用于有机膜的CMP浆料组合物及使用其的抛光方法技术

本发明专利技术涉及用于抛光有机膜的用于有机膜的CMP浆料组合物以及使用其的有机膜抛光方法，所述CMP浆料组合物包含：极性溶剂和/或非极性溶剂；金属氧化物研磨剂；氧化剂；和杂环化合物，其中作为杂原子的杂环化合物包含氧(O)原子、硫(S)原子和氮(N)原子中的一种或两种并且具有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.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于有机膜的CMP浆料组合物及使用其的抛光方法
本专利技术涉及用于有机膜的化学机械抛光(chemicalmechanicalpolishing)(CMP)浆料组合物(slurrycomposition)及使用其的抛光方法。
技术介绍
半导体制造方法包括在图案化的硅晶片上形成无机膜(例如氧化硅膜或氮化硅膜)的过程以及空隙填充(gap-filling)形成在无机膜中的通孔的过程。用有机膜材料进行空隙填充过程以填充通孔，且在空隙填充过程之后，进行平坦化(planarization)过程以除去过多的有机膜。对于平坦化，CMP(化学机械抛光)吸引了本领域的关注。用于有机膜的典型的CMP浆料组合物包含聚合物抛光颗粒以便允许以高抛光速率将有机膜抛光而不劣化表面情况，如刮擦。然而，由于所有的有机膜不是由相同的材料形成，在增强抛光表面的平坦度时，相对于一些类型的有机膜，这种典型的CMP浆料组合物不能获得期望的抛光速率。此外，当用于抛光金属膜如硅等的金属氧化物研磨剂(abrasive)用于有机膜的抛光时，相对于一些类型的有机膜，难以获得期望的抛光量，和/或由于刮擦等可以降低抛光表面的平坦度。在韩国专利公开号2007-0057009A中公开了相关技术的一个实例。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面是提供用于有机膜的CMP浆料组合物，其在抛光具有高碳含量、高膜密度和高硬度的有机膜上具有优异的效果。本专利技术的另一个方面是提供用于有机膜的CMP浆料组合物，其在抛光具有高碳含量、高膜密度和高硬度的有机膜之后提供抛光表面的良好平坦性，且通过易于从抛光停止层(polishingstoplayer)除去残余的有机膜而允许更加均匀地抛光。技术解决方案本专利技术的一个方面提供了用于有机膜的CMP浆料组合物，该CMP浆料组合物包含极性溶剂和非极性溶剂中的至少一种；金属氧化物研磨剂；氧化剂；和杂环化合物，其中该杂环化合物包含选自氧(O)、硫(S)和氮(N)中的一种或两种杂原子，并且CMP浆料组合物能够抛光具有50原子％至95原子％的碳含量的有机膜。有机膜可以具有0.5g/cm3至2.5g/cm3的膜密度和0.4GPa或更大的硬度。有机膜可以具有1.0g/cm3至2.0g/cm3的膜密度和1.0GPa或更大的硬度。金属氧化物研磨剂可以包含二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、二氧化钛和氧化锆中的至少一种。金属氧化物研磨剂可以以0.01wt％至5wt％的量存在于组合物中。杂环化合物可以以0.001wt％至5wt％的量存在于组合物中。杂环化合物可以具有5元环结构或6元环结构。氧化剂和杂环化合物可以以1:0.01至1:1的重量比存在。氧化剂可以包括多价氧化态的金属盐和过渡金属螯合物中的至少一种。氧化剂可以以0.001wt％至5wt％的量存在于组合物中。多价氧化态的金属盐可以包括铈铵盐、硝酸铁和氯化铁中的至少一种。有机膜可以具有0mgKOH/g的酸值。本专利技术的另一方面提供了使用用于有机膜的CMP浆料组合物抛光包括有机膜的有机膜的方法，其中该有机膜具有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。有益效果根据本专利技术，CMP浆料组合物在抛光具有高碳含量、高膜密度和高硬度的有机膜上提供了优异的效果，在抛光有机膜之后提供了抛光表面的良好平坦性，且通过易于从抛光停止层除去残余的有机膜而允许更加均匀地抛光。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施方式的抛光有机膜的方法的图。具体实施方式用于有机膜的CMP浆料组合物根据本专利技术的一个实施方式，用于有机膜的CMP浆料组合物可以包含极性溶剂和非极性溶剂中的至少一种；金属氧化物研磨剂；氧化剂；和杂环化合物。结果是，CMP浆料组合物可以用于以高抛光速率抛光有机膜而没有刮擦，同时改善抛光表面的平坦性。当用金属氧化物研磨剂抛光具有高碳含量的有机膜时，极性和/或非极性溶剂减少摩擦，并且可以包括，例如，水、超纯水、有机胺、有机醇、有机醇胺、有机醚、有机酮等。例如，极性和/或非极性溶剂可以是超纯水。极性和/或非极性溶剂可以以余量存在于CMP浆料组合物中。提供金属氧化物研磨剂来以高抛光速率将具有高碳含量、高膜密度和高硬度的有机膜抛光。具体地，在根据本专利技术抛光有机膜时，金属氧化物研磨剂不产生刮擦，从而改善抛光表面的平坦性。具体地，金属氧化物研磨剂可以包括选自二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、二氧化钛和氧化锆中的至少一种。特别地，优选提供更佳分散稳定性的二氧化硅以及提供更高抛光速率的二氧化铈。金属氧化物研磨剂可以是球形的颗粒并且具有10nm至150nm，例如30nm至70nm的平均粒径。在此范围之内，根据本专利技术金属氧化物研磨剂可以提供相对于有机膜的充足抛光速率而不产生刮擦，同时改善抛光表面的平坦性。金属氧化物研磨剂可以以按重量计0.01％(wt％)至5wt％，例如，0.01wt％至3wt％的量存在于CMP浆料组合物中。在此范围之内，金属氧化物研磨剂可以提供相对于有机膜的充足抛光速率而不产生刮擦，并且可以表现出良好的分散稳定性。优选地，通过增加金属氧化物研磨剂的平均粒径同时降低金属氧化物研磨剂在浆料组合物中的量，用于有机膜的CMP浆料组合物具有相对于有机膜的改善抛光速率且具有相对于无机膜的低抛光速率。氧化剂通过氧化有机膜的表层来促进具有高碳含量、高膜密度和高硬度的有机膜的抛光，并且允许有机膜具有均匀表面以便在通过抛光将无机膜暴露时实现抛光表面的良好的表面粗糙度。此外，氧化剂促进在无机膜上的残余有机膜的去除，从而允许将有机膜均匀地抛光。具体地，氧化剂可以包括多价氧化态的金属盐和过渡金属螯合物中的至少一种。本文中，术语“多价的”指的是二价或更高的，例如，三价或更高的，例如，四价或更高的。多价氧化态的金属盐增加相对于有机膜的抛光速率，同时降低相对于无机膜的抛光速率。金属盐可以包括金属，如过渡金属、镧系元素等，并且可以另外地包括卤素、铵、硝酸盐等。例如，金属盐可以包括铈铵盐、卤化铁盐、硝酸铁等，更具体地硝酸铈铵、硝酸铁、氯化铁等。过渡金属螯合物增加相对于有机膜的抛光速率，同时降低相对于无机膜的抛光速率。在过渡金属螯合物中，过渡金属可以包括通常已知的第III族至第XII族的过渡金属，例如，铁、铜、锰和铬。螯合物可以包括草酸、氨基取代的羧酸(例如，氨基聚羧酸，如亚氨基二乙酸、乙二胺二琥珀酸、亚氨基二琥珀酸、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)、羟基取代的羧酸(例如，乙醇酸，乳酸和含羟基的多元羧酸，如苹果酸、柠檬酸和酒石酸)、膦酰基羧酸、氨基膦酸及它们的组合。例如，过渡金属螯合物可以包含包括丙二胺四乙酸-Fe的含Fe化合物和包括丙二胺四乙酸-Mn的含Mn化合物中的至少一种，但不限于此。氧化剂可以以约0.001wt％至约5wt％，例如约0.01wt％至约3wt％或约0.05至约3wt％的量存在于CMP浆料组合物中。在此范围内，CMP浆料组合物可以保持相对于有机膜的合适的蚀刻特性。当CMP浆料组合物是酸性的时，氧化剂表现出良好的稳定性，借此CMP浆料组合物可以增加相对于有机膜的抛光速率，改善抛光表面的平坦度，以及增加对无机膜的抛光选择性。杂环化合物是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于有机膜的CMP浆料组合物，包含：极性溶剂和非极性溶剂中的至少一种；金属氧化物研磨剂；氧化剂；以及杂环化合物；其中，所述杂环化合物包含选自氧(O)、硫(S)和氮(N)中的一种或两种杂原子，所述CMP浆料组合物能够抛光具有50原子％至95原子％的碳含量的有机膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.19 KR 10-2014-01619581.一种用于有机膜的CMP浆料组合物，包含：极性溶剂和非极性溶剂中的至少一种；金属氧化物研磨剂；氧化剂；以及杂环化合物；其中，所述杂环化合物包含选自氧(O)、硫(S)和氮(N)中的一种或两种杂原子，所述CMP浆料组合物能够抛光具有50原子％至95原子％的碳含量的有机膜。2.根据权利要求1所述的用于有机膜的CMP浆料组合物，其中，所述有机膜具有0.5g/cm3至2.5g/cm3的膜密度以及0.4GPa或更大的硬度。3.根据权利要求1所述的用于有机膜的CMP浆料组合物，其中，所述有机膜具有1.0g/cm3至2.0g/cm3的膜密度以及1.0GPa或更大的硬度。4.根据权利要求1所述的用于有机膜的CMP浆料组合物，其中，所述金属氧化物研磨剂包含二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、二氧化钛和氧化锆中的至少一种。5.根据权利要求1所述的用于有机膜的CMP浆料组合物，其中，所述金属氧化物研磨剂以0.01wt％至5wt％的量存在于所述CMP浆料组合物中。6.根据权利要求1所述的用于有机膜的CMP浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞龙植，崔正敏，姜东宪，金泰完，金古恩，金容国，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR