KR20170073628A - 코발트 파임 제어제 - Google Patents

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KR20170073628A
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    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]

Abstract

본 발명은 (a) 연마 입자, (b) 코발트 부식 억제제, (c) 음이온성 헤드기(anionic head group) 및 C13-C20 지방족 테일기(aliphatic tail group)를 포함하는 코발트 파임 제어제(dishing control agent), (d) 코발트를 산화시키는 산화제, 및 (e) 물을 포함하는 화학적 기계적 연마 조성물을 제공하며, 여기서 연마 조성물은 약 3 내지 약 8.5의 pH를 갖는다. 본 발명은 기재를 본 발명의 화학적 기계적 연마 조성물로 화학적으로 기계적으로 연마하는 방법을 추가로 제공한다. 전형적으로, 기재는 코발트를 함유한다.

Description

코발트 파임 제어제{COBALT DISHING CONTROL AGENTS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 특허 출원은 2014년 10월 21일자로 출원된 미국 가출원 제62/066,484호 및 2015년 7월 28일자로 출원된 미국 가출원 제62/198,002호의 이익을 주장하며, 이들은 참고로 포함된다.
집적 회로 및 다른 전자 장치의 제조 시에, 전도체 재료, 반도체 재료 및 유전체 재료의 다층은 기재 표면 상에 증착되거나 기재 표면으로부터 제거된다. 재료의 층들은 순차적으로 기재 상에 증착되고 기재로부터 제거되기 때문에, 기재의 최상단 표면은 평탄하지 않게 될 수 있어서 평탄화가 요구될 수 있다. 표면의 평탄화, 또는 표면의 “연마”는 재료를 기재의 표면으로부터 제거하여 일반적으로 균일하고 평탄한 표면을 형성하는 공정이다. 평탄화는 바람직하지 않은 표면 지형 및 표면 결함, 예컨대 거친 표면, 덩어리진 재료, 결정 격자 손상, 스크래치 및 오염된 층 또는 재료를 제거하는 데 유용하다. 평탄화는 또한 특징부를 충전하고 후속 금속화 수준 및 가공 수준을 위한 균일한 표면을 제공하기 위해서 사용된 과량의 증착된 재료를 제거함으로써 기재 상에 특징부를 형성하는 데 유용하다.
기재 표면의 평탄화 또는 연마를 위한 조성물 및 방법은 관련 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 화학적 기계적 평탄화, 또는 화학적 기계적 연마(CMP)는 기재를 평탄화하는 데 사용되는 일반적인 기술이다. CMP는 기재로부터 재료를 선택적으로 제거하기 위해서, CMP 조성물 또는 더 간단하게는 연마 조성물(또한 연마 슬러리라고도 칭함)로서 공지된 화학 조성물을 사용한다. 연마 조성물은 전형적으로 기재의 표면을 연마 조성물로 포화된 연마 패드(예를 들어, 연마 천 또는 연마 디스크)와 접촉시킴으로써 기재에 적용된다. 기재의 연마는 전형적으로 연마 조성물의 화학적 활성 및/또는 연마 조성물 중에 현탁되거나 연마 패드(예를 들어, 고정된 연마제 연마 패드) 중에 혼입된 연마제의 기계적 활성에 의해서 추가로 도움을 받는다.
발전된 집적 회로 장치에 통합하기 위한 금속으로서 코발트가 드러나고 있다. 코발트의 효과적인 통합은 높은 제거율, 양호한 평탄화 효율, 낮은 파임(dishing) 및 침식(erosion) 및 낮은 결함을 갖는 CMP 방법을 요구할 것이다. pH 9.5 이상에서, 코발트는 불용성인 부동태화 산화물-수산화물 코팅을 형성한다. 그러한 pH 미만에서, 코발트는 물과 쉽게 반응하여 가용성인 수화된 Co(II) 종을 형성한다. 미국 특허 출원 공개 제2014/0243250 A1호에는 pH 9.0 이상에서 적당한 코발트 제거율을 나타내는 연마 조성물이 개시되어 있지만, 그것은 높은 입자 적재량 및 높은 하향 압력(downforce pressure)을 요구하는데, 이는 경제적인 관점 및 가공 관점에서 불리하다.
허용 가능한 코발트 비율을 성취하기 위해서 강력한 제제가 일반적으로 요구된다. 집적 회로 장치는 전형적으로 유전체 재료, 예컨대 산화규소를 포함하는 기재 내에 에칭된 회로 라인을 갖는 패턴화된 웨이퍼를 전형적으로 포함한다. 패턴화된 기재의 표면 상에 코발트 층을 형성하는 것이 코발트 회로 라인의 형성을 가능하게 한다. 이어서, 아래에 놓인 유전체의 수준으로 연마함으로써 코발트를 제거한다. 침식은 패턴화된 영역 내에서의 유전체 재료의 손실을 말하며, 연마제 함량의 제어에 의해서 완화될 수 있다. 파임은 회로 트레이스(trace) 내에서의 코발트의 손실을 말한다. 파임 제어가 보다 어려우며, 위에 놓인 코발트 블랭킷(blanket)이 제거되어 아래에 놓인 유전체 재료를 노출시키자마자 트레이스 내의 코발트 제거를 중단하거나 감소시키는 능력을 갖는 연마 조성물이 요구된다.
따라서, 관련 기술 분야에서 허용 가능한 파임, 침식, 부식 및 낮은 결함을 나타내면서 높은 코발트 제거율을 제공하는 연마 조성물에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 (a) 연마 입자, (b) 코발트 부식 억제제, (c) 음이온성 헤드기(anionic head group) 및 C13-C20 지방족 테일기(aliphatic tail group)를 포함하는 코발트 파임 제어제(dishing control agent), (d) 코발트를 산화시키는 산화제, 및 (e) 물을 포함하는 화학적 기계적 연마 조성물을 제공하며, 여기서 연마 조성물은 약 3 내지 약 8.5의 pH를 갖는다.
본 발명은 또한 (i) 기재를 연마 패드, 및 (a) 연마 입자, (b) 코발트 부식 억제제, (c) 음이온성 헤드기 및 C13-C20 지방족 테일기를 포함하는 코발트 파임 제어제, (d) 코발트를 산화시키는 산화제, 및 (e) 물을 포함하며, 약 3 내지 약 8.5의 pH를 갖는 화학적 기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계, (ii) 연마 패드 및 화학적 기계적 연마 조성물을 기재에 대해서 움직이는 단계, 및 (iii) 기재의 적어도 일부를 마모시켜 기재를 연마하는 단계를 포함하는, 기재를 화학적으로 기계적으로 연마하는 방법을 제공한다.
본 발명은 (a) 연마 입자, (b) 코발트 부식 억제제, (c) 음이온성 헤드기 및 C13-C20 지방족 테일기를 포함하는 코발트 파임 제어제, (d) 코발트를 산화시키는 산화제, 및 (e) 물을 포함하는 화학적 기계적 연마 조성물을 제공하며, 여기서 연마 조성물은 약 3 내지 약 8.5의 pH를 갖는다.
연마 조성물은 연마제(즉, 1종 이상의 연마제)를 포함한다. 연마제는 입자 형태의 임의의 적합한 연마제 또는 연마제의 조합일 수 있다. 연마제는 임의의 적합한 연마제일 수 있고, 예를 들어, 연마제는 천연 물질이거나 합성 물질일 수 있고, 금속 산화물, 탄화물, 질화물, 카르보런덤(carborundum), 다이아몬드 등을 포함할 수 있다. 연마제는 또한 중합체 입자 또는 코팅된 입자일 수 있다. 연마제는 바람직하게는 금속 산화물을 포함하거나 그것으로 본질적으로 이루어지거나 그것으로 이루어진다. 전형적으로, 금속 산화물은 실리카, 알루미나(예를 들어, 알파 알루미나 입자(즉, α-알루미나), 감마 알루미나 입자(즉, γ-알루미나), 델타 알루미나 입자(즉, δ-알루미나), 또는 퓸드(fumed) 알루미나 입자), 세리아, 지르코니아, 그들의 코폼드(co-formed) 생성물, 및 그들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 연마 입자는 바람직한 구현예에서 바람직하게는 음이온성이다.
바람직하게는, 화학적 기계적 연마 조성물은 실리카 연마제를 포함한다. 실리카는 임의의 적합한 실리카일 수 있고, 예를 들어, 실리카는 습식-공정 실리카 또는 퓸드 실리카일 수 있다. 바람직하게는, 실리카는 습식-공정 실리카이다.
습식-공정 실리카는 임의의 적합한 습식-공정 실리카일 수 있다. 예를 들어, 습식-공정 실리카는 축합-중합된 실리카일 수 있다. 축합-중합된 실리카 입자는 전형적으로 Si(OH)4를 축합시켜서 콜로이드 입자를 형성함으로써 제조되는데, 여기서 콜로이드는 약 1 nm 내지 약 1000 nm의 평균 입자 크기를 갖는 것으로서 정의된다. 그러한 연마 입자는 미국 특허 제5,230,833호에 따라서 제조될 수 있거나 다양한 구매 가능한 제품, 예컨대 악조-노벨 바인드질(Akzo-Nobel Bindzil) 50/80 제품 및 날코(Nalco) 1050, 1060, 2327, 및 2329 제품뿐만 아니라 듀폰(DuPont), 바이엘(Bayer), 어플라이드 리서치(Applied Research), 니싼 케미컬(Nissan Chemical), 푸소(Fuso), 및 클라리언트(Clariant)로부터 입수 가능한 다른 유사한 제품 중 임의의 것으로서 입수될 수 있다.
연마 입자는 임의의 적합한 표면 전하를 가질 수 있다. 바람직하게는, 연마 입자는 음이온성 연마 입자이다. “음이온성”이란 연마 입자가 연마 조성물의 pH에서 음성 표면 전하를 갖는 것을 의미한다. 연마 입자는 연마 조성물의 pH에서 그의 본래 상태가 음이온성일 수 있거나, 연마 입자는 관련 기술 분야의 당업자에게 공지된 임의의 방법을 사용하여, 예를 들어 표면 금속 도핑, 예를 들어 알루미늄 이온을 사용한 도핑, 또는 테더링된(tethered) 유기 산, 테더링된 황-기재 산 또는 테더링된 인-기재 산을 사용한 표면 처리에 의해서 연마 조성물의 pH에서 음이온성이 될 수 있다.
연마제는 임의의 적합한 평균 입자 크기(즉, 평균 입자 직경)를 가질 수 있다. 연마제는 약 5 nm 이상, 예를 들어, 약 10 nm 이상, 약 15 nm 이상, 약 20 nm 이상, 약 25 nm 이상, 약 30 nm 이상, 약 35 nm 이상, 또는 약 40 nm 이상의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 연마제는 약 150 nm 이하, 예를 들어, 약 140 nm 이하, 약 130 nm 이하, 약 120 nm 이하, 약 110 nm 이하, 또는 약 100 nm 이하의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 따라서, 연마제는 상기 종점 중 임의의 2 개에 의해서 경계가 정해지는 입자 크기 분포의 최대값을 가질 수 있다. 예를 들어, 연마제는 약 5 nm 내지 약 150 nm, 약 10 nm 내지 약 140 nm, 약 15 nm 내지 약 130 nm, 약 20 nm 내지 약 120 nm, 약 20 nm 내지 약 110 nm, 약 20 nm 내지 약 100 nm, 약 30 nm 내지 약 150 nm, 약 30 nm 내지 약 140 nm, 약 30 nm 내지 약 130 nm, 약 30 nm 내지 약 120 nm, 약 30 nm 내지 약 110 nm, 약 30 nm 내지 약 100 nm, 약 35nm 내지 약 150 nm, 약 35 nm 내지 약 140 nm, 약 35 nm 내지 약 130 nm, 약 35 nm 내지 약 120 nm, 약 35 nm 내지 약 110 nm, 또는 약 35 nm 내지 약 100 nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 구형 연마 입자의 경우, 입자 크기는 입자의 직경이다. 비구형 연마 입자의 경우, 입자 크기는 그 입자를 포함하는 가장 작은 구체의 직경이다. 연마제의 입자 크기는 임의의 적합한 기술, 예를 들어, 레이저 산란 기술을 사용하여 측정될 수 있다. 적합한 입자 크기 측정 장비는 예를 들어, 맬버른 인스트루먼츠(Malvern Instruments)(영국 맬버른 소재)로부터 입수 가능하다.
연마 입자는 바람직하게는 본 발명의 연마 조성물 중에서 콜로이드적으로 안정하다. 용어 콜로이드는 액체 캐리어(예를 들어, 물) 중의 입자의 현탁액을 말한다. 콜로이드 안정성은 시간의 흐름에 따른 현탁액의 유지를 말한다. 본 발명의 내용에서, 연마제는, 연마제를 100 mL 눈금 실린더에 넣고, 2시간 동안 교반하지 않고 유지시키는 경우, 눈금 실린더의 하부 50 mL 중의 입자의 농도([B], g/mL의 단위)와 눈금 실린더의 상부 50 mL 중의 입자의 농도([T], g/mL의 단위)간의 차이를 연마제 조성물 중의 초기 농도([C], g/mL의 단위)로 나눈 값이 0.5 이하이면 (즉, {[B]-[T]}/[C] ≤ 0.5), 콜로이드적으로 안정하다고 간주된다. 보다 바람직하게는, [B]-[T]/[C]의 값은 0.3 이하이고, 가장 바람직하게는 0.1 이하이다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 연마 입자를 포함할 수 있다. 본 발명의 연마 조성물이 너무 적은 연마제를 포함하면, 조성물은 충분한 제거율을 나타내지 않을 수 있다. 상반되게, 연마 조성물이 너무 많은 연마제를 포함하면, 연마 조성물은 바람직하지 않은 연마 성능을 나타낼 수 있고/있거나 비용 효과적이 아닐 수 있고/있거나 안정성이 부족할 수 있다. 연마 조성물은 약 10중량% 이하의 연마제, 예를 들어, 약 9중량% 이하, 약 8중량% 이하, 약 7중량% 이하, 약 6중량% 이하, 약 5중량% 이하, 약 4중량% 이하, 약 3중량% 이하, 약 2중량% 이하, 약 1.5중량% 이하, 약 1중량 % 이하, 약 0.9중량% 이하, 약 0.8중량% 이하, 약 0.7중량% 이하, 약 0.6중량% 이하, 또는 약 0.5중량% 이하의 연마제를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 연마 조성물은 약 0.05중량% 이상의 연마제, 예를 들어, 약 0.1중량% 이상, 약 0.2중량% 이상, 약 0.3중량% 이상, 약 0.4중량% 이상, 약 0.5중량% 이상, 또는 약 1중량% 이상의 연마제를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 상술한 종점 중 임의의 2 개에 의해서 경계가 정해지는 양의 연마 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 0.05중량% 내지 약 10중량%의 연마제, 예를 들어, 0.1중량% 내지 약 10중량%, 약 0.1중량% 내지 약 9중량%, 약 0.1중량% 내지 약 8중량%, 약 0.1중량% 내지 약 7중량%, 약 0.1중량% 내지 약 6중량%, 약 0.1중량% 내지 약 5중량%, 약 0.1중량% 내지 약 4중량%, 약 0.1중량% 내지 약 3중량%, 약 0.1중량% 내지 약 2중량%, 약 0.2중량% 내지 약 2중량%, 약 0.3중량% 내지 약 2중량%, 약 0.4중량% 내지 약 2중량%, 약 0.5중량% 내지 약 2중량%, 약 0.1중량% 내지 약 1.5중량%, 약 0.2중량% 내지 약 1.5중량%, 약 0.3중량% 내지 약 1.5중량%, 약 0.4중량% 내지 약 1.5중량%, 약 0.5중량% 내지 약 1.5중량%, 약 0.1중량% 내지 약 1중량%, 약 0.2중량% 내지 약 1중량%, 약 0.3중량% 내지 약 1중량%, 약 0.4중량% 내지 약 1중량%, 또는 약 0.5중량% 내지 약 1중량%의 연마제를 포함할 수 있다.
연마 조성물은 코발트 부식 억제제를 포함한다. 코발트 부식 억제제는 임의의 적합한 코발트 부식 억제제일 수 있다. 일 구현예에서, 코발트 부식 억제제는 음이온성 헤드기 및 C8-C14 지방족 테일기, 예를 들어, C8-C14 알킬 또는 C8-C14 알케닐 테일기를 포함한다. 음이온성 헤드기는 임의의 적합한 음이온성 헤드기일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 코발트 부식 억제제는 화학식 R-CON(CH3)CH2COOH를 갖는 사르코신 유도체를 포함하고, 여기서 CON(CH3)CH2COOH는 헤드기를 형성하고, R은 테일기를 형성한다. R 기는 전형적으로 C9-C13 지방족 기이고, C8-C13 알킬 기 또는 C8-C13 알케닐 기, 예를 들어, C8 알킬 기, C9 알킬 기, C10 알킬 기, C11 알킬 기, C12 알킬 기, C13 알킬 기, C8 알케닐 기, C9 알케닐 기, C10 알케닐 기, C11 알케닐 기, C12 알케닐 기, 또는 C13 알케닐 기일 수 있다. 코발트 부식 억제제가 사르코신 유도체인 바람직한 구현예에서, 테일기의 종래의 명칭은 탄소 카운팅 목적을 위해서 R 기가 부착된 카르보닐을 포함한다. 따라서, C12 사르코시네이트는 라우로일 사르코시네이트를 말한다. 테일기가 알케닐 기(여기서 이중 결합은 테일기의 말단에 존재하지 않음)인 경우, 알케닐 기는 E 구조 또는 Z 구조를 가질 수 있거나, E 이성질체와 Z 이성질체의 혼합물일 수 있다. 코발트 부식 억제제는 단일 화합물일 수 있거나, 음이온성 헤드기 및 C8-C20 지방족 테일기를 갖는 2종 이상의 화합물의 혼합물일 수 있거나, C7-C19 지방족 R 기를 갖는 본 명세서에 기술된 바와 같은 2종 이상의 사르코신 유도체의 혼합물일 수 있되, 단 화합물의 약 75중량% 이상(예를 들어, 약 80중량% 이상, 약 85중량% 이상, 약 90중량% 이상, 또는 약 95중량% 이상)은 음이온성 헤드기 및 C10-C14 지방족 테일기를 포함하거나, C9-C13 지방족 R 기를 갖는 사르코신 유도체이다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 코발트 부식 억제제를 포함할 수 있다. 연마 조성물은 약 1 ppm 이상의 코발트 부식 억제제, 예를 들어, 약 5 ppm 이상, 약 10 ppm 이상, 약 20 ppm 이상, 약 30 ppm 이상, 약 40 ppm 이상, 또는 약 50 ppm 이상의 코발트 부식 억제제를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 연마 조성물은 약 1000 ppm 이하의 코발트 부식 억제제, 예를 들어, 약 900 ppm 이하, 약 800 ppm 이하, 약 700 ppm 이하, 약 600 ppm 이하, 약 500 ppm 이하, 약 400 ppm 이하, 약 300 ppm 이하, 또는 약 200 ppm 이하의 코발트 부식 억제제를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 상술한 종점 중 임의의 2 개에 의해서 경계가 정해지는 양의 코발트 부식 억제제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 1 ppm 내지 약 1000 ppm의 코발트 부식 억제제, 약 10 ppm 내지 약 900 ppm, 약 10 ppm 내지 약 800 ppm, 약 10 ppm 내지 약 700 ppm, 약 10 ppm 내지 약 600 ppm, 약 10 ppm 내지 약 500 ppm, 약 10 ppm 내지 약 400 ppm, 약 20 ppm 내지 약 300 ppm, 약 30 ppm 내지 약 200 ppm, 약 30 ppm 내지 약 150 ppm, 약 30 ppm 내지 약 100 ppm, 또는 약 50 ppm 내지 약 100 ppm의 코발트 부식 억제제를 포함할 수 있다.
연마 조성물은 코발트 파임 제어제를 포함한다. 코발트 파임 제어제는 임의의 적합한 코발트 파임 제어제일 수 있다. 구현예에서, 코발트 파임 제어제는 음이온성 헤드기 및 C13-C20 지방족 기, 예를 들어, C13-C20 알킬 기 또는 C13-C20 알케닐 테일기를 포함한다. 바람직하게는, 코발트 파임 제어제는 음이온성 헤드기 및 C15-C18 지방족 테일기를 포함한다. 음이온성 헤드기는 임의의 적합한 음이온성 헤드기일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 음이온성 헤드기는 화학식 RCON(CH3)CH2COOH를 갖는 사르코신 유도체를 포함하고, 여기서 CON(CH3)CH2COOH는 헤드기를 형성하고, R은 테일기를 형성한다. R 기는 전형적으로 C13-C20 지방족 기이고, C13 알킬 기, C14 알킬 기, C15 알킬 기, C16 알킬 기, C17 알킬 기, C18 알킬 기, C19 알킬 기, C20 알킬 기, C13 알케닐 기, C14 알케닐 기, C15 알케닐 기, C16 알케닐 기, C17 알케닐 기, C18 알케닐 기, C19 알케닐 기, 또는 C20 알케닐 기일 수 있다. 바람직하게는, R 기는 C15-C17 지방족 기이다. 코발트 파임 제어제가 사르코신 유도체인 바람직한 구현예에서, 테일기의 종래의 명칭은 탄소 카운팅 목적을 위해서 R 기가 부착된 카르보닐을 포함한다. 따라서, C18 사르코시네이트는, 예를 들어 스테아로일 사르코시네이트 또는 올레오일 사르코시네이트를 말한다. 테일기가 알케닐 기(여기서 이중 결합은 테일기의 말단에 존재하지 않음)인 경우, 알케닐 기는 E 구조 또는 Z 구조를 가질 수 있거나, E 이성질체와 Z 이성질체의 혼합물일 수 있다. 코발트 파임 제어제는 단일 화합물일 수 있거나, 음이온성 헤드기 및 C13-C20 알킬 또는 C13-C20 알케닐 테일기를 갖는 2종 이상의 화합물의 혼합물일 수 있다.
또 다른 구현예에서, 음이온성 헤드기는 디페닐옥시드 디술포네이트 기를 포함한다. 적합한 디페닐옥시드 디술포네이트함유 코발트 파임 제어제의 예는 하기 화학식의 화합물이다.
Figure pct00001
여기서 R은 C13-C20 지방족 테일기, 바람직하게는 C16-C18 지방족 테일기이다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 코발트 파임 제어제를 포함할 수 있다. 연마 조성물은 약 1 ppm 이상의 코발트 파임 제어제, 예를 들어, 약 5 ppm 이상, 약 10 ppm 이상, 약 14 ppm 이상, 약 20 ppm 이상, 또는 약 25 ppm 이상의 코발트 파임 제어제를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 연마 조성물은 약 100 ppm 이하의 코발트 파임 제어제, 예를 들어, 약 95 ppm 이하, 약 90 ppm 이하, 약 85 ppm 이하, 약 80 ppm 이하, 약 75 ppm 이하, 약 70 ppm 이하, 약 65 ppm 이하, 약 60 ppm 이하, 약 55 ppm 이하, 또는 약 50 ppm 이하의 코발트 파임 제어제를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 상기에 언급된 종점 중 임의의 2 개에 의해서 경계가 정해지는 양의 코발트 파임 제어제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 1 ppm 내지 약 100 ppm의 코발트 파임 제어제, 약 5 ppm 내지 약 100 ppm, 약 5 ppm 내지 약 95 ppm, 약 5 ppm 내지 약 90 ppm, 약 5 ppm 내지 약 85 ppm, 약 5 ppm 내지 약 80 ppm, 약 5 ppm 내지 약 75 ppm, 약 5 ppm 내지 약 70 ppm, 약 10 ppm 내지 약 100 ppm, 약 10 ppm 내지 약 95 ppm, 약 10 ppm 내지 약 90 ppm, 약 10 ppm 내지 약 85 ppm, 약 10 ppm 내지 약 80 ppm, 약 10 ppm 내지 약 75 ppm, 약 10 ppm 내지 약 70 ppm, 또는 약 25 ppm 내지 약 75 ppm의 코발트 파임 제어제를 포함할 수 있다.
연마 조성물의 pH에 따라서, 상술한 사르코신 유도체 또는 디페닐옥시드 디술포네이트는 염(예를 들어, 금속 염, 암모늄 염 등), 산 또는 산과 그의 염의 혼합물의 형태로 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 사르코신 유도체 또는 디페닐옥시드 디술포네이트의 산 또는 그의 염 형태 또는 이들의 혼합물은 연마 조성물의 제조 시에 사용하기에 적합하다.
연마 조성물은 임의적으로는 코발트 촉진제를 추가로 포함한다. 코발트 촉진제는 연마 조성물을 사용하여 코발트를 포함하는 기재를 연마하는 경우 코발트에 대한 제거율을 향상시키는 임의의 적합한 화합물일 수 있다. 코발트 촉진제는 화학식 NR1R2R3(여기서, R1, R2, 및 R3은 수소, 카르복시알킬, 치환된 카르복시알킬, 히드록시알킬, 치환된 히드록시알킬 및 아미노카르보닐알킬로부터 독립적으로 선택되고, R1, R2, 및 R3 중 어느 것도 수소가 아니거나, R1, R2, 및 R3 중 하나는 수소임)을 갖는 화합물; 디카르복시헤테로사이클; 헤테로시클릴알킬-α-아미노산; N-(아미도알킬)아미노산; 비치환된 헤테로사이클; 알킬치환된 헤테로사이클; 치환된-알킬치환된 헤테로사이클; N-아미노알킬-α-아미노산; 및 그들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
코발트 촉진제는 본 명세서에 언급된 화합물 부류로부터 선택된 임의의 적합한 코발트 촉진제일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 코발트 촉진제는 이미노디아세트산, 2-[비스(2-히드록시에틸)아미노]-2-(히드록시메틸)-1,3-프로판디올, 비신, 피콜린산, 디피콜린산, 히스티딘, [(2-아미노-2-옥소에틸)아미노]아세트산, 이미다졸, N-메틸이미다졸, 라이신, 또는 그들의 조합이다.
코발트 촉진제는 임의의 적합한 농도로 연마 조성물 중에 존재할 수 있다. 전형적으로, 코발트 촉진제는 약 5 mM 이상, 예를 들어, 약 10 mM 이상, 약 15 mM 이상, 약 20 mM 이상, 약 25 mM 이상, 약 30 mM 이상, 약 35 mM 이상, 약 40 mM 이상, 약 45 mM 이상, 또는 약 50 mM 이상의 농도로 연마 조성물 중에 존재할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 코발트 촉진제는 약 100 mM 이하, 예를 들어, 약 95 mM 이하, 약 90 mM 이하, 약 85 mM 이하, 약 80 mM 이하, 약 75 mM 이하, 약 70 mM 이하, 약 65 mM 이하, 또는 약 60 mM 이하의 농도로 연마 조성물 중에 존재할 수 있다. 따라서, 코발트 촉진제는 상술한 종점 중 임의의 2 개에 의해서 경계가 정해지는 농도로 연마 조성물 중에 존재할 수 있다. 예를 들어, 코발트 촉진제는 약 5 mM 내지 약 100 mM, 예를 들어, 약 5 mM 내지 약 90 mM, 약 5 mM 내지 약 80 mM, 약 5 mM 내지 약 70 mM, 약 5 mM 내지 약 60 mM, 약 10 mM 내지 약 100 mM, 약 10 mM 내지 약 90 mM, 약 10 mM 내지 약 80 mM, 약 10 mM 내지 약 70 mM, 약 10 mM 내지 약 60 mM, 약 20 mM 내지 약 100 mM, 약 20 mM 내지 약 90 mM, 약 20 mM 내지 약 80 mM, 약 20 mM 내지 약 70 mM, 또는 약 20 mM 내지 약 60 mM의 농도로 연마 조성물 중에 존재할 수 있다.
연마 조성물은 전이 금속을 산화시키는 산화제를 포함한다. 바람직하게는, 산화제는 코발트를 산화시킨다. 산화제는 연마 조성물의 pH에서 코발트를 산화시키기에 충분한 정도의 산화 전위를 갖는 임의의 적합한 산화제일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 산화제는 과산화수소이다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 산화제를 포함할 수 있다. 연마 조성물은 바람직하게는 약 10중량% 이하(예를 들어, 약 8중량% 이하, 약 6중량% 이하, 약 4중량% 이하, 약 2중량% 이하, 약 1중량% 이하, 또는 약 0.5중량% 이하)의 과산화수소를 포함한다.
연마 조성물은 임의의 적합한 pH를 가질 수 있다. 전형적으로, 연마 조성물은 약 3 이상, 예를 들어, 약 3.5 이상, 약 4 이상, 약 4.5 이상, 약 5 이상, 약 5.5 이상, 약 6 이상, 약 6.5 이상, 또는 약 7 이상의 pH를 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 연마 조성물은 약 8.5 이하, 예를 들어, 약 8.4 이하, 약 8.3 이하, 약 8.2 이하, 약 8.1 이하, 또는 약 8 이하의 pH를 가질 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 연마 조성물에 대해서 언급된 상기 종점 중 임의의 2개에 의해서 경계가 정해지는 pH를 가질 수 있다. 예를 들어 연마 조성물은 약 3 내지 약 8.5, 예를 들어, 약 3.5 내지 약 8.5, 약 4 내지 약 8.5, 약 4.5 내지 약 8.5, 약 5 내지 약 8.5, 약 5.5 내지 약 8.5, 약 6 내지 약 8.5, 약 6.5 내지 약 8.5, 약 6.5 내지 약 8.4, 약 6.5 내지 약 8.3, 약 6.5 내지 약 8.2, 약 6.5 내지 약 8.1, 또는 약 6.5 내지 약 8의 pH를 가질 수 있다.
연마 조성물의 pH는 임의의 적합한 산 또는 염기를 사용하여 조정될 수 있다. 적합한 산의 비제한적인 예는 질산, 황산, 인산, 및 유기산, 예컨대 아세트산을 포함한다. 적합한 염기의 비제한적인 예는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 및 수산화암모늄을 포함한다.
화학적 기계적 연마 조성물은 1종 이상의 첨가제를 임의적으로 추가로 포함한다. 예시적인 첨가제는 컨디셔너, 산(예를 들어, 술폰산), 착화제(예를 들어, 음이온성 중합체 착화제), 킬레이팅제, 살생물제, 스케일 억제제, 분산제 등을 포함한다.
존재하는 경우에, 살생물제는 임의의 적합한 살생물제일 수 있고, 임의의 적합한 양으로 연마 조성물 내에 존재할 수 있다. 적합한 살생물제는 이소티아졸리논 살생물제이다. 연마 조성물 중의 살생물제의 양은 전형적으로 약 1 내지 약 50 ppm, 바람직하게는 약 10 내지 약 40 ppm, 보다 바람직하게는 약 20 내지 약 30 ppm이다.
연마 조성물은 임의의 적합한 기술에 의해서 제조될 수 있으며, 그 기술 중 다수는 관련 기술 분야의 당업자에게 공지되어 있다. 연마 조성물은 배치식 공정 또는 연속식 공정으로 제조될 수 있다. 일반적으로, 연마 조성물은 그의 구성 성분을 임의의 순서로 조합함으로써 제조될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 용어 “구성 성분”은 개별 성분(예를 들어, 연마제, 코발트 부식 억제제, 코발트 파임 제어제, 산화제, 임의적인 코발트 촉진제, 임의의 pH 조정제 등)뿐만 아니라 성분(예를 들어, 연마제, 코발트 부식 억제제, 코발트 파임 제어제, 산화제, 임의적인 코발트 촉진제, 임의적인 pH 조정제 등)의 임의의 조합을 포함한다.
예를 들어, 연마제를 물 중에 분산시킬 수 있다. 이어서, 코발트 부식 억제제, 코발트 파임 제어제, 및 임의의 코발트 촉진제를 첨가하고, 구성 성분을 연마 조성물 중에 혼입할 수 있는 임의의 방법에 의해서 혼합할 수 있다. 산화제를 연마 조성물의 제조 동안 임의의 시기에 첨가할 수 있다. 1종 이상의 구성 성분, 예컨대 산화제를 사용 직전에(예를 들어, 사용하기 전 약 1분 내에, 또는 사용하기 전 약 1시간 내에, 또는 사용하기 전 약 7일 내에, 또는 사용하기 전 약 14일 내에) 연마 조성물에 첨가하여, 연마 조성물을 사용하기 전에 제조할 수 있다. 연마 조성물은 또한 연마 작업 동안 기재의 표면에서 구성 성분을 혼합함으로써 제조될 수 있다.
연마 조성물은 연마제, 코발트 부식 억제제, 코발트 파임 제어제, 산화제, 임의적인 코발트 촉진제, 임의적인 pH 조정제, 및 물을 포함하는 1-패키지 시스템으로서 공급될 수 있다. 대안적으로, 연마제는 제1 용기 내에서 물 중의 분산액으로서 공급될 수 있고, 코발트 부식 억제제, 코발트 파임 제어제, 임의적인 코발트 촉진제 및 임의적인 pH 조정제는 제2 용기 내에서 건조 형태로 또는 물 중의 용액 또는 분산액으로서 공급될 수 있다. 산화제는 바람직하게는 연마 조성물의 다른 구성 성분과 별개로 공급되고, 예를 들어, 최종 사용자에 의해서, 사용 직전에(예를 들어, 사용하기 2주일 이하 전에, 사용하기 1주일 이하 전에, 사용하기 1일 이하 전에, 사용하기 1시간 이하 전에, 사용하기 10분 이하 전에, 또는 사용하기 1분 이하 전에) 연마 조성물의 다른 구성 성분과 조합된다. 제1 용기 또는 제2 용기 내의 구성 성분은 건조 형태로 존재할 수 있지만, 나머지 용기 내의 구성 성분은 수성 분산액의 형태로 존재할 수 있다. 더욱이, 제1 용기 내의 구성 성분 및 제2 용기 내의 구성 성분은 상이한 pH 값을 갖거나, 대안적으로는 실질적으로 유사하거나 심지어는 동일한 pH 값을 갖는 것이 적합하다. 다른 2개의 용기 또는 3개 이상의 용기, 연마 조성물의 구성 성분의 조합은 관련 기술 분야의 당업자의 지식 범위 내이다.
본 발명의 연마 조성물은 또한 사용 전에 적절한 양의 물로 희석되고자 하는 농축물로서 제공될 수 있다. 이러한 구현예에서, 연마 조성물 농축물은 산화제와 함께 또는 산화제 없이, 연마제, 코발트 부식 억제제, 코발트 파임 제어제, 임의적인 코발트 촉진제 및 임의의 pH 조정제를, 농축물을 적절한 양의 물로 희석하고, 아직 적절한 양으로 존재하지 않는 경우에는 산화제로 희석한 후, 연마 조성물의 각각의 구성 성분이 연마 조성물 중에 각각의 구성 성분에 대해서 상기에 언급된 적절한 범위 내의 양으로 존재하도록 하는 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마제, 코발트 부식 억제제, 코발트 파임 제어제, 임의의 코발트 촉진제 및 임의의 pH 조정제는 각각 각각의 구성 성분에 대해서 상기에 언급된 농도보다 약 2배(예를 들어, 약 3배, 약 4배, 또는 약 5배) 더 큰 양의 농도로 존재할 수 있어서, 농축물이 적합한 양의 산화제와 함께, 동일한 부피(예를 들어, 각각 2배 부피의 물, 3배 부피의 물, 또는 4배 부피의 물)로 희석되는 경우, 각각의 구성 성분은 각각의 구성 성분에 대해서 상기에 언급된 범위 내의 양으로 연마 조성물 중에 존재할 것이다. 추가로, 관련 기술 분야의 당업자가 이해할 바와 같이, 다른 구성 성분이 농축물 중에 적어도 부분적으로 또는 완전히 용해되는 것을 보장하기 위해서 농축물은 최종 연마 조성물 중에 존재하는 적절한 비율의 물을 함유할 수 있다.
본 발명은 또한 (i) 기재를 연마 패드 및 본 명세서에 기술된 바와 같은 화학적 기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계, (ii) 연마 패드와 기재 사이에 화학적 기계적 연마 조성물을 두고서 연마 패드를 기재에 대해서 움직이는 단계, 및 (iii) 기재의 적어도 일부를 마모시켜 기재를 연마하는 단계를 포함하는, 기재를 화학적으로 기계적으로 연마하는 방법을 제공한다.
본 발명의 방법을 사용하여 연마될 기재는 임의의 적합한 기재, 특히 코발트를 함유하는 기재일 수 있다. 바람직한 기재는 적어도 하나의 층, 특히 연마를 위해서 노출되는 층을 포함하는데, 이러한 층은 코발트를 포함하거나, 코발트로 본질적으로 이루어지거나, 코발트로 이루어져서, 코발트의 적어도 일부를 마모시켜(즉, 제거하여) 기재를 연마한다. 특히 적합한 기재는 반도체 산업에서 사용되는 웨이퍼를 포함하지만, 그에 제한되는 것은 아니다. 웨이퍼는 전형적으로 예를 들어, 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 복합물, 금속 합금, 저 유전율 유전체 재료(low dielectric material), 또는 그들의 조합을 포함하거나, 그들로 이루어진다. 바람직한 구현예에서, 웨이퍼는 코발트로 충전된 기재의 표면 내에 에칭된 회로 트레이스의 패턴을 포함한다. 본 발명의 방법은 또한 가스 터빈 및 제트 항공기 엔진을 위한 터빈 날개, 교정 임플란트(orthopedic implant), 인공 기관 부품, 예컨대 전고관절 대체재 및 슬관절 대체재, 치과 보철재, 고속 강철 드릴 비트, 및 영구 자석에서 유용한 코발트 및 코발트 합금을 포함하는 기재를 연마하는 데 유용하다.
본 발명의 연마 방법은 화학적 기계적 연마(CMP) 장치와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 전형적으로, 장치는 사용 시에, 움직여서, 궤도 움직임, 선형 움직임 또는 원형 움직임으로부터 유발된 속도를 갖는 플래튼, 플래튼과 접촉하고, 움직이는 경우 플래튼과 함께 움직이는 연마 패드, 및 연마 패드의 표면에 접촉하여, 그것에 대해서 움직임으로써 연마될 기재를 고정시키는 캐리어를 포함한다. 기재의 연마는 기재를 연마 패드 및 본 발명의 연마 조성물과 접촉하게 놓고, 이어서 연마 패드를 기재에 대해서 움직여서 기재의 적어도 일부를 마모시켜 기재를 연마함으로써 수행된다.
기재는 임의의 적합한 연마 패드(예를 들어, 연마 표면)와 함께 화학적 기계적 연마 조성물로 평탄화되거나 연마될 수 있다. 적합한 연마 패드는 예를 들어, 제직물 연마 패드 및 부직포 연마 패드를 포함한다. 더욱이, 적합한 연마 패드는 밀도, 경도, 두께, 압축성, 압축 후 복귀 능력, 및 압축 계수(compression modulus)가 다양한 임의의 적합한 중합체를 포함할 수 있다. 적합한 중합체는 예를 들어, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 나일론, 플루오로카본, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리이소시아누레이트, 이들의 코폼드 생성물, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
바람직하게는, CMP 장치는 동일계(in situ) 연마 종점 검출 시스템을 추가로 포함하는데, 이들 중 다수는 관련 기술 분야에 공지되어 있다. 작업편의 표면으로부터 반사된 광 또는 다른 방사선을 분석함으로써 연마 공정을 확인하고 모니터링하기 위한 기술은 관련 기술 분야에 공지되어 있다. 그러한 방법은 예를 들어, 미국 특허 제5,196,353호, 미국 특허 제5,433,651호, 미국 특허 제5,609,511호, 미국 특허 제5,643,046호, 미국 특허 제5,658,183호, 미국 특허 제5,730,642호, 미국 특허 제5,838,447호, 미국 특허 제5,872,633호, 미국 특허 제5,893,796호, 미국 특허 제5,949,927호, 및 미국 특허 제5,964,643호에 기술되어 있다. 바람직하게는, 연마될 작업편에 대해서 연마 공정의 진행을 확인하거나 모니터링하는 것은 연마 종점을 결정하는 것, 즉 특정 작업편에 관련하여 연마 공정을 종결할 시기를 결정하는 것을 가능하게 한다.
화학적 기계적 연마 공정은 다수의 방식으로, 예컨대 기재의 제거율, 파임 및 침식 측면에서 특성화될 수 있다.
기재의 제거율은 임의의 적합한 기술을 사용하여 측정될 수 있다. 기재의 제거율을 측정하기에 적합한 기술의 예는 본 발명의 연마 방법을 사용하기 전 및 후에 기재를 칭량하여 단위 연마 시간 당 제거된 기재의 양을 측정하는 것을 포함하는데, 이것은 단위 연마 시간 당 제거된 기재의 두께에 관련하여 제거율과 상관관계가 있을 수 있고, 또한 본 발명의 연마 방법을 사용하기 전 및 후에 기재의 두께를 측정하여 단위 연마 시간 당 기재의 제거율을 직접 측정하는 것을 포함한다.
파임 및 침식은 임의의 적합한 기술을 사용하여 측정할 수 있다. 파임 및 침식을 결정하기에 적합한 기술의 예는 주사 전자 현미경 측정법, 스타일러스 프로파일링(stylus profiling), 및 원자힘 현미경 측정법을 포함한다. 원자힘 현미경 측정법은 비코(Veeco)(미국 뉴욕주 플레인뷰 소재)로부터의 디멘젼 아토믹 포스 프로파일러(Dimension Atomic Force Profiler)(AFP™)를 사용하여 수행될 수 있다.
임의의 특정 이론에 얽매이고자 함은 아니지만, 음이온성 계면활성제는 양이온성 코발트 기재 상에 모이지만, 결합 자리에 대해서 음이온성 속도 촉진제와 경쟁한다고 여겨진다. 코발트가 제거되어 아래에 놓인 산화규소가 노출되기 때문에, 코발트 상의 음이온성 계면활성제의 상대적인 표면 농도가 증가되는데, 그 이유는 노출된 코발트의 표면적이 감소하기 때문이다. 장쇄 음이온성 계면활성제(즉, C13-C20 지방족 파임 제어제)는 먼저 트렌치에서 코발트에 앵커링(anchoring)된다고 여겨지고, 더 단쇄인 계면활성제(즉, C9-C14 지방족 코발트 부식 억제제)가 장쇄 음이온성 계면활성제의 부재 하에서 일어났을 것보다 더 신속하게 코발트 표면 상에 모이고 그 상에서 더 신속하게 함께 패킹되는 것을 가능하게 한다. 코발트 표면 상에서의 코발트 부식 억제제 및 코발트 파임 제어제의 증가된 농도는 화학적 수단(존재하는 경우, 부식의 억제 및 코발트 촉진제의 억제) 및 기계적 수단(마모로부터의 보호) 둘 모두에 의해서 코발트 제거를 억제한다고 생각된다. 그 결과, 클리어링된 특징부로부터의 코발트 제거가 효과적으로 느려져서, 개선된 파임 성능이 유발된다.
본 발명은 하기 구현예에 의해서 예시된다.
1. 화학적 기계적 연마 조성물로서,
(a) 연마 입자,
(b) 코발트 부식 억제제,
(c) 음이온성 헤드기 및 C13-C20 지방족 테일기를 포함하는 코발트 파임 제어제,
(d) 코발트를 산화시키는 산화제, 및
(e) 물
을 포함하며, 약 3 내지 약 8.5의 pH를 갖는 화학적 기계적 연마 조성물.
2. 구현예 1에 있어서, 약 0.1중량% 내지 약 2중량%의 연마 입자를 포함하는 연마 조성물.
3. 구현예 1 또는 구현예 2에 있어서, 코발트 부식 억제제가 음이온성 헤드기 및 C8-C14 지방족 테일기를 포함하는 연마 조성물.
4. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 하나에 있어서, 코발트 부식 억제제가 화학식 RCON(CH3)COOH를 갖고, 여기서 R은 C8-C13 지방족 기인 연마 조성물.
5. 구현예 1 내지 구현예 4 중 어느 하나에 있어서, 약 50 ppm 내지 약 1000 ppm의 코발트 부식 억제제를 포함하는 연마 조성물.
6. 구현예 1 내지 구현예 5 중 어느 하나에 있어서, 코발트 파임 제어제가 음이온성 헤드기 및 C15-C18 지방족 테일기를 포함하는 연마 조성물.
7. 구현예 1 내지 구현예 5 중 어느 하나에 있어서, 코발트 파임 제어제가 화학식 RCON(CH3)COOH를 갖고, 여기서 R은 C15-C17 지방족 기이거나, C16-C18 알킬 디페닐옥시드 디술포네이트인 연마 조성물.
8. 구현예 1 내지 구현예 7 중 어느 하나에 있어서, 약 5 ppm 내지 약 100 ppm의 코발트 파임 제어제를 포함하는 연마 조성물.
9. 구현예 1 내지 구현예 8 중 어느 하나에 있어서, 화학식 NR1R2R3(여기서, R1, R2, 및 R3은 수소, 카르복시알킬, 치환된 카르복시알킬, 히드록시알킬, 치환된 히드록시알킬 및 아미노카르보닐알킬로부터 독립적으로 선택되고, R1, R2, 및 R3 중 어느 것도 수소가 아니거나, R1, R2, 및 R3 중 하나는 수소임)을 갖는 화합물, 디카르복시헤테로사이클; 헤테로시클릴알킬-α-아미노산; N-(아미도알킬)아미노산; 비치환된 헤테로사이클; 알킬치환된 헤테로사이클; 치환된-알킬치환된 헤테로사이클; N-아미노알킬-α-아미노산; 및 그들의 조합으로부터 선택된 코발트 촉진제를 추가로 포함하는 연마 조성물.
10. 구현예 1 내지 구현예 9 중 어느 하나에 있어서, 산화제가 과산화수소인 연마 조성물.
11. 기재를 화학적으로 기계적으로 연마하는 방법으로서,
(i) 기재를 연마 패드 및 구현예 1 내지 구현예 10 중 어느 하나의 화학적 기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계,
(ii) 연마 패드 및 화학적 기계적 연마 조성물을 기재에 대해서 움직이는 단계, 및
(iii) 기재의 적어도 일부를 마모시켜 기재를 연마하는 단계를 포함하는, 기재를 화학적으로 기계적으로 연마하는 방법.
12. 구현예 11에 있어서, 기재가 코발트를 포함하고, 코발트의 적어도 일부를 마모시켜 기재를 연마하는 방법.
13. 구현예 11 또는 구현예 12에 있어서, 기재가 반도체 장치를 포함하는 방법.
다음의 실시예는 본 발명을 더 예시하지만, 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1
본 실시예는 본 발명의 구현예에 따른 코발트 부식 억제제 및 코발트 파임 제어제를 함유하는 연마 조성물이 나타내는 패턴화된 웨이퍼 상에서의 블랭킷 코발트 제거율을 보여준다.
패턴화된 산화규소 기재 상에 코발트의 층을 포함하는 패턴화된 기재를 5종의 상이한 연마 조성물, 즉 연마 조성물 1A 내지 연마 조성물 1E로 연마하였다. 기재는 폭이 50 μm이고, 길이가 50 μm인 패턴 특징부를 포함하였다. 연마 조성물 1A 내지 연마 조성물 1E 각각은 70 nm의 평균 입자 크기를 갖는 습식-공정 실리카(푸소 케미컬 코.(Fuso Chemical Co.)(일본 소재)) 0.5중량%, 이미노디아세트산 0.6중량%, 비스-트리스 완충액 0.04중량%, 과산화수소 0.5중량%, 및 7.5의 pH에서 물 중의 31 ppm의 코르데크(Kordek) 살생물제를 함유하였다. 연마 조성물 1A 내지 연마 조성물 1E 각각은 또한 하기 표 1a에 기재된 양의 특정 코발트 부식 억제제 및/또는 코발트 파임 제어제를 함유하였고, 여기서 TSF-20은 C16-알킬디페닐옥시드 디술포네이트 코발트 파임 제어제이다.
Figure pct00002
기재를 3가지의 상이한 연마 조건 세트 하에서 연마하였다: (a) 10.3 kPa의 하향력에서 20초, (b) 10.3 kPa의 하향력에서 10초, 및 (c) 20.7 kPa의 하향력에서 10초. 표면이 코발트 클리어링된 시간 + 5초까지, 기재를 또한 20.7 kPa의 하향력에서 연마하였다.
연마 이후에, 10초 및 20초 동안 연마된 기재에 대해서 코발트 제거율을 측정하였다. 표면 코발트가 클리어링될 때까지 연마된 기재의 경우, 클리어링된 시간 + 5초를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1b에 기재한다.
Figure pct00003
표 1에 기재된 결과로부터 명백한 바와 같이, 20.7 kPa의 하향력에서 코발트 제거율은 본 발명의 연마 조성물 및 비교예 연마 조성물 간에 대략 대등하였고, 연마 조성물 1A에 대해서 관찰된 제거율과 비교할 경우, 연마 조성물 1C 및 연마 조성물 1D에 대해서 관찰된 제거율은 각각 대략 92% 및 94%였다. 클리어링된 시간 + 5초도 연마 조성물 간에 유사하였다.
실시예 2
본 실시예는 본 발명의 구현예에 따른 코발트 부식 억제제 및 코발트 파임 제어제를 함유한 연마 조성물이 나타내는 코발트-코팅된 패턴화된 웨이퍼 상에서 관찰된 파임의 효과를 보여준다.
패턴화된 산화규소 기재 상에 코발트의 층을 포함하는 패턴화된 기재를 실시예 1에 기술된 바와 같은 5종의 상이한 연마 조성물, 즉 연마 조성물 1A 내지 연마 조성물 1E로 연마하였다. 기재는 폭이 50 μm이고, 길이가 50 μm인 패턴 특징부를 포함하였다. 연마 조성물 1A 내지 연마 조성물 1E 각각을 사용하여 20.7 kPa의 하향력에서 하나의 패턴화된 기재를 종점 + 5초까지 연마하였고, 제2 패턴화된 기재를 20.7 kPa의 하항력에서 종점 - 20%의 시간 동안 연마하였다.
연마 이후에, 기재의 중심 위치에서 각각의 기재에 대해서 파임을 측정하였다. 결과를 하기 표 2에 기재한다.
연마 조성물 파임 (Å)
EP + 5 초 EP - 20%
1A(비교예) 640 613
1B(비교예) 369 337
1C(본 발명) 268 237
1D(본 발명) 208 217
1E(비교예) 630 620
표 2에 기재된 결과로부터 명백한 바와 같이, C12 알킬 테일기 및 C14 알킬 테일기를 갖는 N-라우로일사르코신 및 N-코코일사르코신 800 ppm을 각각 함유하는 연마 조성물 1A 및 연마 조성물 1E의 사용은, 패턴화된 기재의 50 μm x 50 μm 트렌치 라인에서 총 코발트 손실을 유발하였다. 1000 ppm의 N-라우로일사르코신을 함유한 연마 조성물 1B의 사용은, 800 ppm의 N-라우로일사르코신을 함유한 연마 조성물 1A에 비해서 감소된 파임을 유발하였다. 그러나, 에너지-분산성 X-선 분광분석법은, 기재 표면 상의 산화규소 특징부로부터 코발트가 완전히 클리어링되지 않았음을 보여주었다. 800 μM의 N-라우로일사르코신 및 10 ppm의 TSF-20(즉, C16-알킬디페닐옥시드 디술포네이트 코발트 파임 제어제)의 조합을 함유한 연마 조성물 1C의 사용은, 종점 + 5초에서 연마 조성물 1B의 사용으로부터 유발된 파임의 대략 72%인 파임을 유발하였고, 종점 - 20%에서 연마 조성물 1B의 사용으로부터 유발된 파임의 대략 70%인 파임을 유발하였다. 800 μM의 N-라우로일사르코신 및 10 ppm의 N-올레오일사르코신(즉, C18-알킬사르코신) 코발트 파임 제어제의 조합을 함유한 연마 조성물 1D의 사용은, 종점 + 5초에서 연마 조성물 1B의 사용으로부터 유발된 파임의 대략 56%인 파임을 유발하였고, 종점 - 20%에서 연마 조성물 1B의 사용으로부터 유발된 파임의 대략 79%인 파임을 유발하였다. 연마 조성물 1D의 사용으로부터 유발된 파임 결과는 연마 시간이 증가함에 따라서 감소하였다.
실시예 3
본 실시예는 본 발명의 구현예에 따른 코발트 부식 억제제 및 코발트 파임 제어제를 함유한 연마 조성물이 나타내는 코발트-코팅된 패턴화된 웨이퍼 상에서 관찰된 파임의 효과를 보여준다.
패턴화된 산화규소 기재 상에 코발트의 층을 포함하는 패턴화된 기재를 5종의 상이한 연마 조성물, 즉 연마 조성물 3A 내지 연마 조성물 3F로 연마하였다. 연마 조성물 전부는 70 nm의 평균 입자 크기를 갖는 습식-공정 실리카(푸소 케미컬 코.(일본 소재)) 0.5중량%, 이미노디아세트산 0.6중량%, 과산화수소 0.5중량%, 및 7.5의 pH에서 물 중의 31 ppm의 코르데크 MLX 살생물제를 함유하였다. 연마 조성물 3A 내지 연마 조성물 3F는 하기 표 3에 기재된 바와 같은 양의 첨가제를 추가로 함유하였다.
기재는 폭이 50 μm이고, 길이가 50 μm인 패턴 특징부를 포함하였다. 연마 조성물 3A 내지 연마 조성물 3F 각각을 사용하여 10.3 kPa의 하향력에서 하나의 패턴화된 기재를 종점 + 5초까지 연마하였다.
연마 이후에, 기재의 중심 위치에서 각각의 기재에 대해서 파임을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 기재한다.
연마 조성물 첨가제(들) 연마 시간(초) 50x50 μm
파임(Å)
3A(비교예) 1000 μM N-라우로일사르코신 51 428
3B(비교예) 800 μM N-라우로일사르코신 54 627
3C(본 발명) 800 μM N-라우로일사르코신 + 20 ppm N-올레오일사르코신 50 346
3D(비교예) 800 μM N-코코일사르코신 55 634
3E(비교예) 20 ppm N-올레오일사르코신 52 639
3F(비교예) 20 ppm TSF-20 54 632
표 3에 기재된 결과로부터 명백한 바와 같이, 800 μM의 N-라우로일사르코신 및 20 ppm의 N-올레오일사르코신을 함유한 연마 조성물 3C의 사용은, 1000 μM의 N-라우로일사르코신을 함유한 연마 조성물 3A의 사용으로부터 유발된 파임의 대략 81%인 파임을 유발하였다. 연마 조성물 3C의 사용은, 800 μM의 N-라우로일사르코신을 함유한 연마 조성물 3B의 사용으로부터 유발된 파임의 대략 55%인 파임을 유발하였다. 각각 20 ppm의 N-올레오일사르코신 및 20 ppm의 TSF-20을 함유하였지만, N-라우로일사르코신은 함유하지 않은 연마 조성물 3E 및 연마 조성물 3F의 사용은, 연마 조성물 3B의 사용으로부터 유발된 파임과 대략 동일한 파임을 유발하였다.
본 명세서에서 인용된 간행물, 특허 출원 및 특허를 포함하는 모든 참조문헌은 각각의 문헌이 참조로서 인용되게 개별적으로 그리고 구체적으로 나타내어지며 본 명세서에서 그 전체 내용이 기재되어 있는 것과 같은 동일한 정도로 참조로서 인용된다.
본 발명을 기술하는 맥락에서(특히, 이하의 청구범위의 문맥에서), 명사의 단수형, "적어도 하나" 및 그와 유사한 지시체는 본 명세서에서 달리 지시되거나 명확히 모순되지 않는 한, 단수 및 복수를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 하나 이상의 아이템의 목록에 이어지는 용어 “적어도 하나”(예를 들어, “A 및 B 중 적어도 하나”)의 사용은 본 명세서에서 달리 언급되지 않거나 내용이 명백하게 모순되지 않는 한, 열거된 아이템으로부터 선택된 하나의 아이템(A 또는 B) 또는 열거된 아이템 중 둘 이상의 임의의 조합(A 및 B)을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "포함하는", "갖는", 및 "함유하는"은 다른 언급이 없는 한 그 끝이 개방된 용어(즉, "포함하지만, 이에 국한되지 않는"을 의미 함)로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 값의 범위를 열거한 것은 단지 본 명세서에서 달리 지시되지 않는 한, 해당 범위 내에 있는 각각의 개별 값을 개별적으로 지칭하는 약식 방법으로 작용하도록 의도되며, 각각의 개별 값은 본 명세서에서 개별적으로 인용된 것과 같이 본 명세서에 통합된다. 본 명세서에서 기술된 모든 방법은 본 명세서에서 달리 지시되지 않는 한, 또는 문맥이 명백하게 부인하지 않는 이상, 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본 명세서에서 제공된 모든 및 임의의 실시예 또는 예시적인 언어(예를 들어서, "예컨대" 또는 "예를 들어")의 사용은 달리 명시되지 않는 한 단지 본 발명을 더 잘 예시하도록 의도되었으며 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 본 명세서 내의 어떠한 언어도 청구항에서 청구되지 않은 요소를 본 발명의 실행에 있어서 필수적인 것으로 나타내는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명의 바람직한 구현예들이 본 발명을 수행하기 위해 본 발명자들에게 공지된 최선의 양태를 포함하여, 본 명세서에서 기술되었다. 상기 바람직한 구현예의 변형은 상기 설명을 읽음으로써 당업자에게 명백해질 수 있다. 본 발명자는 당업자가 그러한 변형을 적절하게 사용하기를 기대하며, 본 발명자는 본 발명이 본 명세서에 구체적으로 기재된 것과 다르게 실시될 것을 의도한다. 따라서, 본 발명은 관련 법률이 허용하는 바에 따라 본 명세서에 첨부된 청구 범위에 기재된 청구 대상의 모든 변형 및 균등물을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 달리 지시되지 않는 한, 또는 달리는 문맥에 의해 명확하게 모순되지 않는 한, 모든 가능한 변형예에서의 상기 기술된 요소들의 임의의 조합은 본 발명에 의해서 포함된다.

Claims (22)

  1. 화학적 기계적 연마 조성물로서,
    (a) 연마 입자,
    (b) 코발트 부식 억제제,
    (c) 음이온성 헤드기 및 C13-C20 지방족 테일기를 포함하는 코발트 파임 제어제,
    (d) 코발트를 산화시키는 산화제, 및
    (e) 물
    을 포함하며, 약 3 내지 약 8.5의 pH를 갖는 화학적 기계적 연마 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 약 0.1중량% 내지 약 2중량%의 연마 입자를 포함하는 연마 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코발트 부식 억제제가 음이온성 헤드기 및 C8-C14 지방족 테일기를 포함하는 연마 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 코발트 부식 억제제가 화학식 RCON(CH3)COOH를 갖고, 여기서 R은 C8-C13 지방족 기인 연마 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 약 50 ppm 내지 약 1000 ppm의 코발트 부식 억제제를 포함하는 연마 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 코발트 파임 제어제가 음이온성 헤드기 및 C15-C18 지방족 테일기를 포함하는 연마 조성물.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 코발트 파임 제어제가 화학식 RCON(CH3)COOH를 갖고, 여기서 R은 C15-C17 지방족 기이거나, C16-C18 알킬 디페닐옥시드 디술포네이트인 연마 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 약 5 ppm 내지 약 100 ppm의 코발트 파임 제어제를 포함하는 연마 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 NR1R2R3(여기서, R1, R2, 및 R3은 수소, 카르복시알킬, 치환된 카르복시알킬, 히드록시알킬, 치환된 히드록시알킬 및 아미노카르보닐알킬로부터 독립적으로 선택되고, R1, R2, 및 R3 중 어느 것도 수소가 아니거나, R1, R2, 및 R3 중 하나는 수소임)을 갖는 화합물; 디카르복시헤테로사이클; 헤테로시클릴알킬-α-아미노산; N-(아미도알킬)아미노산; 비치환된 헤테로사이클; 알킬치환된 헤테로사이클; 치환된-알킬치환된 헤테로사이클; N-아미노알킬-α-아미노산; 및 그들의 조합으로부터 선택된 코발트 촉진제를 추가로 포함하는 연마 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 산화제가 과산화수소인 연마 조성물.
  11. 기재를 화학적으로 기계적으로 연마하는 방법으로서,
    (i) 기재를, 연마 패드, 및
    (a) 연마 입자,
    (b) 코발트 부식 억제제,
    (c) 음이온성 헤드기 및 C13-C20 지방족 테일기를 포함하는 코발트 파임 제어제,
    (d) 코발트를 산화시키는 산화제, 및
    (e) 물
    을 포함하며, 약 3 내지 약 8.5의 pH를 갖는 화학적 기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계,
    (ii) 연마 패드 및 화학적 기계적 연마 조성물을 기재에 대해서 움직이는 단계, 및
    (iii) 기재의 적어도 일부를 마모시켜 기재를 연마하는 단계
    를 포함하는, 기재를 화학적으로 기계적으로 연마하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 연마 조성물이 약 0.1중량% 내지 약 2중량%의 연마 입자를 포함하는 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 코발트 부식 억제제가 음이온성 헤드기 및 C8-C14 지방족 테일기를 포함하는 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 코발트 부식 억제제가 화학식 RCON(CH3)COOH를 갖고, 여기서 R은 C8-C13 지방족 기인 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 연마 조성물이 약 50 ppm 내지 약 1000 ppm의 코발트 부식 억제제를 포함하는 방법.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 코발트 파임 제어제가 음이온성 헤드기 및 C15-C18 알킬 또는 C15-C18 알케닐 테일기를 포함하는 방법.
  17. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 코발트 파임 제어제가 화학식 RCON(CH3)COOH를 갖고, 여기서 R은 C15-C17 지방족 기이거나, C16-C18 알킬 디페닐옥시드 디술포네이트인 방법.
  18. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 연마 조성물이 약 5 ppm 내지 약 100 ppm의 코발트 파임 제어제를 포함하는 방법.
  19. 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 연마 조성물이 화학식 NR1R2R3(여기서, R1, R2, 및 R3은 수소, 카르복시알킬, 치환된 카르복시알킬, 히드록시알킬, 치환된 히드록시알킬 및 아미노카르보닐알킬로부터 독립적으로 선택되고, R1, R2, 및 R3 중 어느 것도 수소가 아니거나, R1, R2, 및 R3 중 하나는 수소임)을 갖는 화합물; 디카르복시헤테로사이클; 헤테로시클릴알킬-α-아미노산; N-(아미도알킬)아미노산; 비치환된 헤테로사이클; 알킬치환된 헤테로사이클; 치환된-알킬치환된 헤테로사이클; N-아미노알킬-α-아미노산; 및 그들의 조합으로부터 선택된 코발트 촉진제를 추가로 포함하는 방법.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 산화제가 과산화수소인 방법.
  21. 제11항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 기재가 코발트를 포함하고, 코발트의 적어도 일부를 마모시켜 기재를 연마하는 방법.
  22. 제11항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 기재가 반도체 장치를 포함하는 방법.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201511793D0 (en) * 2015-07-06 2015-08-19 Pipa Solutions Ltd Biometric security for cryptographic system
KR102641590B1 (ko) * 2015-08-12 2024-02-27 바스프 에스이 코발트 함유 기판의 연마를 위한 화학 기계 연마 (cmp) 조성물의 용도
US9528030B1 (en) * 2015-10-21 2016-12-27 Cabot Microelectronics Corporation Cobalt inhibitor combination for improved dishing
IL262380B (en) * 2016-04-27 2022-08-01 Basf Se Use of chemical mechanical polishing preparation for polishing substrates containing cobalt and/or cobalt alloy
TWI660017B (zh) * 2016-07-14 2019-05-21 卡博特微電子公司 用於鈷化學機械拋光(cmp)之替代氧化劑
US10233356B2 (en) 2017-03-06 2019-03-19 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing slurry for cobalt-containing substrate
US10077382B1 (en) 2017-03-06 2018-09-18 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method for polishing cobalt-containing substrate
JP6901297B2 (ja) 2017-03-22 2021-07-14 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
US10676646B2 (en) 2017-05-25 2020-06-09 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Chemical mechanical polishing slurry for cobalt applications
US10522398B2 (en) 2017-08-31 2019-12-31 International Business Machines Corporation Modulating metal interconnect surface topography
US10170335B1 (en) 2017-09-21 2019-01-01 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing method for cobalt
US10790363B2 (en) 2018-08-03 2020-09-29 Globalfoundries Inc. IC structure with metal cap on cobalt layer and methods of forming same
US10968366B2 (en) 2018-12-04 2021-04-06 Cmc Materials, Inc. Composition and method for metal CMP
KR20200097966A (ko) * 2019-02-11 2020-08-20 삼성전자주식회사 연마 조성물 및 이를 사용한 반도체 소자 제조 방법

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009081300A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Fujifilm Corp 金属研磨用組成物及びそれを用いた研磨方法
KR20090087268A (ko) * 2008-02-12 2009-08-17 삼성전자주식회사 화학적 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한화학적 기계적 연마 방법
KR20100067610A (ko) * 2008-12-11 2010-06-21 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스 인코포레이티드 화학 기계 연마 조성물 및 관련 방법
KR20130011943A (ko) * 2011-07-20 2013-01-30 히다찌 가세이 고오교 가부시끼가이샤 연마제 및 기판의 연마 방법
KR20130016200A (ko) * 2010-01-29 2013-02-14 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 금속 배선이 제공된 반도체를 위한 세정제
KR20130020587A (ko) * 2011-08-15 2013-02-27 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스 인코포레이티드 텅스텐의 화학 기계적 폴리싱 방법
US20140199840A1 (en) * 2013-01-11 2014-07-17 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing apparatus and methods

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4711735A (en) 1986-09-12 1987-12-08 Gulley Harold J Coolant additive with corrosion inhibitive and scale preventative properties
US5230833A (en) 1989-06-09 1993-07-27 Nalco Chemical Company Low sodium, low metals silica polishing slurries
US5196353A (en) 1992-01-03 1993-03-23 Micron Technology, Inc. Method for controlling a semiconductor (CMP) process by measuring a surface temperature and developing a thermal image of the wafer
US5316573A (en) 1992-03-12 1994-05-31 International Business Machines Corporation Corrosion inhibition with CU-BTA
US6614529B1 (en) 1992-12-28 2003-09-02 Applied Materials, Inc. In-situ real-time monitoring technique and apparatus for endpoint detection of thin films during chemical/mechanical polishing planarization
US5658183A (en) 1993-08-25 1997-08-19 Micron Technology, Inc. System for real-time control of semiconductor wafer polishing including optical monitoring
US5433651A (en) 1993-12-22 1995-07-18 International Business Machines Corporation In-situ endpoint detection and process monitoring method and apparatus for chemical-mechanical polishing
JP3270282B2 (ja) 1994-02-21 2002-04-02 株式会社東芝 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法
JP3313505B2 (ja) 1994-04-14 2002-08-12 株式会社日立製作所 研磨加工法
JP3329572B2 (ja) 1994-04-15 2002-09-30 福田金属箔粉工業株式会社 印刷回路用銅箔およびその表面処理方法
US5964643A (en) 1995-03-28 1999-10-12 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for in-situ monitoring of chemical mechanical polishing operations
US5893796A (en) 1995-03-28 1999-04-13 Applied Materials, Inc. Forming a transparent window in a polishing pad for a chemical mechanical polishing apparatus
US5838447A (en) 1995-07-20 1998-11-17 Ebara Corporation Polishing apparatus including thickness or flatness detector
US5872633A (en) 1996-07-26 1999-02-16 Speedfam Corporation Methods and apparatus for detecting removal of thin film layers during planarization
US6585933B1 (en) 1999-05-03 2003-07-01 Betzdearborn, Inc. Method and composition for inhibiting corrosion in aqueous systems
GB9924358D0 (en) * 1999-10-14 1999-12-15 Brad Chem Technology Ltd Corrosion inhibiting compositions
US6527817B1 (en) * 1999-11-15 2003-03-04 Cabot Microelectronics Corporation Composition and method for planarizing surfaces
JP2004172606A (ja) 2002-11-08 2004-06-17 Sumitomo Chem Co Ltd 金属研磨材組成物及び研磨方法
JP2005244123A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Fujimi Inc 研磨用組成物
US7931714B2 (en) 2007-10-08 2011-04-26 Uwiz Technology Co., Ltd. Composition useful to chemical mechanical planarization of metal
US8435421B2 (en) * 2007-11-27 2013-05-07 Cabot Microelectronics Corporation Metal-passivating CMP compositions and methods
TW200925326A (en) 2007-12-06 2009-06-16 Uwiz Technology Co Ltd Sarcosine compound for using as corrosion inhibitor
US8337716B2 (en) * 2008-01-23 2012-12-25 Uwiz Technology Co., Ltd. Sarcosine compound used as corrosion inhibitor
CN101525563B (zh) 2008-03-03 2011-04-13 盟智科技股份有限公司 用于后研磨清洁剂的腐蚀抑制剂
CN101580700B (zh) 2008-05-16 2015-08-19 盟智科技股份有限公司 化学机械研磨的组成物
US8722592B2 (en) 2008-07-25 2014-05-13 Wincom, Inc. Use of triazoles in reducing cobalt leaching from cobalt-containing metal working tools
US8540893B2 (en) 2008-08-04 2013-09-24 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing composition and methods relating thereto
US20100193728A1 (en) * 2008-08-05 2010-08-05 Song-Yuan Chang Chemical Mechanical Polishing Composition
TWI454561B (zh) 2008-12-30 2014-10-01 Uwiz Technology Co Ltd A polishing composition for planarizing the metal layer
JP5858597B2 (ja) * 2010-01-29 2016-02-10 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ，インコーポレイテッド タングステン配線半導体用洗浄剤
WO2012073909A1 (ja) 2010-11-29 2012-06-07 和光純薬工業株式会社 銅配線用基板洗浄剤及び銅配線半導体基板の洗浄方法
EP2502969A1 (en) 2011-03-22 2012-09-26 Basf Se A chemical mechanical polishing (cmp) composition comprising two types of corrosion inhibitors
WO2012127398A1 (en) 2011-03-22 2012-09-27 Basf Se A chemical mechanical polishing (cmp) composition comprising a polymeric polyamine
CN102304327A (zh) * 2011-07-05 2012-01-04 复旦大学 一种基于金属Co的抛光工艺的抛光液
JP2013080751A (ja) * 2011-09-30 2013-05-02 Fujimi Inc 研磨用組成物
US20130186850A1 (en) * 2012-01-24 2013-07-25 Applied Materials, Inc. Slurry for cobalt applications
TWI456013B (zh) 2012-04-10 2014-10-11 Uwiz Technology Co Ltd 研磨液組成物
US8717710B2 (en) 2012-05-08 2014-05-06 HGST Netherlands, B.V. Corrosion-resistant bit patterned media (BPM) and discrete track media (DTM) and methods of production thereof
US8980750B2 (en) * 2012-07-06 2015-03-17 Basf Se Chemical mechanical polishing (CMP) composition comprising a non-ionic surfactant and a carbonate salt
SG11201506102TA (en) * 2013-02-28 2015-09-29 Fujimi Inc Polishing slurry for cobalt removal
US9340706B2 (en) * 2013-10-10 2016-05-17 Cabot Microelectronics Corporation Mixed abrasive polishing compositions
US10358579B2 (en) 2013-12-03 2019-07-23 Cabot Microelectronics Corporation CMP compositions and methods for polishing nickel phosphorous surfaces
JP2015203081A (ja) * 2014-04-15 2015-11-16 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
US10217645B2 (en) * 2014-07-25 2019-02-26 Versum Materials Us, Llc Chemical mechanical polishing (CMP) of cobalt-containing substrate
US9735030B2 (en) * 2014-09-05 2017-08-15 Fujifilm Planar Solutions, LLC Polishing compositions and methods for polishing cobalt films

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009081300A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Fujifilm Corp 金属研磨用組成物及びそれを用いた研磨方法
KR20090087268A (ko) * 2008-02-12 2009-08-17 삼성전자주식회사 화학적 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한화학적 기계적 연마 방법
KR20100067610A (ko) * 2008-12-11 2010-06-21 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스 인코포레이티드 화학 기계 연마 조성물 및 관련 방법
KR20130016200A (ko) * 2010-01-29 2013-02-14 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 금속 배선이 제공된 반도체를 위한 세정제
KR20130011943A (ko) * 2011-07-20 2013-01-30 히다찌 가세이 고오교 가부시끼가이샤 연마제 및 기판의 연마 방법
KR20130020587A (ko) * 2011-08-15 2013-02-27 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스 인코포레이티드 텅스텐의 화학 기계적 폴리싱 방법
US20140199840A1 (en) * 2013-01-11 2014-07-17 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing apparatus and methods

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