TWI641670B - Cmp研漿組成物及使用其研磨有機膜的方法 - Google Patents
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Abstract
一種CMP研漿組成物及使用其研磨有機膜的方法，所述CMP研漿組成物包含：含有含鐵組分的氧化劑；具有一個羧基的有機酸；以及水。
Description
本發明是有關於一種化學機械研磨（chemical mechanical polishing，CMP）研漿組成物及使用其研磨有機膜的方法。
一種半導體製造方法包括在圖案化矽晶圓上形成無機膜（例如氧化矽膜或氮化矽膜）的製程以及對所述無機膜中形成的貫穿孔進行間隙填充的製程。執行所述間隙填充製程以用有機膜材料來填充貫穿孔，且在所述間隙填充製程之後，執行平坦化製程以移除過量的有機膜。對於平坦化而言，在先前技術中CMP已引起關注。
用於有機膜的典型CMP研漿組成物包含聚合物研磨顆粒，以容許在不產生表面狀況的劣化（例如刮痕）的情況下以高研磨速率研磨有機膜。然而，此種典型CMP研漿組成物無法在提高經研磨表面的平坦程度的同時達成所需研磨速率。此外，當用於研磨例如矽等金屬膜的金屬氧化物磨料用於研磨有機膜時，存在例如因經研磨表面的低平坦程度及經研磨表面上的刮痕而造成的過度研磨及低良率問題。
為解決先前技術中的此類問題，將包括例如鐵鹵素鹽（ferric halogen salt）或硝酸鐵等金屬鹽在內的氧化劑與金屬氧化物磨料一起使用以提高研磨速率及平坦程度。然而，由於鐵鹵素鹽或硝酸鐵在水溶液中不穩定，因此向研漿組成物中添加此種氧化劑可造成鐵顆粒在所述研漿中沈澱及沈降，因而造成對有機膜的研磨速率劣化，同時污染研漿供應設備。
在韓國專利公開案第2007-0057009 A號中揭露了本發明的背景技術。
本發明的一個目標是提供一種在不使用研磨顆粒的情況下表現出對有機膜的良好研磨特性的用於有機膜的CMP研漿組成物。
本發明的另一目標是提供一種能維持穩定的研磨速率且同時防止鐵顆粒污染研漿供應設備的用於有機膜的CMP研漿組成物，其阻止含Fe離子的氧化劑在研漿組成物中沈澱。
本發明的再一目標是提供一種使用如上所述的用於有機膜的CMP研漿組成物來研磨有機膜的方法。
根據本發明的一個態樣，提供一種CMP研漿組成物，所述CMP研漿組成物包含：含有含鐵組分的氧化劑；具有一個羧基的有機酸；以及水。
所述含有含鐵組分的氧化劑可包括鐵鹵素鹽、硝酸鐵、硫酸鐵、磷酸鐵或其組合。
所述有機酸可包括乳酸、甲酸、乙酸、丙酸或其組合。
所述含有含鐵組分的氧化劑與具有一個羧基的所述有機酸可以7.5:1至1.5:1的重量比存在。
所述CMP研漿組成物可包含：0.001重量%（wt%）至15重量%的所述含有含鐵組分的氧化劑、0.02重量%至0.5重量%的具有一個羧基的所述有機酸以及餘量的水。
所述CMP研漿組成物可無研磨顆粒。
所述CMP研漿組成物可用於研磨有機膜。
根據本發明的另一態樣，提供一種研磨有機膜的方法，所述方法包括：使用如上所述的CMP研漿組成物來研磨所述有機膜。
根據本發明的所述CMP研漿組成物不包含研磨顆粒，藉此有效地阻止研磨顆粒引起的過度研磨及/或在研磨有機膜時出現刮痕。
此外，在根據本發明的CMP研漿組成物中，含有含鐵組分的氧化劑是藉由具有一個羧基的有機酸來穩定，藉此防止出現由鐵顆粒在研漿中沈澱引起的問題（即，研磨速率劣化及/或污染研漿供應設備），同時提高所述研漿的穩定性以確保穩定的維持及運輸。
以下，將詳細闡述本發明的實施例。
CMP
研漿組成物
首先，將闡述根據本發明的CMP研漿組成物。
根據一個實施例的CMP研漿組成物包含（A）含有含鐵組分的氧化劑、（B）具有一個羧基的有機酸以及（C）水，且所述CMP研漿組成物無研磨顆粒。
一般而言，有機膜與例如銅線等金屬層不同，其具有軟的表面。因此，當使用研磨顆粒來研磨有機膜時，所述有機膜的表面可能遭受刮傷或過度研磨。然而，在不使用研磨顆粒的情況下對有機膜進行研磨可能會造成研磨不充分。
為克服此種問題，本發明人進行了大量研究且發現，即使不使用研磨顆粒，使用含有含鐵組分的氧化劑及具有一個羧基的有機酸亦可維持對有機膜的良好研磨特性且不會出現由研磨顆粒造成的刮傷並完成了本發明。由於根據本發明的CMP研漿組成物不採用研磨顆粒，因此所述CMP研漿組成物在應用於有機膜時造成很少的刮傷，藉此提供良好的平坦度且同時提高對所述有機膜的研磨速率。
以下，將更詳細地闡述根據本發明的CMP研漿組成物的每一組分。
（
A
）氧化劑
根據本發明的CMP研漿組成物包含含有含鐵組分的氧化劑。所述氧化劑用於容許藉由有機膜的表面層的氧化來研磨所述有機膜，且所述氧化劑包含含鐵組分。
含有含鐵組分的氧化劑可包括例如鐵鹵素鹽、硝酸鐵、硫酸鐵、磷酸鐵或其組合，但並非僅限於此。具體而言，所述含有含鐵組分的氧化劑可包括氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、磷酸鐵等。
在CMP研漿組成物中，可存在0.001重量%至15重量%、例如0.01重量%至5重量%、例如0.05重量%至3重量%的量的氧化劑。氧化劑在此範圍內時，CMP研漿組成物可維持對有機膜的良好蝕刻性質。
（
B
）有機酸
根據本發明的CMP研漿組成物包含具有一個羧基的有機酸。
有機酸用於藉由穩定含有含鐵組分的氧化劑來防止鐵顆粒在研漿中沈澱，且同時增強研漿組成物的研磨特性。
有機酸具有一個羧基且可包括例如乳酸、甲酸、乙酸、丙酸或其組合，但並非僅限於此。
根據本發明的發明人的研究，無羧基或者含二或更多個羧基的有機酸造成對有機膜的研磨速率的顯著劣化，且不含有機酸的研漿組成物遭受鐵顆粒沈澱。另一方面，包含具有一個羧基的有機酸的研漿組成物具有對有機膜的1000埃/分鐘或大於1000埃/分鐘的研磨速率，且其不會遭受鐵顆粒沈澱。
在根據本發明的研漿組成物中，可存在0.02重量%至0.5重量%、較佳0.03重量%至0.2重量%、更佳0.04重量%至0.1重量%的量的具有一個羧基的有機酸。具有一個羧基的有機酸在此範圍內時，所述研漿組成物可表現出在研磨速率及研漿穩定性方面的良好性質。
在根據本發明的研漿組成物中，含有含鐵組分的氧化劑與具有一個羧基的有機酸可以7.5:1至1.5:1、較佳5:1至2:1、更佳2.5:1至2:1的重量比存在。在此範圍內，所述研漿組成物可維持氧化劑的穩定性及對有機膜的高研磨速率。
（
C
）水
對於根據本發明的CMP研漿組成物而言，氧化劑及有機酸溶解于水中。此處，水可包括去離子水，但並非僅限於此。在所述CMP研漿組成物中，添加餘量的水以與氧化劑及有機酸的量一起變成100百分比。
有機膜
可使用根據本發明的CMP研漿組成物來研磨有機膜。以下說明將集中於作為根據本發明的CMP研漿組成物的研磨目標的有機膜。
本文所用的用語「經取代」意指官能基的至少一個氫原子經以下基團取代：羥基、鹵素原子、亞硫醯基、硫醇基、氰基、胺基、C1
至C30
烷基、C2
至C30
烯基、C2
至C30
炔基、C3
至C30
環烷基、C3
至C30
環烯基、C6
至C30
芳基、C7
至C30
芳基烷基、C1
至C20
雜烷基、C2
至C30
雜環烷基、C2
至C30
雜環烯基、C2
至C30
雜芳基、C2
至C30
雜芳基烷基、C1
至C20
烷基胺基、C1
至C30
烷氧基、C6
至C30
芳氧基、C1
至C20
醛基、C1
至C40
烷基醚基、C7
至C20
芳基伸烷基醚基、C1
至C30
鹵代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其組合。
本文中，「含P的官能基」可由式A表示，且「含B的官能基」可由式B表示： ＜式A＞ *-(O)n
-(CH2)m
-P(=O)(Ra
)(Rb
) ＜式B＞ *-B(Rc
)(Rd
) 其中n是0或1；m是0至10的整數；且Ra
、Rb
、Rc
及Rd
分別獨立地為氫、羥基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷基、經取代或未經取代的C2
至C20
烯基、經取代或未經取代的C3
至C20
環烷基、經取代或未經取代的C1
至C20
鹵代烷基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷基磺酸酯基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷基磺醯基、經取代或未經取代的C2
至C20
烷基醯胺基、經取代或未經取代的C3
至C20
烷基酯基、經取代或未經取代的C2
至C20
氰基烷基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷氧基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳烷基或經取代或未經取代的C6
至C30
芳氧基，或者Ra
與Rb
或Rc
與Rd
彼此連接以形成經取代或未經取代的C3
至C20
環烷基或經取代或未經取代的C3
至C20
雜環烷基。
較佳地，含P的官能基是含P及O的官能基，例如-P(=O)(OH)2
、-O-P(=O)(OH)2
、-P(=O)(OCH2
CH3
)2
及-P(=O)(C2
H4
C6
H5
)(OCH2
CH3
)，且含B的官能基是含B及O的官能基，例如-B(OH)2
、-B(H)(CH3
)及-B(CH2
CH3
)2
。
當無機膜沈積於圖案化晶圓（例如圖案化矽晶圓）上時，有機膜填充在於其中形成的贯穿孔。CMP研漿組成物需要以足夠的研磨速率來研磨有機膜以使所沈積膜平坦化，其需要提高經研磨表面的平坦程度且需要使得能夠在研磨之後輕易地移除無機膜上的殘餘物。無機膜可由氧化矽及氮化矽中的至少一者形成，但並非僅限於此。無機膜可具有少於1原子%、例如0原子%至1原子%、例如0原子%的碳含量。
有機膜可依據有機膜的材料而具有顯著不同的研磨速率及研磨後的平坦度。根據本發明的CMP研漿組成物是用於研磨具有高碳含量的有機膜的組成物。當使用CMP研漿組成物來研磨有機膜時，所述CMP研漿組成物可提高研磨速率且具有對無機膜的高選擇性。
在某些實施例中，有機膜可具有90原子%或大於90原子%、例如90原子%至99原子%或95原子%至99原子%的碳含量。在此範圍內，當以氧化鈰進行研磨時，有機膜可以高研磨速率受到研磨而不會遭受刮傷，且可表現出經研磨表面的高平坦程度。有機膜可具有0.5克/立方公分至2.5克/立方公分、例如1.0克/立方公分至2.0克/立方公分或1.2克/立方公分至1.6克/立方公分的膜密度。在此範圍內，當以氧化鈰進行研磨時，有機膜可以高研磨速率受到研磨而不會遭受刮傷，且可表現出經研磨表面的高平坦程度。此外，有機膜可具有0.4GPa或大於0.4GPa、例如1.0GPa或大於1.0GPa、1.3GPa或大於1.3GPa或1.3GPa至1.5GPa的硬度。在此範圍內，當以氧化鈰進行研磨時，有機膜可以高研磨速率受到研磨而不會遭受刮傷，且其可表現出經研磨表面的高平坦程度。
此外，根據本發明的有機膜可具有實質上為0毫克KOH/克的酸值。在使用包含聚合物磨料的典型CMP研漿組成物來研磨有機膜的情形中，存在研磨速率降低的問題。相對地，根據本發明的CMP研漿組成物可確保對應用於CMP製程而言足夠的有機膜研磨速率。用語「實質上」意指酸值不僅為0毫克KOH/克，且為具有可接受誤差裕度的0毫克KOH/克。
具體而言，根據本發明的有機膜可藉由將有機膜組成物塗佈至無機膜上然後在例如200℃至400℃的高溫下進行烘烤而生產。
有機膜組成物可包含含經取代或未經取代的芳族基的化合物。
本文所用的用語「含經取代或未經取代的芳族基的化合物」是指在烘烤之後不會分解的化合物且使得由包含所述化合物的組成物形成的有機膜能夠具有高碳含量。未經取代的芳族基可為具有單環結構或其中稠合有二個或更多個環的多環結構的C6
至C100
（例如C6
至C50
）未經取代的芳族基。舉例而言，未經取代的芳族基可包含由式1-1至式1-26表示的化合物。 ＜式1-1＞＜式1-2＞＜式1-3＞＜式1-4＞＜式1-5＞＜式1-6＞＜式1-7＞＜式1-8＞＜式1-9＞＜式1-10＞＜式1-11＞＜式1-12＞＜式1-13＞＜式1-14＞＜式1-15＞＜式1-16＞＜式1-17＞＜式1-18＞＜式1-19＞＜式1-20＞＜式1-21＞＜式1-22＞＜式1-23＞＜式1-24＞＜式1-25＞＜式1-26＞其中Z1
至Z18
分別獨立地為單鍵、經取代或未經取代的C1
至C20
伸烷基、經取代或未經取代的C2
至C20
伸烯基、經取代或未經取代的C2
至C20
伸炔基、經取代或未經取代的C3
至C20
伸環烷基、經取代或未經取代的C3
至C20
伸環烯基、經取代或未經取代的C6
至C20
伸芳基、經取代或未經取代的C2
至C20
伸雜芳基、-(C=O)-、-NRe
-、-CRf
Rg
-、氧（O）、硫（S）或其組合（Re
、Rf
及Rg
分別獨立地為氫、經取代或未經取代的C1
至C10
烷基、鹵素原子、經取代或未經取代的C6
至C20
伸芳基、經取代或未經取代的C2
至C20
伸雜芳基或其組合）。
以下，將更詳細地闡述包含含經取代或未經取代的芳族基的化合物的有機膜組成物。
在第一實施例中，有機膜組成物可包含含有由式2表示的單元的化合物作為含經取代或未經取代的芳族基的化合物： ＜式2＞其中a滿足1≤a＜190； R1
為氫、羥基、鹵素原子、烯丙基、亞硫醯基、硫醇基、氰基、經取代或未經取代的胺基、經取代或未經取代的C1
至C30
烷基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
炔基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜環烷基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烯基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳基、經取代或未經取代的C7
至C30
芳基烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜環烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基烷基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷基胺基、經取代或未經取代的C1
至C30
烷氧基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜烷氧基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳氧基、經取代或未經取代的C1
至C20
醛基、經取代或未經取代的C1
至C40
烷基醚基、經取代或未經取代的C7
至C20
芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1
至C30
鹵代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其組合； R2
為氫、胺基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷氧基、經取代或未經取代的C6
至C20
芳氧基、二烷基胺基（-NRR'、R及R'分別獨立地為經取代或未經取代的C1
至C10
烷基或經取代或未經取代的C6
至C10
芳基）、羥基、鹵素原子、烯丙基、亞硫醯基、硫醇基、氰基、經取代或未經取代的胺基、經取代或未經取代的C1
至C30
烷基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
炔基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜環烷基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烯基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳基、經取代或未經取代的C7
至C30
芳基烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜環烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基烷基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷基胺基、經取代或未經取代的C1
至C30
烷氧基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜烷氧基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳氧基、經取代或未經取代的C1
至C20
醛基、經取代或未經取代的C1
至C40
烷基醚基、經取代或未經取代的C7
至C20
芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1
至C30
鹵代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其組合；且 R3
為選自由下式表示的經取代或未經取代的化合物中的任一者：。
舉例而言，R2
可為經取代或未經取代的C1
至C10
烷氧基。
包含由式2表示的單元的化合物可在對有機膜組成物進行烘烤之後提高有機膜的碳含量、膜密度及硬度。在韓國專利第10-0866015號中揭露了製備所述材料的更詳細製程。
除包含由式2表示的單元的化合物之外，根據第一實施例的有機膜組成物可更包含交聯組分、酸觸媒及有機溶劑中的至少一者。具體而言，根據第一實施例的組成物可包含1重量%至20重量%的包含由式2表示的單元的化合物、0.1重量%至5重量%的交聯組分、0.001重量%至0.05重量%的酸觸媒及75重量%至98.8重量%的有機溶劑。
所述交聯組分可包含三聚氰胺樹脂（例如N-甲氧基甲基-三聚氰胺樹脂或N-丁氧基甲基-三聚氰胺樹脂）、甲基化脲樹脂或丁基化脲樹脂、胺基樹脂、由式3表示的甘脲衍生物、由式4表示的雙環氧化合物及由式5表示的三聚氰胺衍生物中的至少一者。 ＜式3＞＜式4＞＜式5＞
所述酸觸媒可包含對甲苯磺酸一水合物、吡啶對甲苯磺酸酯、2,4,4,6-四溴環己二烯酮、安息香甲苯磺酸酯、2-硝基苯甲基甲苯磺酸酯及有機磺酸的烷基酯中的至少一者。所述有機溶劑可為但不限於能夠充分溶解含經取代或未經取代的芳族基的化合物的任一有機溶劑。舉例而言，所述有機溶劑可包含丙二醇單甲醚乙酸酯、環己酮、乳酸乙酯等。
所述有機膜可藉由將根據第一實施例的有機膜組成物塗佈至500埃至4,000埃的厚度然後在200℃至400℃下烘烤10秒至10分鐘來生產，但並非僅限於此。
在第二實施例中，所述有機膜組成物可包含由式6表示的化合物作為含經取代或未經取代的芳族基的化合物： ＜式6＞其中R4
至R9
及X1
至X6
分別獨立地為氫、羥基、鹵素原子、烯丙基、亞硫醯基、硫醇基、氰基、經取代或未經取代的胺基、經取代或未經取代的C1
至C30
烷基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
炔基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜環烷基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烯基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳基、經取代或未經取代的C7
至C30
芳基烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜環烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基烷基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷基胺基、經取代或未經取代的C1
至C30
烷氧基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜烷氧基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳氧基、經取代或未經取代的C1
至C20
醛基、經取代或未經取代的C1
至C40
烷基醚基、經取代或未經取代的C7
至C20
芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1
至C30
鹵代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其組合；且 n1
至n6
分別獨立地介於0至2的範圍且滿足2≤n1
+n2
+n3
+n4
+n5
+n6
≤6。
舉例而言，R4
至R9
分別獨立地為經取代或未經取代的C1
至C10
烷基、經取代或未經取代的C6
至C20
芳基、經取代或未經取代的C3
至C20
環烷基、經取代或未經取代的C3
至C20
環烯基、含P的官能基或含B的官能基。
舉例而言，X1
至X6
分別獨立地為氫、羥基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷基胺基、胺基、含P的官能基或含B的官能基。
除根據第二實施例的有機膜組成物包含由式6表示的化合物來替代包含由式2表示的單元的化合物作為含經取代或未經取代的芳族基的化合物之外，根據第二實施例的有機膜組成物實質上相同於根據第一實施例的有機膜組成物。因此，以下將僅詳細地闡述由式6表示的化合物。
由式6表示的化合物可為在不同位置包含取代基的二或更多種化合物的混合物。此外，由於由式6表示的化合物包含表現出對短波長（例如193奈米或248奈米）的強吸收的芳香環，且因此即使在無特定觸媒的情況下仍可在高溫下進行交聯，因此包含由式6表示的化合物的有機膜組成物可防止因觸媒、尤其是因酸而造成的污染。由式6表示的芳族化合物可具有500克/莫耳至4,000克/莫耳的平均分子量。在此範圍內，所述有機膜組成物可形成具有合適厚度或良好性質的有機膜。
由式6表示的化合物可在對有機膜組成物進行烘烤之後提高有機膜的碳含量、膜密度及硬度。由式6表示的化合物可藉由典型方法（例如藉由使乙醯氯、苯甲醯氯、萘甲醯氯或環己烷羰醯氯與蔻反應，然後對所產生材料進行還原）來製備，但並非僅限於此。在韓國專利第10-1311942號中揭露了製備由式8表示的化合物的更詳細製程。
在第三實施例中，所述有機膜組成物可包含選自以下化合物（i）、（ii）及（iii）中的含芳族基的聚合物作為含經取代或未經取代的芳族基的化合物： （i）包含由式7表示的單元的化合物； （ii）包含由式7表示的單元的化合物與包含由式8表示的單元的化合物的混合物；以及 （iii）包含由式9表示的單元的化合物。 ＜式7＞＜式8＞＜式9＞（其中b、c、d及e分別獨立地為1至750；2≤c+d＜1500； R10
為選自由下式表示的經取代或未經取代的化合物中的任一者：， （R為氫、經取代或未經取代的C1
至C30
烷基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
炔基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烷基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜環烷基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烯基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳基、經取代或未經取代的C7
至C30
芳基烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜環烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基烷基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷基胺基、經取代或未經取代的C1
至C30
鹵代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其組合）； R11
為氫、羥基、鹵素原子、亞硫醯基、硫醇基、氰基、經取代或未經取代的胺基、經取代或未經取代的C1
至C30
烷基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
炔基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烷基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜環烷基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烯基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳基、經取代或未經取代的C7
至C30
芳基烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜環烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基烷基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷基胺基、經取代或未經取代的C1
至C30
烷氧基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳氧基、經取代或未經取代的C1
至C20
醛基、經取代或未經取代的C1
至C40
烷基醚基、經取代或未經取代的C7
至C20
芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1
至C30
鹵代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其組合； R12
為選自由下式表示的經取代或未經取代的化合物中的一者：； R13
為選自由下式表示的經取代或未經取代的化合物中的任一者：（R為氫、經取代或未經取代的C1
至C30
烷基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
炔基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烷基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜環烷基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烯基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳基、經取代或未經取代的C7
至C30
芳基烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜環烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基烷基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷基胺基、經取代或未經取代的C1
至C30
鹵代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其組合）； R14
為選自由下式表示的經取代或未經取代的化合物中的一者：； R15
為選自由下式表示的經取代或未經取代的化合物中的任一者：（R為氫、經取代或未經取代的C1
至C30
烷基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
炔基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烷基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜環烷基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烯基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳基、經取代或未經取代的C7
至C30
芳基烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜環烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基烷基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷基胺基、經取代或未經取代的C1
至C30
鹵代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其組合）；以及 R10
、R13
及R15
中的R分別獨立地為氫、羥基、鹵素原子、亞硫醯基、硫醇基、氰基、經取代或未經取代的胺基、經取代或未經取代的C1
至C30
烷基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
炔基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烷基、經取代或未經取代的C1
至C30
雜環烷基、經取代或未經取代的C3
至C30
環烯基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳基、經取代或未經取代的C7
至C30
芳基烷基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜環烯基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基、經取代或未經取代的C2
至C30
雜芳基烷基、經取代或未經取代的C1
至C20
烷基胺基、經取代或未經取代的C1
至C30
烷氧基、經取代或未經取代的C6
至C30
芳氧基、經取代或未經取代的C1
至C20
醛基、經取代或未經取代的C1
至C40
烷基醚基、經取代或未經取代的C7
至C20
芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1
至C30
鹵代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其組合。
除根據第三實施例的有機膜組成物包含含芳族基的聚合物來替代包含由式2表示的單元的化合物作為含經取代或未經取代的芳族基的化合物之外，根據第三實施例的有機膜組成物實質上相同於根據第一實施例的有機膜組成物。因此，以下將僅詳細地闡述含芳族基的聚合物。
所述含芳族基的聚合物可在對有機膜組成物進行烘烤之後提高有機膜的碳含量、膜密度及硬度，且可藉由典型方法來製備。在韓國專利第10-0908601號中揭露了更詳細內容。
在第四實施例中，所述有機膜組成物可包含選自以下中的至少兩者作為含經取代或未經取代的芳族基的化合物：包含由式2表示的單元的化合物；由式6表示的化合物；以及選自化合物（i）、（ii）及（iii）中的含芳族基的聚合物。除根據第四實施例的有機膜組成物包含以上所述的化合物中的至少兩者之外，根據第四實施例的有機膜組成物實質上相同於根據第一實施例的有機膜組成物。
研磨有機膜的方法
根據本發明的研磨有機膜的方法可包括：使用CMP研漿組成物來研磨有機膜。此處，CMP研漿組成物為根據本發明所述的CMP研漿組成物，也就是包含含有含鐵組分的氧化劑、具有一個羧基的有機酸及水的CMP研漿組成物。
接下來，將參照圖1a來闡述根據本發明的研磨有機膜的方法。
圖1a是具有矽晶圓、無機層及有機層的堆疊結構的有機膜的剖視圖，其中將矽晶圓100圖案化以具有雕刻圖案。所述有機膜是藉由以下方式來製作：在矽晶圓100上沈積無機膜110；在所述無機膜上形成有機膜120；且在200℃至400℃下進行烘烤。圖1a中的虛線T指示假想研磨終止線。
在將CMP研漿組成物塗佈至圖1a中所示的有機膜上後，在所述CMP研漿組成物上放置研磨墊，然後藉由使矽晶圓100旋轉來研磨所述有機膜直至研磨終止線T，藉此獲得有機膜經研磨的矽晶圓，如在圖1b中所示。
接著，將參照某些實例更詳細地闡述本發明。應理解，提供該些實例僅是為了說明，且不應被視為以任何方式限制本發明。
