有機膜cmp漿料組成物及使用其的研磨方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明是關于用于有機膜的CMP漿料組成物及使用其的研磨方法。
【背景技術】
[0002] 用于制造半導體的方法包含在圖案化硅晶圓上形成無機膜（例如氧化硅膜或 氮化娃膜）的制程及間隙填充（gap-fill)無機膜中所形成的介層孔（via-hole)的制 程。進行間隙填充制程以用有機膜材料填充介層孔，在間隙填充制程之后，進行平坦化制 程以移除過量有機膜。關于平坦化制程，本領域中關注通過CMP(chemicalmechanical polishing)來進行研磨。
[0003] 用于有機膜的典型的CMP漿料組成物包含聚合物研磨粒子，以允許有機膜在無表 面條件劣化（諸如刮痕）的情況下，以每單位時間高研磨量進行研磨。但是，就某一種有機 膜而言，由于有機膜并非由相同材料制成，因此典型的CMP漿料組成物未能在增強研磨表 面上的平坦化程度的同時達成所需研磨量。另外，當用于研磨諸如硅及其類似物的金屬膜 的金屬氧化物研磨劑用于研磨有機膜時，對于某一種有機膜而言難以達成所需研磨量，且/ 或研磨表面上的平坦化程度由于刮痕及其類似物而降低。

【發(fā)明內容】

[0004] 技術問題
[0005] 本發(fā)明的一個態(tài)樣提供用于有機膜的CMP漿料組成物，所述組成物在研磨具有高 碳含量、膜密度及硬度的有機膜時具有極優(yōu)良效果。
[0006] 本發(fā)明的另一態(tài)樣提供用于有機膜的CMP漿料組成物，其在研磨具有高碳含量、 膜密度及硬度的有機膜后在研磨表面上展示極優(yōu)良平坦化程度，且使殘余在研磨停止膜上 的有機膜的殘余物（residue)易于移除，借此確保更均勻研磨。
[0007] 技術方案
[0008] 根據本發(fā)明的用于有機膜的CMP漿料組成物可包含極性溶劑及非極性溶劑中的 至少一種；以及金屬氧化物研磨劑，其中所述組成物為酸性且能夠用于研磨具有約50原 子％至95原子％的碳含量的有機膜。
[0009] 根據本發(fā)明的研磨有機膜的方法可包含使用用于有機膜的CMP漿料組成物研磨 有機膜，所述有機膜具有約50原子％至95原子％的碳含量、約0. 5公克/立方公分至約 2. 5公克/立方公分的膜密度以及約0. 4GPa或更大的硬度。
[0010] 本發(fā)明的效果
[0011] 本發(fā)明提供用于有機膜的CMP漿料組成物，所述組成物在研磨具有高碳含量、膜 密度及硬度的有機膜時具有極優(yōu)良效果。本發(fā)明提供用于有機膜的CMP漿料組成物，其在 研磨具有高碳含量、膜密度及硬度的有機膜后在研磨表面上展示極優(yōu)良平坦化程度，且使 殘余在研磨停止膜上的有機膜的殘余物（residue)易于移除，借此確保更均勻研磨。
【附圖說明】
[0012] 圖1展示根據本發(fā)明的一個實施例的用于研磨有機膜的方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的例示性實施例以使得熟習此項技術者可易于 了解及使用本發(fā)明。應了解，本發(fā)明可以不同方式體現且不限于以下實施例。在圖式中，為 清楚起見將省去與描述無關的部分。在本說明書通篇中相同組件將由相同參考數字指示。
[0014] 如本文所用，術語"經取代或未經取代"意謂官能基中的氫原子未經取代或經以下 取代：羥基、鹵素原子、亞硫酰基、硫醇基、氰基、經取代或未經取代的胺基、經取代或未經取 代的C1至C30烷基、經取代或未經取代的C2至C30烯基、經取代或未經取代的C2至C30 炔基、經取代或未經取代的C3至C30環(huán)烷基、經取代或未經取代的C3至C30環(huán)烯基、經取 代或未經取代的C6至C30芳基、經取代或未經取代的C7至C30芳烷基、經取代或未經取代 的C1至C20雜烷基、經取代或未經取代的C2至C30雜環(huán)烷基、經取代或未經取代的C2至 C30雜環(huán)烯基、經取代或未經取代的C2至C30雜芳基、經取代或未經取代的C2至C30雜芳 基烷基、經取代或未經取代的C1至C20烷基胺基、經取代或未經取代的C1至C30烷氧基、 經取代或未經取代的C6至C30芳氧基、經取代或未經取代的C1至C20醛基、經取代或未經 取代的C1至C40烷基醚基、經取代或未經取代的C7至C20芳基伸烷基醚基、經取代或未經 取代的C1至C30鹵烷基、包含P的官能基、包含B的官能基或其組合。
[0015] 如本文所用，術語"包含P的官能基"可由式A表示，且術語"包含B的官能基"可 由式B表示：
[0016] 〈式A>
[0017] *- (0)n- (CH2)m-P( = 0) (R) (R')
[0018] 〈式B>
[0019] *-B(R)(R')
[0020] (其中在式A及式B中，*為元素的連接部分，n為0或l，m為0至10的整數，
[0021] R、R'各自獨立地為氫、羥基、經取代或未經取代的C1至C20烷基、經取代或未經 取代的C2至C20烯基、經取代或未經取代的C3至C20環(huán)烷基、經取代或未經取代的C1至 C20鹵烷基、經取代或未經取代的C1至C20烷基磺酸酯基、經取代或未經取代的C1至C20 烷磺?；?、經取代或未經取代的C2至C20烷酰胺基（alkylamide)、經取代或未經取代的C3 至C20烷基酯基、經取代或未經取代的C2至C20氰基烷基、經取代或未經取代的C1至C20 烷氧基、經取代或未經取代的C6至C30芳基、經取代或未經取代的C6至C30芳基烷基或經 取代或未經取代的C6至C30芳氧基，或
[0022] R、R'彼此連接以形成經取代或未經取代的C3至C20環(huán)烷基或經取代或未經取代 的C3至C20雜環(huán)烷基）。
[0023] 較佳地，"包含P的官能基"為包含P及0的官能基，例如_P( = 0) (0H)2、-0-P(= 0) (0H)2、-P( = 0) (0CH2CH3)2、-P( = 0) (C2H4C6H5) (0CH2CH3)及其類似基團，舉例而言，"包含 B的官能基"為包含B及0的官能基，例如-B(0H) 2、-B⑶（CH3)、-B(CH2CH3) 2。
[0024] 當無機膜沉積在例如圖案化硅晶圓的圖案化晶圓上時，有機膜填充其中所形成的 介層孔（via-hole)。CMP衆(zhòng)料組成物必須能夠以足夠的研磨速率研磨有機膜以平坦化沉積 的膜且能夠增加研磨表面上的平坦化程度，在研磨后，無機膜上的剩余殘余物必須易于移 除。無機膜可為但不限于由氧化硅及氮化硅中的至少一者形成的膜。
[0025] 視有機膜的材料而定，有機膜可具有顯著不同的每單位時間研磨量及研磨后的平 坦化程度。根據本發(fā)明的用于有機膜的CMP漿料組成物為用于研磨具有高碳含量的有機膜 的組成物。當使用本發(fā)明的CMP漿料組成物研磨有機膜時，有可能增強每單位時間有機膜 的研磨量及有機膜的平坦化程度，且有助于在研磨后自無機膜移除殘余物。
[0026]與典型有機膜相比，作為研磨目標的根據本發(fā)明的有機膜在碳含量、膜密度及硬 度方面具有相對較高值，且因此無法使用典型的包含聚合物粒子的用于有機膜的CMP漿料 組成物進行研磨。相反，根據本發(fā)明的CMP漿料組成物能夠在沒有由刮痕引起的表面條件 劣化的情況下，以每單位時間有機膜的高研磨量研磨有機膜。特定言之，每單位時間有機膜 的研磨量為約500埃/分鐘或更大，例如約1，000埃/分鐘或更大，例如約500埃/分鐘至 5000埃/分鐘。在此范圍內，可確保所需研磨量。
[0027] 在一個實施例中，有機膜可具有約50原子％至95原子％的碳含量，例如約65原 子％至95原子％，或例如約70原子％至92原子％，諸如約65原子％、66原子％、67原 子％、68原子％、69原子％、70原子％、71原子％、72原子％、73原子％、74原子％、75原 子％、76原子％、77原子％、78原子％、79原子％、80原子％、81原子％、82原子％、83原 子％、84原子％、85原子％、86原子％、87原子％、88原子％、89原子％、90原子％、91原 子％、92原子％、93原子％、94原子％或95原子％。在此范圍內，當使用金屬氧化物研磨 劑研磨有機膜時，研磨量為高的，不存在刮痕，且研磨表面上的平坦化程度為高的。有機膜 可具有約〇. 5公克/立方公分至2. 5公克/立方公分的膜密度，例如約1. 0公克/立方公 分至2. 0公克/立方公分，例如約1. 2公克/立方公分至1. 6公克/立方公分，例如約0. 5 公克/立方公分、〇. 6公克/立方公分、0. 7公克/立方公分、0. 8公克/立方公分、0. 9公克 /立方公分、1. 0公克/立方公分、1. 1公克/立方公分、1. 2公克/立方公分、1. 3公克/立 方公分、1. 4公克/立方公分、1. 5公克/立方公分、1. 6公克/立方公分、1. 7公克/立方公 分、1. 8公克/立方公分、1. 9公克/立方公分、2. 0公克/立方公分、2. 1公克/立方公分、 2. 2公克/立方公分、2. 3公克/立方公分、2. 4公克/立方公分或2. 5公克/立方公分。在 此范圍內，當使用金屬氧化物研磨劑研磨有機膜時，研磨量為高的，不存在刮痕，且研磨表 面上的平坦化程度為高的。有機膜可具有約〇. 4GPa或更大的硬度，例如約1.OGPa或更大， 例如約 1. 3GPa或更大，例如約 1.OGPa至 1. 5GPa，例如約 0? 4GPa、0. 5GPa、0. 6GPa、0. 7GPa、 0? 8GPa、0. 9GPa、l. 0GPa、l.lGPa、l. 2GPa、l. 3GPa、l. 4GPa或 1. 5GPa。在此范圍內，當使用金 屬氧化物研磨劑研磨有機膜時，研磨量為高的，不存在刮痕，且研磨表面上的平坦化程度為 尚的。
[0028]另外，根據本發(fā)明的有機膜可具有實質上約0毫克K0H/公克的酸值。在使用先前 技術中包含聚合物研磨劑的用于有機膜的CMP漿料組成物研磨有機膜的情況下，存在研磨 速率降低的問題。相反，根據本發(fā)明的CMP漿料組成物具有可確保適用于CMP制程的每單 位時間有機膜的研磨量的優(yōu)點。術語"實質上"包含其中酸值不僅為〇毫克K0H/公克且也 為具有可接受的誤差幅度的〇毫克K0H/公克的情況。
[0029] 特定言之，根據本發(fā)明的有機膜可通過將包含具有經取代或未經取代的芳族基的 化合物的組成物施用于無機膜上，接著在高溫下，例如在約200°C至400°C下烘烤（baking) 來產生。
[0030] 術語"具有經取代或未經取代的芳族基的化合物"是指在烘烤后未分解，且使由組 成物形成的有機膜具有高碳含量的化合物。未經取代的芳族基是指單個或具有碳數6至 100 (例如碳數6至50)的稠合（fused)多環(huán)（polycyclic)芳族基。更特定言之，未經取代 的芳族基可包含由式1-1至1-26表示的單元：
[0031]〈式1-1>
[0032