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TWI643921B - 高階梯差拋光料漿組合物 - Google Patents

高階梯差拋光料漿組合物 Download PDF

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TWI643921B
TWI643921B TW106113873A TW106113873A TWI643921B TW I643921 B TWI643921 B TW I643921B TW 106113873 A TW106113873 A TW 106113873A TW 106113873 A TW106113873 A TW 106113873A TW I643921 B TWI643921 B TW I643921B
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Jung Yoon Kim
金廷潤
Jun Ha Hwang
黃晙夏
Sun Kyoung Kim
金仙卿
Kwang Soo Park
朴光洙
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Kctech Co., Ltd.
韓商凱斯科技股份有限公司
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Abstract

本發明涉及一種高階梯差拋光料漿組合物，根據本發明一個實施例的高階梯差拋光料漿組合物包括：拋光液，含有經正電荷分散的金屬氧化物拋光粒子；和添加液，含有高分子聚合物，具有經正電荷被活性化的一個以上元素，且具有凸出部和凹陷部的氧化膜圖案晶片中的階梯差去除速度和氧化膜平板晶片中的去除速度的拋光選擇比為5:1以上。

Description

高階梯差拋光料漿組合物
本發明涉及一種高階梯差拋光料漿組合物。
隨著半導體元件變得更多樣化及密集化，更細密的圖案形成技術正被使用，由此，半導體元件的表面變得更複雜，且表面膜的階梯差也隨之增大。在製造半導體元件時，為了去除形成在基片上的特定膜中的階梯差，使用平坦化技術的化學機械研磨 CMP(chemical mechanical polishing)。例如，作為去除用於層絕緣過量成膜的絕緣膜的工程，多數使用ILD(interlayer dielectronic)和晶片(chip)之間絕緣的STI(shallow trench isolation)絕緣膜平坦化工程，以及排線、接觸插塞、通路接觸等形成金屬導電膜的工程。在CMP工程中，拋光速度，拋光表面的平坦化程度、刮痕發生程度較重要，其根據工程條件、料漿種類、拋光墊等的種類被決定。此外，隨著密集度提高，工程的規格更嚴格，階梯差十分大，因此，快速使絕緣膜平坦化顯得十分重要，但圖案尺寸較小密度較高的區域被局部平坦化，且圖案大較寬的區域仍舊保持初始階梯差。在圖案上，不能在凸出部和凹陷部中完全地去除階梯差，拋光後留下剩餘的階梯差，平坦化效率較低。為了去除階梯差，將經負電荷分散的料漿和陰離子性高分子添加劑混合來制備料漿進行使用，但陰離子的高分子添加劑與經正電荷分散的料漿發生凝固，從而使刮痕和缺陷被增加。此外，陰離子性高分子使經正電荷分散的料漿拋光速度急減，從而去除階梯差的性能低下，在增加拋光速度時具有局限性。
技術課題
本發明為了解決上述的問題，目的在於提供一種高階梯差拋光料漿組合物，在圖案晶片的階梯差較大的凸出部快速地拋光平坦化，階梯差去除後減少拋光速度，具有平坦化面被保護的自動拋光裝置性能。
但是，本發明解決的問題並不局限於上述的技術課題，本領域的普通技術人員通過下述記載，沒有提及的其他課題也可以被容易地理解。 技術方案
根據一個態樣，提供一種高階梯差拋光料漿組合物，包括：拋光液，含有經正電荷分散的金屬氧化物拋光粒子；和添加液，含有高分子聚合物，具有經正電荷被活性化的一個以上元素，且具有凸出部和凹陷部的氧化膜圖案晶片中的階梯差去除速度和氧化膜平板晶片中的去除速度的拋光選擇比為5:1以上。
根據一個態樣，所述氧化膜圖案晶片中凸出部和凹陷部的去除速度選擇比為5:1以上。
根據一個態樣，所述金屬氧化物拋光粒子可包括從金屬氧化物、經有機物或無機物塗層的金屬氧化物、及膠體狀態的所述金屬氧化物形成的群中選出的至少任何一個，且所述金屬氧化物包括從二氧化矽、二氧化鈰、氧化鋯、氧化鋁、二氧化鈦、鋇二氧化鈦(Barium titania)、氧化鍺、氧化錳及氧化鎂形成的組群中選出的至少任何一個。
根據一個態樣，所述金屬氧化物拋光粒子可以是經正電荷分散的膠體狀態的二氧化鈰。
根據一個態樣，所述高分子聚合物可包括一個以上的經正電荷被活性化的氮。
根據一個態樣，所述高分子聚合物可為4級銨基或4級銨鹽。
根據一個態樣，所述高分子聚合物可包括從以下形成的組群中選出的至少任何一個：聚(二烯丙基二甲基氯化銨)(poly(diallyldimethyl ammonium chloride)；(聚[雙(2-氯乙基)乙醚-alt-1,3-雙[3-(二甲氨基)丙基]脲])](Poly[bis(2-chloroethyl) ether-alt-1,3-bis[3-(dimethylamino)propyl]urea])；具有1,4-二氯-2-丁烯和N,N,N',N'-四甲基-2-丁烯-1,4-二胺的2,2',2''-次氨基三乙醇聚合物(Ethanol, 2,2',2''-nitrilotris-, polymer with 1,4-dichloro-2-butene and N,N,N',N'-tetramethyl-2-butene-1,4-diamine)；羥乙基纖維素二甲基二烯丙基氯化銨共聚物(Hydroxyethyl cellulose dimethyl diallylammonium chloride copolymer)； 丙烯醯胺/二烯丙基二甲基氯化銨共聚物(Copolymer of acrylamide and diallyldimethylammonium chloride)；丙烯醯胺/四級化的二甲基乙基銨甲基丙烯酸酯共聚物（Copolymer of acrylamide and quaternized dimethylammoniumethyl methacrylate)；丙烯酸/二烯丙基二甲基氯化銨共聚物(Copolymer of acrylic acid and diallyldimethylammonium Chloride)；丙烯醯胺/甲基丙烯酸二甲胺乙酯甲基氯共聚物(Acrylamide-dimethylaminoethyl methacrylate methyl chloride copolymer)； 四級化的羥乙基纖維素(Quaternized hydroxyethyl cellulose)；乙烯吡咯烷酮/四級化的甲基丙烯酸二甲胺乙酯共聚物(Copolymer of vinylpyrrolidone and quaternized dimethylaminoethyl methacrylate)；乙烯吡咯烷酮/四級化的乙烯基咪唑共聚物(Copolymer of vinylpyrrolidone and quaternized vinylimidazole)；乙烯吡咯烷酮/甲基丙烯酸氨丙基三甲銨共聚物(Copolymer of vinylpyrrolidone and methacrylamidopropyl trimethylammonium)；聚(2-甲基丙烯醯氧基乙基三甲基氯化銨)(Poly(2-methacryloxyethyltrimethylammonium chloride))；聚(丙烯醯胺2-甲基丙烯醯氧基乙基三甲基氯化銨)(Poly(acrylamide 2-methacryloxyethyltrimethyl ammonium chloride))；聚[2-(甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷]) (poly[2-(dimethylaminoethyl methacrylate methyl chloride])； 聚[3-丙烯醯胺丙基三甲基氯化銨](poly[3-acrylamidopropyl trimethylammonium chloride])；聚[3-甲基丙烯醯胺基丙基三甲基氯化銨]) (poly[3-methacrylamidopropyl trimethylammonium chloride])；聚[氧乙炔 (二甲胺)乙烯(二甲胺)二氯化乙烯](Poly[oxyethylene(dimethylimino)ethylene (dimethylimino)ethylenedichloride])；丙烯酸/丙烯醯胺/二烯丙基二甲基氯化銨的三元共聚物(Terpolymer of acrylic acid, acrylamide and diallyldimethylammonium Chloride)；丙烯酸/甲基丙烯酸氨丙基三甲基氯化銨/丙烯酸甲酯的三元共聚物(Terpolymer of acrylic acid, methacrylamidopropyl trimethylammonium chloride, and methyl acrylate)和乙烯己內醯胺/乙烯吡咯烷酮/四級化的乙烯基咪唑三元共聚物(Terpolymer of vinylcaprolactam, vinylpyrrolidone, and quaternized vinylimidazole)；聚(2-甲基丙烯醯氧乙基) 磷酸膽生僉-co-n-甲基丙烯酸丁酯(Poly(2-methacryloxyethyl) phosphorylcholine-co-n-butyl methacrylate)；聚[（二甲基氨基）乙基丙烯酸芐酯氯化物季鹽]( Poly [(dimethylamino) ethyl acrylate benzyl chloride quaternary salt]，PDMAEA BCQ)；聚[（二甲基氨基）丙烯酸乙酯甲基氯季銨鹽] ( Poly [(dimethylamino) ethyl acrylate methyl chloride quaternary salt] ，PDMAEA MCQ）；以及聚甲基丙烯醯胺丙基三甲基氯化銨(polymethacrylamidopropyltrimonium chloride)。
根據一個態樣，所述具有經正電荷被活性化的一個以上元素的高分子聚合物，在所述高階梯差拋光料漿組合物中可為0.001wt%-0.1wt%。
根據一個態樣，可進一步包括：從吡啶甲酸(Picolinic acid)、聚丙烯酸、聚丙烯酸共聚物、聚碸酸(Polysulfonic acid)、羧酸、氨基酸、醋酸、蘋果酸、丙二酸、馬來酸、草酸、鄰苯二甲酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、戊二酸、乙醇酸、甲酸，和乳酸形成的組群中選出的至少任何一個以上的酸性物質。
根據一個態樣，可進一步包括：pKa值為9以上的鹼性物質。
根據一個態樣，所述鹼性物質可包括從以下形成的組群中選出的至少任何一個：精氨酸、氫氧化銨、丙胺、三乙胺、三丁胺、四甲胺、四甲基氫氧化銨、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、1-二甲氨基-2-丙醇、3-二甲氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-乙醇、2-乙胺基-1-乙醇、1-(二甲氨基)2-丙醇、N-甲基二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、N-異丙基二乙醇胺、N-(2-甲基丙)二乙醇胺、N-n-丁基二乙醇胺、N-t-丁基乙醇胺、N-環己基二乙醇胺, 2-(二甲氨基)乙醇、2-二乙基氨基乙醇、2-二丙基氨基乙醇、2-丁氨基乙醇、2-t-丁氨基乙醇、2-環氨基乙醇、2-氨基-2-丙醇、2-[雙(2-羥乙基)氨基]-2-甲基-1-丙醇、2-[雙(2-羥乙基)氨基]-2-丙醇、N,N-雙(2-羥丙基)乙醇胺、2- 氨基-2-甲基-1-丙醇、三(羥甲基) 氨基甲烷(hydroxymethyl) aminomethane)和三異丙醇胺(triisopropanolamine)。
根據一個態樣，所述高階梯差拋光料漿組合物的pH可為3-8。
根據一個態樣，可進一步包括水，且所述拋光液與水與添加液的比例為1:3-10:1-8。 技術效果
根據本發明的一個實施例的高階梯差拋光料漿組合物，在圖案中的凸出部具有較高的拋光速度，並去除晶片的階梯差，從而去除階梯差，並在階梯差被去除後，減少拋光速度，實現平坦化，且在低階梯差的區域中強化拋光停止性能，具有可提高階梯差去除率的效果。此外，通過含有二氧化鈰拋光粒子的料漿組合物，在去除階梯差時，具有使刮痕和缺陷最小化的效果。據此，拋光工程優良，可減少工程時間，增加生產性。
以下對本發明的實施例進行詳細說明。本發明的說明中，當有關已知的性能或結構的具體說明被判斷使本發明的要點變得模糊不清時，省略上述說明。此外，在本發明中使用的技術用語作為用於適當表現優選實施例的用語，其根據使用者、運用者的意圖或本發明所屬的領域規則而有所不同。因此，有關技術用語的定義應根據本說明書的整個內容。
在整個說明書中，描述包含某一部分某一結構要素時，其並不表示將無相反記載的其他結構要素除外，其也可以是指包含其他的結構要素。
以下，參照實施例，對本發明的高階梯差拋光料漿組合物進行詳細地說明。但是，本發明並不局限於在此所述的實施例。
根據一個實施例，提供一種高階梯差拋光料漿組合物，包括：拋光液，含有經正電荷分散的金屬氧化物拋光粒子；和添加液，含有高分子聚合物，具有經正電荷可被活性化的一個以上元素，且具有凸出部和凹陷部的氧化膜圖案晶片的階梯差去除速度和氧化膜平板晶片的去除速度的拋光選擇比為5:1以上。
根據一個態樣，所述高分子聚合物，不僅可以抑制階梯差區域的拋光速度，還可以提高凸出部的拋光速度。為了形成平坦面的圖案，通過蝕刻工程形成溝(trench)後，在其上進行絕緣膜（例如，二氧化矽）蒸塗工程時，會產生凹槽部分和沒有凹槽部分的高度差，該高度差被稱為階梯差（step height）。階梯差根據蝕刻工程中的溝深度，可為500Å至10,000Å。由於高度差，可將較高的部分稱為凸出部（高階梯差區域），則較低的部分稱為凹陷部（低階梯差區域）。通過本發明的高階梯差拋光料漿組合物，可實現該階梯差被去除的平坦面。
根據一個態樣，所述氧化膜圖案晶片中凸出部和凹陷部的去除速度選擇比為5:1以上。拋光初期，凸出部受到較強的物理壓力，拋光被較快地進行。受到較少壓力的凹陷部中，非拋光膜中吸附的高階梯差拋光料漿組合物在膜的表面形成薄膜鈍化(passivation)，從而進行保護，並可抑制拋光，因此可實習停止拋光的性能。隨著拋光被繼續進行，凸出部和凹陷部的階梯差變小，階梯差消除，可提高去除階梯差的效率。由此，在進行層間絕緣膜拋光時，可更有效地去除細密圖案所造成的高階梯差，並可在平坦化後，具有改善晶片內的均勻度(uniformity) 和輸率的效果。
根據一個態樣，所述金屬氧化物拋光粒子包括從金屬氧化物、經有機物或無機物塗層的金屬氧化物、及膠體狀態的所述金屬氧化物形成的群中選出的至少任何一個，且所述金屬氧化物可包括從二氧化矽、二氧化鈰、氧化鋯、氧化鋁、二氧化鈦、鋇二氧化鈦、氧化鍺、氧化錳及氧化鎂形成的組群中選出的至少任何一個。
根據一個態樣，所述金屬氧化物拋光粒子可以是經正電荷分散的膠體狀態的二氧化鈰。
根據一個態樣，所述金屬氧化物拋光粒子可以是通過液相法被製成。液相法是使拋光粒子在水溶液中發生化學反應，使結晶生長獲取微粒子的溶膠凝膠(sol-gel)法，或是將拋光粒子離子在水溶液中沉澱的共沉澱法，和在高溫高壓中形成拋光粒子的水熱合成法等來製備。含有經液相法製備的拋光粒子的拋光料漿組合物由於具有球形的粒子形狀，可減少進行拋光處理時發生的細小刮痕，以單分散性的細微性分佈進行晶片拋光處理時，具有均一拋光速度的輪廓。
根據一個態樣，使用根據一個實施例的高階梯差拋光料漿組合物來進行拋光工程時，不僅可實習高階梯差拋光性能，還可實現良好的平坦化效率、均一性、拋光速度，同時可增加負載效應（loading effect），通過實現均一的負載效應(homogenious loading effect)，來減少缺陷和刮痕。所述高階梯差拋光料漿組合物包括：添加液，含有高分子聚合物，具有經正電荷被活性化的一個以上元素；和拋光液，含有經正電荷分散的金屬氧化物拋光粒子。
根據一個態樣，所述金屬氧化物拋光粒子，在所述料漿組合物中可為0.1wt%-10wt%。當所述金屬氧化物拋光粒子為0.1wt%-以下時，拋光速度低下，且超過10wt%時，具有可能會因拋光粒子發生缺陷的問題。
根據一個態樣，所述金屬氧化物拋光粒子的尺寸可以是10 nm至100 nm。所述高階梯差拋光料漿組合物中一次粒子的平均尺寸，確保粒子均一性，為了減少刮痕和缺陷必須為100nm以下，當為10nm以下時，拋光率下降，具有不能滿足拋光率的問題。本發明的拋光粒子為了調節拋光率及減少碟形和腐蝕，可將不同尺寸的粒子混合進行使用。
根據一個態樣，所述金屬氧化物拋光粒子，可以是經正電荷分散的膠體狀態的二氧化鈰。所述經正電荷分散的膠體狀態的二氧化鈰可與經正電荷被活性化的添加液混合，體現更高的階梯差去除性能及自動拋光停止性能。
根據一個態樣，所述高分子聚合物可包括一個以上的經正電荷被活性化的氮。
根據一個態樣，所述高分子聚合物可以是4級銨基或4級銨鹽。
根據一個態樣，所述高分子聚合物可包括從以下形成的群中選出的至少任何一個：聚(二烯丙基二甲基氯化銨) (poly(diallyldimethyl ammonium chloride)；(聚[雙(2-氯乙基)乙醚-alt-1,3-雙[3-(二甲氨基)丙基]脲])](Poly[bis(2-chloroethyl) ether-alt-1,3-bis[3-(dimethylamino)propyl]urea])；具有1,4-二氯-2-丁烯和N,N,N',N'-四甲基-2-丁烯-1,4-二胺的2,2',2''-次氨基三乙醇聚合物(Ethanol, 2,2',2''-nitrilotris-, polymer with 1,4-dichloro-2-butene and N,N,N',N'-tetramethyl-2-butene-1,4-diamine)；羥乙基纖維素二甲基二烯丙基氯化銨共聚物(Hydroxyethyl cellulose dimethyl diallylammonium chloride copolymer)；丙烯醯胺/二烯丙基二甲基氯化銨共聚物(Copolymer of acrylamide and diallyldimethylammonium chloride)；丙烯醯胺/四級化的二甲基乙基銨甲基丙烯酸酯共聚物（Copolymer of acrylamide and quaternized dimethylammoniumethyl methacrylate)；丙烯酸/二烯丙基二甲基氯化銨共聚物(Copolymer of acrylic acid and diallyldimethylammonium Chloride)； 丙烯醯胺/甲基丙烯酸二甲胺乙酯甲基氯共聚物(Acrylamide-dimethylaminoethyl methacrylate methyl chloride copolymer)； 四級化的羥乙基纖維素(Quaternized hydroxyethyl cellulose)；乙烯吡咯烷酮/四級化的甲基丙烯酸二甲胺乙酯共聚物(Copolymer of vinylpyrrolidone and quaternized dimethylaminoethyl methacrylate)；乙烯吡咯烷酮/四級化的乙烯基咪唑共聚物(Copolymer of vinylpyrrolidone and quaternized vinylimidazole)；乙烯吡咯烷酮/甲基丙烯酸氨丙基三甲銨共聚物(Copolymer of vinylpyrrolidone and methacrylamidopropyl trimethylammonium)； 聚(2-甲基丙烯醯氧基乙基三甲基氯化銨)(Poly(2-methacryloxyethyltrimethylammonium chloride))；聚(丙烯醯胺2-甲基丙烯醯氧基乙基三甲基氯化銨)(Poly(acrylamide 2-methacryloxyethyltrimethyl ammonium chloride))；聚[2-(甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷])(poly[2-(dimethylaminoethyl methacrylate methyl chloride])； 聚乙烯[3-丙烯醯胺丙基三甲基氯化銨](poly[3-acrylamidopropyl trimethylammonium chloride])；聚[3-甲基丙烯醯胺基丙基三甲基氯化銨]) (poly[3-methacrylamidopropyl trimethylammonium chloride])；聚[氧乙炔 (二甲胺)乙烯(二甲胺)二氯化乙烯](Poly[oxyethylene(dimethylimino)ethylene (dimethylimino)ethylenedichloride])；丙烯酸/丙烯醯胺/二烯丙基二甲基氯化銨的三元共聚物(Terpolymer of acrylic acid, acrylamide and diallyldimethylammonium Chloride)；丙烯酸/甲基丙烯酸氨丙基三甲基氯化銨/丙烯酸甲酯的三元共聚物(Terpolymer of acrylic acid, methacrylamidopropyl trimethylammonium chloride, and methyl acrylate)和乙烯己內醯胺/乙烯吡咯烷酮/四級化的乙烯基咪唑三元共聚物(Terpolymer of vinylcaprolactam, vinylpyrrolidone, and quaternized vinylimidazole)；聚(2-甲基丙烯醯氧乙基)磷酸膽生僉-co-n-甲基丙烯酸丁酯(Poly(2-methacryloxyethyl) phosphorylcholine-co-n-butyl methacrylate)；聚[（二甲基氨基）乙基丙烯酸芐酯氯化物季鹽]( Poly [(dimethylamino) ethyl acrylate benzyl chloride quaternary salt]，PDMAEA BCQ)；聚[（二甲基氨基）丙烯酸乙酯甲基氯季銨鹽] ( Poly [(dimethylamino) ethyl acrylate methyl chloride quaternary salt] ，PDMAEA MCQ)；以及聚甲基丙烯醯胺丙基三甲基氯化銨(polymethacrylamidopropyltrimonium chloride)。
根據一個態樣，所述具有經正電荷被活性化的一個以上元素的高分子聚合物，在所述高階梯差拋光料漿組合物中可為0.001wt%-0.1wt%。當含有一個以上陽離子元素的高分子聚合物為0.001wt%以下時，自動拋光停止性能較難被實現，且超過0.1wt%時，階梯差去除性能可能下降，凸出部和凹陷部的研磨選擇比不能被實現，從而基片表面缺陷可能增加。
根據一個態樣，可進一步包括：從吡啶甲酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸共聚物、聚碸酸、羧酸、氨基酸、醋酸、蘋果酸、丙二酸、馬來酸、草酸、鄰苯二甲酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、戊二酸、乙醇酸、甲酸，和乳酸形成的群中選出的至少任何一個以上的酸性物質。所述聚丙烯酸共聚物可包含：聚丙烯酸-磺酸共聚物(polyacrylic acid-sulfonic acid copolymer)、聚丙烯酸-丙二酸共聚物(polyacrylic acid-malonic acid copolymer)、聚丙烯酸-聚苯乙烯共聚物(polyacrylic acid-polystyrene copolymer)。
根據一個態樣，所述鹼性物質在所述高階梯差拋光料漿組合物中可為0.01wt%-1wt%。當所述鹼性物質在所述高階梯差拋光料漿組合物中為0.01wt%以下時，階梯差去除性能較難被實現，且超過1wt%時，自動拋光停止性能被減少。
根據一個態樣，可進一步包括pKa值為9以上的鹼性物質。
根據一個態樣, 所述鹼性物質可包括從以下形成的群中選出的至少任何一個：精氨酸、氫氧化銨、丙胺、三乙胺、三丁胺、四甲胺、四甲基氫氧化銨、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇、1- 氨基-2-丙醇、1-二甲氨基-2-丙醇、3-二甲氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-乙醇、2-乙胺基-1-乙醇、1-(二甲氨基)2-丙醇、N-甲基二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、N-異丙基二乙醇胺、N-(2- 甲基丙)二乙醇胺、N-n-丁基二乙醇胺、N-t-丁基乙醇胺、N-環己基二乙醇胺、2-(二甲氨基)乙醇、2-二乙基氨基乙醇、2-二丙基氨基乙醇、2-丁氨基乙醇、2-t- 丁氨基乙醇、2-環氨基乙醇、2-氨基-2-丙醇、2-[雙(2-羥乙基)氨基]-2-甲基-1-丙醇、2-[雙(2-羥乙基)氨基]-2-丙醇、N,N-雙(2-羥丙基)乙醇胺、2- 氨基-2-甲基-1-丙醇、三(羥甲基) 氨基甲烷和三異丙醇胺。
根據一個態樣，所述鹼性物質，在所述高階梯差拋光料漿組合物中可為0.01wt%-1wt%。當所述鹼性物質為0.01wt%-以下時，階梯差去除性能低下，且超過1wt%時，可能會使自動拋光停止性能下降。
根據一個態樣， 所述高階梯差拋光料漿組合物的pH可以是3-8。pH較低時，拋光速度下降，pH較高時拋光速度增加，但是當pH超過8時，自動拋光停止性能急劇下降，具有高階梯差去除性能減少的問題。
根據一個態樣，所述高階梯差拋光料漿組合物可進一步包括水。所述水，例如可包括脫離子水，離子交換水，以及超純水。
根據一個態樣，所述拋光液與水與添加液的比例為1:3-10:1-8。在所述添加液的比例為1-4的範圍下，添加液的比例越小，越適合在大型(bulk)高階梯差拋光中使用，且在5-8的範圍下，添加液的比例越高，自動化拋光停止性能被強化，更可有效地去除拋光工程中的殘餘階梯差。
根據一個態樣，分別準備拋光液和添加液，並在拋光之前混合，以使用的二液相形態被提供，且也可以是拋光液和添加液被混合的一液相形態被提供。
以下，通過實施例，對本發明進行更詳細地說明，但是以下實施例僅用於說明的目的，並不用於限制本發明的範圍。
[實施例1] 添加聚甲基丙烯醯胺丙基三甲基氯化銨(polymethacrylamidopropyltrimonium chloride) 250ppm作為高分子聚合物，檸檬酸0.1wt%作為酸性物質，以及2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇(AEPD)作為鹼性物質，調節至pH3後進行混合製備添加液。此外，準備含有二氧化鈰拋光粒子4wt%的拋光液，並使所述拋光液：超純水：添加劑液的比例為1 : 6 : 4，從而製備高階梯差拋光料漿組合物。
[實施例2] 添加聚甲基丙烯醯胺丙基三甲基氯化銨(polymethacrylamidopropyltrimonium chloride) 250ppm作為高分子聚合物，檸檬酸0.1wt%作為酸性物質，以及2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇(AEPD)作為鹼性物質，調節至pH5後進行混合製備添加液。此外，準備含有二氧化鈰拋光粒子4wt%的拋光液，並使所述拋光液：超純水：添加劑液的比例為1 : 6 : 4，從而製備高階梯差拋光料漿組合物。
[實施例3] 除了添加吡啶甲酸0.05wt%作為酸性物質以外，其他與實施例2相同地實施，製備高階梯差拋光料漿組合物。
[實施例4] 除了添加醋酸0.1wt%作為酸性物質以外，其他與實施例2相同地實施，製備高階梯差拋光料漿組合物。
[實施例5] 除了添加丙二酸0.1wt%作為酸性物質以外，其他與實施例2相同地實施，製備高階梯差拋光料漿組合物。
[實施例6] 除了添加酒石酸0.1wt%作為酸性物質以外，其他與實施例2相同地實施，製備高階梯差拋光料漿組合物。
[實施例7] 除了添加聚丙烯酸(PAA)10K 0.1wt%作為酸性物質以外，其他與實施例2相同地實施，製備高階梯差拋光料漿組合物。
[實施例8] 除了添加檸檬酸0.1wt%作為酸性物質以及精氨酸作為鹼性物質以外，其他與實施例7相同地實施，製備高階梯差拋光料漿組合物。
[實施例9] 除了添加酒石酸 0.1wt%作為酸性物質以外，其他與實施例8相同地實施，製備高階梯差拋光料漿組合物。
[實施例10] 添加聚甲基丙烯醯胺丙基三甲基氯化銨(polymethacrylamidopropyltrimonium chloride)300 ppm作為高分子聚合物，醋酸0.1wt%作為酸性物質，以及精氨酸作為鹼性物質，調節至pH5後進行混合製備添加液。此外，準備含有二氧化鈰拋光粒子4wt%的拋光液，並使所述拋光液：超純水：添加劑液的比例為1 : 6 : 4，從而製備高階梯差拋光料漿組合物。
[實施例11] 除了添加酒石酸0.05wt%作為酸性物質以外，其他與實施例10相同地實施，製備高階梯差拋光料漿組合物。 利用本發明的實施例1至11的高階梯差拋光料漿組合物，以如上所述的拋光條件，對具有凸出部和凹陷部的晶片進行了拋光。
[拋光條件] 1. 拋光設備: UNIPLA 231 DoosanMecatec 200 mm 2. 晶片: PETEOS 20K (Å), ILD圖案晶片15K(Å), 溝深度10K(Å) 3. 壓板速度(platen speed): 24 rpm 4. 軸轉速(spindle speed): 90 rpm 5. 晶片壓力: 4 psi 6. 料漿流量(flow rate): 200 ml/min
以下表1示出根據實施例1至實施例11的高階梯差拋光料漿組合物的混合物的平板晶片去除速度(blanket wafer removal rate; BWRR)及圖案晶片高階梯差去除速度(step height removal rate; SHRR)。 [表 1]
在使用實施例1至實施例11的高階梯差拋光料漿組合物，具有凸出部和凹陷部的氧化膜圖案晶片中的階梯差去除速度和氧化膜平板晶片中的去除速度的拋光選擇比為5:1以上。由此，圖案中的凸出部具有較高的拋光速度，且在凹陷部中，拋光停止性能被加強，具有優秀的階梯差去除性能。
如上所述，雖然本發明通過限制性實施例進行了說明，但本發明並不局限於在此所述的實施例及示例。本發明所屬技術領域中的普通技術人員可通過上述實施例進行多種變形和修改。但該變形和修改由後附的申請專利範圍以及申請專利範圍等同內容定義。

Claims (11)

  1. 一種高階梯差拋光料漿組合物，包括：拋光液，含有經正電荷分散的金屬氧化物拋光粒子，所述金屬氧化物拋光粒子在所述料漿組合物中為0.1wt%-10wt%；和添加液，含有高分子聚合物，具有經正電荷被活性化的一個以上元素，所述高分子聚合物在所述高階梯差拋光料漿組合物中為0.001wt%-0.1wt%，且具有凸出部和凹陷部的氧化膜圖案晶片中的階梯差去除速度和氧化膜平板晶片中的去除速度的拋光選擇比為5：1以上，且所述氧化膜圖案晶片中凸出部和凹陷部的去除速度選擇比為5：1以上。
  2. 根據請求項1所述的高階梯差拋光料漿組合物，其中，所述金屬氧化物拋光粒子包括從金屬氧化物、經有機物或無機物塗層的金屬氧化物、及膠體狀態的所述金屬氧化物形成的組群中選出的至少任何一個，且所述金屬氧化物包括從二氧化矽、二氧化鈰、氧化鋯、氧化鋁、二氧化鈦、鋇二氧化鈦、氧化鍺、氧化錳及氧化鎂形成的組群中選出的至少任何一個。
  3. 根據請求項1所述的高階梯差拋光料漿組合物，其中，所述金屬氧化物拋光粒子為經正電荷分散的膠體狀態的二氧化鈰。
  4. 根據請求項1所述的高階梯差拋光料漿組合物，其中，所述高分子聚合物包括一個以上的經正電荷被活性化的氮。
  5. 根據請求項1所述的高階梯差拋光料漿組合物，其中，所述高分子聚合物為4級銨基或4級銨鹽。
  6. 根據請求項1所述的高階梯差拋光料漿組合物，其中，所述高分子聚合物包括從以下形成的組群中選出的至少任何一個：聚(二烯丙基二甲基氯化銨)；(聚[雙(2-氯乙基)乙醚-alt-1,3-雙[3-(二甲氨基)丙基]脲])；具有1,4-二氯-2-丁烯和N,N,N',N'-四甲基-2-丁烯-1,4-二胺的2,2',2"-次氨基三乙醇聚合物；羥乙基纖維素二甲基二烯丙基氯化銨共聚物；丙烯醯胺/二烯丙基二甲基氯化銨共聚物；丙烯醯胺/四級化的二甲基乙基銨甲基丙烯酸酯共聚物；丙烯酸/二烯丙基二甲基氯化銨共聚物；丙烯醯胺/甲基丙烯酸二甲胺乙酯甲基氯共聚物；四級化的羥乙基纖維素；乙烯吡咯烷酮/四級化的甲基丙烯酸二甲胺乙酯共聚物；乙烯吡咯烷酮/四級化的乙烯基咪唑共聚物；乙烯吡咯烷酮/甲基丙烯酸氨丙基三甲銨共聚物；聚(2-甲基丙烯醯氧基乙基三甲基氯化銨)；聚(丙烯醯胺2-甲基丙烯醯氧基乙基三甲基氯化銨)；聚[2-(甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷])；聚[3-丙烯醯胺丙基三甲基氯化銨]；聚[3-甲基丙烯醯胺基丙基三甲基氯化銨])；聚[氧乙炔(二甲胺)乙烯(二甲胺)二氯化乙烯]；丙烯酸/丙烯醯胺/二烯丙基二甲基氯化銨的三元共聚物；丙烯酸/甲基丙烯酸氨丙基三甲基氯化銨/丙烯酸甲酯的三元共聚物和乙烯己內醯胺/乙烯吡咯烷酮/四級化的乙烯基咪唑三元共聚物；聚(2-甲基丙烯醯氧乙基)磷酸膽生僉-co-n-甲基丙烯酸丁酯；PDMAEA BCQ；PDMAEA MCQ；以及聚甲基丙烯醯胺丙基三甲基氯化銨。
  7. 根據請求項1所述的高階梯差拋光料漿組合物，進一步包括：從吡啶甲酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸共聚物、聚碸酸、氨基酸、醋酸、蘋果酸、丙二酸、馬來酸、草酸、鄰苯二甲酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、戊二酸、乙醇酸、甲酸，和乳酸形成的組群中選出的至少任何一個以上的酸性物質。
  8. 根據請求項1所述的高階梯差拋光料漿組合物，進一步包括：pKa值為9以上的鹼性物質。
  9. 根據請求項8所述的高階梯差拋光料漿組合物，其中，所述鹼性物質包括從以下形成的組群中選出的至少任何一個：精氨酸、氫氧化銨、丙胺、三乙胺、三丁胺、四甲胺、四甲基氫氧化銨、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、1-二甲氨基-2-丙醇、3-二甲氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-乙醇、2-乙胺基-1-乙醇、1-(二甲氨基)2-丙醇、N-甲基二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、N-異丙基二乙醇胺、N-(2-甲基丙)二乙醇胺、N-n-丁基二乙醇胺、N-t-丁基乙醇胺、N-環己基二乙醇胺、2-(二甲氨基)乙醇、2-二乙基氨基乙醇、2-二丙基氨基乙醇、2-丁氨基乙醇、2-t-丁氨基乙醇、2-環氨基乙醇、2-氨基-2-丙醇、2-[雙(2-羥乙基)氨基]-2-甲基-1-丙醇、2-[雙(2-羥乙基)氨基]-2-丙醇、N,N-雙(2-羥丙基)乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三(羥甲基)氨基甲烷和三異丙醇胺。
  10. 根據請求項1所述的高階梯差拋光料漿組合物，其中，所述高階梯差拋光料漿組合物的pH為3-8。
  11. 根據請求項1所述的高階梯差拋光料漿組合物，進一步包括水，且所述拋光液與水與添加液的比例為1：3-10：1-8。
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