KR20170041888A - 유기/무기 복합체 입자를 포함하는 화학적 기계적 연마 조성물 - Google Patents
유기/무기 복합체 입자를 포함하는 화학적 기계적 연마 조성물 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170041888A KR20170041888A KR1020177006820A KR20177006820A KR20170041888A KR 20170041888 A KR20170041888 A KR 20170041888A KR 1020177006820 A KR1020177006820 A KR 1020177006820A KR 20177006820 A KR20177006820 A KR 20177006820A KR 20170041888 A KR20170041888 A KR 20170041888A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- particles
- cmp
- composite particles
- dispersed
- weight
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 134
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 title claims abstract description 123
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 91
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 96
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 57
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 56
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 51
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 claims description 49
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 45
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims description 41
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 34
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 33
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 31
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 25
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 23
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 23
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 17
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 16
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 16
- 239000007870 radical polymerization initiator Substances 0.000 claims description 16
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 claims description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 13
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims description 12
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 claims description 11
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 claims description 10
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 8
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 6
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 4
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims description 3
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M aluminum;oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Al+3] VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 150000003851 azoles Chemical class 0.000 claims description 2
- SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-M bromate Chemical class [O-]Br(=O)=O SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- ICIWUVCWSCSTAQ-UHFFFAOYSA-N iodic acid Chemical class OI(=O)=O ICIWUVCWSCSTAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 2
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H magnesium phosphate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical class OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L persulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])OOS(=O)(=O)[O-] JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 2
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 33
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 description 25
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 15
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 description 15
- -1 i.e. Substances 0.000 description 12
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 9
- NSPMIYGKQJPBQR-UHFFFAOYSA-N 4H-1,2,4-triazole Chemical compound C=1N=CNN=1 NSPMIYGKQJPBQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 8
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 6
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 4
- 239000007771 core particle Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- 239000011242 organic-inorganic particle Substances 0.000 description 3
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 2
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 125000005641 methacryl group Chemical group 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002763 monocarboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000010420 shell particle Substances 0.000 description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N (2S)-2-Amino-3-hydroxypropansäure Chemical compound OC[C@H](N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- QWENRTYMTSOGBR-UHFFFAOYSA-N 1H-1,2,3-Triazole Chemical compound C=1C=NNN=1 QWENRTYMTSOGBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC=NC2=C1 HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISRGONDNXBCDBM-UHFFFAOYSA-N 2-chlorostyrene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1C=C ISRGONDNXBCDBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CMGDVUCDZOBDNL-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-2h-benzotriazole Chemical compound CC1=CC=CC2=NNN=C12 CMGDVUCDZOBDNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLSJWNVTNUYHDU-UHFFFAOYSA-N Amitrole Chemical compound NC1=NC=NN1 KLSJWNVTNUYHDU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical class [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004475 Arginine Substances 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N L-Proline Chemical compound OC(=O)[C@@H]1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N L-alanine Chemical compound C[C@H](N)C(O)=O QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-P L-argininium(2+) Chemical compound NC(=[NH2+])NCCC[C@H]([NH3+])C(O)=O ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-P 0.000 description 1
- HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N L-histidine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N L-leucine Chemical compound CC(C)C[C@H](N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N L-lysine Chemical compound NCCCC[C@H](N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N L-valine Chemical compound CC(C)[C@H](N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N Leucine Natural products CC(C)CC(N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N Proline Natural products OC(=O)C1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N Serine Natural products OCC(N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N Valine Natural products CC(C)C(N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 1
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 235000004279 alanine Nutrition 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 235000009697 arginine Nutrition 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N arginine Natural products OC(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006615 aromatic heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 description 1
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- MEGHWIAOTJPCHQ-UHFFFAOYSA-N ethenyl butanoate Chemical compound CCCC(=O)OC=C MEGHWIAOTJPCHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GLVVKKSPKXTQRB-UHFFFAOYSA-N ethenyl dodecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OC=C GLVVKKSPKXTQRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AFSIMBWBBOJPJG-UHFFFAOYSA-N ethenyl octadecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC=C AFSIMBWBBOJPJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIWXSTHGICQLQT-UHFFFAOYSA-N ethenyl propanoate Chemical compound CCC(=O)OC=C UIWXSTHGICQLQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000014304 histidine Nutrition 0.000 description 1
- HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N histidine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 235000005772 leucine Nutrition 0.000 description 1
- 235000018977 lysine Nutrition 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000002120 nanofilm Substances 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920002006 poly(N-vinylimidazole) polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 235000013930 proline Nutrition 0.000 description 1
- HJWLCRVIBGQPNF-UHFFFAOYSA-N prop-2-enylbenzene Chemical compound C=CCC1=CC=CC=C1 HJWLCRVIBGQPNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 235000004400 serine Nutrition 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011044 succinic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 150000005622 tetraalkylammonium hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000003536 tetrazoles Chemical class 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014393 valine Nutrition 0.000 description 1
- 239000004474 valine Substances 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1409—Abrasive particles per se
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/32115—Planarisation
- H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
유기/무기 복합체 입자들 형태의 연마제 입자들을 포함하는 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물은 물론, CMP 조성물에서의 연마제 입자로서의 상기 복합체 입자의 사용, 및 상기 CMP 조성물의 존재하에서 기판의 화학적 기계적 연마를 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법이 개시되어 있다.
Description
본 발명은 유기/무기 복합체 입자들 형태의 연마제 입자들을 포함하는 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물, 및 CMP 조성물에서의 연마제 입자로서의 상기 복합체 입자의 사용에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 CMP 조성물의 존재하에서 기판의 화학적 기계적 연마를 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 산업에서, 화학적 기계적 연마는 반도체 웨이퍼와 같은 고급 광자, 마이크로-전자기계 및 마이크로전자 물질 및 디바이스를 제조하는데 적용되는 잘 알려진 기술이다. 반도체 산업에서 사용되는 물질 및 디바이스의 제조 중에, 화학적 기계적 연마 (CMP) 가 물질 표면을 평탄화하기 위해 채용된다. CMP는 화학적 및 기계적 작용의 상호작용을 이용하여 연마될 표면의 평탄도를 증가시킨다. 화학적 및 기계적 작용은 화학적 기계적 연마 조성물 (CMP 조성물 또는 CMP 슬러리라고도 함) 에 의해 제공된다. 연마 작용은, 통상적으로 연마될 표면 상에 가압되고 이동 플래튼 상에 장착되는 연마 패드에 의해 실행된다. 플래튼의 이동은 일반적으로 선형, 회전형 또는 궤도형이다. 통상적인 CMP 공정 단계에서, 회전하는 웨이퍼 홀더는 연마될 웨이퍼를 연마 패드와 접촉시킨다. CMP 조성물은 일반적으로 연마될 웨이퍼와 연마 패드 사이에 도포된다.
연마될 표면 상에 기계적 작용을 발휘하기 위해, CMP 조성물은 통상적으로 연마제 입자를 포함한다. 이들 입자는 보통 무기 입자, 유기 입자 및 유기/무기 복합체 입자로 이루어진 군으로부터 선택된다. 무기 입자는 각각이 하나 이상의 무기 물질로 구성된 입자이다. 유기 입자는 각각이 하나 이상의 유기 물질로 구성된 입자이며, 상기 유기 물질는 통상적으로 중합체이다. 유기/무기 복합체 입자는 유기 물질을 포함하는 하나 이상의 상 및 무기 물질을 포함하는 하나 이상의 상을, 이들 상 및 물질이 기계적으로, 화학적으로 또는 다른 방식으로 서로 결합되는 방식으로 포함한다.
통상적으로, CMP 조성물은 슬러리의 농도를 갖는다. 따라서, CMP 조성물 및 CMP 슬러리라는 용어는 동의어로 사용된다.
유기/무기 복합체 입자를 포함하는 CMP 조성물은 예를 들어 EP 1 088 869 A1로부터 공지되어 있다. 상기 문헌은 상이한 유형의 유기/무기 복합체 입자, 즉 무기 입자로 균일하게 코팅된 유기 입자, 중합체가 무기 입자에 접착 또는 결합된 복합체 입자, 또는 중합체 필름이 무기 필름의 표면 상에 형성된 복합체 입자를 개시한다.
EP 1 333 476 A2에는, 화학적 성질, 입자 직경 및 사용되는 유기 입자 및 무기 입자의 양에 의존하여, 하기 피쳐들 (i), (ii) 및 (iii) 중 하나, 둘 이상이 조합된 상태로 존재한다고 가정되는 유기-무기 복합체 입자를 포함하는 CMP 조성물이 개시되어 있다:
(i) 유기 입자가 코어 입자이고, 쉘로서의 무기 입자 (1차 입자 또는 2차 입자 상태) 가 유기 입자 주위에 부착되어 유기-무기 복합체 입자를 형성하는 상태.
(ii) 무기 입자 (1차 입자 상태 또는 2차 입자 상태) 가 코어 입자이고, 쉘로서의 유기 입자가 무기 입자의 주위에 부착되어 유기-무기 복합체 입자를 형성하는 상태.
(iii) 정의된 코어/쉘 구조를 취하지 않고 유기 입자 및 무기 입자 (1차 입자 또는 2차 입자의 상태) 가 응집되어 유기-무기 복합체 입자를 형성하는 상태.
US 2004/0162011 A1에는 하기에 의해 조제된 유기/무기 복합체 입자를 포함하는 CMP 조성물이 개시되어 있다:
(a) 생성된 중축합물이 직접 또는 적절한 커플링제, 예를 들어, 실란 커플링제를 통해 유기 입자의 관능기에 결합되는, 유기 입자 (중합체 입자) 의 존재하에서의 알콕시드 화합물 (예를 들어, 알콕시실란) 의 중축합에 의해,
(b) 정전기력에 의해 반대 극성 (양/음) 의 제타 전위를 갖는 유기 입자 (중합체 입자) 와 무기 입자 (예를 들어, 실리카) 를 결합시키는 것에 의해,
(c) 상기 정의된 복합체 입자 (b) 의 존재하에서의 알콕시드 화합물 (예를 들어, 알콕시실란) 의 중축합에 의해,
(d) 폴리실록산과 같은 중축합물을 바인더로서 사용하여; 또는 실리카 입자의 관능기, 예를 들어 히드록실기가 중합체 입자의 관능기와 화학적으로 결합되도록, 중합체 입자의 표면에 실리카 입자를 결합시키는 것의 의해.
US 2004/0162011 A1에 따라 이러한 복합체 입자는 하기 상태 1 내지 3 중 임의의 상태로 존재한다:
상태 1: 유기 입자로 이루어진 코어 입자의 표면에 무기 입자가 쉘 입자로서 부착된 상태,
상태 2: 무기 입자로 이루어진 코어 입자의 표면에 무기 입자가 쉘 입자로서 부착된 상태,
상태 3: 명확한 코어-쉘 구조를 형성하지 않고 유기 입자 및 무기 입자가 서로 응집된 상태.
상태 1 내지 상태 3의 각각에서, 무기 입자는 1차 입자 (응집되지 않은 입자) 및 2차 입자 (1차 입자의 응집에 의해 형성되거나, 또는 2개의 입자가 혼합될 수 있음) 의 임의의 상태에 있을 수 있다. 대안으로, 복합체 입자는 복수의 상태들이 혼합되는 조건에 존재한다. 복합체 입자의 상태는 복합체 입자를 형성하는 각각의 유기 입자 및 무기 입자의 성분 비율 및 입자 직경에 의존한다. 상술된 상태 중에서, US 2004/0162011 A1에 따르면 상태 1 및 상태 2가 바람직하다. 상기 정의된 상태 3에 존재하는 입자의 구체적인 실시형태는 개시되어 있지 않다.
유사한 유형의 유기/무기 복합체 입자를 포함하는 CMP 조성물은 US 2007/0049180 A1 및 US 2008/0318427 A1에 개시되어 있다.
본 발명의 목적 중 하나는 반도체 산업에서 사용되는 기판의 화학적 기계적 연마 (CMP) 를 위한 공정에서, 특히 구리 또는 구리계 합금으로 이루어진 층 또는 표면 영역을 포함하는 기판의 화학적 기계적 연마를 위한 공정에서 사용하기에 적합한 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 구리의 화학적 기계적 연마의 스텝 높이 감소 효율 (SHRE) 을 증가시키는 것이다. SHRE는 평탄화 효율을 위한 척도이다.
본 발명의 또 다른 목적은 SHRE와 MRR (3000 Å/min 미만으로 떨어지지 않음) 사이의 우수한 트레이드 오프를 달성하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 확산 배리어 물질 및 유전체 물질로 구성된 군에서 선택된 물질에 대한 구리 제거의 높은 선택성을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연질 패드 (경도 쇼어 D < 30°) 가 사용될 때 높은 효율로 구리 패턴화된 웨이퍼의 평탄화에 적합한 연마제 입자를 제공하는 것이다. 구리의 CMP에서, 통상적으로 사용되는 경질 패드 물질은 종종 마이크로 스크래치와 같은 결함을 야기한다. 특히, 매우 작은 칩 피쳐는 이러한 경질 패드 물질에 의해 손상을 입을 위험이 있다. 초고집적 회로의 피쳐 크기가 22nm 이하로 발전함에 따라 구리 상호접속의 결함이 더욱 중요해지고 있다. 따라서, 반도체 산업은 경질 패드 물질에 의해 야기된 결함을 제거하기 위해 구리의 CMP에서 보다 연질인 패드 물질을 적용하려고 하고 있다. 그러나, 연질 패드에서 높은 평탄화 효율을 달성하는 것은 종래의 경질 패드 물질보다 훨씬 더 어렵다. 이것은 연질 패드로의 기판 토포그래피의 만입으로 인한 것이다. 결과적으로, 패턴화된 웨이퍼 연마에서, 구리 토포그래피의 상부와 하부 사이의 전단력 차이가 작아서, 물질 제거율 차이가 작아진다. 돌출된 구조 엘리먼트 (높은 영역) 및 심층 구조 엘리먼트는 동일한 연마 작용 (전단력) 을 받기 때문에, 이들은 동일한 정도로 연마된다. 이에 따라, 연질 패드 연마는 돌출된 구조 엘리먼트에 대해 선택적이지 않다.
또한, 본 발명의 CMP 조성물은 저장 수명이 길어야 한다. 이와 관련하여, CMP 조성물은 상 분리가 발생하지 않아야 하는 안정적인 제제 또는 분산물이어야 한다.
본 발명의 관련 목적은 기판의 화학적 기계적 연마, 특히 구리 또는 구리계 합금으로 이루어진 층 또는 표면 영역을 포함하는 기판의 화학적 기계적 연마를 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 기판의 화학적 기계적 연마, 특히 구리 또는 구리계 합금으로 이루어진 층 또는 표면 영역을 포함하는 기판의 화학적 기계적 연마를 위한 연마제 입자의 용도에 적합한 유기/무기 복합체 입자를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 하기 성분들을 포함하는 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물이 제공된다:
(A) 소정량의 연마제 입자들로서,
(A1) 각각의 복합체 입자가
(i) 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상들을 포함하는, 소정량의 복합체 입자들
(A2) 선택적으로, 복합체 입자들 (A1) 이 아닌 소정량의 추가 연마제 입자들을 포함하는, 상기 소정량의 연마제 입자
(B) 하나 이상의 착화제들
(C) 하나 이상의 부식 억제제들
(D) 하나 이상의 산화제들
(E) 물.
성분 (A): 연마제 입자들
성분 (A) 는 본 발명에 따른 상응하는 화학적-기계적 연마 (CMP) 조성물에 존재하는 연마제 입자들의 전체에 해당한다. 따라서, 본 발명에 따른 CMP 조성물의 성분 (A) 는 (A1) 상기에 정의된 소정량의 복합체 입자 및 선택적으로 (A2) 복합체 입자 (A1) 이 아닌 소정량의 추가의 연마제 입자로 구성된다.
본 발명의 제 1 바람직한 실시형태에서, 성분 (A) 는, 바람직하게 후술된 성분 (A1) 의 바람직한 실시형태들 중 하나의 형태의 (A1) 상기에 정의된 소정량의 복합체 입자로 구성된다.
본 발명의 제 2 바람직한 실시형태에서, 성분 (A) 는, 바람직하게 후술되는 성분 (A1) 의 바람직한 실시형태들 중 하나의 형태의 (A1) 상기에 정의된 소정량의 복합체 입자, 및 (A2) 복합체 입자 (A1) 이 아닌 소정량의 추가의 연마제 입자로 구성된다.
성분 (A1): 복합체 입자들
성분 (A1) 로서, 본 발명에 따른 CMP 조성물은 각각의 복합체 입자가 다음을 포함하는 소정량의 복합체 입자들을 포함한다:
(i) 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상.
"상기 연속 매트릭스 상에 분산된" 분산 상은 상기 연속 매트릭스 상의 벌크 내에 분산되어 (즉, 공간상으로 분배되어) 상기 이산 도메인들의 각각이 상기 매트릭스 상에 의해 완전히 포위되도록 하는 하나 이상의 무기 고체 물질의 복수의 이산 도메인을 말한다. 다른 분산 상과 무관하게 하나 이상의 분산 상들 (ii) 의 각각은 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 구성된다.
특정한 이론에 구속되기를 바라지 않고, 상기 정의된 복합체 입자 (A1) 는 중합체 매트릭스로 지칭되는 복수의 상호직조된 부가 중합체 사슬, 및 미분된 무기 고체의 입자로 구성된, 부가 중합체 코일들을 포함한다.
상기 정의된 복합체 입자에서,
- 상기 연속 매트릭스 상 (i) 의 벌크 내에서, 상기 정의된 부가 중합체 이외의 유기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상이 분산되고, 그리고/또는
- 상기 연속 매트릭스 상의 외부 표면 상에서, 하나 이상의 상들이 연속 형태로 또는 분산 형태로 배치되고, 상기 상이 상기 정의된 부가 중합체 이외의 유기 고체 물질 또는 무기 고체 물질로 구성된다는 것이 배제되지 않는다.
보다 구체적으로, 상기 연속 매트릭스 상 (i) 의 외부 표면 상에 연속상 또는 복수의 분할 상 도메인이 배치되고, 상기 연속상 또는 상기 복수의 분할 상 도메인은 매트릭스 중에 분산되는 분산 상 (ii) 중 하나에 존재하는 무기 고체 물질로 구성된다는 것은 배제되지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 CMP 조성물은 성분 (A1) 로서 소정량의 복합체 입자를 포함하며, 각각의 복합체 입자는 다음으로 구성된다:
(i) 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 CMP 조성물은 각각의 복합체 입자가 다음을 포함하거나 또는 다음으로 구성되는 소정량의 복합체 입자들을 성분 (A) 로서 포함한다:
(i) 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 분산 상.
바람직하게, 상기 정의된 복합체 입자에서, 상기 분산 상들 (ii) 중 하나, 하나 초과 또는 전부의 상기 분할 상 도메인들은 복합체 입자 (A1) 의 평균 입자 크기의 25% 이하, 바람직하게는 15% 이하인 가장 긴 치수를 갖는다.
상기 분상상 도멘인의 치수는 일반적으로 상기 정의된 복합체 입자의 조제를 위해 사용된 무기 고체 물질의 입자의 치수에 상응한다 (아래 참조).
성분 (A1) 의 총량은 각각의 경우 본 발명의 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 1.5 중량% 이하, 보다 바람직하게는 0.5 중량% 이하이다. 성분 (A1) 의 총량은 각각의 경우 본 발명의 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 적어도 0.05 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 0.1 중량% 이다.
본 발명에 따른 적합한 에틸렌성 불포화 단량체는 수성 유화 중합의 방법에서 통상 사용되고 수성 매체에서 자유 라디칼 메카니즘으로 중합하기 쉬운 모든 것들을 포함한다. 이들은 에틸렌; 스티렌, α-메틸스티렌, o-클로로스티렌 및 비닐톨루엔과 같은 비닐방향족 단량체; 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 n-부티레이트, 비닐 라우레이트 및 비닐 스테아레이트와 같은 C1-C18 모노카르복실산 및 비닐 알코올의 에스테르; 바람직하게, 특히 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산 및 이타콘산과 같은 C3-C6 α,β-모노에틸렌성 불포화 모노- 및 디카 르복실산의 에스테르, 일반적으로 C1-C12, 바람직하게 C1-C8 및 특히 C1-C4 알칸올, 예컨대 특히 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트, 이소부틸 (메트)아크릴레이트 및 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트 (여기서, 용어 "(메트)아크릴"은 "메타크릴" 및 "아크릴"을 포함); 아크릴로니트릴과 같은 α,β-모노에틸렌성 불포화 카복실산의 니트릴, 및 1,3-부타디엔 및 이소프렌과 같은 공액 C4-5-디엔을 포함한다. 일반적으로, 이들 단량체는 단지 25℃ 및 대기압 (1 atm 절대) 에서 물에서의 저 용해도가 적절하며, 즉 탈이온수의 100g 당 ≤ 10g, 바람직하게는 ≤ 5g 이하, 보다 바람직하게는 ≤ 2g 이하이다. 자세한 내용은 US 2012/0016060, 특히 단락 [0041]-[0061]을 참조한다.
보다 바람직하게, 상기 복합체 입자들 (A1) 의 연속 매트릭스 상 (i) 은 (메트)아크릴 중합체로 구성된 군으로부터 선택된 부가 중합체를 포함하거나 또는 이것으로 구성된다. 본원에서, 용어 "(메트)아크릴"은 "메타크릴" 및 "아크릴"을 포함한다.
바람직하게, 상기 분산 상들 (ii) 중 하나, 하나 초과 또는 전부의 분할 상 도메인들은 이산화 규소, 층상 규산염, 산화 알루미늄, 산화 히드록시알루미늄, 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 오르토인산 칼슘, 오르토인산 마그네슘, 산화 철(II), 산화 철(III), 산화 철(II/III), 산화 주석(IV), 산화 세륨(IV), 산화 이트륨(III), 이산화 티탄, 수산화 인회석, 산화 아연, 및 황화 아연으로 구성된 군으로부터 선택된 무기 고체 물질로 구성된다.
더욱 바람직하게 상기 분산 상 (ii) 중 하나는 이산화 규소 (실리카) 로 이루어진다. 특히 바람직하게, 상기 연속 매트릭스 상에 분산된 단지 하나의 분산 상이 있고, 상기 분산 상은 이산화 규소로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 구성된다.
특히 바람직하게, 복합체 입자 (A1) 의 양으로 각각의 복합체 입자는 다음을 포함한다:
(i) (메타)아크릴 중합체로부터 선택된 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 이산화 규소로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 구성된 하나의 분산 상.
바람직하게, 상기 복합체 입자 (A1) 는 10㎚ 초과 내지 1000㎚ 이하, 바람직하게는 25 내지 500㎚, 보다 바람직하게는 50 내지 250㎚ 범위의 평균 입자 크기 및/또는 상기 분산 상 (ii) 중 하나, 하나 초과 또는 전부의 분할 상 도메인들은 각각이 0㎚ 초과, 바람직하게는 5㎚ 이상, 100 nm 이하, 바람직하게 50nm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 무기 고체 물질의 입자로 구성된다.
더욱 바람직하게, 상기 복합체 입자 (A1) 는 10㎚ 초과 내지 1000㎚ 이하, 바람직하게는 25 내지 500㎚, 보다 바람직하게는 50 내지 250㎚ 범위의 평균 입자 크기 및/또는 상기 분산 상 (ii) 중 하나, 하나 초과 또는 전부의 분할 상 도메인들은 각각이 0㎚ 초과, 바람직하게는 5㎚ 이상, 100 nm 이하, 바람직하게 50nm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 무기 고체 물질의 입자로 구성된다.
상기에 정의된 복합체 입자 (A1) 및 복합체 입자 (A1) 에서 상기 분산 상 (ii) 의 분할 상 도메인들을 형성하는 무기 고체 물질의 입자의 평균 입자 크기는 Malvern Instruments Ltd.로부터 HPPS (High Performance Particle Sizer) 을 사용하여 DIN ISO 13321에 따라 광자 상관 분광법 (또한 준탄성 광산란 QELS라고도 함) 에 의해 결정된다.
바람직하게, 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 조성물은 소정량의 복합체 입자들 (A1) 을 포함하는 수성 분산액의 제조 방법에 의해 수득될 수 있는 소정량의 복합체 입자들 (A1) 을 포함하며,
상기 방법에서, 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체는, 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들, 및 하나 이상의 분산제로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상들의 존재하에서, 수성 매체에서 분산되게 분배되고 하나 이상의 자유 라디칼 중합 개시제들에 의한 자유 라디칼 수성 유화 중합의 방법에 의해 중합되고, 상기 방법은
a) - 수성 매체
- 소정량의 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들
- 상기 하나 이상의 에틸렌성 불포화 모노머들의 총량의 1 중량% 내지 1000 중량%의 총량으로 100nm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 하나 이상의 무기 고체 물질들, 및
- 상기 하나 이상의 에틸렌성 불포화 모노머들의 총량의 0.05 중량% 내지 2 중량%의 총량의 하나 이상의 자유 라디칼 중합 개시제들을 제공하는 단계,
b) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상들을 포함하는 수성 분산액이 형성되도록, 초기 차지 (charge) 에서 상기 하나 이상의 무기 고체 물질들 중 적어도 일부를 상기 수성 매체에 포함시키는 단계
c) 후속하여 단계 b)에서 형성된 상기 수성 분산액으로
- 단계 a)에서 제공된 상기 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 총량의 0.01 중량% 내지 20 중량% 및
- 단계 a)에서 제공된 상기 하나 이상의 자유 라디칼 중합 개시제들의 총량의 60 중량% 를 계량하고
중합 조건들 하에서 중합 혼합물이 형성되도록 80 중량% 이상의 단량체 전환율까지 계량된 상기 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체를 중합시키는 단계 (중합 단계 1),
d) 후속하여, 중합 조건들하에서, 단계 c)에서 형성된 중합 혼합물로
- 상기 하나 이상의 무기 고체 물질들의 임의의 잔여물
- 상기 하나 이상의 자유 라디칼 중합 개시제들의 임의의 잔여물, 및
- 상기 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 잔여물을 계량하고
단계 d)에서 계량된 단량체들의 90 중량% 이상의 단량체 전환율로 중합을 실행하는 단계 (중합 단계 2) 를 포함한다.
본 발명에 따른 CMP 조성물에 적합한 복합체 입자 (상기 정의된 바와 같음) 의 수성 분산액의 제조 방법은 US 2012/0016060에 기재되어 있다.
보다 구체적으로, 복합체 입자의 상기 수성 분산액은 US 2012/0016060에 따른 방법에 의해 수득가능하며, 상기 방법은
수성 매체에 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 단량체를 분산되게 분배시키는 단계; 및
적어도 하나의 분산되게 분배되고, 미분된 무기 고체 및 적어도 하나의 분산제의 존재하에서 적어도 하나의 자유 라디칼 중합 개시제로 자유 라디칼 수성 유화 중합에 의해 적어도 하나의 단량체를 중합시키는 단계를 포함하며,
a) 에틸렌성 불포화 단량체의 총량을 기준으로, 총량으로 평균 입자 크기가 ≤100nm 인 무기 고체의 1 중량% 내지 1000 중량%, 바람직하게는 ≥ 50 중량% 및 자유 라디칼 중합 개시제의 0.05 중량% 내지 2 중량%가 채용되며,
b) 무기 고체의 적어도 일부가 초기 차지에서 고체의 수성 분산액의 형태의 수성 매체 중합 형태로 포함되고, 후속하여,
상기 초기 차지 이후, 상기 중합하는 단계는
c) 초기 차지 이후에 생성된 고체의 수성 분산액으로 총 단량체 양의 ≥ 0.01 중량% 및 ≤ 20 중량%, 바람직하게 ≥ 1 중량% 및 ≤ 15 중량% 및 자유 라디칼 중합 개시제의 총량의 ≥ 60 중량%, 바람직하게 ≥ 70 중량% 전체를 계량하고, 그리고 중합 조건하에서 ≥ 80 중량%의 단량체 전환율까지로 계량되는 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 단량체를 중합시키는 단계,
그리고 후속하여
d) 무기 고체의 임의의 잔여물, 자유 라디칼 중합 개시제의 임의의 잔여물 및 적어도 1종의 에틸렌성 불포화 단량체의 잔여물을 중합 조건하에서 생성된 중합 혼합물에 계량하고, 그리고 단량체 전환율 ≥ 90 중량%로 중합을 실행하는 단계를 포함한다.
특히, 복합체 입자의 상기 수성 분산액은
수성 매체에 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 단량체를 분산되게 분배시키는 단계; 및
적어도 하나의 분산되게 분배되고, 미분된 무기 고체 및 적어도 하나의 분산제의 존재하에서 적어도 하나의 자유 라디칼 중합 개시제로 자유 라디칼 수성 유화 중합에 의해 적어도 하나의 단량체를 중합시키는 단계를 포함하며,
a) 에틸렌성 불포화 단량체의 총량을 기준으로, 평균 입자 크기가 ≤100nm 인 무기 고체의 1 중량% 내지 1000 중량%, 바람직하게는 ≥ 50 중량% 및 자유 라디칼 중합 개시제의 0.05 중량% 내지 2 중량%가 채용되며,
b) 무기 고체의 적어도 일부가 초기 차지에서 고체의 수성 분산액의 형태의 수성 매체 중합 형태로 포함되고, 후속하여,
상기 초기 차지 이후, 상기 중합하는 단계는
c) 초기 차지 이후에 생성된 고체의 수성 분산액으로 총 단량체 양의 ≥ 0.01 중량% 및 ≤ 20 중량%, 바람직하게 ≥ 1 중량% 및 ≤ 15 중량% 및 자유 라디칼 중합 개시제의 총량의 ≥ 60 중량%, 바람직하게 ≥ 70 중량% 전체를 계량하고, 그리고 중합 조건하에서 ≥ 80 중량%의 단량체 전환율까지로 계량되는 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 단량체를 중합시키는 단계,
그리고 후속하여
d) 무기 고체의 임의의 잔여물, 자유 라디칼 중합 개시제의 임의의 잔여물 및 적어도 1종의 에틸렌성 불포화 단량체의 잔여물을 중합 조건하에서 생성된 중합 혼합물에 계량하고, 그리고 단량체 전환율 ≤ 90 중량%로 중합을 실행하는 단계를 포함하고,
중합 단계들 c) 및 d)는 ≤ 0.5 중량%의 응고물 함량을 갖는 수성 복합체 입자를 생성한다.
수성 매질은 바람직하게 탈이온수이다.
바람직하게는, 무기 고체 물질은 열분해성 (흄드) 실리카, 콜로이드 실리카 및 층상 규산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상를 포함한다. 이들 미분된 무기 고체 물질은 분말 형태로 또는 졸로 불리는 고체의 안정된 수성 분산액의 형태로 상기 정의된 공정에서 사용된다. 더욱 자세한 것은, US 2012/0016060, 특히 단락 [0018]-[0026]을 참조한다.
상기에 정의된 공정에서 사용된 무기 고체 물질은 0nm 초과, 바람직하게는 5nm 이상 및 100nm 이하, 바람직하게는 90nm 이하, 보다 바람직하게는 80㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 70㎚ 이하, 보다 바람직하게는 60㎚ 이하, 특히 바람직하게는 50㎚ 이하의 평균 입자 크기를 가지며, 이는 Malvern Instruments Ltd.의 HPPS (High Performance Particle Sizer) 를 사용하는 DIN ISO 13321에 따른 광자 상관 분광법 (준탄성 광산란 QELS라고도 함) 의 방법에 의해 결정된다. 더욱 자세한 것은, US 2012/0016060, 특히 단락 [0021]-[0077]을 참조한다.
바람직하게, 단계 b) 에서, 무기 고체 물질의 총량은 초기 차지에 포함된다.
자유 라디칼 중합의 개시에 적합한, 즉 자유 라디칼 수성 유화 중합을 트리거할 수 있는 임의의 개시제가 사용될 수 있다. 통상적으로, 개시제는 과산화물 및 아조 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 더욱 자세한 것은, US 2012/0016060, 특히 단락 [0062]-[0063]을 참조한다.
본원에서 용어 "중합 조건"은, 자유 라디칼 개시된 수성 유화 중합이 충분한 중합 속도로 진행되는 온도 및 압력을 지칭한다. 중합 조건은 사용되는 자유 라디칼 개시제에 특히 더 의존적이다. 유리하게는 자유 라디칼 개시제의 성질 및 양, 중합 온도 및 중합 압력은, 사용된 자유 라디칼 개시제가 적절한 반감기를 갖도록 공정의 단계 c) 및 d) 에서 선택되는 반면, 동시에 중합 반응을 개시하고 유지하기에 충분한 출발 라디칼을 항상 제공한다. 공정의 단계 c) 및 d)에서, 미분된 무기 물질의 존재하에 자유 라디칼 수성 유화 중합 반응에 적합한 반응 온도는 0℃ 내지 170℃의 전체 범위를 포함한다. 일반적으로, 사용된 온도는 50℃에서 120℃까지이며, 흔히 60℃ 내지 110℃이며, 대개 70℃ 내지 100℃이다. 자유 라디칼 수성 유화 중합은 대기압보다 작거나, 동일하거나 또는 큰 압력에서 수행될 수 있다. 더욱 자세한 것은, US 2012/0016060, 특히 단락 [0070]을 참조한다.
단량체 전환의 결정은 원칙적으로 당업자에게 친숙하며, 예를 들어, 반응-열량 결정에 의해 달성된다. 더욱 자세한 것은, US 2012/0016060, 특히 단락 [0067]을 참조한다.
상술한 공정 동안, 상기 분산제는 미분된 무기 고체 입자뿐만 아니라 수성 중합 매질에서 분산된 분포로 단량체 액적 및 생성된 복합체 입자를 유지하고, 따라서 수성 분산액의 수성 분산액의 안정성을 보장한다. 적합한 분산제는 자유 라디칼 수성 유화 중합을 실행하는데 일반적으로 사용되는 보호 콜로이드 및 유화제를 포함한다. 바람직하게, 분산제는 음이온성 유화제 및 비이온성 유화제로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 더욱 자세한 것은, US 2012/0016060, 특히 단락 [0029]-[0040]을 참조한다.
상기 정의된 공정에 의해 수득가능한 수성 복합체 입자 분산액은 보통 1 중량% 이상 70 중량% 이하, 빈번하게 5 중량% 이상 65 중량% 이하, 종종 10 중량% 이상 60 중량% 이하의 총 고체 함량을 갖는다.
상기에 정의된 공정에 의해 수득가능한 복합체 입자는 일반적으로 >10nm 및 1000nm 이하, 종종 ≥25 및 ≤500nm, 종종 ≥50 및 ≤250nm의 평균 입자 크기를 가지며, 이는 Malvern Instruments Ltd.의 HPPS (High Performance Particle Sizer) 를 사용하는 DIN ISO 13321에 따른 광자 상관 분광법 (준탄성 광산란 QELS라고도 함) 의 방법에 의해 결정된다. 더욱 자세한 것은, US 2012/0016060, 특히 단락 [0077]을 참조한다.
상기 언급된 공정의 추가 상세들 및 바람직한 실시형태들은, US 2012/0016060, 특히 단락 [0027], [0028] 및 [0064]-[0075]을 참조한다.
US 2012/0016060에 개시된 공정에 의해 형성된 복합체 입자의 수성 분산액은 안정적이고, 일반적으로 각각의 경우 수성 복합체-입자 분산액의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 이하, 바람직하게는 0.1 중량% 이하, 특히 바람직하게는 0.05 중량% 이하의 낮은 응고물을 갖는다. 응고물 함량은 수성 복합-입자 분산액을 45㎛의 메쉬 크기를 갖는 나일론 체로 여과함으로써 결정된다. 더욱 자세한 것은, US 2012/0016060, 특히 단락 [0080]-[0081]을 참조한다.
CMP 조성물의 조제를 위한 복합체 입자의 이러한 수성 분산액의 사용과 관련하여, 낮은 응집체 함량은 복합체 입자가 응집하려는 경향이 낮아 CMP 조성물의 저장 수명을 증가시키기 때문에 유리하다.
놀랍게도, 상기 정의된 복합체 입자 (A1) 를 포함하는 화학적 기계적 연마 조성물, 특히 그의 바람직한 실시형태에서는 본 발명의 상기 정의된 목적을 달성할 수 있음이 밝혀졌다.
성분 (A2): 복합체 입자 (A1) 가 아닌 추가 연마제 입자
선택적으로, 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물은 복합체 입자 (A1)가 아닌 소정량의 추가의 연마제 입자를 성분 (A2) 로서 포함한다. 성분 (A2) 는 상기에 정의된 복합체 입자 (A1) 가 아닌 본 발명에 따른 CMP 조성물에 존재하는 연마제 입자의 전체에 해당한다.
임의의 통상적으로 사용되는 연마제 입자는 연마제 입자 (A2) 로서 사용될 수 있다.
성분 (A2) 에서 또는 성분 (A2) 로서 사용하기 위한 입자는
- 바람직하게는 무기 입자,
- 보다 바람직하게 금속 또는 준금속의 산화물 및 탄화물, 또는 이들의 혼합물 또는 복합체로 구성된 군으로부터 선택된 입자,
- 가장 바람직하게 알루미나, 세리아, 산화 구리, 산화철, 산화 니켈, 산화 망간, 실리카, 질화 규소, 탄화 규소, 산화 주석, 티타니아, 탄화 티탄, 산화 텅스텐, 산화 이트륨, 지르코니아 및 이들의 혼합물 및 복합체,
- 특히 바람직하게 알루미나, 세리아, 실리카, 티타니아, 지르코니아 및 이들의 혼합물 및 복합체로 구성된 군으로부터 선택된 입자,
- 특히 실리카 입자,
- 예를 들어 콜로이드성 실리카 입자이다.
성분 (A2) 가 유기 입자를 포함하는 경우, 중합체 입자는 유기 입자로서 바람직하다.
성분 (A2) 는 또한, 예를 들어 종래 기술에 개시된 코어 쉘 입자와 같이, 복합체 입자 (A1) 가 아닌 복합체 입자를 포함할 수 있다.
또한, 성분 (A2) 는 복합체 입자 (A1) 가 아닌 상이한 종류의 연마제 입자의 혼합물 형태로 존재할 수 있다.
바람직하게, 성분 (A2) 의 입자의 평균 입자 크기는 5 내지 500 nm의 범위, 보다 바람직하게는 10nm 내지 400 nm의 범위, 가장 바람직하게는 20nm 내지 300 nm의 범위, 특히 30nm 내지 160 nm의 범위, 예를 들어 35nm 내지 135 nm의 범위이며, 이는 각각의 경우 Horiba LB550 또는 Malvern Instruments, Ltd. 의 HPPS (High Performance Particle Sizer) 를 사용하는 동적 광 산란 기술로 측정된다.
성분 (A2) 의 입자는 다양한 형태일 수 있다. 이에 의해, 성분 (A2) 의 입자는 하나의 또는 본질적으로 단지 하나의 유형의 형상일 수 있다. 그러나, 성분 (A2) 의 입자가 상이한 형상을 가질 수도 있다. 이를테면, 두 가지 유형의 상이하게 형상화된 입자가 존재할 수도 있다. 예를 들어, 성분 (A2) 에서 또는 성분 (A2) 로서 사용되는 입자는, 돌출부 또는 만입부가 있거나 또는 없는, 큐브, 모서리가 모따기된 큐브, 옥타헤드론, 20면체, 고치 (cocoon), 결절 (nodule) 또는 구체의 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 이들은 돌출부 또는 만입부가 거의 없거나 매우 적은 구형이다.
상기에 정의된 복합체 입자 (A1) 가 아닌 CMP 조성물에 존재하는 임의의 연마제 입자는 성분 (A2) 에 할당되어야 한다.
존재하는 경우, 성분 (A2) 의 총량은 각각의 경우 본 발명의 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 1.5 중량% 이하, 보다 바람직하게는 0.5 중량% 이하이다. 성분 (A2) 의 총량은 각각의 경우 본 발명의 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 적어도 0.05 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 0.1 중량% 이다.
성분 (B): 착화제(들)
본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물은 성분 (B)로서 하나 이상의 착화제를 포함한다. 성분 (B) 에서 또는 성분 (B) 로서 사용되는 착화제는 소정의 금속 이온과 가용성 착물을 형성하는 화합물이며, 이로써 상기 금속 이온을 비활성화시켜 다른 원소 또는 이온과 정상적으로 반응하여 석출물 또는 스케일을 생성할 수 없는 화합물이다.
바람직하게, 착화제 또는 성분 (B) 의 착화제들 중 적어도 하나는 유기산들 및 무기산들로 이루어진 군으로부터 선택된다.
유기산 중에서, 아미노산 및 카르복실산이 바람직하다. 바람직한 아미노산은 글리신, 아르기닌, 라이신, 알라닌, 류신, 발린, 히스티딘, 시스테인, 세린 및 프롤린으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직한 카르복실산은 포름산, 아세트산, 말론산, 옥살산, 구연산, 숙신산 및 타르타르산으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 무기산 중에서, 인산이 바람직하다.
성분 (B) 의 총량은 각각의 경우 본 발명의 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 5 중량% 이하, 보다 바람직하게는 3 중량% 이하, 가장 바람직하게는 2 중량% 이하이다. 성분 (B) 의 총량은 각각의 경우 본 발명의 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 적어도 0.05 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 0.10 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 0.2 중량%이다.
그 구조로 인하여 동시에 정량적 고려를 위해 본 발명에 따른 CMP 조성물의 다양한 성분의 정의에 해당하는 물질은 각각의 경우에 이들 모든 성분에 할당되어야 한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 조성물이 정량적 고려를 위해 동시에 본원에 정의된 임의의 다른 성분의 정의에 해당하는 하나 이상의 착화제를 성분 (B) 에서 또는 성분 (B) 로서 포함하는 경우, 이들 착화제는 성분 (B) 및 상기 다른 성분(들)에 할당되어야 한다.
성분 (C): 하나 이상의 부식 억제제들
본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물은 성분 (C) 로서 하나 이상의 부식 억제제를 포함한다. 성분 (C) 에서 또는 성분 (C) 로서 사용되는 하나 이상의 부식 억제제는 금속 표면의 부식을 제어할 수 있는 화합물이다. 통상적으로, 이러한 부식 방지제는 연마될 표면에 부착되어 보호 필름, 통상적으로 분자 필름을 형성한다.
바람직하게, 부식 억제제 또는 성분 (C) 의 부식 억제제 중 적어도 하나는 방향족 고리계에 적어도 하나, 바람직하게는 3 또는 4개의 질소 원자를 포함하는 헤테로환 방향족 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 더욱 바람직하게, 부식 억제제 또는 성분 (C) 의 부식 억제제들 중 적어도 하나는 아졸들로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게, 부식 억제제 또는 성분 (C) 의 부식 억제제 중 적어도 하나는 벤조트리아졸, 메틸-벤조트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 피롤리돈, 이미다졸, 폴리 비닐 피롤리돈, 폴리 비닐 이미다졸, 테트라졸, 1,2,3-트리아졸, 5-페닐 테트라졸, 3-아미노-1,2,4-트리아졸, 벤즈이미다졸로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
성분 (C) 의 총량은 각각의 경우 본 발명의 각각의 CMP 조성물의 총량을 기준으로 바람직하게는 0.5 중량% 이하, 보다 바람직하게는 0.3 중량% 이하, 가장 바람직하게는 0.2 중량% 이하이다. 성분 (C) 의 총량은 각각의 경우 본 발명의 각각의 CMP 조성물의 총량을 기준으로 바람직하게는 적어도 0.001 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 0.005 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 0.01 중량% 이다.
그 구조로 인하여 동시에 정량적 고려를 위해 본 발명에 따른 CMP 조성물의 다양한 성분의 정의에 해당하는 물질은 각각의 경우에 이들 모든 성분에 할당되어야 한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 조성물이 정량적 고려를 위해 동시에 본원에 정의된 임의의 다른 성분의 정의에 해당하는 하나 이상의 부식 억제제를 성분 (C) 에서 또는 성분 (C) 로서 포함하는 경우, 이들 부식 억제제는 성분 (C) 및 상기 다른 성분(들)에 할당되어야 한다.
성분 (D): 하나 이상의 산화제들
본 발명의 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물은 성분 (D)로서 하나 이상의 산화제를 더 포함한다. 성분 (D) 에서 또는 성분 (D) 로서 사용되는 산화제는 연마될 표면 또는 이들 층 중 하나를 산화시킬 수 있는 화합물이다.
바람직하게, 산화제 또는 성분 (D) 의 산화제들 중 적어도 하나는 예를 들어 과산화물 수소, 과황산염, 과염소산염들, 브롬산염, 요오드산염 및 과망간산염으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
성분 (D) 의 총량은 각각의 경우 본 발명의 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 2 중량% 이하, 보다 바람직하게는 1.8 중량% 이하, 가장 바람직하게는 1.5 중량% 이하이다. 성분 (D) 의 총량은 각각의 경우 본 발명의 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 적어도 0.1 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 0.3 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 0.5 중량% 이다.
그 구조로 인하여 동시에 정량적 고려를 위해 본 발명에 따른 CMP 조성물의 다양한 성분의 정의에 해당하는 물질은 각각의 경우에 이들 모든 성분에 할당되어야 한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 조성물이 정량적 고려를 위해 동시에 본원에 정의된 임의의 다른 성분의 정의에 해당하는 하나 이상의 산화제를 성분 (D) 에서 또는 성분 (D) 로서 포함하는 경우, 이들 산화제는 성분 (D) 및 상기 다른 성분(들)에 할당되어야 한다.
성분 (E): 물, 및 선택적 추가 성분들
본 발명에 따른 CMP 조성물은 성분 (E) 로서 물을 포함한다. 가장 바람직하게, 탈이온수가 본 발명에 따른 CMP 조성물을 제조하는데 사용된다.
상기 정의된 성분 (A) 내지 (E) 이외에도, 본 발명에 따른 CMP 조성물은 임의로 물과 혼화가능한 유기 용매 (예를 들어, 알콜, 바람직하게는 C1 내지 C3 알콜 또는 알킬렌 글리콜 유도체) 를 포함한다.
물 (E) 이외의 성분의 양이 CMP 조성물의 총 x 중량% 인 경우, (E) 의 양은 상기 CMP 조성물의 (100-x) 중량%이다.
CMP 조성물의 pH 값
본 발명의 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물의 특성, 예컨대 안정성 및 연마 성능은 상기 조성물의 pH에 의존할 수도 있다.
바람직하게, 조성물의 pH 값은 9 이하, 보다 바람직하게 8 이하, 가장 바람직하게 7 이하이다. 조성물의 pH 값은 바람직하게 적어도 4, 보다 바람직하게 적어도 4.5, 가장 바람직하게 적어도 5이다.
본 발명의 화학적-기계적 연마 (CMP) 조성물을 조제하는 공정에서, 상기 CMP 조성물의 pH 값은 하나 이상의 추가의 pH 조절제 (F) 를 첨가함으로써 임의로 조정된다. 일반적으로, 본 발명의 CMP 조성물의 조제에 사용되는 pH 조절제는 CMP 조성물에 첨가되어 pH 값이 요구되는 값으로 조정된 화합물이다.
상기 정의된 범위의 pH를 갖는 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물은
(F) 하나 이상의 pH 조절제를
화학적 기계적 연마 조성물의 성분 (A), (B), (C), (D) 및 (E) 와 혼합함으로써 수득가능하다.
바람직하게, 하나 초과의 pH 조절제 (F) 중 상기 하나 또는 적어도 하나는 무기산, 카르복실산, 아민 염기, 알칼리 수산화물 및 수산화 암모늄 (테트라알킬암모늄 히드록시드를 포함) 으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특히 바람직하게, 하나 초과의 pH 조절제 (F) 중 상기 하나 또는 적어도 하나는 질산 및 수산화 칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게, pH 조절제 (F) 는 질산 및 수산화 칼륨이다.
그 구조로 인하여 동시에 정량적 고려를 위해 본 발명에 따른 CMP 조성물의 다양한 성분의 정의에 해당하는 물질은 각각의 경우에 이들 모든 성분에 할당되어야 한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 조성물이 정량적 고려를 위해 동시에 본원에 정의된 임의의 다른 성분의 정의에 해당하는 하나 이상의 pH 조절제를 성분 (F) 에서 또는 성분 (F) 로서 포함하는 경우, 이들 pH 조절제는 성분 (F) 및 상기 다른 성분(들)에 할당되어야 한다.
본 발명의 CMP 조성물을 조제하는 공정에 부가된 pH 조절제 (F) 의 총량은 본 발명의 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 10 중량% 이하, 보다 바람직하게는 2 중량% 이하, 가장 바람직하게는 0.5 중량% 이하이다. 존재하는 경우, 본 발명의 CMP 조성물을 조제하는 공정에 부가된 pH 조절제 (F) 의 총량은 본 발명의 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 적어도 0.0005 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 0.005 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 0.025 중량% 이다.
CMP 조성물의 조제
화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물을 조제하기 위한 공정은 일반적으로 공지되어 있다. 이들 공정은 본 발명의 CMP 조성물의 조제에 적용 가능하다. 본 발명의 CMP 조성물은 상술된 성분 (A), (B), (C) 및 (D) 를 수성 매질, 바람직하게는 물 (E) 에 분산 또는 용해시키고, 하나 이상의 pH 조절제 (F) 를 첨가함으로써 선택적으로 pH를 조절함으로써 조제가능하다. 따라서, CMP 조성물은 바람직하게 복합체 입자 (A) 를 분산시키고 추가의 성분 (B), (C) 및 (D) 및 하나 이상의 pH 조절제 (F) 를 수성 매질, 바람직하게 물 (E) 에 분산 및/또는 용해시킴으로써 조제될 수 있다. 이를 위해, 통상적인 표준 혼합 공정 및 교반된 용기, 고전단 임펠러, 초음파 혼합기, 균질기 노즐 또는 역류 혼합기와 같은 혼합 장치가 사용 가능하다.
상기 정의된 바람직한 특징 중 2개 이상이 결합되는, 본 발명에 따른 CMP 조성물이 특히 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 CMP 조성물의 성분 (A) 내지 (D) 중 하나, 둘, 셋 또는 각각은 상기 성분의 바람직한 실시형태 및/또는 상기 성분의 바람직한 농도 범위의 성분 형태로 존재한다.
본 발명에 따른 바람직한 CMP 조성물은,
(A1) 총량의 복합체 입자들로서, 각각의 복합체 입자는
(i) 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상들을 포함하는, 소정량의 복합체 입자들을
각각의 화학적 기계적 연마 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 1.5 중량%의 범위, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량%의 범위로, 및/또는
(B) 상기 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 5 중량% 범위의 하나 이상의 착화제들의 총량, 및/또는
(C) 상기 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.001 내지 0.5 중량% 범위의 하나 이상의 부식 방지제들의 총량, 및/또는
(D) 상기 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 2 중량% 범위의 하나 이상의 산화제들의 총량을 포함한다.
특히 바람직한 본 발명에 따른 CMP 조성물은,
(A1) 총량의 복합체 입자들로서, 각각의 복합체 입자는
(i) 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상들을 포함하는, 소정량의 복합체 입자들을
각각의 화학적 기계적 연마 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 1.5 중량%의 범위, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량%의 범위로, 및
(B) 상기 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 5 중량% 범위의 하나 이상의 착화제들의 총량, 및
(C) 상기 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.001 내지 0.5 중량% 범위의 하나 이상의 부식 방지제들의 총량, 및
(D) 상기 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 2 중량% 범위의 하나 이상의 산화제들의 총량을 포함한다.
상기 CMP 조성물의 개개의 성분들의 바람직한 피쳐들과 관련하여서는, 상기에 주어진 본 개시물을 참조한다.
(상기 정의된 바와 같은) 본 발명에 따른 조성물의 정량적 특성과 관련하여, 그 구조로 인하여 본 발명에 따른 CMP 조성물의 다양한 성분의 정의에 해당하는 물질은 각각의 경우에 이들 모든 성분에 할당되어야 한다.
화학적 기계적 연마 (CMP) 공정:
본 발명의 추가 양태는
- 상기에 정의된 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마에 의해
또는
- 소정량의 복합체 입자들 (A1) 의 존재하에서
기판의 화학적 기계적 연마를 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이며,
각각의 복합체 입자는 연마제 입자로서
(i) 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상을 포함한다.
본 발명에 따른 공정에서 사용될 CMP 조성물의 바람직한 피쳐들 및 상기 CMP 조성물의 개개의 성분들과 관련하여서는, 상기에 주어진 본 개시물을 참조한다.
상기에 정의된 복합체 입자들 (A1) 의 바람직한 피쳐들과 관련하여서는, 상기에 주어진 본 개시물을 참조한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 공정에서, 기판은 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 층 또는 표면 영역을 포함한다. 더욱 바람직하게, 기판은
- 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 층 또는 표면 영역, 및
- 확산 배리어 물질 및 유전체 물질로 구성된 군에서 선택된 물질로 구성된 층 또는 표면 영역을 포함한다.
본 개시물에서 사용된 기호 Cu 및 용어 구리는 고순도 원소 구리를 말한다. "구리계 합금" 또는 "Cu계 합금"이라는 용어는 적어도 80 중량% 구리를 포함하는 합금을 지칭한다. Cu 또는 Cu-베이스 합금이 금속화에 사용되는 경우, Cu 또는 Cu-베이스 합금 금속화 특징과 유전체 절연 물질 (층간 유전체 (ILD) 또는 금속간 유전체 (IMD)) 의 인접한 얇은 층들 사이에 확산 배리어를 제공하는 것이 일반적으로 필요하다. 전형적인 확산 배리어 물질은 탄탈, 질화 탄탈, 티탄, 질화 티탄, 코발트 및 루테늄으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 통상적인 유전체 물질은 이산화 규소 (바람직하게는 전구체로서 테트라에톡시실란 (TEOS) 을 사용하는 플라즈마 강화 화학 증기 증착 (CVD) 에 의해 수득된 산화 규소) 및 2.5 내지 3.5 범위의 K 값을 갖는 저-K 유전체로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
화학적 기계적 연마 (CMP) 공정은 일반적으로 공지되어 있으며, 집적 회로를 갖는 웨이퍼의 제조에서 CMP 공정에 관례적으로 사용되는 조건하에서 기술 및 장비로 수행될 수 있다. 연마 공정을 실행할 수 있는 장비에 대한 제한은 없다.
당해 분야에 공지된 바와 같이, CMP 공정을 위한 통상적인 장비는 연마 패드로 덮인 회전 플래튼 (platen) 으로 구성된다. 궤도 연마기도 역시 사용될 수 있다. 웨이퍼는 캐리어 또는 척에 장착된다. 처리되는 웨이퍼의 측면은 연마 패드를 향하고 있다 (단일 측면 연마 공정). 유지 링은 웨이퍼를 수평 위치에 고정시킨다.
캐리어 아래에, 더 큰 직경의 플래튼은 일반적으로 수평으로 위치되고 연마될 웨이퍼의 표면에 평행한 표면을 제공한다. 평탄화 공정 동안 플래튼 상의 연마 패드는 웨이퍼 표면과 접촉한다.
본 발명의 CMP 조성물 (상기 정의된 바와 같음) 은 바람직하게는 30° 미만의 쇼어 D 경도를 갖는 연질 패드, 바람직하게는 20 내지 60°의 쇼어 A 경도를 갖는 연질 패드가 사용된다.
원하는 물질 손실을 만들기 위해, 웨이퍼는 연마 패드 상에 가압된다. 캐리어와 플래튼의 양자는 일반적으로 캐리어와 플래튼에서 수직으로 연장된 각각의 샤프트를 중심으로 회전하게 된다. 회전하는 캐리어 샤프트는 회전하는 플래튼에 대해 고정된 위치로 유지되거나 플래튼에 대해 수평으로 진동할 수 있다. 캐리어의 회전 방향은 일반적으로 플래튼의 회전 방향과 동일하지만 반드시 그럴 필요는 없다. 캐리어 및 플래튼의 회전 속도는 일반적으로 다른 값으로 설정되지만, 반드시 그럴 필요는 없다. CMP 공정 중에, 본 발명의 CMP 조성물은 일반적으로 연속 흐름 또는 드롭 방식으로 연마 패드 상에 도포된다. 관례적으로, 플래튼의 온도는 10 ~ 70℃의 온도에서 설정된다.
웨이퍼 상의 하중은 예를 들어 백킹 필름으로 종종 불리는 연질 패드로 커버되는 강철로 만들어진 평판에 의해 가해질 수 있다. 더 진보된 장비가 사용된다면 공기 또는 질소 압력으로 로딩되는 가요성 멤브레인이 웨이퍼를 패드 위로 밀어 넣습니다. 이러한 멤브레인 캐리어는 경질 연마 패드가 사용될 때 낮은 강하 힘 공정보다 바람직하며, 이는 웨이퍼상의 강하 압력 분포가 경질 플래튼 설계를 갖는 캐리어의 강하 압력 분포에 비해 더 균일하기 때문이다. 웨이퍼 상의 압력 분포를 제어하는 옵션이 있는 캐리어도 또한 사용될 수 있다. 이들은 보통 서로 독립적으로 어느 정도 로딩될 수 있는 다수의 상이한 챔버들로 설계된다.
CMP 공정의 더욱 상세한 것은, WO 2004/063301 A1, 특히 16 페이지, 단락 [0036] 내지 18 페이지, 단락 [0040]을 도 1 및 2와 함께 참조한다.
본 발명의 다른 양태들:
본 발명의 다른 양태는 기판의 화학적 기계적 연마를 위해 다음을 포함하는 화학적 기계적 연마 조성물의 사용과 관련된다.
(A) 소정량의 연마제 입자로서,
(A1) 각각의 복합체 입자가
(i) 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상들을 포함하는, 소정량의 복합체 입자들
(A2) 선택적으로, 복합체 입자들 (A1) 이 아닌 소정량의 추가 연마제 입자들을 포함하는, 상기 소정량의 연마제 입자
(B) 하나 이상의 착화제들
(C) 하나 이상의 부식 억제제들
(D) 하나 이상의 산화제들
(E) 물.
본 발명에 따른 공정에서 사용될 CMP 조성물의 바람직한 피쳐들 및 이들의 개개의 성분들과 관련하여, 화학적 기계적 연마 공정의 바람직한 피쳐들 및 연마될 기판의 바람직한 피쳐들은 상기에 주어진 개시물을 참조한다.
본 발명의 다른 양태는, 각각의 복합체 입자가 화학적 기계적 연마를 위한 연마제 입자로서 다음을 포함하는 소정량의 복합체 입자들 (A1) 의 용도에 관한 것이다;
(i) 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상.
상기에 정의된 복합체 입자들 (A1) 의 바람직한 피쳐들과 관련하여서는, 상기에 주어진 본 개시물을 참조한다.
이하, 실시예 및 도면에 의해 본 발명을 더욱 설명한다.
도면들은 다음을 도시한다:
도 1은 US 2012/0016060 A1에 따른 복합체 입자의 수성 분산액의 조제 방법의 개략도이다.
도 2a는 연마 이전의 패턴화된 웨이퍼의 구리 토포그래피이다.
도 2b는 연마 이후의 패턴화된 웨이퍼의 구리 토포그래피이다.
도 3은 구리 패턴화된 웨이퍼의 상이한 피쳐들의 연마 결과의 시간 의존성이다.
도면들은 다음을 도시한다:
도 1은 US 2012/0016060 A1에 따른 복합체 입자의 수성 분산액의 조제 방법의 개략도이다.
도 2a는 연마 이전의 패턴화된 웨이퍼의 구리 토포그래피이다.
도 2b는 연마 이후의 패턴화된 웨이퍼의 구리 토포그래피이다.
도 3은 구리 패턴화된 웨이퍼의 상이한 피쳐들의 연마 결과의 시간 의존성이다.
복합체 입자 (A1) 의 조제
복합체 입자 (A1) 의 수성 분산액으로서, 각각의 복합체 입자가
(i) (메타)아크릴 중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 이산화 규소 (실리카) 로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 구성된 분산 상을 포함하는, 상기 복합체 입자 (A1) 의 수성 분산액은 US 2012/0016060에 기재된 공정에 따라 조제되었다. 상기 복합체 입자 (A1) 는 평균 입자 사이즈가 95nm 이다. 무기 고체 물질은 응집된 입자의 존재로 인해 1차 입자 크기가 15 nm이고 평균 입자 크기가 30nm 인 실리카이다. 상기 복합체 입자 (A1) 및 상기 복합체 입자 (A1) 가 상기 분산된 페이즈 (ii) 의 분할 상 도메인을 형성하는 실리카 입자의 평균 입자 크기는 Malvern Instruments Ltd.로부터 HPPS (High Performance Particle Sizer) 을 사용하여 DIN ISO 13321에 따라 광자 상관 분광법 (또한 준탄성 광산란 QELS라고도 함) 에 의해 결정된다.
도 1은 복합체 입자가 형성되도록 US 2012/0016060의 공정동안에 연속 중합체 매트릭스가 분산된 실리카 입자를 통합하여 형성되는 방법을 개략적으로 도시하며, 각각의 복합체 입자에서 복수의 개별 실리카 입자는 상기 복합체 입자의 연속 중합체 매트릭스에 통합된다.
상기 언급된 종래 기술에서 사용된 복합체 입자의 조제에서, 미리 조제된 중합체 입자와 무기 입자 (예를 들어, 실리카) 및/또는 무기 물질의 전구체를 조합하였다. 대조적으로, US 2012/0016060에 기재된 방법에서, 복합체 입자는 적어도 하나의 분산되게 분배된, 미분된 무기 고체, 예를 들어 실리카의 존재하에서 수성 매체 중에 분산된 에틸렌성 불포화 단량체의 중합에 의해 얻어진다. 특정 이론에 구속되기를 바라지 않으며, 조제 방법에서의 이러한 차이는 복합체 입자의 상이한 구조를 초래하여, 미분된 실리카가 복합체 입자의 중합체 매트릭스 내에 공간적으로 분포되어, 일반적인 코어-쉘 구조로부터 벗어난다는 결론에 이른다.
CMP 슬러리의 조제
소정량의 탈이온 (DI) 수 (E) 를 먼저 플라스틱 용기에서 측량한다. 다음 용기를 자기 교반판 위에 놓고 60% 최대 속도에서 계속 저어준다. 착화제 (B) 로서 지정된 양의 글리신 및 부식 억제제 (C) 로서 1,2,4-트리아졸 (하기 참조) 를 모든 고체가 용해될 때까지 교반하면서 순차적으로 DI 수에 첨가한다. 이후 상기 정의된 바와 같이 조제된 복합체 입자 (A1) 의 수성 분산액 및 선택적으로 복합체 입자 (A1) 가 아닌 추가의 연마제 입자 (A2) 의 지정된 양을 첨가한다. 슬러리 pH는 pH 조절제 (F) 로서의 희석된 HNO3 및 KOH를 이용하여 소정의 값으로 조절되고, 산화제 (D) 로서의 H2O2의 지정된 양이 용액에 첨가되며, 그 이후, 상기 슬러리가 30 분 동안 교반된다. 이하, 슬러리 성분의 농도는 각각의 경우에 각 슬러리의 총 중량을 기준으로 하여 중량%로 주어진다.
8" 구리 블랭킷 웨이퍼 연마
8" 블랭킷 웨이퍼 (SKW Associates, Inc에서 구매, 직경 8' = 20.3cm) 를 Strasbaugh 6EG 200/300 mm CMP 연마기로 연마한다. 연마 조건은 하기와 같다 (달리 명시되지 않는 경우): 강하 압력 2.5 psi (17.2 kPa), 테이블 속도/캐리어 속도 85 rpm/75 rpm, 슬러리 유량 200 mL/min 및 연마 시간 1 분. 연마 패드: Fujibo H800 (쇼어 A 20° - 쇼어 A 60°); IC 1010K (쇼어 D 57.6o). 구리 제거율은 4점 프로브 시트 저항 측정 시스템 (ResMap 273) 을 사용하여 연마 전후의 막 두 께의 차이를 측정하여 결정된다.
8" 구리 패턴화된 웨이퍼 연마
8" 패턴화된 웨이퍼 (SKW6-3.18C 웨이퍼, SKW Associates Inc.로부터 구매, 달리 나타내지 않으면, 직경 8" = 20.3 cm) 를 Strasbaugh 6EG 200 mm/300 mm CMP 연마기로 연마한다. 연마 이전의 구리 토포그래피 (a) 와 연마 이후의 구리 토포그래피 (b) 는 각각 도 2a와 도 2b에 나와 있다. 평탄화 효율은 방정식에 나타낸 것처럼 스텝 높이 감소 효율 (SHRE) 을 사용하여 측정되었다.
여기서
구리 스텝 높이pre는 구리 패턴화된 웨이퍼 상의 초기 토포그래피를 지칭하고, 참조 부호 "a"가 구리 스텝 높이pre를 나타내는 도 2a를 참조한다.
구리 스텝 높이post는 연마 이후의 구리 토포그래피를 지칭하고, 참조 부호 "b"가 구리 스텝 높이post를 나타내는 도 2b를 참조한다.
제거된 구리 두께: 각각의 다이 상에서 제거된 평균 필름 두께.
연마 조건은 하기와 같다 (달리 명시되지 않는 경우): 강하 압력 2.5 psi (17.2 kPa), 테이블 속도/캐리어 속도 85 rpm/75 rpm, 슬러리 유량 200 mL/min 및 연마 시간 1 분. 연마 패드: Fujibo H800 (쇼어 A 20°- 쇼어 A 60°); IC 1010K (쇼어 D 57.6°). 연마 이후, 스텝 높이, 디싱 및 침식은 고해상도 스타일러스 프로파일 미터, Ambios XP-2로 측정된다. 위의 모든 테스트의 경우, 에지, 중간 및 센터 다이의 100 ㎛ x 100 ㎛, 50 ㎛ x 50 ㎛, 10 ㎛ x 10 ㎛ 피쳐가 측정된다.
실시예 1
연마제 입자로서 복합체 입자 (A1) 를 포함하는 본 발명에 따른 CMP 슬러리 01 및 연마제 입자로서 종래의 콜로이드성 실리카 (A2) 를 포함하는 본 발명에 따르지 않은 CMP 슬러리 02를, 상기 정의된 연마 조건하에서 Fujibo H800 (3-1S) PET 패드 (경도: 쇼어 A 57.5°) 를 이용하여 8" 구리 블랭킷 웨이퍼 및 8" 패턴화된 웨이퍼의 화학적 기계적 연마에 대해 테스트하였다.
CMP 슬러리 01 및 02의 제형은 다음과 같다:
슬러리 01: (A1) 상술된 1.0 중량% 복합체 입자들; (B) 0.6 중량% 글리신; (C) 0.05 중량% 1,2,4-트리아졸; (D) 1.5 중량% H2O2; (E) DI 수; pH = 5.40.
슬러리 02: (A2) 1.0 중량% 콜로이드성 실리카 (Nexsil 85K); (B) 0.6 중량% 글리신; (C) 0.05 중량% 1,2,4-트리아졸; (D) 1.5 중량% H2O2; (E) DI 수; pH = 5.40.
테스트 결과를 표 1에 나타낸다.
CMP 슬러리 02 (본 발명에 따르지 않음) 는 ~5000 Å/분의 구리에 대해 높은 제거율 (MRR) 에 도달하였지만, 50㎛ × 50㎛ 피쳐 크기에 대해 50% 미만의 평탄화 효율을 달성하였고, 100 ㎛ x 100 ㎛ 피쳐 크기에 대해 15% 미만의 평탄화 효율을 달성하였다. 비교하여, 상기 정의된 복합체 입자 (A1) 를 포함하는 CMP 슬러리 01은 ~5000 Å/분의 구리에 대한 높은 제거율 MRR 및 높은 스텝 높이 감소 효율 SHRE에 도달한다
표 1
실시예 2
연마제 입자로서 상이한 농도의 복합체 입자 (A1) 를 포함하는 본 발명에 따른 CMP 슬러리를, 상기 정의된 연마 조건하에서 8" 구리 블랭킷 웨이퍼의 화학적 기계적 연마에 대해 테스트하였다. 특정 슬리러를, Fujibo H800 (3-1S) PET 패드를 이용한 상기 정의된 연마 조건하에서 8" 패턴화된 웨이퍼의 화학적 기계적 연마에 대해 테스트하였다. 각각의 테스트된 CMP 슬러리에서의 상술된 복합체 입자 (A1) 의 농도 및 테스트 결과를 표 2에 나타낸다. 다른 슬러리 컴포넌트는 모든 테스트된 슬러리에 대해 동일하였고 다음과 같다:
(A2): 1.0 중량% 콜로이드성 실리카; (B) 1.0 중량% 글리신; (C) 0.10 중량% 1,2,4-트리아졸; (D) 1.2 중량% H2O2; (E) DI 수; pH=6.00.
복합체 입자 (A1) 의 농도가 0.5 중량%에서 0.01 중량%로 감소되는 경우 구리 MRR은 연속적으로 증가하는 한편, SHRE는 0.25 중량%의 복합체 입자 (A1) 의 농도에서 가장 효율적이다.
표 2
실시예 3
화학적 기계적 연마 선택성의 평가를 위해, 본 발명에 따른 CMP 슬러리를, Fujibo H800 PET 패드를 사용하여 상기 정의된 연마 조건 (표 3에 나타낸 강하 압력은 제외) 하에서 확산 배리어 물질 및 유전체 물질로 구성된 군으로부터 선택된 몇몇 물질 및 구리의 블랭킷의 화학적 기계적 연마에 대해 테스트하였다. 두 가지 상이한 강하 압력하에서의 각 물질에 대한 MRR 값을 표 3에 나타낸다. 슬러리 조성은 다음과 같다:
(A1) 상술된 1.0 중량% 복합체 입자; (B) 0.6 중량% 글리신; (C) 0.05 중량%의 1,2,4-트리아졸; (D) 1.5 중량% H2O2; (E) DI 수; pH = 5.40.
본 발명에 따른 CMP 조성물은, 테스트된 배리어 물질인 질화 탄탈뿐만 아니라 테스트된 유전체 물질인 이산화 규소 및 저-K 유전체, 예를 들어 어플라이드 머 티어리얼즈 (Applied Materials) 로부터 입수가능한 블랙 다이아몬드®와 관련하여 구리를 제거하기 위한 매우 높은 선택성을 나타낸다.
표 3
실시예 4
본 발명에 따른 CMP 슬리러를, 상기에 정의된 연마 조건하에서 8" SEMATECH 854 구리 패턴화된 웨이퍼의 화학적 기계적 연마에 대해 테스트하였고, 상이한 피쳐 크기의 스텝 높이는 상이한 연마 시간 이후 측정되었다. 슬러리 조성은 다음과 같다:
(A1) 상술된 1.0 중량% 복합체 입자; (B) 0.6 중량% 글리신; (C) 0.05 중량%의 1,2,4-트리아졸; (D) 1.5 중량% H2O2; (E) DI 수; pH = 5.40.
테스트 결과를 표 4 및 도 3에 나타낸다. 더 작은 피쳐 (10㎛ × 10㎛ 크기) 는 83 초의 연마 후에 완전히 평탄화되었다. 그러나, 큰 피쳐 (100 ㎛ × 100 ㎛) 는 173 초 연마 이후 약 500Å스텝 높이를 보였다. 50 ㎛ x 50 ㎛ 피쳐에서는, 173 초의 연마 후 디싱이 관찰되었다.
표 4
실시예 5
패드의 경도의 영향을 평가하기 위해, 본 발명에 따른 CMP 슬러리를, 표 5에 나타낸 바와 같은 상이한 경도의 패드를 사용하여 상기 정의된 연마 조건하에서 8" 패턴화된 웨이퍼 및 8" 구리 블랭킷 웨이퍼의 화학적 기계적 연마에 대해 테스트하였다. 슬러리 조성은 다음과 같다:
(A1) 상술된 0.2 중량% 복합체 입자; (A2) 0.1 중량% 콜로이드성 실리카 (Fuso PL-3); (B) 0.8 중량% 글리신; (C) 0.2 중량%의 1,2,4-트리아졸; (D) 1.5 중량% H2O2; (E) DI 수; pH = 5.40.
테스트 결과를 표 5에 나타낸다.
구리에 대한 제거율 MRR과 스텝 높이 감소 효율 SHRE는 패드 경도에 따라 달라진다. 구리에 대한 제거율 MRR은 연질 패드의 경우 더 높지만, 경질 패드의 경우 110㎛ x 100㎛ 및 50㎛ x 50㎛의 피쳐 크기에 대해 더 높은 스텝 높이 감소 효율이 달성된다. 경질 패드의 경우 SHRE는 피쳐 크기에 따라 크게 변하지 않는 한편, 연질 패드의 경우 SHRE는 피쳐 크기가 감소하는 경우 증가하여, 10㎛ x 10㎛ 피쳐의 경우 경질 패드 및 연질 패드의 SHRE에는 큰 차이가 없다. 따라서, 본 발명에 따른 CMP 조성물을 사용하면, 특히 50㎛ x 50㎛ 이하의 피쳐 크기를 갖는 구리 패턴화된 웨이퍼를 연마하기 위한 경질 패드 대신에 연질 패드가 사용될 수 있다.
표 5
Claims (16)
- 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물로서,
(A) 소정량의 연마제 입자들로서,
(A1) 각각의 복합체 입자가
(i) 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상 (phase), 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상들
을 포함하는, 소정량의 복합체 입자들
(A2) 선택적으로, 복합체 입자들 (A1) 이 아닌 소정량의 추가 연마제 입자들
로 구성되는, 상기 소정량의 연마제 입자들
(B) 하나 이상의 착화제들
(C) 하나 이상의 부식 억제제들
(D) 하나 이상의 산화제들
(E) 물을 포함하는, 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물. - 제 1 항에 있어서,
상기 분산 상들 (ii) 중 하나, 하나 초과 또는 전부의 상기 분할 상 도메인들은 상기 복합체 입자들 (A1) 의 평균 입자 크기의 25% 이하, 바람직하게는 15% 이하인 가장 긴 치수를 갖는, 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 복합체 입자들 (A1) 의 연속 매트릭스 상 (i) 은 (메트)아크릴 중합체들로 구성된 군으로부터 선택된 부가 중합체를 포함하는, 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분산 상들 (ii) 중 하나, 하나 초과 또는 전부의 상기 분할 상 도메인들은 이산화 규소, 층상 규산염, 산화 알루미늄, 산화 히드록시알루미늄, 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 오르토인산 칼슘, 오르토인산 마그네슘, 산화 철(II), 산화 철(III), 산화 철 (II/III), 산화 주석(IV), 산화 세륨(IV), 산화 이트륨(III), 이산화 티탄, 수산화 인회석, 산화 아연, 및 황화 아연으로 구성된 군으로부터 선택된 무기 고체 물질로 구성되는, 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복합체 입자들 (A1) 은 10㎚ 초과 내지 1000㎚ 이하, 바람직하게는 25 내지 500㎚, 보다 바람직하게는 50 내지 250㎚ 범위의 평균 입자 크기를 갖고, 그리고/또는
상기 분산 상들 (ii) 중 하나, 하나 초과 또는 전부의 상기 분할 상 도메인들은 각각이 무기 고체 물질의 입자로 구성되며, 무기 물질의 상기 입자들은 0nm 초과, 바람직하게는 5nm 이상이고, 100nm 이하, 바람직하게는 50nm 이하의 평균 입자 크기를 갖는, 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물은 소정량의 복합체 입자들 (A1) 을 포함하는 수성 분산액의 제조 방법에 의해 수득가능한 소정량의 복합체 입자들 (A1) 을 포함하고,
상기 방법에서, 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체는, 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들, 및 하나 이상의 분산제들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상들의 존재하에서, 수성 매체에서 분산되게 분배되고 하나 이상의 자유 라디칼 중합 개시제들에 의한 자유 라디칼 수성 유화 중합의 방법에 의해 중합되고,
상기 방법은
a) - 수성 매체
- 소정량의 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들
- 상기 하나 이상의 에틸렌성 불포화 모노머들의 총량의 1 중량% 내지 1000 중량%의 총량으로 100nm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 하나 이상의 무기 고체 물질, 및
- 상기 하나 이상의 에틸렌성 불포화 모노머들의 총량의 0.05 중량% 내지 2 중량%의 총량의 하나 이상의 자유 라디칼 중합 개시제들을 제공하는 단계,
b) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상들을 포함하는 수성 분산액이 형성되도록, 초기 차지 (charge) 에서 상기 하나 이상의 무기 고체 물질을 중 적어도 일부를 상기 수성 매체에 포함시키는 단계
c) 후속하여 단계 b)에서 형성된 상기 수성 분산액으로
- 단계 a)에서 제공된 상기 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 총량의 0.01 중량% 내지 20 중량% 및
- 단계 a)에서 제공된 상기 하나 이상의 자유 라디칼 중합 개시제들의 총량의 60 중량% 를 계량하고
중합 조건들 하에서 중합 혼합물이 형성되도록 80 중량% 이상의 단량체 전환율까지 계량된 상기 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체를 중합시키는 단계 (중합 단계 1),
d) 후속하여, 중합 조건들하에서, 단계 c)에서 형성된 중합 혼합물로
- 상기 하나 이상의 무기 고체 물질들의 임의의 잔여물
- 상기 하나 이상의 자유 라디칼 중합 개시제들의 임의의 잔여물, 및
- 상기 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 잔여물을 계량하고
단계 d)에서 계량된 단량체들의 90 중량% 이상의 단량체 전환율로 중합을 실행하는 단계 (중합 단계 2) 를 포함하는, 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 착화제 또는 성분 (B) 의 착화제들 중 적어도 하나는 유기산들 및 무기산들로 이루어진 군으로부터 선택되는, 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부식 억제제 또는 성분 (C) 의 부식 억제제들 중 적어도 하나는 아졸들로 이루어진 군으로부터 선택되는, 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산화제 또는 성분 (D) 의 산화제들 중 적어도 하나는 과산화물들, 과황산염들, 과염소산염들, 브롬산염들, 요오드산염들 및 과망간산염들로 이루어진 군으로부터 선택되는, 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
4 내지 9 범위의 pH 값을 갖는, 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물. - 제 10 항에 있어서,
상기 성분들 (A), (B), (C), (D) 및 (E) 와,
(F) 하나 이상의 pH 조절제들을 혼합하여 수득가능한, 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
(A1) 소정량의 복합체 입자들로서, 각각의 복합체 입자는
(i) 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상들을
각각의 화학적 기계적 연마 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 1.5 중량%의 범위, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량%의 범위로
포함하는, 상기 소정량의 복합체 입자들, 및/또는
(B) 상기 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 5 중량% 범위의 하나 이상의 착화제들의 총량, 및/또는
(C) 상기 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.001 내지 0.5 중량% 범위의 하나 이상의 부식 방지제들의 총량, 및/또는
(D) 상기 각각의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 2 중량% 범위의 하나 이상의 산화제들의 총량을 포함하는, 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물. - 반도체 디바이스의 제조 방법으로서,
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 정의된 화학적 기계적 연마 조성물에 의해
또는
- 각각의 복합체 입자가 연마제 입자들로서
(i) 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상들을 포함하는, 소정량의 복합체 입자들 (A1) 의 존재하에서,
기판의 화학적 기계적 연마를 포함하는, 반도체 디바이스의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 기판은,
- 구리 또는 구리계 합금으로 구성된 층 또는 표면 영역을 포함하는, 반도체 디바이스의 제조 방법. - 화학적 기계적 연마 조성물의 용도로서,
상기 화학적 기계적 연마 조성물은, 기판의 화학적 기계적 연마를 위해
(A) 소정량의 연마제 입자들로서,
(A1) 각각의 복합체 입자가
(i) 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상들
을 포함하는, 상기 소정량의 복합체 입자들
(A2) 선택적으로, 복합체 입자들 (A1) 이 아닌 소정량의 추가 연마제 입자들로 구성되는, 상기 소정량의 연마제 입자들
(B) 하나 이상의 착화제들
(C) 하나 이상의 부식 억제제들
(D) 하나 이상의 산화제들
(E) 물을 포함하는, 화학적 기계적 연마 조성물의 용도. - 소정량의 복합체 입자들 (A1) 의 용도로서,
각각의 복합체 입자는, 화학적 기계적 연마를 위한 연마제 입자들로서
(i) 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체들의 부가 중합체를 포함하는 연속 매트릭스 상, 및
상기 연속 매트릭스 상에 분산된
(ii) 무기 고체 물질로 구성된 복수의 분할 상 도메인들로 각각이 구성된 하나 이상의 분산 상들을 포함하는, 소정량의 복합체 입자들 (A1) 의 용도.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201462035533P | 2014-08-11 | 2014-08-11 | |
| US62/035,533 | 2014-08-11 | ||
| PCT/IB2015/055608 WO2016024177A1 (en) | 2014-08-11 | 2015-07-24 | Chemical-mechanical polishing composition comprising organic/inorganic composite particles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170041888A true KR20170041888A (ko) | 2017-04-17 |
| KR102485534B1 KR102485534B1 (ko) | 2023-01-06 |
Family
ID=55303915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020177006820A KR102485534B1 (ko) | 2014-08-11 | 2015-07-24 | 유기/무기 복합체 입자를 포함하는 화학적 기계적 연마 조성물 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10214663B2 (ko) |
| EP (1) | EP3180406A4 (ko) |
| JP (1) | JP6804435B2 (ko) |
| KR (1) | KR102485534B1 (ko) |
| CN (1) | CN106795420A (ko) |
| SG (1) | SG11201700887WA (ko) |