製備例
在具有雕刻圖案的圖案化晶圓的表面上沈積500埃厚的氧化矽層作為研磨終止層，然後形成1,400埃厚的有機膜以填充所述氧化矽層的表面上的雕刻圖案。所述有機膜是藉由將有機膜組成物（T4，SDI公司）塗佈至氧化矽層上然後在400℃下進行烘烤來生產。
實例及比較例
在實例及比較例中使用的組分如下。
（A）氧化劑：使用了硝酸鐵（三電化學有限公司（Samchun Chemical Co., Ltd.））。
（B）有機酸 （b1）使用了乳酸（三電化學有限公司）。 （b2）使用了丙酸（三電化學有限公司）。 （b3）使用了乙酸（三電化學有限公司）。 （b4）使用了甲酸（三電化學有限公司）。 （b5）使用了檸檬酸（三電化學有限公司）。 （b6）使用了草酸（三電化學有限公司）。 （b7）使用了磷酸（三電化學有限公司）。
（C）水
（D）研磨顆粒：使用了具有55奈米的平均粒徑的膠體氧化鈰（DVST027，納爾科有限公司（DVST027, Nalco Co., Ltd.））。
製備了包含如表1中所列出的組分的CMP研漿。
藉由以下方法量測了顆粒在實例及比較例中製備的CMP研漿中的沈降、研磨速率以及刮痕的出現。量測結果示於表1中。
（1）顆粒沈降：在製備CMP研漿之後，將所述CMP研漿留置於50℃下的烘箱中7天，同時觀察顆粒是否落定於容器的底部上。
（2）研磨速率（單位：埃/分鐘）：
在以下條件下，使用在實例及比較例中製備的CMP研漿來對在製備例中製備的包含氧化矽膜及有機膜的圖案化晶圓進行了研磨，然後量測研磨速率。
使用H0800 CMP墊（富士紡有限公司（FUJIBO Co., Ltd.））作為研磨墊。在1磅/平方英吋（psi）的壓縮壓力、200毫升/分鐘的研漿流率、100轉/分鐘的工作台速度及90轉/分鐘的磁頭速度的條件下，使用200毫米米拉（MIRRA）研磨機（應用材料（AMAT）有限公司）來執行研磨1分鐘。
在研磨所述有機膜之後，使用薄膜厚度量測儀器（ST4000，科美儀器有限公司（K-MAC Co., Ltd.））在經研磨膜的經研磨表面上量測了經研磨膜的厚度（單位：埃），然後根據所量測厚度計算研磨速率（單位：埃/分鐘）。
（3）刮痕
使用缺陷計數儀器（日立（Hitachi）公司，LS6800），對在以上條件下進行研磨的晶圓的經研磨表面上的缺陷的數目進行計數。 表1
如表1所示，在實例1至實例7中製備的CMP研漿組成物具有對有機膜的高研磨速率，表現出良好的穩定性，且有效地阻止在研磨時刮痕的出現。相反地，不包含有機酸的比較例1的CMP研漿組成物表現出低的穩定性。包含具有二個或更多個羧基的比較例2至比較例4的CMP研漿組成物具有對有機膜的顯著低的研磨速率。此外，包含研磨顆粒的比較例5的CMP研漿組成物造成了大量刮痕的出現。
應理解在不背離本發明的精神及範圍的條件下，熟習此項技術者可做出各種潤飾、改變、變更及等效實施例。
100‧‧‧矽晶圓
110‧‧‧無機膜
120‧‧‧有機膜
T‧‧‧虛線/研磨終止線
圖1a及圖1b是根據本發明的一個實施例的一種研磨有機膜的方法的圖。
Claims (4)
- 一種化學機械研磨研漿組成物作為研磨有機膜的用途，所述化學機械研磨研漿組成物包括：0.001重量%至15重量%的含有含鐵組分的氧化劑；0.02重量%至0.5重量%的具有一個羧基的有機酸；以及餘量的水，其中所述化學機械研磨研漿組成物不包括具有兩個或兩個以上羧基的有機酸，其中所述含有含鐵組分的氧化劑包括鐵鹵素鹽、硝酸鐵、硫酸鐵、磷酸鐵或其組合，其中所述具有一個羧基的有機酸包括乳酸、甲酸、乙酸、丙酸或其組合，其中所述含有含鐵組分的氧化劑與所述具有一個羧基的有機酸是以7.5：1至1.5：1的重量比存在。
- 如申請專利範圍第1項所述的化學機械研磨研漿組成物作為研磨有機膜的用途，其中所述化學機械研磨研漿組成物無研磨顆粒。
- 一種研磨有機膜的方法，包括：提供化學機械研磨研漿組成物，所述化學機械研磨研漿組成物包括：0.001重量%至15重量%的含有含鐵組分的氧化劑；0.02重量%至0.5重量%的具有一個羧基的有機酸；以 及餘量的水，其中所述化學機械研磨研漿組成物不包括具有兩個或兩個以上羧基的有機酸，其中所述含有含鐵組分的氧化劑包括鐵鹵素鹽、硝酸鐵、硫酸鐵、磷酸鐵或其組合，其中所述具有一個羧基的有機酸包括乳酸、甲酸、乙酸、丙酸或其組合，其中所述含有含鐵組分的氧化劑與所述具有一個羧基的有機酸是以7.5：1至1.5：1的重量比存在；以及使用所述化學機械研磨研漿組成物來研磨所述有機膜。
- 如申請專利範圍第3項所述的研磨有機膜的方法，其中所述化學機械研磨研漿組成物無研磨顆粒。
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