식억제제)를 포함한다. 필름-형성제는 기판의 임의의 성분(들)을 위한 임의의 적합한 필름-형성제일 수 있다. 바람직하게는, 필름-형성제는 구리-부식 억제제 또는 텅스텐-부식 억제제이다. 본 발명의 목적을 위해 필름-형성제는, 연마할 표면의 적어도 일부 상에 부동태화 층(즉, 용해-억제층)의 형성을 용이하게 하는 임의의 화합물 또는 화합물들의 혼합물이다. 유용한 필름-형성제는 예를 들면 질소-함유 헤테로환형 화합물을 포함한다. 필름-형성제는 바람직하게는 하나 이상의 5- 또는 6-원 헤테로환형 질소-함유 고리를 포함한다. 바람직한 필름-형성제는 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 벤조트라이아졸, 벤즈이미다졸, 벤조티아졸, 및 이들의 유도체, 예를 들면 하이드록시-, 아미노-, 이미노-, 카복시-, 머캅토-, 니트로-, 우레아-, 티오우레아-, 또는 알킬-치환된 유도체를 포함한다. 가장 바람직하게는, 필름-형성제는 벤조트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 필름-형성제를 함유할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 0.0001 중량% 이상, 예를 들면 0.0005 중량% 이상, 0.001 중량% 이상, 0.005 중량% 이상, 0.01 중량% 이상, 또는 0.1 중량% 이상의 필름-형성제를 포함할 수 있다. 달리 또는 추가로, 연마 조성물은 2 중량% 이하, 예를 들면 1.8 중량% 이하, 1.6 중량% 이하, 1.4 중량% 이하, 1.2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 필름-형성제를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 상기 한계점 중 임의의 두 점에 의해 한정되는 양의 필름-형성제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 연마 조성물은 0.0001 내지 2 중량%, 0.05 내지 1.8 중량%, 0.01 내지 1.6 중량%, 또는 0.1 내지 1 중량%의 필름-형성제를 포함할 수 있다.
상기 연마 조성물은 임의적으로 살생제(biocide)를 추가로 포함한다. 상기 살생제는 임의의 적합한 살생제, 예컨대 이소티아졸리논 살생제일 수 있다. 상기 연마 조성물에 사용되는 살생제의 양은 전형적으로 1 ppm 내지 500 ppm, 바람직하게는 10 ppm 내지 200 ppm이다.
상기 연마 조성물은 임의의 적절한 기법에 의해 제조될 수 있으며, 많은 기법들이 당해 분야 숙련자들에게 공지되어 있다. 상기 연마 조성물은 회분식 공정 또는 연속식 공정으로 제조될 수 있다. 일반적으로, 상기 연마 조성물은 이의 성분들을 임의의 순서로 혼합함으로써 제조될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "성분"이란 개개의 성분들(예컨대, 연마제, 알루미늄용 착화제, 알루미늄 산화제, 계면활성제, 임의적인 필름-형성제, 임의적인 살생제 등)뿐만 아니라 성분들(예컨대, 연마제, 알루미늄용 착화제, 알루미늄 산화제, 계면활성제, 임의적인 필름-형성제, 임의적인 살생제 등)의 임의의 조합을 포함한다.
예컨대, 연마제는 물에 분산될 수 있다. 이어서, 알루미늄용 착화제, 임의적인 계면활성제, 임의적인 필름-형성제, 및 임의적인 살생제를, 상기 성분들을 연마 조성물에 혼입시킬 수 있는 임의의 방법에 의해 첨가하고 혼합할 수 있다. 알루미늄 산화제는, 사용된다면, 연마 조성물의 제조 중에 아무 때에 첨가할 수 있다. 연마 조성물은, 사용하기 바로 전에(예를 들면, 사용 전 1분 이내에, 또는 사용 전 1시간 이내에, 또는 사용 전 7일 이내에) 연마 조성물에 하나 이상의 성분들, 예를 들면 알루미늄 산화제를 첨가하는 것에 의해, 사용 전에 제조될 수 있다. 연마 조성물은 또한, 연마 작업 중에 기판의 표면에서 상기 성분들을 혼합함으로써 제조될 수도 있다.
연마 조성물은, 연마제, 알루미늄용 착화제, 알루미늄 산화제, 계면활성제, 임의적인 필름-형성제, 임의적인 살생제 및 물을 포함하는 1-팩키지 시스템으로서 공급될 수 있다. 달리, 연마제는 제1 용기에 수중 분산액으로서 공급되고, 알루미늄용 착화제, 계면활성제, 임의적인 필름-형성제, 및 임의적인 살생제는 제2 용기에 건조 형태로 또는 수중 용액 또는 분산액으로서 공급될 수 있다. 알루미늄 산화제는, 연마 조성물의 다른 성분들과 별도로 공급되어, 예를 들면 최종 사용자가 사용하기 바로 전에(예를 들면, 사용 전 1주일 이내에, 사용 전 1일 이내에, 사용 전 1시간 이내, 사용전 10분 이내에) 연마 조성물의 다른 성분들과 배합된다. 상기 제1 또는 제2 용기 내의 성분들은 건조 형태인 반면 다른 용기 내의 성분들은 수성 분산액 형태일 수 있다. 더욱이, 제1 및 제2 용기 내의 성분들이 상이한 pH를 갖는 것이 적합하거나, 또는 달리, 매우 유사하거나 심지어는 동일한 pH 값을 갖는 것이 적합하다. 상이한 두-용기, 또는 세개 이상의 용기, 연마 조성물의 성분들의 조합은 당분야 숙련가들에게 공지되어 있다.
본 발명의 연마 조성물은 또한, 적절한 양의 물에 의해 사용 전 희석되도록 의도된 농축물로 제공될 수도 있다. 그러한 실시양태에서, 연마 조성물 농축물은 연마제, 알루미늄용 착화제, 계면활성제, 임의적인 필름-형성제, 임의적인 살생제 및 물을, 임의적인 알루미늄 산화제와 함께 또는 없이, 적절한 양의 물 및 임의적인 알루미늄 산화제(적절량으로 이미 존재하지 않는다면)로 상기 농축물을 희석시켰을 때 상기 연마 조성물의 각각의 성분이 각각의 성분에 대해 위에 기판된 범위 내의 적절한 양으로 상기 연마 조성물 중에 존재하게 될 양으로 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 연마제, 알루미늄용 착화제, 계면활성제, 임의적인 필름-형성제, 및 임의적인 살생제는 각각의 성분에 대해 위에 기판된 농도보다 2배(예컨대, 3배, 4배 또는 5배) 더 많은 양으로 상기 농축물 중에 존재해서, 상기 농축물이 같은 부피의 물(예컨대, 각각 2배 부피의 물, 3배 부피의 물 또는 4배 부피의 물) 및 적절한 양의 임의적인 알루미늄 산화제로 희석되는 경우, 각각의 성분은 각각의 성분에 대해 위에 기판된 범위 내의 양으로 상기 연마 조성물 중에 존재할 것이다. 또한, 당분야의 숙련가에게 주지되어 있듯이, 상기 농축물은, 최종 연마 조성물 중에 존재하는 적절한 분획의 물을 함유해서, 다른 성분들이 상기 농축물 중에 적어도 부분적으로 또는 완전히 용해되도록 한다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 추가로 설명하는 것이나, 물론 발명의 범위를 어떠한 방식으로든 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
하기 실시예에서는, 3-압반(three-platen) 미라(Mirra) 연마기(미국 캘리포니아주 산타클라라 소재의 어플라이드 머티리얼즈(Applied Materials))를 사용하여 연마 실험을 수행하였다. 연마 변수는 하기와 같았다: D100 연마 패드(미국 일리노이주 오로라 소재의 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션)를 사용하여, 단계 1에서는 24.2 kPa의 하향력, 단계 2에서는 13.8 kPa의 하향력을 사용하여, 2 단계로 압반 1에서 연마를 수행하였다. 압반 2는 버프(buff) 세척을 위해 사용되었다. 기판은, 알루미늄으로 상부 코팅된, 티타늄-라이닝되고 패턴화된 이산화규소-코팅된 실리콘 웨이퍼로 이루어졌다. 상기 기판은, 10㎛ 간격으로 이격된 10㎛ 라인들을 포함하는 패턴을 포함하였다.
실시예 1
본 실시예는, 유전체 층 상의 티타늄-라이닝된 특징부 상에 침착된 알루미늄을 포함하는 기판 연마에 사용시, 본 발명의 연마 조성물에 의해 달성할 수 있는 결함 개선을 입증한다.
두 개의 기판을 두 가지의 다른 연마 조성물인 조성물 1A 및 조성물 1B로 별도로 연마하였다. 상기 연마 조성물 각각은 물 중에 3.4의 pH로 1.5 중량%의 락트산 및 3 중량%의 과산화 수소를 함유하였다. 조성물 1A(비교용)는 추가로, 1150 ppm의 폴리아크릴아미노-2-메틸프로판 설폰산으로 처리된 α-알루미나 0.5 중량%를 함유하였다. 조성물 1B(본 발명)는 추가로, 1150 ppm의 폴리아크릴산-코-폴리아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산으로 처리된 α-알루미나 0.5 중량%를 함유하였다. 조성물 1C(비교용)는 추가로, 1150 ppm의 폴리아크릴산으로 처리된 α-알루미나 0.5 중량%를 함유하였다. 조성물 1C는 콜로이드 안정성이 아니었으며, 따라서 기판 연마에 사용하지 않았다.
연마 후, 상기 기판들을 세정하고, AIT 웨이퍼 검사 시스템(미국 캘리포니아주 밀피타스 소재의 KLA-텐코어(Tencor))에 의해 결함을 검사하였다. 이미지의 총 개수에 대한 스캔된 이미지의 비율에 결함의 개수를 곱한 값으로서 정규화된 총 결함을 결정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
조성물 설포네이트 단량체
(몰%)		 중합체 또는 공중합체의 분자량 정규화된 총 결함
1A (비교용) 100 20000 100
1B (본 발명) 20 30000 21
1C (비교용) 0 50000 측정안됨
표 1에 기판된 결과로부터 자명하듯이, 폴리아크릴산-코-폴리아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산으로 처리된 α-알루미나를 함유한 조성물 1B를 사용하면, 폴리아크릴아미노-2-메틸프로판 설폰산으로 처리된 α-알루미나를 함유한 조성물 1A 사용시에 관찰되는 정규화된 총 결함의 대략 20%가 야기되었다. 조성물 1B는 6개월 이상 동안 콜로이드 안정성인 반면, 조성물 1A는 7 내지 60일 동안 콜로이드 안정성이었다.
실시예 2
본 실시예는, 유전체 층 상의 티타늄-라이닝된 특징부 상에 침착된 알루미늄을 포함하는 기판 연마에 사용시, 본 발명의 연마 조성물에 의해 달성할 수 있는 결함 개선을 입증한다.
5 개의 기판을 5 가지의 다른 연마 조성물인 조성물 2A 내지 2E로 별도로 연마하였다. 상기 연마 조성물 각각은 물 중에 3.4의 pH로 1 중량%의 락트산, 3 중량%의 과산화 수소, 및 1000 ppm의 다우팩스(상품명) 8390(알킬다이페닐옥사이드 설포네이트 계면활성제)를 함유하였다. 조성물 2A(비교용)는 추가로, 1150 ppm의 폴리아크릴아미노-2-메틸프로판 설폰산으로 처리된 α-알루미나 0.5 중량%를 함유하였다. 조성물 2B 내지 2E(본 발명)는 추가로, 1150 ppm의 폴리아크릴산-코-폴리아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산으로 처리되되 표 2에 기재된 다양한 몰%의 설포네이트-함유 단량체 및 다양한 분자량을 가진 α-알루미나 0.5 중량%를 함유하였다.
연마 후, 상기 기판들을 세정하고, AIT 웨이퍼 검사 시스템(미국 캘리포니아주 밀피타스 소재의 KLA-텐코어(Tencor))에 의해 결함을 검사하였다. AIT 시스템에 의해 관찰된 스크래치를 가진 이미지의 총 개수로서 총 스크래치 결함을 결정하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
조성물 설포네이트 단량체
(몰%)		 분자량 총 스크래치 결함
2A (비교용) 100 20000 2227
2B (본 발명) 25 30000 33
2C (본 발명) 20 21000 43
2D (본 발명) 17 24000 34
2E (본 발명) 14 7400 47
표 2에 기판된 결과로부터 자명하듯이, 폴리아크릴산-코-폴리아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산 공중합체로 처리된 α-알루미나를 함유한 조성물 2B 내지 2E 모두, 사용시, 폴리아크릴아미노-2-메틸프로판 설폰산으로 처리된 α-알루미나를 함유한 조성물 2A의 사용시에 비해, 대략 1.5 내지 대략 2.1%의 총 스크래치 결함을 야기하였다.
실시예 3
본 실시예는, 유전체 층 상의 티타늄-라이닝된 특징부 상에 침착된 알루미늄을 포함하는 기판 연마에 사용시, 본 발명의 연마 조성물에 의해 달성할 수 있는 결함 개선을 입증한다.
3 개의 기판을 3 가지의 다른 연마 조성물인 조성물 3A 내지 3C로 별도로 연마하였다. 상기 연마 조성물 각각은 물 중에 3.4의 pH로 1 중량%의 락트산 및 3 중량%의 과산화 수소를 함유하였다. 조성물 3A(비교용)는 추가로, 1150 ppm의 폴리아크릴아미노-2-메틸프로판 설폰산 및 1000 ppm의 분자량 100,000의 폴리카복실산 중합체로 처리된 α-알루미나 0.5 중량%를 함유하였다. 조성물 3B(본 발명)는 추가로, 1150 ppm의 폴리아크릴산-코-폴리아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산 및 1000 ppm의 다우팩스(상품명) 8390(알킬다이페닐옥사이드 설포네이트 계면활성제)로 처리된 α-알루미나 0.5 중량%를 함유하였다. 조성물 3C(본 발명)는 추가로, 1150 ppm의 폴리아크릴산-코-폴리아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산으로 처리된 α-알루미나 0.5 중량%는 함유하되 추가로 임의의 부가적인 중합체 또는 공중합체는 함유하지 않았다.
연마 후, 상기 기판들을 세정하였다. 알루미늄 디슁(dishing) 량을 측정하고, AIT 웨이퍼 검사 시스템에 의해 결함을 검사하였다. AIT 시스템에 의해 관찰된 스크래치를 가진 이미지의 총 개수로서 총 스크래치 결함을 결정하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
조성물 첨가제 디슁(Å) 총 스크래치 결함
3A (비교용) 폴리카복실산 61 19000
3B (본 발명) 다우팩스(상품명) 8390 42 1600
3C (본 발명) 없음 209 475
표 3에 기판된 결과로부터 자명하듯이, 1000 ppm의 알킬다이페닐옥사이드 설포네이트 계면활성제(즉, 다우팩스(상품명) 8390)를 함유한 조성물 3B는, 1000 ppm의 폴리카복실산 중합체를 함유한 조성물 3A 사용시에 비해, 총 스크래치 결함의 대략 8.4%를 야기하였다. 1150 ppm의 폴리아크릴산-코-폴리아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산으로 처리된 α-알루미나 0.5 중량%를 함유하되 추가로 임의의 부가적인 중합체 또는 공중합체는 함유하지 않은 조성물 3C의 사용은 조성물 3A 및 3B의 사용시에 비해, 각각, 대략 2.5% 및 대략 30%의 총 스크래치 결함을 야기하였다. 그러나, 조성물 3C의 사용은, 조성물 3B 사용시 관찰되는 것에 비해 대략 5배 초과의 디슁을 야기하였다.
실시예 4
본 실시예는, 유전체 층 상의 티타늄-라이닝된 특징부 상에 침착된 알루미늄을 포함하는 기판 연마에 사용시, 본 발명의 연마 조성물에 의해 달성할 수 있는 결함 개선을 입증한다.
3 개의 기판을 3 가지의 다른 연마 조성물인 조성물 4A 내지 4C로 별도로 연마하였다. 상기 연마 조성물 각각은 물 중에 3.4의 pH로 1150 ppm의 폴리아크릴산-코-폴리아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산, 1 중량%의 락트산 및 3 중량%의 과산화 수소로 처리된 α-알루미나 0.5 중량%를 함유하였다. 조성물 4A(대조용)은 추가로, 1000 ppm의 분자량 100,000의 폴리카복실산 중합체를 함유하였다. 조성물 4B(비교용)은 추가로 1000 ppm의 칼소프트(Calsoft) LAS99(C12-C16 선형 알킬벤젠설포네이트)를 함유하였다. 조성물 4C(본 발명)는 추가로, 1000 ppm의 다우팩스(상품명) 8390(알킬다이페닐옥사이드 설포네이트 계면활성제)를 함유하였다.
연마 후, 상기 기판들을 세정하였다. 알루미늄 디슁량을 측정하고, AIT 웨이퍼 검사 시스템에 의해 결함을 검사하였다. AIT 시스템에 의해 관찰된 스크래치를 가진 이미지의 총 개수로서 총 스크래치 결함을 결정하였다. 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
조성물 첨가제 Al 제거 속도
(Å/분)		 디슁(Å) 총 스크래치 결함
4A (대조용) 폴리카복실산 1900 44 2500
4B (비교용) 칼소프트 LAS99 1900 67 2500
4C (본 발명) 다우팩스(상품명) 8390 2300 66 32
표 4에 기판된 결과로부터 자명하듯이, 첨가제로서 알킬다이페닐옥사이드 설포네이트 계면활성제(즉, 다우팩스(상품명) 8390)를 함유한 본 발명 조성물 4C는, 첨가제로서 폴리카복실산을 함유한 대조용 조성물 4A 및 첨가제로서 C12-C16 선형 알킬벤젠설포네이트(칼소프트 LAS99)를 함유한 조성물 4B에 비해, 대략 1.3%의 총 스크래치 결함을 야기하였다.

Claims (27)

  1. 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법으로서,
    (i) 하나 이상의 알루미늄 층을 포함하는 기판을 제공하는 단계,
    (ii) 연마 패드를 제공하는 단계,
    (iii) (a) 하나 이상의 설포네이트 단량체 및 하나 이상의 카복실레이트 단량체, 포스포네이트 단량체 및 포스페이트 단량체로 이루어진 군 중에서 선택된 단량체를 포함하는 공중합체로 코팅된 α-알루미나 입자, (b) 알루미늄용 착화제, 및 (c) 물을 포함하는 연마 조성물을 제공하는 단계,
    (iv) 상기 기판의 표면을 상기 연마 패드 및 상기 연마 조성물과 접촉시키는 단계, 및
    (v) 상기 기판의 상기 표면의 적어도 일부분을 연마하여, 상기 기판의 상기 표면으로부터 적어도 약간의 알루미늄을 제거하고 상기 기판의 상기 표면을 연마하는 단계
    를 포함하며, 이때
    상기 연마 조성물은 pH가 1 내지 6이며, 상기 연마제는 상기 연마 조성물에서 콜로이드 안정성인
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공중합체가 하나 이상의 설포네이트 단량체 및 하나 이상의 카복실레이트 단량체의 조합을 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 카복실레이트 단량체가 하나 이상의 아크릴레이트 단량체를 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄용 착화제가 유기 카복실산을 포함하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유기 카복실산이 말론산, 프탈산, 락트산, 타타르산, 글루콘산, 시트르산, 말산, 글리콜산, 말레산 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 추가로 알루미늄 산화제를 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 알루미늄 산화제가 과산화수소, 유기 퍼옥시산, 과황산염, 질산염, 과요오드산염, 과브롬산염, 브롬산염, 제2철염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 추가로 계면활성제를 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 계면활성제가 알킬다이페닐옥사이드 다이설포네이트 계면활성제인 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 텅스텐, 티타늄, 질화티타늄, 탄탈륨 및 질화탄탈륨으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 층을 추가로 포함하는 방법.
  11. 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법으로서,
    (i) 하나 이상의 알루미늄 층을 포함하는 기판을 제공하는 단계,
    (ii) 연마 패드를 제공하는 단계,
    (iii) (a) 연마 조성물에서 음의(negative) 제타 포텐셜을 갖는 입자를 포함하는 연마제, (b) 알루미늄용 착화제, (c) 하나 이상의 알킬다이페닐옥사이드 다이설포네이트 계면활성제, 및 (d) 물을 포함하는 연마 조성물을 제공하는 단계,
    (iv) 상기 기판의 표면을 상기 연마 패드 및 상기 연마 조성물과 접촉시키는 단계, 및
    (v) 상기 기판의 상기 표면의 적어도 일부분을 연마하여, 상기 기판의 상기 표면으로부터 적어도 약간의 알루미늄을 제거하고 상기 기판의 상기 표면을 연마하는 단계
    를 포함하며, 이때
    상기 연마 조성물은 pH가 1 내지 6이며, 상기 연마제는 상기 연마 조성물에서 콜로이드 안정성인
    방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 연마제가 습식 공정 실리카, 훈증 실리카, 및 표면-코팅된 α-알루미나로 이루어진 군 중에서 선택되는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 알루미늄용 착화제가 유기 카복실산을 포함하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유기 카복실산이 말론산, 프탈산, 락트산, 타타르산, 글루콘산, 시트르산, 말산, 글리콜산, 말레산 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 추가로 알루미늄 산화제를 포함하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 알루미늄 산화제가 과산화수소, 유기 퍼옥시산, 과황산염, 질산염, 과요오드산염, 과브롬산염, 브롬산염, 제2철염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  17. (a) 하나 이상의 설포네이트 단량체 및 하나 이상의 아크릴레이트 단량체로 본질적으로 이루어진 공중합체로 코팅된 α-알루미나 입자,
    (b) 유기 카복실산, 및
    (c) 물
    을 포함하는 화학적-기계적 연마 조성물로서,
    상기 연마 조성물의 pH가 1 내지 6이고, 상기 연마제는 상기 연마 조성물에서 콜로이드 안정성인, 연마 조성물.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 공중합체가 50몰% 내지 90몰%의 아크릴레이트 단량체 및 10몰% 내지 50몰%의 설포네이트 단량체를 포함하는 조성물.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 조성물이 추가로 금속 산화제를 포함하는 조성물.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 조성물이 추가로 계면활성제를 포함하는 조성물.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 계면활성제가 알킬다이페닐옥사이드 다이설포네이트 계면활성제인 조성물.
  22. (a) 연마 조성물에서 음의 제타 포텐셜을 갖는 입자를 포함하는 연마제,
    (b) 유기 카복실산,
    (c) 하나 이상의 알킬다이페닐옥사이드 다이설포네이트 계면활성제, 및
    (d) 물
    을 포함하는 화학적-기계적 연마 조성물로서,
    상기 연마 조성물의 pH가 1 내지 6이며, 상기 연마제는 상기 연마 조성물에서 콜로이드 안정성이며, 상기 연마 조성물은 화학식 (X2)n-L의 화합물을 함유하지 않으며, 이때 X2는 테트라졸, 1,2,4-트라이아졸, 1,2,3-트라이아졸 또는 벤조트라이아졸을 나타내고, L은 연결기를 나타내는
    조성물.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 연마제가 비개질된 습식 공정 실리카 또는 음이온성 작용기로 개질된 습식 공정 실리카인 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 연마제가 하나 이상의 설포네이트 단량체 및 하나 이상의 아크릴레이트 단량체로 본질적으로 이루어진 공중합체로 코팅된 α-알루미나 입자를 포함하는 방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 알루미늄용 착화제가 유기 카복실산을 포함하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 유기 카복실산이 말론산, 프탈산, 락트산, 타타르산, 글루콘산, 시트르산, 말산, 글리콜산, 말레산 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 방법.
  27. 제 22 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 추가로 알루미늄 산화제를 포함하는 방법.
KR1020147010349A 2011-09-20 2012-09-10 알루미늄 반도체 기판 연마용 조성물 및 방법 KR101986863B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/237,881 US8623766B2 (en) 2011-09-20 2011-09-20 Composition and method for polishing aluminum semiconductor substrates
US13/237,881 2011-09-20
PCT/US2012/054390 WO2013043400A1 (en) 2011-09-20 2012-09-10 Composition and method for polishing aluminum semiconductor substrates

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140069184A true KR20140069184A (ko) 2014-06-09
KR101986863B1 KR101986863B1 (ko) 2019-06-07

Family

ID=47881054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147010349A KR101986863B1 (ko) 2011-09-20 2012-09-10 알루미늄 반도체 기판 연마용 조성물 및 방법

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8623766B2 (ko)
EP (1) EP2758989B1 (ko)
JP (1) JP6130380B2 (ko)
KR (1) KR101986863B1 (ko)
SG (1) SG11201400775PA (ko)
TW (1) TWI463003B (ko)
WO (1) WO2013043400A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5957292B2 (ja) * 2012-05-18 2016-07-27 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物並びにそれを用いた研磨方法及び基板の製造方法
KR20140024634A (ko) * 2012-08-20 2014-03-03 삼성전자주식회사 반도체 소자의 제조 방법
US9583359B2 (en) * 2014-04-04 2017-02-28 Fujifilm Planar Solutions, LLC Polishing compositions and methods for selectively polishing silicon nitride over silicon oxide films
TWI561620B (en) * 2014-06-20 2016-12-11 Cabot Microelectronics Corp Cmp slurry compositions and methods for aluminum polishing
CN104593776B (zh) * 2014-12-24 2017-11-03 上海新安纳电子科技有限公司 一种用于钛的化学机械抛光液
CN113103145B (zh) * 2015-10-30 2023-04-11 应用材料公司 形成具有期望ζ电位的抛光制品的设备与方法
US10066126B2 (en) * 2016-01-06 2018-09-04 Cabot Microelectronics Corporation Tungsten processing slurry with catalyst
US10515820B2 (en) 2016-03-30 2019-12-24 Tokyo Electron Limited Process and apparatus for processing a nitride structure without silica deposition
US10325779B2 (en) 2016-03-30 2019-06-18 Tokyo Electron Limited Colloidal silica growth inhibitor and associated method and system
US20190085205A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-21 Cabot Microelectronics Corporation NITRIDE INHIBITORS FOR HIGH SELECTIVITY OF TiN-SiN CMP APPLICATIONS
US11043151B2 (en) 2017-10-03 2021-06-22 Cmc Materials, Inc. Surface treated abrasive particles for tungsten buff applications
JP7034667B2 (ja) * 2017-10-24 2022-03-14 山口精研工業株式会社 磁気ディスク基板用研磨剤組成物
JP7183863B2 (ja) * 2018-03-13 2022-12-06 Jsr株式会社 化学機械研磨用組成物及び化学機械研磨方法
US10787592B1 (en) * 2019-05-16 2020-09-29 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, I Chemical mechanical polishing compositions and methods having enhanced defect inhibition and selectively polishing silicon nitride over silicon dioxide in an acid environment

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080070053A (ko) * 2005-11-02 2008-07-29 듀퐁 에어 프로덕츠 나노머티어리얼즈 엘엘씨 고체에 부착되고 ｃｍｐ 제제를 향상시키기 위해 사용된자유 라디칼 형성 활성제
KR20090086421A (ko) * 2006-11-02 2009-08-12 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 구리/루테늄/탄탈 기판의 ｃｍｐ
KR20090107026A (ko) * 2006-12-06 2009-10-12 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 다마신 구조 내의 알루미늄/구리 및 티타늄 연마용 조성물
JP2010153626A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Fujifilm Corp 研磨液

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020111027A1 (en) * 1999-12-14 2002-08-15 Vikas Sachan Polishing compositions for noble metals
US6821897B2 (en) * 2001-12-05 2004-11-23 Cabot Microelectronics Corporation Method for copper CMP using polymeric complexing agents
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
US6776810B1 (en) * 2002-02-11 2004-08-17 Cabot Microelectronics Corporation Anionic abrasive particles treated with positively charged polyelectrolytes for CMP
KR101258843B1 (ko) * 2005-11-29 2013-05-06 삼성코닝정밀소재 주식회사 금속 배선용 화학기계적 연마 조성물
JP5381701B2 (ja) * 2007-02-27 2014-01-08 日立化成株式会社 金属用研磨液及び研磨方法
JP2008277723A (ja) * 2007-03-30 2008-11-13 Fujifilm Corp 金属用研磨液及び研磨方法
TW200920828A (en) * 2007-09-20 2009-05-16 Fujifilm Corp Polishing slurry for metal and chemical mechanical polishing method
US8425797B2 (en) * 2008-03-21 2013-04-23 Cabot Microelectronics Corporation Compositions for polishing aluminum/copper and titanium in damascene structures
EP2329519B1 (en) * 2008-09-26 2013-10-23 Rhodia Opérations Abrasive compositions for chemical mechanical polishing and methods for using same
US9330703B2 (en) * 2009-06-04 2016-05-03 Cabot Microelectronics Corporation Polishing composition for nickel-phosphorous memory disks

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080070053A (ko) * 2005-11-02 2008-07-29 듀퐁 에어 프로덕츠 나노머티어리얼즈 엘엘씨 고체에 부착되고 ｃｍｐ 제제를 향상시키기 위해 사용된자유 라디칼 형성 활성제
KR20090086421A (ko) * 2006-11-02 2009-08-12 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 구리/루테늄/탄탈 기판의 ｃｍｐ
KR20090107026A (ko) * 2006-12-06 2009-10-12 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 다마신 구조 내의 알루미늄/구리 및 티타늄 연마용 조성물
JP2010153626A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Fujifilm Corp 研磨液

Also Published As

Publication number Publication date
CN103946958A (zh) 2014-07-23
US20130072021A1 (en) 2013-03-21
EP2758989B1 (en) 2020-04-01
JP6130380B2 (ja) 2017-05-17
SG11201400775PA (en) 2014-04-28
TW201313886A (zh) 2013-04-01
WO2013043400A1 (en) 2013-03-28
EP2758989A1 (en) 2014-07-30
KR101986863B1 (ko) 2019-06-07
US20140103250A1 (en) 2014-04-17
EP2758989A4 (en) 2015-09-16
US8623766B2 (en) 2014-01-07
TWI463003B (zh) 2014-12-01
JP2014532305A (ja) 2014-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101986863B1 (ko) 알루미늄 반도체 기판 연마용 조성물 및 방법
EP2087061B1 (en) Cmp of copper/ruthenium/tantalum substrates
JP6581198B2 (ja) 化学機械平坦化組成物用の複合研磨粒子及びその使用方法
US5916855A (en) Chemical-mechanical polishing slurry formulation and method for tungsten and titanium thin films
KR100594561B1 (ko) 구리 기판에 유용한 화학 기계적 연마용 슬러리
EP1090083B1 (en) Chemical mechanical polishing slurry useful for copper/tantalum substrates
KR101005304B1 (ko) 탄탈 배리어 제거 용액
TWI406918B (zh) 用於拋光在鑲嵌結構中之鋁／銅及鈦之組合物
EP1559762A2 (en) Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates
EP3692107B1 (en) Surface treated abrasive particles for tungsten buff applications
JP2006196887A (ja) ケミカルメカニカルポリッシングのための選択的スラリー
WO2007146065A1 (en) Compositions and methods for polishing silicon nitride materials
JP2008529280A (ja) 多機能性活性化剤を含む新規な研磨用スラリー及び無研磨材溶液
US20070249167A1 (en) CMP method for copper-containing substrates
JP2009049402A (ja) バリヤ除去ポリマー研磨スラリー
IL192551A (en) Iodate-containing chemical-mechanical polishing compositions and methods
JP2005158867A (ja) 化学機械研磨用水系分散体を調製するためのセット

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right