KR20220087495A - 실리콘 산화물 및 탄소 도핑된 실리콘 산화물 cmp를 위한 조성물 및 방법 - Google Patents

실리콘 산화물 및 탄소 도핑된 실리콘 산화물 cmp를 위한 조성물 및 방법 Download PDF

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Abstract

실리콘 산소 물질을 갖는 기판을 연마하기 위한 화학 기계적 연마 조성물이 액체 담체, 액체 담체에 분산되어 있는 입방형 세리아 연마제 입자, 및 유기 이산을 포함한다.

Description

실리콘 산화물 및 탄소 도핑된 실리콘 산화물 CMP를 위한 조성물 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 10월 22에 출원된 미국 가출원 일련 번호 62/924,332 (발명의 명칭: Composition and Method for Silicon Oxide and Carbon Doped Silicon Oxide CMP)의 이익을 청구한다.
화학 기계적 연마는 집적 회로 (IC) 및 마이크로-전자-기계 시스템 (MEMS) 제작을 가능하게 하는 핵심 기술이다. 기판 (예컨대 웨이퍼)의 표면을 연마 (또는 평탄화)하기 위한 CMP 조성물 및 방법은 관련 기술분야에 널리 공지되어 있다. 연마 조성물 (또한 연마 슬러리, CMP 슬러리, 및 CMP 조성물로도 공지됨)은 통상적으로 수용액에 현탁 (분산)되어 있는 연마제 입자, 및 CMP 작업 동안 물질 제거 속도를 증가시키고/거나 평탄화 효율을 개선시키고/거나 결함성을 감소시키기 위한 화학적 첨가제를 포함한다.
세륨 산화물 (세리아) 연마제는, 특히, 예를 들어, 실리콘 산화물 물질, 예컨대 테트라에틸오르토실리케이트 (TEOS), 실리콘 질화물, 및/또는 폴리실리콘을 포함하는 실리콘 함유 기판의 연마용으로 업계에 널리 공지되어 있다. 세리아 연마제 조성물은, 예를 들어 얕은 트렌치 격리 적용을 포함한 고급 유전체 적용에서 통상적으로 사용된다. 세리아 연마제의 사용이 공지되어 있지만, 개선된 세리아 연마제 기재 CMP 조성물이 여전히 요구되고 있다. 특히, 개선된 제거 속도 및 개선된 평탄화 (예를 들어, 감소된 침식 및 디싱(dishing))를 제공하는 CMP 조성물이 여전히 요구되고 있다. 추가로, 어느 한 실리콘 함유 물질의 또 다른 물질에 대한 제거 속도 선택성 (예를 들어, 실리콘 산화물 대 실리콘 질화물 선택성 또는 실리콘 산화물 대 폴리실리콘 선택성)을 제공하는 조성물이 여전히 요구되고 있다.
실리콘 산소 물질 (예컨대 실리콘 산화물) 및/또는 탄소 도핑된 실리콘 산소 물질을 갖는 기판을 연마하기 위한 화학 기계적 연마 조성물이 개시된다. 한 실시양태에서, 연마 조성물은 액체 담체, 액체 담체에 분산되어 있는 입방형 세리아 연마제 입자, 및 유기 이산을 포함하거나, 그로 이루어지거나, 또는 그로 본질적으로 이루어진다.
개시된 대상 및 그의 이점의 보다 완벽한 이해를 위해, 이제부터 첨부 도면과 함께 하기 설명을 참조로 하며, 여기서:
도 1 및 2는 정사각형 면을 갖는 세리아 연마제 입자를 제시하는, 입방형 세리아 연마제 샘플의 투과 전자 현미경검사 (TEM)의 현미경사진을 나타낸다.
도 3은 정사각형 면을 갖는 세리아 연마제 입자를 제시하는, 입방형 세리아 연마제 샘플의 스캐닝 전자 현미경검사 (SEM)의 현미경사진을 나타낸다.
실리콘 산소 물질 (예컨대 실리콘 산화물) 및/또는 탄소 도핑된 실리콘 산소 물질을 갖는 기판을 연마하기 위한 화학 기계적 연마 조성물이 개시된다. 연마 조성물은 액체 담체, 액체 담체에 분산되어 있는 입방형 세리아 연마제 입자, 및 유기 이산을 포함하거나, 그로 이루어지거나, 또는 그로 본질적으로 이루어진다. 한 실시양태에서, 유기 이산은 선형 포화 디카르복실산 또는 폴리에틸렌 글리콜 이산을 포함한다.
개시된 연마 조성물 및 상응하는 (CMP 방법)은 중요한 예상외의 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 개시된 조성물은 유의하게 개선된 실리콘 산화물 제거 속도를 제공할 수 있고, 따라서 처리량을 개선시키며 시간 및 비용을 절약할 수 있다. 추가로, 개시된 조성물은 감소된 폴리실리콘 제거 속도 및 유의하게 개선된 실리콘 산화물 대 폴리실리콘 선택성을 제공할 수 있다. 추가로, 개시된 조성물은 광범위한 패턴 피쳐 및 밀도에 걸쳐 개선된 디싱 및 침식을 제공할 수 있다. 특정 실시양태는 추가로 탄소 도핑된 실리콘 산화물 물질을 연마하는 경우에 유의하게 개선된 제거 속도를 제공할 수 있다.
연마 조성물은 액체 담체에 현탁되어 있는 연마제 입자 예컨대 입방형 세륨 산화물 연마제 입자를 함유한다. "입방형"이란, 세리아 연마제 입자가 입방체의 형태 또는 형상, 즉, 실질적으로 입방체라는 것을 의미한다. 달리 말하면, 입방형 세리아 연마제 입자는 형태 또는 성질에 있어서 입방체이다. 그러나, 에지 치수, 모서리, 및 모서리 각도가 정확하게 또는 엄밀하게 완벽한 입방체의 것일 필요는 없다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 입방형 연마제 입자는 약간 둥글려지거나 또는 떨어져나간 모서리, 약간 둥글려진 에지, 서로 정확하게 같지 않은 에지 치수, 정확하게 90도가 아닌 모서리 각도, 및/또는 다른 미세한 불규칙성을 가질 수 있지만, 여전히 입방체의 기본 형태를 유지한다. 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 (예를 들어, 스캐닝 전자 현미경검사 또는 투과 전자 현미경검사를 통해) 입방형 세리아 연마제 입자가 입자 성장 및 탈응집을 일반적으로 허용하는 허용오차를 갖는 입방체의 형태라는 것을 용이하게 인식할 수 있을 것이다.
도 1, 2, 및 3은 예시적인 입방형 세리아 연마제 입자를 나타낸다. 이들 투과 전자 현미경검사 (TEM) 및 스캐닝 전자 현미경검사 (SEM)의 영상은 정사각형 면을 갖는 세리아 연마제 입자를 나타낸다. 예를 들어, 이들 영상에서 나타난 입자 면은 각각 실질적으로 동일한 길이 (예를 들어, 서로의 20 퍼센트 이내 또는 심지어 서로의 10 퍼센트 또는 그보다 작은 퍼센트 이내)를 갖는 4개의 에지를 포함한다. 더욱이 에지는 대략 90도의 각도 (예를 들어, 약 80 내지 100도 또는 약 85 내지 약 95도의 범위 이내)로 모서리에서 만난다. 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 TEM 및 SEM 영상에서 나타난 연마제 입자의 상당한 부분이, 이들이 상기 정의된 바와 같은 정사각형 면을 갖는다는 점에서 입방형이라는 것을 용이하게 인지할 것이다. 일부 입자는, 예를 들어, 하나 이상의 모서리에 결함을 포함하는 것으로 관찰될 수 있다. 다시, 입방형이라는 용어가 엄밀하게 입방체인 세리아 연마제 입자가 아니라, 상기 기재되었으며 도 1, 2, 및 3에 나타난 바와 같은 입방체의 성질을 대체적으로 갖는 입자를 기술하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.
본원에 사용된 바와 같이, 입방형 세리아 연마제를 포함하는 화학 기계적 연마 조성물은 연마제 입자의 적어도 25 개수 퍼센트가 입방체의 성질을 갖는 것 (상기 기재된 바와 같은 형태 또는 형상의 입방체)인 조성물이다. 바람직한 실시양태에서, 연마제 입자의 적어도 40 개수 퍼센트 (예를 들어, 적어도 60 퍼센트, 또는 적어도 80 퍼센트)가 입방체의 성질을 갖는다. 상기 언급된 바와 같이, 입방형 세리아 연마제 입자는 TEM 또는 SEM 영상을, 예를 들어, 약 10,000x 내지 약 500,000x의 범위의 배율로 사용하여 용이하게 평가하고 계수할 수 있다. SEM 또는 TEM 영상은 유사한 (예를 들어, 상기 기재된 바와 같이 서로의 20 퍼센트 이내의) 길이를 갖는 4개의 변이 있는 면을 갖는 연마제 입자를 제시한다. 영상은 또한 인접한 변이 거의 수직이어서, 예를 들어, 약 90도의 (예를 들어, 이 또한 상기 기재된 바와 같이 약 80 내지 약 100도의 범위 이내의) 각도를 형성한다는 것을 제시한다. 세리아 연마제 조성물이 입방형 세리아 연마제 입자를 포함하는지 또는 그렇지 않은지를 결정하기 위해서는, 통계적 분석을 수행하여 이로써 정사각형 면을 갖는 입자의 백분율을 결정하는 것이 가능하도록 하는 많은 개수의 무작위로 선택된 입자 (즉, 200개 초과)에 대해 SEM 또는 TEM 관찰이 이루어져야 한다. 보유되는 입자는 현미경사진에서 그의 영상이 잘 보이도록 하는 것이어야 한다. 일부 입자는 그의 표면 및/또는 하나 이상의 그의 모서리에 일부 결함을 나타내지만, 여전히 입방형인 것으로 계수될 수 있다.
입방형 세리아 연마제 입자는 실질적으로 순수한 세리아 연마제 입자 (정규 허용오차 이내의 불순물) 또는 도핑된 세리아 연마제 입자일 수 있다. 도핑된 세리아 연마제 입자는 침입형 도펀트 (격자에서 정상적으로 점유되지 않은 공간을 점유하는 도펀트) 또는 치환형 도펀트 (격자에서 세륨 또는 산소 원자가 정상적으로 점유하는 공간을 점유하는 도펀트)를 포함할 수 있다. 이러한 도펀트는, 예를 들어, Ca, Mg, Zn, Zr, Sc, 또는 Y를 포함한 실질적으로 모든 금속 원자를 포함할 수 있다.
특정의 유리한 실시양태에서, 도펀트는, 예를 들어, 란타넘, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨 등을 포함한 1종 이상의 란타나이드를 포함할 수 있다. 하나의 특히 적합한 실시양태에서, 입방형 세리아 연마제 입자는 세륨 및 란타넘의 혼합 산화물을 포함한다. 혼합 산화물 연마제 입자는 약 0.01 내지 약 0.15, 예를 들어, 약 0.01 내지 약 0.12의 범위의 (La + Ce)에 대한 La의 몰비를 가질 수 있다. 이러한 연마제 입자가 다른 원소 및/또는 산화물을 (예를 들어, 불순물로서) 추가적으로 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 불순물은 연마제 입자를 제조하는 공정에서 사용되는 원료 또는 출발 물질로부터 유래할 수 있다. 불순물의 총 비율은 바람직하게는 입자의 0.2 중량% 미만이다. 잔류 질산염은 불순물로서 간주되지 않는다.
특정 실시양태에서, (La + Ce)에 대한 La의 몰비는 약 0.01 내지 약 0.04 (예를 들어, 약 0.02 내지 약 0.03)의 범위일 수 있다. 하나의 이러한 실시양태에서, 입방형 세리아 연마제 입자는 약 2.5 몰 퍼센트의 란타넘 산화물 및 약 97.5 몰 퍼센트의 세륨 산화물을 포함한다. 다른 실시양태에서, 상기 몰비는 약 0.08 내지 약 0.12 (예를 들어, 약 0.09 내지 약 0.11)의 범위일 수 있다. 하나의 이러한 다른 실시양태에서, 입방형 세리아 연마제 입자는 약 10 몰 퍼센트의 란타넘 산화물 및 약 90 몰 퍼센트의 세륨 산화물을 포함한다. 연마제 입자는 세륨 산화물 결정질 구조 내의 세륨 원자를 란타넘 원자가 치환한 단일상 고용체일 수 있다. 한 실시양태에서, 고용체는 순수한 세륨 산화물보다 더 작은 각도로 이동한, 약 27도 내지 약 29도 사이에 위치하는 피크를 갖는 대칭 X선 회절 패턴을 나타낸다. 고용체는 에이징 하위-단계 (하기 기재됨)의 온도가 약 60℃를 초과할 때 수득될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "고용체"는 X선 회절이 다른 상의 존재를 지시할 추가의 피크 없이, 개별 피크의 이동이 있거나 또는 없는 세륨 산화물 결정 구조의 패턴만을 제시하는 것을 의미한다.
또한 임의적으로 입방형 세리아 연마제 입자는, 분말에 대해 브루나우어-엠메트-텔러(Brunauer-Emmett-Teller) 방법 (BET 방법)을 사용하여 질소의 흡착에 의해 결정된 그의 비표면적에 의해 특징화될 수 있다. 방법은 ASTM D3663-03 (2015년에 재인증)에 개시되어 있다. 연마제 입자는 약 3 내지 약 14 m2/g (예를 들어, 약 7 내지 약 13 m2/g 또는 약 8 내지 약 12 m2/g)의 범위의 비표면적을 가질 수 있다.
또한 임의적으로 입방형 세리아 연마제 입자는 그의 평균 입자 크기 및/또는 입자 크기 분포에 의해 특징화될 수 있다. 연마제 입자는 약 50 nm 내지 약 1000 nm (예를 들어, 약 80 nm 내지 약 500 nm, 약 80 nm 내지 약 250 nm, 약 100 nm 내지 약 250 nm, 또는 약 150 nm 내지 약 250 nm)의 범위의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 더욱이, 평균 입자 크기는 약 50 nm 초과 (예를 들어, 약 80 nm 초과 또는 약 100 nm 초과)일 수 있다. 평균 입자 크기는 동적 광 산란 (DLS)을 통해 결정될 수 있으며, 중앙 입자 직경 (D50)에 상응한다. DLS 측정은, 예를 들어, 제타사이저(Zetasizer) (말번 인스트루먼츠(Malvern Instruments)로부터 입수가능함)를 사용하여 실시될 수 있다. 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 DLS 측정이 상대적으로 보다 큰 입자의 존재 하에 측정될 경우에, 작은 입자를 상당히 빠뜨리고 계수할 수 있다는 것을 용이하게 인지할 것이다. 본원에 개시된 입방형 세리아 연마제 입자에 대해서 DLS 기술은 약 40 nm 미만의 입자를 빠뜨리고 계수하는 경향이 있다. 개시된 실시양태가 DLS에 의해 계수되지 않으며, 따라서 평균 입자 크기에 기여하지 않는 이러한 작은 입자 (40 nm 미만)를 상당수 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
레이저 회절 기술이 또한 임의적으로 입자 크기 분포를 특징화하기 위해 사용될 수 있다. 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 레이저 회절 기술 또한 작은 입자 (예를 들어, 개시된 실시양태에서 40 nm 미만)를 빠뜨리고 계수하는 경향이 있다는 것을 용이하게 인지할 것이다. 레이저 회절 측정은, 예를 들어, 호리바(Horiba) LA-960을 통해 1.7의 상대 굴절률을 사용하여 실시될 수 있다. 레이저 회절 측정으로 획득된 분포로부터, 예를 들어, D10, D50, D90, D99 및 분산 지수 (하기 정의됨)를 포함한 다양한 파라미터가 획득될 수 있다. 레이저 회절 측정에 기반하여, 연마제 입자는 약 100 nm 내지 약 700 nm (예를 들어, 약 100 nm 내지 약 200 nm)의 범위의 중앙 직경 (D50)을 포함할 수 있다. 예를 들어, D50은 약 100 nm 내지 약 150 nm 또는 약 150 nm 내지 약 200 nm의 범위일 수 있다. D50은 레이저 회절에 의해 획득된 분포로부터 결정된 중앙 직경이다.
입방형 세리아 연마제 입자는 임의적으로 약 80 nm 내지 약 400 nm (예를 들어, 약 80 nm 내지 약 250 nm, 약 80 nm 내지 약 150 nm, 또는 약 100 nm 내지 약 130 nm)의 범위의 D10을 가질 수 있다. D10은 입자의 10%가 D10보다 작은 직경을 갖는, 레이저 회절에 의해 획득된 입자 직경을 나타내는 것으로 이해될 것이다.
입방형 세리아 연마제 입자는 임의적으로 약 150 nm 내지 약 1200 nm (예를 들어, 약 150 nm 내지 약 1000 nm, 약 150 내지 약 750 nm, 약 150 내지 약 500 nm, 약 150 내지 약 300 nm, 또는 약 200 nm 내지 약 300 nm)의 범위의 D90을 가질 수 있다. D90은 입자의 90%가 D90보다 작은 직경을 갖는, 레이저 회절에 의해 획득된 입자 직경을 나타낸다. 기계적 탈응집을 겪은 연마제 입자는 약 300 nm 미만의 D90을 가질 수 있다.
입방형 세리아 연마제 입자는 임의적으로 낮은 분산 지수를 나타낼 수 있다. "분산 지수"는 하기 식에 의해 정의된다: 분산 지수 = (D90-D10)/2·D50. 분산 지수는 약 0.60 미만 (예를 들어, 약 0.5 미만, 약 0.4 미만, 또는 약 0.30 미만)일 수 있다. 기계적 탈응집을 겪은 연마제 입자는 약 0.30 미만의 분산 지수를 가질 수 있다. 더욱이, 기계적 탈응집을 겪은 입자에 대해 D90/D50은 약 1.3 내지 약 2의 범위일 수 있다.
입방형 세리아 연마제 입자는 임의적으로 약 150 nm 내지 약 3000 nm (예를 들어, 약 200 nm 내지 약 2000 nm, 약 200 nm 내지 약 1800 nm, 약 200 nm 내지 약 1200 nm, 약 200 nm 내지 약 900 nm, 약 200 nm 내지 약 600 nm, 약 200 내지 약 500 nm, 또는 약 200 내지 약 400 nm)의 범위의 D99를 가질 수 있다. 기계적 탈응집을 겪은 연마제 입자는 약 600 nm 미만 (예를 들어, 약 500 미만 또는 약 400 미만)의 D99를 가질 수 있다. D99는 입자의 99%가 D99보다 작은 직경을 갖는, 레이저 회절에 의해 획득된 입자 직경을 나타낸다.
연마제 입자는 입방형 세리아 연마제 입자를 제조하기 위한 실질적으로 모든 적합한 방법론을 사용하여 제조될 수 있다. 개시된 실시양태는 이러한 연마제 입자를 포함하는 화학 기계적 연마 조성물 및 이러한 연마제 입자를 사용하여 기판을 연마하는 방법에 관한 것이며, 입자를 제조하기 위한 임의의 특정한 방법으로 제한되지 않는다. 특정 실시양태에서, 입방형 세리아 연마제 입자는 세륨 질산염 (또한 도핑된 세리아 연마제를 제조하는 경우에는, 임의적으로 다른 질산염)의 침전에 의해 제조될 수 있다. 침전된 물질은 이어서 특정한 온도 및 압력 체계에서 성장하여 입방형 세리아 연마제 입자의 성장을 촉진할 수 있다. 이어서, 이들 입자는 청정화되고 탈응집될 수 있다. 이어서, 입방형 세리아 연마제 입자의 분산액을 제조하여 본 발명의 화학 기계적 조성물을 배합하는데 사용할 수 있다.
하나의 유리한 실시양태에서, 입방형 세륨 란타넘 산화물 연마제 입자는 세륨 및 란타넘 질산염의 침전에 의해 제조될 수 있다. 하나의 이러한 제조 방법은 하기 단계를 포함한다:
(i) 불활성 분위기 하에 수성 세륨 질산염 용액 및 수성 염기를 혼합하는 단계.
(ii) (i)에서 수득된 혼합물을 불활성 분위기 하에 가열하는 단계.
(iii) 임의적으로, (ii)에서 수득된 열 처리된 혼합물을 산성화시키는 단계.
(iv) (ii) 또는 (iii)에서 수득된 고체 물질을 물로 세척하는 단계.
(v) (iv)에서 수득된 고체 물질을 기계적으로 처리하여 세리아 입자를 탈응집시키는 단계.
상기 방법론의 단계 (i)에서 사용되는 세륨 질산염 용액은 세륨 질산염 및 란타넘 질산염의 수용액을 혼합함으로써 제조될 수 있다. 수용액은 CeIII, CeIV 및 LaIII를 포함하며, 약 1/(500,000) 내지 약 1/(4,000)의 CeIV 대 총 Ce의 몰비를 특징으로 할 수 있다. 하나의 예시적 실시양태에서, 몰비는 약 1/(100,000) 내지 약 1/(90,000)일 수 있다. 일반적으로, 고순도의, 예를 들어, 적어도 99.5 중량 퍼센트 또는 심지어 99.9 중량 퍼센트의 순도를 갖는 염 및 구성요소를 사용하는 것이 유리하다.
단계 (i)은 수성 세륨 질산염 용액과 수성 염기의 혼합/반응을 포함한다. 히드록시드 유형의 염기, 예를 들어, 예컨대 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 히드록시드 및 수성 암모니아가 유리할 수 있다. 2급, 3급 또는 4급 아민이 또한 사용될 수 있다. 염기의 수용액은 또한 미리 불활성 기체로 버블링함으로써 탈기 (산소제거)될 수 있다. 혼합은 수성 세륨 질산염 용액을 수성 염기로 도입함으로써 실행될 수 있으며, 유리하게는 불활성 분위기 하에, 예를 들어, 밀폐된 반응기에서 또는 불활성 기체 (예를 들어, 질소 또는 아르곤) 퍼징 하의 반-밀폐된 반응기에서 수행된다. 혼합은 또한 교반 하에 수행될 수 있다. (Ce + La)에 대한 염기의 몰비는 약 8.0 내지 약 30.0 (예를 들어, 약 9.0 초과)일 수 있다. 단계 (i)은 추가로 약 5℃ 내지 약 50℃, 예를 들어, 약 20℃ 내지 25℃의 온도에서 수행될 수 있다.
단계 (ii)는 상기 단계가 끝났을 때 수득된 혼합물을 가열하는 것을 포함하며, 가열 하위-단계 및 에이징 하위-단계를 포함할 수 있다. 가열 하위-단계는 혼합물을 약 75℃ 내지 약 95℃, 예를 들어, 약 85℃ 내지 약 90℃의 범위의 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다. 에이징 하위-단계는 혼합물을 상기 온도에서 약 2시간 내지 약 20시간의 범위의 지속기간 동안 유지 (대기)하는 것을 포함할 수 있다. 일반적으로, 온도가 증가할수록 에이징 시간은 감소한다. 단계 (ii)는 또한 단계 (i)에 대해 상기 기재된 바와 같이, 불활성 분위기 및 교반 하에 수행될 수 있다.
단계 (ii)가 끝났을 때 수득된 혼합물은 임의적으로, 단계 (iii)에서, 예를 들어, 질산을 사용하여 산성화될 수 있다. 열 처리된 반응 혼합물은, 예를 들어, 약 3.0 미만의 (예를 들어, 약 1.5 내지 약 2.5의 범위의) pH로 산성화될 수 있다.
단계 (ii) 또는 (iii)에서 수득된 고체 물질은 단계 (iv)에서 물 (예를 들어, 탈이온수)로 세척될 수 있다. 세척은 최종 분산액 중의 잔류 질산염을 감소시키고, 또한 표적 전도도를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 세척은 혼합물로부터 고체를 여과하고, 고체를 물에 재분산시키는 것을 포함할 수 있다. 여과 및 재분산은 필요에 따라 수회 수행될 수 있다.
(iv)에서 수득된 세척된 고체 물질은 임의적으로 세리아 연마제 입자를 탈응집시키거나 또는 부분적으로 탈응집시키기 위해 단계 (v)에서 기계적으로 처리될 수 있다. 기계적 처리는, 예를 들어, 더블 제트 처리 또는 초음파 탈응집을 포함할 수 있으며, 통상적으로 좁은 입자 크기 분포 및 큰 응집된 입자 개수의 감소를 초래한다.
단계 (iv) 또는 (v) 후에, 고체 물질은 건조되어 세륨-기재 입자를 분말 형태로 수득할 수 있다. 분말은 물 또는 물과 혼화성 액체 유기 화합물의 혼합물을 첨가함으로써 재분산되어 액체 매질 중 세륨-기재 입자의 분산액을 수득할 수 있다. 액체 매질은 물 또는 물과 수혼화성 유기 액체의 혼합물일 수 있다. 수혼화성 유기 액체는, 예를 들어, 알콜 예컨대 이소프로필 알콜, 에탄올, 1-프로판올, 메탄올, 1-헥산올; 케톤 예컨대 아세톤, 디아세톤 알콜, 메틸 에틸 케톤; 에스테르 예컨대 에틸 포르메이트, 프로필 포르메이트, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 메틸 락테이트, 부틸 락테이트, 에틸 락테이트를 포함할 수 있다. 물 대 유기 액체의 비율은 중량부로 80 대 20 내지 99 대 1일 수 있다. 더욱이, 분산액은 약 1 중량 퍼센트 내지 약 40 중량 퍼센트, 예를 들어, 약 10 중량 퍼센트 내지 약 35 중량 퍼센트의 세륨-기재 입자를 포함할 수 있다. 분산액은 또한 약 300 μS/cm 미만, 예를 들어, 약 150 미만, 보다 특히 150 μS/cm 미만 또는 약 100 μS/cm 미만의 전도도를 가질 수 있다.
연마 조성물은 입방형 세리아 연마제 입자를 실질적으로 모든 적합한 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 사용 지점에서 약 0.001 중량 퍼센트 이상 (예를 들어, 약 0.005 중량 퍼센트 이상, 약 0.01 중량 퍼센트 이상, 약 0.02 중량 퍼센트 이상, 약 0.05 중량 퍼센트 이상, 또는 약 0.1 중량 퍼센트 이상)의 입방형 세리아 연마제 입자를 포함할 수 있다. 연마 조성물은 사용 지점에서 약 5 중량 퍼센트 이하 (예를 들어, 약 2 중량 퍼센트 이하, 약 1.5 중량 퍼센트 이하, 약 1 중량 퍼센트 이하, 또는 약 0.5 중량 퍼센트 이하)의 입방형 세리아 연마제 입자를 포함할 수 있다. 입방형 세리아 연마제 입자가 상기 언급된 종점 중 어느 2개에 의해 범위가 정해지는 농도로 연마 조성물에 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 연마 조성물 중 입방형 세리아 연마제 입자의 농도는 사용 지점에서 약 0.001 중량 퍼센트 내지 약 5 중량 퍼센트 (예를 들어, 약 0.01 중량 퍼센트 내지 약 1 중량 퍼센트, 약 0.02 중량 퍼센트 내지 약 1 중량 퍼센트, 또는 약 0.05 중량 퍼센트 내지 약 0.5 중량 퍼센트)의 범위일 수 있다.
연마 (예를 들어, 평탄화)될 기판 표면에 대한 연마제 및 모든 임의적인 화학적 첨가제의 적용을 용이하게 하기 위해 수성 액체 담체가 사용된다. 수성이란, 액체 담체가 적어도 50 wt.%의 물 (예를 들어, 탈이온수)로 구성된다는 것을 의미한다. 액체 담체는 다른 적합한 비-수성 담체, 예를 들어, 저급 알콜 (예를 들어, 메탄올, 에탄올 등) 및 에테르 (예를 들어, 디옥산, 테트라히드로푸란 등)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 액체 담체는 물, 보다 바람직하게는 탈이온수로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어진다.
연마 조성물은 일반적으로 약 2 내지 약 8의 범위의 pH를 갖는 산성, 약산성, 또는 중성이다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 2 내지 약 7의 범위의 pH를 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 연마 조성물은 약 3 내지 약 6 (예를 들어, 약 3 내지 약 5)의 범위의 pH를 갖는 산성 또는 약산성이다. 예를 들어, 하나의 이러한 약산성 실시양태에서, pH는 약 4일 수 있다.
연마 조성물은 유기 이산을 추가로 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 유기 이산이라는 용어는 2개의 산 기를 갖는 유기 화합물 (탄소 함유 화합물)을 지칭한다. 예를 들어, 유기 이산은 2개의 카르복실 기 (COOH)를 갖는 카르복실산일 수 있다. 이러한 이산은 또한 디카르복실산으로도 지칭될 수 있다. 유기 이산은, 예를 들어, 선형 포화 디카르복실산, 불포화 디카르복실산, 치환된 디카르복실산, 방향족 디카르복실산, 또는 그의 조합을 포함한 실질적으로 모든 적합한 유기 이산을 포함할 수 있다.
선형 포화 디카르복실산은 화학식 HO2C(CH2)nCO2H를 갖는다. 선형이란, 이산이 비분지형 직쇄 산이라는 것을 의미한다. 포화란, 탄소-탄소 결합이 모두 단일 결합이라는 것 (즉, 이중 또는 삼중 탄소-탄소 결합이 존재하지 않음)을 의미한다. 연마 조성물은, 예를 들어, n이 1 내지 8의 범위에 있는 것인 실질적으로 모든 적합한 수용성 선형 포화 디카르복실산 (즉, 약 3 내지 약 10개의 탄소 원자를 포함하는 선형 포화 디카르복실산)을 포함할 수 있다. 이러한 선형 포화 디카르복실산은 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 또는 그의 조합을 포함한다. 바람직한 선형 포화 디카르복실산은 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 또는 그의 조합 (여기서 n이 3 내지 8이므로, 화합물은 약 5 내지 약 10개의 탄소 원자를 가짐)을 포함한다. 가장 바람직한 선형 포화 디카르복실산은 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 또는 그의 조합 (여기서 n이 5 내지 8이므로, 화합물은 약 7 내지 약 10개의 탄소 원자를 가짐)을 포함한다. 예를 들어, 하나의 가장 바람직한 실시양태에서, 연마 조성물은 수베르산을 포함할 수 있다.
불포화 디카르복실산은 적어도 1개의 탄소-탄소 이중 결합 또는 탄소-탄소 삼중 결합을 포함하는 디카르복실산이다. 연마 조성물은, 예를 들어, 단일불포화, 이중불포화, 또는 분지형 디카르복실산을 포함한 실질적으로 모든 적합한 불포화 디카르복실산을 포함할 수 있다. 예시적인 단일불포화 디카르복실산은 말레산, 푸마르산, 및 글루타콘산을 포함한다. 예시적인 이중불포화 디카르복실산은 뮤콘산 이성질체를 포함한다. 예시적인 분지형 디카르복실산은 시트라콘산, 메사콘산, 및 이타콘산을 포함한다.
치환된 디카르복실산은 OH, NH2, O, Cl, 알칸, 알켄, 또는 다른 측쇄 기, 및/또는 N, O, S, 또는 또 다른 헤테로원자를 포함하는 내부 헤테로원자 치환, 및 그의 조합을 포함하는 디카르복실산이다. 연마 조성물은, 예를 들어, 말산, 타르타르산, 아스파르트산, 디글리콜산, 케토글루타르산, 글루탐산, 글루타티온, 1,3-아세톤디카르복실산, 1,3-아다만탄디카르복실산, 비스(카르복시메틸)트리티오카르보네이트, 클로로숙신산, 부틸말론산, 1,2-시클로헥산디카르복실산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 시클로헥실숙신산, 트랜스-1,2-시클로펜탄디카르복실산, 디브로모말레산, 2,3-디브로모숙신산, 디메틸말론산, 에틸말론산, 이미노디아세트산, 메르캅토숙신산, 2-술포부탄디오산, 및 3-티오펜말론산을 포함한 실질적으로 모든 적합한 치환된 디카르복실산을 포함할 수 있다.
방향족 디카르복실산은 탄소 고리 (예를 들어, 6개의 탄소 원자의 벤젠 고리)를 포함하는 디카르복실산이다. 연마 조성물은, 예를 들어, 프탈산 이성질체, 디펜산, 나프탈렌 디카르복실산, 페닐렌디프로피온산, 및 2,2'-비피리딘-4,4'-디카르복실산을 포함한 실질적으로 모든 적합한 방향족 디카르복실산을 포함할 수 있다.
관련 기술분야의 통상의 기술자라면, 유기 이산의 상기 언급된 카테고리가 중복되어 일부 이산 화합물은 2개 이상의 카테고리 (예를 들어, 치환된 및 방향족)에 포함된다는 것을 용이하게 인지할 것이다. 연마 조성물은, 예를 들어, 5-tert-부틸이소프탈산, 2,2'-이미노디벤조산, 6-메틸피리딘-2,3-디카르복실산, 4,4'-옥시비스(벤조산), 및 3-티오펜말론산을 포함한 이러한 "멀티-카테고리" 이산을 또한 포함할 수 있다.
추가로, 상기 열거된 이산 화합물 및 카테고리에서 1개 이상의 카르복실 기가, 예를 들어, 술폰산 기 또는 포스폰산 기를 포함한 또 다른 유형의 산 기로 치환될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 유기 이산은 카르복실-PEG2-술폰산 및/또는 카르복실-PEG2-포스폰산을 포함할 수 있다.
또한 추가로, 유기 이산 화합물 (또는 화합물들)이 임의의 접근가능한 형태로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 짝산 또는 짝염기 및 염 형태가 상기 언급된 산(들) 대신에 (또는 추가적으로) 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
유기 이산은 대안적으로 및/또는 추가적으로 폴리에틸렌 글리콜 이산 (PEG 이산)을 포함할 수 있다. PEG 이산은 화학식: HO2CCH2 [OC2H4]n CH2CO2H를 갖는다. PEG 이산은, 예를 들어, 약 100 g/mol 내지 약 100,000 g/mol (예를 들어, 약 100 g/mol 내지 약 10,000 g/mol 또는 약 100 g/mol 내지 약 4000 g/mol)의 범위의 실질적으로 모든 적합한 평균 분자량을 가질 수 있다. 하나의 적합한 실시양태에서, PEG 이산은 약 600 g/mol의 분자량을 갖는다.
연마 조성물은 유기 이산을 실질적으로 모든 적합한 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 사용 지점에서 리터당 약 0.1 밀리몰 (mM) 이상 (예를 들어, 약 0.2 mM 이상, 약 0.3 mM 이상, 약 0.5 mM 이상, 약 0.8 mM 이상, 또는 약 1 mM 이상)의 유기 이산을 포함할 수 있다. 연마 조성물은 사용 지점에서 약 20 mM 이하 (예를 들어, 약 15 mM 이하, 약 10 mM 이하, 약 8 mM 이하, 약 5 mM 이하, 또는 약 3 mM 이하)의 유기 이산을 포함할 수 있다. 유기 이산이 상기 언급된 종점 중 어느 2개에 의해 범위가 정해지는 농도로 연마 조성물에 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 연마 조성물 중 유기 이산의 농도는 사용 지점에서 약 0.1 mM 내지 약 20 mM (예를 들어, 약 0.1 mM 내지 약 15 mM, 약 0.2 mM 내지 약 10 mM, 약 0.3 mM 내지 약 8 mM, 약 0.5 mM 내지 약 5 mM, 또는 약 1 mM 내지 약 5 mM)의 범위일 수 있다.
연마 조성물은 임의적으로, 예를 들어, 다양한 화학적 첨가제를 포함한 1종 이상의 추가적인 성분을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는, 예를 들어, 입방형 세리아 연마제 입자의 표면 및/또는 연마되는 기판의 표면과 (예를 들어, 정전기적 상호작용 및/또는 수소 결합을 통해) 회합될 수 있다. 화학적 첨가제는, 예를 들어, 분산제, 레올로지 작용제, 연마 속도 가속제, 연마 속도 억제제, 또는 선택성 향상제 (어느 한 물질의 또 다른 물질에 대한 제거 속도 비를 개선시킴)일 수 있다. 이러한 화학적 첨가제는, 예를 들어, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 알짜 중성 계면활성제, 양이온성 중합체, 음이온성 중합체, 및/또는 비이온성 중합체를 포함할 수 있다. 개시된 실시양태가 이들 임의적인 첨가제의 사용과 관련하여 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
특정 실시양태, 특히 탄소 도핑된 실리콘 산화물 층을 연마하도록 의도되는 것들은 연마 속도 가속제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 연마 속도 가속제는, 예를 들어, 기판을 활성화시키는 카르복실산 화합물을 포함할 수 있다. 예시적인 속도 증진제는 피콜린산, 니코틴산, 퀴날딘산, 이소-니코틴산, 아세트산, 및 4-히드록시벤조산을 포함한다. 하기 개시된 하나의 유리한 실시양태에서, 연마 속도 가속제는 피콜린산을 포함한다.
개시된 연마 조성물은, 예를 들어 실리콘 질화물 제거를 억제하기 위해 불포화 카르복실 일산 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 불포화 일산은, 예를 들어, 그의 입체이성질체를 포함한, 아크릴산, 2-부텐산 (크로톤산), 2-펜텐산, 트랜스-2-헥센산, 트랜스-3-헥센산, 2-헥신산, 2,4-헥사디엔산, 소르브산칼륨, 트랜스-2-메틸-2-부텐산, 3,3-디메틸아크릴산, 또는 그의 조합을 포함할 수 있다. 하기 개시된 하나의 예시적 실시양태에서 크로톤산이 포함된다.
개시된 연마 조성물의 특정 실시양태는 탄소 도핑된 (예를 들어, 고도로 탄소 도핑된) 실리콘 산화물 층을 연마하는데 사용될 수 있다. 하나의 유리한 실시양태는 입방형 세리아 입자, PEG 이산, 및 피콜린산을 포함한다. 조성물은 임의적으로 불포화 카르복실 일산 예컨대 크로톤산을 추가로 포함할 수 있다.
연마 조성물은 임의적으로 살생물제를 추가로 포함할 수 있다. 살생물제는 실질적으로 모든 적합한 살생물제, 예를 들어 이소티아졸리논 살생물제 예컨대 메틸이소티아졸리논 또는 벤즈이소티아졸론을 포함할 수 있다. 연마 조성물 중 살생물제의 양은 사용 지점에서 전형적으로 약 1 중량ppm 내지 약 100 중량ppm, 예를 들어 약 5 중량ppm 내지 약 75 중량ppm의 범위이다.
연마 조성물은 임의의 적합한 기술을 사용하여 제조될 수 있으며, 이들 중 다수가 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 연마 조성물은 회분식 또는 연속식 공정으로 제조될 수 있다. 일반적으로, 연마 조성물은 그의 성분을 임의의 순서로 조합함으로써 제조될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "성분"은 개별 구성요소 (예를 들어, 연마제 입자, 유기 이산, 및 모든 임의적인 첨가제)를 포함한다. 예를 들어, 유기 이산이 목적하는 농도(들)로 수성 담체 (예를 들어, 물)에 첨가될 수 있다. 이어서, pH가 (원하는 경우에) 조정되고, 입방형 세리아 연마제가 목적하는 농도로 첨가되어 연마 조성물을 수득할 수 있다. 연마 조성물은 사용 전에 제조될 수 있으며, 여기서 1종 이상의 성분이 사용 직전에 (예를 들어, 사용 전 약 1분 이내에, 또는 사용 전 약 1시간 이내에, 또는 사용 전 약 1 또는 약 7일 이내에) 연마 조성물에 첨가된다. 연마 조성물은 또한 연마 작업 동안에 (예를 들어, 연마 패드 상에서) 기판의 표면에서 성분을 혼합함으로써 제조될 수 있다.
특정 실시양태에서, 연마 조성물은 "2-팩" 시스템으로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 팩은 입방형 세리아 연마제 및 다른 임의적인 성분을 포함할 수 있고, 제2 팩은 유기 이산 및 추가의 다른 임의적인 성분을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 팩은 개별적으로 운송되어, 연마 전에 (예를 들어, 연마의 1시간 또는 1일 이내에) 또는 CMP 작업 동안 연마 패드 상에서 조합될 수 있다.
본 발명의 연마 조성물은 사용 전에 적절한 양의 물로 희석되도록 의도된 농축물로서 제공될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 연마 조성물 농축물은 입방형 세리아 연마제 입자, 유기 이산, 및 다른 임의적인 첨가제를, 적절한 양의 물로 농축물의 희석 시, 연마 조성물의 각각의 성분이 각각의 성분에 대해 상기 언급된 적절한 범위 내의 양으로 연마 조성물에 존재하도록 하는 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 입방형 세리아 연마제 입자, 유기 이산, 및 다른 임의적인 첨가제 각각은 각각의 성분에 대해 상기 언급된 사용 지점 농도보다 약 3배 (예를 들어, 약 4배, 약 5배, 약 6배, 약 7배, 약 8배, 약 10배, 약 15배, 약 20배, 또는 약 25배) 더 많은 양으로 연마 조성물에 존재할 수 있어, 농축물이 등가 부피의 물 (예를 들어, 2 등가 부피의 물, 3 등가 부피의 물, 4 등가 부피의 물, 5 등가 부피의 물, 6 등가 부피의 물, 7 등가 부피의 물, 9 등가 부피의 물, 14 등가 부피의 물, 19 등가 부피의 물, 또는 24 등가 부피의 물)로 희석되면, 각각의 성분이 각각의 성분에 대해 상기 제시된 범위 내의 양으로 연마 조성물에 존재할 것이다.
연마 조성물이 2-팩 시스템으로서 제공되는 실시양태에서, 팩 중 어느 하나 또는 둘 다가 농축물로서 제공되며 다른 팩과의 혼합 전에 희석을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 제1 팩이 농축물로서 제공되어, 이는 입방형 세리아 연마제 입자를 상기 언급된 사용 지점 농도보다 약 3배 (예를 들어, 약 5배, 약 8배, 약 10배, 약 15배, 또는 약 20배) 더 큰 농도로 포함한다. 농축된 제1 팩은 적합한 양의 물과 혼합된 다음에, 제2 팩과 조합될 수 있다. 마찬가지로, 제2 팩이 농축물로서 제공될 수 있어, 이는 상기 언급된 사용 지점 농도보다 약 3배 (예를 들어, 약 5배, 약 8배, 약 10배, 약 15배, 또는 약 20배) 더 큰 농도로 유기 이산을 포함한다. 이러한 실시양태에서, 농축된 제2 팩은 적합한 양의 물과 혼합된 다음에, 제1 팩과 조합될 수 있다. 특정 실시양태에서, 제1 및 제2 팩 둘 다가 조합 전에 물로 희석될 수 있다. 개시된 실시양태는 이들과 관련하여 제한되지 않는다.
본 발명의 연마 방법은, 예를 들어 압반 및 그에 고정된 패드를 포함하는 화학 기계적 연마 (CMP) 장치와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 바와 같이, 기판의 연마는 기판이 연마 패드 및 본 발명의 연마 조성물과 접촉 배치된 다음에, 연마 패드와 기판이 서로 상대 운동하여 기판의 적어도 일부가 마모되도록 할 때 실시된다. 본 발명의 방법은 상기 기재된 본 발명의 조성물을 제공하고, 기판 (예를 들어, 웨이퍼)을 본 발명의 조성물과 접촉시키고, 연마 조성물과 기판이 상대 운동하도록 하고, 기판을 마모시켜 기판으로부터 적어도 하나의 층의 일부를 제거하며, 이로써 기판을 연마하는 것을 포함한다.
기판은 일반적으로 실리콘 산화물 함유 유전체 층을 포함한다. 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화물-기재 유전체 층을 포함하는 유전체 물질은 테트라에톡시실란 (TEOS), 고밀도 플라즈마 (HDP) 산화물, 포스포실리케이트 글래스 (PSG), 보로포스포실리케이트 글래스 (BPSG), 고종횡비 공정 (HARP) 산화물, 스핀 온 글래스 유전체 (SOD) 산화물 (또한 때때로 스핀 온 글래스라고도 지칭됨), 화학적 증기 증착 (CVD) 산화물, 플라즈마-강화 테트라에틸 오르토 실리케이트 (PETEOS), 열적 산화물, 또는 비도핑된 실리케이트 글래스 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있거나, 그로 이루어질 수 있거나, 또는 그로 본질적으로 이루어질 수 있다.
연마 조성물은 바람직하게는 실리콘 산화물 물질을 포함하는 기판을 연마하는 경우에 빠른 제거 속도를 나타낸다. 예를 들어, 고밀도 플라즈마 (HDP) 산화물 및/또는 플라즈마-강화 테트라에틸 오르토 실리케이트 (PETEOS), 스핀-온-글래스 (SOG), 및/또는 테트라에틸 오르토실리케이트 (TEOS)를 포함하는 실리콘 웨이퍼를 연마하는 경우에, 연마 조성물은 바람직하게는 약 1000 Å/min 이상 (예를 들어, 약 2000 Å/min 이상, 약 2,500 Å/min 이상, 약 3,000 Å/min 이상, 약 3,500 Å/min 이상, 약 4000 Å/min 이상, 약 4500 Å/min 이상, 또는 약 5000 Å/min 이상)의 실리콘 산화물 제거 속도를 나타낸다.
특정 실시양태에서, 기판은 폴리실리콘을 실리콘 산화물 및/또는 실리콘 질화물과 조합하여 포함한다. 폴리실리콘은 임의의 적합한 폴리실리콘일 수 있으며, 이들 중 다수가 관련 기술분야에 공지되어 있다. 폴리실리콘은 임의의 적합한 상을 가질 수 있으며, 무정형, 결정질, 또는 그의 조합일 수 있다.
연마 조성물은 바람직하게는 폴리실리콘을 포함하는 기판을 연마하는 경우에 느린 제거 속도를 나타낸다. 예를 들어, 폴리실리콘 층을 포함하는 실리콘 웨이퍼를 연마하는 경우에, 연마 조성물은 바람직하게는 약 500 Å/min 미만 (예를 들어, 약 200 Å/min 미만, 약 150 Å/min 미만, 약 100 Å/min 미만, 약 75 Å/min 미만, 약 50 Å/min 미만, 또는 약 25 Å/min 미만)의 폴리실리콘의 제거 속도를 나타낸다.
특정 실시양태에서, 연마 조성물은 스톱-온-폴리 (stop-on-poly; SOP) 적용 예컨대 NAND 플래시 적용을 위해 유리하게 사용될 수 있다. "스톱-온-폴리"란, 연마 조성물이 상대적으로 느린 폴리실리콘 제거 속도 및 상대적으로 빠른 실리콘 산화물 제거 속도를 나타내는 것을 의미한다. 다시 말해서, 연마 조성물은 실리콘 산화물 대 폴리실리콘의 높은 제거 속도 선택성을 나타낸다. 예시적 실시양태에서, 연마 조성물은 적어도 40 대 1 (예를 들어, 적어도 50 대 1, 적어도 60 대 1, 적어도 80 대 1, 적어도 100 대 1, 또는 심지어 적어도 150 대 1)의 실리콘 산화물 대 폴리실리콘 선택성을 나타낼 수 있다.
연마 조성물 및 방법은 추가로 바람직하게는 패턴형 실리콘 산화물 층을 갖는 기판을 연마하는 경우에 낮은 디싱 및 침식을 나타낸다. 예를 들어, 폴리실리콘 트렌치 위로 충전된 실리콘 산화물 물질을 포함하는 패턴형 웨이퍼를 연마하는 경우에, 연마 조성물은 바람직하게는 약 200 Å 미만 (예를 들어, 약 150 Å 미만, 약 100 Å 미만, 약 75 Å 미만, 또는 약 50 Å 미만)의 침식 및 디싱을 나타낸다. 더욱이, 연마 조성물 및 방법은 바람직하게는 광범위한 라인 폭 및 패턴 밀도에 걸쳐, 예를 들어, 0.5 μm 내지 100 μm의 범위의 라인 폭 및 10 퍼센트 내지 90 퍼센트의 범위의 패턴 밀도에 걸쳐 이러한 침식 및 디싱 수준을 달성한다.
개시된 연마 조성물은 추가로 탄소 도핑된 실리콘 산화물 막 (또는 기판) 예컨대 고도로 탄소 도핑된 실리콘 산화물 막 (고도로 도핑된 것이란, 물질이 50 몰 퍼센트 이상의 탄소를 포함한다는 것을 의미함)을 연마하는데 사용될 수 있다. 이러한 적용에서, 연마 조성물은 바람직하게는 탄소 도핑된 실리콘 산화물 물질을 연마하는 경우에 빠른 제거 속도를 나타낸다. 예를 들어, 이러한 물질을 포함하는 실리콘 웨이퍼를 연마하는 경우에, 연마 조성물은 약 1000 Å/min 이상 (예를 들어, 약 1500 Å/min 이상, 약 2,000 Å/min 이상, 약 2,500 Å/min 이상, 또는 약 3,000 Å/min 이상)의 실리콘 산화물 제거 속도를 나타낼 수 있다. 탄소 도핑된 실리콘 산화물 물질 (특히 고도로 탄소 도핑된 실리콘 산화물 물질)에 대해 이러한 빠른 제거 속도를 달성하는 것은 부분적으로 표면의 소수성 때문에 어려운 과제이다. 입방형 세리아 입자를 포함하는 특정의 개시된 실시양태는, 연마 조성물에 습윤제를 사용하지 않고도, 탄소 도핑된 실리콘 산화물 물질의 빠른 제거 속도가 달성되도록 할 수 있다.
본 개시내용이 수많은 실시양태를 포함한다는 것이 이해될 것이다. 이들 실시양태는 하기 실시양태를 포함하나 이에 제한되지는 않는다.
제1 실시양태에서, 화학 기계적 연마 조성물은 액체 담체; 액체 담체에 분산되어 있는 입방형 세리아 연마제 입자; 및 유기 이산을 포함한다.
제2 실시양태는 입방형 세리아 연마제 입자가 세륨 산화물 및 란타넘 산화물의 혼합물을 포함하는 것인 제1 실시양태를 포함할 수 있다.
제3 실시양태는 입방형 세리아 연마제 입자가 약 1 내지 약 15 퍼센트의 범위의 란타넘 + 세륨에 대한 란타넘의 몰비를 갖는 것인 제1 또는 제2 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제4 실시양태는 입방형 세리아 연마제 입자가 약 3 m2/g 내지 약 14 m2/g의 범위의 BET 표면적을 갖는 것인 제1 내지 제3 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제5 실시양태는 입방형 세리아 연마제 입자가 약 50 내지 약 500 nm의 범위의 평균 입자 크기를 갖는 것인 제1 내지 제4 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제6 실시양태는 약 0.01 내지 약 1 중량 퍼센트의 입방형 세리아 연마제 입자를 포함하는 제1 내지 제5 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제7 실시양태는 이산이 선형 포화 디카르복실산, 불포화 디카르복실산, 치환된 디카르복실산, 또는 방향족 디카르복실산인 제1 내지 제6 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제8 실시양태는 이산이 선형 포화 디카르복실산을 포함하는 것인 제1 내지 제7 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제9 실시양태는 이산이 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 또는 그의 조합을 포함하는 것인 제1 내지 제8 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제10 실시양태는 이산이 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 또는 그의 조합을 포함하는 것인 제1 내지 제9 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제11 실시양태는 이산이 수베르산인 제1 내지 제10 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제12 실시양태는 이산이 폴리에틸렌 글리콜 이산을 포함하는 것인 제1 내지 제6 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제13 실시양태는 폴리에틸렌 글리콜 이산이 약 100 내지 약 1200 g/mol의 범위의 분자량을 갖는 것인 제12 실시양태를 포함할 수 있다.
제14 실시양태는 약 3 내지 약 5의 범위의 pH를 갖는 제1 내지 제13 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제15 실시양태는 사용 지점에서 적어도 1 mM의 유기 이산을 갖는 제1 내지 제14 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제16 실시양태는 사용 지점에서 약 0.01 내지 약 1 중량 퍼센트의 입방형 세리아 연마제 입자를 포함하며, 여기서: (i) 입방형 세리아 연마제 입자는 세륨 산화물 및 란타넘 산화물의 혼합물을 포함하며, 약 50 내지 약 500 nm의 범위의 평균 입자 크기를 갖고; (ii) 유기 이산은 수베르산, 폴리에틸렌 글리콜 이산, 또는 그의 혼합물이고; (iii) 조성물은 약 3 내지 약 5의 범위의 pH를 갖는 것인 제1 내지 제15 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제17 실시양태는 유기 이산이 폴리에틸렌 글리콜 이산이고, 조성물이 피콜린산을 추가로 포함하는 것인 제16 실시양태를 포함할 수 있다.
제18 실시양태는 크로톤산을 추가로 포함하는 제17 실시양태를 포함할 수 있다.
제19 실시양태는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 알짜 중성 계면활성제, 양이온성 중합체, 음이온성 중합체, 비이온성 중합체, 및 살생물제 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 제1 내지 제18 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제20 실시양태는 실리콘 산화물 유전체 물질을 포함하는 기판을 화학 기계적 연마하는 방법을 포함한다. 방법은 (a) 제1 내지 제19 실시양태 중 어느 하나의 연마 조성물을 제공하는 단계; (b) 기판을 상기 제공된 연마 조성물과 접촉시키는 단계; (c) 상기 연마 조성물과 기판이 상대 운동하도록 하는 단계; 및 (d) 기판을 마모시켜 기판으로부터 실리콘 산화물 유전체 물질의 일부를 제거하며, 이로써 기판을 연마하는 단계를 포함한다.
제21 실시양태는 기판이 폴리실리콘 물질을 추가로 포함하고, (d)에서의 실리콘 산화물 물질 대 폴리실리콘 물질의 제거 속도 선택성이 약 50:1 초과인 제20 실시양태를 포함할 수 있다.
제22 실시양태는 실리콘 산화물 유전체 물질이 탄소 도핑된 실리콘 산화물 물질이고, (d)에서의 탄소 도핑된 실리콘 산화물 물질의 제거 속도가 약 1000 Å/min 초과인 제20 실시양태를 포함할 수 있다.
제23 실시양태는 탄소 도핑된 실리콘 산화물 물질이 50 몰 퍼센트 초과의 탄소를 포함하는 것인 제22 실시양태를 포함할 수 있다.
제24 실시양태는 이산이 폴리에틸렌 글리콜 이산을 포함하는 것인 제20 내지 제23 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제25 실시양태는 연마 조성물이 피콜린산 및 크로톤산 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 것인 제24 실시양태를 포함할 수 있다.
제26 실시양태는 상기 제1 내지 제19 실시양태 중 어느 하나의 제공이 (ai) 연마 농축물을 제공하는 단계, 및 (aii) 1부의 연마 농축물에 대해 적어도 1부의 물로 연마 농축물을 희석하여 연마 조성물을 수득하는 단계를 포함하는 것인 제20 내지 제25 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제27 실시양태는 상기 제1 내지 제19 실시양태 중 어느 하나의 제공이 (ai) 제1 및 제2 팩을 제공하며, 상기 제1 팩은 입방형 세리아 연마제 입자를 포함하고, 상기 제2 팩은 이산을 포함하는 것인 단계, 및 (aii) 제1 및 제2 팩을 조합하여 연마 조성물을 수득하는 단계를 포함하는 것인 제20 내지 제26 실시양태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제28 실시양태는 제1 및 제2 팩 중 적어도 하나가 (aii)에서 조합되기 전에 물로 희석되는 것인 제27 실시양태를 포함할 수 있다.
하기 실시예가 본 발명을 추가로 예시하지만, 당연히, 어떠한 방식으로도 그의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 다양한 기판을 어플라이드 머티어리얼스 미라(Mirra)® 연마 툴 (어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드(Applied Materials, Inc.)로부터 입수가능함)을 사용하여 연마하였다. 블랭킷 웨이퍼는 미라® 상에서 100 rpm의 압반 속도, 85 rpm의 헤드 속도, 3 psi의 다운포스, 및 150 ml/min의 슬러리 유량으로 60초 동안 연마되었다. 웨이퍼는 6 파운드의 다운포스로 새솔(Saesol) DS8051 컨디셔너를 사용한 계내 컨디셔닝 하에 넥스플래너(NexPlanar)® E6088 패드 (캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션(Cabot Microelectronics Corporation)으로부터 입수가능함)로 연마되었다.
블랭킷 테트라에틸오르토실리케이트 (TEOS), 고밀도 플라즈마 (HDP) 산화물, 및 폴리실리콘 웨이퍼가 하기 실시예에서 연마되었다. TEOS 웨이퍼는 WRS 머티어리얼스(WRS Materials)로부터 입수한 것으로, 20 kÅ TEOS 층을 포함하였다. HDP 웨이퍼는 실리비(Silyb)로부터 입수한 것으로, 10 kÅ HDP 산화물 층을 포함하였다. 폴리실리콘 웨이퍼는 WRS 머티어리얼스로부터 입수한 것으로, 10 kÅ 폴리Si 층을 포함하였다. 패턴형 HDP 웨이퍼가 또한 실시예 4 및 6에서 연마되었다. 패턴형 HDP 웨이퍼는 실리비로부터 입수한 것으로, 폴리실리콘의 2 kÅ 하층과 함께 STI1 4 kÅ HDP 산화물을 포함하였다.
실시예 1
스톡 세륨 산화물 분산액을 하기와 같이 제조하였다. 13.1 kg의 3 M 3가 세륨(III) 질산염 용액, 0.3 kg의 3M 란타넘 질산염 용액, 2.0 kg의 68% 질산 (HNO3) 용액, 0.5 kg의 탈이온수, 및 0.000055에 상응하는 세륨(총합)에 대한 세륨(IV)의 몰비의 세륨(IV) 질산염을 조합하여 세륨 질산염 용액을 제조하였다. 이어서, 세륨 질산염 용액을 20 L 용기에서 와동 및 질소 버블링으로 탈기시켰다.
75 kg의 탈이온수 및 13.1 kg의 25% 수성 암모니아의 용액 (세륨 질산염 용액 중의 총 세륨 및 란타넘에 대한 수성 암모니아 용액 중의 NH4OH의 몰비가 9.0이도록 함)을 조합하여 수성 암모니아 용액을 제조하였다. 이어서, 수성 암모니아 용액을 100 L 용기 재킷형 반응기에서 와동 및 질소 버블링으로 탈기시켰다.
이어서, 세륨 질산염 용액을 주위 온도에서 수성 암모니아 용액에 질소 퍼징 하에 동일하게 와동시키면서 첨가하였다. 이어서, 반응 혼합물의 온도를 80℃로 증가시키고, 18시간 동안 상기 온도에서 유지하였다. 이어서, 반응 혼합물이 냉각되도록 두고, 냉각되면 68% 질산을 첨가함으로써 pH 2로 산성화시켰다.
이어서, 반응 혼합물을 여과하고 탈이온수로 세척하였다. 세척 용액의 전도도가 0.04 mS/cm 미만이 될 때까지 세척을 반복하였다. 탈이온수를 첨가하여 최종 세륨 산화물 농도를 10 중량 퍼센트로 조정하였다. 입방형 세리아 연마제 입자는 2.5 몰 퍼센트의 란타넘 산화물 및 97.5 몰 퍼센트의 세륨 산화물을 포함하였다.
BET 비표면적은 질소 흡착에 의해 11.8 m2/g인 것으로 결정되었다. 평균 입자 크기는 호리바 960에 의해 측정 시 102 nm였고, 말번 제타사이저에 의해 측정 시 140 nm였다.
실시예 2
2종의 연마 조성물을 시험하여 TEOS, HDP, 및 폴리실리콘 연마 속도를 평가하였다. 제1 팩 (A 팩)을 탈이온수 및 상응하는 제2 팩 (B 팩)과 조합함으로써 각각의 조성물을 제조하였다. 조성물 2A를 위한 A 팩은 pH 3.5에서 2 중량 퍼센트의 대조군 세리아 (로디아(Rhodia)로부터 상업적으로 입수가능한 습식 가공 세리아 HC60™)를 포함하였다. 조성물 2B를 위한 A 팩은 1 중량부의 상기 실시예 1에 기재된 스톡 세리아 분산액 및 4 중량부의 탈이온수를 포함하였다. 세리아 농도는 2 중량 퍼센트였고, pH는 3.5로 조정되었다. B 팩은 pH 4에서 5 밀리몰 (mM)의 수베르산을 포함하였다.
먼저 1부의 A 팩을 6부의 탈이온수와 조합한 다음에, 추가로 3부의 B 팩과 조합하여, 0.2 중량 퍼센트의 세리아 연마제 및 1.5 mM의 수베르산을 포함하는 사용 지점 조성물을 수득하였다.
블랭킷 TEOS, HDP, 및 폴리실리콘 (폴리Si) 웨이퍼를 미라® 툴 상에서 상기 열거된 조건으로 60초 동안 연마하였다. 연마 결과가 표 1에 제시되어 있다. 모든 제거 속도 (RR)는 분당 옹스트롬 (Å/min) 단위로 열거된다.
표 1
Figure pct00001
표 1에 제시된 결과로부터 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 입방형 세리아 연마제가 예상외로 TEOS 제거 속도를 약 1.8x 증가시키고 HDP 제거 속도를 약 1.5x 증가시키는 반면, 또한 폴리실리콘 제거 속도는 30 퍼센트 초과만큼 감소시켰다. 결과적으로, 입방형 세리아 연마제는 TEOS 및 HDP 제거 속도를 유의하게 증가시키는 동시에, 예상외로 TEOS 대 폴리실리콘 선택성을 2.7x 증가시키고 HDP 대 폴리실리콘 선택성을 2.2x (100 초과까지) 증가시켰다.
실시예 3
9종의 연마 조성물을 시험하여 TEOS, HDP, 및 폴리실리콘 연마 속도를 평가하였다. A 팩을 탈이온수 및 상응하는 B 팩과 조합함으로써 각각의 조성물을 제조하였다. 조성물 3A-3D를 위한 A 팩은 pH 3.5에서 2 중량 퍼센트의 상기 실시예 2에 기재된 대조군 세리아를 포함하였다. 조성물 3E-3I를 위한 A 팩은 1 중량부의 상기 실시예 1에 기재된 스톡 세리아 분산액 및 4 중량부의 탈이온수를 포함하였다. 세리아 농도는 2 중량 퍼센트였고, pH는 3.5로 조정되었다. B 팩은 pH 4에서 5 mM의 숙신산 (3A 및 3E), 5 mM의 글루타르산 (3B 및 3F), 5 mM의 피멜산 (3C 및 3G), 및 5 mM의 수베르산 (3D 및 3H)을 포함하였다. 조성물 3I를 위한 B 팩은 탈이온수를 포함하였으며, pH 4로 조정되었다.
먼저 1부의 A 팩을 6부의 탈이온수와 조합한 다음에, 추가로 3부의 B 팩과 조합하여, 0.2 중량 퍼센트의 세리아 연마제 및 1.5 mM의 이산 (이산을 포함하지 않는 조성물 3I는 제외함)을 포함하는 사용 지점 조성물을 수득하였다.
조성물 3A-3D에 대해서는, 블랭킷 TEOS 및 폴리실리콘 웨이퍼를 미라® 툴 상에서 상기 열거된 조건으로 60초 동안 연마하였다. 조성물 3E-3I에 대해서는, 블랭킷 TEOS 및 HDP 웨이퍼를 로지테크(Logitech) 벤치탑 연마 툴 상에서 3 psi의 다운포스, 88 rpm의 압반 속도, 85 rpm의 헤드 속도, 및 50 ml/min의 슬러리 유량으로, E6088 패드로 연마하였다. 패드는 6 파운드의 다운포스로 새솔 DS8051 컨디셔너를 사용하여 계내 컨디셔닝되었다. 연마 결과가 표 2A 및 2B에 제시되어 있다. 모든 제거 속도 (RR)는 분당 옹스트롬 (Å/min) 단위로 열거된다.
표 2A
Figure pct00002
표 2B
Figure pct00003
표 2A 및 2B에 제시된 결과로부터 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 입방형 연마제 세리아의 존재 하에서는 이산의 탄소 원자 개수가 증가할수록 TEOS 제거 속도가 증가하는 반면 (피멜산>글루타르산>숙신산), 대조군 습윤 세리아의 존재 하에서는 이산의 탄소 원자 개수가 증가할수록 TEOS 제거 속도가 일반적으로 감소한다 (숙신산>글루타르산/피멜산>수베르산). 따라서, 입방형 세리아 연마제를 포함하는 조성물은 유리하게도 대조군 습윤 세리아를 사용한 것들과 비교하여 유의하게 보다 빠른 제거 속도 및 보다 높은 TEOS 대 폴리실리콘 선택성을 달성하는 것으로 예상된다. 입방형 세리아 연마제를 포함하는 조성물 (특히 3G 및 3H)이, 이들이 미라® 툴과 비교하여 제거 속도를 억제하는 것으로 공지된 로지테크 연마 툴 상에서 시험되었음에도 불구하고, TEOS 제거 속도의 유의한 증가를 나타냈다는 것이 인지될 것이다.
실시예 4
2종의 연마 조성물을 시험하여 블랭킷 웨이퍼에 대한 TEOS, HDP, 및 폴리실리콘 연마 속도 뿐만 아니라 패턴형 웨이퍼에 대한 침식, 디싱, 및 폴리실리콘 손실을 평가하였다. A 팩을 탈이온수 및 상응하는 B 팩과 조합함으로써 각각의 조성물을 제조하였다. 조성물 2A를 위한 A 팩은 pH 3.5에서 2 중량 퍼센트의 상기 실시예 2에 기재된 대조군 세리아를 포함하였다. 조성물 2B를 위한 A 팩은 1 중량부의 상기 실시예 1에 기재된 스톡 세리아 분산액 및 4 중량부의 탈이온수를 포함하였다. 세리아 농도는 2 중량 퍼센트였고, pH는 3.5로 조정되었다. B 팩은 pH 4.0에서 3.3 mM의 폴리에틸렌 글리콜 이산 600을 포함하였다.
먼저 1부의 A 팩을 6부의 탈이온수와 조합한 다음에, 추가로 3부의 B 팩과 조합하여, 0.2 중량 퍼센트의 세리아 연마제 및 1.0 mM의 폴리에틸렌 글리콜 이산 600을 포함하는 사용 지점 조성물을 수득하였다.
블랭킷 TEOS, HDP, 및 폴리실리콘 웨이퍼를 미라® 툴 상에서 상기 열거된 조건으로 60초 동안 연마하였다. 패턴 웨이퍼는 동일한 조건으로 종점 + 100%까지 연마하였다. 연마 결과가 표 3A 및 3B에 제시되어 있다. 모든 제거 속도 (RR)는 분당 옹스트롬 (Å/min) 단위로 열거된다. 다수의 상이한 라인 패턴 (여기서 첫번째 수치는 마이크로미터 단위의 라인 폭을 나타내고, 두번째 수치는 패턴 밀도를 나타냄)에 대해 디싱, 침식, 및 폴리실리콘 (폴리Si) 손실이 옹스트롬 (Å) 단위로 열거된다.
표 3A - 블랭킷 웨이퍼 데이터
Figure pct00004
표 3B - 패턴 웨이퍼 데이터
Figure pct00005
표 3A 및 3B에 제시된 결과로부터 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 입방형 세리아 연마제가 예상외로 TEOS 제거 속도를 약 1.5x 증가시키고 HDP 제거 속도를 약 1.7x 증가시키는 반면, 또한 폴리실리콘 제거 속도는 15 퍼센트 초과만큼 감소시켰다. 결과적으로, 입방형 세리아는 TEOS 및 HDP 제거 속도를 유의하게 증가시키는 동시에, TEOS 대 폴리실리콘 선택성을 거의 2x 증가시키고 HDP 대 폴리실리콘 선택성을 2x 초과만큼 증가시켰다. 더욱이, 입방형 세리아 연마제를 포함하는 조성물 4B는 대조군 습윤 세리아를 포함하는 조성물과 비교하여 일반적으로 우월한 토포그래피 성능 (침식, 디싱, 및 폴리Si 손실 포함)을 가졌다. 이러한 개선된 토포그래피는, 보다 빠른 TEOS 제거 속도가 연마 조성물의 토포그래피 성능을 저하시키는 것으로 일반적으로 널리 공지되어 있기 때문에, 상당히 유리하며 예상치 못한 것이다.
실시예 5
6종의 연마 조성물을 시험하여 블랭킷 웨이퍼에 대한 TEOS, HDP, 및 폴리실리콘 연마 속도를 평가하였다. A 팩을 탈이온수 및 상응하는 B 팩과 조합함으로써 각각의 조성물을 제조하였다. 조성물 5A, 5C, 및 5E를 위한 A 팩은 pH 3.5에서 2 중량 퍼센트의 상기 실시예 2에 기재된 대조군 세리아를 포함하였다. 조성물 5B, 5D, 및 5F를 위한 A 팩은 1 중량부의 상기 실시예 1에 기재된 스톡 세리아 분산액 및 4 중량부의 탈이온수를 포함하였다. 세리아 농도는 2 중량 퍼센트였고, pH는 3.5로 조정되었다. B 팩은 pH 4에서 3.3 mM의 폴리에틸렌 글리콜 이산 (분자량 약 600 g/mol) (5A 및 5B), 6.6 mM의 폴리에틸렌 글리콜 이산 600 (5C 및 5D), 또는 10 mM의 폴리에틸렌 글리콜 이산 600 (5E 및 5F)을 포함하였다.
먼저 1부의 A 팩을 6부의 탈이온수와 조합한 다음에, 추가로 3부의 B 팩과 조합하여, 0.2 중량 퍼센트의 세리아 연마제를 포함하는 사용 지점 조성물을 수득하였다. 사용 지점 이산 농도가 표 4A에 열거되어 있다.
표 4A
Figure pct00006
블랭킷 TEOS, HDP, 및 폴리실리콘 웨이퍼를 미라® 툴 상에서 상기 열거된 조건으로 60초 동안 연마하였다. 연마 결과가 표 4B에 제시되어 있다. 모든 제거 속도 (RR)는 분당 옹스트롬 (Å/min) 단위로 열거된다.
표 4B
Figure pct00007
표 4B에 제시된 결과로부터 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 입방형 세리아 연마제를 포함하는 조성물 (5B, 5D, 및 5E)이 보다 높은 이산 로딩에서 빠른 TEOS 및 HDP 제거 속도 및 폴리실리콘에 대한 높은 선택성을 발생시킬 수 있다. 2 mM의 이산에서 (5C 및 5D), 입방형 세리아 연마제는 TEOS 및 HDP 제거 속도를 약 2.2x 및 2.7x 증가시켰다. 더욱이, 입방형 세리아 연마제를 포함하는 조성물은 모든 이산 로딩에서 우월한 산화물 (TEOS 및 HDP) 대 폴리실리콘 선택성을 나타냈다.
실시예 6
6종의 연마 조성물을 시험하여 블랭킷 웨이퍼에 대한 HDP 및 폴리실리콘 연마 속도 및 패턴형 웨이퍼에 대한 디싱 및 침식을 평가하였다. A 팩을 탈이온수 및 상응하는 B 팩과 조합함으로써 각각의 조성물을 제조하였다. 조성물 6A를 위한 A 팩은 pH 3.5에서 2 중량 퍼센트의 상기 실시예 2에 기재된 대조군 세리아를 포함하였다. 각각의 조성물 6B-6F를 위한 A 팩은 상기 실시예 1에 기재된 스톡 세리아 분산액 및 탈이온수를 사용하여 제조하였다. 세리아 농도는 0.5 중량 퍼센트 (6B 및 6C), 1.25 중량 퍼센트 (6D), 또는 2 중량 퍼센트 (6E 및 6F)였고, pH는 3.5로 조정되었다. 조성물 6A를 위한 B 팩은 pH 4에서 5 mM의 폴리에틸렌 글리콜 이산 (분자량 약 600 g/mol)을 포함하였다. 조성물 6B-6F를 위한 B 팩은 pH 4에서 5 mM (6B 및 6E), 6.25 mM (6D) 또는 7.5 mM (6C 및 6F)의 수베르산을 포함하였다.
먼저 1부의 A 팩을 6부의 탈이온수와 조합한 다음에, 추가로 3부의 B 팩과 조합하여, 표 5A에 열거된 사용 지점 조성물을 수득하였다.
표 5A
Figure pct00008
블랭킷 HDP 및 폴리실리콘 웨이퍼를 미라® 툴 상에서 상기 열거된 조건으로 60초 동안 연마하였다. 패턴 웨이퍼는 동일한 조건으로 종점 + 100%까지 연마하였다. 연마 결과가 표 5B 및 5C에 제시되어 있다. 모든 제거 속도 (RR)는 분당 옹스트롬 (Å/min) 단위로 열거된다. 디싱, 침식은 옹스트롬 (Å) 단위로 열거된다.
표 5B
Figure pct00009
표 5C
Figure pct00010
표 5B 및 5C에 제시된 결과로부터 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 입방형 세리아 연마제 입자를 포함하는 조성물이 매우 낮은 연마제 로딩 (6B 중 0.05 중량 퍼센트)에서 빠른 HDP 제거 속도 및 매우 높은 HDP 대 폴리실리콘 선택성 (>200)을 나타낸다. 보다 높은 연마제 로딩 (6E 및 6F 중 0.2 중량 퍼센트)에서, 매우 빠른 HDP 제거 속도가 약 100의 HDP 대 폴리실리콘 선택성과 함께 관찰되었다. 조성물 6D는 빠른 HDP 제거 속도 및 높은 HDP 대 폴리실리콘 선택성 둘 다를 나타냈다. 개선된 토포그래피 (대조군 6A와 비교한 디싱 및 침식)가 모든 피쳐에 걸쳐 (거의 예외 없이) 모든 조성물의 경우에 관찰되었다. 특히 조성물 6D는 모든 피쳐에서 유의하게 개선된 토포그래피를 나타냈다. 200 퍼센트 과잉연마 (OP)의 경우에도, 조성물 6D는 대조군보다 우월하였다. 상기 실시예 4에 언급된 바와 같이, 이러한 개선된 토포그래피는, 보다 빠른 산화물 제거 속도가 연마 조성물의 토포그래피 성능을 저하시키는 것으로 일반적으로 널리 공지되어 있기 때문에, 상당히 유리하며 예상치 못한 것이다.
실시예 7
2종의 연마 조성물을 시험하여 탄소 도핑된 스핀 온 글래스 (SOG) 저-k 유전체에 대한 연마 속도를 평가하였다. A 팩 및 B 팩을, 사용 지점 농도가 개별 팩에 대해 하기 열거된 농도의 1/2이 되도록 1:1의 비로 조합함으로써 조성물 7A 및 7B를 제조하였다. A 팩은 0.5 중량 퍼센트의 세리아 연마제, 389 중량ppm의 피콜린산, 및 14 ppm의 코르덱 MLX 살생물제를 포함하였으며, 4의 pH를 가졌다. 조성물 7A는 상기 실시예 2에 기재된 대조군 세리아를 포함하였다. 조성물 7B는 상기 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조된 입방형 세리아 연마제 입자를 포함하였다. 각각의 B 팩은 117 중량ppm의 폴리에틸렌 글리콜 이산 (분자량 약 600 g/mol), 117 중량ppm의 크로톤산, 및 83 중량ppm의 코르덱 MLX 살생물제를 포함하였으며, 4의 pH를 가졌다. 조성물 7A를 위한 B 팩은 233 중량ppm의 GPoly OKS-1180 (미츠비시 케미칼(Mitsubishi Chemical)로부터 입수가능한 부탄디올 비닐 알콜 공중합체)을 추가로 포함하였다.
탄소 도핑된 이산화실리콘 SOG 층을 포함하는 기판을 브루어 사이언스(Brewer Science)로부터 입수하였으며, 로지테크 벤치탑 연마 툴 상에서 1.5 psi의 다운포스, 88 rpm의 압반 속도, 85 rpm의 헤드 속도, 및 50 ml/min의 슬러리 유량으로, E6088 패드로 연마하였다. 패드는 6 파운드의 다운포스로 새솔 DS8051 컨디셔너를 사용하여 계내 컨디셔닝되었다. 연마 결과가 표 6에 제시되어 있다. 모든 제거 속도 (RR)는 분당 옹스트롬 (Å/min) 단위로 열거된다. 탄소 도핑된 이산화실리콘 SOG 층은 68-72 퍼센트 탄소 내지 90-95 퍼센트 탄소의 다양한 탄소 도핑 수준을 포함하며, 저온, 중온, 또는 고온을 사용하여 열 처리되었다. 대조군 물질은 탄소를 본질적으로 포함하지 않았다.
표 6
Figure pct00011
표 6에 제시된 데이터로부터, 조성물 7B가 광범위한 고도로 탄소 도핑된 실리콘 산화물 막에 걸쳐 유의하게 개선된 제거 속도를 나타낸다는 것을 용이하게 알 수 있다. 제거 속도 개선은 막의 유형에 따라 약 15 퍼센트 내지 약 290 퍼센트의 범위였다. 더욱이, 조성물 7B는 유리하게도 조성물 7A에 사용된 부탄디올 비닐 알콜 공중합체를 사용하지 않고도 개선된 속도를 달성하였다.
실시예 8
3종의 연마 조성물을 시험하여 TEOS 제거 속도에 대한 입방형 세리아 연마제 입자 중의 란타넘 도핑 수준의 효과를 평가하였다. 조성물 8A는 0.28 중량 퍼센트의 대조군 세리아 (로디아로부터 상업적으로 입수가능한 습식 가공 세리아 HC60™)를 포함하였다. 조성물 8B는 2.5 몰 퍼센트의 란타넘 산화물을 포함하는 0.28 중량 퍼센트의 입방형 세리아 연마제 입자를 포함하며, 1부의 스톡 세리아 분산액에 대해 34부의 물로 상기 실시예 1에 기재된 스톡 세리아 분산액을 희석하여 제조하였다. 조성물 8C는 10 몰 퍼센트의 란타넘 산화물을 포함하는 0.28 중량 퍼센트의 입방형 세리아 연마제 입자를 포함하며, 1부의 세리아 분산액에 대해 34부의 물로 하기 단락에 기재된 세리아 분산액을 희석하여 제조하였다. 각각의 조성물 8A-8C는 4의 pH를 가졌다.
세륨 산화물 분산액을 하기와 같이 제조하였다. 11.5 kg의 3M 3가 세륨(III) 질산염 용액, 1.3 kg의 3M 란타넘 질산염 용액, 1.86 kg의 68% 질산 (HNO3) 용액, 0.5 kg의 탈이온수, 및 0.0000125 (1/80,235)에 상응하는 세륨(총합)에 대한 세륨(IV)의 몰비의 세륨(IV) 질산염을 조합하여 세륨 질산염 용액을 제조하였다. 이어서, 세륨 질산염 용액을 20 L 용기에서 와동 및 질소 버블링으로 탈기시켰다.
70 kg의 탈이온수 및 14 kg의 25% 수성 암모니아의 용액 (세륨 질산염 용액 중의 총 세륨 및 란타넘에 대한 수성 암모니아 용액 중의 NH4OH의 몰비가 10이도록 함)을 조합하여 수성 암모니아 용액을 제조하였다. 이어서, 수성 암모니아 용액을 100 L 용기 재킷형 반응기에서 와동 및 질소 버블링으로 탈기시켰다.
이어서, 세륨 질산염 용액을 주위 온도에서 수성 암모니아 용액에 질소 퍼징 하에 동일하게 와동시키면서 첨가하였다. 이어서, 반응 혼합물의 온도를 88℃로 증가시키고, 13.5시간 동안 상기 온도에서 유지하였다. 이어서, 반응 혼합물이 냉각되도록 두고, 냉각되면 68% 질산을 첨가함으로써 pH 2로 산성화시켰다.
이어서, 반응 혼합물을 여과하고 탈이온수로 세척하였다. 세척 용액의 전도도가 0.04 mS/cm 미만이 될 때까지 세척을 반복하였다. 탈이온수를 첨가하여 최종 입방형 세리아 연마제 농도를 10 중량 퍼센트로 조정하였다. 입방형 세리아 연마제 입자는 10 몰 퍼센트의 란타넘 산화물 및 90 몰 퍼센트의 세륨 산화물을 포함하였다.
BET 비표면적은 질소 흡착에 의해 8.6 m2/g인 것으로 결정되었다. 평균 입자 크기는 말번 제타사이저에 의해 측정 시 142 nm였다.
블랭킷 TEOS 웨이퍼를 미라® 툴 상에서 상기 열거된 조건으로 60초 동안 연마하였다. 연마 결과가 표 7에 제시되어 있다. 모든 제거 속도 (RR)는 분당 옹스트롬 (Å/min) 단위로 열거된다.
표 7
Figure pct00012
표 7에 제시된 데이터로부터 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 조성물 8B 및 8C는 조성물 8A의 제거 속도의 1.6x 초과의 대등한 TEOS 제거 속도를 나타냈다.
본 발명을 기재하는 문맥에서 (특히 하기 청구범위의 문맥에서) 단수 용어 및 유사한 지시어의 사용은, 본원에서 달리 지시되지 않는 한 또는 문맥에 의해 명백하게 모순되지 않는 한, 단수형 및 복수형 둘 다를 포괄하는 것으로 해석되어야 한다. 용어 "포함하는", "갖는", "수반하는" 및 "함유하는"은, 달리 언급하지 않는 한, 개방형 용어 (즉, "포함하나 이에 제한되지는 않음"을 의미함)로 해석되어야 한다. 본원에서 값의 범위를 열거하는 것은, 본원에서 달리 지시되지 않는 한, 그 범위 내에 포함되는 각각의 별개의 값을 개별적으로 언급하는 단지 약칭 방법으로서 사용하기 위한 것이고, 각각의 별개의 값은 본원에 개별적으로 열거되는 것처럼 본 명세서에 포함된다. 본원에 기재된 모든 방법은, 본원에서 달리 지시되지 않는 한 또는 달리 문맥에 의해 명백하게 모순되지 않는 한, 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 및 모든 예, 또는 예시적인 어휘 (예를 들어, "예컨대")의 사용은 단지 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 것이며, 달리 청구되지 않는 한, 본 발명의 범주를 제한하지 않는다. 본 명세서의 어휘는 임의의 청구되지 않은 요소가 본 발명의 실시를 위해 필수적인 것으로 지시되도록 해석되어서는 안된다.
본 발명을 수행하기 위한 본 발명자들이 알고 있는 최적의 방식을 포함하여, 본 발명의 바람직한 실시양태가 본원에 기재된다. 이러한 바람직한 실시양태의 변화는 상기 설명을 정독하면 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 자명해질 수 있다. 본 발명자들은 통상의 기술자라면 이러한 변화를 필요에 따라 이용할 것이라고 기대하며, 본 발명이 본원에 구체적으로 기재된 것과 다르게 실시되도록 의도하였다. 따라서, 본 발명은 준거법에 의해 허용되는 한, 본원에 첨부된 청구범위에 언급된 대상의 모든 변형 및 등가물을 포함한다. 더욱이, 모든 가능한 변화에서의 상기 기재된 요소의 임의의 조합은, 본원에서 달리 지시되지 않는 한 또는 달리 문맥에 의해 명백하게 모순되지 않는 한, 본 발명에 의해 포괄된다.
본 개시내용은 상기 실시예에 포함된 것들 이외의 수많은 실시양태를 포함하는 것으로 이해될 것이다. 이들 실시양태는 첨부된 청구범위에 열거된 실시양태를 포함하나 이에 제한되지는 않는다.

Claims (25)

  1. 하기를 포함하는 화학 기계적 연마 조성물:
    액체 담체;
    액체 담체에 분산되어 있는 입방형 세리아 연마제 입자; 및
    유기 이산.
  2. 제1항에 있어서, 입방형 세리아 연마제 입자가 세륨 산화물 및 란타넘 산화물의 혼합물을 포함하는 것인 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 입방형 세리아 연마제 입자가 약 1 내지 약 15 퍼센트의 범위의 란타넘 + 세륨에 대한 란타넘의 몰비를 갖는 것인 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 입방형 세리아 연마제 입자가 약 3 m2/g 내지 약 14 m2/g의 범위의 BET 표면적을 갖는 것인 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 입방형 세리아 연마제 입자가 약 50 내지 약 500 nm의 범위의 평균 입자 크기를 갖는 것인 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 사용 지점에서 약 0.01 내지 약 1 중량 퍼센트의 입방형 세리아 연마제 입자를 포함하는 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 이산이 선형 포화 디카르복실산, 불포화 디카르복실산, 치환된 디카르복실산, 또는 방향족 디카르복실산인 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 이산이 선형 포화 디카르복실산을 포함하는 것인 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 이산이 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 또는 그의 조합을 포함하는 것인 조성물.
  10. 제8항에 있어서, 이산이 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 또는 그의 조합을 포함하는 것인 조성물.
  11. 제8항에 있어서, 이산이 수베르산인 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 이산이 폴리에틸렌 글리콜 이산을 포함하는 것인 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 폴리에틸렌 글리콜 이산이 약 100 내지 약 1200 g/mol의 범위의 분자량을 갖는 것인 조성물.
  14. 제1항에 있어서, 약 3 내지 약 5의 범위의 pH를 갖는 조성물.
  15. 제1항에 있어서, 사용 지점에서 적어도 1 mM의 유기 이산을 포함하는 조성물.
  16. 제1항에 있어서, 사용 지점에서 약 0.01 내지 약 1 중량 퍼센트의 입방형 세리아 연마제 입자를 포함하며, 여기서:
    입방형 세리아 연마제 입자는 세륨 산화물 및 란타넘 산화물의 혼합물을 포함하며, 약 50 내지 약 500 nm의 범위의 평균 입자 크기를 갖고;
    유기 이산은 수베르산, 폴리에틸렌 글리콜 이산, 또는 그의 혼합물이고;
    조성물은 약 3 내지 약 5의 범위의 pH를 갖는 것인
    조성물.
  17. 제16항에 있어서,
    유기 이산이 폴리에틸렌 글리콜 이산이고;
    조성물이 피콜린산을 추가로 포함하는 것인
    조성물.
  18. 제17항에 있어서, 크로톤산을 추가로 포함하는 조성물.
  19. 제1항에 있어서, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 알짜 중성 계면활성제, 양이온성 중합체, 음이온성 중합체, 비이온성 중합체, 및 살생물제 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 조성물.
  20. 실리콘 산화물 유전체 물질을 포함하는 기판을 화학 기계적 연마하는 방법으로서, 하기 단계를 포함하는 방법:
    (a) (i) 액체 담체; (ii) 액체 담체에 분산되어 있는 입방형 세리아 연마제 입자; 및 (iii) 유기 이산을 포함하는 연마 조성물을 제공하는 단계;
    (b) 기판을 상기 제공된 연마 조성물과 접촉시키는 단계;
    (c) 상기 연마 조성물과 기판이 상대 운동하도록 하는 단계; 및
    (d) 기판을 마모시켜 기판으로부터 실리콘 산화물 유전체 물질의 일부를 제거하며, 이로써 기판을 연마하는 단계.
  21. 제20항에 있어서,
    기판이 폴리실리콘 물질을 추가로 포함하고;
    실리콘 산화물 물질 대 폴리실리콘 물질의 제거 속도 선택성이 약 50:1 초과인
    방법.
  22. 제20항에 있어서,
    실리콘 산화물 유전체 물질이 탄소 도핑된 실리콘 산화물 물질이고;
    탄소 도핑된 실리콘 산화물 물질의 제거 속도가 약 1000 Å/min 초과인
    방법.
  23. 제22항에 있어서, 탄소 도핑된 실리콘 산화물 물질이 50 몰 퍼센트 초과의 탄소를 포함하는 것인 방법.
  24. 제20항에 있어서, 이산이 폴리에틸렌 글리콜 이산을 포함하는 것인 방법.
  25. 제24항에 있어서, 연마 조성물이 피콜린산 및 크로톤산 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 것인 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115960540A (zh) * 2022-12-23 2023-04-14 昂士特科技(深圳)有限公司 具有改进颗粒的化学机械抛光组合物

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100378180B1 (ko) 2000-05-22 2003-03-29 삼성전자주식회사 화학기계적 연마 공정용 슬러리 및 이를 이용한 반도체소자의 제조방법
US7887714B2 (en) * 2000-12-25 2011-02-15 Nissan Chemical Industries, Ltd. Cerium oxide sol and abrasive
JP4003116B2 (ja) * 2001-11-28 2007-11-07 株式会社フジミインコーポレーテッド 磁気ディスク用基板の研磨用組成物及びそれを用いた研磨方法
US7071105B2 (en) * 2003-02-03 2006-07-04 Cabot Microelectronics Corporation Method of polishing a silicon-containing dielectric
DE102006061891A1 (de) * 2006-12-28 2008-07-03 Basf Se Zusammensetzung zum Polieren von Oberflächen aus Siliziumdioxid
KR101925170B1 (ko) 2011-11-09 2018-12-04 로디아 오퍼레이션스 유리 기판 폴리싱용 첨가제 혼합물과 조성물, 및 유리 기판 폴리싱 방법
US8906252B1 (en) * 2013-05-21 2014-12-09 Cabot Microelelctronics Corporation CMP compositions selective for oxide and nitride with high removal rate and low defectivity
US9165489B2 (en) * 2013-05-21 2015-10-20 Cabot Microelectronics Corporation CMP compositions selective for oxide over polysilicon and nitride with high removal rate and low defectivity
JP2017508833A (ja) * 2014-01-31 2017-03-30 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ ポリ（アミノ酸）を含む化学機械研磨（ｃｍｐ）組成物
US10414947B2 (en) 2015-03-05 2019-09-17 Cabot Microelectronics Corporation Polishing composition containing ceria particles and method of use
KR20170073857A (ko) * 2015-12-21 2017-06-29 솔브레인 주식회사 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 기판의 연마 방법
KR20170076191A (ko) * 2015-12-24 2017-07-04 주식회사 케이씨텍 연마입자-분산층 복합체 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물
US20170194160A1 (en) 2016-01-06 2017-07-06 Cabot Microelectronics Corporation Method of polishing a low-k substrate
KR20180068424A (ko) * 2016-12-14 2018-06-22 솔브레인 주식회사 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 및 반도체 소자의 제조방법
TWI663231B (zh) 2017-04-17 2019-06-21 Cabot Microelectronics Corporation 自停止性拋光組合物及用於大塊氧化物平坦化之方法
US11578235B2 (en) * 2017-06-15 2023-02-14 Rhodia Operations Cerium based particles
KR20190074597A (ko) 2017-12-20 2019-06-28 주식회사 케이씨텍 Sti 공정용 연마 슬러리 조성물
KR20190080616A (ko) * 2017-12-28 2019-07-08 주식회사 케이씨텍 Cmp용 슬러리 조성물

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