金属膜抛光浆料组合物及使用其减少金属膜抛光时产生的划痕的方法技术

本发明专利技术公开了用于减少在半导体集成电路制备过程中对金属膜进行抛光时产生的划痕的浆料组合物及使用其减少金属膜抛光时产生的划痕的方法，所述浆料组合物通过降低摩擦力使得在抛光期间可能上升的该组合物温度降低，改善了浆料的热稳定性从而抑制了由于温度的升高而导致的浆料中颗粒的尺寸增加。减少金属膜抛光时产生的划痕的方法包括以下步骤：将用于对金属膜进行抛光的浆料组合物施用于在其上形成金属膜的衬底，所述浆料组合物包含含有氮原子的有机溶剂和基于二醇的有机溶剂；使抛光垫与衬底接触并使抛光垫相对于衬底移动，由此从衬底上移除至少一部分金属膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于对金属膜进行抛光的浆料组合物，并且更特别地，涉及用于减少在半导体集成电路制造工艺中对金属膜进行抛光时产生的划痕的浆料组合物以及使用其减少对金属膜进行抛光时产生的划痕的方法，所述浆料组合物通过减小摩擦力使得在抛光期间可能上升的该组合物温度降低，改善了浆料的热稳定性并抑制了浆料中颗粒的尺寸增加。
技术介绍
集成半导体芯片包括大量电子元件，如晶体管、电容器、电阻器等，并且电子元件利用某些图案的布线连接以形成功能电路。经过几代之后，集成半导体芯片的尺寸变得更小并且其功能性得到放大。然而，在减小电子元件尺寸方面存在固有限制。因此，已经积极研究和开发了电子元件的多层互连技术。因此，为了制造具有多层互连的半导体器件，应进行金属膜的平坦化工艺。由于金属膜具有高强度，通常不容易对金属膜进行抛光，因此为了有效地对金属膜进行抛光，将金属膜转换为具有相对低强度的金属氧化物，然后进行抛光。在对金属膜进行抛光的过程中，需要抑制对绝缘膜如氧化硅膜的损伤(发生划伤等)。WO2007-029465公开了抛光化合物、用于对待抛光表面进行抛光的方法和用于生产半导体集成电路的方法。所述抛光化合物包含：磨料颗粒、一种或更多种抛光速率控制剂如苯并三唑、有机溶剂和水，所述有机溶剂的相对介电常数为15至80，沸点为60℃至250℃并且在25℃下的黏度为0.5mPa·s至60mPa·s。在上述参考文献中，浆料的pH不同于本专利技术并且使用至少两种有机溶剂的混合物。韩国未审专利公开第10-2012-124395号公开了包含柠檬酸和氟化氢铵的水性电解质溶液。在以上韩国参考文献中，用于移除金属表面的方法、所用催化剂、氧化剂和分散剂是不同的，并且金属膜通过用电解液蚀刻而不是抛光移除。日本未审专利公开第2000-254867号公开了包含由至少两种组分组成的混合溶剂的抛光片，其中每种组分的沸点彼此不同。日本未审专利公开第2000-254867号在预期目的和所用溶剂种类方面与本专利技术不同，其未记载溶剂的量并且涉及抛光片而不是浆料组合物。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个目的是提供用于减少对金属膜进行抛光时产生的划痕的浆料组合物以及使用其减少对金属膜进行抛光时产生的划痕的方法，所述浆料组合物通过降低摩擦力使得在抛光期间可能上升的该组合物温度降低并改善了浆料的热稳定性。技术方案在用于实现上述目的的一个实施方案中，本专利技术提供了一种用于降低对金属膜进行抛光时产生的划痕的方法，其包括：将用于对金属膜进行抛光的浆料组合物施用于在其上形成有金属膜的衬底，所述组合物包含含有氮原子的有机溶剂和基于二醇的有机溶剂；以及使抛光垫接触衬底并使抛光垫相对于衬底移动，由此从衬底上移除金属膜的至少一部分。此外，本专利技术提供了一种用于对金属膜进行抛光的浆料组合物，其包含：0.001重量％至10重量％的磨料；0.00001重量％至0.1重量％的催化剂；0.1重量％至10重量％的氧化剂；0.1重量％至10重量％的含有氮原子的有机溶剂；0.1重量％至50重量％的基于二醇的有机溶剂；以及余量的水，并且其中含有氮原子的有机溶剂与基于二醇的有机溶剂的混合比为按重量计1:1至1:500。技术效果在根据本专利技术的用于对金属膜进行抛光的浆料组合物以及通过使用浆料组合物减少对金属膜进行抛光时产生的划痕的方法中，含有至少两种有机溶剂的溶剂混合物包含在浆料组合物中，使得磨料的稳定性得以改善，化学机械抛光(CMP)工艺期间抛光垫与晶片之间的摩擦力减小，进而使可能增加的溶剂温度降低。此外，包含至少两种有机溶剂(各自具有不同沸点)的溶剂混合物通过溶剂之间的吸引力使其沸点升高。此外，本专利技术降低了溶剂温度并且改善了浆料组合物的热稳定性以抑制在高温下浆料组合物中颗粒的尺寸增加，从而减少对金属膜进行抛光时在氧化硅(衬底)上产生的划痕。具体实施方式通过参考以下详细说明将更好地理解本专利技术的更完整评价和许多其附带的优点。根据本专利技术的用于减少对金属膜进行抛光时产生的划痕的方法，其包括：将用于对金属膜进行抛光的浆料组合物施用于在其上形成金属膜的衬底，所述浆料组合物包含含有氮原子的有机溶剂和基于二醇的有机溶剂；以及使抛光垫接触衬底并使抛光垫相对于衬底移动，由此从衬底上移除金属膜的至少一部分。用于对金属膜进行抛光的浆料组合物包含磨料、催化剂、氧化剂、含有氮原子的有机溶剂、基于二醇的有机溶剂和余量的水，并且如果需要，还包含pH控制剂。通过抛光垫的高速旋转，将浆料组合物均匀地施用在抛光垫的顶部，并且同时使抛光垫接触在其上形成有金属膜的衬底表面。然后抛光装置使抛光垫在接触衬底表面的情况下相对于衬底移动，从而使衬底表面被氧化和抛光。当用这样的工艺对衬底表面的一部分进行充分抛光时，抛光装置位于经抛光衬底外侧，并且将后续的待抛光衬底放置在垫下，通过重复以上工艺进行抛光工作。另一方面，由于抛光垫的表面因连续抛光而磨损，必须研磨抛光垫的表面以重复使用(用于后续抛光过程)。详细地，通过旋转抛光垫同时供给浆料组合物来研磨抛光垫的表面。在半导体集成电路的制造工艺中，特别是在抛光包括金属膜和氧化硅膜的复合膜时，根据本专利技术的方法可以对金属膜进行有效抛光，同时抑制在氧化硅膜上产生划痕。在本专利技术中，以适当的比例混合沸点不同的含有氮原子的有机溶剂和基于二醇的有机溶剂。因此，浆料组合物的沸点由于两种溶剂之间的吸引力而上升，并且在CMP(化学机械抛光)工艺中抛光垫与晶片之间的摩擦力由于基于二醇的有机溶剂的非离子表面活性剂而减小，从而降低了溶剂的温度。由于含有氮原子的有机溶剂，对抛光颗粒的物理吸附和抛光颗粒间的静电力使颗粒的ζ电位增加，从而改善了磨料的热稳定性。在常规技术中，由使用常规金属抛光浆料组合物产生的高温使浆料组合物中颗粒的尺寸增加，并因此产生大量划痕。然而，与常规技术不同，在本专利技术中所用溶剂的温度降低，从而改善了浆料组合物的热稳定性并通过所用溶剂温度的降低抑制了浆料组合物中颗粒的尺寸增加，并因此，减少了在氧化硅膜上产生的划痕。根据本专利技术的浆料组合物用于减少氧化硅膜上产生的划痕并对金属膜进行有效抛光。所述浆料组合物包含：0.001重量％至10重量％的磨料，0.00001重量％至0.1重量％的催化剂，0.1重量％至10重量％的氧化剂，0.1重量％至10重量％的含有氮原子的有机溶剂，0.1重量％至50重量％的基于二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减少对金属膜进行抛光时产生的划痕的方法，包括：将用于对金属膜进行抛光的浆料组合物施用于在其上形成有所述金属膜的衬底，所述浆料组合物包含含有氮原子的有机溶剂和基于二醇的有机溶剂；以及使抛光垫接触所述衬底并使所述抛光垫相对于所述衬底移动，由此从所述衬底上移除所述金属膜的至少一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.23 KR 10-2013-01266001.一种用于减少对金属膜进行抛光时产生的划痕的方法，包括：
将用于对金属膜进行抛光的浆料组合物施用于在其上形成有所述金
属膜的衬底，所述浆料组合物包含含有氮原子的有机溶剂和基于二醇的有
机溶剂；以及
使抛光垫接触所述衬底并使所述抛光垫相对于所述衬底移动，由此从
所述衬底上移除所述金属膜的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述含有氮原子的有机溶剂选
自酰胺化合物、酰亚胺化合物、胺化合物和亚胺化合物。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述含有氮原子的有机溶剂选
自酰胺化合物、酰亚胺化合物、胺化合物和亚胺化合物，
其中所述酰胺化合物选自丙烯酰胺、2-丙烯酰胺和磺酰胺，其中所述
酰亚胺化合物选自琥珀酰亚胺和邻苯二甲酰亚胺，其中所述胺化合物选自
三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、三庚胺、三辛胺和
三癸胺，并且其中所述亚胺化合物选自亚乙基亚胺和N-磺酰亚胺。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于二醇的有机溶剂选自
单乙二醇、二甘醇、三甘醇，及其混合物。
5.一种用于对金属膜进行抛光的浆料组合物，包含：
0.001重量％至10重量％的磨料；
0.00001重量％至0.1重量％的催化剂；
0.1重量％至10重量％的氧化剂；
0.1重量％至10重量％的含有氮原子的有机溶剂；
0.1重量％至50重量％的基于二醇的有机溶剂；和
余量的水，
并且其中所述含有氮原子的有机溶剂与所述基于二醇的有机溶剂的
混合比为按重量计1:1至1:500。
6.根据权利要求5所述的浆料组合物，其中所述含有氮原子的有机
溶剂选...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴昌墉，朴钟大，申宗哲，金宰贤，李玖和，朴民成，
申请(专利权)人：东进世美肯株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR