JP2020045480A - 研磨用スラリー組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】研磨対象膜に対する研磨選択比及び分散安定性が優秀で分散安定性を安定的に保持できる、研磨用スラリー組成物を提供すること。【解決手段】本発明は、研磨粒子と、分散剤と、安定化剤と、研磨選択比調節剤とを含み、前記分散剤は、１つ以上のカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を含む芳香族有機酸を含む研磨用スラリー組成物を提供する。

Description

本発明は、研磨率及び分散安定性を改善するための研磨用スラリー組成物に関する。
化学的な機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ）工程は、研磨粒子が含まれたスラリーを基板上に投入して研磨装置に装着された研磨パッドを用いて実施する。ここで、研磨粒子は、研磨装置から圧力を受けて機械的に表面を研磨し、スラリー組成物に含まれた化学的成分が基板の表面を化学的に反応させて基板の表面部位を化学的に除去する。一般的に、スラリー組成物は、除去対象の種類及び特性に応じて様々な種類がある。
化学的な機械的研磨技術は、半導体素子の製造工程において、層間絶縁膜の平坦化、シャロートレンチ素子分離の形成、プラグ及び埋め立て金属配線の形成などにおいて必須工程である。
半導体素子が高密度化されることにつれて、より微細なパターン形成の技術が使用され、集積度が高まり工程の規格が厳しくなることにより、様々な絶縁膜を含有している半導体基板の高度な平坦化工程が求められている。ＩＴＯのような無機酸化膜を含む半導体素子製造用基板のＣＭＰ工程に使用する研磨用スラリー組成物はなく、これに対する開発が要求されている実状である。
本発明の目的は、研磨対象膜に対する研磨選択比及び分散安定性が優秀で分散安定性を安定的に保持できる、研磨用スラリー組成物を提供することにある。
しかし、本発明が解決しようとする課題は以上で言及した課題に制限されず、言及されない更なる課題は次の記載によって当業者にとって明確に理解できるものである。
本発明の一実施形態により、研磨粒子と、分散剤と、安定化剤と、研磨選択比調節剤とを含み、前記分散剤は、１つ以上のカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を含む芳香族有機酸を含む研磨用スラリー組成物に関する。
本発明の一実施形態により、前記研磨粒子は、金属酸化物と、有機物又は無機物にコーティングされた金属酸化物と、コロイダル状態の金属酸化物からなる群より選択される少なくともいずれか１つを含み得る。
本発明の一実施形態により、前記金属酸化物は、シリカ、セリア、ジルコニア、アルミナ、チタニア、チタン酸バリウム、ゲルマニア、酸化マンガン、及びマグネシアからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含み得る。
本発明の一実施形態により、前記研磨粒子の１次粒子サイズは、５ｎｍ〜１５０ｎｍであり、前記研磨粒子の２次粒子サイズは、３０ｎｍ〜３００ｎｍであり得る。
本発明の一実施形態により、前記分散剤は、前記スラリー組成物の０．０１重量％ないし５重量％として含まれ、前記分散剤は、安息香酸（Ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ）、フェニル酢酸（Ｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、ナフトエ酸（Ｎａｐｈｔｈｏｉｃ ａｃｉｄ）、マンデル酸（Ｍａｎｄｅｌｉｃ ａｃｉｄ）、ピコリン酸（Ｐｉｃｏｌｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、ジピコリン酸（Ｄｉｐｉｃｏｌｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、ニコチン酸（Ｎｉｃｏｔｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、ジニコチン酸（Ｄｉｎｉｃｏｔｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、イソニコチン酸（Ｉｓｏｎｉｃｏｔｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、キノリン酸（Ｑｕｉｎｏｌｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、アントラニル酸（ａｎｔｈｒａｎｉｌｉｃ ａｃｉｄ）、フザリン酸（Ｆｕｓａｒｉｃ ａｃｉｄ）、フタル酸（Ｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、イソフタル酸（Ｉｓｏｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、テレフタル酸（Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、トルイル酸（Ｔｏｌｕｉｃ ａｃｉｄ）、サリチル酸（Ｓａｌｉｃｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、ニトロ安息香酸（ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ）及びピリジンカルボン酸（Ｐｙｒｉｄｉｎｅｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ Ａｃｉｄ）からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含み得る。
本発明の一実施形態により、前記安定化剤は、前記スラリー組成物の０．００１重量％ないし１重量％として含まれ、前記安定化剤は、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ、Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、ポリプロピレンイミン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、ポリビニルアミン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｍｉｎｅ）、ポリアリルアミン（ｐｏｌｙａｌｌｙｌａｍｉｎｅ）、ポリヘキサジメトリン（ｐｏｌｙｈｅｘａｄｉｍｅｔｈｒｉｎｅ）、ポリジメチルジアリルアンモニウム（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌ ｄｉａｌｌｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ（ｓａｌｔ））、ポリ（４−ビニルピリジン）（ｐｏｌｙ（４−ｖｉｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ））、ポリオルニチン（ｐｏｌｙｏｒｎｉｔｈｉｎｅ）、ポリリジン（ｐｏｌｙｌｙｓｉｎｅ）、ポリアルギニン（ｐｏｌｙａｒｇｉｎｉｎｅ）、ポリ−Ｌ−アルギニン（ｐｏｌｙ−Ｌ−ａｒｇｉｎｉｎｅと、ＰＡＲＧ）、ポリヒスチジン（ｐｏｌｙｈｉｓｔｉｄｉｎｅ）、ポリビニルイミダゾール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、ポリジアリルアミン（ｐｏｌｙｄｉａｌｌｙｌａｍｉｎｅ）、ポリメチルジアリルアミン（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｄｉａｌｌｙｌａｍｉｎｅ）、ジエチレントリアミン（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ）、トリエチレンテトラミン（ｔｒｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｍｉｎｅ）、テトラエチレンペンタミン（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｅｎｅｐｅｎｔａｍｉｎｅ）、ペンタエチレンヘキサミン（ｐｅｎｔａｅｔｈｙｌｅｎｅｈｅｘａｍｉｎｅ）、ポリアリルアミン塩酸塩（ｐｏｌｙａｌｌｙａｍｉｎｅｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＰＡＨ）、ポリ（ビニルピリジン）、ポリ（ビニルイミダゾール）、ポリ−Ｌ−リシン（ｐｏｌｙ−Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ、ＰＬＬ）、ポリアクリルアミド、アクリルアミド（ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）誘導重合体、４次ポリアミン（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ｐｏｌｙａｍｉｎｅ）、ポリジメチルアミン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、ポリジアリルジメチル塩化アンモニウム（ｐｏｌｙｄｉａｌｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリ（ジメチルアミンｃｏ−エピクロロヒドリン）、ポリ（メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド）、ポリ（メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジアンモニウムクロリド）、ポリアミドアミン（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ−ａｍｉｎｅ）、ジフェニルアミン−エピヒドリン基盤ポリマー（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ−ｅｐｉｈｙｄｒｉｎ−ｂａｓｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ）、ジシアンジアミド（ｄｉｃｙａｎｄｉａｍｉｄｅ）、ジシアンジアミンド（Ｄｉｃｙａｎｄｉａｍｉｎｄｅ）、アクリルアミド（ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）、ジメチルアミノエチルアクリレート（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ）、Ｄ−グルコサミン（Ｄ−ｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｅ）誘導体、イミノビスプロピルアミン（Ｉｍｉｎｏ−ｂｉｓ−ｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｅ）、メチルイミノビスプロピルアミン（Ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｎｏ−ｂｉｓ−ｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｅ）、ドデシルイミノビスプロピルアミン（Ｌａｕｒｙｌｉｍｉｎｏ−ｂｉｓ−ｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｅ）、ペンタメチルジエチレントリアミン（Ｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ）、ペンタメチルジプロピレンジアミン（Ｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌｄｉｐｒｏｐｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、アミノプロピル−１、３−プロピレンジアミン（Ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ−１、３−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、及びアミノプロピル−１、４−ブチレンジアミン（Ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ−１、４−ｂｕｔｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含み得る。
本発明の一実施形態により、前記研磨選択比調節剤は、前記スラリー組成物の０．００１重量％ないし０．５重量％として含まれ、前記研磨選択比調節剤は、有機酸、無機酸、又はその２つを含み得る。
本発明の一実施形態により、前記有機酸は、ピメリン酸（ｐｉｍｅｌｉｃ ａｃｉｄ）、リンゴ酸（ｍａｌｉｃ ａｃｉｄ）、マロン酸（ｍａｌｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、マレイン酸（ｍａｌｅｉｃ ａｃｉｄ）、酢酸（ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、アジピン酸（ａｄｉｐｉｃ ａｃｉｄ）、シュウ酸（ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ）、コハク酸（ｓｕｃｃｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、酒石酸（ｔａｒｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、クエン酸（ｃｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）、乳酸（ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ）、グルタル酸（ｇｌｕｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、グリコール酸（ｇｌｙｃｏｌｌｉｃ ａｃｉｄ）、ギ酸（ｆｏｒｍｉｃ ａｃｉｄ）、フマル酸（ｆｕｍａｒｉｃ ａｃｉｄ）、プロピオン酸（ｐｒｏｐｉｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、酪酸（ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ）、ヒドロキシ酪酸（ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ）、アスパラギン酸（ａｓｐａｒｔｉｃ ａｃｉｄ）、イタコン酸（Ｉｔａｃｏｎｉｃ Ａｃｉｄ）、トリカルバリル酸（ｔｒｉｃａｒｂａｌｌｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、スベリン酸（ｓｕｂｅｒｉｃ ａｃｉｄ）、セバシン酸（ｓｅｂａｃｉｃ ａｃｉｄ）、ステアリン酸（ｓｔｅａｒｉｃ ａｃｉｄ）、ピルビン酸（ｐｙｒｕｖｉｃ ａｃｉｄ）、アセト酢酸（ａｃｅｔｏａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、グリオキシル酸（ｇｌｙｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、アゼライン酸（ａｚｅｌａｉｃ ａｃｉｄ）、カプリル酸（ｃａｐｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、ラウリン酸（ｌａｕｒｉｃ ａｃｉｄ）、ミリスチン（ｍｙｒｉｓｔｉｃ ａｃｉｄ）、吉草酸（ｖａｌｅｒｉｃ ａｃｉｄ）及びパルミチン酸（ｐａｌｍｉｔｉｃ ａｃｉｄ）からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含み得る。
本発明の一実施形態により、前記無機酸は、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、過塩素酸、臭素酸、フッ化水素酸、ヨウ素酸、亜硝酸、過硫酸、亜硫酸、次亜硫酸、ボロン酸、亜リン酸、次亜リン酸、過リン酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、亜臭素酸、次亜臭素酸、過臭素酸、次亜ヨウ素酸、過ヨウ素酸、フッ化水素、３フッ化ホウ素、テトラフルオロホウ酸及びリンフッ化水素酸からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含み得る。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物のｐＨが１〜７であり、前記研磨用スラリー組成物は、＋５ｍＶ〜＋７０ｍＶのジェッタ電位を有し得る。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物を用いた研磨対象膜及び窒化膜又はポリ膜を含む基板の研磨時に、窒化膜又はポリ膜に対する研磨対象膜の選択比は１０以上であり得る。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物を用いた基板の研磨後、研磨対象膜に対する研磨速度は１０００Å／ｍｉｎ以上であり得る。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物は、絶縁膜及び無機酸化膜のうち少なくとも１つを含む薄膜の研磨に適用され得る。
本発明の一実施形態により、前記無機酸化膜は、ＦＴＯ（ｆｌｕｏｒｉｎｅ ｄｏｐｅｄ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ、ＳｎＯ２：Ｆ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｌ−ｄｏｐｅｄ ＺｎＯ）、ＡＧＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ｄｏｐｅｄ ＺｎＯ）、ＩＺＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯＮ（ＩＺＯ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、及びＲｕＯｘからなる群で選択される少なくともいずれか１つを含み得る。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物は、半導体素子、ディスプレイ素子、又は両方の研磨工程に適用され得る。
本発明は、研磨対象膜（例えば、無機酸化膜）及び研磨停止膜（例えば、シリコン窒化膜）を含む基板を研磨するとき研磨対象膜を高い研磨速度で除去し、段差が除去された後には高い研磨選択比により研磨停止膜で研磨速度が極めて遅くなって、研磨自動停止機能を実現できる研磨用スラリー組成物を提供することができる。
本発明は、分散安定性が保持されて研磨対象膜に対する向上した研磨速度を提供する研磨用スラリー組成物を提供することができる。
本発明は、無機酸化膜（例えば、ＩＴＯ）の平坦化工程が必要な半導体配線用素子、ディスプレイ基板、パネルなどの研磨工程（例えば、ＣＭＰ）に適用される研磨用スラリー組成物を提供することができる。
以下で詳細な説明を参照して実施形態を詳細に説明する。
以下、添付する図面を参照しながら実施形態を詳細に説明する。しかし、実施形態には様々な変更が加えられ、特許出願の権利範囲がこのような実施形態によって制限されたり限定されることはない。実施形態に対する全ての変更、均等物ないし代替物が権利範囲に含まれるものとして理解されなければならない。
本明細書で用いた用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられるものであって、本発明を限定しようとする意図はない。単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味をもたない限り複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。
異なる定義がされない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含むここで用いる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。
また、添付図面を参照して説明することにおいて、図面符号に関係なく同じ構成要素は同じ参照符号を付与し、これに対する重複する説明は省略する。実施形態の説明において関連する公知技術に対する具体的な説明が実施形態の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
構成要素又は層の異なる要素又は層「上に」、「に連結された」、又は「に結合された」として示すとき、これが直接的に他の構成要素又は層にあり、連結又は結合されることができたり、又は干渉構成要素又は層が存在するものとして理解される。
本発明は、研磨用スラリー組成物に関し、本発明の一実施形態により、研磨用スラリー組成物は、研磨粒子、分散剤、安定化剤、及び研磨選択比調節剤を含み、残量の溶媒をさらに含み得る。
本発明の一実施形態により、前記研磨粒子は、前記スラリー組成物の０．５重量％ないし１０重量％を含んでもよい。前記研磨粒子が前記スラリー組成物のうち０．５重量％未満である場合は研磨速度が減少する問題があり、１０重量％超過する場合は過剰な研磨による欠陥、スクラッチなどの欠点が発生する恐れがある。
前記研磨粒子は、高い分散安定性を提供し、研磨対象膜、例えば、ＩＴＯなどのような無機酸化膜の酸化を促進して、容易に無機酸化膜を研磨することでスクラッチなどの欠陥を最小化しながら高い研磨特性を実現することができる。
前記研磨粒子は、金属酸化物と、有機物又は無機物にコーティングされた金属酸化物と、コロイダル状態の前記金属酸化物からなる群より選択される少なくともいずれか１つを含み、前記金属酸化物は、シリカ、セリア、ジルコニア、アルミナ、チタニア、チタン酸バリウム、ゲルマニア、酸化マンガン及びマグネシアからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含む。例えば、前記研磨粒子は、陽電荷で分散したコロイドセリアであってもよい。
前記研磨粒子は、液相法によって製造されたものを含み得る。液相法は、研磨粒子の前駆体を水溶液のうちから化学的反応を発生させ、結晶を成長させて微粒子を取得するゾル−ゲル（ｓｏｌ−ｇｅｌ）法や、研磨粒子イオンを水溶液にて沈殿させる共沈法、及び高温高圧の下で研磨粒子を形成する水熱合成法などを適用して製造される。液相法として、製造された研磨粒子は研磨粒子の表面が陽電荷を有するように分散されている。
前記研磨粒子は単結晶性であり得る。単結晶性研磨粒子を使用する場合、多結晶性研磨粒子対比スクラッチの低減効果を達成でき、ディッシングが改善されると共に、研磨後の洗浄性が改善される。
前記研磨粒子の形状は、球形、角形、針状、及び板状からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含み、好ましくは、球形であり得る。
前記研磨粒子の１次粒子サイズは５ｎｍ〜１５０ｎｍであり、２次粒子サイズは３０ｎｍ〜３００ｎｍである。前記研磨粒子の平均粒径の測定は、走査電子顕微鏡の分析、ＢＥＴ分析、又は動的光散乱で測定される視野範囲内にある複数の粒子粒径の平均値である。前記１次粒子のサイズにおいて、粒子の均一性を確保するために１５０ｎｍ以下でなければならず、５ｎｍ未満の場合には研磨率が低下する。前記２次粒子のサイズが３０ｎｍ未満である場合、ミリングによって小さい粒子が発生し過ぎると洗浄性が低下し、研磨工程に用いられる基板及びウェハーなどの表面に過量の欠陥が生じ、３００ｎｍを超過する場合は、過剰に研磨されて選択比の調節が困難になり、ディッシング、侵食、及び表面の欠陥が生じる恐れがある。
前記研磨粒子は、単一サイズの粒子の他にも、多分散（ｍｕｌｔｉ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）形態の粒子分布を含む混合粒子を用いることができるが、例えば、２種の異なる平均粒度を有する研磨粒子が混合してバイモーダル（ｂｉｍｏｄａｌ）形態の粒子分布を有したり、３種の異なる平均粒度を有する研磨粒子が混合して３つのピークを見せる粒度分布を有してもよい。又は、４種以上の異なる平均粒度を有する研磨粒子が混合して多分散形態の粒子分布を有してもよい。相対的に大きい研磨粒子と相対的に小さい研磨粒子が混在することで、もっと優れた分散性を有することができ、ウェハー表面のスクラッチ減少という効果が期待される。
前記分散剤は、前記スラリー組成物の０．０１重量％ないし５重量％を含んでもよい。前記分散剤の含量が０．０１重量％未満である場合に粒子分散性及び上安定性の確保が難しく、５重量％を超過した場合は分散安定性が低下して研磨性能の実現が難しい。
前記分散剤は、前記研磨粒子の均一で安定的な分散を誘導し、研磨性能、研磨選択比などを調節するために適用される。
前記分散剤は、炭素数６〜２０の芳香族環及び１つ以上のカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を含む有機酸を含む。例えば、前記有機酸は、前記芳香族環内の炭素原子が窒素原子に置換されたものであり、ニトロ基、アミン基、スルホン基、リン酸基、アルキル基、ヒドロキシル基などをさらに含んでもよい。より具体的に、安息香酸（Ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ）、フェニル酢酸（Ｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、ナフトエ酸（Ｎａｐｈｔｈｏｉｃ ａｃｉｄ）、マンデル酸（Ｍａｎｄｅｌｉｃ ａｃｉｄ）、ピコリン酸（Ｐｉｃｏｌｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、ジピコリン酸（Ｄｉｐｉｃｏｌｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、ニコチン酸（Ｎｉｃｏｔｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、ジニコチン酸（Ｄｉｎｉｃｏｔｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、イソニコチン酸（Ｉｓｏｎｉｃｏｔｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、キノリン酸（Ｑｕｉｎｏｌｉｎｉｃ ａｃｉｄ、アントラニル酸（ａｎｔｈｒａｎｉｌｉｃ ａｃｉｄ）、フザリン酸（Ｆｕｓａｒｉｃ ａｃｉｄ）、フタル酸（Ｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、イソフタル酸（Ｉｓｏｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、テレフタル酸（Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、トルイル酸（Ｔｏｌｕｉｃ ａｃｉｄ ）、サリチル酸（Ｓａｌｉｃｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、ニトロ安息香酸（ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ）及びピリジンカルボン酸（Ｐｙｒｉｄｉｎｅｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ Ａｃｉｄ）からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含む。
前記安定化剤は、前記スラリー組成物の０．００１重量％ないし１重量％として含まれ、前記安定化剤の含量が０．００１重量％未満である場合に分散安定性が低下して所望する研磨性能の実現が難しく、１重量％を超過した場合に過量の安定化剤の投入によって分散安定性が減少して凝集が発生し、これによってマイクロ欠陥及びスクラッチなどが生じる恐れがある。
前記安定化剤は、ｐＨバッファ役割を行って粒子分散性及び分散安定性を確保することができ、例えば、研磨用スラリー組成物の研磨性能などの調節のために様々な添加剤、例えば、研磨選択比調節剤の適用によって分散安定性が低下することを防止し、研磨対象膜の研磨速度及び研磨停止膜の停止性能を改善させることができる研磨用スラリー組成物を提供する。
前記安定化剤は、少なくとも１つのアミン基及び脂肪族炭化水素を含む反復単位を有するアミン系統化合物であり得る。前記アミン系統化合物は、イオン性化合物、塩、単量体、前記単量体を含む重合体及び共重合体などであってもよい。例えば、前記アミン系統化合物は、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ、Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、ポリプロピレンイミン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、ポリビニルアミン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｍｉｎｅ）、ポリアリルアミン（ｐｏｌｙａｌｌｙｌａｍｉｎｅ）、ポリヘキサジメトリン（ｐｏｌｙｈｅｘａｄｉｍｅｔｈｒｉｎｅ）、ポリジメチルジアリルアンモニウム（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌ ｄｉａｌｌｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ（ｓａｌｔ））、ポリ（４−ビニルピリジン）（ｐｏｌｙ（４−ｖｉｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ））、ポリオルニチン（ｐｏｌｙｏｒｎｉｔｈｉｎｅ）、ポリリジン（ｐｏｌｙｌｙｓｉｎｅ）、ポリアルギニン（ｐｏｌｙａｒｇｉｎｉｎｅ）、ポリ−Ｌ−アルギニン（ｐｏｌｙ−Ｌ−ａｒｇｉｎｉｎｅ；ＰＡＲＧ）、ポリヒスチジン（ｐｏｌｙｈｉｓｔｉｄｉｎｅ）、ポリビニルイミダゾール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、ポリジアリルアミン（ｐｏｌｙｄｉａｌｌｙｌａｍｉｎｅ）、ポリメチルジアリルアミン（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｄｉａｌｌｙｌａｍｉｎｅ）、ジエチレントリアミン（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ）、トリエチレンテトラミン（ｔｒｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｍｉｎｅ）、テトラエチレンペンタミン（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｅｎｅｐｅｎｔａｍｉｎｅ）、ペンタエチレンヘキサミン（ｐｅｎｔａｅｔｈｙｌｅｎｅｈｅｘａｍｉｎｅ）、ポリアリルアミン塩酸塩（ｐｏｌｙａｌｌｙａｍｉｎｅｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ；ＰＡＨ）、ポリ（ビニルピリジン）、ポリ（ビニルイミダゾール）、ポリ−Ｌ−リシン（ｐｏｌｙ−Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ；ＰＬＬ）、ポリアクリルアミド、アクリルアミド（ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）誘導重合体、４次ポリアミン（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ｐｏｌｙａｍｉｎｅ）、ポリジメチルアミン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、ポリジアリルジメチル塩化アンモニウム（ｐｏｌｙｄｉａｌｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリ（ジメチルアミン−ｃｏ−エピクロロヒドリン）、ポリ（メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド）、ポリ（メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロリド）、ポリアミドアミン（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ−ａｍｉｎｅ）、ジフェニルアミン−エピヒドリン基盤ポリマー（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ−ｅｐｉｈｙｄｒｉｎ−ｂａｓｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ）、ジシアンジアミド（ｄｉｃｙａｎｄｉａｍｉｄｅ）、ジシアンジアミンド（Ｄｉｃｙａｎｄｉａｍｉｎｄｅ）、アクリルアミド（ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）、ジメチルアミノエチルアクリレート（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ）、Ｄ−グルコサミン（Ｄ−ｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｅ）誘導体、イミノビスプロピルアミン（Ｉｍｉｎｏ−ｂｉｓ−ｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｅ）、メチルイミノビスプロピルアミン（Ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｎｏ−ｂｉｓ−ｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｅ）、ドデシルイミノビスプロピルアミン（Ｌａｕｒｙｌｉｍｉｎｏ−ｂｉｓ−ｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｅ）、ペンタメチルジエチレントリアミン（Ｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ）、ペンタメチルジプロピレンジアミン（Ｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌｄｉｐｒｏｐｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、アミノプロピル−１、３−プロピレンジアミン（Ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ−１、３−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、及びアミノプロピル−１、４−ブチレンジアミン（Ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ−１、４−ｂｕｔｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含む。
前記研磨選択比調節剤は、研磨対象膜の研磨速度を増加させて研磨選択比を調節するためのもので、研磨対象膜の研磨を促進するエッチング液として適用される。例えば、前記研磨選択比調節剤は、研磨対象膜の研磨速度を増加させて研磨停止膜の表面で研磨を抑制することにより、自動研磨の停止機能を実現する。
前記研磨選択比調節剤は、スラリー組成物の０．００１重量％ないし０．５重量％として含まれ、０．００１重量％未満である場合に研磨対象膜に対する研磨性能の改善及び選択比の調節が難しく、０．５重量％を超過した場合に研磨対象膜の過剰な研磨によるスクラッチ、マイクロ欠陥、研磨対象膜の腐食などによる欠陥を増加させる。
前記研磨選択比調節剤は、有機酸、無機酸又はその２つを含んでもよい。例えば、前記有機酸は、ｐＫａ６以下の強酸性有機酸であり得る。より具体的に、前記有機酸は、ピメリン酸（ｐｉｍｅｌｉｃ ａｃｉｄ）、リンゴ酸（ｍａｌｉｃ ａｃｉｄ）、マロン酸（ｍａｌｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、マレイン酸（ｍａｌｅｉｃ ａｃｉｄ）、酢酸（ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、アジピン酸（ａｄｉｐｉｃ ａｃｉｄ）、シュウ酸（ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ）、コハク酸（ｓｕｃｃｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、酒石酸（ｔａｒｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、クエン酸（ｃｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）、乳酸（ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ）、グルタル酸（ｇｌｕｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、グリコール酸（ｇｌｙｃｏｌｌｉｃ ａｃｉｄ）、ギ酸（ｆｏｒｍｉｃ ａｃｉｄ）、フマル酸（ｆｕｍａｒｉｃ ａｃｉｄ）、プロピオン酸（ｐｒｏｐｉｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、酪酸（ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ）、ヒドロキシ酪酸（ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ）、アスパラギン酸（ａｓｐａｒｔｉｃ ａｃｉｄ）、イタコン酸（Ｉｔａｃｏｎｉｃ Ａｃｉｄ）、トリカルバリル酸（ｔｒｉｃａｒｂａｌｌｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、スベリン酸（ｓｕｂｅｒｉｃ ａｃｉｄ）、セバシン酸（ｓｅｂａｃｉｃ ａｃｉｄ）、ステアリン酸（ｓｔｅａｒｉｃ ａｃｉｄ）、ピルビン酸（ｐｙｒｕｖｉｃ ａｃｉｄ）、アセト酢酸（ａｃｅｔｏａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、グリオキシル酸（ｇｌｙｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、アゼライン酸（ａｚｅｌａｉｃ ａｃｉｄ）、カプリル酸（ｃａｐｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、ラウリン酸（ｌａｕｒｉｃ ａｃｉｄ）、ミリスチン（ｍｙｒｉｓｔｉｃ ａｃｉｄ）、吉草酸（ｖａｌｅｒｉｃ ａｃｉｄ）、及びパルミチン酸（ｐａｌｍｉｔｉｃ ａｃｉｄ）からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含む。
前記無機酸は、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、過塩素酸、臭素酸、フッ化水素酸、ヨウ素酸、亜硝酸、過硫酸、亜硫酸、次亜硫酸、ボロン酸、亜リン酸、次亜リン酸、過リン酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、亜臭素酸、次亜臭素酸、過臭素酸、次亜ヨウ素酸、過ヨウ素酸、フッ化水素、３フッ化ホウ素、テトラフルオロホウ酸及びリンフッ化水素酸からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含む。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物は、pH調整剤をさらに含む。例えば、硝酸、塩酸、リン酸、硫酸、フッ化水素酸、臭素酸、ヨウ素酸、ギ酸、マロン酸、マレイン酸、シュウ酸、酢酸、アジピン酸、クエン酸、プロピオン酸、フマル酸、乳酸、サリチル酸、ピメリン酸、安息香酸、コハク酸、フタル酸、酪酸、グルタル酸、グルタミン酸、グリコール酸、アスパラギン酸、酒石酸、ポリアクリル酸、ポリプロピオン酸、ポリサリチル酸、ポリ安息香酸、ポリ酪酸及びその塩からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含む酸性物質、及びアンモニア、ＡＭＰ（ａｍｍｏｎｉｕｍ ｍｅｔｈｙｌ ｐｒｏｐａｎｏｌ）、ＴＭＡＨ（ｔｅｔｒａ ｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ルビジウム、水酸化アンモニウム、水酸化セシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、イミダゾールからなる群で選択された１種以上を含み得る。前記ｐＨ調整剤は、研磨用スラリー組成物のｐＨを調節する量で添加される。
本発明の係る研磨用スラリー組成物のｐＨは、研磨粒子により分散安定性及び適正な研磨速度を出すために調節されることが好ましく、前記研磨用スラリー組成物のｐＨは１〜７、好ましくは、１ないし５の酸性のｐＨ範囲を有し得る。
本発明の係る研磨用スラリー組成物は、正（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）の電荷を示すスラリー組成物であり、前記スラリー組成物のジェッタ電位は＋５ｍＶ〜＋７０ｍＶの範囲である。正に荷電された研磨粒子により高い分散安定性を保持し、研磨粒子の凝集が生じることなく、マイクロ−スクラッチの発生を減少させることができる。
本発明の一実施形態により、前記研磨スラリー組成物は、濃縮又は希釈して使用することができる。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物は、半導体素子、ディスプレイ素子、又は両方の研磨工程、例えば、化学的な機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ）工程に適用される。
前記研磨用スラリー組成物は、絶縁膜及び無機酸化膜からなる群で選択された１種以上を含む薄膜を研磨対象膜にする半導体素子及びディスプレイ素子の平坦化工程に適用される。例えば、絶縁膜及び無機酸化膜が適用された半導体素子及び無機酸化膜が適用されたディスプレイ素子の平坦化工程に適用される。
前記絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、及びポリシリコン膜からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含む。
前記無機酸化膜は、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ガドリニウム（Ｇａ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、ジンク（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニオビウム（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、アンチモニー（Ｓｂ）、及びイリジウム（Ｉｒ）からなる群で選択された１種以上を含む酸化物、窒化物、又はその両方を含み、ハロゲンなどがドーピングされてもよい。例えば、ＦＴＯ（ｆｌｕｏｒｉｎｅ ｄｏｐｅｄ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ、ＳｎＯ２：Ｆ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｌ−ｄｏｐｅｄ ＺｎＯ）、ＡＧＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ｄｏｐｅｄ ＺｎＯ）、ＩＺＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯＮ（ＩＺＯ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、及びＮｉＯからなる群で選択される少なくともいずれか１つを含む。
前記半導体素子及びディスプレイ素子の平坦化工程は、前述した元素の窒化膜、例えば、ＳｉＮなどの窒化膜、Ｈｆ系、Ｔｉ系、Ｔａ系の酸化物などの高誘電率膜と、シリコン、非晶質シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、有機半導体などの半導体膜と、ＧｅＳｂＴｅなどの相変化膜と、ポリイミド系、ポリベンゾオキサゾール系、アクリル系、エポキシ系、フェノール系などの重合体樹脂膜などにさらに適用される。
前記ディスプレイ素子は基板又はパネルであってもよく、ＴＦＴ又は有機電界発光ディスプレイ素子であってもよい。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物の研磨対象膜に対する研磨速度は１０００Å／ｍｉｎ以上、好ましくは、２０００Å／ｍｉｎ以上であってもよい。研磨停止膜の研磨速度は研磨対象膜に比べて低い速度を有し、１００Å／ｍｉｎ以下、好ましくは、５０Å／ｍｉｎ以下で研磨する。例えば、ＩＴＯなどの無機酸化膜とシリコン窒化膜を含む基板が研磨されるとき、ＩＴＯ膜は高速で研磨され、前記シリコン窒化膜は低い速度で研磨し、研磨停止膜の機能を提供することができる。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物を用いて研磨するとき、研磨対象膜を選択的に除去し、研磨停止膜に対する研磨対象膜の選択比が１０以上、好ましくは、３０以上である。例えば、ＩＴＯなどの無機酸化膜とシリコン窒化膜を含む基板が研磨されるとき、シリコン窒化膜に対する無機酸化膜の選択比は、３０：１（無機酸化膜：窒化膜）以上であってもよく、本発明に係る研磨用スラリー組成物を用いて研磨するとき、無機酸化膜は高速で研磨され、前記窒化膜に対する向上した自動研磨停止機能を提供することができる。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物を用いてパターンウェハーを研磨する場合、パターンの密度が小さいウェハーだけではなく、パターン密度の大きいウェハーでも高い研磨率を確保することができる。
以下、下記の実施形態を参照して本発明を詳細に説明する。しかし、本発明の技術的な思想がこれによって制限されたり限定されることはない。
実施形態１ないし実施形態１５
表１に基づいて、１次粒子の平均粒度が６０ｎｍサイズ（ＢＥＴ測定）のコロイダルセリア（ＨＣ−６０、Ｓｏｌｖａｙ社）４重量％、分散剤としてピコリン酸（Ｐｉｃｏｌｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、安定化剤としてポリエチレンイミン（ＰＥＩ、Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）及び研磨選択比調節剤としてシュウ酸（Ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ）と超純粋を混合し、表１により研磨用スラリー組成物を製造した。
実施形態１６及び実施形態１７
前記実施形態１において、研磨粒子を１次粒子の平均粒度が９０ｎｍサイズ（ＢＥＴ測定）のコロイダルセリア粒子（ＨＣ−９０、Ｓｏｌｖａｙ社）を使用したことを除いては同様に、表１により研磨用スラリー組成物を製造した。
（１）分散安定性評価
実施形態のスラリー組成物の分散安定性を評価するために、０日、１日目に各サイズを測定して軽視安定性を測定した。
表２を察すると、実施形態１ないし５及び実施形態９ないし実施形態１７は、ＩＴＯエッチング液の役割を行うシュウ酸が添加されても良好な分散安定性を示し、実施形態６ないし実施形態８は、シュウ酸の含量増加によって分散安定性が低下することが確認される。
（２）研磨特性評価
実施形態の研磨用スラリー組成物を用いて下記のような研磨条件でＩＴＯ膜及びＳｉＮ膜の含有基板を研磨した。
［研磨条件］
１．研磨装備：ＣＴＳ社ＡＰ−３００
２．ウェハー：３００ｍｍＩＴＯ膜ウェハー
３．プラテン圧力（ｐｌａｔｅｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）：４ｐｓｉ
４．スピンドルスピード（ｓｐｉｎｄｌｅ ｓｐｅｅｄ）：１００ｒｐｍ
５．プラテンスピード（ｐｌａｔｅｎ ｓｐｅｅｄ）：１０５ｒｐｍ
６．流量（ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）：３００ｍｌ／ｍｉｎ


表３を察すると、実施形態１ないし５及び実施形態９ないし実施形態１７のスラリー組成物は、ＩＴＯ膜に対する研磨速度が改善され、研磨停止膜であるＳｉＮに対する研磨速度は減少され、ＩＴＯ／ＳｉＮ研磨選択比が増加したことが確認される。ＩＴＯ膜のエッチング液の役割を行うシュウ酸の適用によりＩＴＯ膜の研磨速度が改善され、芳香族有機酸とＰＥＩによる研磨スラリーの分散安定性が改善されることで、ＩＴＯ膜の選択比は増加し、ＳｉＮ停止膜に対する自動停止性能が向上する。また、実施形態６ないし実施形態８は、スラリーの分散安定性が不良で研磨性能の発現が難しいことが確認される。
ここで、本発明の研磨用スラリー組成物は、ＩＴＯ膜の研磨率及びＩＴＯ／ＳｉＮ研磨選択比が優れ、ＳｉＮ停止膜に対する自動研磨停止性能を改善させることができる。
上述したように実施形態がたとえ限定された図面によって説明したが、当技術分野で通常の知識を有する者であれば、前記に基づいて様々な技術的な修正及び変形を適用することができる。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順に実行されたり、及び／又は説明された構成要素が説明された方法と異なる形態に結合又は組合わされたり、他の構成要素又は均等物によって置換されても適切な結果を達成することができる。
したがって、他の実現、他の実施形態及び特許請求の範囲と均等なものなども後述する請求の範囲の範囲に属する。

Claims (15)

  1. 研磨粒子と、
    分散剤と、
    安定化剤と、
    研磨選択比調節剤と、
    を含み、
    前記分散剤は、１つ以上のカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を含む芳香族有機酸を含む、研磨用スラリー組成物。
  2. 前記研磨粒子は、金属酸化物と、有機物又は無機物にコーティングされた金属酸化物と、コロイダル状態の金属酸化物からなる群より選択される少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
  3. 前記金属酸化物は、シリカ、セリア、ジルコニア、アルミナ、チタニア、チタン酸バリウム、ゲルマニア、酸化マンガン、及びマグネシアからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含む、請求項２に記載の研磨用スラリー組成物。
  4. 前記研磨粒子の１次粒子サイズは、５ｎｍ〜１５０ｎｍであり、
    前記研磨粒子の２次粒子サイズは、３０ｎｍ〜３００ｎｍである、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
  5. 前記分散剤は、前記スラリー組成物の０．０１重量％ないし５重量％として含まれ、
    前記分散剤は、安息香酸（Ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ）、フェニル酢酸（Ｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、ナフトエ酸（Ｎａｐｈｔｈｏｉｃ ａｃｉｄ）、マンデル酸（Ｍａｎｄｅｌｉｃ ａｃｉｄ）、ピコリン酸（Ｐｉｃｏｌｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、ジピコリン酸（Ｄｉｐｉｃｏｌｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、ニコチン酸（Ｎｉｃｏｔｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、ジニコチン酸（Ｄｉｎｉｃｏｔｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、イソニコチン酸（Ｉｓｏｎｉｃｏｔｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、キノリン酸（Ｑｕｉｎｏｌｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、アントラニル酸（ａｎｔｈｒａｎｉｌｉｃ ａｃｉｄ）、フザリン酸（Ｆｕｓａｒｉｃ ａｃｉｄ）、フタル酸（Ｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、イソフタル酸（Ｉｓｏｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、テレフタル酸（Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、トルイル酸（Ｔｏｌｕｉｃ ａｃｉｄ）、サリチル酸（Ｓａｌｉｃｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、ニトロ安息香酸（ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ）及びピリジンカルボン酸（Ｐｙｒｉｄｉｎｅｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ Ａｃｉｄ）からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
  6. 前記安定化剤は、前記スラリー組成物の０．００１重量％ないし１重量％として含まれ、
    前記安定化剤は、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ、Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、ポリプロピレンイミン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、ポリビニルアミン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｍｉｎｅ）、ポリアリルアミン（ｐｏｌｙａｌｌｙｌａｍｉｎｅ）、ポリヘキサジメトリン（ｐｏｌｙｈｅｘａｄｉｍｅｔｈｒｉｎｅ）、ポリジメチルジアリルアンモニウム（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌ ｄｉａｌｌｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ（ｓａｌｔ））、ポリ（４−ビニルピリジン）（ｐｏｌｙ（４−ｖｉｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ））、ポリオルニチン（ｐｏｌｙｏｒｎｉｔｈｉｎｅ）、ポリリジン（ｐｏｌｙｌｙｓｉｎｅ）、ポリアルギニン（ｐｏｌｙａｒｇｉｎｉｎｅ）、ポリ−Ｌ−アルギニン（ｐｏｌｙ−Ｌ−ａｒｇｉｎｉｎｅと、ＰＡＲＧ）、ポリヒスチジン（ｐｏｌｙｈｉｓｔｉｄｉｎｅ）、ポリビニルイミダゾール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、ポリジアリルアミン（ｐｏｌｙｄｉａｌｌｙｌａｍｉｎｅ）、ポリメチルジアリルアミン（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｄｉａｌｌｙｌａｍｉｎｅ）、ジエチレントリアミン（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ）、トリエチレンテトラミン（ｔｒｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｍｉｎｅ）、テトラエチレンペンタミン（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｅｎｅｐｅｎｔａｍｉｎｅ）、ペンタエチレンヘキサミン（ｐｅｎｔａｅｔｈｙｌｅｎｅｈｅｘａｍｉｎｅ）、ポリアリルアミン塩酸塩（ｐｏｌｙａｌｌｙａｍｉｎｅｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＰＡＨ）、ポリ（ビニルピリジン）、ポリ（ビニルイミダゾール）、ポリ−Ｌ−リシン（ｐｏｌｙ−Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ、ＰＬＬ）、ポリアクリルアミド、アクリルアミド（ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）誘導重合体、４次ポリアミン（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ｐｏｌｙａｍｉｎｅ）、ポリジメチルアミン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、ポリジアリルジメチル塩化アンモニウム（ｐｏｌｙｄｉａｌｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリ（ジメチルアミンｃｏ−エピクロロヒドリン）、ポリ（メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド）、ポリ（メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジアンモニウムクロリド）、ポリアミドアミン（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ−ａｍｉｎｅ）、ジフェニルアミン−エピヒドリン基盤ポリマー（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ−ｅｐｉｈｙｄｒｉｎ−ｂａｓｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ）、ジシアンジアミド（ｄｉｃｙａｎｄｉａｍｉｄｅ）、ジシアンジアミンド（Ｄｉｃｙａｎｄｉａｍｉｎｄｅ）、アクリルアミド（ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）、ジメチルアミノエチルアクリレート（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ）、Ｄ−グルコサミン（Ｄ−ｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｅ）誘導体、イミノビスプロピルアミン（Ｉｍｉｎｏ−ｂｉｓ−ｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｅ）、メチルイミノビスプロピルアミン（Ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｎｏ−ｂｉｓ−ｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｅ）、ドデシルイミノビスプロピルアミン（Ｌａｕｒｙｌｉｍｉｎｏ−ｂｉｓ−ｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｅ）、ペンタメチルジエチレントリアミン（Ｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ）、ペンタメチルジプロピレンジアミン（Ｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌｄｉｐｒｏｐｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、アミノプロピル−１、３−プロピレンジアミン（Ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ−１、３−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、及びアミノプロピル−１、４−ブチレンジアミン（Ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ−１、４−ｂｕｔｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
  7. 前記研磨選択比調節剤は、前記スラリー組成物の０．００１重量％ないし０．５重量％として含まれ、
    前記研磨選択比調節剤は、有機酸、無機酸、又はその２つを含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
  8. 前記有機酸は、ピメリン酸（ｐｉｍｅｌｉｃ ａｃｉｄ）、リンゴ酸（ｍａｌｉｃ ａｃｉｄ）、マロン酸（ｍａｌｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、マレイン酸（ｍａｌｅｉｃ ａｃｉｄ）、酢酸（ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、アジピン酸（ａｄｉｐｉｃ ａｃｉｄ）、シュウ酸（ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ）、コハク酸（ｓｕｃｃｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、酒石酸（ｔａｒｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、クエン酸（ｃｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）、乳酸（ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ）、グルタル酸（ｇｌｕｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、グリコール酸（ｇｌｙｃｏｌｌｉｃ ａｃｉｄ）、ギ酸（ｆｏｒｍｉｃ ａｃｉｄ）、フマル酸（ｆｕｍａｒｉｃ ａｃｉｄ）、プロピオン酸（ｐｒｏｐｉｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、酪酸（ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ）、ヒドロキシ酪酸（ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ）、アスパラギン酸（ａｓｐａｒｔｉｃ ａｃｉｄ）、イタコン酸（Ｉｔａｃｏｎｉｃ Ａｃｉｄ）、トリカルバリル酸（ｔｒｉｃａｒｂａｌｌｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、スベリン酸（ｓｕｂｅｒｉｃ ａｃｉｄ）、セバシン酸（ｓｅｂａｃｉｃ ａｃｉｄ）、ステアリン酸（ｓｔｅａｒｉｃ ａｃｉｄ）、ピルビン酸（ｐｙｒｕｖｉｃ ａｃｉｄ）、アセト酢酸（ａｃｅｔｏａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、グリオキシル酸（ｇｌｙｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、アゼライン酸（ａｚｅｌａｉｃ ａｃｉｄ）、カプリル酸（ｃａｐｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、ラウリン酸（ｌａｕｒｉｃ ａｃｉｄ）、ミリスチン（ｍｙｒｉｓｔｉｃ ａｃｉｄ）、吉草酸（ｖａｌｅｒｉｃ ａｃｉｄ）及びパルミチン酸（ｐａｌｍｉｔｉｃ ａｃｉｄ）からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含む、請求項７に記載の研磨用スラリー組成物。
  9. 前記無機酸は、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、過塩素酸、臭素酸、フッ化水素酸、ヨウ素酸、亜硝酸、過硫酸、亜硫酸、次亜硫酸、ボロン酸、亜リン酸、次亜リン酸、過リン酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、亜臭素酸、次亜臭素酸、過臭素酸、次亜ヨウ素酸、過ヨウ素酸、フッ化水素、３フッ化ホウ素、テトラフルオロホウ酸及びリンフッ化水素酸からなる群で選択される少なくともいずれか１つを含む、請求項７に記載の研磨用スラリー組成物。
  10. 前記研磨用スラリー組成物のｐＨが１〜７であり、
    前記研磨用スラリー組成物は、＋５ｍＶ〜＋７０ｍＶのジェッタ電位を有する、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
  11. 前記研磨用スラリー組成物を用いた研磨対象膜及び窒化膜又はポリ膜を含む基板の研磨時に、窒化膜又はポリ膜に対する研磨対象膜の選択比は１０以上である、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
  12. 前記研磨用スラリー組成物を用いた基板の研磨後、研磨対象膜に対する研磨速度は１０００Å／ｍｉｎ以上である、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
  13. 前記研磨用スラリー組成物は、絶縁膜及び無機酸化膜のうち少なくとも１つを含む薄膜の研磨に適用される、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
  14. 前記無機酸化膜は、ＦＴＯ（ｆｌｕｏｒｉｎｅ ｄｏｐｅｄ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ、ＳｎＯ２：Ｆ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｌ−ｄｏｐｅｄ ＺｎＯ）、ＡＧＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ｄｏｐｅｄ ＺｎＯ）、ＩＺＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯＮ（ＩＺＯ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、及びＲｕＯｘからなる群で選択される少なくともいずれか１つを含む、請求項１３に記載の研磨用スラリー組成物。
  15. 前記研磨用スラリー組成物は、半導体素子、ディスプレイ素子、又は両方の研磨工程に適用される、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
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