KR20180122326A - 반도체 기판을 화학 기계적 연마하는 방법 - Google Patents

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Abstract

기재를 연마하는 방법은, 티타늄 질화물 및 티타늄을 함유하는 기재를 제공하는 단계; 물, 산화제, 선형 폴리알킬렌이민 폴리머, 양성 표면 전하를 갖는 콜로이드 실리카 연삭재, 카복실산, 제이철 이온의 공급원 및 선택적인 pH 조정제를 함유하는 화학 기계적 연마 조성물을 제공하는 단계; 연마 표면을 갖는 화학 기계적 연마 패드를 제공하는 단계; 상기 연마 패드와 상기 기재 사이의 계면에서 동적 접촉을 생성하는 단계; 상기 연마 패드와 상기 기재 사이의 계면에 또는 그 근처에서 상기 연마 표면 상으로 상기 연마 조성물을 분배하는 단계; 및 상기 티타늄 질화물의 적어도 일부 및 상기 티타늄의 적어도 일부를 연마하여 제거하는 단계를 포함한다. 이 연마 방법은 티타늄과 티타늄 질화물의 높은 제거율을 지닌다.

Description

반도체 기판을 화학 기계적 연마하는 방법
본 발명은 화학 기계적 연마의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 티타늄 질화물 및 티타늄을 함유하는 기재를 화학 기계적 연마하기 위한 방법에 대한 것으로; 초기 성분으로: 물; 산화제; 선형 폴리알킬렌이민 폴리머; 양성 표면 전하를 갖는 콜로이드 실리카 연삭재; 카복실산; 제이철 이온의 공급원; 그리고, 선택적으로 pH 조정제를 함유하는 연마 조성물을 제공하는 단계로; 상기 연마 조성물은 1 내지 4의 pH를 가지는 단계; 연마 표면을 갖는 화학 기계적 연마 패드를 제공하는 단계; 상기 연마 패드와 상기 기재 사이의 계면에서 동적 접촉을 생성하는 단계; 및 상기 연마 패드와 상기 기재 사이의 계면에 또는 그 근처에서 연마 표면상으로 상기 연마 조성물을 분배하는 단계를 포함하는 방법이 제공되며; 여기서 티타늄 질화물의 적어도 일부 및 티타늄의 적어도 일부는 티타늄 질화물과 티타늄 사이의 선택성으로 연마되어 제거된다.
집적회로 및 다른 전자 디바이스의 제작에서, 전도체, 반도체 및 유전체 물질의 다중 층이 반도체 웨이퍼의 표면상에 증착되거나 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 제거된다. 전도체, 반도체 및 유전체 물질의 박층은 수많은 증착 기술에 의해 증착될 수 있다. 최신 공정에서의 일반적인 증착 기술은 스퍼터링으로도 공지된, 물리적 기상 증착 (PVD), 화학적 기상 증착 (CVD), 플라즈마-강화 화학적 기상 증착 (PECVD), 및 전기화학적 도금 (ECP)을 포함한다.
물질들의 층이 순차적으로 증착되고 제거됨에 따라, 웨이퍼의 최상위 표면은 비-평면이 된다. 후속하는 반도체 가공처리 (예를 들어, 금속화)는 웨이퍼가 평평한 표면을 가질 것을 요구하기 때문에, 웨이퍼는 평탄화될 필요가 있다. 평탄화는 원하지 않는 표면 형상 및 표면 결함, 예컨대 굴곡 표면, 덩어리화된 물질, 결정 격자 손상, 스크래치, 및 오염된 층 또는 물질을 제거하는 데 유용하다.
화학 기계적 평탄화, 또는 화학 기계적 연마 (CMP)는 기재, 예컨대 반도체 웨이퍼를 평탄화하기 위해 사용된 일반적인 기술이다. 종래의 CMP에서, 웨이퍼는 캐리어 어셈블리 상에 실장되고 CMP 장치 내의 연마 패드와 접촉하여 배치된다. 캐리어 어셈블리는 연마 패드에 대해 웨이퍼를 가압하여 웨이퍼에 통제 가능한 압력을 제공한다. 패드는 외부 추진력에 의해 웨이퍼에 대해 이동 (예를 들어, 회전)된다. 이와 동시에, 연마 조성물 ("슬러리") 또는 다른 연마 용액이 웨이퍼와 연마 패드 사이에 제공된다. 따라서, 웨이퍼 표면은 연마되고 패드 표면과 슬러리의 화학적 및 기계적 작용에 의해 평탄해진다.
제1 금속층 및 제2 층을 포함하는 다층 기재의 하나 이상의 층을 연마하기 위한 조성물 및 방법은 Wang 등의 미국 특허 번호 6,867,140에 개시되어 있다. 구체적으로, Wang 등은: (i) 제1 금속층을 (a) 액체 캐리어, (b) 적어도 1종의 산화제, (c) 시스템이 기재의 적어도 1종의 층을 연마하는 속도를 증가시키는 적어도 1종의 카복실산, (d) 폴리에틸렌이민, (e) 연마 패드 및/또는 연삭재를 포함하는 연마 시스템과 접촉시키는 단계, 및 (ii) 상기 제1 금속층의 적어도 일부분이 기재로부터 제거될 때까지 제1 금속층을 상기 시스템으로 연마하는 단계를 포함하는 제1 금속층 및 제2 층을 포함하는 다층 기재의 하나 이상의 층을 연마하기 위한 방법을 개시한다.
그럼에도 불구하고, 향상된 텅스텐 연마 속도 및 티타늄 질화물 특징 대 티타늄 특징을 선택적으로 제거하기 위한 제거율 선택성을 나타내는 신규한 화학 기계적 연마 조성물에 대한 계속적인 요구가 있다.
본 발명은: 기재를 제공하는 단계로, 상기 기재는 노출된 티타늄 질화물 (TiN) 피쳐 및 노출된 티타늄 (Ti) 피쳐를 가지는 단계; 초기 성분으로: 물; 산화제; 선형 폴리알킬렌이민 폴리머; 양성 표면 전하를 갖는 콜로이드 실리카 연삭재; 카복실산; 제이철 이온의 공급원; 그리고, 선택적으로 pH 조정제를 포함하는 화학 기계적 연마 조성물을 제공하는 단계로; 상기 화학 기계적 연마 조성물은 1 내지 4의 pH를 가지는 단계; 연마 표면을 갖는 화학 기계적 연마 패드를 제공하는 단계; 상기 화학 기계적 연마 패드와 상기 기재 사이의 계면에서 동적 접촉을 생성하는 단계; 및 상기 화학 기계적 연마 패드와 상기 기재 사이의 계면에 또는 그 근처에서 화학 기계적 연마 패드의 연마 표면상으로 상기 화학 기계적 연마 조성물을 분배하는 단계를 포함하는, 기재를 연마하는 방법을 제공하고; 여기서 노출된 티타늄 질화물 (TiN) 피쳐의 적어도 일부 및 노출된 티타늄 (Ti) 피쳐의 적어도 일부는 기재로부터 연마되어 제거되고; 그리고 여기서 노출된 티타늄 질화물 (TiN) 피쳐와 노출된 티타늄 (Ti) 피쳐 사이의 제거율 선택성이 ≥ 100인 화학 기계적 연마 조성물이 제공된다.
본 발명은 기재를 제공하는 단계로, 상기 기재는 노출된 티타늄 질화물 (TiN) 피쳐 및 노출된 티타늄 (Ti) 피쳐를 가지는 단계; 초기 성분으로: 물; 산화제; 선형 폴리알킬렌이민 폴리머; 양성 표면 전하를 갖는 콜로이드 실리카 연삭재; 카복실산; 제이철 니트레이트 (Fe(NO3)3); 그리고, 선택적으로 pH 조정제로 구성되는 화학 기계적 연마 조성물을 제공하는 단계로; 상기 화학 기계적 연마 조성물은 1 내지 4의 pH를 가지는 단계; 연마 표면을 갖는 화학 기계적 연마 패드를 제공하는 단계; 상기 화학 기계적 연마 패드와 상기 기재 사이의 계면에서 동적 접촉을 생성하는 단계; 및 상기 화학 기계적 연마 패드와 상기 기재 사이의 계면에 또는 그 근처에서 화학 기계적 연마 패드의 연마 표면상으로 상기 화학 기계적 연마 조성물을 분배하는 단계를 포함하는, 기재를 연마하는 방법을 제공하고; 여기서 노출된 티타늄 질화물 (TiN) 피쳐의 적어도 일부 및 노출된 티타늄 (Ti) 피쳐의 적어도 일부는 기재로부터 연마되어 제거되고; 그리고 여기서 노출된 티타늄 질화물 (TiN) 피쳐와 노출된 티타늄 (Ti) 피쳐 사이의 제거율 선택성이 ≥ 100인 화학 기계적 연마 조성물이 제공된다.
본 발명의 기재를 연마하는 방법은 1 내지 4의 시스템 pH로 양성 표면 전하를 갖는 선형 폴리알킬렌이민 폴리머와 콜로이드 실리카 연삭재의 상승작용 조합을 함유하는 화학 기계적 연마 조성물을 사용한다. 1 내지 4의 시스템 pH로 양성 표면 전하를 갖는 선형 폴리알킬렌이민 폴리머와 콜로이드 실리카 연삭재의 상승작용 조합은 티타늄의 제거를 상당히 감소시키면서 텅스텐 및 티타늄 질화물의 급속 제거를 제공한다는 것이 놀랍게도 밝혀졌다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서는: 기재를 제공하는 단계로, 상기 기재는 노출된 티타늄 질화물 (TiN) 피쳐 및 노출된 티타늄 (Ti) 피쳐를 가지는 단계 (바람직하게는, 상기 기재는 또한 노출된 텅스텐 (W) 피쳐를 가짐); 초기 성분으로: 물; 산화제; 선형 폴리알킬렌이민 폴리머; 양성 표면 전하를 갖는 콜로이드 실리카 연삭재; 카복실산; 제이철 이온의 공급원 (바람직하게는, 제이철 니트레이트 (Fe(NO3)3)); 그리고, 선택적인 pH 조정제를 포함하는 (바람직하게는, 구성되는) 화학 기계적 연마 조성물을 제공하는 단계로; 상기 화학 기계적 연마 조성물은 1 내지 4 (바람직하게는, 1.5 내지 3; 더 바람직하게는, 1.75 내지 2.5; 가장 바람직하게는, 1.9 내지 2.1)의 pH를 가지는 단계; 연마 표면을 갖는 화학 기계적 연마 패드를 제공하는 단계; 상기 화학 기계적 연마 패드와 상기 기재 사이의 계면에서 동적 접촉을 생성하는 단계; 및 상기 화학 기계적 연마 패드와 상기 기재 사이의 계면에 또는 그 근처에서 화학 기계적 연마 패드의 연마 표면상으로 상기 화학 기계적 연마 조성물을 분배하는 단계를 포함하고; 여기서 노출된 티타늄 질화물 (TiN) 피쳐의 적어도 일부 및 노출된 티타늄 (Ti) 피쳐의 적어도 일부는 기재로부터 연마되어 제거되고; 그리고 여기서 노출된 티타늄 질화물 (TiN) 피쳐와 노출된 티타늄 (Ti) 피쳐 사이의 제거율 선택성이 ≥ 100인 화학 기계적 연마 조성물이 제공된다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 기재는 노출된 티타늄 질화물 (TiN) 피쳐 및 노출된 티타늄 (Ti) 피쳐를 가진다. 더 바람직하게는, 제공된 기재는 적어도 1종의 노출된 티타늄 질화물 (TiN) 피쳐 및 적어도 1종의 노출된 티타늄 (Ti) 피쳐를 가지는 반도체 기판이다. 가장 바람직하게는, 제공된 기재는 노출된 텅스텐 피쳐, 노출된 티타늄 질화물 (TiN) 피쳐 및 노출된 티타늄 (Ti) 피쳐를 가지는 반도체 기판이다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물 내의 물은 부수적인 불순물을 제한하도록 탈이온화되고 증류된 것 중 적어도 하나이다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 산화제를 함유하고, 상기 산화제는 과산화수소 (H2O2), 모노퍼설페이트, 아이오데이트, 마그네슘 퍼프탈레이트, 퍼아세트산 및 다른 과-산, 퍼설페이트, 브로메이트, 퍼브로메이트, 퍼설페이트, 퍼아세트산, 퍼아이오데이트, 니트레이트, 철 염, 세륨 염, Mn (III), Mn (IV) 및 Mn (VI) 염, 은 염, 구리 염, 크로뮴 염, 코발트 염, 할로겐, 차아염소산염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 상기 산화제는 과산화수소, 퍼클로레이트, 퍼브로메이트; 퍼아이오데이트, 퍼설페이트 및 퍼아세트산으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 상기 산화제는 과산화수소이다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 0.01 내지 10 wt% (더 바람직하게는, 0.1 내지 5 wt%; 가장 바람직하게는, 1 내지 3 wt%)의 산화제를 함유한다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 선형 폴리알킬렌이민 폴리머를 함유한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 선형 폴리알킬렌이민 폴리머를 함유하고, 상기 선형 폴리알킬렌이민 폴리머는 선형 폴리에틸렌이민 폴리머이다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 선형 폴리알킬렌이민 폴리머를 함유하고, 상기 폴리알킬렌이민 폴리머는 500 내지 100,000 (바람직하게는, 750 내지 10,000; 더 바람직하게는, 1,000 내지 5,000; 가장 바람직하게는, 1,500 내지 2,000) 달톤의 수 평균 분자량, MN을 가진다. 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 선형 폴리알킬렌이민 폴리머를 함유하고, 상기 선형 폴리알킬렌이민 폴리머는 선형 폴리에틸렌이민 폴리머이고 상기 선형 폴리에틸렌이민 폴리머는 500 내지 100,000 (바람직하게는, 750 내지 10,000; 더 바람직하게는, 1,000 내지 5,000; 가장 바람직하게는, 1,500 내지 2,000) 달톤의 수 평균 분자량, MN을 가진다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 0.0005 내지 0.1 wt% (더 바람직하게는, 0.001 내지 0.03 wt%; 가장 바람직하게는, 0.0015 내지 0.0025 wt%)의 선형 폴리알킬렌이민 폴리머를 함유한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 0.0005 내지 0.1 wt% (더 바람직하게는, 0.001 내지 0.03 wt%; 가장 바람직하게는, 0.0015 내지 0.0025 wt%)의 선형 폴리알킬렌이민 폴리머를 함유하고; 상기 선형 폴리알킬렌이민 폴리머는 선형 폴리에틸렌이민 폴리머이다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 0.0005 내지 0.1 wt% (더 바람직하게는, 0.001 내지 0.03 wt%; 가장 바람직하게는, 0.0015 내지 0.0025 wt%)의 선형 폴리알킬렌이민 폴리머를 함유하고; 상기 선형 폴리알킬렌이민 폴리머는 선형 폴리에틸렌이민 폴리머이고; 상기 선형 폴리에틸렌이민 폴리머는 500 내지 100,000 (바람직하게는, 750 내지 10,000; 더 바람직하게는, 1,000 내지 5,000; 가장 바람직하게는, 1,500 내지 2,000) 달톤의 수 평균 분자량, MN을 가진다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 양성 표면 전하를 갖는 콜로이드 실리카 연삭재를 함유하고, 상기 화학 기계적 연마 조성물은 1 내지 4 (더 바람직하게는, 1.5 내지 3; 더욱 더 바람직하게는, 1.75 내지 2.5; 가장 바람직하게는, 1.9 내지 2.1)의 pH를 가진다. 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 양성 표면 전하를 갖는 콜로이드 실리카 연삭재를 함유하고, 상기 화학 기계적 연마 조성물은 > 1 mV의 제타 전위로 지시될 때 1 내지 4 (더 바람직하게는, 1.5 내지 3; 더욱 더 바람직하게는, 1.75 내지 2.5; 가장 바람직하게는, 1.9 내지 2.1)의 pH를 가진다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 양성 표면 전하를 갖는 콜로이드 실리카 연삭재를 함유하고, 상기 콜로이드 실리카 연삭재는 동적 광 산란 기술에 의해 측정된 바와 같은 평균 입자 크기 ≤ 100 nm (바람직하게는, 5 내지 100 nm; 더 바람직하게는, 10 내지 60 nm; 가장 바람직하게는, 20 내지 60 nm)를 가진다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 양성 표면 전하를 갖는 콜로이드 실리카 연삭재를 0.01 내지 40 wt% (더 바람직하게는 0.1 내지 10 wt%; 가장 바람직하게는, 0.5 내지 1 wt%) 함유한다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 카복실산을 함유한다. 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 카복실산을 함유하고, 상기 카복실산은 아세트산; 시트르산; 에틸 아세토아세테이트; 글라이콜산; 락트산; 말산; 옥살산; 살리실산; 나트륨 디에틸 디티오카바메이트; 석신산; 타르타르산; 티오글리콜 산; 글리신; 알라닌; 아스파르트산; 말론산; 글루테르 산; 3-하이드록시부티르산; 프로피온산; 프탈산; 이소프탈산; 3-하이드록시 살리실산; 3,5-디하이드록시 살리실산; 갈산; 글루콘산; 탄닌산; 염; 및, 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 카복실산을 함유하고, 상기 카복실산은 아세트산, 시트르산, 에틸 아세토아세테이트, 글라이콜산, 락트산, 말산, 말론산, 석신산, 옥살산 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된다. 더욱 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 카복실산을 함유하고, 상기 카복실산은 말론산 및 석신산으로 구성된 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 카복실산을 함유하고, 상기 카복실산은 말론산이다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 0.01 내지 5 wt% (더 바람직하게는 0.05 내지 1 wt%; 가장 바람직하게는, 0.1 내지 0.5 wt%)의 카복실산을 함유한다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 제이철 이온의 공급원을 함유한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 제이철 이온의 공급원을 함유하고, 상기 제이철 이온의 공급원은 철 (III) 염으로 구성된 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 제이철 이온의 공급원을 함유하고, 상기 제이철 이온의 공급원은 제이철 니트레이트 (Fe(NO3)3)이다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 0.001 내지 1 wt% (더 바람직하게는 0.01 내지 0.1 wt%; 가장 바람직하게는, 0.03 내지 0.05 wt%)의 제이철 이온의 공급원을 함유한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 0.001 내지 1 wt% (더 바람직하게는 0.01 내지 0.1 wt%; 가장 바람직하게는, 0.03 내지 0.05 wt%)의 제이철 니트레이트 (Fe(NO3)3)를 함유한다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 1 내지 4의 pH를 가진다. 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 1.5 내지 3의 pH를 가진다. 더욱 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 1.75 내지 2.5의 pH를 가진다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 1.9 내지 2.1의 pH를 가진다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 pH 조정제를 선택적으로 함유한다. 바람직하게는, 상기 pH 조정제는 무기 및 유기 pH 조정제로 구성된 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 상기 pH 조정제는 무기 산 및 무기 염기로 구성된 군으로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 상기 pH 조정제는 무기 염기이다. 가장 바람직하게는, 상기 pH 조정제는 수산화칼륨이다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 패드는 당해 분야에서 공지된 임의의 적합한 연마 패드에 의할 수 있다. 당해 분야의 숙련가는 본 발명의 방법에서 사용하기 위한 적절한 화학 기계적 연마 패드를 선택하는 것을 알 것이다. 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 패드는 직조된 및 부직포 연마 패드로부터 선택된다. 더욱 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 패드는 폴리우레탄 연마층을 포함한다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 패드는 폴리머 중공 코어 극미립자 및 폴리우레탄 함침된 부직포 서브패드를 함유하는 폴리우레탄 연마층을 포함한다. 바람직하게는, 제공된 화학 기계적 연마 패드는 연마 표면 상에 적어도 1종의 홈을 갖는다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 화학 기계적 연마 패드와 기재 사이의 계면에 또는 그 근처에 제공된 화학 기계적 연마 패드의 연마 표면상으로 분배된다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 동적 접촉은 제공된 화학 기계적 연마 패드와 기재 사이의 계면에서, 연마되어 지는 기재의 표면에 수직으로 0.69 내지 34.5 kPa의 다운 포스로 생성된다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 여기서 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 ≥ 1,500 Å/min의 텅스텐 제거율을 가진다. 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 기재는 노출된 텅스텐 피쳐를 가지고, 여기서 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 200 mm 연마 기계 상에서 80 분당 회전수의 압반 속도, 81 분당 회전수의 캐리어 속도, 125 mL/min의 화학 기계적 연마 조성물 유량, 21.4 kPa의 명목 다운 포스로 ≥ 1,500 Å/min의 텅스텐 제거율을 가지고; 상기 화학 기계적 연마 패드는 폴리머 중공 코어 극미립자 및 폴리우레탄 함침된 부직포 서브패드를 함유하는 폴리우레탄 연마층을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 기재는 노출된 텅스텐 피쳐를 가지고, 여기서 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 ≥ 1,500 Å/min의 텅스텐 제거율을 가지고; 여기서 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 ≤ 24 Å/min의 티타늄 제거율을 가지고 그리고 여기서 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 ≥ 2,400 Å/min의 티타늄 질화물 제거율을 가진다. 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 기재는 노출된 텅스텐 피쳐를 가지고, 여기서 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 200 mm 연마 기계 상에서 80 분당 회전수의 압반 속도, 81 분당 회전수의 캐리어 속도, 125 mL/min의 화학 기계적 연마 조성물 유량, 21.4 kPa의 명목 다운 포스로 ≥ 1,500 Å/min의 텅스텐 제거율, ≤ 24 Å/min의 티타늄 제거율, ≥ 2,400 Å/min의 티타늄 질화물 제거율을 가지고; 상기 화학 기계적 연마 패드는 폴리머 중공 코어 극미립자 및 폴리우레탄 함침된 부직포 서브패드를 함유하는 폴리우레탄 연마층을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 기재는 노출된 텅스텐 피쳐를 가지고, 여기서 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 ≥ 1,500 Å/min의 텅스텐 제거율을 가지고; 여기서 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 ≤ 23 Å/min의 티타늄 제거율을 가지고 그리고 여기서 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 ≥ 2,500 Å/min의 티타늄 질화물 제거율을 가진다. 더 바람직하게는, 본 발명의 기재를 연마하는 방법에서, 제공된 기재는 노출된 텅스텐 피쳐를 가지고, 여기서 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 200 mm 연마 기계 상에서 80 분당 회전수의 압반 속도, 81 분당 회전수의 캐리어 속도, 125 mL/min의 화학 기계적 연마 조성물 유량, 21.4 kPa의 명목 다운 포스로 ≥ 1,500 Å/min의 텅스텐 제거율, ≤ 23 Å/min의 티타늄 제거율, ≥ 2,500 Å/min의 티타늄 질화물 제거율을 가지고; 상기 화학 기계적 연마 패드는 폴리머 중공 코어 극미립자 및 폴리우레탄 함침된 부직포 서브패드를 함유하는 폴리우레탄 연마층을 포함한다.
본 발명의 일부 구현예가 이제 다음과 같은 실시예로 상세히 기재될 것이다.
비교 실시예 C1-C5 및 실시예 1
화학 기계적 연마 조성물 제조
비교 실시예 C1-C5 및 실시예 1의 화학 기계적 연마 조성물은 표 1에 열거된 양으로 되는 성분을 탈이온수인 나머지 성분과 배합하고 수산화칼륨으로 표 1에 열거된 최종 pH로 조성물의 pH를 조정함으로써 제조하였다.
Figure pct00001
비교 실시예 PC1-PC5 및 실시예 P1
화학 기계적 연마 제거율 실험
각각 비교 실시예 C1-C5 및 실시예 1에 따라 제조된 화학 기계적 연마 조성물을 사용하여 비교 실시예 PC1-PC5 및 실시예 P1에서 제거율 연마 시험을 수행하였다. 본 연마 제거율 실험은 Applied Materials 200 mm Mirra® 연마 기계 상에 설치된 200 mm 블랭킷 웨이퍼 상에서 수행하였다. 본 연마 제거율 실험은 SEMATECH SVTC로부터 200 mm 블랭킷 1k 테트라에틸오르토실리케이트 (TEOS) 시트 웨이퍼, SEMATECH SVTC로부터 이용가능한 텅스텐 (W) 블랭킷 웨이퍼, SEMATECH SVTC로부터 이용가능한 티타늄 (Ti) 블랭킷 웨이퍼 및 SEMATECH SVTC로부터 이용가능한 티타늄 질화물 (TiN) 블랭킷 웨이퍼 상에서 수행하였다. 모든 연마 실험은 60초 연마 기간 동안 21.4 kPa (3.1 psi)의 다운 포스, 125 mL/min의 화학 기계적 연마 조성물 유량, 80 rpm의 테이블 회전 속도 및 81 rpm의 캐리어 회전 속도로, SP2310 서브패드와 쌍으로 된 IC1010TM 폴리우레탄 연마 패드 (Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.으로부터 상업적으로 입수가능함)를 사용하여 수행하였다. 다이아몬드 패드 컨디셔너 PDA33A-D (Kinik Company로부터 상업적으로 입수가능함)를 사용하여 연마 패드를 컨디셔닝하였다. 연마 패드는 컨디셔너로 15분 동안 9 lbs (4.1 kg)의 컨디셔닝 다운 포스를 사용하고 이어서 추가의 15분 동안 7 lbs (3.18 kg)의 컨디셔닝 다운 포스를 사용하여 부수었다. 연마 패드는 연마 실험 사이에 24초 동안 7 lbs (3.18 kg)의 다운 포스를 사용하여 연마 전에 현장외에서 추가로 컨디셔닝하였다. TEOS 제거율은 KLA-Tencor FX200 계측 도구를 사용하여 연마 전후의 막 두께를 측정함에 의해 결정하였다. Jordan Valley JVX-5200T 계측 도구를 사용하여 텅스텐 (W), 티타늄 (Ti) 및 티타늄 질화물 (TiN) 제거율을 결정하였다. 제거율 실험의 결과는 표 2에 제공되어 있다.
Figure pct00002

Claims (10)

  1. 기재(substrate)를 연마하는 방법으로서,
    기재를 제공하는 단계로서, 상기 기재는 노출된 티타늄 질화물(TiN) 피쳐(feature) 및 노출된 티타늄(Ti) 피쳐를 갖는, 상기 기재를 제공하는 단계;
    초기 성분으로서,
    물;
    산화제;
    선형 폴리알킬렌이민 폴리머;
    양성 표면 전하를 갖는 콜로이드 실리카 연삭재;
    카복실산;
    제이철 이온의 공급원; 및,
    선택적인 pH 조정제를 포함하는 화학 기계적 연마 조성물을 제공하는 단계로서, 상기 화학 기계적 연마 조성물은 1 내지 4의 pH를 가지는, 상기 화학 기계적 연마 조성물을 제공하는 단계;
    연마 표면을 갖는 화학 기계적 연마 패드를 제공하는 단계;
    상기 화학 기계적 연마 패드와 상기 기재 사이의 계면에서 동적 접촉을 생성하는 단계; 및
    상기 화학 기계적 연마 패드와 상기 기재 사이의 계면에 또는 그 근처에서 상기 화학 기계적 연마 패드의 상기 연마 표면 상으로 상기 화학 기계적 연마 조성물을 분배하는 단계를 포함하되;
    상기 노출된 티타늄 질화물(TiN) 피쳐의 적어도 일부 및 상기 노출된 티타늄(Ti) 피쳐의 적어도 일부는 상기 기재로부터 연마되어 제거되고; 그리고 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 100 이상인 상기 노출된 티타늄 질화물(TiN) 피쳐와 상기 노출된 티타늄(Ti) 피쳐 사이의 제거율 선택성을 가지는, 기재를 연마하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기재는 또한 노출된 텅스텐 피쳐를 가지고; 상기 노출된 텅스텐 피쳐의 적어도 일부는 연마되어 제거되는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 200 mm 연마 기계 상에서 80 rpm(분당 회전수)의 압반 속도, 81 rpm의 캐리어 속도, 125 mL/min의 화학 기계적 연마 조성물 유량, 21.4 kPa의 명목 다운 포스로 1,500 Å/min 이상의 텅스텐 제거율을 가지고; 그리고, 상기 화학 기계적 연마 패드는 폴리머 중공 코어 극미립자 및 폴리우레탄 함침된 부직포 서브패드를 함유하는 폴리우레탄 연마층을 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 24 Å/min 이하의 티타늄 제거율 및 2,400 Å/min 이상의 티타늄 질화물 제거율을 가지는, 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 23 Å/min 이하의 티타늄 제거율 및 2,500 Å/min 이상의 티타늄 질화물 제거율을 가지는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제공된 화학 기계적 연마 조성물은, 초기 성분으로서,
    상기 물;
    상기 산화제;
    상기 선형 폴리알킬렌이민 폴리머;
    상기 콜로이드 실리카 연삭재;
    상기 카복실산;
    상기 제이철 이온의 공급원으로서, 질산제이철인, 상기 제이철 이온의 공급원; 및,
    선택적인 pH 조정제로 구성되는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기재는 또한 노출된 텅스텐 피쳐를 가지고; 상기 노출된 텅스텐 피쳐의 적어도 일부는 연마되어 제거되는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 200 mm 연마 기계 상에서 80 rpm의 압반 속도, 81 rpm의 캐리어 속도, 125 mL/min의 화학 기계적 연마 조성물 유량, 21.4 kPa의 명목 다운 포스로 1,500 Å/min 이상의 텅스텐 제거율을 가지고; 그리고, 상기 화학 기계적 연마 패드는 폴리머 중공 코어 극미립자 및 폴리우레탄 함침된 부직포 서브패드를 함유하는 폴리우레탄 연마층을 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 24 Å/min 이하의 티타늄 제거율 및 2,400 Å/min 이상의 티타늄 질화물 제거율을 가지는, 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제공된 화학 기계적 연마 조성물은 23 Å/min 이하의 티타늄 제거율 및 2,500 Å/min 이상의 티타늄 질화물 제거율을 가지는, 방법.
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