KR20060129415A - 기판 연마용 조성물 및 방법 - Google Patents
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Abstract
기판 표면으로부터 전도성 재료를 제거하는 연마 조성물 및 방법이 제공된다. 일 양상에서, 조성물은 황산 또는 이의 유도체, 인산 또는 이의 유도체, 유기염을 포함하는 제 1 킬레이트제, 약 2 내지 약 10 범위의 pH를 조절하는 pH 조절제, 및 용제를 포함하는, 기판 표면으로부터 적어도 전도성 재료를 제거하기 위해 제공된다. 상기 조성물은 제 2 킬레이트제를 더 포함한다. 상기 조성물은 단일 단계 또는 두 개의 단계 전기화학적 기계식 평탄화 프로세스로 이용될 수 있다. 본 원에 기재된 연마 조성물 및 방법은 평탄화 형태 결점의 감소와 함께, 텅스텐과 같은, 기판 표면으로부터 재료의 효과적인 제거율을 개선한다.
Description
본 발명의 실시예는 기판으로부터 전도성 재료를 제거하는 방법 및 조성물에 관한 것이다.
서브-하프 마이크론(sub-half micron) 및 보다 작은 피쳐의 확실한 제조는 차세대 반도체 소자의 초대규모 집적회로(VSLI) 및 극초대규모 집적 회로(USLI)를 위한 핵심 기술중 하나이다. 그러나, 회로 기술의 한계점이 가까워지면서 VLSI 및 ULSI 기술에 있어 인터커넥트의 치수축소는 부가적인 처리 역량을 필요로 한다. 인터커넥트의 확실한 형성은 VLSI 및 ULSI 성공과, 개개의 기판 및 다이의 질 및 회로 밀도를 증가시키려는 계속적인 노력에 있어서 중요하다.
멀티레벨 인터커넥트는 내부에 피쳐를 형성시키기 위해서 기판 표면 상에 연속적인 재료 증착 및 재료 제거 기술을 이용하여 형성된다. 재료의 층이 연속적으로 증착되고 제거되기 때문에, 기판의 최상부 표면은 기판의 표면에 걸쳐서 비-평면일 수 있으며 다른 처리 전에 평탄화를 필요로 할 수 있다. 평탄화 또는 "연마"는 일반적으로 더 평탄한 표면을 형성하기 위해서 기판의 표면으로부터 재료가 제거되는 프로세스이다. 평탄화는 연속적 포토리쏘그래피 및 다른 반도체 제조 프로 세스를 위한 평탄한 표면을 제공하기 위해서 표면 거칠기, 덩어리진 재료, 결정 격자 손상, 스크래치, 및 오염된 층이나 재료와 같은, 과량의 증착된 재료를 제거하며 바람직하지 않은 표면 지형, 및 표면 결함을 제거하는 데 있어 유용하다.
금속 표면, 특히 텅스텐 표면을 평탄하게 하는 것은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 다마신 인레이(damascene inlay)의, 화학적 활성뿐만 아니라 기계적 활성에 의해 층을 평탄하게 하는 화학적 기계식 연마(CMP)에 의한 바와 같이 극도로 까다롭다. 다마신 인레이 형성 프로세스는 종종 기판의 표면 상에 그리고 피쳐 데피니션 내에 배리어 층을 포함하며, 실리콘 산화물 층과 같은 층간 유전체 내에 식각 피쳐 데피니션을 포함할 수 있으며, 배리어 층 및 기판 표면 상에 텅스텐 재료의 두꺼운 층을 증착시킨다. 기판 표면 위 과량의 텅스텐을 제거하기 위해서 텅스텐 재료를 화학 기계식으로 연마하는 것은 종종 텅스텐 표면을 평탄화하기에 불충분하다. 텅스텐 재료를 완전히 제거하기 위한 화학 기계식 연마 기술은 디싱 및 침식과 같은 지형 결함(topographical defects)을 종종 야기하며, 기판이 연속적인 프로세스에 영향을 미칠 수 있다.
층간 유전체 내의 피쳐 데피니션 내에 형성되는 인터커넥션의 상감세공한 금속의 표면 일부가 과도하게 연마되는 경우에 디싱이 발생하여, 오목부 또는 홈으로 언급될 수 있는, 하나 이상의 오목한 침하부분을 야기한다. 도 1a와 관련하여, 전도성 라인(11, 12)의 다마신 인레이는 텅스텐(W) 또는 텅스텐 합금과 같은 금속을 증착시킴으로써 층간 유전체(10), 예를 들어, 실리콘 이산화물 내에 형성되는 다마신 개구 내에 형성된다. 도시되진 않았지만, 텅스텐을 위한 티타늄 및/또는 티타 늄 질화물과 같은 적합한 재료의 배리어 층은 층간 유전체(10)와 상감세공된 금속(inlaid metal; 12) 사이에 증착될 수 있다. 평탄화 후에, 상감세공된 금속(12)의 일부분은 디싱 정도로 언급되는, (D) 정도로 침하될 수 있다. 디싱은 기판 표면 상에 보다 넓거나 보다 좁은 고밀도 피쳐 내에서 더 발생하기 쉽다.
통상적인 평탄화 기술은 금속 피쳐를 에워싸는 유전체 층과 같은, 제거를 위해 표적이 되지 않는 층의 과도한 연마에 의해 특징지어지는 침식을 종종 야기한다. 도 1b와 관련하여, 금속 라인(21) 및 금속 라인(22)의 고밀도 배열은 층간 유전체(20) 내에서 상감세공된다. 금속 라인(22)을 연마하는 것은 금속 라인(22)들 사이의 유전체(20)의 유실, 또는 침식(E)을 야기할 수 있다. 침식은 기판 표면 내에 형성되는 거의 좁거나 보다 고밀도의 피쳐를 발생시키는 것이 관찰된다. 통상적인 텅스텐 CMP 연마 기술의 변경은 상용으로 용인될 수 있는 것보다 바람직한 연마율 및 연마 결과에 있어 보다 적은 결과를 야기한다.
따라서, 평탄화 중에 기판에 지형 결함의 형성을 최소화시키며, 기판으로부터 과량의 텅스텐 재료와 같은 전도성 재료를 제거하는 조성물 및 방법이 필요하다.
본 발명의 양상은 전기화학적 연마 기술에 의해 전도성 재료를 제거하는 조성물 및 방법을 제공한다. 일 양상에 있어서, 조성물은 약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 황산 또는 이의 유도체, 약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 인산 또는 이의 유도체, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 시트르산염, 약 3 내지 약 8 사이의 pH를 제공하는 pH 조절제, 및 용제를 포함하여 기판 표면으로부터 적어도 텅스텐 재료를 제거하기 위해 제공된다.
본 발명의 양상은 전기화학적 연마 기술에 의해 텅스텐 재료를 제거하는 조성물 및 방법을 제공한다. 일 양상에 있어서, 조성물은 약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 황산 또는 이의 유도체, 약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 인산 또는 이의 유도체, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 시트르산염, 아민기, 아미드기로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 기능기를 갖는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 킬레이트제, 및 이들의 조합물을 포함하여 기판 표면으로부터 적어도 텅스텐 재료를 제거하기 위해 제공된다.
다른 양상에서, 조성물은 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하는 프로세스 장치 내 상부에 형성되는 텅스텐 층을 갖는 기판을 증착하는 단계를 포함하여 기판을 처리하기 위해 제공되는 방법으로 이용되며, 상기 기판은 제 2 전극과 전기 접촉하여 제 1 전극과 기판 사이에 연마 조성물을 제공하며, 상기 연마 조성물은 황산 및 이의 유도체, 인산 및 이의 유도체, 유기염을 포함하는 제 1 킬레이트제, 약 2 내지 약 10 사이의 pH를 제공하는 pH 조절제, 및 용제를 포함하며, 기판과 연마 물품을 접촉시키며, 기판과 연마 물품 사이에 상대적 운동을 제공하고, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 바이어스를 가하여 텅스텐 재료 층으로부터 텅스텐 재료를 제거한다.
다른 양상에서, 조성물은 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하는 프로세스 장치 내 상부에 형성되는 텅스텐 층을 갖는 기판을 증착하는 단계를 포함하는 기판을 처리하기 위해 제겅되는 방법으로 이용되며, 상기 기판은 제 2 전극과 전기 접촉하여 제 1 전극과 기판 사이의 제 1 연마 조성물을 제공하는 단계를 포함하는 프로세스에 의해 텅스텐 층의 제 1 부분을 제거하도록 기판을 연마하며, 상기 연마 조성물은 황산 및 이의 유도체, 인산 및 이의 유도체, 유기염을 포함하는 제 1 킬레이트제, 아민기, 아미드기, 및 이들의 조합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 기능기를 갖는 제 2 킬레이트제, 약 6 내지 약 10 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제, 및 용제를 포함하여, 기판과 연마 물품 사이에 제 1 압력으로 연마 물품에 기판을 접촉시키며, 기판과 연마 물품 사이에 제 1 상대적 운동을 제공하여 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 제 1 바이어스를 가하며, 그리고 제 1 전극과 기판 사이에 제 2 연마 조성물을 제공하는 단계를 포함하는 프로세스에 의해 텅스텐 층의 제 2 부분을 제거하도록 기판을 연마하며, 상기 연마 조성물은 황산 및 이의 유도체, 인산 및 이의 유도체, 유기염을 포함하는 제 1 킬레이트제, 약 2 내지 약 8 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제, 및 용제를 포함하며, 기판과 연마 물품 사이에 제 2 압력으로 연마 물품을 기판에 접촉시키며, 기판과 연마 물품 사이에 제 2 상대적 운동을 제공하여, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 제 2 바이어스를 가한다.
이러한 방식으로 본 발명의 전술된 양상이 달성될 수 있고 상세히 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예의 보다 구체적인 설명, 요약은 실시예와 관련되는 첨부된 도면을 참조한다.
그러나, 첨부도면은 본 발명의 통상적인 실시예를 설명하는 것이지 본 발명에 있어 동일한 효과의 실시예를 허용할 수 있는, 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
도 1a 및 도 1b는 디싱 및 침식 현상 각각을 개략적으로 도시하는 도면이며,
도 2는 전기화학적 기계식 평탄화 시스템의 평면도이며,
도 3은 도 2 시스템의 제 1 전기화학적 기계식 평탄화(ECMP) 스테이션 일 실시예의 단면도이며,
도 4a는 두 개의 접촉 조립체를 통해 제 1 ECMP 스테이션의 부분 단면도이며,
도 4b 내지 도 4c는 접촉 조립체 다른 실시예의 단면도이며,
도 4d 내지 도 4e는 플러그의 단면도이며,
도 5a 내지 도 5b는 접촉 조립체 일 실시예의 측면, 분해 및 단면도이며,
도 6은 접촉 조립체의 일 실시예를 도시한 도면이며,
도 7은 ECMP 스테이션 다른 실시예의 종단면도이며,
도 8a 내지 도 8d는 일 실시예에 따른 기판 상에 수행되는 연마 프로세스를 도시하는 개략적 횡단면도이다.
일반적으로, 본 발명의 양상은 기판 표면으로부터 적어도 텅스텐 재료를 제거하는 조성물 및 방법을 제공한다. 본 발명은 전기화학적 기계식 연마(ECMP) 기술에 의해 기판 표면으로부터 텅스텐 재료를 제거하는 평탄화 프로세스와 관련하여 이후에 기재된다.
본 원에 사용되는 단어 및 구는 당업자들에게 보통의 통상적인 의미로 주어 지며 그렇지 않다면 자세히 정의된다. 화학적 연마는 광범위하게 구성되며 제한되는 것은 아니지만, 화학적 활성을 이용하여 기판 표면을 평탄화하는 단계를 포함한다. 전해 연마는 광범위하게 구성되며, 제한되는 것은 아니지만, 전기화학적 활성의 분야에 의해서 기판을 평탄화하는 단계를 포함할 수 있다. 전기화학적 기계식 연마(ECMP)는 광범위하게 구성되며 기판의 표면으로부터 재료를 제거하는 화학 활성, 기계식 활성, 전기 화학적 활성의 분야에 의해 기판을 평탄화하는 프로세스를 포함할 수 있다.
양극 용해는 광범위하게 구성되며, 제한되는 것은 아니지만, 기판 표면으로부터 전도성 재료의 제거를 간접 또는 비간접적으로 야기하는 기판의 양극 편향의 적용 및 주변의 연마 조성물을 포함할 수 있다. 연마 조성물은 광범위하게 구성되며, 제한되는 것은 아니지만, 전해질 성분으로 공지된 재료를 일반적으로 포함하는 액체 매질로 이온의 전도성, 및 전기 전도성을 제공하는 조성물을 포함할 수 있다.연마 조성물 내 각각의 전해질 성분의 양은 부피 퍼센트 또는 중량 퍼센트로 측정될 수 있다. 부피 퍼센트는 완전한 용액 내의 모든 액체의 전체 부피로 나눠지는 바람직한 액체 성분의 부피를 기초로 하는 백분율과 관련된다. 중량 퍼센트를 기초로 하는 백분율은 완전한 용액 내의 모든 액체 성분의 전체 중량으로 나눠지는 바람직한 성분의 중량이다.
장치
도 2는 기판을 전기화학적으로 처리하는 장치를 갖는 평탄화 시스템(100) 일 실시예의 평면도이다. 예시적 시스템(100)은 일반적으로, 팩토리 인터페이스 (102), 로딩 로봇(104), 및 평탄화 모듈(106)을 포함한다. 로딩 로봇(104)은 이들 사이에 기판(122)의 전달을 용이하게 하기 위해서 팩토리 인터페이스(102) 및 평탄화 모듈(106) 근처에 배치된다.
제어기(108)는 시스템(100) 모듈의 제어 및 집적화를 용이하게 하기 위해서 제공된다. 제어기(108)는 중앙 프로세싱 유닛(CPU; 110), 메모리(112), 및 지지 회로(114)를 포함한다. 제어기(108)는 예를 들어, 평탄화, 세정, 및 전달 프로세스의 제어를 용이하게 하기 위해서 시스템(100)의 다양한 부품에 연결된다.
팩토리 인터페이스(102)는 일반적으로, 세정 모듈(116) 및 하나 이상의 웨이퍼 카세트(118)를 포함한다. 인터페이스 로봇(120)은 웨이퍼 카세트(118), 세정 모듈(116)과 인풋 모듈(124) 사이에 기판을 전달하기 위해서 사용된다. 인풋 모듈(124)은 그리퍼 예를 들어, 진공 그리퍼 또는 기계식 클램프(도시되지 않음)에 의해 평탄화 모듈(106)과 팩토리 인터페이스(102) 사이에 기판의 전달을 용이하게 하기 위해서 위치된다.
평탄화 모듈(106)은 환경적으로 제어되는 인클로저(188) 내에 배치되는, 하나 이상의 제 1 전기화학적 기계식 평탄화(ECMP) 스테이션(128)을 포함한다. 본 발명으로부터 이로울 수 있는 평탄화 모듈(106)의 예는 캘리포니아 산타 클라라(Santa Clara, California)에 소재하는 어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials, Inc.)로부터 모두 이용가능한 등록상표 미라(MIRRA®), 등록상표 미라 메사(MIRRA MESA™), 등록상표 레플렉시온(REFLEXION®), 등록상표 레플렉시온 엘케 이(REFLEXION® LK), 및 레플렉시온 엘케이 등록상표 이씨엠피(REFLEXION LK ECMP™) 화학 기계식 시스템을 포함한다. 처리 패드, 평탄화 웹, 또는 이들의 조합물을 이용하며, 회전, 선형 또는 다른 평면 운동으로 평탄화 표면에 대해 기판을 이동시키는 모듈을 포함하는 다른 평탄화 모듈은 본 발명으로부터 유리할 수도 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 평탄화 모듈(106)은 제 1 ECMP 스테이션(128), 제 2 ECMP 스테이션(130) 및 제 3 ECMP 스테이션(132)을 포함한다. 기판(122) 상에 배치되는 전도성 재료의 대량 제거는 제 1 ECMP 스테이션(128)에서 전기화학적 분해 프로세스를 통해 수행될 수 있다. 이와 달리, 제 1 스테이션(128)은 텅스텐과 같은 전도성 재료의 제거를 위한 통상적인 화학기계식 연마 플레이튼, 및 전술된 바와 같은, 제 2 스테이션(130), ECMP 스테이션일 수 있다. 제 1 ECMP 스테이션(128)에서 대량 재료 제거 후에, 남은 전도성 재료는 다-단계 전기화학적 기계식 프로세스를 통해 제 2 ECMP 스테이션(130)에서 기판으로부터 제거될 수 있으며, 다-단계 프로세스의 일부는 잔여 전도성 재료를 제거하도록 구성된다. 하나 이상의 ECMP 스테이션은 다른 스테이션에서 수행되는 대량 제거 프로세스 후에 다-단계 제거 프로세스를 수행하도록 이용될 수 있다. 이와 달리, 제 1 및 제 2 ECMP 스테이션(128, 130) 각각은 단일 스테이션 상에 대량의 다-단계 전도성 재료 제거를 수행하는데 이용될 수 있다. 모든 ECMP 스테이션(예를 들어, 도 2에 도시된 모듈(106)의 3 스테이션)은 두 단계의 제거 프로세스와 함께 전도성 층을 프로세싱하도록 구성될 수 있다고 고려된다. 모듈(106)의 일 실시예에서, 제 3 스테이션(132)은 베 리어 층 재료, 예를 들어, 제 1 및 제 2 스테이션(128, 129) 상에 전도성 재료를 를 수반하는 티타늄, 티타늄 질화물, 탄탈, 및 탄탈 질화물을 제거하는데 이용된다. 이와 달리, 제 3 스테이션(132)은 베리어 재료의 제거를 위한 통상적인 화학 기계식 연마 플레이튼일 수 있다.
예시적 평탄화 모듈(106)은 기계 베이스(140)의 제 1 측면(138) 또는 상부 상에 배치되는 전달 스테이션(136) 및 캐루젤(134)을 포함한다. 일 실시예에서, 전달 스테이션(136)은 인풋 버퍼 스테이션(142), 아웃풋 버퍼 스테이션(144), 전달 로봇(146), 및 로드 컵 조립체(148)을 포함한다. 인풋 버퍼 스테이션(142)은 로딩 로봇(104)에 의해 팩토리 인터페이스로부터 기판을 수용한다. 로딩 로봇(104)은 아웃푸 버퍼 스테인션(144)로부터 팩토리 인터페이스(102)에 연마된 기판을 되돌리는데 이용되기도 한다. 전달 로봇(146)은 버퍼 스테이션(142, 144)과 로드 컵 조립체(148) 사이에 기판을 이동시키는데 이용된다.
일 실시예에서, 전달 로봇(146)은 기판의 에지에 의해 기판을 유지하는 공압 그리퍼 핑거를 각각 갖는, 두 개의 그리퍼 조립체(도시되지 않음)를 포함한다. 전달 로봇(146)은 로드 컵 조립체(148)로부터 아웃풋 버퍼 스테이션(144)으로 처리되는 기판을 전달하면서 인풋 버퍼 스테이션(142)으로부터 로드 컵 조립체(148)로 처리될 기판을 동시에 전달할 수 있다. 유리하게 이용될 수 있는 전달 스테이션의 예는 본원 전체에 참조되며, 토빈에 의해 2000년 12월 3일 허여된 미국 특허 제 5,156,124 호에 기재되어 있다.
캐루젤(134)은 베이스(140) 상에 중앙으로 배치된다. 캐루젤(134)은 통상적 으로 평탄화 헤드 조립체(152)를 각각 지지하는, 복수의 암(150)을 포함한다. 도 2에 도시된 두 개의 암(150)은 전달 스테이션(136) 및 제 1 ECMP 스테이션(128)의 평탄화 표면(126)이 보일 수 있도록 점선으로 도시되어 있다. 캐루젤(134)은 평탄화 헤드 조립체(152)가 평탄화 스테이션(128, 130, 132) 및 전달 스테이션(136) 사이에서 이동될 수 있도록 색인형일 수 있다. 유리하게 이용될 수 있는 하나의 캐로젤은 본원에 전체가 참조되며 퍼로브(Perlov)에 의해 1998년 9월 8일 허여된 미국 특허 제 5,804,507 호에 기재되어 있다.
조절 장치(182)는 평탄화 스테이션(128, 130, 132) 각각에 인접한 베이스(140) 상에 배치된다. 조절 장치(182)는 균일한 평탄화 결과를 유지하기 위해서 스테이션(128, 130, 132) 내에 배치되는 평탄화 재료를 주기적으로 조절한다.
도 3은 제 1 ECMP 스테이션(128)의 일 실시예에 걸쳐서 위치되는 하나의 평탄화 헤드 조립체(152)의 단면도이다. 제 2 및 제 3 ECMP 스테이션(130, 132)은 유사하게 구성될 수 있다. 평탄화 헤드 조립체(152)는 일반적으로 평탄화 헤드(204)에 연결되는 구동 시스템(202)을 포함한다. 구동 시스템(202)은 일반적으로, 평탄화 헤드(204)에 적어도 회전 이동을 제공한다. 평탄화 헤드(204)는 부가적으로, 제 1 ECMP 스테이션(128)을 향해 가동될 수 있어서, 평탄화 헤드(204) 내에 유지되는 기판(122)은 처리 중에 제 1 ECMP 스테이션(128)의 평탄화 표면(126)에 대해 배치될 수 있다. 구동 시스템(202)은 평탄화 헤드(204)의 방향 및 회전 속도를 제어하는 구동 시스템(202)에 신호를 제공하는 제어기(108)에 연결된다.
일 실시예에서, 평탄화 헤드는 어플라이드 머티어리얼즈에서 제조되는 등록 상표 타이탄 헤드(TITAN HEAD™) 또는 타이탄 프로파일러(TITAN PROFILER™) 웨이퍼 캐리어일 수 있다. 일반적으로, 평탄화 헤드(204)는 기판(122)이 유지되는 중앙 홈을 형성하는 유지 링(224) 및 하우징(214)을 포함한다. 유지 링(224)은 처리하면서 기판이 평탄화 헤드(204) 아래로부터 미끄러지는 것을 방지하도록 평탄화 헤드(204) 내에 배치되는 기판(122)을 에워싼다. 유지 링(224)은 폴리페닐린 황화물(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 등과 같은 플라스틱 재료, 또는 스테인레스 스틸, Cu, Au, Pd, 등과 같은 전도성 재료, 또는 이들의 몇몇 조합물로 제조될 수 있다. 전도성 유지 링(224)은 ECMP 중에 전기장을 제어하도록 전기적으로 편향될 수 있음을 더 고려해야 한다. 전도성 또는 편향된 유지 링은 기판의 에지 근처에서 연마율을 감소시키는 경향이 있다. 다른 평탄화 헤드가 이용될 수 있다는 점을 고려해야 한다.
제 1 ECMP 스테이션(128)은 일반적으로 베이스(140) 상에 회전적으로 배치되는 플레이튼 조립체(230)를 포함한다. 플레이튼 조립체(230)는 베어링(238)에 의해 베이스(140) 위에서 지지되어 플레이튼 조립체(230)는 베이스(140)에 대해 회전될 수 있다. 베어링(238)에 의해 에워싸이는 베이스(140)의 영역은 전기적, 기계적 공압식, 제어 신호 및 플레이튼 조립체(230)와 연결하는 연결부용 도관을 개방하여 제공한다.
통상적인 베어링, 회전 유니온 및 슬립 링, 집합적으로 언급되는 회전 커플러(276)는 전기적, 기계식, 유체, 공압식, 제어 신호 및 연결부는 베이스(140)와 회전 플레이팅 조립체(230) 사이에 연결될 수 있도록 제공된다. 플레이튼 조립체 (230)는 플레이튼 조립체(230)에 회전 이동을 제공하는 모터(232)에 통상적으로 연결된다. 모터(232)는 플레이튼 조립체(230)의 방향 및 회전 속도를 제어하는 신호를 제공하는 제어기(108)에 연결된다.
플레이튼 조립체(230)의 최상부 표면(260)은 상부의 프로세싱 패드 조립체(222)를 지지한다. 프로세싱 패드 조립체는 자기력, 진공, 클램프, 부착성 등에 의해 플레이튼 조립체(230)에서 유지될 수 있다.
플레넘(206)은 평탄화 표면(126)에 전해질의 균일한 분포를 용이하게 하기 위해서 플레이튼 조립체(230) 내에 형성된다. 이후에 보다 상세히 기재되는 복수의 통로는 플레이튼 조립체(230) 내에 형성되어 전해질을 전해질 소오스(248)로부터 플리넘(206)으로 제공하게 하며 처리 중에 기판(122)과 접촉하게 하며 플레이튼 조립체(230)을 통해 균일하게 유동하게 한다. 다른 전해질 조성물이 프로세싱의 다른 단계 중에 제공될 수 있다는 점을 고려해야 한다.
프로세싱 패드 조립체(222)는 전극(292) 및 적어도 평탄화 부분(290)을 포함한다. 전극(292)은 통상적으로, 그 중에 스테인레스 스틸, 구리, 알루미늄, 금, 은 및 텅스텐과 같은 전도성 재료로 구성된다. 전극(292)은 전해질에 불침투성이며, 전해질에 투과성이 있거나 다공성인 고체일 수 있다. 하나 이상의 접촉 조립체(250)는 프로레싱 패드 조립체(222) 위로 연장하며 프로세싱 패드 조립체(222) 상에서 프로세싱되는 기판을 전력 소오스(242)에 전기적으로 연결시킨다. 전극(292)은 전력 소오스(242)에 또한 연결되어 전기 전위는 기판과 전극(292) 사이에서 성립될 수 있다.
계량기(도시되지 않음)는 전기화학 프로세스의 계량 표시를 인지하도록 제공한다. 계량기는 전력 소오스(242)와 하나 이상의 전극(292) 또는 접촉 조립체(250) 사이에서 연결되거나 위치될 수 있다. 계량기는 전력 소오스(242)와 일체형일 수 있다. 일 실시예에서, 계량기는 전하, 전류 및/또는 전압과 같은 프로세싱의 계량을 표시하는 제어기(108)를 제공하도록 구성된다. 이러한 계량은 종료점 또는 다른 프로세스 단계 탐지를 용이하게 하기 위해서 원위치 프로세싱 매개변수를 조절하도록 제어기(108)에 의해 이용될 수 있다.
창(246)은 패드 조립체(222) 및/또는 플레이튼 조립체(230)를 통해 제공되며, 패드 조립체(222) 아래에 위치되는, 센서(254)가 연마 수행의 계량 표시를 탐지하도록 구성된다. 예를 들어, 센서(704)는 다른 센서들 중에서도 특히, 와전류 센서 또는 간섭계일 수 있다. 센서(254)에 의해 제어기(108)로 제공되는 계량은 전기화학적 프로세스에서의 다른 지점의 탐지 또는 종료점의 탐지, 원위치 프로파일 조절을 프로세싱하는데 이용될 수 있는 정보를 제공한다. 일 실시예에서, 센서(254)는 연마되는 기판(122)의 한 측면 상에 조준 광선을 발생시킬 수 있는 간섭계, 센서(254)는 프로세싱 중에, 연마되는 기판(122)의 한 측면으로 지향되어 충돌할 수 있다. 반사 신호 사이의 간섭은 프로세싱되는 재료의 전도성 층 두께의 표시이다. 유리하게 이용될 수 있는 하나의 센서는 본원에 전체가 참조되며, 비랑(Birang)에 의해 1999년 4월 13일 허여된 미국 특허 제 5,893,796 호에 기재되어 있다.
기판(122)으로부터의 전도성 재료의 제거에 적합할 수 있는 프로세싱 패드 조립체(222)의 실시예는 일반적으로, 대체로 유전체일 수 있는 평탄화 표면(126)을 포함할 수 있다. 기판(122)으로부터 전도성 재료의 제거에 적합할 수 있는 프로세싱 패드 조립체(222)의 다른 실시는 대체로 전도성인 평탄화 표면(126)을 포함한다. 하나 이상의 접촉 조립체(250)는 기판을 전력 소오스(242)에 연결되도록 제공되어 기판은 프로세싱 중에 전극(292)에 대해 편향될 수 있다. 평탄화 표면(290) 및 전극(292) 및 전극 아래에 배치되는 임의의 부재를 통해 형성되는 개구(210)는 전해질이 기판(112)과 전극(292) 사이의 전도성 통로를 성립하게 한다.
일 실시예에서, 프로세싱 패드 조립체(222)의 평탄화 부분(290)은 폴리우레탄과 같은 유전체이다. 본 발명에 이익일 수 있는 프로세싱 패드 조립체의 예는 본원에 참조되는, "전기 화학적 기계식 평탄화를 위한 전도성 평탄화 물품(Conductive Planarizing Article For Electrochemical Mechanical Planarizing)"의 명칭으로 2003년 6월 6일 출원된 미국 특허 출원 제 10/455,895 호 및 "전기 화학적 기계식 평탄화를 위한 전도성 평탄화 물품(Conductive Planarizing Article For Electrochemical Mechanical Planarizing)"의 명칭으로 2003년 6월 6일 출원된 미국 특허 출원 제 10/455,941 호에 기재되어 있다.
도 4a는 두 개의 접촉 조립체(250)를 통해 제 1 ECMP 스테이션(128)의 부분 단면도이며, 도 5a 내지 도 5c는 도 5a에 도시되는 하나의 접촉 조립체(250)의 측면, 분해 단면도이다. 플레이튼 조립체(230)는 프로세싱 중에 기판(122)의 표면을 편향시키는 전력 소오스(242)에 연결되며 돌출하는 하나 이상의 접촉 조립체(250)를 포함한다. 접촉 조립체(250)는 플레이튼 조립체(230), 프로세싱 패드 조립체 (222)의 일부, 또는 개개의 부재에 연결될 수 있다. 두 개의 접촉 조립체(250)는 도 3a에 도시되지만, 임의의 수의 접촉 조립체는 플레이튼 조립체(230)의 중심선에 대해 임의의 수의 구성으로 분배될 수 있으며 이용될 수 있다.
접촉 조립체(250)는 일반적으로 플레이튼 조립체(230)를 통해 전력 소오스(242)에 전기적 연결되며 프로세싱 패드 조립체(222) 내에 형성되는 개개의 개구(368)를 통해 적어도 부분적으로 연장하도록 이동될 수 있다. 접촉 조립체(250)의 위치는 플레이튼 조립체(230)에 걸쳐서 미리 결정된 구성을 갖도록 선택될 수 있다. 미리 결정된 프로세스를 위해서, 개개의 접촉 조립체(250)는 다른 개구(368) 내에 재위치될 수 있으며, 접촉 조립체를 포함하지 않는 개구는 플레넘(206)으로부터 전해질의 유동을 기판으로 허용하는 노즐(394)(도 4d 내지 도 4e)로 채워지거나 스토퍼(392)로 플러깅될 수 있다. 본 발명으로부터 이익일 수 있는 하나의 접촉 조립체는 본원에 전체가 참조되며, 버터필드(Butterfield)에 의해 2003년 5월 23일 출원된 미국 특허 출원 제 10/445,239 호에 기재된다.
도 3a에 대해 이후에 기재되는 접촉 조립체(250)의 실시예가 롤링 볼 컨택(rolling ball contact)을 도시하지만, 접촉 조립체(250)는 프로세싱 중에 기판(122)을 전기적으로 편향시킬 수 있는 전도성 상부 층 또는 표면을 갖는 구조물 또는 조립체를 대안적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 접촉 조립체(250)는 전도성 재료 또는 그 중에서도 특히, 내부에 분산되는 전도성 입자(356)를 갖는 폴리머 메트릭스(354)와 같은, 전도성 복합물(즉, 전도성 부재는 일체형으로 분산되거나 상부 층을 포함하는 재료를 포함한다) 또는, 전도성 코팅된 섬유로 제조되는 상부 층(352)을 갖는 패드 구조물(350)을 포함할 수 있다. 패드 구조물(350)은 패드 조립체의 상부 표면에 전해질 전달을 위해 관통하여 형성된 하나 이상의 개구(210)를 포함할 수 있다. 적합할 수 있는 접촉 조립체의 다른 예는 본원에 전체가 참조되며 휴(Hu) 등에 의해 2003년 11월 3일 출원된 미국 가출원 제 60/516,680 호에 기재되어 있다.
일 실시예에서, 각각의 접촉 조립체(250)는 중공 하우징(302), 어댑터(304), 볼(306), 접촉 부재(314) 및 클램프 부싱(316)을 포함한다. 볼(306)은 전도성 외부 표면을 가지며 하우징(302) 내에 이동가능하게 배치된다. 볼(306)은 평탄화 표면(126) 위에서 연장하는 볼(306)의 일부분 이상을 갖는 제 1 위치 및 볼(306)이 평탄화 표면(126)과 실질적으로 동일 평면 상에 있는 하나 이상의 제 2 위치 내에 배치될 수 있다. 볼(306)이 평탄화 표면(126) 아래로 완전히 이동할 수 있다는 점도 고려해야 한다. 볼(306)은 일반적으로 기판(122)을 전력 소오스(242)에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 기판을 편향시키는 복수의 볼(306)은 도 3c에 도시된 단일 하우징(358) 내에 배치될 수 있다는 점을 고려해야 한다.
전력 소오스(242)는 일반적으로 프로세싱 중에 볼(306)에 포지티브 전기 바이어스를 제공한다. 평탄화 표면들 사이에서, 전력 소오스(242)는 프로세스 화학약품에 의해 볼(306) 상에서의 침식을 최소화하기 위해서 볼(306)에 네거티브 바이어스를 선택적으로 가할 수 있다.
하우징(302)은 프로세싱 중에 소오스(248)로부터 기판(122)에 전해질의 유동을 위한 도관을 제공하도록 구성된다. 하우징(302)은 프로세스 화학약품과 양립할 수 있는 유전체 재료로 제조된다. 하우징(302) 내에 형성되는 시트(326)는 볼(306)이 하우징(302)의 제 1 단부(308)로부터 통과하는 것을 방지한다. 시트(326)는 유체 유동이 볼(306)과 시트(326) 사이의 하우징(302)을 빠져나오도록 내부에 형성되는 하나 이상의 그루브(348)를 포함할 수 있다. 볼(306)을 지나는 유체 유동을 유지시키는 것은 볼(306)을 침식시키는 프로세스 화학약품의 성향을 최소화할 수 있다.
접촉 부재(314)는 클램프 부싱(316)과 어댑터(304) 사이에 연결된다. 접촉 부재(314)는 일반적으로 하우징(302) 내 볼 위치의 범위를 통해 대체로 또는 완전히 어댑터(304) 및 볼(306)을 전기적으로 연결하도록 구성된다. 일 실시예에서, 접촉 부재(314)는 스프링 형태로 구성될 수 있다.
도 4a 내지 도 4e 및 도 5a 내지 도 5c에 도시되며 도 6에 상세히 도시된 실시예에서, 접촉 부재(314)는 극성 배열로 연장하는 복수의 굴곡(344)을 갖는 환형 베이스(342)를 포함한다. 굴곡(344)은 일반적으로 프로세스 화학약품으로 이용할 수 있는 회복성 전도성 재료로 제조된다. 일 실시예에서, 굴곡(344)은 금 도금된 베릴륨 구릴 제조된다.
도 4a 및 도 5a 내지 도 5b와 관련하여, 클램프 부싱(316)은 연장하는 나사산 기둥(422)을 갖는 플레어형 헤드(424)를 포함한다. 클램프 부싱(316)은 유전체 재료 또는 전도성 재료, 또는 이들의 조합물로 제조될 수 있으며, 일 실시예에서, 하우징(302)처럼 동일한 재료로 제조된다. 플레어형 헤드(424)는 접촉 조립체(250)의 중심선에 대해 예각으로 굴곡(344)를 유지하여, 접촉 조립체(314)의 굴곡 (344)은 볼(306)의 표면 주위에 미치도록 위치되어 볼(306)의 이동 범위를 통해 접촉 조립체(250)의 조립 중에 굴곡(344)에 벤딩, 바이딩 및 또는 손상을 방지한다.
볼 (306)은 솔리드이거나 중공형일 수 있으며, 통상적으로 전도성 재료로 제조된다. 예를 들어, 볼(306)은 전도성 재료 중에서도 특히 금속, 전도성 탄소 또는 흑연과 같은 전도성 재료로 채워지는 금속, 전도성 폴리머 또는 중합 재료로 제조될 수 있다. 이와 달리, 볼(306)은 전도성 재료로 코팅되는 솔리드나 중공형 코어로 형성될 수 있다. 코어는 전도성 커버링으로 적어도 부분적으로 코팅되며 비 전도성일 수 있다.
볼(306)은 일반적으로, 하나 이상의 스프링, 부력 또는 유동력에 의해 평탄화 표면(126)을 향해 작용한다. 도 5에 도시된 실시예에서, 전해질 소오스(248)로부터 플레이튼 조립체(230) 및 클램프 부싱(316) 및 어댑터(304)를 통해 형성되는 통로를 통한 유동은 프로세싱 중에 볼(306)이 기판과 접촉하게 한다.
도 7은 제 2 ECMP 스테이션(130) 일 실시예의 단면도이다. 제 1 및 제 3 ECMP 스테이션(128, 132)은 유사하게 구성될 수 있다. 제 2 ECMP 스테이션(130)은 일반적으로 완전한 전도성 프로세싱 패드 조립체(604)를 지지하는 플레이튼(602)을 포함한다. 플레이튼(602)은 프로세싱 패드 조립체(604)를 통해 전해질을 전달하돌고 전술된 플레이튼 조립체(230)과 유사하게 구성될 수 있으며, 플레이튼(602)은 프로세싱 패드 조립체(604)의 평탄화 표면에 전해질을 공급하도록 구성되며 인접하여 배치되는 유체 전달 암(도시되지 않음)을 가질 수 있다. 플레이튼 조립체(602)는 종료점 탐지를 용이하게 하기 위해서 계량기 또는 센서(254)(도 3에 도시됨)들 중 하나 이상을 포함한다.
일 실시예에서, 프로세싱 패드 조립체(604)는 전도성 패드(610)와 전해질(614) 사이에 끼워진 삽입형 패드(612)를 포함한다. 전도성 패드(610)는 최상부 프로세싱 표면을 걸쳐서 실질적으로 전도성이며, 일반적으로, 이 중에서도 특히, 내부에 분산되는 전도성 입자 또는 전도성 코팅되는 섬유를 갖는 폴리머 메트릭스와 같은 전도성 합성물 또는 전도성 재료(즉, 전도성 부재는 평탄화 표면을 포함하는 재료를 포함하거나 일체형으로 분산된다)로 제조된다. 전도성 패드(610), 삽입형 패드(612), 및 전극(614)은 단일, 교체가능한 조립체로 제조될 수 있다. 프로세싱 패드 조립체(604)는 일반적으로, 전해질이 전극(614)과 전도성 패드(610)의 최상부 표면(620) 사이를 통과하도록 투과성이거나 다공성이다. 도 7에 도시된 실시예에서, 프로세싱 패드 조립체(604)는 전해질이 관통하여 유동하는 개구(622)로 관통된다. 일 실시예에서, 전도성 패드(610)는 전도성 섬유 상에 배치된 폴리머 메트릭스 상에 배치되는 전도성 재료 예를 들어, 짜인 구리 코팅되는 폴리머 상에 배치되는 폴리머 메트릭스 내의 주석 입자로 구성된다. 전도성 패드(610)는 도 3 실시예의 접촉 조립체용으로 이용될 수도 있다.
전도성 포일(616)은 부가적으로 전도성 패드(610)와 서브패드(612) 사이에 배치될 수 있다. 포일(616)은 전력 소오스(242)에 연결되며, 전도성 패드(610)에 걸쳐서 소오스(242)에 의해 가해지는 전압의 균일한 분포를 제공한다. 전도성 포일(616)을 포함하지 않는 실시예에서, 전도성 패드(610)는 예를 들어, 패드(610)에 일체형인 터미널을 통해 전력 소오스(242)에 직접 연결될 수 있다. 부가적으로, 패드 조립체(604)는 과 전도성 패드(610)에 기계 강도를 제공하며, 포일(616)을 따라 삽입형 전도성 패드(618)를 포함할 수 있다. 적합한 패드 조립체의 예는 이전에 통합된 미국 특허 출원 제 10/455,941 호 및 10/455,895 호에 기재되어 있다.
연마 조성물 및 프로세스
일 양상에서, 텅스텐과 같은 금속을 평탄화할 수 있는 연마 조성물이 제공된다. 일반적으로, 연마 조성물은 하나 이상의 산계 전해질 시스템, 유기염을 포함하는 제 1 킬레이트제, 약 2 내지 10의 pH를 제공하기 위한 pH 조절제 및 용매를 포함한다. 연마 조성물은 아민계, 아미드계, 및 이들의 조성물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 기능기를 갖는 제 2 킬레이트제를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 산계 전해질 시스템은 바람직하게, 두 개의 산계 전해질 시스템, 예를 들어, 황산계 전해질 시스템 및 인산계 전해질 시스템을 포함한다. 연마 조성물의 실시예는 벌크 및/또는 잔여 재료를 연마하는데 이용될 수 있다. 연마 조성물은 연마용 입자와 같은, 하나 이상의 부식 억제제 또는 연마 강화 재료를 선택적으로 포함할 수 있다. 본 원에 기재된 조성물은 산화제가 없는 조성물이지만, 본 발명은 연마용 재료로 더 이용될 수 있는 연마 강화 재료와 같은 산화제의 이용을 예상한다. 본 원에 기재된 연마 조성물은 ECMP 중에 기판 표면으로부터, 평탄화 형태 결점의 감소와 보다 평탄한 기판 표면을 산출하면서 텅스텐과 같은 재료의 효과적인 제거율을 개선한다. 조성물의 실시예는 한-단계 또는 두-단계 연마 프로세스에 이용될 수 있다.
연마 조성물은 텅스텐을 제거하는데 특히 유용할 수 있다. 연마 조성물은 알루미늄, 백금, 구리, 티타늄, 티타늄 질화물, 탄탈, 탄탈 질화물, 코발트, 금, 은, 루테늄, 및 이들의 조합물과 같은 다른 전도성 재료를 제거할 수도 있다고 여겨진다. 전도성 패드(203)와 접촉하는 것과 같은 기계식 마모 및/또는 마모제, 및/또는 가해진 전기 바이어스로부터의 양극 분해는 이들 전도성 재료의 제거율을 향상시키며 평면성을 향상시키는데 이용될 수 있다.
황산계 전해질 시스템은 예를 들어, 황산(H2SO4), 및/또는 예를 들어, 암모늄 수소 황산염(NH4HSO4), 암모늄 황산염, 포타슘 황산염, 텅스텐 황산염, 또는 이들의 조합물을 포함하는 이들의 유도체 염과 같은 황산계(SO4 2 -)를 갖는 화합물 및 전해질을 포함하며, 이들의 황산은 바람직하다. 유도체 염은 이 중에서도 특히, 암모늄(NH4 +), 소듐(Na+), 테트라메틸 암모늄(Me4N+), 포타슘(K+) 염, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
인산계 전해질 시스템은 예를 들어, 인산, 및/또는 예를 들어, 암모늄(NH4 +), 소듐(Na+), 테트라메틸 암모늄(Me4N+), 포타슘(K+) 염, 텅스텐 인산염, 암모늄 이수소 인산염(((NH4)H2PO4), 이암모늄 수소 인산염(((NH4)2HPO4), 및 이들의 조합물을 포함하는 M과, 인산염(Mx (3-x)PO4)(x = 1, 2, 3)을 포함하는 이들의 유도체 염을 갖는 전해질 및 화합물을 포함하며, 이들의 인산은 바람직하다. 이와 달리, 아세트산 및/또는 유도체 염을 포함하는 아세트산계 전해질, 또는 살리실산 및/또는 유 도체 염을 포함하는 살리실산계 전해질은 인산계 전해질 시스템 대신 이용될 수 있다. 본원에 기재된 산계 전해질 시스템은 기판을 처리하기 위한 바람직한 pH 레벨을 유지하도록 조성물을 버퍼링할 수도 있다. 본 발명은 또한, 공지된 그리고 비공지된 통상적인 전해질을 본 원에 기재된 프로세스를 이용하여 본원에 기재된 조성물을 형성하는데 이용될 수 있다는 점을 고려한다.
황산계 전해질 시스템 및 인산계 전해질 시스템은 본원에 기재된 프로세스를 실행하기 위한 적합한 전도성을 제공하기 위해서 용액의 총 조성물의 약 0.1 내지 약 30 중량 퍼센트(wt%) 또는 부피 퍼센트(vol%)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 약 1 부피% 내지 약 3 부피% 사이의 약 0.5 부피% 내지 약 3 부피%와 같은 약 0.2 부피% 내지 약 5 부피% 사이의 산 전해질 농도는 조성물에 이용될 수 있다. 개개의 산 전해질 조성물은 연마 조성물들 사이에서 다양할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 조성물에서, 산 전해질은 벌크 금속 제거를 위해, 약 1.5 부피% 내지 약 3 부피% 황산 및 약 2 부피% 내지 약 3 부피%의 인산을 포함할 수 있으며, 제 2 조성물에서, 잔여 금속 제거를 위해, 약 1 부피% 내지 약 2 부피%의 황산 및 약 1.5 부피% 내지 약 2 부피%의 인산을 포함할 수 있다. 본 발명은 제 1 조성물의 농도보다는 적은 황산 및/또는 인산 농도를 갖는 제 2 조성물을 포함하는 조성물의 실시예를 고려한다.
본 발명의 일 양상 또는 성분은 전기화학적 분배 프로세스를 강화하기 위해서 기판의 표면과 복합체를 형성하도록 하나 이상의 킬레이트제 이용이다. 본 원에 기재된 이의의 실시예에서, 킬레이트제는 텅스텐, 이온과 같은 전도성 재료의 이온을 바인딩할 수 있으며, 금속 재료의 제거율을 증가시키며 그리고/또는 연마 성능을 향상시킨다. 킬레이트제는 기판을 처리하기 위한 바람직한 pH 레벨을 유지하기 위해서 연마 조성을 버퍼링하는데 이용될 수도 있다.
킬레이트제의 하나의 적합한 카테고리는 무기 또는 유기산 염을 포함한다. 적합할 수 있는 다른 유기산 염은 카르복실기, 디카르복실기, 트리카르복실기, 히드록실기와 카르복시화기의 혼합물, 및 이들의 조합물로부터 선택되는 하나 이상의 기능기를 갖는 화합물 염이다. 텅스텐과 같은, 제거를 위한 금속 재료는 기능기와 묶이기 전, 묶이는 중 또는 묶인 후에, 임의의 산화 상태일 수 있다. 기능기는 프로세싱 중에 기판 표면 상에 생성되는 금속 재료를 바인딩할 수 있으며 기판 표면으로부터 금속 재료를 제거할 수 있다.
적합한 무기 또는 유기산 염은 암모늄 옥살산, 암모늄 구연산, 암모늄 숙신산, 일 염기 포타슘 구연산, 이염기 포타슘 구연산, 삼염기 포타슘 구연산, 포타슘 타르타르산, 암모늄 타르타르산, 포타슘 숙신산, 포타슘 옥살산, 및 이들의 조합물과 같은 유기 산의 포타슘 염 및 암모늄을 포함한다. 하나 이상의 산 전해질을 갖는 킬레이트제의 염을 형성하는데 이용하기 위한 적합한 산의 예는 벌크 금속 제거를 위해, 약 1.5 부피% 내지 약 3 부피% 황산 및 약 2 부피% 내지 약 3 부피%의 인산을 포함할 수 있으며, 제 2 조성물에서, 잔여 금속 제거를 위해, 약 1 부피% 내지 약 2 부피%의 황산 및 약 1.5 부피% 내지 2 부피%의 인산을 포함할 수 있다. 본 발명은 제 1 조성물보다 적은 농도의 인산 및/또는 황산을 갖는 제 2 조성물을 포함하는 조성물의 실시예를 고려한다.
본 발명의 일 양상 또는 성분은 전기화학적 분해 프로세스를 강화하는, 기판의 표면과 복합체를 형성하기 위한 하나 이상의 킬레이트제 이용이다. 본 원에 기재된 임의의 실시예에서, 킬레이트제는 텅스텐 이온과 같은 전도성 재료의 이온을 바인딩할 수 있으며, 금속 재료의 제거율을 증가시키며 그리고/또는 연마 성능을 향상시킬 수 있다. 킬레이트제는 기판을 프로세싱하기 위한 바람직한 pH 레벨을 유지하기 위해서 연마 조성물을 버퍼링하는데 이용될 수도 있다.
킬레이트제의 한 적합한 카테고리는 무기 또는 유기산 염을 포함한다. 적합할 수 있는 다른 유기산 염은 무기 또는 유기산 염을 포함한다. 적합할 수 있는 다른 유기산 염은 카르복실기, 디카르복실기, 트리카르복실기, 히드록실기와 카르복시화기의 혼합물, 및 이들의 조합물로부터 선택되는 하나 이상의 기능기를 갖는 화합물 염이다. 텅스텐과 같은, 제거를 위한 금속 재료는 기능기와 묶이기 전, 묶이는 중 또는 묶인 후에, 임의의 산화 상태일 수 있다. 기능기는 프로세싱 중에 기판 표면 상에 생성되는 금속 재료를 바인딩할 수 있으며 기판 표면으로부터 금속 재료를 제거할 수 있다.
적합한 무기 또는 유기산 염은 암모늄 옥살산, 암모늄 구연산, 암모늄 숙신산, 일 염기 포타슘 구연산, 이염기 포타슘 구연산, 삼염기 포타슘 구연산, 포타슘 타르타르산, 암모늄 타르타르산, 포타슘 숙신산, 포타슘 옥살산, 및 이들의 조합물과 같은 유기 산의 포타슘 염 및 암모늄을 포함한다. 하나 이상의 카르복시화기를 갖는 킬레이트제의 염을 형성하는데 이용하기 위한 적합한 산의 예는 시트릭산, 타르타르산, 숙신산, 옥살산, 아세트산, 아디프산, 부티르산, 카프르산, 카프로산, 카프리산(caprylic acid), 글루타르산, 글리콜산, 포르마익산(formaic acid), 푸마르산, 젖산, 라우르산, 말산, 말레산, 말론산, 미리스트산, 프라미트산, 프탈산, 프로피온산, 피루브산, 스테아르산, 발레르산, 및 이들의 조합물을 포함한다.
연마 조성물은 조성물의 0.1 내지 15 중량% 또는 부피%, 예를 들어, 약 1 내지 3 부피% 또는 중량%와 같은 약 0.2 내지 5 부피% 또는 중량%의 농도로 하나 이상의 무기 또는 유기염을 포함할 수 있다. 예를 들어, 약 0.5 중량% 내지 약 2 중량%의 암모늄 구연산염은 연마 조성물로 이용될 수 있다.
이와 달리, 아민기, 아미드기, 히드록시기 및 이들의 조합물로부터 선택되는 하나 이상의 기능기를 갖는 제 2 킬레이트제는 조성물로 이용될 수 있다. 바람직한 기능기는 아민기, 아미드기, 히드록시기, 및 이들의 조합물로부터 선택되며, 카르복시화기, 디카르복시화기, 트리카르복시화기, 및 이들의 조합물과 같은 산성 기능기를 갖지 않는다. 연마 조성물은 약 0.1 % 내지 약 5 %의 부피 % 또는 중량 %의 농도, 그러나 바람직하게는, 약 1 % 내지 약 3 %의 부피% 또는 중량 %, 예를 들어, 약 2 %의 부피 % 또는 중량 %로 이용되는 농도로 아민기, 아미드기, 히드록시기, 및 이들의 조합물로부터 선택되는 하나 이상의 기능기를 갖는 하나 이상의 킬레이트제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 약 2 부피 % 및 약 3 부피 %의 에틸렌디아민은 킬레이트제로서 이용될 수 있다. 적합한 킬레이트제의 다른 예는 에틸렌디아민, 및 디에틸렌트리아민, 헥사디아민, 아미노산, 에틸렌디아민에테르아세트산, 에틸포름아미드를 포함하는 이들의 유도체, 또는 이들의 조합물과 같은 하나 이상의 아민 및 아미드 기능기를 갖는 화합물을 포함한다.
용액은 약 2 내지 10 pH를 달성하기 위해서 하나 이상의 pH 조절제를 포함할 수 있다. pH 조절제의 양은 다른 성분의 농도가 여러 포뮬레이션으로 변경되기 때문에 다양할 수 있지만, 일반적으로, 전체 용액은 약 70 중량 % 이하의 바람직하게는 약 0.2 내지 25 중량 %의 범위인 하나 이상의 pH 조절제를 포함할 수 있다. 여러 화합물은 소정의 농도에 있어서 여러 pH 레벨을 제공할 수 있으며, 예를 들어, 조성물은 바람직한 pH 레벨을 제공하기 위해서 포타슘 수산화물, 소듐 수산화물, 암모늄 수산화물, 테트라메틸 암모늄 수산화물(TMAH), 또는 이들의 조합물과 같은 염기의 약 0.1 중량 % 내지 약 10 중량 %의 염기를 포함할 수 있다. 하나 이상의 pH 조절제는 유기산계 예를 들어, 아세트산, 시트릭산, 옥살산과 같은 카르복시산, 인산, 암모늄 인산염, 포타슘 인산염을 포함하는 인-함유 성분, 이들의 조합물, 또는 이들의 화합물로부터 선택될 수 있다. 염산, 황산, 및 인산을 포함하는 무기산은 연마 조성물로서 이용될 수도 있다.
통상적으로, 연마 조성물 내의 pH 조절제의 양은 다양한 연마 프로세스를 위해서 여러가지 구성요소를 갖는 성분을 위해 바람직한 pH 범위에 따라서 변할 수 있다. 예를 들어, 다량의 텅스텐 연마 프로세스에서, pH 조절제의 양은 약 6 내지 약 10 사이의 pH 레벨을 생성시키도록 조절될 수 있다. 다량의 텅스텐 제거 성분 일 예에서의 pH는 약 7 내지 9의 범위를 갖는 중성 또는 염기성 pH이며, 예를 들어 약 8 내지 9 사이와 같은, 7 이상 내지 약 9 이하의 염기성 용액이다.
잔여 텅스텐 연마 프로세스를 위한 다른 예에서, pH 조절제의 양은 약 2 내지 약 8 사이의 pH 레벨을 생성시키도록 조절될 수 있다. 잔여 텅스텐 제거 조성 물 일 예의 pH는 약 6 내지 약 7 사이의 범위의 중성 또는 산성 pH이며, 예를 들어, 약 6.4 내지 약 6.8 사이의 범위와 같은, 6 이상 내지 7 미만의 산성 pH 이다.
본 발명에 포함되는 조성물은 약 1 부피% 내지 약 3 부피%의 황산, 약 1 부피% 내지 약 3 부피%의 인산, 약 1 중량% 내지 3 중량%의 암모늄 시트르산, 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 에틸렌디아민, 약 7 내지 약 9 사이의 범위를 갖는 pH를 제공하는, 포타슘 수산화물, 및 탈이온수를 포함하는 조성물과 같은, 약 1 부피% 내지 약 5 부피%의 황산, 약 1 부피% 내지 약 5 부피%의 인산, 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 암모늄 시트르산, 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 에틸렌디아민, 약 6 내지 약 10의 pH를 제공하는 pH 조절제, 및 탈이온수를 포함할 수 있다. 다른 실시예의 조성물은 약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 황산, 약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 인산, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 암모늄 시트르산, 약 3 내지 약 8사이의 범위와 같은, 약 2 내지 약 8 사이의 pH를 제공하는 pH 조절제, 및 탈이온수를 포함할 수 있다. 다른 실시예의 조성물은 약 0.5 부피 % 내지 약 2 부피%의 황산, 약 0.5 부피% 내지 약 2 부피%의 인산, 약 0.5 중량% 내지 약 2 중량%의 암모늄 시트르산, 약 6 내지 약 7 사이의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물, 및 탈이온수를 포함할 수 있다.
본원에 기재된 임의의 실시예에서, 본원에 기재된 바람직한 연마 조성물은 산화제가 없는 조성물, 예를 들어, 산화기(oxidizer) 및 산화제가 없는 조성물이다. 산화기 및 산화제의 예는 제한됨 없이, 수소 과산화물, 암모늄 과산화황, 포타슘 요오드산염, 포타슘 펌난가네이트(potassium permnanganate), 및 이중에서도 특히 세륨함유 질화물, 세륨함유 암모늄 질화물, 브롬산염, 염소산염, 크롬산염, 요오드산을 포함하는 세륨 화합물을 포함한다.
이와 달리, 연마 조성물은 산화 화합물을 포함할 수 있다. 전술된 적합한 산화제 화합물의 예는 제 2 철 질산염, 질산, 및 포타슘 질산염을 포함하는 질산염 화합물이다. 전술된 조성물의 하나의 다른 실시예에서, 제 2 철 질산염(Fe(NO3)3)를 포함하는, 질산(HNO3), 및 이들의 유도체 염과 같은 질산염기(NO3 1-)를 갖는 전해질 및 화합물과 같은, 질산계 무전해 시스템은 황산계 전해질 대신에 이용될 수 있다.
본원에 기재된 임의의 실시예에서, 식각 억제제, 예를 들어, 부식 억제제는 화학 또는 전기 수단, 기판 표면과 주변 전해질 사이의 화학적 상호작용을 최소화하는 재료의 층을 형성함으로써 금속 표면의 산화 또는 부식을 감소시키도록 첨가될 수 있다. 억제제에 의해 형성되는 재료의 층은 전기화학 증착 및/또는 분해를 제한하도록 기판 표면으로부터 전기화학 전류를 억제하거나 최소화할 수 있다.
텅스텐의 식각 억제제는 고체 텅스텐의 가용성 텅스텐 화합물로의 전환을 억제하며, 동시에 조성물을 마모에 의해 고르게 제거될 수 있는 연질의 산화 필름으로 전환시킨다. 텅스텐에 있어 유용한 식각 억제제는 질소 함유 복소고리, 알킬 알루미늄 이온, 아미노 알킬, 아미노산과 같은 질소 함유 기능 기를 갖는 화합물을 포함한다. 식각 억제제는 질소 함유 복소고리 기능 기, 예를 들어, 2,3,5-트리메틸피라진, 2-에틸-3,5-디메틸피라진, 퀴녹살린, 아세틸피롤, 피리다진, 히스티딘, 피라진, 벤지미다졸 및 이들의 혼합물를 포함하는 화합물과 같은 부식 억제제를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "알킬 암모늄 이온"은 수성 용액 내에 알킬 암모늄을 생성시킬 수 있는 기능 기를 갖는 질소 함유 화합물을 언급한다. 질소 함유 기능 기와 함께 화합물을 포함하는 수성 용액 내에 생성되는 알킬암모늄 이온의 레벨은 용액 pH 및 선택된 화합물 또는 화합물들의 관계이다. 9.0 미만의 pH를 갖는 수성 용액에서 알킬 암모늄 이온 기능 기의 억제량을 생성하는 질소 함유 기능기 부식 억제제의 예는 이소스티어링에틸리미디도늄(isostearylethylimididonium), 세틸트리메틸 암모늄 수산화물, 알카터지(alkaterge) E (2-헵타디케닐-4-에틸-2 옥사졸린 4-메탄올), 약수(aliquat) 336(트리카필메틸 암모늄 클로라이드), 뉴오스펫(nuospet) 101 (4,4 디메틸옥살졸린다인), 테트라부틸암모늄 수산화물, 두데킬아민, 테트라메틸암모늄 수산화물, 이들의 유도체, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
유용한 아미노 알킬 부식 억제제는 예를 들어, 아미노프로필실란올, 아미노프로필실록산, 두데킬아민, 이들의 혼합물, 및 예를 들어, 리신, 타이로신, 글루타민, 글루타민산, 글리신, 시스틴 및 글리신을 포함하는, 합성 및 자연 발생 아미노산을 포함한다.
텅스텐 식각의 바람직한 알킬 암모늄 이온 기능기 함유 억제제는 오에스아이 스페셜리티, 아이엔씨.(OSI Specialities, Inc)로부터 제조된 실퀘스트 에이-1106(SILQUEST A-1106)은 약 60 중량%(wt%) 수, 약 30 중량% 아미노프로필실록산, 및 약 10 중량% 아미노프로필실란올의 혼합물이다. 아미노프로필실록산 및 아미노 프로필실란올 각각은 7 미만의 pH에서 대응하는 알킬암모늄 이온의 억제량을 형성한다.
텅스텐 식각의 적합한 억제제의 예는 두데킬트리메틸암모늄 브롬화물과 같은 아킬 암모늄의 할로겐 유도체, 폴리에틸렌이민과 같은 이만, 칼슘 아세테이트와 같은 카르복시산 유도체, 디(메르캅토프로필)디메톡실실란과 같은 오가노실리콘 화합물, 및 폴리메틸아크릴레이트와 같은 폴리아크릴레이트를 포함한다.
텅스텐 식각의 억제제는 약 0.001 중량% 내지 약 2.0 중량%, 바람직하게는 약 0.005 중량% 내지 약 1.0 중량%, 가장 바람직하게는 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량% 범위의 양을 갖는 본 발명의 조성물로 현존할 수 있다.
텅스텐 식각의 억제제는 약 9.0 이하의 pH를 갖는 조성물로 효과적이다. 본 발명의 조성물은 약 7.0 미만, 가장 바람직하게는 약 6.5 미만의 pH를 갖는 것이 바람직하다.
다른 억제제는 약 0.001 중량% 내지 약 5.0 중량%의 하나 이상의 아졸기로부터 유기 화합물을 포함할 수 있다. 약 0.2 중량% 내지 약 0.4 중량%의 범위가 일반적으로 바람직한 범위이다. 아졸기를 갖는 유기 화합물의 예는 벤조트리아졸, 메르캅토벤조트리아졸, 5-메틸-1-벤조트리아졸, 및 이들의 조합물을 포함한다. 다른 적합한 부식 억제제는 고리 화합물인 막 형성제 예를 들어, 이미드아졸, 벤지미드아졸, 트리아졸, 및 이들의 조합물을 포함한다. 히드록시, 아미노, 이미노, 카르복시, 니트로 및 알킬 구성기를 갖춘 벤조트리아졸, 이이드아졸, 벤지미드아졸, 트리아졸의 유도체는 부식 억제제로서 이용될 수도 있다. 다른 부식 억제제는 이 중에서도 특히, 요소 및 티오요소를 포함한다.
이와 달리, 중합 억제제, 비제한 예를 들어, 폴리알킬아릴 에테르 포스페이트 또는 암모늄 노닐페놀 에톡실레이트 설페이트는 조성물의 약 0.002 부피% 또는 중량% 내지 약 1.0 부피% 또는 중량%의 양으로 아졸 함유 억제제를 갖추어 대체되어 이용될 수 있거나 관련될 수 있다.
전술된 연마 조성물이 산화제(산화제-없는) 그리고 연마 입자(연마제-없는)가 없으며, 연마 입자를 포함하는 하나 이상의 표면 처리 강화 및/또는 제거율 강화 재료, 하나 이상의 산화제, 및 이들의 조합물을 포함하여 계획한다. 하나 이상의 계면활성제는 처리 중에 생성되는 금속 및 금속 이온 또는 부산물과 같은, 분해 또는 가용성 재료를 증가시키며, 연마 조성물 내 연마 입자의 임의의 잠재 덩어리를 감소시키며, 화학적 안정성을 향상시키고, 그리고 연마 조성물 성분의 분해를 감소시키기 위해서 연마 조성물 내에 이용될 수 있다. 적합한 산화제 및 연마제는 본원에 기재된 청구 범위 양상과 일치하지 않는 범위에서 참조되는, 2004년 2월 26일 출원된 미국 특허 출원 제 10/378,097 호에 기재되어 있다.
이와 달리, 연마 조성물은 기판 표면의 연마에서 연마 조성물의 효율성을 향상시키기 위해서, 억압제, 강화제, 레벨러, 광택제, 안정제, 및 스트리핑 제(stripping agent)를 포함하는 전해질 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 첨가제는 금속 원자의 이온화율을 감소시킬 수 있어서 분해 프로세스를 억제하는 반면 다른 첨가제는 완성된, 광택이 있는 기판 표면을 제공할 수 있다. 첨가제는 약 15 중량% 또는 부피% 이하의 농도의 연마 조성물로 존재할 수 있으며, 연 마 후 바람직한 결과에 따라서 변할 수 있다.
연마 조성물 첨가제의 다른 예는 본원에 기재된 청구 범위 양상과 일치하지 않는 범위에서 참조되는, 2002년 5월 7일 출원된 미국 특허 출원 제 10/141,459 호에 기재되어 있다.
전술된 남은 또는 잔여 연마 조성물은 물, 바람직하게는 탈이온수를 포함하는 극성 용제와 같은 용제이다. 다른 용제는 예를 들어, 알콜 또는 글리콜과 같은 유기 용제를 포함할 수 있으며, 몇몇의 실시예에서는 물과 결합될 수 있다. 용제의 양은 조성물 내의 다양한 성분의 농도를 제어하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 전해질은 전술된 바와 같이 농축되는 것처럼 세 번 이하로 농축될 수 있으며 그 후, 전술된 바와 같이 처리 스테이션에서 희석되는 이용 이전에 용재로 희석된다.
일반적으로, ECMP 용액은 통상적인 CMP 용액보다는 보다 더 전도성이 있다. ECMP 용액은 약 10 밀리지멘스(mS) 이상의 전도성을 갖지만, 통상적인 CMP 용액은 약 3 mS 내지 약 5 mS 범위의 전도성을 갖는다. ECMP 용액의 전도성은 ECMP 프로세스 진행률에 상당한 영향을 미치며, 즉, 더 전도성있는 용액은 보다 빠른 제거율을 갖는다. 다량의 재료를 제거하기 위해서, ECMP 용액은 약 10 mS 이상, 바람직하게는 약 40 mS 내지 약 80 mS, 예를 들어, 약 60 내지 약 64 mS와 같은 약 50 mS 내지 약 70 mS 범위의 전도성을 갖는다. 잔여 재료에 있어서, ECMP 용액은 약 10 mS 이상, 바람직하게는 약 30 mS 내지 약 60 mS, 예를 들어, 약 49 mS와 같은 약 40 mS 내지 약 55 mS 범위의 전도성을 갖는다.
전술된 연마 조성물로 처리되는 기판에 있어서 디싱, 부식(금속 피쳐 둘레의 유전체 재료 제거), 및 스크레치와 같은 표면 결점을 덜 포함하는 개선된 표면 처리뿐만 아니라 개선된 평면이 관찰된다. 기재된 조성물은 다음의 예에서 더 기재될 수 있다.
전기화학적 기계식 처리:
기판 표면을 평탄화하며 텅스텐 재료를 제고하기 위해서 화학적 활성, 기계적 활성 및 전기적 활성의 조합을 이용하는 전기화학적 기계식 연마 기술이 다음과 같이 수행될 수 있다. 텅스텐 재료는 텅스텐, 텅스텐 질화물, 텅스텐 실리콘 질화물, 및 그 중에서도 특히, 텅스텐 실리콘 질화물을 포함한다. 다음 프로세스는 텅스텐 제거에 대해 기재되는 반면, 본 발명은 알루미늄, 백금, 구리, 티타늄, 티타늄 질화물, 탄탈, 탄탈 질화물, 코발트, 금, 은, 루테늄 및 이들의 조합물을 포함하는 텅스텐 제거와 함께 다른 재료의 제거를 고려한다.
과량의 텅스텐 제거는 하나 이상의 처리 단계, 예를 들어, 단일 텅스텐 제거 단계 또는 다량 텅스텐 제거 단계 및 잔여 텅스텐 제거 단계로 수행될 수 있다. 잔여 재료는 하나 이상의 다량 또는 잔여 연마 프로세스 단계 후에 남아 있는 임의의 재료로 광범위하게 정의된다. 일반적으로, 제 1 ECMP 프로세스 중의 다량 제거는 약 50 % 이상, 바람직하게는 약 70 % 이상, 보다 바람직하게는 약 80% 이상, 예를 들어, 90% 이상의 전도성 층을 제거한다. 제 2 ECMP 프로세스 중의 잔여 제거는 남아있는 전도성 재료 모두가 충전된 플러그 뒤에 놓이도록 배리어 층 상에 배치되지 않는다면 대부분을 제거한다.
다량 제거 ECMP 프로세스는 제 1 연마 플레이트 상에서 수행될 수 있으며 잔여 제거 ECMP 프로세스는 제 1 플레이트과 같은 동일하거나 다른 연마 장치의 제 2 연마 플레이튼 상에서 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 잔여 제거 ECMP 프로세스는 다량 제거 프로세스와 함께 제 1 플레이트 상에서 수행될 수 있다. 임의의 베리어 재료는 도 2 에 도시된 장치 내의 제 3 플레이튼과 같은 개개의 플레이튼 상에서 제거될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 프로세스에 따른 전술된 장치는 예를 들어, 다량 제료를 제거하기 위한 제 1 플레이튼, 잔여 제거를 위한 제 2 플레이튼 및 베리어 제거를 위한 제 3 플레이튼을 포함하는 텅스텐 재료를 제거하기 위한 세 개의 플레이튼을 포함하며, 상기 다량 및 잔여 프로세스는 ECMP 프로세스이며, 배리어 제거는 CMP 프로세스 또는 다른 ECMP 프로세스이다.
도 8a 내지 도 8d는 기재된 기판 표면을 평탄화하기 위한 일 실시예에 따라서 기판 상에서 수행되는 연마 프로세스를 도시하는 개략적 횡단면도이다. 제 1 ECMP 프로세스는 도 8a에 도시된 기판 표면으로부터 다량의 텅스텐 재료를 제거하는데 이용될 수 있으며, 그 후 제 2 ECMP 프로세스는 도 8b 내지 도 8c에 도시된 바와 같은 잔여 텅스텐 재료를 제거한다. 배리어 제거 및 버퍼링과 같은 연속적인 프로세스는 도 8d에 도시된 구조물을 생성시키는데 이용된다. 제 1 ECMP 프로세스는 텅스텐 층의 빠른 제거율을 초래하며, 잔여 텅스텐 재료의 정확한 제거로 인한 제 2 ECMP 프로세스는 기판 피쳐의 감소되거나 최소의 디싱 및 부식된 수평 기판 표면을 형성한다.
도 8a는 다량 텅스텐 재료의 제거를 위한 제 1 전기화학 기계식 연마 기술의 일 실시예를 도시한 개략적 단면도이다. 기판은 제 1 전극을 갖는 플레이튼 또는 베이신(basin)과 같은 리셉터클 내에 배치된다. 기판(800)은 좁은 피쳐 데피니션(narrow feature definitions; 820) 및 넓은 피쳐 데피니션(830)으로 패턴화된 유전체 층(810)을 갖는다. 피쳐 데피니션 (820) 및 피쳐 데피니션(830)은 배리어 재료(840)를 가지며, 상기 배리어 재료에는 전도성 재료(860), 예를 들어 텅스텐에 의해 내부가 증착되는, 티타늄 및/또는 티타늄 질화물이 있다. 과량의 재료의 증착 프로파일은 좁은 피쳐 데피니션(820) 위에 형성되는, 힐 또는 피크로 언그뵈기도 하는 높은 하중부(870) 및 넓은 피쳐 데피니션(830) 위에 벨리로서 언급되기도 하는 최소 하중부(880)를 포함한다.
기재된 연마 조성물(850)은 기판 표면에 제공된다. 연마 조성물은 기판 표면에 약 300 밀리리터/분과 같은, 약 100 내지 약 400 밀리리터/분 범위의 유동률로 제공될 수 있다. 다량 제거 단계에 있어서 연마 조성물의 예는 약 1 부피% 내지 약 5 부피%의 황산, 약 1 부피% 내지 약 5 부피%의 인산, 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 암모늄 시트르산, 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 에틸렌디아민, 약 6 내지 약 10 범위의 pH를 제공하기 위한 pH 조절제, 및 탈 이온수를 포함한다. 연마 조성물의 다른 예는 약 2 부피%의 황산, 약 2 부피%의 인산, 약 2 중량%의 암모늄 시트르산, 약 2 중량%의 에틸렌디아민, 약 8.4 내지 약 8.9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물 및 탈 이온수를 포함한다. 조성물은 약 60 내지 약 64 밀리지멘스(mS) 범위의 전도성을 갖는다. 황산뿐만 아니라 염기성 pH와 같은 강한 식각액(etchants)을 갖는 본원에 기재된 다량 연마 조성물에서, 텅스텐은 더 가용성이며 기재된 잔여 연마 조성물에 비해 증착된 제거율을 나타낸다.
제 2 전극을 포함하는 연마 물품 조립체에 연결되는 연마 물품은 전도성 연마 물품을 통해 기판과 물리적으로 접촉되며 그리고/또는 전기적으로 연결된다. 기판 표면 및 연마 물품은 1 제곱 인치당 약 2 파운드 미만의 압력(lb/in2 또는 psi)(13.8 kPa)으로 접촉된다. 전도성 재료(860)의 제거는 약 1 psi(6.9 kPa)이하, 예를 들어, 약 0.1(0.7 kPa)psi 내지 약 0.8 psi(5.5 kPa) 또는 약 0.1(0.7 kPa)psi 내지 약 0.5 psi(3.4 kPa) 미만과 같은 약 0.01(69 Pa) 내지 약 1 psi(6.9 kPa)의 압력을 갖는 프로세스로 수행될 수 있다. 프로세스의 일 양상에서, 약 0.3 psi(2.1 kPa) 이하의 압력이 이용된다.
본원에 기재되는 연마 압력은 낮은 유전체 상수(k) 유전체 재료를 포함하는 기판의 전단력 및 마찰력 손상을 감소시키거나 최소화한다. 감소하거나 최소화된 힘은 연마로부터 피쳐의 감소되거나 최소의 변형 및 결정 형성을 야기할 수 있다. 게다가, 보다 약한 전단력 및 마찰력은 연마 중에 전도성 재료의 유전체 재료 및 디싱의 부식과 같은 지형 결함의 형성을 감소시키거나 최소화할 뿐만 아니라 디라미네이션을 감소시키는 것이 관찰되었다. 기판과 전도성 연마 물품 사이의 접촉은 기판이 접촉하는 경우에 연마 물품에 전력 소오스를 연결함으로써 전력 소오스와 기판 사이에 전기적 접촉점을 허용한다.
상대적 운동은 기판 표면과 전도성 패드 조립체(222) 사이에 제공된다. 프레이튼 상에 배치되는 전도성 패드 조립체(222)는 약 7rpm 내지 약 50 rpm, 예를 들어, 약 28 rpm의 플레이튼 회전율로 회전하며, 캐리어 헤드 상에 배치되는 기판은 약 7rpm 내지 약 70 rpm, 예를 들어, 약 37 rpm 범위의 캐리어 헤드 회전율로 회전된다. 플레이튼 및 캐리어 헤드의 각각의 회전율은 연마 물품 및 기판이 접촉하는 경우에 감소된 전단력 및 마찰력을 제공한다고 여겨진다. 캐리어 헤드 회전 속도 및 플레이튼 회전 속도 둘 모두는 약 7 rpm 내지 약 40 rpm 미만일 수 있다. 본 발명의 일 양상에서, 본 발명의 프로세스는 텅스텐 재료를 제거하기 위해서 약 1.5:1 내지 약 12:1, 예를 들어, 1.5:1 내지 약 3:1의 플레이튼 회전 속도에 대한 캐리어 헤드 회전 속도의 비율과 같은, 약 1:1 보가 큰 플레이튼 회전 속도에 대한 캐리어 회전 속도의 비율에 의해 플레이튼 회전 속도보다 큰 캐리어 회전 속도로 수행될 수 있다.
전력 소오스(224)로부터의 바이어스는 두 개의 전극 사이에 가해진다. 바이어스는 연마 물품 조립체(222) 내의 전도성 패드 및/또는 전극으로부터 기판(208)으로 전달될 수 있다. 프로세스는 약 20 ℃ 내지 약 60 ℃ 범위의 온도에서 수행될 수도 있다.
바이어스는 일반적으로, 약 300 mm 이하의 직경을 갖는 기판을 처리하기 위해서 약 40 amps의 가해진 전류와 서로 관련되는 약 100 mA/㎠ 이하의 전류 밀도로 제공된다. 예를 들어, 200 mm 직경 기판은 약 0.01 A 내지 약 20 A로부터 가해진 전류와 서로 관련되는, 약 0.01 mA/㎠ 내지 약 50 mA/㎠ 범위의 전류 밀도를 가질 수 있다. 본 발명은 바이어스가 볼트, 암페어 및 와트로 가해지며 측정될 수 있음을 고려하기도 한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전력 공급원은 약 0 와트 내지 100와트의 전력, 약 0볼트 내지 10볼트의 전압, 및 약 0.01 암페어 내지 약 10 암페어 범위의 전류를 가할 수 있다. 전력 적용 예의 약 3 볼트와 같은 약 2.5 볼트 내지 약 4.5 볼트 사이의 전압에서, 볼트는 기재된 다량 연마 조성물의 적용 중에 기판에 가해진다. 기판은 통상적으로 상부에 배치되는 텅스텐의 하중부 다량을 제거하기에 충분한 시간 주기로 전력 전용 및 연마 조성물 통상적으로 노출된다.
바이어스는 기판 표면으로부터 재료를 제거하는 데 있어 사용자 요구에 따라서 전력 및 적용이 변경될 수 있다. 예를 들어, 증가하는 전력 적용이 증가하는 양극 분해를 야기함이 관찰된다. 바이어스는 전기 펄스 조절 기술에 의해 가해질 수도 있다. 펄스 모듈레이션 기술은 변경될 수 있지만, 일반적으로, 제 1 시간 주기로 일정한 전류 밀도 또는 전압을 가하며 그 후, 제 2 시간 주기로 일정한 역 전류 밀도 또는 전압 또는 어떠한 전류 밀도 및 전압을 가하지 않는 사이클을 포함한다. 프로세스는 다양한 전력 레벨 및 기간일 수 있는 하나 이상의 사이클로 반복될 수도 있다. 전력 레벨, 전력의 시간, "온" 사이클, 및 전력이 없는 "오프" 사이클 적용, 및 사이클의 빈도는 제거율, 제거된 재료, 및 연마 프로세스의 범위에 기초하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 증가한 전력 레벨 및 가해진 전력의 증가한 기간이 양극 분해를 증가시키는 것이 관찰되었다.
전기화학적 기계식 연마를 위한 한 펄스 조절 프로세스에서, 펄스 조절 프로세스는 전력 적용이 없는 "오프" 주기를 수반하며, 전력 적용 "온"의 주기로 온/오프 전력 기술을 포함한다. 온/오프 사이클은 연마 프로세스 중에 하나 이상의 시간으로 반복될 수 있다. "온" 주기는 기판 표면으로부터 노출되는 전도성 재료의 제거를 허용하며, "오프" 주기는 표면에 확산되어 전도성 재료와 함께 복합체를 형성하는, 금속 이온과 같이, "온" 주기의 부산물 및 조성물 성분의 연마를 허용한다. 펄스 조절 기술 중에, 프로세스는 금속 이온이 이동하여 비-기계식으로 장애가 되는 영역 내의 부동화 층에 부착함으로써 부식 억제제 및/또는 킬레이트제와 함께 상호작용하는 것으로 여겨진다. 따라서, 프로세스는 "온" 적용 중에, 부동화 층에 의해 덮이지 않는 전기화학적 활성 영역 내의 식각을 허용하며, 그 후 다른 적용 내의 펄스 조절 기술의 "오프"부분 중에 과량 재료의 제거 및 몇몇 영역 내의 부동화 층의 재형성을 허용한다. 따라서, 펄스 조절 기술의 제어는 기판 표면으로부터 제거되는 재료의 양 및 제거율을 제어할 수 있다.
시간의 "온/오프" 주기는 약 1 초 내지 약 60초, 예를 들어, 약 2 초 내지 약 25초 사이일 수 있으며, 본 발명은 기재된 시간 주기보다는 길거나 짧은 "온" 및 "오프" 주기를 갖는 펄스 기술의 이용을 고려한다. 펄스 조절 기술의 일 예에서, 양극 분해 전력은 각각의 사이클의 약 16% 내지 약 66%의 범위로 가해진다.
기재된 재료의 전기화학적 기계식 연마를 위한 온/오프 사이클을 갖는 펄스 조절 기술의 비-제한 예는: 바람직한 연마 결과를 제공하기 위해서, 약 5초 내지 약 10초 범위의 "온" 전력을 가하고 나서 약 2 초 내지 약 25초 범위의 "오프" 전력을 가하지 않는 단계; 약 10초 동안 전력을 가하며 5초 동안 전력을 가하지 않거나, 10초 동안 전력을 가하며 2초 동안 전력을 가하지 않으며, 또는 5초 동안 전력을 가하며 25초 동안 전력을 가하지 않는 단계를 포함한다. 사이클은 각각의 선택된 프로세스를 위해 바람직하게 종종 반복될 수 있다. 펄스 조절 프로세스의 일 예는 본 발명의 청구범위와 일치하지 않는 범위를 참조하는, 공동 양도된 미국 특허 제 6,379,223 호에 기재되어 있다. 펄스 조절 프로세스의 다른 예는 본 발명의 청구범위의 양상과 일치하지 않는 범위에서 참조되는, 2003년 6월 30일 출원된 "전기화학적으로 강화된 화학적 기계식 연마에서의 표면 처리를 개선하는 효과적인 방법"의 명칭으로 미국 동시계속 출원 제 10/611,805 호에 기재되어 있다.
약 15,000 Å/min 이하의 전도성 재료 제거율은 기재된 프로세스에 의해 달성될 수 있다. 보다 높은 제거율이 일반적으로 바람직하지만 프로세스 균일성 및 다른 프로세스 변수(예를 들어, 양극 및 음극에서의 반응 역학)을 최소화하는 목적으로 인해, 약 100 Å/min 내지 약 15,000 Å/min 범위로 제어될 분해율이 일반적이다. 제거될 다량 텅스텐 재료가 5,000 Å 두께 미만인 경우의 본 발명의 일 실시예에서, 전압(또는 (전류)는 약 2,000 Å/min 내지 약 5,000 Å/min 범위와 같은 약 100 Å/min 내지 약 5,000 Å/min 범위의 제거율을 제공하도록 가해질 수 있다. 잔여 재료는 다량 제거율 미만의 비율로 제거되며 기재된 프로세스로 인해 약 400 Å/min 내지 약 1,500 Å/min 범위의 비율로 제거될 수 있다.
제 2 ECMP 프로세스는 과량의 금속 제거가 도 1a에 도시된 바와 같은 디싱(D), 및 도 1b에 도시된 바와 같은 침식(E)으로서 공지된 오목부 또는 볼록부와 같은 지형 결함 형성을 방지하게 하기 위해서 늦춰진다. 따라서, 다수의 전도성 층(860)은 제 2 ECMP 프로세스 중에 남아있거나 잔여 전도성 층(860) 보다 제 1 ECMP 프로세스 중에 보다 빠른 비율로 제거된다. 두-단계 ECMP 프로세스는 결함이 거의 없거나 없는 평탄한 표면을 생성시키면서 전체 기판 처리의 수율을 증가시킨다.
도 8b는 제 1 ECMP 프로세스의 다량, 예를 들어 약 90 % 제거 후에 약 50 % 이상의 전도성 재료(860)가 제거된 후 제 2 ECMP 연마 단계를 도시하고 있다. 제 1 ECMP 프로세스 후에, 전도성 재료(860)는 높은 하중부(870), 피크, 및/또는 최소 하중부(880), 벨리를 여전히 포함하지만, 감소한 비례적 크기를 갖는다. 그러나, 전도성 재료(860)는 기판 표면(도시되지 않음)에 걸쳐서 다소 평면일 수도 있다.
잔여 재료 제거를 위해 기재된 제 2 연마 조성물은 기판 표면에 제공된다. 연마 조성물은 약 300 밀리리터/분과 같은, 약 100 내지 약 400 밀리리터/분 범위의 유동률로 제공될 수 있다. 잔여 제거 단계를 위한 연마 조성물의 예는 약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 황산, 약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 인산, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 암모늄 시트르산, 약 3 내지 8의 pH를 제공하는 pH 조절제, 및 탈 이온수를 포함하며, 예를 들어, 연마 조성물은 약 1 부피%의 황산, 약 1.5 부피%의 인산, 약 0.5 중량%의 암모늄 시트르산, 약 6.4 내지 6.8의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물, 및 탈 이온수를 포함한다. 잔여 제거 조성물은 약 49 밀리지멘스(mS)의 전도성을 갖는다.
본 원에 기재된 잔여 연마 조성물은 노출된 텅스텐 재료의 표면 상에 폴리텅스텐 층(890)을 형성하도록 여겨진다. 폴리텅스텐 층은 암모늄 시트르산 및 인산 내지 노출되는 텅스텐 층 사이의 화학적 상호작용에 의해 형성된다. 폴리텅스텐 층은 텅스텐 재료보다 보다 안정한 재료이며 텅스텐 재료보다 낮은 비율로 제거된다. 폴리텅스텐 층은 기판 표면 상에 배치되는 재료를 화학적 및/또는 전기적으로 절연시킬 수 있다. 연마 조성물의 산성 pH의 증가가 기판 표면 상의 폴리텅스텐 재료의 형성을 강화한다고도 여겨진다. 보다 산성의 잔여 연마 조성물은 보다 염기성인 다량 제거 조성물에 비교되어 이용된다. 폴리텅스텐 층은 다량 연마 프로세스를 위해 기재된 연마 조성물 및 프로세스 상황 하에서 형성될 수도 있다.
폴리텅스텐 층의 두께 및 밀도는 화학 반응의 범위 및/또는 양극 분해의 양을 정할 수 있다. 예를 들어, 보다 두껍거나 보다 밀도 있는 폴리텅스텐 층은 보다 얇거나 보다 덜 밀도 있는 부동화 층에 비교되는 양극 분해를 덜 야기하는 것이 관찰되었다. 따라서, 조성물의 pH의 제어에서, 조성물 인산, 및/또는 킬레이트제는 기판 표면으로부터 제거되는 재료의 양 및 제거율을 제어하게 한다. 다량 연마 조성물에 비해 결과적으로 감소한 제거율은 연마 중에 전도성 재료의 유전체 재료의 침식 및 전도성 재료의 디싱과 같은 지형 결함의 형성을 감소시키거나 최소화할뿐만 아니라 디라미네이션도 감소시킨다.
전술된 잔여 제거 프로세스에서의 기계적 침식은 1 제곱 인치당 약 2 파운드 미만의 접촉 압력(lb/in2 또는 psi)(13.8 kPa)으로 연마 패드와 기판 사이에서 수행된다. 전도성 재료(860)의 제거는 약 1 psi(6.9 kPa)이하, 예를 들어, 약 0.1(0.7 kPa)psi 내지 약 0.8 psi(5.5 kPa)와 같은 약 0.01(69 Pa)psi 내지 약 1 psi(6.9 kPa의 압력을 갖는 프로세스로 수행될 수 있다. 프로세스의 일 양상에서, 약 0.3 psi(2.1 kPa) 이하의 압력이 이용된다. 기판과 전도성 물품 사이의 접촉은 기판이 접촉하는 경우에 연마 물품에 전력 소오스를 연결시킴으로써 기판과 전력 소오스 사이의 전기적 접촉을 허용한다.
상대적 운동이 기판 표면과 전도성 패드 조립체(222) 사이에 제공된다. 플레이튼 상에 배치된 전도성 패드 조립체(222)는 약 7 rpm 내지 약 50 rpm, 예를 들어, 28 rpm의 회전율로 회전되며, 캐리어 헤드 내에 배치되는 기판은 약 7 rpm 내지 약 70 rpm, 예를 들어, 37 rpm의 회전율로 회전된다. 플레이튼 및 캐리어 헤드 각각의 회전율은 연마 물품 및 기판이 접촉하는 경우에 감소한 전단력 및 마찰력을 제공하도록 여겨진다.
전도성 연마 물품의 기계적 침식은 양극 분해를 위한 전류를 절연시키거나 억제시키는 폴리텅스텐 층(890)을 제거하여, 폴리텅스텐 층(890)은 전도성 패드 조립체(222)와 접촉하지 않거나 최소 접촉 영역 내에 유지되기 때문에 높은 하중부 영역이 최소의 하중부 영역 위에서 바람직하게 제거된다. 폴리텅스텐 층(890)에 의해 덮힌 전도성 재료(860)의 제거율은 폴리텅스텐 층(890)이 없는 전도성 층의 제거율보다 작다. 이와 같이, 좁은 피쳐 데피니션(820) 및 기판 필드(850) 위에 배치되는 과량의 재료는 폴리텅스텐 층(890)에 의해 여전히 덮이는 넓은 피쳐 데피니션(830) 위에서보다 높을 비율로 제거된다.
전력 소오스(224)로부터의 바이어스는 두 개의 전극 사이에 가해진다. 바이어스는 연마 물품 조립체(222) 내의 전극 및/또는 전도성 패드로부터 기판(208)으로 전달될 수 있다. 바이어스는 다량 연마 프로세스보다 더 가해지며, 통상적으로, 다량 연마 프로세스의 전력 레벨보다 작거나 동일한 전력 레벨을 이용한다. 예를 들어, 잔여 제거 프로세스에 있어서, 전력 적용은 2 볼트와 같은 약 1.8 볼트 내지 약 2.5 볼트 범위의 전압이 이용된다. 기판은 통상적으로, 상부에 배치된 바 람직한 재료의 적어도 일부 또는 모두를 제거하기에 충분한 시간 주기로 전력 적용 및 연마 조성물에 노출된다. 프로세스는 약 20 ℃ 내지 약 60 ℃ 범위의 온도에서 수행될 수도 있다.
도 8c와 관련하여, 대부분, 전도성 층(860) 모두가 제 2, 잔여, ECMP 프로세스로 기판을 연마함으로써 전도성 트렌치(865) 및 배리어 층(840)을 노출시키도록 제거되지는 않는다면 본 원에 기재된 제 2 ECMP 연마 조성물을 포함한다. 전도성 트렌치(865)는 남아있는 전도성 재료(860)에 의해 형성된다. 그 후, 임의의 잔여 전도성 재료 및 배리어 재료는 도 8d에 도시된 바와 같이, 전도성 트렌치(875)를 포함하는 평탄화 기판 표면을 제공하기 위해서 제 3 연마 단계에 의해 연마될 수 있다. 제 3 연마 프로세스는 제 3 ECMP 프로세스 또는 CMP 프로세스일 수 있다. 배리어 연마 프로세스의 예는 본원의 청구범위의 양상과 일치하는 범위에서 참고되며, 미국 특허 출원 번호 제 20030013306호와 같이 공개된, 2002년 7월 11일 출원된 "화학적 기계식 연마에서의 배리어 제거를 위한 이중 환원제(Dual Reduced Agents for Barrier Removal in Chemical Mechanical Polishing)"를 명칭으로 하는 미국 특허 출원 일련 제 10/193,810 호에 기재되어 있다. 배리어 연마 프로세스의 다른 예는 본원의 청구범위 양상과 일치하지 않는 범위로 참고되며, 2004년 5월 17일 출원된 미국 특허 출원 제 60/572,183 호에 기재되어 있다.
전도성 재료 및 배리어 재료 제거 프로세스 단계 후에, 기판은 표면 결점을 최소화하기 위해서 버핑될 수 있다. 버핑은 연질 연마 물품으로, 즉, 경도 (Shore D hardness) 크기에 있어 약 40 미만의, 펜실베니아, 필라델피아의 본부를 둔, American Society for Testing and Material(ASTM)에 의해 측정되며 기재되 바와 같이, 약 2 psi 이하와 같은 감소한 연마 압력으로 수행될 수 있다.
선택적으로, 세정 용액은 연마 프로세스로부터 시약을 소비하며 미립자 물질을 제거할뿐만 아니라 기판 표면 상에 형성된 결점 및 연마 물품 상의 금속 잔여 증착을 최소화하는데 기여하도록 각각의 연마 프로세스 후에 기판에 가해질 수 있다. 적합한 세정 용액의 예는 캘리포니아 산타클라라(Santa Clara, California)에 소재하는 어플라이드 머티어리얼즈사(Applied Materials, Inc)로부터 상용으로 이용가능한, 등록상표 일렉트라 크린(ELECTRA CLEAN™)이다.
결국, 기판은 연마 또는 기판 취급 중에 형성되는 결점을 감소시키기 위해서 후 연마 세정 프로세스에 노출될 수 있다. 이러한 프로세스는 기판 표면 상에 형성되는 구리 피쳐 내의 바람직하지 않은 산화 또는 다른 결점을 최소화할 수 있다. 이러한 후 연마 세정의 예는 캘리포니아 산타클라라에 소재하는 어플라이드 머티어리얼즈사로부터 상용으로 이용가능한 등록상표 일렉트라 크린의 적용이다.
본원에 기재된 프로세스에 의해 평탄화된 기판은 디싱 및 침식과 같은 감소한 지형 결함, 감소한 잔여물, 향상된 평면성, 및 개선된 기판 마무리를 나타낸다.
다음의 비-제한 예는 본 발명의 다른 도시된 실시예에 제공된다. 그러나, 이러한 예들은 모두 포함하는 것은 아니며, 본원에 기재된 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
연마 조성물의 예:
다량 텅스텐 재료 및 잔여 텅스텐 재료를 연마하기 위한 연마 조성물의 예는 다음과 같이 제공된다. 다량 텅스텐 연마 조성물은:
예 #1:
약 2 부피%의 황산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8.4 내지 약 8.9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #2:
약 4 부피%의 황산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #3:
약 1.5 부피%의 황산;
약 2.5 부피%의 인산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #4:
약 1 부피%의 황산;
약 2 부피%의 인산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 8 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #5:
약 2 부피%의 황산;
약 2 부피%의 인산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8.4 내지 약 8.9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #6:
약 2 부피%의 황산;
약 2 부피%의 살리실산;
약 8 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #7:
약 2 부피%의 황산;
약 2 부피%의 인산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 8.7의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #8:
약 2 부피%의 황산;
약 2 부피%의 인산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8.7의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #9:
약 2 부피%의 황산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #10:
약 2 부피%의 황산;
약 2 부피%의 인산;
약 8 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #11:
약 4 부피%의 인산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #12:
약 2 부피%의 인산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8.4 내지 약 8.9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #13:
약 2 부피%의 질산;
약 2 부피%의 인산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8.4 내지 약 8.9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #14:
약 2 부피%의 질산;
약 2 부피%의 인산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8.5의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #15:
약 4 부피%의 질산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #16:
약 1.5 부피%의 황산;
약 2.5 부피%의 인산;
약 2 중량%의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8.5의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수를 포함할 수 있다.
잔여 텅스텐 연마 조성물은:
예 #1:
약 1 부피%의 황산;
약 1 중량%의 암모늄 시트르산;
약 6 내지 약 7 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #2:
약 1 부피%의 황산;
약 1.5 부피%의 인산;
약 0.5 중량%의 암모늄 시트르산;
6보다 크며 7 미만의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #3:
약 4 부피%의 인산;
약 0.5 중량%의 암모늄 시트르산;
약 6 내지 약 7 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #4:
약 1 부피%의 황산;
약 1.5 부피%의 인산;
약 1 중량%의 살리실산;
약 6 내지 약 7 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #5:
약 2 부피%의 황산;
약 2 부피%의 인산;
약 0.5 중량%의 암모늄 시트르산;
6보다 크며 7미만의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #6:
약 2 부피%의 황산;
약 2 부피%의 인산;
약 6 내지 약 7 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #7:
약 1 부피%의 황산;
약 1.5 부피%의 인산;
약 0.5 중량%의 암모늄 시트르산;
약 6.4 내지 약 6.8 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #8:
약 1 부피%의 질산;
약 1.5 부피%의 인산;
약 0.5 중량%의 암모늄 시트르산;
약 6.4 내지 약 6.8 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #9:
약 2 부피%의 질산;
약 2 부피%의 인산;
약 0.5 중량%의 암모늄 시트르산;
약 6 내지 약 7 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수.
예 #10:
약 1 부피%의 황산;
약 1.5 부피%의 인산;
약 0.5 중량%의 암모늄 시트르산;
약 6.5의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수를 포함할 수 있다.
연마 프로세스의 예:
예 1:
300 mm 직경을 갖는 텅스텐 도금 기판은 캘리포니아, 산타클라라에 소재하는 어플라이드 머티어리얼즈로부터 이용가능한, 등록상표 레플렉시온(REFLEXION®) 시스템 상의 변경 셀 내의 다음의 연마 조성물을 이용하여 연마되어 평탄화된다. 기판 표면 상에 약 4,000 Å 두께의 텅스텐 층을 갖는 기판은 상부에 배치되는 제 1 연마 물품과 제 1 플레이튼을 갖는 장치 내의 헤드 캐리어 상에 놓인다. 제 1 연마 조성물은 약 250 mL/min의 비율로 플레이튼에 공급되며, 제 1 연마 조성물은:
약 2 부피% 내지 약 3 부피% 범위의 황산;
약 2 부피% 내지 약 4 부피% 범위의 인산;
약 2 중량% 내지 약 2.8 중량% 범위의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수를 포함한다.
기판은 약 0.3 psi의 제 1 접촉 압력으로 제 1 연마 물품과 접촉되며 약 20 rpm의 제 1 플레이튼 회전율, 약 39 rpm의 제 1 캐리어 헤드 회전율 및 약 2.9 볼트의 제 1 바이어스가 프로세스 중에 가해진다. 기판은 연마되어 조사된다. 텅스텐 층 두께는 약 1,000Å 감소한다.
기판은 상부에 배치되는 제 2 연마 물품을 갖는 제 2 플레이튼 위에 전달된 다. 제 2 연마 조성물은 약 300 mL/min의 비율로 플레이튼에 공급되며, 제 2 연마 조성물은:
약 1 부피% 내지 약 2 부피% 범위의 황산;
약 1.5 부피% 내지 약 2.5 부피% 범위의 인산;
약 0.5 중량% 범위의 암모늄 시트르산;
6보다 크고 7 미만의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수를 포함한다.
기판은 약 0.3 psi의 제 2 접촉 압력으로 제 2 연마 물품과 접촉되며 약 14 rpm의 제 2 플레이튼 회전율, 약 29 rpm의 제 2 캐리어 헤드 회전율 및 약 2.4 볼트의 제 2 바이어스가 프로세스 중에 가해진다. 기판은 연마되어 조사된다. 기판 표면 상에 형성되는 과량의 텅스텐 층이 베리어 층 및 텅스텐 트렌치 뒤에 놓이도록 제거된다.
예 2:
300 mm 직경을 갖는 텅스텐 도금 기판은 캘리포니아, 산타클라라에 소재하는 어플라이드 머티어리얼즈로부터 이용가능한, 등록상표 레플렉시온(REFLEXION®) 시스템 상의 변경 셀 내의 다음의 연마 조성물을 이용하여 연마되어 평탄화된다. 기판 표면 상에 약 4,000 Å 두께의 텅스텐 층을 갖는 기판은 상부에 배치되는 제 1 연마 물품과 제 1 플레이튼을 갖는 장치 내의 헤드 캐리어 상에 놓인다. 제 1 연마 조성물은 약 250 mL/min의 비율로 플레이튼에 공급되며, 제 1 연마 조성물은:
약 3 부피% 범위의 황산;
약 4 부피% 범위의 인산;
약 2.8 중량% 범위의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수를 포함한다.
기판은 약 0.3 psi의 제 1 접촉 압력으로 제 1 연마 물품과 접촉되며 약 20 rpm의 제 1 플레이튼 회전율, 약 39 rpm의 제 1 캐리어 헤드 회전율 및 약 2.9 볼트의 제 1 바이어스가 프로세스 중에 가해진다. 기판은 연마되어 조사된다. 텅스텐 층 두께는 약 1,000Å 감소한다.
기판은 상부에 배치되는 제 2 연마 물품을 갖는 제 2 플레이튼 위에 전달된다. 제 2 연마 조성물은 약 300 mL/min의 비율로 플레이튼에 공급되며, 제 2 연마 조성물은:
약 2 부피% 범위의 황산;
약 2.5 부피% 범위의 인산;
약 0.5 중량% 범위의 암모늄 시트르산;
6보다 크고 7 미만의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수를 포함한다.
기판은 약 0.3 psi의 제 2 접촉 압력으로 제 2 연마 물품과 접촉되며 약 14 rpm의 제 2 플레이튼 회전율, 약 29 rpm의 제 2 캐리어 헤드 회전율 및 약 2.4 볼 트의 제 2 바이어스가 프로세스 중에 가해진다. 기판은 연마되어 조사된다. 기판 표면 상에 형성되는 과량의 텅스텐 층이 베리어 층 및 텅스텐 트렌치 뒤에 놓이도록 제거된다.
예 3:
300 mm 직경을 갖는 텅스텐 도금 기판은 캘리포니아, 산타클라라에 소재하는 어플라이드 머티어리얼즈로부터 이용가능한, 등록상표 레플렉시온(REFLEXION®) 시스템 상의 변경 셀 내의 다음의 연마 조성물을 이용하여 연마되어 평탄화된다. 기판 표면 상에 약 4,000 Å 두께의 텅스텐 층을 갖는 기판은 상부에 배치되는 제 1 연마 물품과 제 1 플레이튼을 갖는 장치 내의 헤드 캐리어 상에 놓인다. 제 1 연마 조성물은 약 250 mL/min의 비율로 플레이튼에 공급되며, 제 1 연마 조성물은:
약 2.5 부피% 범위의 황산;
약 3 부피% 범위의 인산;
약 2.4 중량% 범위의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수를 포함한다.
기판은 약 0.3 psi의 제 1 접촉 압력으로 제 1 연마 물품과 접촉되며 약 20 rpm의 제 1 플레이튼 회전율, 약 39 rpm의 제 1 캐리어 헤드 회전율 및 약 2.9 볼트의 제 1 바이어스가 프로세스 중에 가해진다. 기판은 연마되어 조사된다. 텅스 텐 층 두께는 약 1,000Å 감소한다.
기판은 상부에 배치되는 제 2 연마 물품을 갖는 제 2 플레이튼 위에 전달된다. 제 2 연마 조성물은 약 300 mL/min의 비율로 플레이튼에 공급되며, 제 2 연마 조성물은:
약 1.5 부피% 범위의 황산;
약 2 부피% 범위의 인산;
약 0.5 중량% 범위의 암모늄 시트르산;
약 6.4 내지 약 6.8의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수를 포함한다.
기판은 약 0.3 psi의 제 2 접촉 압력으로 제 2 연마 물품과 접촉되며 약 14 rpm의 제 2 플레이튼 회전율, 약 29 rpm의 제 2 캐리어 헤드 회전율 및 약 2.4 볼트의 제 2 바이어스가 프로세스 중에 가해진다. 기판은 연마되어 조사된다. 기판 표면 상에 형성되는 과량의 텅스텐 층이 베리어 층 및 텅스텐 트렌치 뒤에 놓이도록 제거된다.
예 4:
300 mm 직경을 갖는 텅스텐 도금 기판은 캘리포니아, 산타클라라에 소재하는 어플라이드 머티어리얼즈로부터 이용가능한, 등록상표 레플렉시온(REFLEXION®) 시스템 상의 변경 셀 내의 다음의 연마 조성물을 이용하여 연마되어 평탄화된다. 기판 표면 상에 약 4,000 Å 두께의 텅스텐 층을 갖는 기판은 상부에 배치되는 제 1 연마 물품과 제 1 플레이튼을 갖는 장치 내의 헤드 캐리어 상에 놓인다. 제 1 연마 조성물은 약 250 mL/min의 비율로 플레이튼에 공급되며, 제 1 연마 조성물은:
약 3 부피% 범위의 황산;
약 3 부피% 범위의 인산;
약 2 중량% 범위의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수를 포함한다.
기판은 약 0.3 psi의 제 1 접촉 압력으로 제 1 연마 물품과 접촉되며 약 20 rpm의 제 1 플레이튼 회전율, 약 39 rpm의 제 1 캐리어 헤드 회전율 및 약 2.9 볼트의 제 1 바이어스가 프로세스 중에 가해진다. 기판은 연마되어 조사된다. 텅스텐 층 두께는 약 1,000Å 감소한다.
기판은 상부에 배치되는 제 2 연마 물품을 갖는 제 2 플레이튼 위에 전달된다. 제 2 연마 조성물은 약 300 mL/min의 비율로 플레이튼에 공급되며, 제 2 연마 조성물은:
약 2 부피% 범위의 황산;
약 2 부피% 범위의 인산;
약 0.5 중량% 범위의 암모늄 시트르산;
약 6.4 내지 약 6.8 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수를 포함한다.
기판은 약 0.3 psi의 제 2 접촉 압력으로 제 2 연마 물품과 접촉되며 약 14 rpm의 제 2 플레이튼 회전율, 약 29 rpm의 제 2 캐리어 헤드 회전율 및 약 2.4 볼트의 제 2 바이어스가 프로세스 중에 가해진다. 기판은 연마되어 조사된다. 기판 표면 상에 형성되는 과량의 텅스텐 층이 베리어 층 및 텅스텐 트렌치 뒤에 놓이도록 제거된다.
예 5:
300 mm 직경을 갖는 텅스텐 도금 기판은 캘리포니아, 산타클라라에 소재하는 어플라이드 머티어리얼즈로부터 이용가능한, 등록상표 레플렉시온(REFLEXION®) 시스템 상의 변경 셀 내의 다음의 연마 조성물을 이용하여 연마되어 평탄화된다. 기판 표면 상에 약 4,000 Å 두께의 텅스텐 층을 갖는 기판은 상부에 배치되는 제 1 연마 물품과 제 1 플레이튼을 갖는 장치 내의 헤드 캐리어 상에 놓인다. 제 1 연마 조성물은 약 250 mL/min의 비율로 플레이튼에 공급되며, 제 1 연마 조성물은:
약 2 부피% 범위의 황산;
약 2 부피% 범위의 인산;
약 2 중량% 범위의 암모늄 시트르산;
약 2 중량%의 에틸렌디아민;
약 8.4 내지 약 8.9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수를 포함한다.
기판은 약 0.3 psi의 제 1 접촉 압력으로 제 1 연마 물품과 접촉되며 약 20 rpm의 제 1 플레이튼 회전율, 약 39 rpm의 제 1 캐리어 헤드 회전율 및 약 2.9 볼트의 제 1 바이어스가 프로세스 중에 가해진다. 기판은 연마되어 조사된다. 텅스텐 층 두께는 약 1,000Å 감소한다.
기판은 상부에 배치되는 제 2 연마 물품을 갖는 제 2 플레이튼 위에 전달된다. 제 2 연마 조성물은 약 300 mL/min의 비율로 플레이튼에 공급되며, 제 2 연마 조성물은:
약 1 부피% 범위의 황산;
약 1.5 부피% 범위의 인산;
약 0.5 중량% 범위의 암모늄 시트르산;
약 6.4 내지 약 6.8의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및
탈 이온수를 포함한다.
기판은 약 0.3 psi의 제 2 접촉 압력으로 제 2 연마 물품과 접촉되며 약 14 rpm의 제 2 플레이튼 회전율, 약 29 rpm의 제 2 캐리어 헤드 회전율 및 약 2.4 볼트의 제 2 바이어스가 프로세스 중에 가해진다. 기판은 연마되어 조사된다. 기판 표면 상에 형성되는 과량의 텅스텐 층이 베리어 층 및 텅스텐 트렌치 뒤에 놓이도록 제거된다.
전술된 내용은 본 발명의 실시예를 지향하지만, 본 발명의 다른 실시예가 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않고 고안될 수 있으며, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해 결정된다.
Claims (44)
- 기판 표면으로부터 적어도 텅스텐 재료를 제거하는 조성물로서,약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 황산 또는 이의 유도체;약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 인산 또는 이의 유도체;약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 시트르산염;약 3 내지 약 8 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제; 및용제를 포함하는,기판 표면으로부터 적어도 텅스텐 재료를 제거하는 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 시트르산염은 암모늄 시트르산을 포함하며, 상기 pH 조절제는 포타슘 수산화물 및 이들의 조합물을 포함하는,기판 표면으로부터 적어도 텅스텐 재료를 제거하는 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 조성물은 약 0.5 부피% 내지 약 2 부피%의 황산;약 0.5 부피% 내지 약 2 부피%의 인산;약 0.5 중량% 내지 약 2 중량%의 암모늄 시트르산;약 6 내지 약 7 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제; 및용제를 포함하는,기판 표면으로부터 적어도 텅스텐 재료를 제거하는 조성물.
- 기판 표면으로부터 적어도 텅스텐 재료를 제거하는 조성물로서,약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 황산 또는 이의 유도체;약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 인산 또는 이의 유도체;약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 시트르산염;아민기, 아미드기, 이들의 조합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 기능기를 갖는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 킬레이트제;약 6 내지 약 10 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제; 및용제를 포함하는,기판 표면으로부터 적어도 텅스텐 재료를 제거하는 조성물.
- 제 4 항에 있어서,상기 킬레이트제는 에틸렌디아민, 디에틸렌디아민, 이들의 유도체 및 이들의 조합물로부터 선택되는,기판 표면으로부터 적어도 텅스텐 재료를 제거하는 조성물.
- 제 4 항에 있어서,상기 조성물은 약 1 부피% 내지 약 5 부피%의 황산;약 1 부피% 내지 약 5 부피%의 인산;약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 암모늄 시트르산;약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 에틸렌디아민;약 6 내지 약 10 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및탈 이온수를 포함하는,기판 표면으로부터 적어도 텅스텐 재료를 제거하는 조성물.
- 제 6 항에 있어서,상기 조성물은 약 1 부피% 내지 약 3 부피%의 황산;약 1 부피% 내지 약 3 부피%의 인산;약 1 중량% 내지 약 3 중량%의 암모늄 시트르산;약 1 중량% 내지 약 3 중량%의 에틸렌디아민;약 7 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및탈 이온수를 포함하는,기판 표면으로부터 적어도 텅스텐 재료를 제거하는 조성물.
- 제 4 항에 있어서,상기 조성물은 식각 억제제를 더 포함하는,기판 표면으로부터 적어도 텅스텐 재료를 제거하는 조성물.
- 기판 처리 방법으로서,제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하는 프로세스 장치 내에 있으며 상부에 형성되는 텅스텐 층을 가지며 상기 제 2 전극과 전기 접촉하는 기판을 배치하는 단계;황산 또는 이의 유도체; 인산 또는 이의 유도체; 유기염을 포함하는 제 1 킬레이트제; 약 2 내지 약 10 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제; 및 용제를 포함하는 연마 조성물을 상기 제 1 전극과 상기 기판 사이에 제공하는 단계;상기 기판을 연마 물품에 접촉시키는 단계;상기 기판과 상기 연마 물품 사이에 상대적 운동을 제공하는 단계;상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 바이어스를 가하는 단계; 및상기 텅스텐 재료 층으로부터 텅스텐 재료를 제거하는 단계를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 기판을 연마 물품에 접촉시키는 단계는 상기 기판과 상기 연마 물품 사이에 약 1 psi 이하의 압력을 가하는 단계를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 9 항에 있어서.상기 연마 조성물은 약 100 밀리리터/분 내지 약 400 밀리리터/분 범위의 유동율로 제공되는,기판 처리 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 상대적 운동을 제공하는 단계는 상기 연마 물품을 약 7 rpm 내지 약 50 rpm 범위로 회전시키며 상기 기판 물품을 약 7 rpm 내지 약 70 rpm 범위로 회전시키는 단계를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 바이어스를 가하는 단계는 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 약 1.8 볼트 내지 약 4.5 볼트 범위의 바이어스를 가하는 단계를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 유기염은 암모늄 시트르산, 포타슘 시트르산, 이들의 유도체 및 이들의 조합물의 그룹으로부터 선택되며, 상기 pH 조절제는 포타슘 수산화물, 암모늄 수산화물, 및 이들의 조합물로부터 선택되는,기판 처리 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 연마 조성물은,약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 황산 또는 이의 유도체;약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 인산 또는 이의 유도체;유기염을 포함하는 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 제 1 킬레이트제;약 2 내지 약 8 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제; 및용제를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 황산 또는 이의 유도체는 황산을 포함하며;상기 인산 또는 이의 유도체는 인산을 포함하며;상기 제 1 킬레이트제는 암모늄 시트르산을 포함하며;상기 pH 조절제는 포타슘 수산화물을 포함하며; 그리고탈 이온수를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 15 항에 있어서.상기 연마 조성물은,약 0.5 부피% 내지 약 2 부피%의 황산;약 0.5 부피% 내지 약 2 부피%의 인산;약 0.5 중량% 내지 약 2 중량%의 암모늄 시트르산;약 6 내지 약 7 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및탈 이온수를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 9 항에 있어서,아민기, 아미드기, 및 이들의 조합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 기능기를 갖는 제 2 킬레이트제를 더 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 제 2 킬레이트제는 에틸렌디아민, 디에틸렌디아민, 이들의 유도체 및 이들의 조합물의 그룹으로부터 선택되는,기판 처리 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 연마 조성물은 약 1 부피% 내지 약 5 부피%의 황산 또는 이의 유도체;약 1 부피% 내지 약 5 부피%의 인산 또는 이의 유도체;약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 제 1 킬레이트제;약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 제 2 킬레이트제;약 6 내지 약 10 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제; 및용제를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 황산 또는 이의 유도체는 황산을 포함하며;상기 인산 또는 이의 유도체는 인산을 포함하며;상기 제 1 킬레이트제는 암모늄 시트르산을 포함하며;상기 제 2 킬레이트제는 에틸렌디아민을 포함하며;상기 pH 조절제는 포타슘 수산화물을 포함하며; 그리고탈 이온수를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 연마 조성물은,약 1 부피% 내지 약 3 부피%의 황산;약 1 부피% 내지 약 3 부피%의 인산;약 1 중량% 내지 약 3 중량%의 암모늄 시트르산;약 1 중량% 내지 약 3 중량%의 에틸렌디아민;약 7 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및탈 이온수를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 조성물은 식각 억제제를 더 포함하는,기판 처리 방법.
- 기판 처리 방법으로서,제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하는 프로세스 장치 내에 있으며 상부에 형성되는 텅스텐 층을 가지며 상기 제 2 전극과 전기 접촉하는 기판을 배치하는 단계;황산 또는 이의 유도체; 인산 또는 이의 유도체; 유기염을 포함하는 제 1 킬레이트제; 아민기, 아미드기, 및 이들의 조합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 기능기를 갖는 제 2 킬레이트제; 약 6 내지 약 10 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제; 및 용제를 포함하는 제 1 연마 조성물을 상기 제 1 전극과 상기 기판 사이에 제공하는 단계;상기 기판을 연마 물품에 상기 기판과 상기 연마 물품 사이의 제 1 압력으로 접촉시키는 단계;상기 기판과 상기 연마 물품 사이에 제 1 상대적 운동을 제공하는 단계; 및상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 제 1 바이어스를 가하는 단계를 포함하는 프로세스에 의해 상기 텅스텐 층의 제 1 부분을 제거하도록 상기 기판을 연 마하는 단계; 와황산 또는 이의 유도체; 인산 또는 이의 유도체; 유기염을 포함하는 제 1 킬레이트제; 약 2 내지 약 8 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제; 및 용제를 포함하는 제 2 연마 조성물을 상기 제 1 전극과 상기 기판 사이에 제공하는 단계;상기 기판을 연마 물품에 상기 기판과 상기 연마 물품 사이의 제 2 압력으로 접촉시키는 단계;상기 기판과 상기 연마 물품 사이에 제 2 상대적 운동을 제공하는 단계; 및상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 제 2 바이어스를 가하는 단계를 포함하는 프로세스에 의해 상기 텅스텐 층의 제 2 부분을 제거하도록 상기 기판을 연마하는 단계를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 압력은 약 1 psi 이하를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 연마 조성물은 약 100 내지 약 400 밀리리터/분 범위의 유동율로 제공되는,기판 처리 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 상대적 운동을 제공하는 단계는 상기 연마 물품을 약 7 rpm 내지 약 50 rpm 범위로 회전시키며 상기 기판 물품을 약 7 rpm 내지 약 70 rpm 범위로 회전시키는 단계를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 제 1 바이어스는 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에서 약 2.5 볼트 내지 약 4.5 볼트 범위이며, 상기 제 2 바이어스는 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에서 약 1.8 볼트 내지 약 2.5 볼트 범위인,기판 처리 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 유기염은 암모늄 시트르산, 포타슘 시트르산, 이들의 유도체 및 이들의 조합물 그룹으로부터 선택되며, pH 조절제는 포타슘 수산화물, 암모늄 수산화물, 및 이들의 유도체의 그룹으로부터 선택되는,기판 처리 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 제 1 조성물은,약 1 부피% 내지 약 5 부피%의 황산;약 1 부피% 내지 약 5 부피%의 인산;약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 암모늄 시트르산;약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 에틸렌디아민;약 6 내지 약 10 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제; 및탈 이온수를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 제 1 조성물은,약 1 부피% 내지 약 3 부피%의 황산;약 1 부피% 내지 약 3 부피%의 인산;약 1 중량% 내지 약 3 중량%의 암모늄 시트르산;약 1 중량% 내지 약 3 중량%의 에틸렌디아민;약 7 내지 약 9 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및탈 이온수를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 제 2 조성물은,약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 황산;약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 인산;약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 암모늄 시트르산;약 2 내지 약 8 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제; 및탈 이온수를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 제 2 조성물은,약 0.5 부피% 내지 약 2 부피%의 황산;약 0.5 부피% 내지 약 2 부피%의 인산;약 0.5 중량% 내지 약 2 중량%의 암모늄 시트르산;약 6 내지 약 7 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제; 및탈 이온수를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 제 1 조성물은 식각 억제제를 더 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 제 2 조성물은 식각 억제제를 더 포함하는,기판 처리 방법.
- 기판 처리 방법으로서,제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하는 프로세스 장치 내에 있으며 상부에 형성되는 텅스텐 층을 가지며 상기 제 2 전극과 전기 접촉하는 기판을 배치하는 단계;황산 또는 이의 유도체; 인산 또는 이의 유도체; 유기염을 포함하는 제 1 킬레이트제; 약 3 내지 약 8 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제; 및 용제를 포함하는 연마 조성물을 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 제공하는 단계;상기 기판 표면 상에 폴리텅스텐 층을 형성하는 단계;상기 기판을 연마 물품에 상기 기판과 상기 연마 물품 사이의 접촉 압력으로 접촉시키는 단계;상기 기판과 상기 연마 물품 사이에 상대적 운동을 제공하는 단계; 및상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 바이어스를 가하는 단계를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 36 항에 있어서,상기 폴리텅스텐 층은 상기 텅스텐 재료보다 낮은 제거율로 제거되는,기판 처리 방법.
- 제 36 항에 있어서,상기 접촉 압력은 약 0.01 psi 내지 약 1 psi 범위인,기판 처리 방법.
- 제 36 항에 있어서,상기 연마 조성물은 약 100 밀리리터/분 내지 약 400 밀리리터/분 범위의 유동율로 제공되는,기판 처리 방법.
- 제 36 항에 있어서,상기 상대적 운동을 제공하는 단계는 상기 연마 물품을 약 7 rpm 내지 약 50 rpm의 범위로 회전시키며, 상기 기판 물품을 약 7 rpm 내지 약 70 rpm의 범위로 회전시키는 단계를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 36 항에 있어서,상기 바이어스는 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에서 약 1.8 볼트 내 지 약 2.5 볼트 범위인,기판 처리 방법.
- 제 36 항에 있어서,상기 조성물은,약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 황산;약 0.2 부피% 내지 약 5 부피%의 인산;약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 암모늄 시트르산;약 3 내지 약 8 범위의 pH를 제공하는 pH 조절제; 및탈 이온수를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 36 항에 있어서,상기 조성물은,약 0.5 부피% 내지 약 2 부피%의 황산;약 0.5 부피% 내지 약 2 부피%의 인산;약 0.5 중량% 내지 약 2 중량%의 암모늄 시트르산;약 6 내지 약 7 범위의 pH를 제공하는 포타슘 수산화물; 및탈 이온수를 포함하는,기판 처리 방법.
- 제 36 항에 있어서,상기 조성물은 식각 억제제를 더 포함하는,기판 처리 방법.
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