JP6600652B2 - 有機膜用ｃｍｐスラリー組成物およびそれを用いた研磨方法 - Google Patents

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Description

本発明は、有機膜用ＣＭＰスラリー組成物およびそれを用いた研磨方法に関する。
半導体の製造方法は、パターン化されたシリコンウエハ上に無機膜、例えば、シリコン酸化物膜、シリコン窒化物膜を形成する工程を含み、無機膜内に形成されたビアホール（ｖｉａ−ｈｏｌｅ）をギャップフィル（ｇａｐ−ｆｉｌｌ）する工程を含む。ギャップフィル工程は、有機膜物質でビアホールを埋めるための工程であり、ギャップフィル工程後は、過量に成膜された有機膜を取り除いて平坦化させる工程が必要となる。平坦化技術として現在脚光を浴びているものが、ＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）による研磨である。
従来、有機膜用ＣＭＰスラリー組成物は、有機膜を単位時間当たり高い研磨量で研磨するが、スクラッチのような表面状態の悪化がないようにしなければならないため、高分子研磨粒子を含んでいた。しかし、有機膜が同一材質を有するものではないため、有機膜によっては従来の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物で研磨する場合は、研磨面平坦度も高めつつ同時に目的とする研磨量を得ることができなかった。だからと言って、シリコン等の金属膜の研磨に使用される金属酸化物研磨剤を有機膜の研磨に使用すると、有機膜によっては目的とする研磨量を得ることができなかったり、及び／又はスクラッチ等が発生して研磨面平坦度が低くなるという問題点があった。本発明の背景技術は、韓国公開特許第２００７−００５７００９号公報に開示されている。
韓国公開特許第２００７−００５７００９号公報
本発明の目的は、炭素含量、膜密度および硬度が高い有機膜に対して、研磨効果に優れる有機膜用ＣＭＰスラリー組成物を提供することにある。
本発明の別の目的は、炭素含量、膜密度および硬度が高い有機膜に対して、研磨後の研磨面平坦度が良く、研磨停止膜層に存在する有機膜物質の残留物（ｒｅｓｉｄｕｅ）を容易に取り除くことができるため、より均一な研磨が可能な有機膜用ＣＭＰスラリー組成物を提供することにある。
本発明の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物は、極性溶媒および非極性溶媒の一つ以上；金属酸化物研磨剤；酸化剤；及びヘテロ環化合物（ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を含み、前記ヘテロ環化合物は、ヘテロ原子（ｈｅｔｅｒｏ ａｔｏｍ）として酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）及び窒素（Ｎ）原子の１個または２個を含み、炭素含量が５０ａｔｏｍ％ないし９５ａｔｏｍ％である有機膜を研磨することができる。
前記有機膜は、膜密度が０．５ｇ／ｃｍ３ないし２．５ｇ／ｃｍ３で、硬度（ｈａｒｄｎｅｓｓ）が０．４ＧＰａ以上になり得る。
前記有機膜は、膜密度が１．０ｇ／ｃｍ３ないし２．０ｇ／ｃｍ３であり、硬度が１．０ＧＰａ以上になり得る。
前記金属酸化物研磨剤は、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニアの一つ以上を含み得る。
前記金属酸化物研磨剤は、前記組成物中に０．０１重量％ないし５重量％で含まれ得る。
前記ヘテロ環化合物は、前記組成物中に０．００１重量％ないし５重量％で含まれ得る。
前記ヘテロ環化合物は、５原子環構造または６原子環構造になり得る。
前記酸化剤と前記ヘテロ環化合物は、１：０．０１ないし１：１の重量比で含まれ得る。
前記酸化剤は、多価の酸化状態を有する金属塩および遷移金属のキレートの一つ以上を含み得る。
前記酸化剤は、前記組成物中に０．００１重量％ないし５重量％で含まれ得る。
前記の多価の酸化状態を有する金属塩は、セリックアンモニウム塩、硝酸第二鉄、塩化第二鉄の一つ以上を含み得る。
前記有機膜は、酸価が０ｍｇＫＯＨ／ｇになり得る。
本発明の有機膜研磨方法は、前記有機膜用ＣＭＰスラリー組成物を使用し、炭素含量が５０ａｔｍ％ないし９５ａｔｍ％で、膜密度が０．５ｇ／ｃｍ３ないし２．５ｇ／ｃｍ３で、硬度が０．４ＧＰａ以上である有機膜を研磨するステップを含み得る。
本発明のＣＭＰスラリー組成物は、炭素含量、膜密度および硬度が高い有機膜に対して研磨効果に優れ、有機膜に対して研磨後の研磨面平坦度が良く、研磨停止膜層に存在する有機膜物質の残留物（ｒｅｓｉｄｕｅ）を容易に取り除くことができるため、より均一な研磨が可能である。
本発明の一実施例の有機膜研磨方法の模式図である。
本発明の一実施例の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物は、極性溶媒および非極性溶媒の一つ以上；金属酸化物研磨剤；酸化剤；及びヘテロ環化合物（ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を含み得る。その結果、本発明の研磨対象である有機膜を傷付けることなく高い研磨量で研磨することができ、研磨面の平坦度を高めることができる。
前記の極性及び／又は非極性溶媒は、炭素含量の高い有機膜を金属酸化物研磨剤で研磨する際に摩擦を減らすものであり、例えば、水、超純水、有機アミン、有機アルコール、有機アルコールアミン、有機エーテル、有機ケトン等が挙げられ、例えば、超純水を使用することができる。極性及び／又は非極性溶媒は、ＣＭＰスラリー組成物中残量として含まれ得る。
前記金属酸化物研磨剤は、炭素含量、膜密度および硬度の高い有機膜を高い研磨量で研磨できるようにするためのものであり、特に、本発明の研磨対象である有機膜研磨時にスクラッチ等が発生しないようにして研磨面平坦度を高めるようにするためのものである。具体的に、前記金属酸化物研磨剤は、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア及びジルコニアの一つ以上を含み得る。このうち、分散安定性に優れるシリカと、研磨速度向上効果に優れるセリアが特に好ましい。
前記金属酸化物研磨剤は、球形の粒子であり平均粒径が１０ｎｍないし１５０ｎｍ程度、例えば、３０ｎｍないし７０ｎｍ程度になり得る。前記範囲で本発明の研磨対象である有機膜に対して十分な研磨速度を出すことができ、且つスクラッチが発生しないようにさせることができ、また平坦度を高めることができる。
前記金属酸化物研磨剤は、ＣＭＰスラリー組成物中０．０１重量％ないし５重量％、例えば、０．０１重量％ないし３重量％で含むことができる。金属酸化物研磨剤の含量が前記範囲を満たす場合は、本発明の研磨対象である有機膜に対して十分な研磨速度を出すことができ、且つスクラッチが発生しないようにさせることができ、また分散安定性に優れる。好ましくは、金属酸化物研磨剤の平均粒径は高くしスラリー組成物中の含量を低くすることにより、有機膜に対して向上した研磨速度、無機膜に対して低い研磨速度を具現することができる。
前記酸化剤は、有機膜の表面層を酸化させて、炭素含量、膜密度および硬化度が高い有機膜の研磨を容易にさせ、研磨によって無機膜が露出する際、有機膜の表面を均一にして研磨後も優れた表面粗度（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を具現できるようにするためのものである。また、前記酸化剤は、無機膜に存在する有機膜の残留物が容易に取り除かれるようにして、より均一な研磨がされるようにする。
具体的に前記酸化剤は、多価の酸化状態を有する金属塩および遷移金属のキレート化合物の一つ以上を含み得る。前記「多価」は、２価以上、例えば３価以上、例えば４価以上を意味する。
前記の多価の酸化状態を有する金属塩は、有機膜に対する研磨速度を上げ、無機膜に対する研磨速度を下げる。前記金属塩は、遷移金属、ランタン族元素等の金属を含んでもよく、さらに、ハロゲン、アンモニウム、ニトレート等を含んでもよい。例えば、前記金属塩は、セリックアンモニウム塩、フェリックハロゲン塩、硝酸第二鉄塩等を含んでもよく、より具体的には、セリックアンモニウムニトラート、硝酸第二鉄、塩化第二鉄等を含んでもよい。
前記遷移金属のキレート化合物は、有機膜に対する研磨速度を高め、無機膜に対する研磨速度を下げる。
前記遷移金属のキレート化合物において、遷移金属は、周期律表の３族ないし１２族の通常知られている遷移金属を含むが、例えば、鉄、銅、マンガン又はクロム等になり得る。一方キレートは、シュウ酸、アミノ−置換されたカルボン酸（例：イミノジアセト酸、エチレンジアミンジコハク酸、イミノジコハク酸、エチレンジアミンテトラアセト酸、ニトリロトリアセト酸のようなアミノポリカルボキシレート、グリシンのようなアルファ−アミノ酸、ベータ−アミノ酸）、水酸基置換されたカルボン酸（例：グリコール酸、乳酸、またリンゴ酸、クエン酸、酒石酸のような水酸基が含まれたポリカルボン酸）、ホスホノカルボン酸、アミノホスホン酸；これらの組合せを含み得る。例えば、遷移金属のキレート化合物は、プロピレンジアミンテトラアセト酸−Ｆｅ等を含むＦｅ含有化合物、プロピレンジアミンテトラアセト酸−Ｍｎ等を含むＭｎ含有化合物の一つ以上を含んでもよいが、それに制限されるのではない。
前記酸化剤は、ＣＭＰスラリー組成物中０．００１重量％ないし５重量％程度、例えば、０．０１重量％ないし３重量％程度、又は０．０５重量％ないし３重量％程度で含み得る。前記酸化剤の含量が前記範囲を満たす場合、有機膜に対する適切なエッチング性を維持することができる。一方、ＣＭＰスラリー組成物が酸性の場合、酸化剤の安定性が高くなるため、有機膜に対する単位時間当たりの研磨量が高くなり、研磨面の平坦度が向上し、無機膜に対する研磨選択比を高くすることができる。
前記ヘテロ環化合物（ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）は、環状化学構造を有する有機化合物であって、環を構成する原子が炭素原子だけではなく、ヘテロ原子（ｈｅｔｅｒｏ ａｔｏｍ）として、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）又は窒素（Ｎ）原子を含む化合物を意味する。
前記ヘテロ環化合物は、１個または２個のヘテロ原子を含むことができ、５原子環構造（５ ｍｅｍｂｅｒｅｄ ｒｉｎｇ）又は６原子環構造（６ ｍｅｍｂｅｒｅｄ ｒｉｎｇ）の化学構造を有し得る。ヘテロ環化合物が前記のような環構造を有する場合、有機膜に対する欠点（ｄｅｆｅｃｔ）の発生を減少させ、有機膜に対する単位時間当たりの研磨量を高くすることができる。
例えば、ヘテロ原子（ｈｅｔｅｒｏ ａｔｏｍ）１個を含む５原子環構造のヘテロ環化合物としては、ヘテロ原子が窒素（Ｎ）であるピロリジン（Ｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｅ）又はピロール（Ｐｙｒｒｏｌｅ）；ヘテロ原子が酸素（Ｏ）であるテトラヒドロフラン（Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）又はフラン（Ｆｕｒａｎ）；ヘテロ原子が硫黄（Ｓ）であるチオラン（Ｔｈｉｏｌａｎｅ）、チオフェン（Ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）；及びこれらの誘導体等をそれぞれ例示することができる。
また、ヘテロ原子（ｈｅｔｅｒｏ ａｔｏｍ）１個を含む６原子環構造ヘテロ環化合物としては、ヘテロ原子が窒素（Ｎ）であるピペリジン（Ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅ）又はピリジン（Ｐｙｒｉｄｉｎｅ）；ヘテロ原子が酸素（Ｏ）であるオキサン（Ｏｘａｎｅ）又はピラン（Ｐｙｒａｎ）；ヘテロ原子が硫黄（Ｓ）であるチアン（Ｔｈｉａｎｅ）、チオピラン(Ｔｈｉｏｐｙｒａｎ)；及びこれらの誘導体等をそれぞれ例示することができる。
ヘテロ原子（ｈｅｔｅｒｏ ａｔｏｍ）２個を含む５原子環構造のヘテロ環化合物としては、イミダゾリジン（Ｉｍｉｄａｚｏｌｉｄｉｎｅ）、ピラゾリジン（Ｐｙｒａｚｏｌｉｄｉｎｅ）、イミダゾール（Ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、ピラゾール（Ｐｙｒａｚｏｌｅ）、オキサゾリジン（Ｏｘａｚｏｌｉｄｉｎｅ）、オキサゾール（Ｏｘａｚｏｌｅ）、イソチアゾリジン（Ｉｓｏｔｈｉａｚｏｌｉｄｉｎｅ）、チアゾール（Ｔｈｉａｚｏｌｅ）、ジオキソラン（Ｄｉｏｘｏｌａｎｅ）、ジチオラン（Ｄｉｔｈｉｏｌａｎｅ）、ヒスチジン（ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ）及びこれらの誘導体等を例示することができる。
また、ヘテロ原子（ｈｅｔｅｒｏ ａｔｏｍ）２個を含む６原子環構造のヘテロ環化合物としては、ピペラジン（Ｐｉｐｅｒａｚｉｎｅ）、ピリミジン（Ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）、ジアジン（Ｄｉａｚｉｎｅｓ）、モルホリン（Ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅ）、オキサジン（Ｏｘａｚｉｎｅ）、チオモルホリン（Ｔｈｉｏｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅ）、チアジン（Ｔｈｉａｚｉｎｅ）、ジオキサン（Ｄｉｏｘａｎｅ）、ジオキシン（Ｄｉｏｘｉｎｅ）、ジチアン（Ｄｉｔｈｉａｎｅ）、ジチイン（Ｄｉｔｈｉｉｎｅ）及びこれらの誘導体等を例示することができる。
前記ヘテロ環化合物は、ＣＭＰスラリー組成物中０．００１重量％ないし５重量％、例えば、０．００５重量％ないし２重量％、又は０．００５重量％ないし１重量％で含まれ得る。ヘテロ環化合物の含量が前記範囲を満たす場合は、有機膜に対する単位時間当たりの研磨量を高くし、研磨面の平坦度を良くすることができる。
一方、本発明の一具体例にかかるＣＭＰ組成物において、前記酸化剤とヘテロ環化合物は１：０．０１ないし１：１の重量比、具体的には、１：０．０５ないし１：０．５の重量比で含まれ得る。前記重量比を満たす場合、ヘテロ環化合物が酸化剤の酸化を助ける効果を表し有機膜に対するエッチング性が向上し、研磨効果が極大化される。
一方、本発明の前記ＣＭＰスラリー組成物は、酸性であることが好ましい。ＣＭＰスラリーが酸性の場合、無機膜に対する有機膜の研磨選択比が高くなり、有機膜に対する単位時間当たりの研磨量および研磨面の平坦度が向上する効果がある。具体的に、本発明のＣＭＰスラリー組成物は、ｐＨが５以下、具体的には４以下、より具体的には１ないし３．５程度になり得る。例えば、ｐＨ調節剤を使用することにより、本発明の一実施例のＣＭＰスラリー組成物を上述の範囲のｐＨに調節することができる。前記ｐＨ調節剤は、無機酸、例えば、硝酸、リン酸、塩酸、硫酸の一つ以上を含むことができ、有機酸、例えば、ｐＫａ値が５以下の有機酸を含むことができ、例えば、酢酸、クエン酸の一つ以上を含むことができるが、それに制限されるのではない。
ＣＭＰスラリー組成物は、添加剤をさらに含んでもよい。例えば、ＣＭＰスラリー組成物は、添加剤として研磨促進剤をさらに含んでもよい。研磨促進剤をさらに含むことにより、無機膜に対する研磨速度を抑えて無機膜に対する研磨選択比を高くすることができる。研磨促進剤としては、有機酸、例えば、リンゴ酸、クエン酸、ギ酸、グルタル酸、シュウ酸、フタル酸、コハク酸、酒石酸、マレイン酸、マロン酸の一つ以上を含んでもよい。研磨促進剤は、ＣＭＰスラリー組成物中０．０２重量％ないし０．５重量％で含まれ得、前記範囲で、研磨速度、スラリーの分散安定性、有機系炭素膜の表面特性に悪影響が及ばなくなり得る。
本発明の一具体例にかかるＣＭＰスラリー組成物は、有機膜に対する研磨速度が、１００Å／分ないし８０００Å／分、具体的には５００Å／分ないし５０００Å／分になり得る。
（ＣＭＰスラリー組成物の研磨対象）
以下、本発明のＣＭＰスラリー組成物の研磨対象である有機膜について具体的に説明する。
本明細書において、「置換または非置換された」で「置換された」は、該当官能基の一つ以上の水素原子が、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、チオニル基、チオール基、シアノ基、アミノ基、Ｃ１ないしＣ３０のアルキル基、Ｃ２ないしＣ３０のアルケニル基、Ｃ２ないしＣ３０のアルキニル基、Ｃ３ないしＣ３０のシクロアルキル基、Ｃ３ないしＣ３０のシクロアルケニル基、Ｃ６ないしＣ３０のアリール基、Ｃ７ないしＣ３０のアリールアルキル基、Ｃ１ないしＣ２０のヘテロアルキル基、Ｃ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルケニル基、Ｃ２ないしＣ３０のヘテロアリール基、Ｃ２ないしＣ３０のヘテロアリールアルキル基、Ｃ１ないしＣ２０のアルキルアミン基、Ｃ１ないしＣ３０のアルコキシ基、Ｃ６ないしＣ３０のアリールオキシ基、Ｃ１ないしＣ２０のアルデヒド基、Ｃ１ないしＣ４０のアルキルエーテル基、Ｃ７ないしＣ２０のアリールアルキレンエーテル基、Ｃ１ないしＣ３０のハロアルキル基、Ｐを含む官能基、Ｂを含む官能基、又はこれらの組合せ等で置換されたことを意味する。
本明細書において、「Ｐを含む官能基」は、下記一般式Ａで表すことができ、「Ｂを含む官能基」は下記一般式Ｂで表すことができる：
＜式Ａ＞
＊−（Ｏ）ｎ−（ＣＨ２）ｍ−Ｐ（＝Ｏ）（Ｒａ）（Ｒｂ）
＜式Ｂ＞
＊−Ｂ（Ｒｃ）（Ｒｄ）
（前記＜式Ａ＞及び＜式Ｂ＞で、ｎは０又は１で、ｍは０ないし１０の整数であり、
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ及びＲｄは、それぞれ独立して、水素、水酸基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ２０のアルケニル基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ２０のシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のハロアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルキルスルホネート基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルキルスルホニル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ２０のアルキルアミド基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ２０のアルキルエステル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ２０のシアノアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルコキシ基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ３０のアリール基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ３０のアリールアルキル基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ３０のアリールオキシ基であるか、或いは
ＲａとＲｂ、又はＲｃとＲｄは互いに連結して置換または非置換されたＣ３ないしＣ２０のシクロアルキル基または置換または非置換されたＣ３ないしＣ２０のヘテロシクロアルキル基を形成する）
好ましくは、前記「Ｐを含む官能基」はＰとＯを含む官能基であり、例えば、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）２、−Ｏ−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）２、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＣＨ２ＣＨ３）２、−Ｐ（＝Ｏ）（Ｃ２Ｈ４Ｃ６Ｈ５）（ＯＣＨ２ＣＨ３）等になり得、前記「Ｂを含む官能基」はＢとＯを含む官能基であり、例えば、−Ｂ（ＯＨ）２、−Ｂ（Ｈ）（ＣＨ３）、−Ｂ（ＣＨ２ＣＨ３）２等になり得る。
パターン化されたウエハ、例えば、シリコンウエハの上に無機膜を蒸着した際、有機膜は生成されたビアホール（ｖｉａ−ｈｏｌｅ）を満たすようになる。ＣＭＰスラリー組成物は、蒸着膜の平坦化のために有機膜を十分な研磨率で研磨しなければならなく、研磨面の平坦度も高くしなければならなく、研磨後に無機膜に残留する残留物の取り除きも容易でなければならない。無機膜は、シリコン酸化物、シリコン窒化物の一つ以上で形成された膜になり得るが、それに制限されるのではない。
有機膜は、有機膜の材質によって単位時間当たりの研磨量、研磨後の平坦度が大きく異なり得る。本発明の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物は、炭素含量が高い有機膜を研磨する組成物であり、有機膜研磨時に有機膜の単位時間当たりの研磨量と平坦度を高くし、研磨後の無機膜に残留する残留物の取り除きも容易にできる。
本発明の研磨対象である有機膜は、炭素含量、膜密度および硬化度が通常の有機膜に比べて相対的に高いため、従来の高分子粒子を含む有機膜用ＣＭＰスラリー組成物で研磨することができなかった。それに対して本発明のＣＭＰスラリー組成物は、スクラッチによって表面状態が悪化することなく、有機膜を単位時間当たり高い研磨量で研磨することができる。具体的に、本発明のＣＭＰスラリー組成物の有機膜に対する単位時間当たりの研磨量は５００Å／分以上、例えば１，０００Å／分以上、例えば５００Å／分ないし５０００Å／分程度になり得る。ＣＭＰスラリー組成物の研磨量が前記数値範囲を満たす場合は、工程に適用できる程度の研磨量を確保することができる。
具体例において、前記有機膜は、炭素含量が５０ａｔｏｍ％ないし９５ａｔｏｍ％程度、具体的には、６５ａｔｏｍ％ないし９５ａｔｏｍ％程度、又は７０ａｔｏｍ％ないし９２ａｔｏｍ％程度になり得、例えば、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４又は９５ａｔｏｍ％程度になり得る。有機膜の炭素含量が前記範囲を満たす場合、金属酸化物研磨剤で研磨すると、研磨量が高くスクラッチも発生しなく、研磨面の平坦度も高くなり得る。また、前記有機膜は膜密度が０．５ｇ／ｃｍ３ないし２．５ｇ／ｃｍ３程度、具体的には、１．０ｇ／ｃｍ３ないし２．０ｇ／ｃｍ３程度または１．２ｇ／ｃｍ３ないし１．６ｇ／ｃｍ３程度になり得、例えば、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、又は２．５ｇ／ｃｍ３程度になり得る。有機膜の膜密度が前記範囲を満たす場合、金属酸化物研磨剤で研磨すると、研磨量が高く、スクラッチも発生しなく、且つ研磨面の平坦度も高くなり得る。また、前記有機膜は、硬度が０．４ＧＰａ以上、具体的には、１．０ＧＰａ以上、又は１．３ＧＰａ以上になり得、例えば、１．０ＧＰａないし１．５ＧＰａ、例えば、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５ＧＰａ程度になり得る。有機膜の硬度が前記範囲を満たす場合、金属酸化物研磨剤で研磨すると、研磨量が高くスクラッチも発生せず、且つ研磨面の平坦度も高くなり得る。
また、本発明の研磨対象である有機膜は、酸価が実質的に０ｍｇＫＯＨ／ｇ程度になり得る。従来の高分子研磨剤を含む有機膜用ＣＭＰスラリー組成物で本発明の研磨対象である有機膜を研磨する場合は、研磨速度が低くなるという問題点があった。それに対して本発明のＣＭＰスラリー組成物は、ＣＭＰ工程に適用できるだけの有機膜の単位時間当たりの研磨量を確保することができる。このとき、前記の「実質的に」は、酸価が０ｍｇＫＯＨ／ｇの場合だけでなく、０ｍｇＫＯＨ／ｇで若干の誤差が加減されることも含む。
具体的に、本発明の研磨対象である有機膜は、置換または非置換された芳香族基を有する化合物を含む組成物を無機膜上に塗布した後、高温、例えば、２００℃ないし４００℃で熱硬化（ｂａｋｉｎｇ）して製造することができる。
前記の置換または非置換された芳香族基を有する化合物は、熱硬化後も分解されないため、これを含む組成物で形成された有機膜は、高い炭素含量を表す。このとき、前記芳香族基は、炭素数６ないし１００、例えば炭素数６ないし５０の単一環構造または２以上の環が融合した（ｆｕｓｅｄ）多環（ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ）構造を有することができ、例えば、下記一般式１−１ないし１−２６で表される化合物を含むことができる。
＜式１−１＞
Figure 0006600652
＜式１−２＞
Figure 0006600652
＜式１−３＞
Figure 0006600652
＜式１−４＞
Figure 0006600652
＜式１−５＞
Figure 0006600652
＜式１−６＞
Figure 0006600652
＜式１−７＞
Figure 0006600652
＜式１−８＞
Figure 0006600652
＜式１−９＞
Figure 0006600652
＜式１−１０＞
Figure 0006600652
＜式１−１１＞
Figure 0006600652
＜式１−１２＞
Figure 0006600652
＜式１−１３＞
Figure 0006600652
＜式１−１４＞
Figure 0006600652
＜式１−１５＞
Figure 0006600652
＜式１−１６＞
Figure 0006600652
＜式１−１７＞
Figure 0006600652
＜式１−１８＞
Figure 0006600652
＜式１−１９＞
Figure 0006600652
＜式１−２０＞
Figure 0006600652
＜式１−２１＞
Figure 0006600652
＜式１−２２＞
Figure 0006600652
＜式１−２３＞
Figure 0006600652
＜式１−２４＞
Figure 0006600652
＜式１−２５＞
Figure 0006600652
＜式１−２６＞
Figure 0006600652
（前記一般式１−１ないし１−２６で、Ｚ１ないしＺ１８は、それぞれ独立して単結合、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルキレン基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ２０のアルケニレン基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ２０のアルキニレン基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ２０のシクロアルケニレン基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ２０のアリーレン基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ２０のヘテロアリーレン基、−（Ｃ＝Ｏ）−、−ＮＲｅ−、−ＣＲｆＲｇ−、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）又はこれらの組合せであり、ここでＲｅ、Ｒｆ及びＲｇは、それぞれ独立して水素、置換または非置換されたＣ１ないしＣ１０のアルキル基、ハロゲン原子、置換または非置換されたＣ６ないしＣ２０のアリーレン基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ２０のヘテロアリーレン基またはこれらの組合せである）
以下、置換または非置換された芳香族基を有する化合物を含む有機膜形成用組成物についてより詳しく説明する。
第１具体例において、有機膜形成用組成物は、置換または非置換された芳香族基を有する化合物として下記一般式２で表される単位を含む物質を含むことができる：
＜式２＞
Figure 0006600652
（前記一般式２で、ａは１≦ｎ＜１９０であり、
Ｒ１は、水素、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、アリル基、チオニル基、チオール基、シアノ基、置換または非置換されたアミノ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のアルケニル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のアルキニル基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ３０のシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ３０のシクロアルケニル基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ３０のアリール基、置換または非置換されたＣ７ないしＣ３０のアリールアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のヘテロアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルケニル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロアリール基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルキルアミン基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のアルコキシ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ３０のアリールオキシ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルデヒド基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ４０のアルキルエーテル基、置換または非置換されたＣ７ないしＣ２０のアリールアルキレンエーテル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のハロアルキル基、Ｐを含む官能基、Ｂを含む官能基またはこれらの組合せであり、
Ｒ２は、水素、置換または非置換されたアミノ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルコキシ基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ２０のアリールオキシ基、−ＮＲｈＲｉ（ここで、Ｒｈ及びＲｉは、互いに独立して、置換または非置換されたＣ１ないしＣ１０のアルキル基または置換または非置換されたＣ６ないしＣ１０のアリール基）、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、アリル基、チオニル基、チオール基、シアノ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のアルケニル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のアルキニル基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ３０のシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ３０のシクロアルケニル基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ３０のアリール基、置換または非置換されたＣ７ないしＣ３０のアリールアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルケニル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロアリール基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルキルアミン基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルデヒド基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ４０のアルキルエーテル基、置換または非置換されたＣ７ないしＣ２０のアリールアルキレンエーテル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のハロアルキル基、Ｐを含む官能基、Ｂを含む官能基またはこれらの組合せであり、
Ｒ３は、置換または非置換された、
Figure 0006600652
例えば、Ｒ２は、置換または非置換されたＣ１ないしＣ１０のアルコキシ基になり得る。
前記一般式２を含む物質は、有機膜形成用組成物の熱硬化後の炭素含量、膜密度および硬度を高くすることができ、これに対するより詳細な製造方法は、韓国特許第１０−０８６６０１５号を参照する。
第１具体例の組成物は、前記一般式２で表される単位を含む物質以外に、架橋成分、酸触媒および有機溶媒の一つ以上をさらに含むことができる。具体的には、前記一般式２で表される物質１重量％ないし２０重量％、架橋成分０．１重量％ないし５重量％、酸触媒０．００１重量％ないし０．０５重量％、及び有機溶媒７５重量％ないし９８．８重量％を含むことができる。
前記架橋成分は、メラミン樹脂（例えば、Ｎ−メトキシメチル−メラミン樹脂、Ｎ−ブトキシメチルメラミン樹脂）、メチル化されたりブチル化されたウレア樹脂、アミノ樹脂、下記一般式３で表されるグリコールウリル誘導体、下記一般式４で表されるビスエポキシ化合物、下記一般式５で表されるメラミン誘導体の一つ以上を含むことができる：
＜式３＞
Figure 0006600652
＜式４＞
Figure 0006600652
＜式５＞
Figure 0006600652
前記酸触媒は、ｐ−トルエンスルホン酸モノハイドレート、ピリジニウムｐ−トルエンスルホネート、２，４，４，６−テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、２−ニトロベンジルトシレート、及び有機スルホン酸のアルキルエステルの一つ以上を含むことができる。
前記有機溶媒は、置換または非置換された芳香族基を有する化合物に対する十分な溶解性を有する有機溶媒であれば特に限定されないが、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、乳酸エチル等を挙げることができる。
第１具体例の有機膜形成用組成物を５００Åないし４０００Åの厚さでコーティングし、２００℃ないし４００℃で１０秒ないし１０分間熱硬化させて有機膜を形成できるが、それに制限されるのではない。
第２具体例において、有機膜形成用組成物は置換または非置換された芳香族基を有する化合物として下記一般式６で表す物質を含むことができる：
＜式６＞
Figure 0006600652
（前記＜式６＞で、Ｒ４ないしＲ９、Ｘ１ないしＸ６は、それぞれ独立して、水素、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、アリル基、チオニル基、チオール基、シアノ基、置換または非置換されたアミノ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のアルケニル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のアルキニル基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ３０のシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ３０のシクロアルケニル基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ３０のアリール基、置換または非置換されたＣ７ないしＣ３０のアリールアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルケニル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロアリール基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルキルアミン基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のアルコキシ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ３０のアリールオキシ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルデヒド基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ４０のアルキルエーテル基、置換または非置換されたＣ７ないしＣ２０のアリールアルキレンエーテル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のハロアルキル基、Ｐを含む官能基、Ｂを含む官能基またはこれらの組合せであり、
ｎ１ないしｎ６は、それぞれ独立して、０ないし２の範囲にあり、２≦ｎ１＋ｎ２＋ｎ３＋ｎ４＋ｎ５＋ｎ６≦６である）。
例えば、Ｒ４ないしＲ９は、それぞれ独立して、置換または非置換されたＣ１ないしＣ１０のアルキル基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ２０のアリール基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ２０のシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ２０のシクロアルケニル基、Ｐを含む官能基またはＢを含む官能基になり得る。
例えば、Ｘ１ないしＸ６は、それぞれ独立して、水素、ヒドロキシ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルキルアミン基、アミノ基、Ｐを含む官能基、Ｂを含む官能基になり得る。
置換または非置換された芳香族基を有する化合物として、前記一般式２で表す単位を含む物質の代わりに、前記一般式６で表す物質を含むことを除いては、第１具体例の有機膜形成用組成物と実質的に同一である。よって、以下では、前記一般式６で表す物質についてのみ説明する。
前記一般式６の芳香族基化合物は、平均分子量が５００ｇ／ｍｏｌないし４０００ｇ／ｍｏｌ程度になり得、前記範囲で有機膜の厚さの具現または良好な薄膜を形成できる。
前記一般式６で表される物質は、通常の方法で製造することができ、例えば、コロネンに、アセチルクロリド、ベンゾイルクロリド、ナフトイルクロリド、シクロヘキサンカルボニルクロリドを反応させ、還元させて製造できるが、それに制限されるのではない。より詳しい製造方法は、韓国特許第１０−１３１１９４２号を参考する。
前記の一般式６で表される物質は、有機膜形成用組成物の熱硬化後の炭素含量、膜密度および硬度を高くすることができる。また、前記＜式６＞で表される物質を含む有機膜形成用組成物は、短い波長領域（例：１９３ｎｍ，２４８ｎｍ）で強い吸収を有する芳香族環を含み、特別な触媒を使用しなくても高い温度で架橋反応が行われるため、触媒、特に酸による汚染を防ぐことができる。一方、本発明の有機膜形成用組成物は、一般式６で表されるが、置換基の位置が互いに異なる２以上の化合物の混合物を含み得る。
第３具体例において、有機膜形成用組成物は、置換または非置換された芳香族基を有する化合物であり、下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）から選ばれる芳香族基含有重合体を含むことができる：
（ｉ）下記一般式７で表される単位を含む化合物、
（ｉｉ）下記一般式７で表される単位を含む化合物、及び下記一般式８で表される単位を含む化合物の混合物、
（ｉｉｉ）下記一般式９で表される単位を含む化合物。
＜式７＞
Figure 0006600652
＜式８＞
Figure 0006600652
＜式９＞
Figure 0006600652
（前記の一般式７ないし一般式９において、ｂ、ｃ、ｄ及びｅは、それぞれ独立して、１ないし７５０であり、２≦ｃ＋ｄ＜１５００であり、
Ｒ１０は、置換または非置換された、
Figure 0006600652
Ｒ１１は、水素、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、チオニル基、チオール基、シアノ基、置換または非置換されたアミノ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のアルケニル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のアルキニル基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ３０のシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ３０のシクロアルケニル基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ３０のアリール基、置換または非置換されたＣ７ないしＣ３０のアリールアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルケニル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロアリール基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルキルアミン基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のアルコキシ基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ３０のアリールオキシ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルデヒド基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ４０のアルキルエーテル基、置換または非置換されたＣ７ないしＣ２０のアリールアルキレンエーテル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のハロアルキル基、Ｐを含む官能基、Ｂを含む官能基またはこれらの組合せであり、
Ｒ１２及びＲ１４は、それぞれ独立して、置換または非置換された、
Figure 0006600652
Ｒ１３は置換または非置換された、
Figure 0006600652
のいずれかで、
Ｒ１５は置換または非置換された、
Figure 0006600652
前記Ｒ１０、Ｒ１３、Ｒ１５で、Ｒは、それぞれ独立して、水素、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、チオニル基、チオール基、シアノ基、置換または非置換されたアミノ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のアルケニル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のアルキニル基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ３０のシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ３ないしＣ３０のシクロアルケニル基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ３０のアリール基、置換または非置換されたＣ７ないしＣ３０のアリールアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルケニル基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロアリール基、置換または非置換されたＣ２ないしＣ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルキルアミン基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のアルコキシ基、置換または非置換されたＣ６ないしＣ３０のアリールオキシ基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ２０のアルデヒド基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ４０のアルキルエーテル基、置換または非置換されたＣ７ないしＣ２０のアリールアルキレンエーテル基、置換または非置換されたＣ１ないしＣ３０のハロアルキル基、Ｐを含む官能基、Ｂを含む官能基またはこれらの組合せである）
置換または非置換された芳香族基を有する化合物として、前記一般式２で表される単位を含む物質の代わりに前記芳香族基含有重合体を含むことを除いては、第１具体例の有機膜形成用組成物と実質的に同一である。これについて、以下では、芳香族基含有重合体についてのみ説明する。
芳香族基含有重合体は、有機膜形成用組成物の熱硬化後の炭素含量、膜密度および硬度を高めることができ、通常の方法により製造することができる。より詳しい内容は、韓国特許第１０−０９０８６０１を参照する。
第４具体例において、有機膜形成用組成物は、置換または非置換された芳香族基を有する化合物であり、前記一般式２で表される単位を含む物質；前記一般式６で表される物質；前記（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）から選ばれる芳香族基含有重合体中の２種以上を含むことができる。２種以上を含むことを除いては、第１具体例の組成物と実質的に同一である。
（有機膜の研磨方法）
次に、本発明の有機膜の研磨方法について説明する。
本発明の有機膜の研磨方法は、有機膜用ＣＭＰスラリー組成物を使用して、炭素含量、膜密度および硬化度が高い有機膜を研磨するステップを含み、このとき、前記有機膜用ＣＭＰスラリー組成物は、本発明の実施例の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物を含むことができる。
図１の（ａ）を参照すると、図１の（ａ）は、有機膜研磨前のシリコンウエハ、無機膜、有機系炭素膜の積層状態を示したものであり、シリコンウエハ１００が陰刻によりパターン化され局部的に凹部が形成されている。前記シリコンウエハ１００上に無機膜１１０を蒸着し、無機膜上に有機系炭素膜１２０を塗布し、２００℃ないし４００℃で熱硬化させて製造する。図１の（ａ）において、Ｔは仮想の研磨停止線を表す。図１の（ａ）の有機膜上に本発明の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物を塗布し、研磨パッドを設けた後、シリコンウエハ１００を回転させて研磨停止線Ｔに到達するまで研磨して、図１の（ｂ）のように有機膜が研磨されたシリコンウエハを得ることができる。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、下記実施例は、単に説明のためのものであり、本発明の保護範囲を制限するものではない。
（製造例１）
温度計、コンデンサー、機械攪拌機、滴加ロートを備えた２０００ｍｌ三口フラスコを準備し、１４０℃のオイルバスに浸けた。加熱と磁石による攪拌をホットプレート上で行い、コンデンサーの冷却水温度は４０℃に固定した。１ｍｏｌの１−メトキシピレン２２０ｇを反応器に加え、１．０ｍｏｌの１，４−ビスメトキシメチルベンゼン１３８ｇを加えた後、６５６ｇのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶かした。その後、０．０３ｍｏｌのジエチルスルファート４．６ｇを添加した。反応器の温度を１３０℃に保った。重合が行われる間、一定時間間隔で分子量を測定して反応完了時点を決定した。このとき、分子量を測定するためのサンプルは、１ｇの反応物を採取して常温に急冷させた後、そのうちの０．０２ｇを取って溶媒であるテトラヒドロフランを使用し固形分が４重量％になるように希釈させて準備した。決められた反応完了時点で、反応終結のために中和剤として０．０３ｍｏｌのトリエタノールアミン４．４８ｇを反応器に添加し攪拌した。その後、反応物を常温に徐々に冷却した。前記反応物を５００ｇのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて希釈した。その後、溶媒を２０００ｍｌの分離ロートに加えた。９０：１０ｇ／ｇ比のメタノール：エチレングリコール混合物を４ｋｇ準備した。前記の合成された高分子溶液を激しい攪拌下で前記アルコール混合物に滴下した。結果物である高分子は、フラスコ底面に収集され、上澄液は別に保管した。上澄液を取り除いた後、６０℃で１０分間、減圧下回転蒸発によって最終反応物のメタノールを取り除いた。
得られた共重合体の分子量および分散度をテトラヒドロフラン下でＧＰＣによって測定した結果、重量平均分子量４０００、分散度２．３の下記一般式１１の単位を含む高分子を得た。
＜式１１＞
Figure 0006600652
（平均ａ＝１１、Ｍｅはメチル基）
前記で製造した高分子０．８ｇ、前記一般式４の架橋剤０．２ｇ（Ｐｏｗｄｅｒｌｉｎｋ １１７４，Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ）とピリジニウムｐ−トルエンスルホネート２ｍｇをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート９ｇに入れて溶かした後、ろ過して有機膜形成用組成物を製造した。
（製造例２）
フラスコにテレフタロイルクロリド２０．６ｇ、４−メトキシピレン４７．０ｇ及び１，２−ジクロロエタン２２１ｇを添加して溶液を準備した。次いで、前記溶液にアルミニウムクロリド２７ｇを常温でゆっくり添加した後、６０℃で攪拌して８時間攪拌した。反応が完了したら、前記溶液にメタノールを添加して形成された沈殿物をろ過し、ビス（メトキシピレニルカルボニル）ベンゼンを収得した。
フラスコに前記の収得されたビス（メトキシピレニルカルボニル）ベンゼン５３．５ｇ、１−ドデカンチオール９１．１ｇ、水酸化カリウム３０．３ｇ及びＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド２６２ｇを添加した後、１２０℃で８時間攪拌した。次いで、前記混合物を冷却し、５％の塩化水素溶液でｐＨ７程度に中和した後、形成された沈殿物をろ過してビス（ヒドロキシピレニルカルボニル）ベンゼンを得た。
フラスコに前記で得たビス（ヒドロキシピレニルカルボニル）ベンゼン２４．０ｇとテトラヒドロフラン１６０ｇを添加して溶液を準備した。前記溶液に水素化ホウ素ナトリウム水溶液１６．０ｇをゆっくり添加して２４時間常温で攪拌した。反応が完了したら、５％の塩化水素溶液でｐＨ７程度に中和した後、エチルアセテートで抽出して下記一般式１２の物質を得た。
[一般式１２]
Figure 0006600652
前記で合成した物質１ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとシクロヘキサノン（７：３（ｖ／ｖ））混合溶液９ｇに入れて溶かした後、ろ過して有機膜形成用組成物を製造した。
（実施例１）
表面に陰刻パターンが形成されたパターンウエハ上に、研磨停止膜として５０００Å厚のシリカ膜を蒸着し、シリカ膜表面に形成された陰刻パターンを充填するために２６５０Å厚の有機膜を形成した。有機膜は、製造例１の有機膜形成用組成物をシリカ膜上に塗布し、４００℃で熱硬化させて製造した。
製造例１の有機膜形成用組成物を塗布し、４００℃で１２０秒間熱硬化させて製造した厚さ４７００Åないし４８００Åの試片に対してナノインデンター（Ｎａｎｏｉｎｄｅｎｔｏｒ）（Ｈｙｓｉｔｒｏｎ ＴＩ７５０ Ｕｂｉ）を使用して硬度を測定した。より具体的には、ナノインデンターのチップを試片に５秒間押し込み（ｌｏａｄｉｎｇ）、２秒間留まった後（ｈｏｌｄｉｎｇ）、５秒間引き抜く（ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）方法で硬度を測定し、測定された硬度は０．９ＧＰａだった。同一試片に対して、元素分析機（ＥＡ１１１２，Ｔｈｅｒｍｏ）を使用して炭素含量を測定した。具体的には、正確な量の試料をＯ２共存下で燃焼させて炭素含量を測定し、炭素含量は７２ａｔｍ％だった。同一試片に対してＸＲＲ（Ｘ−ＲＡＹ ＲＥＦＬＥＣＴＩＶＩＴＹ）装置（Ｘ’Ｐｅｒｔ ＰＲＯ，ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ）を使用して膜密度を測定した。具体的に、Ｘ線を照射させて出た回折パターンを既存に知られていた回折パターンと比較して測定し、測定された膜密度は１．４ｇ／ｃｍ３だった。同一試片に対して酸価を測定し、酸価は０ｍｇＫＯＨ／ｇだった。
超純水および下記表１の成分を含むＣＭＰスラリー組成物を製造し、下記の研磨条件で研磨した。
（実施例２〜６）
下記表１の成分を含むＣＭＰスラリー組成物を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で研磨した。
（実施例７）
製造例２の有機膜形成用組成物を使用し、下記表１の成分を含むＣＭＰスラリー組成物を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で研磨した。
（比較例１）
下記表１のようにヘテロ環化合物を使用しなかったことを除いては、実施例１と同様の方法で研磨した。
（比較例２）
製造例２の有機膜形成用組成物を使用したことを除いては、比較例１と同様の方法で研磨した。
（１）ＣＭＰスラリー組成物の各成分の仕様
（Ａ）金属酸化物研磨剤：平均粒径が６０ｎｍのセリア（Ｓｏｌｖａｙ社）を使用した。
（Ｂ）酸化剤
（ｂ１）フェリックニトレート（Ｊｕｎｓｅｉ社）を使用した。
（ｂ２）過酸化水素（ドンウファインケム社）を使用した。
（Ｃ）ヘテロ環化合物
（ｃ１）イミダゾール（Ａｌｄｒｉｃｈ社）を使用した。
（ｃ２）１−メチルイミダゾール（Ａｌｄｒｉｃｈ社）を使用した。
（ｃ３）ヒスチジン（Ａｌｄｒｉｃｈ社）を使用した。
（ｃ４）ピリミジン（Ａｌｄｒｉｃｈ社）を使用した。
（２）研磨条件、研磨速度の測定および耐スクラッチ性の評価
研磨パッドとしては、ＦＵＪＩＢＯ社のＨ０８００ ＣＭＰパッドを使用した。アプライドマテリアルズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ＡＭＡＴ)社の２００ｍｍ ＭＩＲＲＡ装備を使用して下降圧力１．０ｐｓｉ、スラリー流速２００ｍＬ／分、テーブル（ｔａｂｌｅ）速度９０ｒｐｍとスピンドル（ｓｐｉｎｄｌｅ）速度９０ｒｐｍにして１分間研磨を行った後、研磨速度を測定して下記１に表した。
ディフェクト（ｄｅｆｅｃｔ）評価は、ＬＳ６８００（Ｈｉｔａｃｈｉ社）装備を使用してディテクター（ｄｅｔｅｃｔｅｒ）センサー０Ｖないし７５０Ｖの条件下で研磨した後、研磨面上に残留している直径４０ｎｍ以上の汚染物（ｄｅｆｅｃｔ）の個数を測定した。
研磨面平坦度は、ＣＭＰスラリー組成物が無機膜に比べて有機膜に対する研磨を均一に行ったかを評価するものであり、前記のように研磨を行った後、研磨面に対して薄膜の厚さ測定器（ＳＴ４０００，Ｋ−ＭＡＣ）を使用して研磨膜の厚さ（単位：Å）を測定し、測定された厚さから標準偏差を求めた値である。測定された研磨面平坦度値が低いほど優れることを意味する。
Figure 0006600652
前記表１に見られる通り、本発明の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物は、炭素含量、膜密度および硬度が高い有機膜に対して単位時間当たりの研磨量が高く、研磨面平坦度がより優れることを確認することができる。
一方、金属酸化物研磨剤を含んでも、ヘテロ環化合物を含まない比較例１及び２は、炭素含量、膜密度および硬度が高い有機膜の研磨速度が実施例に比べて著しく低下することが確認できる。
本発明の単純な変形ないし変更は、本分野の通常の知識を有する者によって容易に実施でき、このような変形や変更は全て本発明の領域に含まれるものであると見なせる。

Claims (11)

  1. 極性溶媒、非極性溶媒の一つ以上；金属酸化物研磨剤；酸化剤；及びヘテロ環化合物（ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を含み、
    前記ヘテロ環化合物は、環構造中にヘテロ原子（ｈｅｔｅｒｏ ａｔｏｍ）として窒素（Ｎ）原子を２個含み、
    前記酸化剤と前記ヘテロ環化合物は、１：０．０１ないし１：１の重量比で含まれ、
    前記酸化剤は、多価の酸化状態を有する金属塩、遷移金属のキレートの一つ以上を含み、
    炭素含量が５０ａｔｏｍ％ないし９５ａｔｏｍ％である有機膜であって、置換又は非置換の芳香族基を有する化合物を含む組成物からなる有機膜を研磨するための有機膜用ＣＭＰスラリー組成物。
  2. 前記有機膜は、膜密度が０．５ｇ／ｃｍ３ないし２．５ｇ／ｃｍ３で、硬度（ｈａｒｄｎｅｓｓ）が０．４ＧＰａ以上である、請求項１に記載の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物。
  3. 前記有機膜は、膜密度が１．０ｇ／ｃｍ３ないし２．０ｇ／ｃｍ３であり、硬度が１．０ＧＰａ以上である、請求項１に記載の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物。
  4. 前記金属酸化物研磨剤は、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニアの一つ以上を含む、請求項１に記載の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物。
  5. 前記金属酸化物研磨剤は、前記組成物中に０．０１重量％ないし５重量％で含まれる、請求項１に記載の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物。
  6. 前記ヘテロ環化合物は、前記組成物中に０．００１重量％ないし５重量％で含まれる、請求項１に記載の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物。
  7. 前記ヘテロ環化合物は、５原子環構造または６原子環構造であることを特徴とする、請求項１に記載の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物。
  8. 前記酸化剤は、前記組成物中に０．００１重量％ないし５重量％で含まれる、請求項１に記載の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物。
  9. 前記の多価の酸化状態を有する金属塩は、セリックアンモニウム塩、硝酸第二鉄、塩化第二鉄の一つ以上を含む、請求項１に記載の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物。
  10. 前記有機膜は、酸価が０ｍｇＫＯＨ／ｇである、請求項１に記載の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物。
  11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の有機膜用ＣＭＰスラリー組成物を使用し、炭素含量が５０ａｔｍ％ないし９５ａｔｍ％で、膜密度が０．５ｇ／ｃｍ３ないし２．５ｇ／ｃｍ３で、硬度が０．４ＧＰａ以上である有機膜を研磨するステップを含む、有機膜の研磨方法。
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