用于化学机械抛光的浆料组合物、其制法、抛光方法、制造半导体器件的方法和抛光设备技术

本发明专利技术涉及用于化学机械抛光的浆料组合物、其制法、抛光方法、制造半导体器件的方法和抛光设备。用于化学机械抛光工艺的浆料组合物包括分散介质、和具有结合至其表面的NO

【技术实现步骤摘要】
用于化学机械抛光的浆料组合物、其制法、抛光方法、制造半导体器件的方法和抛光设备相关申请的交叉引用本申请要求2015年10月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0144315的权益，其公开内容全部引入本文中作为参考。
本专利技术构思的示例实施方式涉及用于化学机械抛光(CMP)工艺的浆料组合物、制备所述浆料组合物的方法、和使用所述浆料组合物的抛光方法，并且更特别地涉及用于CMP工艺的浆料组合物、制造所述浆料组合物的方法、和使用所述浆料组合物的抛光方法，通过所述浆料组合物可以更高的产率(产量)更迅速地制造半导体产品。
技术介绍
随着半导体器件的线宽的降低，影响产率的颗粒或缺陷的下限也已经降低。因此，即使在过去不成问题的细微的缺陷或颗粒也可影响具有降低的线宽的半导体器件的产率。可需要用于CMP工艺中的抛光颗粒的尺寸的降低以降低颗粒或缺陷的尺寸。因为抛光颗粒的尺寸的降低涉及降低抛光速率，故生产率可降低。
技术实现思路
本专利技术构思的示例实施方式提供用于化学机械抛光(CMP)工艺的浆料组合物，通过所述浆料组合物可以相对高的产率迅速地制造半导体产品。本专利技术构思的示例实施方式还提供制备用于CMP工艺的浆料组合物的方法，通过所述方法可以相对高的产率迅速地制造半导体产品。此外，本专利技术构思的示例实施方式提供能够以相对高的产率迅速地制造半导体产品的CMP方法。另外，本专利技术构思的示例实施方式提供以相对高的产率迅速地制造半导体产品的方法。根据本专利技术构思的示例实施方式，用于CMP工艺的浆料组合物包括分散介质和具有结合至其表面的NO3-官能团的二氧化铈颗粒。以约0.1重量份-约15重量份的量包含所述二氧化铈颗粒，基于100重量份的所述分散介质。所述浆料组合物的pH值可范围为1-9。所述浆料组合物可进一步包括pH控制剂。所述二氧化铈颗粒的傅立叶变换红外光谱法(FT-IR)光谱可具有在范围约1250cm-1-约1400cm-1的位置或者在范围约1500cm-1-约1700cm-1的位置的峰。所述二氧化铈颗粒的ζ电势值至少在0-9.5的pH范围内可大于0。在所述浆料组合物中可不包括抛光加速剂。在所述浆料组合物中可不包括氧化剂。所述二氧化铈颗粒可具有约1nm-约150nm的平均粒径。所述二氧化铈颗粒可具有约1nm-约80nm的平均粒径。根据本专利技术构思的示例实施方式，用于CMP工艺的浆料组合物包括具有结合至其表面的表面改性官能团的陶瓷颗粒、pH控制剂和分散介质。所述表面改性官能团包括硝酸根基团(NO3-)、碳酸根基团(CO32-)、硫酸根基团(SO42-)、草酸根基团(C2O42-)和甲磺酸根基团(CH3SO3-)的至少一种。所述陶瓷颗粒可包括二氧化铈、二氧化硅、氧化铝和二氧化钛的至少一种。所述陶瓷颗粒可具有约1nm-约150nm的平均粒径。可以约0.1-15重量份的量包含所述陶瓷颗粒，基于100重量份的所述分散介质。在所述浆料组合物中可不包含抛光加速剂。所述抛光加速剂可为阴离子型低聚物、阴离子型聚合物、羟基酸、和氨基酸之一。根据本专利技术构思的示例实施方式，浆料组合物包括分散介质和多个具有结合至其表面的表面改性官能团的陶瓷颗粒。所述浆料组合物不包括氧化剂。所述陶瓷颗粒可包括二氧化铈、二氧化硅、氧化铝和二氧化钛的至少一种，且所述表面改性官能团可包括硝酸根基团(NO3-)、碳酸根基团(CO32-)、硫酸根基团(SO42-)、草酸根基团(C2O42-)和甲磺酸根基团(CH3SO3-)的至少一种。在所述浆料组合物中可不包含抛光加速剂。可以约0.1-15重量份的量包含所述陶瓷颗粒，基于100重量份的所述分散介质。根据本专利技术构思的示例实施方式，用于化学机械抛光(CMP)工艺的抛光设备包括：包括置于其上的抛光垫的抛光盘(台板，platen)、配置成将示例实施方式的浆料组合物分配在所述抛光垫上的浆料端口、和至少一个配置成保持基材靠着(against)所述抛光垫基材的承载头140。根据本专利技术构思的示例实施方式，制造用于CMP工艺的浆料组合物的方法包括：通过将陶瓷颗粒与改性剂混合而制备第一混合物，加热所述第一混合物以获得经改性的陶瓷颗粒，和将所述陶瓷颗粒与所述改性剂分离并且将所述陶瓷颗粒分散在分散介质中以获得所述浆料组合物。所述改性剂包括硝酸、硫酸、碳酸、草酸、和甲磺酸的至少一种。所述陶瓷颗粒可具有约1nm-约150nm的平均粒径。所述方法可进一步包括控制所述浆料组合物的pH值，且所述浆料组合物的pH值可在1-9的范围内。控制所述浆料组合物的pH值可包括添加pH控制剂。可将所述第一混合物加热至约60℃-约150℃的温度。所述陶瓷颗粒可包括二氧化铈、二氧化硅、氧化铝和二氧化钛的至少一种。所述方法可不包括(排除)添加抛光加速剂或添加氧化剂。根据本专利技术构思的示例实施方式，通过CMP工艺抛光基材的方法包括：将所述基材安置在抛光垫上，在所述抛光垫和所述基材之间供应浆料组合物，和在恒定压力下用所述抛光垫抛光所述基材。所述浆料组合物包括二氧化铈颗粒和分散介质。所述二氧化铈颗粒具有结合至其表面的NO3-官能团。以约0.1重量份-约15重量份的量包含所述二氧化铈颗粒，基于100重量份的所述分散介质。所述二氧化铈颗粒可具有约1nm-约150nm的平均粒径，例如，约1nm-约80nm的平均粒径。当所述用于CMP工艺的浆料组合物具有约7.0的pH值且所述恒定压力为约4psi时，所述基材上的氧化硅层可以约/分钟-约/分钟的抛光速率被抛光。当所述用于CMP工艺的浆料组合物具有约2.0的pH值且所述恒定压力为约4psi时，所述基材上的氧化硅层可以约/分钟-约/分钟的抛光速率被抛光。当所述用于CMP工艺的浆料组合物具有约2.0的pH值且所述恒定压力为约4psi时，所述基材上的钨层或铜层可以约/分钟-约/分钟的抛光速率被抛光。当所述用于CMP工艺的浆料组合物具有约2.0的pH值且所述恒定压力为约4psi时，所述基材上的氮化硅层可以约/分钟-约/分钟的抛光速率被抛光。根据本专利技术构思的示例实施方式，制造半导体器件的方法包括：在半导体基材上形成具有凹部的第一材料层，在所述凹部内和在所述第一材料层的整个表面上形成第二材料层，和通过化学机械抛光(CMP)工艺抛光所述第二材料层，使得所述第二材料层限定在所述凹部内。所述第二材料层包括不同于所述第一材料层的材料的材料。通过CMP工艺抛光所述第二材料层包括：在抛光垫和所述半导体基材之间供应浆料组合物，和在恒定压力下用所述抛光垫抛光所述半导体基材。所述浆料组合物包括陶瓷颗粒、pH控制剂、和分散介质。所述陶瓷颗粒具有结合至其表面的表面改性官能团。所述表面改性官能团包括硝酸根基团(NO3-)、碳酸根基团(CO32-)、硫酸根基团(SO42-)、草酸根基团(C2O42-)和甲磺酸根基团(CH3SO3-)的至少一种。所述陶瓷颗粒可具有约1nm-约150nm的平均粒径。所述浆料组合物可不包括抛光加速剂。而且，所述用于CMP工艺的浆料组合物的pH值可范围为1-9。所述第二材料层可为金属层，且所述用于CMP工艺的浆料组合物的pH值可范围为1-4。附图说明将从结合附图的以下详细描述更清楚地理解本专利技术构思的示例实施方式，在附图中：图1是能够实施化学机械抛本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于化学机械抛光(CMP)工艺的浆料组合物，所述浆料组合物包括：分散介质；和具有结合至其表面的NO

【技术特征摘要】
2015.10.15 KR 10-2015-01443151.用于化学机械抛光(CMP)工艺的浆料组合物，所述浆料组合物包括：分散介质；和具有结合至其表面的NO3-官能团的二氧化铈颗粒，以0.1重量份-15重量份的量包含所述二氧化铈颗粒，基于100重量份的所述分散介质。2.如权利要求1所述的浆料组合物，其中所述浆料组合物的pH值范围为1-9。3.如权利要求2所述的浆料组合物，进一步包括pH控制剂。4.如权利要求1所述的浆料组合物，其中所述二氧化铈颗粒的傅立叶变换红外光谱法(FT-IR)光谱具有在范围1250cm-1-1400cm-1的位置或者范围1500cm-1-1700cm-1的位置的峰。5.如权利要求1所述的浆料组合物，其中所述二氧化铈颗粒的ζ电势值至少在0-9.5的pH范围内大于0。6.如权利要求1所述的浆料组合物，其中在所述浆料组合物中不包括抛光加速剂。7.如权利要求1所述的浆料组合物，其中在所述浆料组合物中不包括氧化剂。8.如权利要求1所述的浆料组合物，其中所述二氧化铈颗粒具有1nm-150nm的平均粒径。9.如权利要求8所述的浆料组合物，其中所述二氧化铈颗粒具有1nm-80nm的平均粒径。10.用于化学机械抛光(CMP)工艺的浆料组合物，所述浆料组合物包括：具有结合至其表面的表面改性官能团的陶瓷颗粒，所述表面改性官能团包括硝酸根基团(NO3-)、碳酸根基团(CO32-)、硫酸根基团(SO42-)、草酸根基团(C2O42-)和甲磺酸根基团(CH3SO3-)的至少一种；pH控制剂；和分散介质。11.如权利要求10所述的浆料组合物，其中所述陶瓷颗粒包括二氧化铈、二氧化硅、氧化铝和二氧化钛的至少一种。12.如权利要求10所述的浆料组合物，其中以0.1-15重量份的量包含所述陶瓷颗粒，基于100重量份的所述分散介质。13.如权利要求12所述的浆料组合物，其中在所述浆料组合物中不包含抛光加速剂，和所述抛光加速剂为阴离子型低聚物、阴离子型聚合物、羟基酸、和氨基酸之一。14.制造用于化学机械抛光(CMP)工艺的浆料组合物的方法，所述方法包括：通过将陶瓷颗粒与改性剂混合而制备第一混合物，所述改性剂包括硝酸、硫酸、碳酸、草...

【专利技术属性】
技术研发人员：金礼桓，白云揆，徐智训，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，汉阳大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR