CN109153907B - Cmp研浆组成物及使用其研磨有机膜的方法 - Google Patents
Cmp研浆组成物及使用其研磨有机膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109153907B CN109153907B CN201680068602.8A CN201680068602A CN109153907B CN 109153907 B CN109153907 B CN 109153907B CN 201680068602 A CN201680068602 A CN 201680068602A CN 109153907 B CN109153907 B CN 109153907B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unsubstituted
- substituted
- organic film
- slurry composition
- organic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 29
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 26
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- -1 iron halide salt Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000005955 Ferric phosphate Substances 0.000 claims description 4
- 229940032958 ferric phosphate Drugs 0.000 claims description 4
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 4
- 229910000399 iron(III) phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 117
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 45
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 27
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 21
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 19
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 description 12
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 11
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 11
- 125000001188 haloalkyl group Chemical group 0.000 description 9
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 7
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 6
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 125000000475 sulfinyl group Chemical group [*:2]S([*:1])=O 0.000 description 6
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 5
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 4
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 125000000008 (C1-C10) alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 3
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 3
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 3
- 239000009759 San-Chi Substances 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 3
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- VPUGDVKSAQVFFS-UHFFFAOYSA-N coronene Chemical compound C1=C(C2=C34)C=CC3=CC=C(C=C3)C4=C4C3=CC=C(C=C3)C4=C2C3=C1 VPUGDVKSAQVFFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-hydroxypropanoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)O LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- KJIFKLIQANRMOU-UHFFFAOYSA-N oxidanium;4-methylbenzenesulfonate Chemical compound O.CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 KJIFKLIQANRMOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003672 ureas Chemical class 0.000 description 2
- NJQJGRGGIUNVAB-UHFFFAOYSA-N 2,4,4,6-tetrabromocyclohexa-2,5-dien-1-one Chemical compound BrC1=CC(Br)(Br)C=C(Br)C1=O NJQJGRGGIUNVAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NXKOSHBFVWYVIH-UHFFFAOYSA-N 2-n-(butoxymethyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound CCCCOCNC1=NC(N)=NC(N)=N1 NXKOSHBFVWYVIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KFVIYKFKUYBKTP-UHFFFAOYSA-N 2-n-(methoxymethyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound COCNC1=NC(N)=NC(N)=N1 KFVIYKFKUYBKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FZIPCQLKPTZZIM-UHFFFAOYSA-N 2-oxidanylpropane-1,2,3-tricarboxylic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O.OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O FZIPCQLKPTZZIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KVZLHPXEUGJPAH-UHFFFAOYSA-N 2-oxidanylpropanoic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O.CC(O)C(O)=O KVZLHPXEUGJPAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100107923 Vitis labrusca AMAT gene Proteins 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- WETWJCDKMRHUPV-UHFFFAOYSA-N acetyl chloride Chemical compound CC(Cl)=O WETWJCDKMRHUPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012346 acetyl chloride Substances 0.000 description 1
- YBCVMFKXIKNREZ-UHFFFAOYSA-N acoh acetic acid Chemical compound CC(O)=O.CC(O)=O YBCVMFKXIKNREZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003282 alkyl amino group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005907 alkyl ester group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PASDCCFISLVPSO-UHFFFAOYSA-N benzoyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC=C1 PASDCCFISLVPSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- RVOJTCZRIKWHDX-UHFFFAOYSA-N cyclohexanecarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1CCCCC1 RVOJTCZRIKWHDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 125000004663 dialkyl amino group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229940116333 ethyl lactate Drugs 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- XVVLAOSRANDVDB-UHFFFAOYSA-N formic acid Chemical compound OC=O.OC=O XVVLAOSRANDVDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001046 glycoluril group Chemical class [H]C12N(*)C(=O)N(*)C1([H])N(*)C(=O)N2* 0.000 description 1
- 125000005549 heteroarylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000592 heterocycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical compound [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000007974 melamines Chemical class 0.000 description 1
- NSNPSJGHTQIXDO-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1-carbonyl chloride Chemical compound C1=CC=C2C(C(=O)Cl)=CC=CC2=C1 NSNPSJGHTQIXDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 1
- NIFHFRBCEUSGEE-UHFFFAOYSA-N oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O.OC(=O)C(O)=O NIFHFRBCEUSGEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- QVLTXCYWHPZMCA-UHFFFAOYSA-N po4-po4 Chemical compound OP(O)(O)=O.OP(O)(O)=O QVLTXCYWHPZMCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- SXBRULKJHUOQCD-UHFFFAOYSA-N propanoic acid Chemical compound CCC(O)=O.CCC(O)=O SXBRULKJHUOQCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N propylene glycol methyl ether acetate Chemical compound COCC(C)OC(C)=O LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
本发明涉及一种CMP研浆组成物及使用其研磨有机膜的方法，所述CMP研浆组成物包含：含有含铁组分的氧化剂；具有一个羧基的有机酸；以及水。本发明的CMP研浆组成物不包含研磨颗粒，藉此有效地阻止研磨颗粒引起的过度研磨和/或在研磨有机膜时出现刮痕。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)研浆组成物及使用其研磨有机膜的方法。
背景技术
一种半导体制造方法包括在图案化硅晶圆上形成无机膜(例如氧化硅膜或氮化硅膜)的制程以及对所述无机膜中形成的贯穿孔(via-hole)进行间隙填充(gap-fill)的制程。执行所述间隙填充制程以用有机膜材料来填充贯穿孔，且在所述间隙填充制程之后，执行平坦化制程以移除过量的有机膜。对于平坦化而言，在现有技术中CMP(chemicalmechanical polishing)已引起关注。
用于有机膜的典型CMP研浆组成物包含聚合物研磨颗粒，以容许在不产生表面状况的劣化(例如刮痕)的情况下以高研磨速率研磨有机膜。然而，此种典型CMP研浆组成物无法在提高经研磨表面的平坦程度的同时达成所需研磨速率。此外，当用于研磨例如硅等金属膜的金属氧化物磨料用于研磨有机膜时，存在例如因经研磨表面的低平坦程度及经研磨表面上的刮痕而造成的过度研磨及低良率问题。
为解决现有技术中的此类问题，将包括例如铁卤素盐或硝酸铁等金属盐在内的氧化剂与金属氧化物磨料一起使用以提高研磨速率及平坦程度。然而，由于铁卤素盐或硝酸铁在水溶液中不稳定，因此向研浆组成物中添加此种氧化剂可造成铁颗粒在所述研浆中沉淀及沉降，因而造成对有机膜的研磨速率劣化，同时污染研浆供应设备。
在韩国专利公开案第2007-0057009号中揭示了本发明的背景技术。
发明内容
技术问题
本发明的一个目标是提供一种在不使用研磨颗粒的情况下表现出对有机膜的良好研磨特性的用于有机膜的CMP研浆组成物。
本发明的另一目标是提供一种能维持稳定的研磨速率且同时防止铁颗粒污染研浆供应设备的用于有机膜的CMP研浆组成物，其阻止含Fe离子的氧化剂在研浆组成物中沉淀。
本发明的再一目标是提供一种使用如上所述的用于有机膜的CMP研浆组成物来研磨有机膜的方法。
技术解决方案
根据本发明的一个实施例，提供一种CMP研浆组成物，所述CMP研浆组成物包含：含有含铁组分的氧化剂；具有一个羧基的有机酸；以及水。
所述含有含铁组分的氧化剂可包括铁卤素盐、硝酸铁、硫酸铁、磷酸铁或其组合。
所述有机酸可包括乳酸、甲酸、乙酸、丙酸或其组合。
所述含有含铁组分的氧化剂与具有一个羧基的所述有机酸可以7.5∶1至1.5∶1的重量比存在。
所述CMP研浆组成物可包含：0.001重量％(wt％)至15重量％的所述含有含铁组分的氧化剂、0.02重量％至0.5重量％的具有一个羧基的所述有机酸以及余量的水。
所述CMP研浆组成物可无研磨颗粒。
所述CMP研浆组成物可用于研磨有机膜。
根据本发明的另一实施例，提供一种研磨有机膜的方法，所述方法包括：使用如上所述的CMP研浆组成物来研磨所述有机膜。
有利效果
根据本发明的所述CMP研浆组成物不包含研磨颗粒，藉此有效地阻止研磨颗粒引起的过度研磨和/或在研磨有机膜时出现刮痕。
此外，在根据本发明的CMP研浆组成物中，含有含铁组分的氧化剂是通过具有一个羧基的有机酸来稳定，藉此防止出现由铁颗粒在研浆中沉淀引起的问题(即，研磨速率劣化和/或污染研浆供应设备)，同时提高所述研浆的稳定性以确保稳定的维持及运输。
附图说明
图1(a)与图1(b)根据本发明的一个实施例的一种研磨有机膜的方法的图。
具体实施方式
以下，将详细阐述本发明的实施例。
CMP研浆组成物
首先，将阐述根据本发明的CMP研浆组成物。
根据一个实施例的CMP研浆组成物包含(A)含有含铁组分的氧化剂、(B)具有一个羧基的有机酸以及(C)水，且所述CMP研浆组成物无研磨颗粒。
一般而言，有机膜与例如铜线等金属层不同，其具有软的表面。因此，当使用研磨颗粒来研磨有机膜时，所述有机膜的表面可能遭受刮伤或过度研磨。然而，在不使用研磨颗粒的情况下对有机膜进行研磨可能会造成研磨不充分。
为克服此种问题，本发明人进行了大量研究且发现，即使不使用研磨颗粒，使用含有含铁组分的氧化剂及具有一个羧基的有机酸亦可维持对有机膜的良好研磨特性且不会出现由研磨颗粒造成的刮伤并完成了本发明。由于根据本发明的CMP研浆组成物不采用研磨颗粒，因此所述CMP研浆组成物在应用于有机膜时造成很少的刮伤，藉此提供良好的平坦度且同时提高对所述有机膜的研磨速率。
以下，将更详细地阐述根据本发明的CMP研浆组成物的每一组分。
(A)氧化剂
根据本发明的CMP研浆组成物包含含有含铁组分的氧化剂。所述氧化剂用于容许通过有机膜的表面层的氧化来研磨所述有机膜，且所述氧化剂包含含铁组分。
含有含铁组分的氧化剂可包括例如铁卤素盐、硝酸铁、硫酸铁、磷酸铁或其组合，但并非仅限于此。具体而言，所述含有含铁组分的氧化剂可包括氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、磷酸铁等。
在CMP研浆组成物中，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％的量的氧化剂。氧化剂在此范围内时，CMP研浆组成物可维持对有机膜的良好蚀刻性质。
(B)有机酸
根据本发明的CMP研浆组成物包含具有一个羧基的有机酸。
有机酸用于通过稳定含有含铁组分的氧化剂来防止铁颗粒在研浆中沉淀，且同时增强研浆组成物的研磨特性。
有机酸具有一个羧基且可包括例如乳酸、甲酸、乙酸、丙酸或其组合，但并非仅限于此。
根据本发明的发明人的研究，无羧基或者含二或更多个羧基的有机酸造成对有机膜的研磨速率的显著劣化，且不含有机酸的研浆组成物遭受铁颗粒沉淀。另一方面，包含具有一个羧基的有机酸的研浆组成物具有对有机膜的1000埃/分钟或大于1000埃/分钟的研磨速率，且其不会遭受铁颗粒沉淀。
在根据本发明的研浆组成物中，可存在0.02重量％至0.5重量％、较佳0.03重量％至0.2重量％、更佳0.04重量％至0.1重量％的量的具有一个羧基的有机酸。具有一个羧基的有机酸在此范围内时，所述研浆组成物可表现出在研磨速率及研浆稳定性方面的良好性质。
在根据本发明的研浆组成物中，含有含铁组分的氧化剂与具有一个羧基的有机酸可以7.5∶1至1.5∶1、较佳5∶1至2∶1、更佳2.5∶1至2∶1的重量比存在。在此范围内，所述研浆组成物可维持氧化剂的稳定性及对有机膜的高研磨速率。
(C)水
对于根据本发明的CMP研浆组成物而言，氧化剂及有机酸溶解于水中。此处，水可包括去离子水，但并非仅限于此。在所述CMP研浆组成物中，添加余量的水以与氧化剂及有机酸的量一起变成100百分比。
有机膜
可使用根据本发明的CMP研浆组成物来研磨有机膜。以下说明将集中于作为根据本发明的CMP研浆组成物的研磨目标的有机膜。
本文所用的用语“经取代”意指官能基的至少一个氢原子经以下基团取代：羟基、卤素原子、亚硫酰基、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环烷基、C3至C30环烯基、C6至C30芳基、C7至C30芳基烷基、C1至C20杂烷基、C2至C30杂环烷基、C2至C30杂环烯基、C2至C30杂芳基、C2至C30杂芳基烷基、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芳基亚烷基醚基、C1至C30卤代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其组合。
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)
在上述<式A>与<式B＞中，n是0或1；m是0至10的整数；且Ra、Rb、Rc及Rd分别独立地为氢、羟基、经取代或未经取代的C1至C20烷基、经取代或未经取代的C2至C20烯基、经取代或未经取代的C3至C20环烷基、经取代或未经取代的C1至C20卤代烷基、经取代或未经取代的C1至C20烷基磺酸酯基、经取代或未经取代的C1至C20烷基磺酰基、经取代或未经取代的C2至C20烷基酰胺基、经取代或未经取代的C3至C20烷基酯基、经取代或未经取代的C2至C20氰基烷基、经取代或未经取代的C1至C20烷氧基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、经取代或未经取代的C6至C30芳烷基或经取代或未经取代的C6至C30芳氧基，或者Ra与Rb或Rc与Rd彼此连接以形成经取代或未经取代的C3至C20环烷基或经取代或未经取代的C3至C20杂环烷基。
较佳地，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)(OCH2CH3)2及-P(＝O)(C2H4C6H5)(OCH2CH3)，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(CH2CH3)2。
当无机膜沉积于图案化晶圆(例如图案化硅晶圆)上时，有机膜填充在于其中形成的贯穿孔(via-hole)。CMP研浆组成物需要以足够的研磨速率来研磨有机膜以使所沉积膜平坦化，其需要提高经研磨表面的平坦程度且需要使得能够在研磨之后轻易地移除无机膜上的残余物。无机膜可由氧化硅及氮化硅中的至少一者形成，但并非仅限于此。无机膜可具有少于1原子％、例如0原子％至1原子％、例如0原子％的碳含量。
有机膜可依据有机膜的材料而具有显著不同的研磨速率及研磨后的平坦度。根据本发明的CMP研浆组成物是用于研磨具有高碳含量的有机膜的组成物。当使用CMP研浆组成物来研磨有机膜时，所述CMP研浆组成物可提高研磨速率且具有对无机膜的高选择性。
在某些实施例中，有机膜可具有90原子％或大于90原子％、例如90原子％至99原子％或95原子％至99原子％的碳含量。在此范围内，当以氧化铈进行研磨时，有机膜可以高研磨速率受到研磨而不会遭受刮伤，且可表现出经研磨表面的高平坦程度。有机膜可具有0.5克/立方厘米至2.5克/立方厘米、例如1.0克/立方厘米至2.0克/立方厘米或1.2克/立方厘米至1.6克/立方厘米的膜密度。在此范围内，当以氧化铈进行研磨时，有机膜可以高研磨速率受到研磨而不会遭受刮伤，且可表现出经研磨表面的高平坦程度。此外，有机膜可具有0.4GPa或大于0.4GPa、例如1.0GPa或大于1.0GPa、1.3GPa或大于1.3GPa或1.3GPa至1.5GPa的硬度(hardness)。在此范围内，当以氧化铈进行研磨时，有机膜可以高研磨速率受到研磨而不会遭受刮伤，且其可表现出经研磨表面的高平坦程度。
此外，根据本发明的有机膜可具有实质上为0毫克KOH/克的酸值。在使用包含聚合物磨料的典型CMP研浆组成物来研磨有机膜的情形中，存在研磨速率降低的问题。相对地，根据本发明的CMP研浆组成物可确保对应用于CMP制程而言足够的有机膜研磨速率。用语“实质上”意指酸值不仅为0毫克KOH/克，且为具有可接受误差裕度的0毫克KOH/克。
具体而言，根据本发明的有机膜可通过将有机膜组成物涂布至无机膜上然后在例如200℃至400℃的高温下进行烘烤(baking)而生产。
有机膜组成物可包含含经取代或未经取代的芳族基的化合物。
本文所用的用语“含经取代或未经取代的芳族基的化合物”是指在烘烤之后不会分解的化合物且使得由包含所述化合物的组成物形成的有机膜能够具有高碳含量。未经取代的芳族基可为具有单环结构或其中稠合(fused)有二个或更多个环的多环(polycyclic)结构的C6至C100(例如C6至C50)未经取代的芳族基。举例而言，未经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＞
在上述式1-1至式1-26中，Z1至Z18分别独立地为单键、经取代或未经取代的C1至C20亚烷基、经取代或未经取代的C2至C20亚烯基、经取代或未经取代的C2至C20亚炔基、经取代或未经取代的C3至C20亚环烷基、经取代或未经取代的C3至C20亚环烯基、经取代或未经取代的C6至C20亚芳基、经取代或未经取代的C2至C20亚杂芳基、-(C＝O)-、-NRe-、-CRfRg-、氧(O)、硫(S)或其组合(Re、Rf及Rg分别独立地为氢、经取代或未经取代的C1至C10烷基、卤素原子、经取代或未经取代的C6至C20亚芳基、经取代或未经取代的C2至C20亚杂芳基或其组合)。
以下，将更详细地阐述包含含经取代或未经取代的芳族基的化合物的有机膜组成物。
在第一实施例中，有机膜组成物可包含含有由式2表示的单元的化合物作为含经取代或未经取代的芳族基的化合物：
<式2＞
在上述式2中，a满足1≤a＜190；
R1为氢、羟基、卤素原子、烯丙基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取代的胺基、经取代或未经取代的C1至C30烷基、经取代或未经取代的C1至C30杂烷基、经取代或未经取代的C2至C30烯基、经取代或未经取代的C2至C30炔基、经取代或未经取代的C3至C30环烷基、经取代或未经取代的C2至C30杂环烷基、经取代或未经取代的C3至C30环烯基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、经取代或未经取代的C7至C30芳基烷基、经取代或未经取代的C2至C30杂环烯基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基烷基、经取代或未经取代的C1至C20烷基胺基、经取代或未经取代的C1至C30烷氧基、经取代或未经取代的C1至C30杂烷氧基、经取代或未经取代的C6至C30芳氧基、经取代或未经取代的C1至C20醛基、经取代或未经取代的C1至C40烷基醚基、经取代或未经取代的C7至C20芳基亚烷基醚基、经取代或未经取代的C1至C30卤代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其组合；
R2为氢、胺基、经取代或未经取代的C1至C20烷氧基、经取代或未经取代的C6至C20芳氧基、二烷基胺基(-NRR′、R及R′分别独立地为经取代或未经取代的C1至C10烷基或经取代或未经取代的C6至C10芳基)、羟基、卤素原子、烯丙基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取代的胺基、经取代或未经取代的C1至C30烷基、经取代或未经取代的C1至C30杂烷基、经取代或未经取代的C2至C30烯基、经取代或未经取代的C2至C30炔基、经取代或未经取代的C3至C30环烷基、经取代或未经取代的C2至C30杂环烷基、经取代或未经取代的C3至C30环烯基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、经取代或未经取代的C7至C30芳基烷基、经取代或未经取代的C2至C30杂环烯基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基烷基、经取代或未经取代的C1至C20烷基胺基、经取代或未经取代的C1至C30烷氧基、经取代或未经取代的C1至C30杂烷氧基、经取代或未经取代的C6至C30芳氧基、经取代或未经取代的C1至C20醛基、经取代或未经取代的C1至C40烷基醚基、经取代或未经取代的C7至C20芳基亚烷基醚基、经取代或未经取代的C1至C30卤代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其组合；且
R3为选自由下式表示的经取代或未经取代的化合物中的任一者：
举例而言，
R2可为经取代或未经取代的C1至C10烷氧基。
包含由式2表示的单元的化合物可在对有机膜组成物进行烘烤之后提高有机膜的碳含量、膜密度及硬度。在韩国专利第10-0866015号中揭示了制备所述材料的更详细制程。
除包含由式2表示的单元的化合物之外，根据第一实施例的有机膜组成物可更包含交联组分、酸触媒及有机溶剂中的至少一者。具体而言，根据第一实施例的组成物可包含1重量％至20重量％的包含由式2表示的单元的化合物、0.1重量％至5重量％的交联组分、0.001重量％至0.05重量％的酸触媒及75重量％至98.8重量％的有机溶剂。
所述交联组分可包含三聚氰胺树脂(例如N-甲氧基甲基-三聚氰胺树脂或N-丁氧基甲基-三聚氰胺树脂)、甲基化脲树脂或丁基化脲树脂、胺基树脂、由式3表示的甘脲衍生物、由式4表示的双环氧化合物及由式5表示的三聚氰胺衍生物中的至少一者。
<式3＞
<式4＞
<式5＞
所述酸触媒可包含对甲苯磺酸一水合物、吡啶对甲苯磺酸酯、2，4，4，6-四溴环己二烯酮、安息香甲苯磺酸酯、2-硝基苯甲基甲苯磺酸酯及有机磺酸的烷基酯中的至少一者。所述有机溶剂可为但不限于能够充分溶解含经取代或未经取代的芳族基的化合物的任一有机溶剂。举例而言，所述有机溶剂可包含丙二醇单甲醚乙酸酯、环己酮、乳酸乙酯等。
所述有机膜可通过将根据第一实施例的有机膜组成物涂布至500埃至4,000埃的厚度然后在200℃至400℃下烘烤10秒至10分钟来生产，但并非仅限于此。
在第二实施例中，所述有机膜组成物可包含由式6表示的化合物作为含经取代或未经取代的芳族基的化合物：
<式6＞
在上述式6中，R4至R9及X1至X6分别独立地为氢、羟基、卤素原子、烯丙基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取代的胺基、经取代或未经取代的C1至C30烷基、经取代或未经取代的C1至C30杂烷基、经取代或未经取代的C2至C30烯基、经取代或未经取代的C2至C30炔基、经取代或未经取代的C3至C30环烷基、经取代或未经取代的C2至C30杂环烷基、经取代或未经取代的C3至C30环烯基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、经取代或未经取代的C7至C30芳基烷基、经取代或未经取代的C2至C30杂环烯基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基烷基、经取代或未经取代的C1至C20烷基胺基、经取代或未经取代的C1至C30烷氧基、经取代或未经取代的C1至C30杂烷氧基、经取代或未经取代的C6至C30芳氧基、经取代或未经取代的C1至C20醛基、经取代或未经取代的C1至C40烷基醚基、经取代或未经取代的C7至C20芳基亚烷基醚基、经取代或未经取代的C1至C30卤代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其组合；且
n1至n6分别独立地介于0至2的范围且满足2≤n1+n2+n3+n4+n5+n6≤6。
举例而言，R4至R9分别独立地为经取代或未经取代的C1至C10烷基、经取代或未经取代的C6至C20芳基、经取代或未经取代的C3至C20环烷基、经取代或未经取代的C3至C20环烯基、含P的官能基或含B的官能基。
举例而言，X1至X6分别独立地为氢、羟基、经取代或未经取代的C1至C20烷基胺基、胺基、含P的官能基或含B的官能基。
除根据第二实施例的有机膜组成物包含由式6表示的化合物来替代包含由式2表示的单元的化合物作为含经取代或未经取代的芳族基的化合物之外，根据第二实施例的有机膜组成物实质上相同于根据第一实施例的有机膜组成物。因此，以下将仅详细地阐述由式6表示的化合物。
由式6表示的化合物可为在不同位置包含取代基的二或更多种化合物的混合物。此外，由于由式6表示的化合物包含表现出对短波长(例如193纳米或248纳米)的强吸收的芳香环，且因此即使在无特定触媒的情况下仍可在高温下进行交联，因此包含由式6表示的化合物的有机膜组成物可防止因触媒、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/摩尔至4,000克/摩尔的平均分子量。在此范围内，所述有机膜组成物可形成具有合适厚度或良好性质的有机膜。
由式6表示的化合物可在对有机膜组成物进行烘烤之后提高有机膜的碳含量、膜密度及硬度。由式6表示的化合物可通过典型方法(例如通过使乙酰氯、苯甲酰氯、萘甲酰氯或环己烷羰酰氯与蔻反应，然后对所产生材料进行还原)来制备，但并非仅限于此。在韩国专利第10-1311942号中揭示了制备由式8表示的化合物的更详细制程。
在第三实施例中，所述有机膜组成物可包含选自以下化合物(i)、(ii)及(iii)中的含芳族基的聚合物作为含经取代或未经取代的芳族基的化合物：
(i)包含由式7表示的单元的化合物；
(ii)包含由式7表示的单元的化合物与包含由式8表示的单元的化合物的混合物；以及
(iii)包含由式9表示的单元的化合物。
<式7＞
<式8＞
<式9＞
(在上述式7至式9中，b、c、d及e分别独立地为1至750；2≤c+d<1500；
R10为选自由下式表示的经取代或未经取代的化合物中的任一者：
R为氢、经取代或未经取代的C1至C30烷基、经取代或未经取代的C1至C30杂烷基、经取代或未经取代的C2至C30烯基、经取代或未经取代的C2至C30炔基、经取代或未经取代的C3至C30环烷基、经取代或未经取代的C1至C30杂环烷基、经取代或未经取代的C3至C30环烯基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、经取代或未经取代的C7至C30芳基烷基、经取代或未经取代的C2至C30杂环烯基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基烷基、经取代或未经取代的C1至C20烷基胺基、经取代或未经取代的C1至C30卤代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其组合，
R11为氢、羟基、卤素原子、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取代的胺基、经取代或未经取代的C1至C30烷基、经取代或未经取代的C1至C30杂烷基、经取代或未经取代的C2至C30烯基、经取代或未经取代的C2至C30炔基、经取代或未经取代的C3至C30环烷基、经取代或未经取代的C1至C30杂环烷基、经取代或未经取代的C3至C30环烯基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、经取代或未经取代的C7至C30芳基烷基、经取代或未经取代的C2至C30杂环烯基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基烷基、经取代或未经取代的C1至C20烷基胺基、经取代或未经取代的C1至C30烷氧基、经取代或未经取代的C6至C30芳氧基、经取代或未经取代的C1至C20醛基、经取代或未经取代的C1至C40烷基醚基、经取代或未经取代的C7至C20芳基亚烷基醚基、经取代或未经取代的C1至C30卤代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其组合，
R12为选自由下式表示的经取代或未经取代的化合物中的一者：
R13为选自由下式表示的经取代或未经取代的化合物中的任一者：
R为氢、经取代或未经取代的C1至C30烷基、经取代或未经取代的C1至C30杂烷基、经取代或未经取代的C2至C30烯基、经取代或未经取代的C2至C30炔基、经取代或未经取代的C3至C30环烷基、经取代或未经取代的C1至C30杂环烷基、经取代或未经取代的C3至C30环烯基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、经取代或未经取代的C7至C30芳基烷基、经取代或未经取代的C2至C30杂环烯基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基烷基、经取代或未经取代的C1至C20烷基胺基、经取代或未经取代的C1至C30卤代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其组合，
R14为选自由下式表示的经取代或未经取代的化合物中的一者：
R15为选自由下式表示的经取代或未经取代的化合物中的任一者：