| TW (1) | TWI675098B (ko) |
| WO (1) | WO2016024177A1 (ko) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10128146B2 (en) * | 2015-08-20 | 2018-11-13 | Globalwafers Co., Ltd. | Semiconductor substrate polishing methods and slurries and methods for manufacturing silicon on insulator structures |
| JP6280678B1 (ja) * | 2016-12-22 | 2018-02-14 | 三井金属鉱業株式会社 | 研摩液及び研摩方法 |
| FR3062075B1 (fr) * | 2017-01-25 | 2021-09-10 | Commissariat Energie Atomique | Particules inorganiques conductrices de protons, procede de preparation de celles-ci et utilisation de celles-ci pour constituer une membrane de pile a combustible |
| FR3062122B1 (fr) * | 2017-01-25 | 2019-04-19 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Particules inorganiques conductrices de protons fluorees et utilisation de ces particules dans des membranes conductrices de protons |
| KR102343435B1 (ko) * | 2018-08-08 | 2021-12-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | 구리 막 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 막 연마 방법 |
| CN110577823B (zh) * | 2018-08-20 | 2021-10-12 | 蓝思科技（长沙）有限公司 | 纳米磨料、抛光液及制备方法和应用 |
| TWI745704B (zh) * | 2019-06-21 | 2021-11-11 | 國立陽明交通大學 | 氧化鎳晶片、其製備方法及用途 |
| CN113549424B (zh) * | 2021-08-04 | 2022-05-13 | 白鸽磨料磨具有限公司 | 一种抛光用氧化铈团簇粉及其制备方法 |
| CN114456716B (zh) * | 2022-01-14 | 2022-10-25 | 华东理工大学 | 一种抛光蓝宝石用氧化铝抛光液及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050079804A1 (en) * | 2003-10-09 | 2005-04-14 | Taylor Theodore M. | Planarizing solutions including abrasive elements, and methods for manufacturing and using such planarizing solutions |
| KR20080063214A (ko) * | 2006-12-29 | 2008-07-03 | 주식회사 엘지화학 | 금속 배선 형성용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 |
| JP2008288509A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Fujifilm Corp | 金属用研磨液 |
| KR20090100254A (ko) * | 2008-03-19 | 2009-09-23 | 후지필름 가부시키가이샤 | 금속용 연마액, 및 연마 방법 |
| CN101870851A (zh) * | 2010-06-02 | 2010-10-27 | 浙江工业大学 | 化学机械抛光液和抛光方法 |
| KR20140014366A (ko) * | 2009-04-15 | 2014-02-06 | 바스프 에스이 | 수성 복합-입자 분산액의 제조 방법 |
| KR20140117622A (ko) * | 2012-01-24 | 2014-10-07 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 코발트 적용을 위한 슬러리 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4075247B2 (ja) | 1999-09-30 | 2008-04-16 | Ｊｓｒ株式会社 | 化学機械研磨用水系分散体 |
| US7001252B2 (en) * | 2000-05-31 | 2006-02-21 | Jsr Corporation | Abrasive material |
| EP1211024A3 (en) * | 2000-11-30 | 2004-01-02 | JSR Corporation | Polishing method |
| JP4187497B2 (ja) | 2002-01-25 | 2008-11-26 | Ｊｓｒ株式会社 | 半導体基板の化学機械研磨方法 |
| US20040162011A1 (en) | 2002-08-02 | 2004-08-19 | Jsr Corporation | Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing and production process of semiconductor device |
| US20040175942A1 (en) | 2003-01-03 | 2004-09-09 | Chang Song Y. | Composition and method used for chemical mechanical planarization of metals |
| US20060205219A1 (en) * | 2005-03-08 | 2006-09-14 | Baker Arthur R Iii | Compositions and methods for chemical mechanical polishing interlevel dielectric layers |
| CN1919955A (zh) | 2005-08-24 | 2007-02-28 | 捷时雅株式会社 | 化学机械研磨用水性分散质、配制该分散质的工具、化学机械研磨方法及半导体装置的制造方法 |
| JP5327427B2 (ja) | 2007-06-19 | 2013-10-30 | Ｊｓｒ株式会社 | 化学機械研磨用水系分散体調製用セット、化学機械研磨用水系分散体の調製方法、化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法 |
| US8900473B2 (en) * | 2008-08-06 | 2014-12-02 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Polishing solution for CMP, and method for polishing substrate using the polishing solution for CMP |
| KR101678114B1 (ko) | 2008-09-26 | 2016-11-21 | 로디아 오퍼레이션스 | 화학적 기계적 폴리싱용 연마제 조성물 및 그의 이용 방법 |
| KR101793288B1 (ko) * | 2009-05-06 | 2017-11-02 | 바스프 에스이 | 측쇄 작용기를 함유하는 중합체 연마재를 포함한 수성 금속 연마제 및 ｃｍｐ 공정에서 이의 용도 |
| EP2539416A4 (en) * | 2010-02-24 | 2017-11-29 | Basf Se | Abrasive articles, method for their preparation and method of their use |
| CN108276915A (zh) * | 2010-12-10 | 2018-07-13 | 巴斯夫欧洲公司 | 用于化学机械抛光包含氧化硅电介质和多晶硅膜的基底的含水抛光组合物和方法 |
| US9982166B2 (en) | 2013-12-20 | 2018-05-29 | Cabot Corporation | Metal oxide-polymer composite particles for chemical mechanical planarization |
-
2015
- 2015-07-24 KR KR1020177006820A patent/KR102485534B1/ko active IP Right Grant
- 2015-07-24 SG SG11201700887WA patent/SG11201700887WA/en unknown
- 2015-07-24 JP JP2017507975A patent/JP6804435B2/ja active Active
- 2015-07-24 WO PCT/IB2015/055608 patent/WO2016024177A1/en active Application Filing
- 2015-07-24 EP EP15831838.6A patent/EP3180406A4/en active Pending
- 2015-07-24 CN CN201580043020.XA patent/CN106795420A/zh active Pending
- 2015-07-24 US US15/502,932 patent/US10214663B2/en active Active
- 2015-08-06 TW TW104125557A patent/TWI675098B/zh active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050079804A1 (en) * | 2003-10-09 | 2005-04-14 | Taylor Theodore M. | Planarizing solutions including abrasive elements, and methods for manufacturing and using such planarizing solutions |
| KR20080063214A (ko) * | 2006-12-29 | 2008-07-03 | 주식회사 엘지화학 | 금속 배선 형성용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 |
| JP2008288509A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Fujifilm Corp | 金属用研磨液 |
| KR20090100254A (ko) * | 2008-03-19 | 2009-09-23 | 후지필름 가부시키가이샤 | 금속용 연마액, 및 연마 방법 |
| KR20140014366A (ko) * | 2009-04-15 | 2014-02-06 | 바스프 에스이 | 수성 복합-입자 분산액의 제조 방법 |
| CN101870851A (zh) * | 2010-06-02 | 2010-10-27 | 浙江工业大学 | 化学机械抛光液和抛光方法 |
| KR20140117622A (ko) * | 2012-01-24 | 2014-10-07 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 코발트 적용을 위한 슬러리 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US10214663B2 (en) | 2019-02-26 |
| US20170226381A1 (en) | 2017-08-10 |
| JP2017530215A (ja) | 2017-10-12 |
| TW201610128A (zh) | 2016-03-16 |
| EP3180406A4 (en) | 2018-04-11 |
| EP3180406A1 (en) | 2017-06-21 |
| KR102485534B1 (ko) | 2023-01-06 |
| JP6804435B2 (ja) | 2020-12-23 |
| WO2016024177A1 (en) | 2016-02-18 |
| TWI675098B (zh) | 2019-10-21 |
| SG11201700887WA (en) | 2017-03-30 |
| CN106795420A (zh) | 2017-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102485534B1 (ko) | 유기/무기 복합체 입자를 포함하는 화학적 기계적 연마 조성물 | |
| EP3470487B1 (en) | Mixed abrasive polishing compositions | |
| TWI343944B (en) | Cmp slurry, preparation method thereof and method of polishing substrate using the same | |
| EP3265525B1 (en) | Polishing composition containing cationic polymer additive | |
| EP2427522B1 (en) | An aqueous polishing agent comprising solid polymer particles and two complexing agents and its use in a process for polishing patterned and unstructured metal surfaces | |
| EP1211024A2 (en) | Polishing method | |
| WO2004092298A2 (en) | Polishing compositions and method of use | |
| WO2004076575A2 (en) | Modular barrier removal polishing slurry | |
| TW201013771A (en) | Method for forming through-base wafer vias in fabrication of stacked devices | |
| US20120235081A1 (en) | Process for removing a bulk material layer from a substrate and a chemical mechanical polishing agent suitable for this process | |
| US9005472B2 (en) | Aqueous polishing agent and graft copolymers and their use in a process for polishing patterned and unstructured metal surfaces | |
| CN108026432A (zh) | 具有改善的稳定性和改善的抛光特性的选择性氮化物淤浆 | |
| TW201250809A (en) | Method for forming through-base wafer vias | |
| JP2002198331A (ja) | 研磨方法 | |
| EP4263735A1 (en) | Self-stopping polishing composition and method for high topological selectivity | |
| TWI565770B (zh) | 水性研磨組成物及用來化學機械研磨具有經圖案化或未經圖案化低ｋ介電層之基板之方法 | |
| JP2004131617A (ja) | 研磨用組成物 | |
| Yao et al. | COPPER BARRIER POLISHING CHEMISTRIES FOR LOW-K FILMS | |
| JP2002166356A (ja) | 研磨方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |