用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物及使用其的拋光方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于拋光有機(jī)膜的用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物以及使用其的有機(jī)膜拋光方法，所述CMP漿料組合物包含：極性溶劑和/或非極性溶劑；金屬氧化物研磨劑；氧化劑；和雜環(huán)化合物，其中作為雜原子的雜環(huán)化合物包含氧(O)原子、硫(S)原子和氮(N)原子中的一種或兩種并且具有50?95原子％的碳含量。

CMP slurry composition for organic film and polishing method using the same

The present invention relates to a polishing slurry composition for organic film CMP organic film and organic film polishing method using the same, the CMP slurry composition comprises: a polar solvent and / or non-polar solvents; metal oxide abrasive; oxidizing agent; and heterocyclic compounds, including heterocyclic compounds as heteroatom containing oxygen (O) (S), sulfur atom and nitrogen atom (N) one or two and has 50 95 atomic% of the carbon atoms in the.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物及使用其的拋光方法
本專利技術(shù)涉及用于有機(jī)膜的化學(xué)機(jī)械拋光(chemicalmechanicalpolishing)(CMP)漿料組合物(slurrycomposition)及使用其的拋光方法。
技術(shù)介紹
半導(dǎo)體制造方法包括在圖案化的硅晶片上形成無機(jī)膜(例如氧化硅膜或氮化硅膜)的過程以及空隙填充(gap-filling)形成在無機(jī)膜中的通孔的過程。用有機(jī)膜材料進(jìn)行空隙填充過程以填充通孔，且在空隙填充過程之后，進(jìn)行平坦化(planarization)過程以除去過多的有機(jī)膜。對于平坦化，CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)吸引了本領(lǐng)域的關(guān)注。用于有機(jī)膜的典型的CMP漿料組合物包含聚合物拋光顆粒以便允許以高拋光速率將有機(jī)膜拋光而不劣化表面情況，如刮擦。然而，由于所有的有機(jī)膜不是由相同的材料形成，在增強(qiáng)拋光表面的平坦度時(shí)，相對于一些類型的有機(jī)膜，這種典型的CMP漿料組合物不能獲得期望的拋光速率。此外，當(dāng)用于拋光金屬膜如硅等的金屬氧化物研磨劑(abrasive)用于有機(jī)膜的拋光時(shí)，相對于一些類型的有機(jī)膜，難以獲得期望的拋光量，和/或由于刮擦等可以降低拋光表面的平坦度。在韓國專利公開號2007-0057009A中公開了相關(guān)技術(shù)的一個實(shí)例。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
技術(shù)問題本專利技術(shù)的一個方面是提供用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物，其在拋光具有高碳含量、高膜密度和高硬度的有機(jī)膜上具有優(yōu)異的效果。本專利技術(shù)的另一個方面是提供用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物，其在拋光具有高碳含量、高膜密度和高硬度的有機(jī)膜之后提供拋光表面的良好平坦性，且通過易于從拋光停止層(polishingstoplayer)除去殘余的有機(jī)膜而允許更加均勻地拋光。技術(shù)解決方案本專利技術(shù)的一個方面提供了用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物，該CMP漿料組合物包含極性溶劑和非極性溶劑中的至少一種；金屬氧化物研磨劑；氧化劑；和雜環(huán)化合物，其中該雜環(huán)化合物包含選自氧(O)、硫(S)和氮(N)中的一種或兩種雜原子，并且CMP漿料組合物能夠拋光具有50原子％至95原子％的碳含量的有機(jī)膜。有機(jī)膜可以具有0.5g/cm3至2.5g/cm3的膜密度和0.4GPa或更大的硬度。有機(jī)膜可以具有1.0g/cm3至2.0g/cm3的膜密度和1.0GPa或更大的硬度。金屬氧化物研磨劑可以包含二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈰、二氧化鈦和氧化鋯中的至少一種。金屬氧化物研磨劑可以以0.01wt％至5wt％的量存在于組合物中。雜環(huán)化合物可以以0.001wt％至5wt％的量存在于組合物中。雜環(huán)化合物可以具有5元環(huán)結(jié)構(gòu)或6元環(huán)結(jié)構(gòu)。氧化劑和雜環(huán)化合物可以以1:0.01至1:1的重量比存在。氧化劑可以包括多價(jià)氧化態(tài)的金屬鹽和過渡金屬螯合物中的至少一種。氧化劑可以以0.001wt％至5wt％的量存在于組合物中。多價(jià)氧化態(tài)的金屬鹽可以包括鈰銨鹽、硝酸鐵和氯化鐵中的至少一種。有機(jī)膜可以具有0mgKOH/g的酸值。本專利技術(shù)的另一方面提供了使用用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物拋光包括有機(jī)膜的有機(jī)膜的方法，其中該有機(jī)膜具有50原子(atm)％至95原子％的碳含量、0.5g/cm3至2.5g/cm3的膜密度以及0.4GPa或更大的硬度。有益效果根據(jù)本專利技術(shù)，CMP漿料組合物在拋光具有高碳含量、高膜密度和高硬度的有機(jī)膜上提供了優(yōu)異的效果，在拋光有機(jī)膜之后提供了拋光表面的良好平坦性，且通過易于從拋光停止層除去殘余的有機(jī)膜而允許更加均勻地拋光。附圖說明圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的一個實(shí)施方式的拋光有機(jī)膜的方法的圖。具體實(shí)施方式用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物根據(jù)本專利技術(shù)的一個實(shí)施方式，用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物可以包含極性溶劑和非極性溶劑中的至少一種；金屬氧化物研磨劑；氧化劑；和雜環(huán)化合物。結(jié)果是，CMP漿料組合物可以用于以高拋光速率拋光有機(jī)膜而沒有刮擦，同時(shí)改善拋光表面的平坦性。當(dāng)用金屬氧化物研磨劑拋光具有高碳含量的有機(jī)膜時(shí)，極性和/或非極性溶劑減少摩擦，并且可以包括，例如，水、超純水、有機(jī)胺、有機(jī)醇、有機(jī)醇胺、有機(jī)醚、有機(jī)酮等。例如，極性和/或非極性溶劑可以是超純水。極性和/或非極性溶劑可以以余量存在于CMP漿料組合物中。提供金屬氧化物研磨劑來以高拋光速率將具有高碳含量、高膜密度和高硬度的有機(jī)膜拋光。具體地，在根據(jù)本專利技術(shù)拋光有機(jī)膜時(shí)，金屬氧化物研磨劑不產(chǎn)生刮擦，從而改善拋光表面的平坦性。具體地，金屬氧化物研磨劑可以包括選自二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈰、二氧化鈦和氧化鋯中的至少一種。特別地，優(yōu)選提供更佳分散穩(wěn)定性的二氧化硅以及提供更高拋光速率的二氧化鈰。金屬氧化物研磨劑可以是球形的顆粒并且具有10nm至150nm，例如30nm至70nm的平均粒徑。在此范圍之內(nèi)，根據(jù)本專利技術(shù)金屬氧化物研磨劑可以提供相對于有機(jī)膜的充足拋光速率而不產(chǎn)生刮擦，同時(shí)改善拋光表面的平坦性。金屬氧化物研磨劑可以以按重量計(jì)0.01％(wt％)至5wt％，例如，0.01wt％至3wt％的量存在于CMP漿料組合物中。在此范圍之內(nèi)，金屬氧化物研磨劑可以提供相對于有機(jī)膜的充足拋光速率而不產(chǎn)生刮擦，并且可以表現(xiàn)出良好的分散穩(wěn)定性。優(yōu)選地，通過增加金屬氧化物研磨劑的平均粒徑同時(shí)降低金屬氧化物研磨劑在漿料組合物中的量，用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物具有相對于有機(jī)膜的改善拋光速率且具有相對于無機(jī)膜的低拋光速率。氧化劑通過氧化有機(jī)膜的表層來促進(jìn)具有高碳含量、高膜密度和高硬度的有機(jī)膜的拋光，并且允許有機(jī)膜具有均勻表面以便在通過拋光將無機(jī)膜暴露時(shí)實(shí)現(xiàn)拋光表面的良好的表面粗糙度。此外，氧化劑促進(jìn)在無機(jī)膜上的殘余有機(jī)膜的去除，從而允許將有機(jī)膜均勻地拋光。具體地，氧化劑可以包括多價(jià)氧化態(tài)的金屬鹽和過渡金屬螯合物中的至少一種。本文中，術(shù)語“多價(jià)的”指的是二價(jià)或更高的，例如，三價(jià)或更高的，例如，四價(jià)或更高的。多價(jià)氧化態(tài)的金屬鹽增加相對于有機(jī)膜的拋光速率，同時(shí)降低相對于無機(jī)膜的拋光速率。金屬鹽可以包括金屬，如過渡金屬、鑭系元素等，并且可以另外地包括鹵素、銨、硝酸鹽等。例如，金屬鹽可以包括鈰銨鹽、鹵化鐵鹽、硝酸鐵等，更具體地硝酸鈰銨、硝酸鐵、氯化鐵等。過渡金屬螯合物增加相對于有機(jī)膜的拋光速率，同時(shí)降低相對于無機(jī)膜的拋光速率。在過渡金屬螯合物中，過渡金屬可以包括通常已知的第III族至第XII族的過渡金屬，例如，鐵、銅、錳和鉻。螯合物可以包括草酸、氨基取代的羧酸(例如，氨基聚羧酸，如亞氨基二乙酸、乙二胺二琥珀酸、亞氨基二琥珀酸、乙二胺四乙酸和氮川三乙酸(nitrilotriaceticacid)，α-氨基酸如甘氨酸和β-氨基酸)、羥基取代的羧酸(例如，乙醇酸，乳酸和含羥基的多元羧酸，如蘋果酸、檸檬酸和酒石酸)、膦酰基羧酸、氨基膦酸及它們的組合。例如，過渡金屬螯合物可以包含包括丙二胺四乙酸-Fe的含F(xiàn)e化合物和包括丙二胺四乙酸-Mn的含Mn化合物中的至少一種，但不限于此。氧化劑可以以約0.001wt％至約5wt％，例如約0.01wt％至約3wt％或約0.05至約3wt％的量存在于CMP漿料組合物中。在此范圍內(nèi)，CMP漿料組合物可以保持相對于有機(jī)膜的合適的蝕刻特性。當(dāng)CMP漿料組合物是酸性的時(shí)，氧化劑表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，借此CMP漿料組合物可以增加相對于有機(jī)膜的拋光速率，改善拋光表面的平坦度，以及增加對無機(jī)膜的拋光選擇性。雜環(huán)化合物是本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物，包含：極性溶劑和非極性溶劑中的至少一種；金屬氧化物研磨劑；氧化劑；以及雜環(huán)化合物；其中，所述雜環(huán)化合物包含選自氧(O)、硫(S)和氮(N)中的一種或兩種雜原子，所述CMP漿料組合物能夠拋光具有50原子％至95原子％的碳含量的有機(jī)膜。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.11.19 KR 10-2014-01619581.一種用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物，包含：極性溶劑和非極性溶劑中的至少一種；金屬氧化物研磨劑；氧化劑；以及雜環(huán)化合物；其中，所述雜環(huán)化合物包含選自氧(O)、硫(S)和氮(N)中的一種或兩種雜原子，所述CMP漿料組合物能夠拋光具有50原子％至95原子％的碳含量的有機(jī)膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物，其中，所述有機(jī)膜具有0.5g/cm3至2.5g/cm3的膜密度以及0.4GPa或更大的硬度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物，其中，所述有機(jī)膜具有1.0g/cm3至2.0g/cm3的膜密度以及1.0GPa或更大的硬度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物，其中，所述金屬氧化物研磨劑包含二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈰、二氧化鈦和氧化鋯中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機(jī)膜的CMP漿料組合物，其中，所述金屬氧化物研磨劑以0.01wt％至5wt％的量存在于所述CMP漿料組合物中。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機(jī)膜的CMP漿料...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：俞龍植，崔正敏，姜東憲，金泰完，金古恩，金容國，
申請(專利權(quán))人：三星SDI株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：韓國,KR