KR20210142582A - 반도체 배선 연마용 조성물 - Google Patents

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Abstract

연마 속도가 우수함과 함께, 디싱의 발생이 억제된 반도체 배선 연마용 조성물을 제공한다. 본 발명의 반도체 배선 연마용 조성물은 하기 식 (1)로 표시되는 화합물을 포함한다. R1O-(C3H6O2)n-H (1)(식 중, R1은 수소 원자, 히드록실기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1 내지 24의 탄화수소기, 또는 R2CO로 표시되는 기를 나타내고, 상기 R2는 탄소수 1 내지 24의 탄화수소기를 나타낸다. n은 괄호 내에 나타나는 글리세린 단위의 평균 중합도를 나타내고, 2 내지 60이다)

Description

반도체 배선 연마용 조성물
본 발명은 반도체 배선 연마용 조성물에 관한 것이다. 본원은 2019년 3월 22일에 일본에 출원한 일본 특허 출원 제2019-054531호의 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
반도체 배선 프로세스에 있어서는, 근년 구리 함유 금속(예를 들어, 구리, 구리 합금 등)이 배선 재료로서 사용되고 있다. 통상, 구리 함유 금속을 배선 재료로서 사용하는 경우에는, 화학 기계 연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 「CMP」라고 칭하는 경우가 있음)법을 사용하는 방법 등에 의해 구리의 배선 구조가 형성된다.
구체적으로는 먼저, 트렌치(배선홈)를 갖는 반도체 웨이퍼의 절연체층 표면에, Ta나 TaN 등의 탄탈 함유 화합물에 의해 형성된 배리어층을 형성한다. 이어서, 구리 함유 금속을 포함하는 도체층을, 적어도 트렌치 내가 완전히 묻히도록 배리어층 상에 형성한다.
그 후, 연마 공정이 실시된다. 최초의 연마 공정에서 도체층의 일부가 연마된다. 계속되는 연마 공정에서, 도체층이 트렌치 이외의 개소의 배리어층이 노출될 때까지 연마된다. 그 후 트렌치 이외의 개소의 배리어층도 연마에 의해 제거하고, 절연체층을 노출시킨다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼에 구리의 배선부가 형성된다.
전술한 반도체 배선을 형성하는 용도에 사용되는 연마용 조성물에는, 상반되는 2가지 기능이 요구된다. 첫째로, 신속히 도체층을 제거할 수 있는 것, 즉, 연마 속도가 우수한 것이다. 둘째로, 배선 금속면 표면의 디싱(접시 모양의 움푹 파임)의 발생이 억제되어 있는 것이다.
이러한 연마용 조성물로서, HLB값이 다른 2종의 폴리에테르형 비이온 계면 활성제와 연마 입자를 함유하는 것(예를 들어, 특허문헌 1)이나, 테트라아졸 화합물과 산화제를 함유하는 것(예를 들어, 특허문헌 2) 등이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2006-49709호 공보 일본 특허 공개 제2006-49790호 공보
그러나, 특허문헌 1, 2에 개시된 연마용 조성물을 사용해도, 전술한 상반되는 2가지 기능을 충분히 만족하는 것이 아니며, 여전히 개량의 여지가 있었다. 특히, 구리는 연질의 금속이기 때문에, 연마 시에 트렌치 표면의 중앙부가 보다 깊게 연마되어 디싱이 발생하기 쉽다.
따라서, 본 발명의 목적은, 연마 속도가 우수함과 함께, 디싱의 발생이 억제된 반도체 배선 연마용 조성물을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 표면에 트렌치를 갖는 절연체층과, 상기 절연체층 표면에 형성된 도체층을 갖는 반도체 웨이퍼를, 연마 속도가 우수함과 함께, 디싱의 발생이 억제된 반도체 배선 연마용 조성물을 사용하여 연마하는 공정을 포함하는, 연마 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 표면에 트렌치를 갖는 절연체층과, 상기 절연체층 표면에 형성된 도체층을 갖는 반도체 웨이퍼를, 연마 속도가 우수함과 함께, 디싱의 발생이 억제된 반도체 배선 연마용 조성물을 사용하여 연마하는 공정을 포함하는, 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 하기 식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하는 반도체 배선 연마용 조성물에 의하면, 연마 속도가 우수함과 함께, 디싱의 발생이 억제되는 것을 알아내었다. 본 발명은 이들 지견에 기초하여 완성시킨 것이다.
즉, 본 발명은, 하기 식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하는 반도체 배선 연마용 조성물(이하, 「본 발명의 연마용 조성물」이라고 칭하는 경우가 있음)을 제공한다.
R1O-(C3H6O2)n-H (1)
(식 중, R1은 수소 원자, 히드록실기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1 내지 24의 탄화수소기, 또는 R2CO로 표시되는 기를 나타내고, 상기 R2는 탄소수 1 내지 24의 탄화수소기를 나타낸다. n은 괄호 내에 나타나는 글리세린 단위의 평균 중합도를 나타내고, 2 내지 60이다)
상기 반도체 배선 연마용 조성물은, 하기 연마 조건에서 동판을 연마한 후의 동판 표면의 물 접촉각이 20°이하인 것이 바람직하다.
[연마 조건]
연마 장치를 사용하여, 폴리우레탄 적층 연마 패드에 상기 연마용 조성물을 공급 속도 200mL/min으로 공급하고, 또한 동판에 연마 압력 13.8kPa을 가하면서 연마 정반 및 캐리어를 함께 100rpm으로 회전시켜, 60초간 연마한다.
상기 반도체 배선 연마용 조성물은, 하기 시험 조건 2에서 구한 디싱량(nm)에 대한, 하기 시험 조건 1에서 구한 연마 속도(nm/min)의 비율[연마 속도(nm/min)/디싱량(nm)]이 10 이상인 것이 바람직하다.
[시험 조건 1]
연마 장치를 사용하여, 폴리우레탄 적층 연마 패드에 상기 연마용 조성물을 공급 속도 200mL/min으로 공급하고, 또한 동판에 대하여 연마 압력 13.8kPa을 가하면서 연마 정반 및 캐리어를 함께 100rpm으로 회전시켜, 60초간 연마한다. 연마 종료 후, 연마 전후의 상기 동판의 두께의 차로부터 연마 속도(nm/min)를 구한다.
[시험 조건 2]
연마 장치를 사용하여, 폴리우레탄 적층 연마 패드에 상기 연마용 조성물을 공급 속도 200mL/min으로 공급하고, 표면에 트렌치를 갖는 절연체층 상에 배리어층을 통해 마련된 구리를 포함하는 도체층을 갖는 구리 패턴 웨이퍼에 대하여, 연마 압력 13.8kPa을 가하면서 연마 정반 및 캐리어를 함께 100rpm으로 회전시켜, 상기 배리어층의 상면이 노출될 때까지 연마한다. 연마 후, 상기 구리 패턴 웨이퍼 표면의 상기 트렌치와 상기 배리어층의 상면의 단차로부터 디싱량(nm)을 구한다.
상기 반도체 배선 연마용 조성물은, 추가로 음이온 계면 활성제를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 반도체 배선 연마용 조성물은, 식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량이 0.01 내지 20g/L인 것이 바람직하다.
상기 반도체 배선 연마용 조성물은, 식 (1)로 표시되는 화합물의 중량 평균 분자량이 100 내지 3000인 것이 바람직하다.
상기 반도체 배선 연마용 조성물은, 식 (1)로 표시되는 화합물의 HLB값이 14 이상인 것이 바람직하다.
상기 반도체 배선 연마용 조성물은 추가로 산화제를 함유하고, 상기 산화제의 함유량이, 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 1 내지 50중량부인 것이 바람직하다.
상기 반도체 배선 연마용 조성물은 추가로 지립을 함유하고, 상기 지립의 함유량이, 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 1 내지 50중량부인 것이 바람직하다.
상기 반도체 배선 연마용 조성물은 추가로 산화제와 지립을 함유하고, 상기 산화제와 지립의 함유량의 비(산화제/지립; 중량비)가 20/80 내지 80/20, 상기 산화제와 지립의 합계 함유량이, 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 5 내지 100중량부인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 표면에 트렌치를 갖는 절연체층과, 상기 절연체층 표면에 형성된 도체층을 갖는 반도체 웨이퍼를, 상기 반도체 배선 연마용 조성물을 사용하여 연마하는 공정을 포함하는, 연마 방법(이하, 「본 발명의 연마 방법」이라고 칭하는 경우가 있음)을 제공한다.
본 발명은 또한, 표면에 트렌치를 갖는 절연체층과, 상기 절연체층 표면에 형성된 도체층을 갖는 반도체 웨이퍼를, 상기 반도체 배선 연마용 조성물을 사용하여 연마하는 공정을 포함하는, 반도체 디바이스의 제조 방법(이하, 「본 발명의 반도체 디바이스의 제조 방법」이라고 칭하는 경우가 있음)을 제공한다.
또한, 본 명세서에 있어서 「반도체 배선」이란, 트렌치(배선홈)를 갖는 반도체 웨이퍼의 절연체층 표면에, 구리 함유 금속을 포함하는 도체층을 적층한 후, 상기 트렌치의 외측의 도체층을 제거함으로써 트렌치 내에 도체층이 충전되는 것에 의해 형성된 것이다.
본 발명에 따르면, 연마 속도가 우수함과 함께, 디싱의 발생이 억제된 반도체 배선 연마용 조성물이 얻어진다. 또한, 동판 표면의 습윤성이 우수하고, 순응성이 양호하기 때문에, 높은 연마 속도가 유지된다. 이 때문에, 반도체 배선 프로세스에 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 연마용 조성물을 사용함으로써, 연마 속도가 우수함과 함께, 디싱의 발생이 억제된 연마 공정을 실시할 수 있다. 이에 의해, 효율적으로 고품질의 반도체 웨이퍼나 반도체 디바이스를 제조하는 것이 실현된다.
도 1은 디싱량을 설명하기 위한 반도체 웨이퍼의 단면 모식도이다.
이하, 본 발명의 구체적 양태에 대하여 설명한다.
1. 반도체 배선 연마용 조성물
본 발명의 연마용 조성물은, 반도체 배선 프로세스에 적합하게 사용할 수 있는 연마용 조성물이다. 본 발명의 연마용 조성물은, 필수 성분으로서 하기 식 (1)로 표시되는 화합물(이하, 「폴리글리세린 유도체」라고 칭하는 경우가 있음)을 포함한다.
(식 (1)로 표시되는 화합물)
R1O-(C3H6O2)n-H (1)
(식 중, R1은 수소 원자, 히드록실기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1 내지 24의 탄화수소기, 또는 R2CO로 표시되는 기를 나타내고, 상기 R2는 탄소수 1 내지 24의 탄화수소기를 나타낸다. n은 괄호 내에 나타나는 글리세린 단위의 평균 중합도를 나타내고, 2 내지 60이다)
식 (1)의 괄호 내의 C3H6O2는, 하기 식 (2)로 나타나는 구조만을 갖고 있어도 되고, 하기 식 (3)으로 나타나는 구조만을 갖고 있어도 되고, 하기 식 (2) 및 (3)으로 나타나는 양쪽의 구조를 갖고 있어도 된다.
-CH2-CHOH-CH2O- (2)
-CH(CH2OH)CH2O- (3)
상기 R1은, 1 분자 중의 5 내지 75％가 수소 원자이다.
상기 R1, R2에 있어서의 탄화수소기에는, 지방족 탄화수소기, 지환식 탄화수소기, 방향족 탄화수소기, 및 이들의 2개 이상이 결합하여 이루어지는 기를 들 수 있다.
상기 지방족 탄화수소기로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 이소옥틸기, 데실기, 이소데실기, 도데실기, 테트라데실기, 이소도데실기, 미리스틸기, 이소미리스틸기, 세틸기, 이소세틸기, 스테아릴기, 이소스테아릴기 등의 탄소수 1 내지 24(바람직하게는 5 내지 20, 보다 바람직하게는 10 내지 20, 더욱 바람직하게는 12 내지 18)의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기; 비닐기, 프로페닐기, 알릴기, 헥세닐기, 2-에틸헥세닐기, 올레일기 등의 탄소수 2 내지 24(바람직하게는 10 내지 20, 보다 바람직하게는 8 내지 18)의 직쇄상 또는 분지쇄상 알케닐기; 알카디에닐기, 알카트리에닐기, 알카테트라에닐기, 리놀레일기, 리놀레닐기 등의 탄소수 2 내지 24(바람직하게는 2 내지 18)의 직쇄상 또는 분지쇄상 알카폴리에닐기; 에티닐기, 프로피닐기 등의 탄소수 2 내지 24의 직쇄상 또는 분지쇄상 알키닐기 등을 들 수 있다.
상기 알킬기로서는, 그 중에서도 도데실기, 이소스테아릴기 등의 탄소수 8 내지 18(특히 바람직하게는 탄소수 8 내지 15, 특히 바람직하게는 탄소수 10 내지 15)의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기가 바람직하다. 또한, 상기 알케닐기로서는, 그 중에서도 헥세닐기, 올레일기 등의 탄소수 8 내지 18의 직쇄상 또는 분지쇄상 알케닐기가 바람직하다.
지환식 탄화수소기로서는, 예를 들어 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로옥틸기 등의 3 내지 24원(바람직하게는 3 내지 15원, 특히 바람직하게는 5 내지 8원)의 시클로알킬기; 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기 등의 3 내지 24원(바람직하게는 3 내지 15원, 특히 바람직하게는 5 내지 8원)의 시클로알케닐기; 퍼히드로나프탈렌-1-일기, 노르보르닐기, 아다만틸기, 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-8-일기, 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸-3-일기 등의 가교환식 탄화수소기 등을 들 수 있다.
방향족 탄화수소기로서는, 예를 들어 페닐기, 나프틸기 등의 탄소수 6 내지 24(바람직하게는 6 내지 15)의 아릴기를 들 수 있다.
지방족 탄화수소기와 지환식 탄화수소기가 결합된 탄화수소기에는, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥실메틸기, 2-시클로헥실에틸기 등의 시클로알킬 치환 알킬기(예를 들어, C3-20시클로알킬 치환 C1-4알킬기 등) 등을 들 수 있다. 또한, 지방족 탄화수소기와 방향족 탄화수소기가 결합된 탄화수소기에는, 아르알킬기(예를 들어, C7-18아르알킬기 등), 알킬 치환 아릴기(예를 들어, 1 내지 4개 정도의 C1-4알킬기가 치환된 페닐기 또는 나프틸기 등) 등을 들 수 있다.
상기 R2CO로 표시되는 기로는, 예를 들어 아세틸기, 프로피오닐기, 부티릴기, 이소부티릴기, 스테아로일기, 올레오일기 등의 지방족 아실기; 벤조일기, 톨루오일기, 나프토일기 등의 방향족 아실기 등을 들 수 있다.
R1로서는, 그 중에서도 알킬기, 아실기 및 수소 원자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 또한, R1로서는, 직쇄상의 알킬기(그 중에서도 메틸기, 에틸기, 프로필기, 데실기, 스테아릴기, 특히 메틸기), 지방족 아실기(그 중에서도 아세틸기, 부틸기, 스테아로일기, 올레오일기, 특히 아세틸기, 올레오일기) 및 수소 원자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 특히 바람직하다.
R1로서는, 그 중에서도 디싱의 발생을 억제하면서, 연마 속도를 향상시킬 수 있는 점에 있어서, 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기가 바람직하고, 특히 탄소수 8 내지 18의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기가 바람직하고, 특히 탄소수 8 내지 15의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기가 바람직하다.
식 (1)에 있어서의 n은 글리세린의 평균 중합도를 나타낸다. n의 값은, 후술하는 식 (1)로 표시되는 화합물의 제조 방법에 있어서 나타낸 바와 같이, 예를 들어 알코올과 글리시돌로부터 폴리글리세린에테르를 제조하는 경우에는, 반응하는 알코올과 2,3-에폭시-1-프로판올(상품명 「글리시돌」, 가부시키가이샤 다이셀제)의 몰비를 조정함으로써 용이하게 변화시킬 수 있다.
상기 평균 중합도 n은, 예를 들어 2 내지 60, 바람직하게는 2 내지 40, 보다 바람직하게는 4 내지 20, 더욱 바람직하게는 4 내지 10이다. n이 2 이상이면 수용성이 한층 향상되기 때문에, 세정성도 우수하다. 또한, 피연마 금속 표면에 대한 흡착성이 양호하고, 친수성 피막의 형성에도 한층 우수하다. n이 60 이하이면, 양호한 친수성을 나타내고, 수분산성이 한층 향상된다. 불필요한 거품 일기가 억제되어, 작업성도 한층 향상된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 폴리글리세린을 구성하는 글리세린의 평균 중합도의 산출 방법은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 수산기가로부터 산출하는 방법, 가스 크로마토그래피, 액체 크로마토그래피, 박층 크로마토그래피, 가스 크로마토그래피 질량 분석법 또는 액체 크로마토그래프 질량 분석법 등으로부터 폴리글리세린의 조성을 결정하여, 평균 중합도를 산출하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 피연마 금속으로서는, 예를 들어 구리, 은, 금, 아연, 주석, 팔라듐, 니켈, 코발트, 크롬, 망간, 티타늄, 알루미늄, 및 이들 금속으로부터 선택되는 2종 이상의 금속의 합금 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 구리 또는 구리 합금이 바람직하다.
식 (1)에 있어서의 평균 중합도 n은, 그 중에서도 디싱의 발생을 억제하면서, 연마 속도를 향상시킬 수 있는 점에 있어서 5 내지 9가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 8, 특히 바람직하게는 5 내지 7이다.
식 (1)로 표시되는 화합물의 중량 평균 분자량은, 예를 들어 100 내지 3000이다. 그 중에서도, 피연마 금속 표면에 대한 흡착성이 양호하고, 친수성 피막의 형성이 우수한 관점에서, 바람직하게는 200 내지 3000, 보다 바람직하게는 200 내지 2000, 더욱 바람직하게는 300 내지 2000, 가장 바람직하게는 400 내지 1500이다. 또한, 상기 관점에 더하여, 작업성도 우수한 점에서, 더욱 바람직하게는 400 내지 1000, 가장 바람직하게는 400 내지 800이다. 또한 본 명세서에 있어서 중량 평균 분자량의 측정은, 겔 투과 크로마토그래프(GPC)에 의한다.
식 (1)로 표시되는 화합물의 HLB값(Hydrophile-Lipophile Balance)은, 분산 안정성이 우수한 관점에서, 예를 들어 14 이상이며, 바람직하게는 14 내지 20, 보다 바람직하게는 14 내지 18이다. 또한, 상기 HLB값은 그리핀(Griffin)법에 의해 산출할 수 있다.
본 발명에 있어서의 식 (1)로 표시되는 화합물로서는, 그 중에서도 하기 식 (1-1) 내지 (1-7)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하고, 특히 하기 식 (1-1) 내지 (1-4), (1-6) 및 (1-7)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.
C12H25O-(C3H6O2)4-H (1-1)
C12H25O-(C3H6O2)10-H (1-2)
C18H37-O-(C3H6O2)4-H (1-3)
C18H37-O-(C3H6O2)10-H (1-4)
CH2=CH-CH2-O-(C3H6O2)6-H (1-5)
HO-(C3H6O2)10-H (1-6)
HO-(C3H6O2)20-H (1-7)
본 발명에 있어서의 식 (1)로 표시되는 화합물의 제조 방법으로서, 예를 들어 [1] 알칼리 촉매의 존재 하에, R1OH로 표시되는 화합물(상기 R1은 상기와 동일함)에 2,3-에폭시-1-프로판올을 부가 중합하는 방법, [2] 폴리글리세린에, R1X로 표시되는 화합물(상기 X는 할로겐 원자를 나타낸다. R1은 상기와 동일하다. 예를 들어, 알킬할라이드, 산할라이드)을 반응시키는 방법, [3] 폴리글리세린에, 산무수물 등의 카르복실산의 반응성 유도체를 반응시키는 방법, [4] 폴리글리세린에, 하기 식 (4)
Figure pct00001
(식 중, R1은 상기와 동일하다)
로 표시되는 글리시딜에테르 화합물 등의 폴리올과 반응시키는 방법 등을 들 수 있다.
상기 [1]의 방법에서 사용하는 알칼리 촉매로서는, 예를 들어 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 금속 나트륨, 수소화나트륨 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 [2]의 방법에서 사용하는 알킬할라이드로서는, 예를 들어 염화알킬, 브롬화알킬, 요오드화알킬 등을 들 수 있다.
상기 [2] 내지 [4]의 방법에서 사용하는 폴리글리세린으로서는, 예를 들어 상품명 「PGL 03P(폴리글리세린 3량체)」, 「PGL 06(폴리글리세린 6량체)」, 「PGL 10PSW(폴리글리세린 10량체)」, 「PGL XPW(폴리글리세린 40량체)」(가부시키가이샤 다이셀제) 등의 시판품을 적합하게 사용할 수 있다.
상기 [4]의 방법에서 사용하는 폴리올로서는, 예를 들어 2,3-에폭시-1-프로판올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올(트리메틸렌글리콜), 글리세린, 크실리톨, 소르비톨 등을 들 수 있다.
본 발명의 연마용 조성물은, 상기 식 (1)로 표시되는 화합물을 적어도 1종 함유한다. 상기 식 (1)로 표시되는 화합물에는 상술한 바와 같이, 폴리글리세린, 폴리글리세린모노에테르 및 폴리글리세린모노에스테르를 들 수 있다. 따라서, 본 발명의 연마용 조성물은, 폴리글리세린, 폴리글리세린모노에테르 및 폴리글리세린모노에스테르로부터 선택되는 적어도 1종의 폴리글리세린 유도체를 함유한다.
본 발명의 연마용 조성물은, 폴리글리세린 유도체로서 폴리글리세린, 폴리글리세린모노에테르 및 폴리글리세린모노에스테르 이외에도, 예를 들어 상기 화합물에 대응하는 폴리글리세린디에테르나 폴리글리세린디에스테르를 함유하고 있어도 된다. 본 발명의 연마용 조성물에 있어서, 폴리글리세린, 폴리글리세린모노에테르 및 폴리글리세린모노에스테르의 합계의 함유량은, 양호한 친수성을 부여하는 관점에서, 본 발명의 연마용 조성물에 포함되는 폴리글리세린 유도체 전체량의 75중량％ 이상인 것이 바람직하고, 90중량％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 폴리글리세린디에테르 및 폴리글리세린디에스테르의 합계의 함유량은, 본 발명의 연마용 조성물에 포함되는 폴리글리세린 유도체 전체량의 5중량％ 이하인 것이 바람직하고, 특히 1중량％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 폴리글리세린 유도체에 포함되는 각 성분의 함유량은, 고속 액체 크로마토그래피로 각 성분을 분리하고, 시차 굴절률 검출기에서 피크 면적을 산출하여, 면적비를 산출함으로써 구해진다.
본 발명의 연마용 조성물 중의, 상기 식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량(g/L)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.01g/L 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05g/L 이상, 더욱 바람직하게는 0.1g/L 이상, 가장 바람직하게는 0.3g/L 이상이다. 상기 식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량이 상기 범위임으로써, 피연마 금속에 친수성의 막이 형성되고, 연마 속도의 과도한 저하가 한층 억제된다. 또한, 상기 식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량은 예를 들어, 20g/L 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10g/L 이하, 더욱 바람직하게는 5g/L 이하, 가장 바람직하게는 3g/L 이하이다. 상기 식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량이 상기 범위임으로써, 연마력을 유지하면서도, 디싱의 발생이 한층 억제된다. 상기 식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 연마용 조성물 중의 모든 상기 식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량의 합계이다.
(다른 성분)
음이온 계면 활성제:
본 발명의 연마용 조성물은, 연마 속도를 높게 유지함과 함께, 디싱의 발생을 한층 억제하는 관점에서, 추가로 음이온 계면 활성제를 포함하는 것이 바람직하다. 음이온 계면 활성제는 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 사용해도 된다.
상기 음이온 계면 활성제로서는, 그 중에서도 하기 식 (5) 및/또는 하기 식 (6)으로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
R3-Y1 (5)
R3-X1-Y1 (6)
(식 중, 단 R3은 알킬기, 알케닐기, 또는 아릴기를 나타내고, X1은 폴리옥시알킬렌기를 나타내고, Y1은 음이온성 관능기를 나타낸다)
R3에 있어서의 알킬기로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, s-부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 데실기, 도데실기 등의 탄소수 1 내지 20(바람직하게는 5 내지 15, 특히 바람직하게는 8 내지 12)의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기를 들 수 있다.
R3에 있어서의 알케닐기로서는, 예를 들어 비닐기, 알릴기, 1-부테닐기, 올레일기 등의 탄소수 2 내지 20 정도의 알케닐기를 들 수 있다.
R3에 있어서의 아릴기로서는, 예를 들어 페닐기, 나프틸기 등의 탄소수 6 내지 10의 아릴기를 들 수 있다. 상기 아릴기에는 치환기가 결합되어 있어도 된다. 치환기로서는, 예를 들어 C1-5알킬기, C1-5알콕시기 등을 들 수 있다. 치환기를 갖는 아릴기로서는, 예를 들어 톨릴기 등을 들 수 있다.
Y1의 음이온성 관능기는, 카르복실산, 인산, 아인산, 황산, 아황산, 술폰산, 또는 그들의 염의 잔기인 것이 바람직하고, 그 중에서도 디싱의 발생을 억제하면서, 연마 속도를 향상시킬 수 있는 점에 있어서, 황산 잔기, 아황산 잔기, 술폰산 잔기, 또는 이들의 염의 잔기인 것이 바람직하다. 또한, 상기 식 (5) 또는 상기 식 (6)으로 표시되는 화합물은, 예를 들어 암모늄 양이온, 아민류 양이온, 알칼리 금속 양이온(예를 들어, 리튬 양이온, 나트륨 양이온, 칼륨 양이온 등) 등의 카운터 이온을 포함하고 있어도 된다. 그 중에서도, 연마 속도를 향상시킨다는 관점에서, 칼륨 양이온, 암모늄 양이온 및 아민류 양이온으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하고, 암모늄 양이온 또는 트리에탄올아민 양이온이 보다 바람직하고, 암모늄 양이온이 가장 바람직하다.
상기 식 (6) 중의 X1에 있어서의 폴리옥시알킬렌기는, 예를 들어 [(OR4)t]로 표시된다. 상기 R4는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기(바람직하게는 탄소수 2 내지 4의 알킬렌기)를 나타낸다. 또한, 상기 t는 옥시알킬렌기(OR4)의 평균 반복수이다. t개의 R4는 동일하여도 되고 달라도 된다.
상기 폴리옥시알킬렌기로서는, 구체적으로는 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기, 폴리(옥시에틸렌-옥시프로필렌)기 등을 들 수 있다.
상기 평균 반복수 t는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 6 이하의 수이다. 상기 평균 반복수 t의 상한값은 바람직하게는 4이며, 보다 바람직하게는 3, 특히 바람직하게는 2.5, 가장 바람직하게는 2이다. 상기 평균 반복수 t의 하한값은, 예를 들어 0.5, 바람직하게는 1이다. 상기 평균 반복수 t가 상기 범위임으로써, 도체층에 있어서의 배선 에지부의 금속 부식(「슬릿」이라 불림)의 발생을 한층 억제한다.
본 발명의 연마용 조성물이 음이온 계면 활성제를 포함하는 경우, 피연마 금속 표면에 친수성 피막을 형성하는 메커니즘은 다음과 같이 추측된다. 또한, 본 발명의 메커니즘은 다음 추측에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 연마용 조성물에 포함되는 폴리글리세린 유도체는, 상기 음이온 계면 활성제에 의해 피연마 금속 표면에 형성된 보호막의 소수 표면에 흡착되어 보호막을 형성하는 작용을 갖는다. 폴리글리세린 유도체의 소수성 부분은 음이온 계면 활성제에 의한 보호막의 소수 표면에 결합하고, 폴리글리세린 유도체의 친수성 부분은 음이온 계면 활성제에 의한 보호막의 소수 표면과는 반대측에 위치하고 있다. 그 때문에, 음이온 계면 활성제에 의한 보호막의 소수 표면 상에 형성되는 폴리글리세린 유도체에 의한 보호막의 표면은 친수성을 갖고 있다. 음이온 계면 활성제에 의한 보호막의 소수 표면 상에 폴리글리세린에 의한 보호막(친수성 피막)이 형성되면, 피연마면 표면과의 친화성이 향상되고, 본 발명의 연마용 조성물에 의한 피연마면 표면의 연마 속도가 향상된다. 그 결과, 본 발명의 연마용 조성물에 의한 피연마 금속 표면의 연마 속도는, 음이온 계면 활성제의 사용에 의해서도 과도한 저하가 억제된다.
본 발명의 연마용 조성물이 음이온 계면 활성제를 포함하는 경우, 본 발명의 연마용 조성물 중의, 음이온 계면 활성제의 함유량(g/L)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.01g/L 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.03g/L 이상, 더욱 바람직하게는 0.05g/L 이상, 더욱 보다 바람직하게는 0.08g/L 이상, 가장 바람직하게는 0.1g/L 이상이다. 음이온 계면 활성제의 함유량이 상기 범위임으로써, 과잉인 연마를 억제하기에 충분한 보호막이 피연마 금속 표면에 형성되어, 디싱 발생을 한층 억제한다. 또한, 음이온 계면 활성제의 함유량은 예를 들어, 10g/L 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5g/L 이하, 더욱 바람직하게는 1g/L 이하, 더욱 보다 바람직하게는 0.5g/L 이하, 가장 바람직하게는 0.3g/L 이하이다. 음이온 계면 활성제의 함유량이 상기 범위임으로써, 피연마 금속 표면에 형성되는 보호막이 적당한 두께가 되고, 연마 속도가 한층 양호하게 유지된다. 상기 음이온 계면 활성제의 함유량은, 본 발명의 연마용 조성물 중의 모든 음이온 계면 활성제의 함유량의 합계이다.
상기 음이온 계면 활성제의 함유량은 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여, 예를 들어 0.05 내지 1.00중량부, 바람직하게는 0.1 내지 0.8중량부, 특히 바람직하게는 0.2 내지 0.5중량부이다.
보호막 형성제:
본 발명의 연마용 조성물은, 디싱의 발생을 한층 억제하는 관점에서, 추가로 보호막 형성제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 보호막 형성제는 피연마면 표면에 흡착되어 보호막을 형성하는 작용을 갖는다. 이 보호막 형성제에 의한 보호막의 표면은 소수성을 갖고 있다. 상기 보호막이 형성되면, 피연마 금속 표면과의 사이의 친화성이 저하되고, 연마 속도가 저하된다. 그 결과, 고속으로 연마한 경우에도, 피연마 금속 표면의 과잉 제거가 억제되어, 디싱의 발생이 한층 억제된다. 또한, 상기 보호막 형성제에는, 전술한 폴리글리세린 유도체나, 음이온 계면 활성제는 포함되지 않는 것으로 한다. 상기 보호막 형성제는 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 사용해도 된다.
상기 보호막 형성제로서는, 예를 들어 벤조트리아졸 또는 벤조트리아졸 유도체를 들 수 있다. 벤조트리아졸 유도체는, 벤조트리아졸의 5원환에 결합되어 있는 수소 원자가 다른 원자단으로 치환된 것이다. 그 중에서도, 본 발명의 연마용 조성물에 있어서, 디싱의 발생을 더욱 효과적으로 억제한다는 관점에서, 벤조트리아졸인 것이 바람직하다.
벤조트리아졸에 의한 보호막은, 벤조트리아졸의 5원환 부분이 피연마 금속 표면에 결합하고, 벤조트리아졸의 벤젠환 부분이 피연마 금속(구리 또는 구리 합금) 표면과는 반대측에 위치하는 결과, 표면이 소수성을 갖고 있다. 벤조트리아졸 유도체에 의한 보호막은, 벤조트리아졸 유도체의 5원환 부분이 피연마면 표면에 결합하고, 벤조트리아졸 유도체의 벤젠환 부분이 피연마 금속의 표면과는 반대측에 위치하는 결과, 표면이 소수성을 갖고 있다.
본 발명의 연마용 조성물이 보호막 형성제를 포함하는 경우, 본 발명의 연마용 조성물 중의, 보호막 형성제의 함유량(g/L)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.001g/L 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01g/L 이상이다. 상기 보호막 형성제의 함유량이 상기 범위임으로써, 피연마 금속 표면의 과잉 연마를 강하게 억제하기에 충분한 보호막이 피연마 금속 표면에 형성되어, 디싱의 발생을 한층 효과적으로 억제한다. 또한, 상기 보호막 형성제의 함유량은 예를 들어, 1g/L 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2g/L 이하이다. 보호막 형성제의 함유량이 상기 범위임으로써, 피연마 금속 표면에 형성되는 보호막이 적당한 두께가 되어, 연마 속도가 한층 양호하게 유지된다. 상기 보호막 형성제의 함유량은, 본 발명의 연마용 조성물 중의 모든 보호막 형성제의 함유량의 합계이다.
산화제:
본 발명의 연마용 조성물은 연마 속도를 한층 향상시키는 관점에서, 추가로 산화제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 산화제는 피연마 금속을 산화시키는 작용을 갖고, 본 발명의 연마용 조성물에 의한 연마 속도를 한층 향상시키는 작용을 갖는다. 상기 산화제는 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 사용해도 된다.
상기 산화제로서는, 예를 들어 과산화수소나 과황산암모늄 등의 과산화물을 들 수 있다. 그 중에서도, 상기 산화제에서 유래하는 피연마 금속 표면의 금속 오염을 저감시킨다는 관점에서, 과산화수소가 바람직하다.
본 발명의 연마용 조성물이 산화제를 포함하는 경우, 본 발명의 연마용 조성물 중의, 산화제의 함유량(g/L)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 1g/L 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3g/L 이상, 가장 바람직하게는 5g/L 이상이다. 상기 산화제의 함유량이 상기 범위임으로써, 피연마 금속에 대한 연마 속도를 한층 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 산화제의 함유량은 예를 들어, 30g/L 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20g/L 이하, 가장 바람직하게는 15g/L 이하이다. 상기 산화제의 함유량이 상기 범위임으로써, 디싱의 발생을 한층 강하게 억제할 수 있다. 상기 산화제의 함유량은 본 발명의 연마용 조성물 중의 모든 산화제의 함유량의 합계이다.
본 발명의 연마용 조성물이 산화제를 포함하는 경우, 산화제의 함유량은 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여, 예를 들어 1 내지 50중량부, 바람직하게는 2 내지 40중량부, 특히 바람직하게는 5 내지 30중량부, 가장 바람직하게는 10 내지 30중량부이다.
식 (1)로 표시되는 화합물과 산화제를 상기 범위로 함유하면, 식 (1)로 표시되는 화합물이 피연마 금속의 표면을 피복하여 보호함으로써, 산화제에 의한 화학적 연마 작용을 완화시킬 수 있어, 피연마 금속 표면에 디싱(접시 모양의 움푹 파임)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
에칭제:
본 발명의 연마용 조성물은 연마 속도를 한층 향상시키는 관점에서, 추가로 에칭제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 에칭제는 피연마 금속을 에칭하는 작용을 갖고, 본 발명의 연마용 조성물에 의한 연마 속도를 한층 향상시키는 작용을 갖는다. 상기 에칭제는 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 사용해도 된다.
상기 에칭제로서는, 예를 들어 글리신, 알라닌, 발린 등의 α-아미노산을 들 수 있다. 그 중에서도, 피연마 금속에 대한 연마 속도를 한층 크게 향상시키는 관점에서, 글리신이 바람직하다.
본 발명의 연마용 조성물이 에칭제를 포함하는 경우, 본 발명의 연마용 조성물 중의 에칭제의 함유량(g/L)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.5g/L 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1g/L 이상, 더욱 바람직하게는 3g/L 이상, 가장 바람직하게는 5g/L 이상이다. 상기 에칭제의 함유량이 상기 범위임으로써, 피연마 금속에 대한 연마 속도를 한층 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 에칭제의 함유량은 예를 들어, 50g/L 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30g/L 이하, 더욱 바람직하게는 20g/L 이하, 가장 바람직하게는 15g/L 이하이다. 상기 에칭제의 함유량이 상기 범위임으로써, 디싱의 발생을 한층 강하게 억제할 수 있다. 상기 에칭제의 함유량은 본 발명의 연마용 조성물 중의 모든 에칭제의 함유량의 합계이다.
지립:
본 발명의 연마용 조성물은 연마 속도를 한층 향상시키는 관점에서, 추가로 지립을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 지립은 피연마 금속을 기계적으로 연마하는 역할을 담당하고, 본 발명의 연마용 조성물에 의한 연마 속도를 한층 향상시키는 작용을 갖는다. 상기 지립은 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 사용해도 된다.
상기 지립으로서는, 예를 들어 실리카(침강 실리카, 퓸드 실리카, 콜로이달 실리카, 합성 실리카), 세리아, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 게르마니아, 산화망간, 다이아몬드 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 연마 후의 피연마 금속의 표면 결함을 저감시킨다는 관점에서, 콜로이달 실리카가 바람직하다.
상기 지립의 평균 1차 입자 직경은, 예를 들어 3nm 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5nm 이상, 가장 바람직하게는 8nm 이상이다. 상기 지립의 평균 1차 입자 직경이 상기 하한값 이상이면, 연마 속도를 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한 상기 지립의 평균 1차 입자 직경은, 예를 들어 200nm 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100nm 이하, 가장 바람직하게는 50nm 이하이다. 상기 지립의 평균 1차 입자 직경이 상기 상한값 이하이면, 본 발명의 연마용 조성물 내에서 지립이 침강되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 지립의 평균 1차 입자 직경은 BET법에 의해 측정되는 지립의 비표면적으로부터 산출된다.
본 발명의 연마용 조성물이 지립을 포함하는 경우, 본 발명의 연마용 조성물 중의, 지립의 함유량(g/L)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.5g/L 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1g/L 이상, 가장 바람직하게는 5g/L 이상이다. 상기 지립의 함유량이 상기 범위임으로써, 피연마 금속에 대한 연마 속도를 한층 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 지립의 함유량은 예를 들어, 100g/L 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50g/L 이하, 가장 바람직하게는 20g/L 이하이다. 상기 지립의 함유량이 상기 범위임으로써, 디싱의 발생을 한층 강하게 억제할 수 있다. 상기 지립의 함유량은 본 발명의 연마용 조성물 중의 모든 지립의 함유량의 합계이다.
본 발명의 연마용 조성물이 지립을 포함하는 경우, 지립의 함유량은 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여, 예를 들어 1 내지 50중량부, 바람직하게는 2 내지 40중량부, 특히 바람직하게는 5 내지 30중량부, 가장 바람직하게는 10 내지 30중량부이다.
식 (1)로 표시되는 화합물과 지립을 상기 범위로 함유하면, 식 (1)로 표시되는 화합물이 지립의 표면을 피복함으로써, 지립의 응집을 억제하여 지립의 분산성을 높이는 효과를 발휘한다. 이에 의해, 지립의 응집체가 피연마 금속의 표면에 접촉하여, 디싱(접시 모양의 움푹 파임)을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 연마용 조성물은 추가로 또한, 지립을 상술한 산화제와 함께 함유하는 것이, 식 (1)로 표시되는 화합물이 지립의 응집을 억제하여 지립의 분산성을 높이는 효과를 발휘함과 함께, 산화제에 의한 연마 속도 향상 효과가 얻어지고, 디싱의 발생을 억제하면서, 연마 속도를 향상시킬 수 있는 점에 있어서 바람직하다.
본 발명의 연마용 조성물 중의 지립과 산화제의 합계 함유량(g/L)은, 예를 들어 1g/L 이상, 바람직하게는 5g/L 이상, 특히 바람직하게는 10g/L 이상, 가장 바람직하게는 15g/L 이상이다. 지립과 산화제의 합계 함유량의 상한값은, 예를 들어 50g/L, 바람직하게는 40g/L, 가장 바람직하게는 30g/L이다.
지립과 상기 산화제의 합계 함유량은 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여, 예를 들어 5 내지 100중량부, 바람직하게는 10 내지 80중량부, 특히 바람직하게는 20 내지 60중량부, 가장 바람직하게는 30 내지 50중량부이다.
지립의 함유량은 산화제 1중량부에 대하여, 0.1 내지 10중량부 함유하는 것이 바람직하고, 바람직하게는 0.5 내지 5중량부, 특히 바람직하게는 0.5 내지 3중량부, 가장 바람직하게는 0.5 내지 2중량부이다.
지립과 산화제의 함유량의 비(산화제/지립; 중량비)는, 예를 들어 20/80 내지 80/20, 바람직하게는 30/70 내지 70/30, 특히 바람직하게는 40/60 내지 60/40이다.
기타 성분:
본 발명의 연마용 조성물에는, 본 발명의 효과가 방해되지 않는 범위에 있어서, 추가로 다른 성분을 포함하고 있어도 된다. 상기 다른 성분으로서는, 물, pH 조정제, 알코올류, 킬레이트류 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 연마용 조성물에 있어서, 물은 통상적으로 순수가 사용되고, 그 중에서도 초순수가 바람직하다. 초순수란, 불순물 함유량이 0.01μg/L 이하인 물을 말하는 것으로 한다. 또한 본 명세서에 있어서의 「순수」에는, 초순수도 포함되는 것으로 한다.
본 발명의 연마용 조성물의 물 접촉각:
본 발명의 연마용 조성물을 사용하여, 하기 연마 조건에서 동판을 연마한 후의 동판 표면의 25℃에 있어서의 물 접촉각이 20°이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 18°이하이고, 더욱 바람직하게는 16°이하이다. 본 발명의 연마용 조성물은 상기 특성을 가짐으로써, 피연마 금속 표면의 습윤성을 제어하고, 연마 속도가 우수함과 함께, 디싱의 발생이 억제된다는, 상반되는 2가지 성능을 겸비하는 효과가 한층 우수하다.
[연마 조건]
연마 장치를 사용하여, 폴리우레탄 적층 연마 패드에 상기 연마용 조성물을 공급 속도 200mL/min으로 공급하고, 또한 동판에 연마 압력 13.8kPa을 가하면서 연마 정반 및 캐리어를 함께 100rpm으로 회전시켜, 60초간 연마한다.
상기 동판의 순도는 99.9％ 이상이 바람직하고, 99.99％ 이상이 보다 바람직하고, 99.999％ 이상이 더욱 바람직하다. 이러한 동판으로서는, 예를 들어 시판되는 구리 블랭킷 웨이퍼를 이용할 수 있다.
상기 연마 후의 동판 표면과 물의 접촉각은, 접촉각계를 사용하여 측정할 수 있다. 물 접촉각의 측정 방법으로서, 액적법, 추락법 등을 들 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 시판되고 있는 접촉각계로서는, 예를 들어 CA-X형 접촉각계(교와 가이멘 가가꾸 가부시키가이샤제) 등을 들 수 있다.
본 발명의 연마용 조성물의 연마 속도(nm/min)/디싱량(nm)의 비율;
본 발명의 연마용 조성물은, 하기 시험 조건 2에서 구한 디싱량(nm)에 대한, 하기 시험 조건 1에서 구한 연마 속도(nm/min)의 비율[연마 속도(nm/min)/디싱량(nm)]은 10 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 이상, 더욱 바람직하게는 30 이상이다. 상기 디싱량에 대한 연마 속도의 비율이 10 이상임으로써, 높은 연마 속도를 유지하면서도, 디싱의 발생을 억제하는 효과가 한층 우수하다.
[시험 조건 1]
연마 장치를 사용하여, 폴리우레탄 적층 연마 패드에 상기 연마용 조성물을 공급 속도 200mL/min으로 공급하고, 또한 동판에 대하여 연마 압력 13.8kPa을 가하면서 연마 정반 및 캐리어를 함께 100rpm으로 회전시켜, 60초간 연마한다. 연마 종료 후, 연마 전후의 상기 동판의 두께의 차로부터 연마 속도(nm/min)를 구한다.
[시험 조건 2]
연마 장치를 사용하여, 폴리우레탄 적층 연마 패드에 상기 연마용 조성물을 공급 속도 200mL/min으로 공급하고, 표면에 트렌치를 갖는 절연체층 상에 배리어층을 통해 마련된 구리를 포함하는 도체층을 갖는 구리 패턴 웨이퍼에 대하여, 연마 압력 13.8kPa을 가하면서 연마 정반 및 캐리어를 함께 100rpm으로 회전시켜, 상기 배리어층의 상면이 노출될 때까지 연마한다. 연마 후, 상기 구리 패턴 웨이퍼 표면의 상기 트렌치와 상기 배리어층의 상면의 단차로부터 디싱량(nm)을 구한다.
상기 시험 조건 1에서 측정되는 연마 속도는, 신속히 연마하는 관점에서 500nm/min 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 600nm/min 이상, 더욱 바람직하게는 700nm/min 이상이다. 일반적으로는, 초기의 도체층의 두께는 1000nm 정도이므로, 연마 속도가 500nm/min 이상이면, 반도체 웨이퍼 1매당 가공 시간이 2분 이내로 되어, 실용적이다.
상기 시험 조건 2에서 측정되는 디싱량은, 디싱이 억제된 고품질의 반도체 웨이퍼를 제조하는 관점에서, 50nm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 40nm 이하이고, 더욱 바람직하게는 30nm 이하이다.
본 발명의 연마용 조성물의 pH:
본 발명의 연마용 조성물의 25℃에 있어서의 pH는, 특별히 한정되지 않지만, 피연마 금속의 표면에 대한 흡착 작용이 한층 우수한 관점에서, 중성 부근 내지 산성인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 피연마 금속 표면에 대한 흡착 작용이 한층 우수하고, 양호한 보호막을 형성시키는 관점에서, pH는 2 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4 이상, 가장 바람직하게는 6 이상이다. 또한, 본 발명의 연마용 조성물의 보존 안정성을 한층 향상시켜, 보호막을 안정적으로 형성시키는 관점에서, pH는 10 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 9 이하, 가장 바람직하게는 8.5 이하이다. 여기서, 25℃에 있어서의 pH란, 시판되고 있는 pH 미터를 사용하여 측정할 수 있고, 전극을 본 발명의 연마용 조성물에 침지하여 1분 후의 수치를 말하는 것으로 한다.
다음에 본 발명의 연마용 조성물의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다.
본 발명의 연마용 조성물의 제조 방법의 일례는, 전혀 제한되지 않고, 예를 들어 식 (1)로 표시되는 화합물을, 다른 성분(예를 들어, 음이온 계면 활성제, 보호막 형성제, 산화제, 에칭제, 지립, pH 조정제 등)과 함께, 물과 적절히 혼합함으로써 조제할 수 있다.
상기한 바와 같이 설명한 본 발명의 연마용 조성물의 각 성분의 함유량은, 사용시에 있어서의 함유량이다. 이 때문에, 본 발명의 연마용 조성물은, 용시 조제할 수 있는 형태(이후, 「본 발명의 연마용 조성물 조제용 재료」라고 칭하는 경우가 있음)의 상태에서 공급되어도 된다.
본 발명의 연마용 조성물 조제용 재료는, 예를 들어 물로 희석함으로써, 본 발명의 연마용 조성물을 조제할 수 있는 재료이다. 본 발명의 연마용 조성물 조제용 재료는, 용액상, 유액상, 현탁상 등, 각종 액상의 형태로 할 수 있고, 또한 그것을 고형화 혹은 반고형화한, 또는 봉입한, 겔상, 캡슐상, 또는 분말상, 입자상, 과립상 등의 다양한 형태로 할 수 있다.
본 발명의 연마용 조성물 조제용 재료가 용액상(농축액)인 경우, 희석 배율은 특별히 한정되지 않지만, 유통 비용이나 보관 스페이스의 삭감의 관점에서, 2배 이상이 바람직하고, 10배 이상이 보다 바람직하고, 50배 이상이 더욱 바람직하다.
본 발명의 연마용 조성물 조제용 재료가 용액상(농축액)인 경우, 본 발명의 연마용 조성물 조제용 재료 100중량％에 대하여, 상기 식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량은, 예를 들어 3중량％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15중량％ 이상이다. 또한 상기 함유량의 상한값은 75중량％ 이하가 바람직하고, 50중량％ 이하가 보다 바람직하다. 상기 하한값 이상이면, 유통 비용이나 보관 스페이스의 삭감이 보다 우수하다. 또한 상기 상한값 이하이면, 취급성(조제의 용이함)이 보다 우수하다.
본 발명의 연마용 조성물 조제용 재료는, 상기 물에, 상기 식 (1)로 표시되는 화합물을 함유시키는 공정을 포함하는 것 이외에는, 공지된 액제, 고형제, 반고형제, 겔제, 캡슐제, 산제, 과립제 등의 제조 방법을 따라서 제조할 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 연마용 조성물은, 이하에 상세하게 설명하는 반도체 디바이스의 제조 방법 및 연마 방법에 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 반도체 디바이스의 제조 방법 및 반도체 웨이퍼의 연마 방법:
본 발명의 연마용 조성물은, 표면에 트렌치를 갖는 절연체층과, 상기 절연체층 표면에 형성된 도체층을 갖는 반도체 웨이퍼를 연마하는 공정을 포함하는 연마 방법(본 발명의 연마 방법)이나, 상기 공정을 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법(본 발명의 반도체 디바이스의 제조 방법)에 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 연마 방법에 있어서 연마가 실시되는 피연마체인 반도체 웨이퍼는, 표면에 트렌치를 갖는 절연체층과, 상기 절연체층 표면에 형성된 도체층을 갖고 있다. 상기 도체층은 구리 함유 금속(예를 들어, 구리, 구리 합금 등)으로부터 형성된다. 또한, 상기 도체층과 절연체층 사이에는, 구리 함유 금속의 확산을 방지할 목적의 배리어층이 존재한다. 상기 트렌치의 폭(배선의 굵기를 나타냄)은 특별히 한정되지 않는다. 상기 배리어층을 구성하는 배리어 금속 재료로서는, 저저항의 금속 재료, 예를 들어 TiN, TiW, Ta, TaN, W, WN 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 배리어 성능이 우수한 관점에서, Ta, TaN이 바람직하다.
통상, 반도체 배선 프로세스에 있어서는, 최초의 연마 공정에서 도체층의 일부가 연마된다. 계속되는 연마 공정(소위 마무리 연마)에서, 트렌치 내 이외의 개소의 배리어층이 노출될 때까지 도체층이 연마된다. 이어서 마지막으로, 트렌치 이외의 개소의 배리어층도 연마에 의해 제거하여, 절연체층을 노출시킨다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼에 구리 함유 금속의 배선부(즉, 트렌치 내에 도체층이 충전된 것)가 형성된다. 특히, 본 발명의 연마용 조성물은, 연마 속도가 우수함과 함께, 디싱의 발생이 억제되는 점에서, 상기 마무리 연마 용도에 적합하게 사용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
식 (1)로 표시되는 화합물(폴리글리세린 유도체)을 이하와 같이 제조하였다.
(제조예 1)
라우릴알코올 1mol에, 2,3-에폭시-1-프로판올(상품명 「글리시돌」, 가부시키가이샤 다이셀제)을 4mol 부가하여, 폴리글리세린 유도체 (A1)(C12H25O-(C3H6O2)4-H, 분자량: 482)을 얻었다.
(제조예 2)
2,3-에폭시-1-프로판올의 사용량을 10mol로 변경한 것 이외에는 제조예 1과 동일하게 하여, 폴리글리세린 유도체 (A2)(C12H25O-(C3H6O2)10-H, 분자량: 926)를 얻었다.
(제조예 3)
2,3-에폭시-1-프로판올의 사용량을 6mol로 변경한 것 이외에는 제조예 1과 동일하게 하여, 폴리글리세린 유도체 (A3)(C12H25O-(C3H6O2)6-H, 분자량: 630)을 얻었다.
(제조예 4)
이소스테아릴알코올 1mol에, 2,3-에폭시-1-프로판올(상품명 「글리시돌」, 가부시키가이샤 다이셀제)을 10mol 부가하여, 폴리글리세린 유도체 (A4)(C18H37O-(C3H6O2)10-H, 분자량: 1010)를 얻었다.
(제조예 5)
글리세린 1mol에, 2,3-에폭시-1-프로판올(상품명 「글리시돌」, 가부시키가이샤 다이셀제)을 9mol 부가하여, 폴리글리세린 유도체 (A5)(HO-(C3H6O2)10-H, 분자량: 758)를 얻었다.
또한, 비교예 제조예로서, 식 (1)에 나타내는 구조를 갖지 않는 화합물을, 이하와 같이 제조하였다.
(비교 제조예 1)
에틸렌글리콜 1mol에, 에틸렌옥시드를 48mol 부가한 후, 프로필렌옥시드를 38mol 부가하여, 폴리옥시알킬렌 유도체 (A6)(분자량: 4378)을 얻었다.
(비교 제조예 2)
에틸렌글리콜 1mol에, 에틸렌옥시드를 32mol 부가한 후, 프로필렌옥시드를 20mol 부가하여, 폴리옥시알킬렌 유도체 (A7)(분자량: 2630)을 얻었다.
(비교 제조예 3)
라우릴알코올 1mol에, 에틸렌옥시드를 10mol 부가하여, 폴리옥시알킬렌 유도체 (A8)(분자량: 626)을 얻었다.
(비교 제조예 4)
라우릴알코올 1mol에, 에틸렌옥시드를 20mol 부가하여, 폴리옥시알킬렌 유도체 (A9)(분자량: 1066)를 얻었다.
상기 제조예, 비교 제조예에서 얻은 화합물을 사용하고, 표 1에 기재된 각 성분을 적절하게 물과 혼합함으로써 실시예 및 비교예의 연마용 조성물을 조제하였다.
실시예 및 비교예에서 얻어진 연마용 조성물에 대하여, 하기 평가를 행하였다. 또한, 각 연마용 조성물의 pH는 표 1에 나타내는 바와 같다.
(연마 시험)
이하의 조건에서 연마를 행하여, (1) 물 접촉각, (2) 연마 속도 및 (3) 디싱량의 평가를 행하였다.
·연마 장치: 편면 CMP용 연마기 Mirra(어플라이드 머티리얼즈사제)
·피연마체: (1) 물 접촉각 평가용: 직경 200mm의 구리 블랭킷 웨이퍼
(2) 연마 속도 평가용: 직경 200mm의 구리 블랭킷 웨이퍼
(3) 디싱량 평가용: 구리 패턴 웨이퍼(854 마스크 패턴)
(SEMATECH사제)
·연마 패드: 폴리우레탄 적층 패드 IC-1000/SubaIV
(롬 앤드 하스사제)
·연마 압력: 13.8kPa
·연마 정반 회전수: 100rpm
·연마용 조성물의 공급 속도: 200mL/min
·캐리어 회전수: 100rpm
(평가 방법)
(1) 물 접촉각
물 접촉각은, 상기 피연마체 (1)의 구리 블랭킷 웨이퍼를 60초간 연마 후의 웨이퍼 표면의 물 접촉각을, 웨이퍼 세정 처리 평가 장치 「CA-X200」(교와 가이멘 가가꾸 가부시끼가이샤제)을 사용하여 구하였다. 또한, 물 접촉각의 측정은, 연마 후의 각 웨이퍼의 표면을 순수로 린스하고 나서 실시하였다.
(2) 연마 속도
연마 속도는, 상기 피연마체 (2)의 구리 블랭킷 웨이퍼를 60초간 연마하고, 연마 전후의 각 웨이퍼의 두께의 차를 연마 시간으로 제산함으로써 구하였다. 각 웨이퍼의 두께의 측정에는, 시트 저항 측정기 「VR-120」(고쿠사이 덴키 시스템 서비스 가부시키가이샤제)을 사용하였다.
(3) 디싱량
디싱량은, 상기 피연마체 (3)의 구리 패턴 웨이퍼의 연마량을 평가하였다. 구체적으로는, 상기 피연마체 (3)의 구리 패턴 웨이퍼는, 표면에 트렌치를 갖는 이산화규소제의 절연체층 상에 탄탈제의 배리어층 및 두께 1000nm의 구리제의 도체층이 차례로 마련되어 이루어지고, 깊이 500nm의 초기 오목부를 상면에 갖고 있다. 상기 (3)의 구리 패턴 웨이퍼를, 실시예 및 비교예의 연마용 조성물을 사용하여 연마하기 전에, 시판되고 있는 연마재(상품명 「PLANERLITE-7105」, 가부시키가이샤 후지미 인코포레이티드제)를 사용하여, 도체층의 두께가 300nm가 될 때까지 상기 연마 조건에서 예비 연마하였다. 계속해서, 실시예 및 비교예의 연마용 조성물을 사용하여, 예비 연마 후의 상기 피연마체 (3)의 구리 패턴 웨이퍼를 배리어층의 상면이 노출될 때까지, 상기 연마 조건에서 연마하였다. 연마 후, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 (3) 구리 패턴 웨이퍼 표면의 트렌치(11) 내의 도체층(14)과 배리어층(13)의 상면의 단차로부터, 디싱량(D)(nm)을 접촉식 표면 측정 장치 「프로파일러 HRP340」(케이엘에이·텐코사제)을 사용하여, 측정하였다. 이상의 (1) 내지 (3)의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
(가용 시간)
조제 직후의 실시예 및 비교예의 각 연마용 조성물과, 조제 후에 25℃의 항온조 중에 14일간 정치한 실시예 및 비교예의 각 연마용 조성물을, 각각 사용하여, 상기 피연마체 (2)의 구리 블랭킷 웨이퍼를 상기한 연마 시험 조건에서 연마하였다. 그 후, 연마 전후의 각 웨이퍼의 두께의 차를 연마 시간으로 제산함으로써 연마 속도를 산출하고, 조제 직후의 연마용 조성물에 있어서의 연마 속도와, 25℃, 14일간 보관 후의 연마용 조성물에 있어서의 연마 속도를 비교하여, 각 연마용 조성물의 가용 시간을 하기 기준에 기초하여 평가하였다. 가용 시간에 의해, 본 발명의 연마용 조성물의 성능이 소정 시간 보존 후에도 안정적으로 유지되어 있는지 여부를 평가할 수 있다. 결과를 표 1에 나타낸다.
평가 기준:
○(양호): 연마 속도의 저하율이 10％ 이하
△(약간 불량): 연마 속도의 저하율이 10％ 초과
Figure pct00002
(결과의 평가)
표 1에 도시된 바와 같이, 실시예의 연마용 조성물은, 연마 속도가 우수함과 함께, 디싱의 발생이 현저하게 억제되어 있었다. 즉, 2가지 상반되는 기능을 겸비하고 있는 것이 명백해졌다. 한편, 비교예의 연마용 조성물은, 연마 속도 및 디싱 중 어느 하나에 대하여 실용상 만족할 수 있는 결과가 얻어지지 않았다. 특히 비교예에 있어서는, [연마 속도(nm/min)/디싱량(nm)]의 비율이 모두 10 미만이고, 연마 속도에 비례하여, 디싱량도 커지고 있는 것이 명백해졌다.
표에 기재된 각 성분의 상세한 것은 이하와 같다.
<음이온 계면 활성제>
(B1): 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 2인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르황산암모늄
(B2): 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 1.5인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르황산트리에탄올아민
(B3): 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 2인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르술폰산암모늄
(B4): 라우릴술폰산암모늄
(B5): 라우릴벤젠술폰산암모늄
(B6): 라우릴황산암모늄
(B7): 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 4인 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르인산
(B8): 올레산칼륨
(B9): 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 2인 폴리옥시에틸렌알킬에테르아세트산칼륨
(B10): 옥시에틸렌 단위의 평균 반복수가 2인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르아세트산암모늄
<보호막 형성제>
(C1): 벤조트리아졸
<산화제>
(D1): 과산화수소
<에칭제>
(E1): 글리신
<지립>
(F1): 콜로이달 실리카, 평균 1차 입자 직경 30nm
<pH 조정제>
(G1): 수산화칼륨
이상의 마무리로서 본 발명의 구성 및 그 베리에이션을 이하에 부기한다.
[1] 하기 식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하는 조성물.
R1O-(C3H6O2)n-H (1)
(식 중, R1은 수소 원자, 히드록실기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1 내지 24의 탄화수소기, 또는 R2CO로 표시되는 기를 나타내고, 상기 R2는 탄소수 1 내지 24의 탄화수소기를 나타낸다. n은 괄호 내에 나타나는 글리세린 단위의 평균 중합도를 나타내고, 2 내지 60이다)
[2] 식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량이 0.01 내지 20g/L인, [1]에 기재된 조성물.
[3] 식 (1)로 표시되는 화합물의 중량 평균 분자량이 100 내지 3000인, [1] 또는 [2]에 기재된 조성물.
[4] 식 (1)로 표시되는 화합물의 HLB값이 14 이상인, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
[5] 식 (1)로 표시되는 화합물이 하기 식 (1')로 표시되는 화합물인, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
R1O-(C3H6O2)n-H (1')
(식 중, R1은 히드록실기를 갖고 있어도 되는 탄소수 8 내지 18의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기를 나타낸다. n은 괄호 내에 나타나는 글리세린 단위의 평균 중합도를 나타내고, 5 내지 8이다)
[6] 추가로 음이온 계면 활성제를 포함하는, [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
[7] 음이온 계면 활성제가 하기 식 (6')로 표시되는 화합물인, [6]에 기재된 조성물.
R3-X1-Y1 (6')
(식 중, 단 R3은 탄소수 1 내지 20의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기를 나타내고, X1은 폴리옥시에틸렌기 및/또는 폴리옥시프로필렌기를 나타내고, Y1은 황산, 아황산, 술폰산, 또는 이들의 염의 잔기를 나타낸다)
[8] 하기 식 (6')로 표시되는 화합물을, 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 0.05 내지 1.00중량부 함유하는, [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
R3-X1-Y1 (6')
(식 중, 단 R3은 탄소수 1 내지 20의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기를 나타내고, X1은 폴리옥시에틸렌기 및/또는 폴리옥시프로필렌기를 나타내고, Y1은 황산, 아황산, 술폰산, 또는 이들의 염의 잔기를 나타낸다)
[9] 추가로 산화제를 함유하고, 상기 산화제의 함유량이, 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 1 내지 50중량부인, [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
[10] 추가로 과산화물을 함유하고, 상기 과산화물의 함유량이, 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 1 내지 50중량부인, [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
[11] 추가로 지립을 함유하고, 상기 지립의 함유량이, 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 1 내지 50중량부인, [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
[12] 추가로 실리카를 함유하고, 상기 실리카의 함유량이, 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 1 내지 50중량부인, [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
[13] 추가로 산화제와 지립을 함유하고, 상기 산화제와 지립의 함유량의 비(산화제/지립; 중량비)가 20/80 내지 80/20, 상기 산화제와 지립의 합계 함유량이, 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 5 내지 100중량부인, [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
[14] 추가로 과산화물 및/또는 실리카를 함유하고, 상기 산화제와 지립의 합계 함유량이, 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 5 내지 100중량부인, [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
[15] 추가로 과산화물과 실리카를 함유하고, 상기 과산화물과 실리카의 함유량의 비(과산화물/실리카; 중량비)가 20/80 내지 80/20, 상기 산화제와 지립의 합계 함유량이, 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 5 내지 100중량부인, [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
[16] 하기 연마 조건에서 동판을 연마한 후의 동판 표면의 25℃에서의 물 접촉각이 20°이하인, [1] 내지 [15] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
[연마 조건]
연마 장치를 사용하여, 폴리우레탄 적층 연마 패드에 상기 연마용 조성물을 공급 속도 200mL/min으로 공급하고, 또한 동판에 연마 압력 13.8kPa을 가하면서 연마 정반 및 캐리어를 함께 100rpm으로 회전시켜, 60초간 연마한다.
[17] 하기 시험 조건 2에서 구한 디싱량(nm)에 대한, 하기 시험 조건 1에서 구한 연마 속도(nm/min)의 비율[연마 속도(nm/min)/디싱량(nm)]이 10 이상인, [1] 내지 [16] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
[시험 조건 1]
연마 장치를 사용하여, 폴리우레탄 적층 연마 패드에 상기 연마용 조성물을 공급 속도 200mL/min으로 공급하고, 또한 동판에 대하여 연마 압력 13.8kPa을 가하면서 연마 정반 및 캐리어를 함께 100rpm으로 회전시켜, 60초간 연마한다. 연마 종료 후, 연마 전후의 상기 동판의 두께의 차로부터 연마 속도(nm/min)를 구한다.
[시험 조건 2]
연마 장치를 사용하여, 폴리우레탄 적층 연마 패드에 상기 연마용 조성물을 공급 속도 200mL/min으로 공급하고, 표면에 트렌치를 갖는 절연체층 상에 배리어층을 통해 마련된 구리를 포함하는 도체층을 갖는 구리 패턴 웨이퍼에 대하여, 연마 압력 13.8kPa을 가하면서 연마 정반 및 캐리어를 함께 100rpm으로 회전시켜, 상기 배리어층의 상면이 노출될 때까지 연마한다. 연마 후, 상기 구리 패턴 웨이퍼 표면의 상기 트렌치와 상기 배리어층의 상면의 단차로부터 디싱량(nm)을 구한다.
[18] 반도체 배선 연마용 조성물인, [1] 내지 [17] 중 어느 하나에 기재된 조성물.
[19] [1] 내지 [18] 중 어느 하나에 기재된 조성물의 반도체 배선 연마용 조성물로서의 사용.
[20] [1] 내지 [18] 중 어느 하나에 기재된 조성물을 사용하여, 반도체 배선 연마용 조성물을 제조하는 방법.
[21] 표면에 트렌치를 갖는 절연체층과, 상기 절연체층 표면에 형성된 도체층을 갖는 반도체 웨이퍼를, [1] 내지 [18] 중 어느 하나에 기재된 조성물을 사용하여 연마하는 공정을 포함하는, 연마 방법.
[22] 표면에 트렌치를 갖는 절연체층과, 상기 절연체층 표면에 형성된 도체층을 갖는 반도체 웨이퍼를, [1] 내지 [18] 중 어느 하나에 기재된 조성물을 사용하여 연마하는 공정을 포함하는, 반도체 디바이스의 제조 방법.
1 반도체 웨이퍼
11 트렌치
12 절연체층
13 배리어층
14 도체층
D 디싱량

Claims (12)

  1. 하기 식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하는, 반도체 배선 연마용 조성물.
    R1O-(C3H6O2)n-H (1)
    (식 중, R1은 수소 원자, 히드록실기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1 내지 24의 탄화수소기, 또는 R2CO로 표시되는 기를 나타내고, 상기 R2는 탄소수 1 내지 24의 탄화수소기를 나타낸다. n은 괄호 내에 나타나는 글리세린 단위의 평균 중합도를 나타내고, 2 내지 60이다)
  2. 제1항에 있어서, 하기 연마 조건에서 동판을 연마한 후의 동판 표면의 25℃에서의 물 접촉각이 20°이하인, 반도체 배선 연마용 조성물.
    [연마 조건]
    연마 장치를 사용하여, 폴리우레탄 적층 연마 패드에 상기 연마용 조성물을 공급 속도 200mL/min으로 공급하고, 또한 동판에 연마 압력 13.8kPa을 가하면서 연마 정반 및 캐리어를 함께 100rpm으로 회전시켜, 60초간 연마한다.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하기 시험 조건 2에서 구한 디싱량(nm)에 대한, 하기 시험 조건 1에서 구한 연마 속도(nm/min)의 비율[연마 속도(nm/min)/디싱량(nm)]이 10 이상인, 반도체 배선 연마용 조성물.
    [시험 조건 1]
    연마 장치를 사용하여, 폴리우레탄 적층 연마 패드에 상기 연마용 조성물을 공급 속도 200mL/min으로 공급하고, 또한 동판에 대하여 연마 압력 13.8kPa을 가하면서 연마 정반 및 캐리어를 함께 100rpm으로 회전시켜, 60초간 연마한다. 연마 종료 후, 연마 전후의 상기 동판의 두께의 차로부터 연마 속도(nm/min)를 구한다.
    [시험 조건 2]
    연마 장치를 사용하여, 폴리우레탄 적층 연마 패드에 상기 연마용 조성물을 공급 속도 200mL/min으로 공급하고, 표면에 트렌치를 갖는 절연체층 상에 배리어층을 통해 마련된 구리를 포함하는 도체층을 갖는 구리 패턴 웨이퍼에 대하여, 연마 압력 13.8kPa을 가하면서 연마 정반 및 캐리어를 함께 100rpm으로 회전시켜, 상기 배리어층의 상면이 노출될 때까지 연마한다. 연마 후, 상기 구리 패턴 웨이퍼 표면의 상기 트렌치와 상기 배리어층의 상면의 단차로부터 디싱량(nm)을 구한다.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 음이온 계면 활성제를 포함하는, 반도체 배선 연마용 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량이 0.01 내지 20g/L인, 반도체 배선 연마용 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 식 (1)로 표시되는 화합물의 중량 평균 분자량이 100 내지 3000인, 반도체 배선 연마용 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 식 (1)로 표시되는 화합물의 HLB값이 14 이상인, 반도체 배선 연마용 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 산화제를 함유하고, 상기 산화제의 함유량이 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 1 내지 50중량부인, 반도체 배선 연마용 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 지립을 함유하고, 상기 지립의 함유량이 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 1 내지 50중량부인, 반도체 배선 연마용 조성물.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 산화제와 지립을 함유하고, 상기 산화제와 지립의 함유량의 비(산화제/지립; 중량비)가 20/80 내지 80/20, 상기 산화제와 지립의 합계 함유량이 식 (1)로 표시되는 화합물 1중량부에 대하여 5 내지 100중량부인, 반도체 배선 연마용 조성물.
  11. 표면에 트렌치를 갖는 절연체층과, 상기 절연체층 표면에 형성된 도체층을 갖는 반도체 웨이퍼를, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 반도체 배선 연마용 조성물을 사용하여 연마하는 공정을 포함하는, 연마 방법.
  12. 표면에 트렌치를 갖는 절연체층과, 상기 절연체층 표면에 형성된 도체층을 갖는 반도체 웨이퍼를, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 반도체 배선 연마용 조성물을 사용하여 연마하는 공정을 포함하는, 반도체 디바이스의 제조 방법.
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