R为氢、经取代或未经取代的C1至C30烷基、经取代或未经取代的C1至C30杂烷基、经取代或未经取代的C2至C30烯基、经取代或未经取代的C2至C30炔基、经取代或未经取代的C3至C30环烷基、经取代或未经取代的C1至C30杂环烷基、经取代或未经取代的C3至C30环烯基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、经取代或未经取代的C7至C30芳基烷基、经取代或未经取代的C2至C30杂环烯基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基烷基、经取代或未经取代的C1至C20烷基胺基、经取代或未经取代的C1至C30卤代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其组合，
R10、R13及R15中的R分别独立地为氢、羟基、卤素原子、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取代的胺基、经取代或未经取代的C1至C30烷基、经取代或未经取代的C1至C30杂烷基、经取代或未经取代的C2至C30烯基、经取代或未经取代的C2至C30炔基、经取代或未经取代的C3至C30环烷基、经取代或未经取代的C1至C30杂环烷基、经取代或未经取代的C3至C30环烯基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、经取代或未经取代的C7至C30芳基烷基、经取代或未经取代的C2至C30杂环烯基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基、经取代或未经取代的C2至C30杂芳基烷基、经取代或未经取代的C1至C20烷基胺基、经取代或未经取代的C1至C30烷氧基、经取代或未经取代的C6至C30芳氧基、经取代或未经取代的C1至C20醛基、经取代或未经取代的C1至C40烷基醚基、经取代或未经取代的C7至C20芳基亚烷基醚基、经取代或未经取代的C1至C30卤代烷基、含P的官能基、含B的官能基或其组合。
除根据第三实施例的有机膜组成物包含含芳族基的聚合物来替代包含由式2表示的单元的化合物作为含经取代或未经取代的芳族基的化合物之外，根据第三实施例的有机膜组成物实质上相同于根据第一实施例的有机膜组成物。因此，以下将仅详细地阐述含芳族基的聚合物。
所述含芳族基的聚合物可在对有机膜组成物进行烘烤之后提高有机膜的碳含量、膜密度及硬度，且可通过典型方法来制备。在韩国专利第10-0908601号中揭示了更详细内容。
在第四实施例中，所述有机膜组成物可包含选自以下中的至少两者作为含经取代或未经取代的芳族基的化合物：包含由式2表示的单元的化合物；由式6表示的化合物；以及选自化合物(i)、(ii)及(iii)中的含芳族基的聚合物。除根据第四实施例的有机膜组成物包含以上所述的化合物中的至少两者之外，根据第四实施例的有机膜组成物实质上相同于根据第一实施例的有机膜组成物。
研磨有机膜的方法
根据本发明的研磨有机膜的方法可包括：使用CMP研浆组成物来研磨有机膜。此处，CMP研浆组成物为根据本发明所述的CMP研浆组成物，也就是包含含有含铁组分的氧化剂、具有一个羧基的有机酸及水的CMP研浆组成物。
接下来，将参照图1(a)来阐述根据本发明的研磨有机膜的方法。
图1(a)是具有硅晶圆、无机层及有机层的堆叠结构的有机膜的剖视图，其中将硅晶圆100图案化以具有雕刻图案。所述有机膜是通过以下方式来制作：在硅晶圆100上沉积无机膜110；在所述无机膜上形成有机膜120；且在200℃至400℃下进行烘烤。图1(a)中的虚线T指示假想研磨终止线。
在将CMP研浆组成物涂布至图1(a)中所示的有机膜上后，在所述CMP研浆组成物上放置研磨垫，然后通过使硅晶圆100旋转来研磨所述有机膜直至研磨终止线T，藉此获得有机膜经研磨的硅晶圆，如在图1(b)中所示。
本发明的实例
接着，将参照某些实例更详细地阐述本发明。应理解，提供该些实例仅是为了说明，且不应被视为以任何方式限制本发明。
制各例
在具有雕刻图案的图案化晶圆的表面上沉积500埃厚的氧化硅层作为研磨终止层，然后形成1,400埃厚的有机膜以填充所述氧化硅层的表面上的雕刻图案。所述有机膜是通过将有机膜组成物(T4，SDI公司)涂布至氧化硅层上然后在400℃下进行烘烤来生产。
实例及比较例
在实例及比较例中使用的组分如下。
(A)氧化剂：使用了硝酸铁(ferric nitrate)(三电化学有限公司(SamchunChemical Co.，Ltd.))。
(B)有机酸
(b1)使用了乳酸(Lactic acid)(三电化学有限公司)。
(b2)使用了丙酸(Propionic acid)(三电化学有限公司)。
(b3)使用了乙酸(Acetic acid)(三电化学有限公司)。
(b4)使用了甲酸(Formic acid)(三电化学有限公司)。
(b5)使用了柠檬酸(Citric acid)(三电化学有限公司)。
(b6)使用了草酸(Oxalic acid)(三电化学有限公司)。
(b7)使用了磷酸(phosphoric acid)(三电化学有限公司)。
(C)水
(D)研磨颗粒：使用了具有55纳米的平均粒径的胶体氧化铈(DVST027，纳尔科有限公司(DVST027，Nalco Co.，Ltd.))。
制备了包含如表1中所列出的组分的CMP研浆。
通过以下方法量测了颗粒在实例及比较例中制备的CMP研浆中的沉降、研磨速率以及刮痕的出现。量测结果示于表1中。
(1)颗粒沉降：在制备CMP研浆之后，将所述CMP研浆留置于50℃下的烘箱中7天，同时观察颗粒是否落定于容器的底部上。
(2)研磨速率(单位：埃/分钟)：
在以下条件下，使用在实例及比较例中制备的CMP研浆来对在制备例中制备的包含氧化硅膜及有机膜的图案化晶圆进行了研磨，然后量测研磨速率。
使用H0800CMP垫(富士纺有限公司(FUJIBO Co.，Ltd.))作为研磨垫。在1磅/平方英寸(psi)的压缩压力、200毫升/分钟的研浆流率、100转/分钟的工作台(platen)速度及90转/分钟的磁头(head)速度的条件下，使用200毫米米拉(MIRRA)研磨机(应用材料(AMAT)有限公司)来执行研磨1分钟。
在研磨所述有机膜之后，使用薄膜厚度量测仪器(ST4000，科美仪器有限公司(K-MAC Co.，Ltd.))在经研磨膜的经研磨表面上量测了经研磨膜的厚度(单位：埃)，然后根据所量测厚度计算研磨速率(单位：埃/分钟)。
(3)刮痕
使用缺陷计数仪器(日立(Hitachi)公司，LS6800)，对在以上条件下进行研磨的晶圆的经研磨表面上的缺陷的数目进行计数。
表1
如表1所示，在实例1至实例7中制备的CMP研浆组成物具有对有机膜的高研磨速率，表现出良好的稳定性，且有效地阻止在研磨时刮痕的出现。相反地，不包含有机酸的比较例1的CMP研浆组成物表现出低的稳定性。包含具有二个或更多个羧基的比较例2至比较例4的CMP研浆组成物具有对有机膜的显著低的研磨速率。此外，包含研磨颗粒的比较例5的CMP研浆组成物造成了大量刮痕的出现。
Claims (3)
1.一种化学机械研磨研浆组成物，其特征在于，包括：0.001重量％至15重量％的含有含铁组分的氧化剂；0.02重量％至0.5重量％的具有一个羧基的有机酸；以及余量的水，
其中所述化学机械研磨研浆组成物无研磨颗粒，
其中所述含有含铁组分的氧化剂包括铁卤素盐、硝酸铁、硫酸铁、磷酸铁或其组合，
其中所述具有一个羧基的有机酸包括乳酸、甲酸、乙酸、丙酸或其组合，
其中所述含有含铁组分的氧化剂与所述具有一个羧基的有机酸是以7.5:1至1.5:1的重量比存在。
2.如权利要求1所述的化学机械研磨研浆组成物，其中所述化学机械研磨研浆组成物为用于研磨有机膜的研浆组成物。
3.一种研磨有机膜的方法，其特征在于，包括使用如权利要求1或2所述的化学机械研磨研浆组成物来研磨所述有机膜。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2015-0166793 | 2015-11-26 | ||
| KR1020150166793A KR101922289B1 (ko) | 2015-11-26 | 2015-11-26 | Ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 유기막 연마방법 |
| PCT/KR2016/011624 WO2017090889A1 (ko) | 2015-11-26 | 2016-10-17 | Cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 유기막 연마방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109153907A CN109153907A (zh) | 2019-01-04 |
| CN109153907B true CN109153907B (zh) | 2021-10-15 |
Family
ID=58763370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201680068602.8A Active CN109153907B (zh) | 2015-11-26 | 2016-10-17 | Cmp研浆组成物及使用其研磨有机膜的方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101922289B1 (zh) |
| CN (1) | CN109153907B (zh) |
| TW (1) | TWI641670B (zh) |
| WO (1) | WO2017090889A1 (zh) |
Citations (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4383857A (en) * | 1980-05-28 | 1983-05-17 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Attack polish for nickel-base alloys and stainless steels |
| CN1243856A (zh) * | 1998-08-04 | 2000-02-09 | 长兴化学工业股份有限公司 | 半导体制程用的化学机械研磨组合物 |
| CN1246725A (zh) * | 1998-08-31 | 2000-03-08 | 长兴化学工业股份有限公司 | 半导体制程用的化学机械研磨组合物 |
| JP2000077365A (ja) * | 1998-08-29 | 2000-03-14 | Tokyo Electron Ltd | 研磨スラリー及び研磨方法 |
| CN1312845A (zh) * | 1998-06-26 | 2001-09-12 | 卡伯特微电子公司 | 用于铜/钽基材的化学机械抛光浆料 |
| KR20040055042A (ko) * | 2002-12-20 | 2004-06-26 | 주식회사 동진쎄미켐 | 금속막의 화학-기계적 연마 슬러리 조성물 |
| TW200415220A (en) * | 2003-01-24 | 2004-08-16 | Rodel Inc | Tungsten polishing solution |
| US6830503B1 (en) * | 2002-01-11 | 2004-12-14 | Cabot Microelectronics Corporation | Catalyst/oxidizer-based CMP system for organic polymer films |
| CN1640974A (zh) * | 2003-12-25 | 2005-07-20 | 福吉米株式会社 | 抛光组合物和抛光方法 |
| KR20060099313A (ko) * | 2005-03-11 | 2006-09-19 | 삼성전자주식회사 | 산화막 연마억제제를 함유하는 화학 기계 연마 슬러리 |
| CN1974636A (zh) * | 2005-11-30 | 2007-06-06 | Jsr株式会社 | 化学机械研磨浆料、化学机械研磨法及半导体装置的制法 |
| CN101208277A (zh) * | 2005-07-04 | 2008-06-25 | 默克专利股份公司 | 氧化物透明导电层的蚀刻介质 |
| CN101333421A (zh) * | 2007-06-29 | 2008-12-31 | 第一毛织株式会社 | 用于化学机械抛光的浆料组合物及抛光方法 |
| CN101397482A (zh) * | 2007-09-28 | 2009-04-01 | 富士胶片株式会社 | 抛光液及使用该抛光液的抛光方法 |
| CN102101982A (zh) * | 2009-12-18 | 2011-06-22 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种化学机械抛光液 |
| CN103125017A (zh) * | 2010-09-28 | 2013-05-29 | 林纯药工业株式会社 | 蚀刻液组合物及蚀刻方法 |
| KR20140030792A (ko) * | 2012-09-03 | 2014-03-12 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 유기 절연막 연마용 슬러리 및 이를 이용한 기판 연마 방법 |
| CN104400624A (zh) * | 2014-10-20 | 2015-03-11 | 南京航空航天大学 | 固结磨料化学机械抛光铜的加工方法 |
| CN104955914A (zh) * | 2013-01-30 | 2015-09-30 | 嘉柏微电子材料股份公司 | 含氧化锆及金属氧化剂的化学机械抛光组合物 |
| CN106011861A (zh) * | 2015-03-26 | 2016-10-12 | 东友精细化工有限公司 | 用于蚀刻含银薄层的蚀刻剂组合物和用其制造显示装置的阵列基板的方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7435162B2 (en) * | 2005-10-24 | 2008-10-14 | 3M Innovative Properties Company | Polishing fluids and methods for CMP |
| KR20100028072A (ko) * | 2010-01-11 | 2010-03-11 | 제일모직주식회사 | 상변화 메모리 소자 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물을 이용한 연마 방법 |
-
2015
- 2015-11-26 KR KR1020150166793A patent/KR101922289B1/ko active Active
-
2016
- 2016-10-17 CN CN201680068602.8A patent/CN109153907B/zh active Active
- 2016-10-17 WO PCT/KR2016/011624 patent/WO2017090889A1/ko active Application Filing
- 2016-11-24 TW TW105138533A patent/TWI641670B/zh active
Patent Citations (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4383857A (en) * | 1980-05-28 | 1983-05-17 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Attack polish for nickel-base alloys and stainless steels |
| CN1312845A (zh) * | 1998-06-26 | 2001-09-12 | 卡伯特微电子公司 | 用于铜/钽基材的化学机械抛光浆料 |
| CN1243856A (zh) * | 1998-08-04 | 2000-02-09 | 长兴化学工业股份有限公司 | 半导体制程用的化学机械研磨组合物 |
| JP2000077365A (ja) * | 1998-08-29 | 2000-03-14 | Tokyo Electron Ltd | 研磨スラリー及び研磨方法 |
| CN1246725A (zh) * | 1998-08-31 | 2000-03-08 | 长兴化学工业股份有限公司 | 半导体制程用的化学机械研磨组合物 |
| US6830503B1 (en) * | 2002-01-11 | 2004-12-14 | Cabot Microelectronics Corporation | Catalyst/oxidizer-based CMP system for organic polymer films |
| KR20040055042A (ko) * | 2002-12-20 | 2004-06-26 | 주식회사 동진쎄미켐 | 금속막의 화학-기계적 연마 슬러리 조성물 |
| TW200415220A (en) * | 2003-01-24 | 2004-08-16 | Rodel Inc | Tungsten polishing solution |
| CN1640974A (zh) * | 2003-12-25 | 2005-07-20 | 福吉米株式会社 | 抛光组合物和抛光方法 |
| KR20060099313A (ko) * | 2005-03-11 | 2006-09-19 | 삼성전자주식회사 | 산화막 연마억제제를 함유하는 화학 기계 연마 슬러리 |
| CN101208277A (zh) * | 2005-07-04 | 2008-06-25 | 默克专利股份公司 | 氧化物透明导电层的蚀刻介质 |
| CN1974636A (zh) * | 2005-11-30 | 2007-06-06 | Jsr株式会社 | 化学机械研磨浆料、化学机械研磨法及半导体装置的制法 |
| CN101333421A (zh) * | 2007-06-29 | 2008-12-31 | 第一毛织株式会社 | 用于化学机械抛光的浆料组合物及抛光方法 |
| CN101397482A (zh) * | 2007-09-28 | 2009-04-01 | 富士胶片株式会社 | 抛光液及使用该抛光液的抛光方法 |
| CN102101982A (zh) * | 2009-12-18 | 2011-06-22 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种化学机械抛光液 |
| CN103125017A (zh) * | 2010-09-28 | 2013-05-29 | 林纯药工业株式会社 | 蚀刻液组合物及蚀刻方法 |
| KR20140030792A (ko) * | 2012-09-03 | 2014-03-12 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 유기 절연막 연마용 슬러리 및 이를 이용한 기판 연마 방법 |
| CN104955914A (zh) * | 2013-01-30 | 2015-09-30 | 嘉柏微电子材料股份公司 | 含氧化锆及金属氧化剂的化学机械抛光组合物 |
| CN104400624A (zh) * | 2014-10-20 | 2015-03-11 | 南京航空航天大学 | 固结磨料化学机械抛光铜的加工方法 |
| CN106011861A (zh) * | 2015-03-26 | 2016-10-12 | 东友精细化工有限公司 | 用于蚀刻含银薄层的蚀刻剂组合物和用其制造显示装置的阵列基板的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170061818A (ko) | 2017-06-07 |
| CN109153907A (zh) | 2019-01-04 |
| TW201720884A (zh) | 2017-06-16 |
| WO2017090889A1 (ko) | 2017-06-01 |
| TWI641670B (zh) | 2018-11-21 |
| KR101922289B1 (ko) | 2018-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101659144B1 (ko) | 유기막 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법 | |
| CN111315836B (zh) | 有机膜cmp浆料组合物和使用其的抛光方法 | |
| CN107636110B (zh) | 化学机械研磨浆料组合物的用途及用于研磨有机膜的方法 | |
| JP6600652B2 (ja) | 有機膜用ｃｍｐスラリー組成物およびそれを用いた研磨方法 | |
| CN108138029B (zh) | 有机膜cmp浆料组成物的应用及使用其的研磨方法 | |
| JP2002256256A (ja) | 化学機械研磨用水系分散体 | |
| CN109153907B (zh) | Cmp研浆组成物及使用其研磨有机膜的方法 | |
| CN110023433B (zh) | 用于抛光有机膜的浆料组合物和使用其抛光有机膜的方法 | |
| KR101260266B1 (ko) | 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 및 반도체 소자의 제조 방법 | |
| CN107922819B (zh) | 用于有机膜的化学机械研磨研浆组成物、其制备方法以及使用其的研磨有机膜的方法 | |
| JP2001007062A (ja) | Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法 | |
| KR20170072524A (ko) | 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법 | |
| KR20070090128A (ko) | 연마용 조성물 | |
| JP2009004727A (ja) | 半導体絶縁膜用ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |