KR101060441B1 - Ｓｔｉ를 위한 화학/기계 연마 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 돌출부 및 함몰부를 갖는 기판, 상기 기판의 돌출부 상에 형성된 스토퍼층, 및 상기 기판의 함몰부 및 스토퍼층을 덮도록 형성된 매립 절연층을 포함하는, 불규칙한 표면을 갖는 피연마체를 연마하는 화학/기계 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 500 Å/분 이하의 연마 속도를 유지할 수 있는 슬러리 (A)를 이용하여 상기 매립 절연층을 평탄화시키는 제1 연마 단계, 및 600 Å/분 이상의 연마 속도를 유지할 수 있는 슬러리 (B)를 이용하여 상기 매립 절연층을 더 연마하여 상기 돌출부 상에 있는 상기 스토퍼층을 노출시키는 제2 연마 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 방법은 반도체 소자 제작시 셸로우 트렌치 절연화 (shallow trench isolation; STI) 동안에 웨이퍼를 평탄화시키는 데 유용하다.
STI, 화학/기계 연마 방법, 평탄화, 슬러리, 돌출부, 함몰부, 스토퍼층, 매립 절연층

Description

ＳＴＩ를 위한 화학/기계 연마 방법 {Chemical/Mechanical Polishing Method for STI}
도 1은 본 발명의 피연마체의 실시양태를 도시한 단면도.
도 2는 피연마체의 상층인 매립 절연층이 본 발명의 제1 연마 단계에 의해 연마되었을 때의 피연마체를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제2 연마 단계에서 스토퍼층이 노출되었을 때의 피연마체를 도시한 단면도.
도 4는 연마 방법을 도시한 도.
도 5는 실시예에 사용된 피연마체 (웨이퍼)를 도시한 단면도.
도 6은 제2 연마 단계에서 스토퍼층이 노출되었을 때의 실시예의 피연마체를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1 피연마체, 대상체
2 가압 헤드
3 연마 패드
4 연마 테이블
6 슬러리 공급부
11 기판
12 스토퍼층
13 매립 절연층
14 산화규소 필름
본 발명은 STI를 위한 화학/기계 연마 방법, 보다 특별하게는 반도체 소자 제작시 셸로우 트렌치 절연화 동안 웨이퍼를 평탄화시키는 데 이용될 수 있는 STI를 위한 화학/기계 연마 방법에 관한 것이다.
기억 소자의 저장 용량은 반도체 소자의 집적도, 다층 배선 등의 증가에 따라 현저히 증가하였다. 이는 미세 제작 기술의 진보를 뒷받침해 준다. 그러나, 다층 배선 등을 이용함에도 불구하고 칩 크기가 증가하고, 미세 제작 기술의 진보로 인한 제조 단계의 증가 때문에 칩 제조 비용이 증가하는 것과 같은 문제점이 있다. 이러한 상황에서, 가공된 필름 등을 연마하기 위해 화학/기계 연마 기술이 도입되어 관심을 모으고 있다. 평탄화와 같은 여러 미세 제작 기술은 상기 화학/기계 연마 기술을 적용하여 실시되었다.
그러한 미세 세작 기술로서 예를 들어 셸로우 트렌치 절연화 (STI) 기술이 알려져 있다. STI 기술에서, 절연 필름과 같은 가공된 필름의 평탄화는 중요하다. 가공된 필름의 돌출부 및 함몰부에 융통성 있게 반응하는 최적의 연마제가 필요 불 가결하다.
본 발명의 목적은 STI 기술의 고도 진보에 부응하기 위해, 심지어 피연마의 표면에 돌출부 및 함몰부가 있는 경우에도 피연마체의 디슁 (dishing) 및 스크래치를 최소화하면서 고도로 평탄화된 연마 표면을 형성할 수 있는, STI를 위한 화학/기계 연마 방법을 제공하는 것이다.
구체적으로, 본 발명은 돌출부 및 함몰부를 갖는 기판, 상기 기판의 돌출부 상에 형성된 스토퍼층, 및 상기 기판의 함몰부 및 스토퍼층을 덮도록 형성된 매립 절연층을 포함하는, 불규칙한 표면을 갖는 피연마체를 연마하는 방법으로서, 500 Å/분 이하의 연마 속도를 유지할 수 있는 슬러리 (A)를 이용하여 상기 매립 절연층을 평탄화시키는 제1 연마 단계, 및 600 Å/분 이상의 연마 속도를 유지할 수 있는 슬러리 (B)를 이용하여 상기 매립 절연층을 더 연마하여 상기 돌출부 상에 있는 상기 스토퍼층을 노출시키는 제2 연마 단계를 포함하는, STI를 위한 화학/기계 연마 방법을 제공한다.
이제 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 사용되는 슬러리 (A) 및 슬러리 (B)가 연마 지립을 함유하는 한 슬러리에는 특별한 제한이 없다. 연마 지립으로서는 당업계에 공지된 무기 입자, 유기 입자, 유기-무기 복합 입자 등이 특별한 제한없이 사용될 수 있다.
무기 입자를 형성하는 무기 재료의 구체적인 예로는, 실리카, 세리아, 알루 미나, 산화티탄, 산화크롬, 이산화망간, 망간 세스퀴옥시드, 산화철, 산화지르코늄, 탄화규소, 탄화붕소, 다이아몬드, 및 탄산바륨을 들 수 있다. 이들 재료에 의해 형성되는 무기 입자는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
실리카의 예로는, 염화규소, 염화알루미늄, 염화티탄 등을 기체상의 산소 및 수소와 반응시키는 열분해법에 의해 합성되는 열분해법 실리카, 가수분해 축합 반응에 의해 금속 알콕시화물로부터 실리카를 제조하는 졸-겔법에 의해 합성된 실리카, 및 불순물을 제거함으로써 실리카를 정제하는 무기 콜로이드법에 의해 합성되는 콜로이드성 실리카를 들 수 있다.
유기 입자를 형성하는 유기 재료의 구체적인 예로는, 열가소성 수지, 예컨대 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 스티렌 함유 공중합체, 폴리아세탈, 포화 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-1-부텐, 및 폴리-4-메틸-1-펜텐, 올레핀 함유 공중합체, 페녹시 수지, 및 (메트)아크릴계 수지, 예컨대 폴리메틸 메타크릴레이트; 스티렌, 메틸 메타크릴레이트 등과 디비닐벤젠, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 등을 공중합시켜 얻은 가교된 구조를 갖는 공중합체 수지; 및 열경화성 수지, 예컨대 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 알키드 수지, 및 불포화 폴리에스테르 수지를 들 수 있다.
이들 재료로부터 형성되는 유기 입자는 에멀젼 중합법, 현탁 중합법, 에멀젼 분산법, 및 분쇄법과 같은 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 이들 재료로부터 형성되는 유기 입자는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
유기-무기 복합 입자의 예로는, 무기 입자 및 유기 입자가 연마하는 동안에 쉽게 분리되지 않는 정도로 일체화되는 한, 무기 입자 및 유기 입자로부터 형성되는 어떠한 입자라도 유형 및 형태에 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들어 폴리스티렌 입자 또는 폴리(메틸 메타크릴레이트) 입자와 같은 중합체 입자의 존재하에 알콕시실란, 알콕시화알루미늄, 알콕시화티탄 등을 중축합시켜 제조되는, 적어도 중합체 입자의 표면에 폴리실록산 등이 결합된 입자를 들 수 있다. 생성된 중축합물은 중합체 입자의 관능기에 직접 결합되거나, 실란 커플링제 등을 통해 결합될 수 있다.
실리카, 세리아, 알루미나 등의 무기 미립자를 중합체 입자와 같은 유기 입자의 표면에 부착시켜 제조되는 유기-무기 복합 입자 또한 사용할 수 있다. 이러한 무기 미립자는 상기 유기 입자 상에 정전기적으로 보유되거나, 실란 커플링제 등에 의해 무기 미립자에 있는 히드록실기와 같은 관능기를 통해 상기 유기 입자에 화학 결합될 수 있다.
반대 전하의 제타 전위를 가지며 정전기력에 의해 결합된 유기 입자 및 무기 입자로부터 형성된 입자 또한 유기-무기 복합 입자로서 사용할 수 있다.
여러 유기 입자의 제타 전위는 전체 pH 영역에 걸쳐 또는 낮은 pH 영역을 제외한 대부분의 영역에 걸쳐 음의 값이다. 음의 제타 전위를 갖는 유기 입자는 카르복실기, 술폰산기 등을 갖는 중합체로부터 유기 입자를 제조함으로써 보다 확실하게 얻을 수 있다. 또한, 아미노기 등을 갖는 유기 입자를 제조함으로써 특정 pH 영역에서 양의 제타 전위를 갖는 유기 입자를 얻을 수도 있다.
한편, 무기 입자의 제타 전위는 pH에 의해 크게 좌우되며, 특정 pH (등전점)에서는 O이 된다. 제타 전위의 전하는 등전점 근처에서 역전된다.
따라서, 특정 유기 입자 및 무기 입자를 제타 전위에 대한 전하가 역전되는 pH 영역에서 혼합하는 경우, 이들 유기 입자 및 무기 입자는 함께 정전기력에 의해 일체된 복합체로 합쳐질 수 있다. 유기 입자 및 무기 입자를 혼합하였을 때 이들이 심지어 동일한 (양 또는 음의) 제타 전위를 가질 경우에도, 이들 입자의 제타 전위 중 하나가 역전되도록 pH를 변화시킴으로써 이들 입자를 일체화시킬 수 있다.
또한, 무기 입자와 유기 입자를 정전기력에 의해 일체화시켜 제조되는 이러한 무기-유기 복합 입자의 표면에 폴리실록산 등이 결합된 입자 또한 사용할 수 있으며, 이 경우, 이러한 입자는 정전기력에 의해 일체화된 복합 입자의 존재하에 알콕시실란, 알콕시화알루미늄, 알콕시화티탄 등을 중축합시킴으로써 얻을 수 있다.
무기 입자, 유기 입자, 및 유기-무기 복합 입자는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 연마 지립으로서 사용할 수 있다.
상기 언급한 슬러리 (A) 또는 슬러리 (B)에 함유된 연마 지립은 바람직하게는 세리아 및 실리카로부터 선택된 1종 이상의 무기 입자이다.
상기 언급한 슬러리 (A) 또는 슬러리 (B)에 함유된 연마 지립의 평균 입경은 바람직하게는 5 내지 1,000 nm, 보다 바람직하게는 5 내지 700 nm, 보다 더 바람직하게는 10 내지 500 nm이다. 평균 입경이 5 nm 미만이면, 연마 속도가 충분하지 않을 수 있다. 평균 입경이 1,000 nm 초과이면, 디슁 및 부식을 적절히 제어하기 어려울 뿐만 아니라, 연마 지립이 침전에 의해 분리될 수 있어서, 슬러리의 안정성 이 손상될 수 있다. 평균 입경이 상기 범위내인 연마 지립은 우수한 연마 속도를 나타내고, 디슁 및 부식이 적절히 제어되고, 입자의 침전 및 분리없이 안정한 슬러리를 생성할 수 있다.
상기 언급한 연마 지립의 평균 입경은 레이저 분산 회절형 측정 기구 또는 투과 전자 현미경을 이용하여 측정할 수 있다.
연마 지립이 철, 니켈, 아연 및 나트륨과 같은 금속 뿐만 아니라 이들 금속의 이온을 함유하지 않는 것이 바람직하며, 이들 금속 불순물의 함량은 바람직하게는 10 ppm 미만이다. 보다 바람직하게는, 이들 금속 불순물의 함량은 5 ppm 이하, 보다 더 바람직하게는 3 ppm 이하, 특히 바람직하게는 1 ppm 이하이다. 이와 같이 불순물의 함량이 낮은 연마 지립은 연마 공정 이후 연마된 표면 상에 잔류물을 남기지 않고, 수율이 저하될 가능성이 낮아진다.
슬러리 (A) 또는 슬러리 (B) 중 연마 지립의 함량은 바람직하게는 0.02 내지 20 중량％, 보다 바람직하게는 0.05 내지 10 중량％, 보다 더 바람직하게는 0.1 내지 5 중량％이다.
연마 지립이 세리아인 경우, 슬러리 (A) 또는 슬러리 (B) 중 세리아의 함량은 바람직하게는 0.02 내지 5 중량％, 보다 바람직하게는 0.05 내지 4 중량％, 보다 더 바람직하게는 0.1 내지 3 중량％이다. 연마 지립이 실리카인 경우, 슬러리 (A) 또는 슬러리 (B) 중 실리카의 함량은 바람직하게는 0.5 내지 20 중량％, 보다 바람직하게는 1 내지 15 중량％, 보다 더 바람직하게는 2 내지 12 중량％이다. 연마 지립의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 슬러리의 안정성이 손상된다. 슬러리 (A) 중 연마 지립의 유형 및 함량은 슬러리 (B) 중 연마 지립의 유형 및 함량과 동일하거나 상이할 수 있다.
슬러리 (A) 및 슬러리 (B)의 연마 속도는 상이하다. 필름과 같이 경도가 상이한 2종 이상의 피연마체를 연마하는 경우에는 연마 속도를 조정하고, 분산 안정성을 증가시키고, 연마 속도 차이 조정에 의해 연마 성능을 개선시키기 위해, 예를 들어 수용성 중합체, 계면활성제, 산, 염기, 산화제, 및 다가 금속 이온과 같은 첨가제를 슬러리 (A) 또는 (B)에 첨가할 수 있다.
수용성 중합체의 예로는 (1) 폴리카르복실산, 예컨대 폴리(메트)아크릴산, 폴리(메트)아크릴산 함유 공중합체, 및 이들 중합체 또는 공중합체의 암모늄염, 알킬 암모늄염 (이 때, 바람직하게는 알킬기는 1 또는 2개의 탄소 원자를 가짐) 또는 칼륨염; (2) 폴리스티렌술폰산, 폴리이소프렌술폰산, 및 이들의 암모늄염 또는 칼륨염; (3) 아크릴산, 메타크릴산, 스티렌술폰산 (또는 그의 염), 나프탈렌술폰산 (또는 그의 염), 또는 이소프렌술폰산 (또는 그의 염)과 같은 비닐 함유 단량체와 (메트)아크릴아미드 함유 친수성 단량체의 공중합체; (4) 아크릴산, 메타크릴산, 스티렌술폰산 (또는 그의 염), 나프탈렌술폰산 (또는 그의 염), 또는 이소프렌술폰산 (또는 그의 염), (메트)아크릴산 에스테르와 같은 비닐 함유 단량체와 소수성 단량체의 공중합체; (5) 글루탐산의 축합 중합에 의해 수득되는 폴리글루탐산; 및 (6) 질소 함유 중합체, 예컨대 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴아미드, 및 폴리에틸렌이민을 들 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다. 이들 중합체는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 기재된 수용성 중합체를 사용하는 경우, 겔 투과 크로마토그래피 (용매: 물, 이후 "수성 GPC"라 지칭함)에 의해 측정한 수용성 중합체의 폴리에틸렌 글리콜-감소된 중량 평균 분자량은 바람직하게는 1,000 내지 100,000, 보다 바람직하게는 2,000 내지 50,000이다.
수용성 중합체를 슬러리 (A) 또는 슬러리 (B)에 첨가할 경우, 그 양은 바람직하게는 각 슬러리의 총량의 0.001 내지 10 중량％, 보다 바람직하게는 0.005 내지 5 중량％, 가장 바람직하게는 0.01 내지 3 중량％이다. 슬러리 (A) 및 슬러리 (B) 중의 수용성 중합체의 유형 및 함량은 동일하거나 상이할 수 있으나, 상이한 연마 속도를 얻기 위해서는 보통 함량이 상이하다.
상기 언급한 계면활성제로는 양이온성, 음이온성, 및 비이온성 계면활성제 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 이들 중에서, 양이온성 계면활성제로서는, 지방족 아민염, 지방족 암모늄염 등을 들 수 있다. 비이온성 계면활성제의 예로는, 지방산 비누; 카르복실레이트, 예컨대 알킬 에테르 카르복실레이트; 술포네이트, 예컨대 도데실벤젠술포네이트, 알킬나프탈렌술포네이트, 및 α-올레핀 술포네이트를 비롯한 알킬벤젠술포네이트; 술페이트, 예컨대 라우릴 알코올 술페이트, 알킬 에테르 술페이트, 및 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르 술페이트를 비롯한 고급 알코올 술페이트; 및 포스페이트, 예컨대 알킬 포스페이트를 들 수 있다. 비이온성 계면활성제의 예로는, 에테르계 계면활성제, 예컨대 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 에테르 에스테르계 계면활성제, 예컨대 글리세롤 에스테르의 폴리옥시에틸렌 에테르, 및 에스테르계 계면활성제, 예컨대 글리세롤 에스테르 및 소르비탄 에스테르를 들 수 있다. 이들 계면활성제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
계면활성제를 슬러리 (A) 또는 슬러리 (B)에 첨가할 경우, 그 양은 바람직하게는 각 슬러리의 총량의 0.001 내지 2 중량％, 보다 바람직하게는 0.005 내지 1 중량％, 보다 더 바람직하게는 0.02 내지 0.5 중량％이다. 슬러리 (A) 및 슬러리 (B)에 사용되는 계면활성제의 유형 및 함량은 동일하거나 상이할 수 있으나, 상이한 연마 속도를 얻기 위해서는 보통 함량이 상이하다.
본 발명의 슬러리 (A) 또는 슬러리 (B)에 사용되는 수용성 중합체 또는 계면활성제로는 폴리(메트)아크릴산, (메트)아크릴산 함유 공중합체, 폴리스티렌술폰산, 또는 폴리이소프렌술폰산의 칼륨염 또는 암모늄염과 같은 유기산 염이 바람직하다. 특히 바람직한 수용성 중합체 또는 계면활성제는 폴리아크릴산의 칼륨염 또는 암모늄염, 및 도데실벤젠술폰산의 칼륨염 또는 암모늄염이다.
슬러리 (A) 및 슬러리 (B)는 동일하거나 상이한 유형의 상기 유기산 염을 함유할 수 있다.
본 발명에서, 슬러리 (A) 및 슬러리 (B)에 사용되는 유기산 염의 유형 및 함량은 이들 슬러리가 각각 500 Å/분 이하 및 600 Å/분 이상의 연마 속도를 달성하도록 제어하기 위한 중요한 인자이다. 예를 들어, 슬러리 (A) 및 슬러리 (B) 둘 다에 동일한 유기산 염을 사용하는 경우, 바람직하게는 상기 염의 함량이 슬러리 (B)에서보다 슬러리 (A)에서 더 높아야 한다.
구체적으로, 슬러리 (A) 및 슬러리 (B) 둘 다에 사용되는 유기산 염이 폴리아크릴산의 칼륨염인 경우, 슬러리 (A) 중 상기 유기산 염의 함량은 바람직하게는 1.0 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 1.0 내지 3.0 중량％이고, 슬러리 (B) 중 상기 유기산 염의 함량은 1.0 중량％ 미만, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.9 중량％이다.
슬러리 (A) 및 슬러리 (B) 둘 다에 사용되는 유기산 염이 폴리아크릴산의 암모늄염인 경우, 슬러리 (A) 중 상기 유기산 염의 함량은 바람직하게는 1.3 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 1.3 내지 3.0 중량％이고, 슬러리 (B) 중 상기 유기산 염의 함량은 바람직하게는 1.3 중량％ 미만, 보다 바람직하게는 0.01 내지 1.25 중량％이다.
슬러리 (A) 및 슬러리 (B) 둘 다에 사용되는 유기산 염이 도데실벤젠술폰산의 암모늄염인 경우, 슬러리 (A) 중 상기 유기산 염의 함량은 바람직하게는 0.03 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 0.03 내지 0.3 중량％이고, 슬러리 (B) 중 상기 유기산 염의 함량은 바람직하게는 0.03 중량％ 미만, 보다 바람직하게는 0.001 중량％ 이상 0.03 중량％ 미만이다.
본 발명에서 슬러리 (A) 및 슬러리 (B)에 상이한 유형의 유기산 염이 사용되는 경우, 상기 유기산 염의 바람직한 첨가량은 하기 기재된 방법에 따라 측정시 이들 슬러리에서 달성되는 연마 속도가 각각 500 Å/분 이하 및 600 Å/분 이상이 되도록 결정된다.
유기산 또는 무기산은 첨가제인 산으로서 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 상기 산을 혼입시킴으로써 슬러리를 안정화시키고 선택성을 개선시킬 수 있다.
유기산의 예로서는, p-톨루엔술폰산, 도데실벤젠술폰산, 이소프렌술폰산, 글 루콘산, 락트산, 시트르산, 타르타르산, 말산, 글리콜산, 말론산, 포름산, 옥살산, 숙신산, 푸마르산, 말레산, 및 프탈산을 들 수 있다.
무기산의 예로서는, 질산, 황산, 및 인산을 들 수 있다.
이들 유기산 및 무기산은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 유기산 및 무기산의 조합 또한 가능하다.
상기 산을 슬러리 (A) 또는 슬러리 (B)에 첨가하는 경우, 그 양은 바람직하게는 2 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 1 중량％ 이하이다. 상기 산의 함량이 상기 범위내일 경우, 연마 지립이 우수한 분산성을 나타내고, 충분히 안정한 슬러리가 제조될 수 있다.
또한, 슬러리 (A) 또는 슬러리 (B)에 염기를 첨가하여 조성에 따라 슬러리의 pH를 조정할 수 있으며, 이로써 연마 지립의 분산성, 연마 속도, 및 선택성을 개선시킬 수 있다. 유기 염기 또는 무기 염기를 특별한 제한없이 염기로서 사용할 수 있다.
유기 염기의 예로는, 질소 함유 유기 화합물, 예컨대 에틸렌디아민, 에탄올아민, 및 테트라메틸암모늄 히드록시드를 들 수 있다.
무기 염기의 예로는, 암모니아, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화루비듐, 및 수산화세슘을 들 수 있다. 이들 유기 염기 및 무기 염기는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 유기 염기와 무기 염기의 조합 또한 가능하다.
슬러리 (A) 또는 슬러리 (B)에 염기를 첨가하는 경우, 그 양은 바람직하게는 1 중량％ 이하이다.
슬러리의 pH는 피연마체의 전기화학 특성, 연마 지립의 분산성 및 안정성, 및 연마 속도와 같은 인자를 고려하여 연마 지립이 안정하게 있는 범위내로 적절하게 선택될 수 있다. 연마 지립으로서 실리카를 사용하는 경우, 바람직한 pH 범위는 9 내지 12, 보다 바람직게는 10 내지 11이다. 세리아를 사용하는 경우, 바람직한 pH 범위는 3 내지 12, 보다 바람직하게는 5 내지 10이다. 슬러리의 pH가 이들 범위내에 있을 때 연마된 표면의 평탄화도가 개선될 수 있다.
산화제의 예로는, 과산화수소, 과황산염, 및 헤테로폴리산을 들 수 있다. 이들 산화제를 첨가할 수도 있지만, 상기 산화제를 슬러리 (A) 또는 슬러리 (B)에 첨가하지 않는 것이 보다 바람직하다. 다가 금속 이온의 예로는, 알루미늄 이온, 티탄 이온, 및 세륨 이온을 들 수 있다. 이들 다가 금속 이온을 첨가할 수도 있지만, 상기 다가 금속 이온을 슬러리 (A) 또는 슬러리 (B)에 첨가하지 않는 것이 보다 바람직하다.
슬러리를 위한 매질로서는, 물, 물과 알코올 (예를 들어, 에탄올)의 혼합물, 및 물과 다른 성분의 혼합물을 들 수 있다. 물론, 물을 단독으로 사용하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에서, 슬러리 (A) 또는 (B)의 연마 속도는 다음과 같이 측정할 수 있다. 연마 속도는 하기 조건하에 연마 패드 ("IC1000(P)", 로델 인크. (Rodel Inc.) 제조)가 장착된 연마 장치 ("EPO 112", 에바라 코포레이션 (Ebara Corp.) 제조)를 이용하여 (하기 기재된) 패턴이 없는 균일 PETEOS (플라즈마 강화된-TEOS) 필름을 연마하여 측정한다.
(연마 조건)
캐리어 하중: 500 g/㎠
캐리어 회전수: 107 rpm
연마 테이블 회전수: 100 rpm
슬러리 공급량: 200 ml/분
연마 시간: 1 분
상기 기재된 방식으로 제조된 각 슬러리 (A) 및 (B)를 본 발명의 연마 방법의 제1 및 제2 연마 단계에 사용한다.
바람직하게는, 본 발명의 STI를 위한 화학/기계 연마 방법은 돌출부 및 함몰부를 갖는 기판, 상기 기판의 돌출부 상에 형성된 스토퍼층, 및 상기 기판의 함몰부 및 스토퍼층을 덮도록 형성된 매립 절연층을 포함하는, 불규칙한 표면을 갖는 피연마체를 연마하는 데 이용될 수 있다.
기판의 형태 및 크기, 돌출부 및 함몰부의 형태 및 크기, 함몰부의 깊이 등에 대해서는 특별한 제한이 없다. 기판을 형성하는 재료로서는 규소 등을 들 수 있다.
상기 언급한 스토퍼층의 두께 등에는 특별한 제한이 없다. 상기 스토퍼층의 전체 또는 일부는 상기 기판의 돌출부 상에 형성될 수 있다. 상기 언급한 매립 절연층의 두께 등에는 특별한 제한이 없다.
상기 언급한 스토퍼층 또는 매립 절연층을 형성하는 재료로서는, 질화규소, 산화규소 (SiO2), 소량의 붕소와 인을 산화규소에 첨가하여 제조되는 붕소 인 실리케이트 유리 (BPSG) 필름, 산화규소를 불소로 도핑하여 형성되는 FSG (불소 도핑된 실리케이트 유리)로 지칭되는 절연 필름, 유전율이 낮은 산화규소 함유 절연 필름 등을 들 수 있다.
산화규소의 유형으로는, 열 산화된 필름, PETEOS 필름, HDP 필름 (고밀도 플라즈마 강화된-TEOS 필름), 열 CVD 방법에 의해 수득되는 산화규소 필름 등을 들 수 있다.
열 산화된 필름은 고온으로 가열된 규소를 산화 분위기에 노출시켜 산소 또는 물과 화학 반응시킴으로써 형성될 수 있다.
PETEOS 필름은 플라즈마를 이용하는 가속 조건하에 원료로서 테트라에틸 오르토실리케이트 (TEOS)를 이용하는 화학 증기상 성장 방법에 의해 형성될 수 있다.
HDP 필름은 고밀도 플라즈마를 이용하는 가속 조건하에 원료로서 테트라에틸 오르토실리케이트 (TEOS)를 이용하는 화학 증기상 성장 방법에 의해 형성될 수 있다.
열 CVD 방법에 의해 수득되는 산화규소 필름은 상압 CVD 방법 (AP-CVD 방법) 또는 저압 CVD 방법 (LP-CVD 방법)에 의해 제조될 수 있다.
붕소 인 실리케이트 유리 (BPSG) 필름은 상압 CVD 방법 (AP-CVD 방법) 또는 저압 CVD 방법 (LP-CVD 방법)에 의해 제조될 수 있다.
FSG로 지칭되는 절연 필름은 고밀도 플라즈마를 이용하는 가속 조건하에 화 학 증기상 성장 방법에 의해 형성될 수 있다.
유전율이 낮은 산화규소 함유 절연 필름은 롤 코팅 방법 등에 의해 원료를 기판에 도포한 후, 산화 분위기에서 가열함으로써 제조될 수 있다. 이러한 절연 필름으로는, 원료로서 트리에톡시실란으로부터 제조되는 HSQ (수소 실세스퀴옥산) 필름, 원료의 일부로서 테트라에톡시실란 뿐만 아니라 메틸 트리메톡시실란을 함유하는 MSQ (메틸 실세스퀴옥산) 필름을 들 수 있다.
또한, 원료로서 폴리아릴렌 중합체, 폴리아릴렌 에테르 중합체, 폴리이미드 중합체, 또는 벤조시클로부텐 중합체와 같은 유기 중합체로부터 제조되는 유전율이 낮은 절연 필름을 들 수 있다.
스토퍼층을 형성하는 재료는 매립 절연층을 형성하는 재료와는 보통 상이하나, 동일할 수도 있다.
피연마체의 예로는, 도 1에 도시된 바와 같은 단면 구조를 갖는 피연마체 (1) (이후 "대상체 (1)"로도 지칭함)를 들 수 있다. 상기 대상체 (1)은 규소 등으로부터 형성되고 돌출부 및 함몰부를 갖는 기판 (11), 질화규소 등으로부터 제조되고 기판 (11)의 돌출부 상에 형성된 스토퍼층 (12), 및 기판 (11)의 함몰부 및 스토퍼층 (12)를 덮도록 형성된 매립 절연층 (13)을 포함한다. 본 발명의 피연마체는 그 표면 상에 돌출부 및 함몰부를 갖는다. 도 1에 도시한 대상체 (1)의 경우에는 돌출부 및 함몰부가 매립 절연층 (13)의 표면 상에 있다. 돌출부 및 함몰부의 형태, 위치 및 개수에는 특별한 제한이 없다. 서로 인접하여 위치하는 돌출부 및 함몰부의 크기는 상이할 수 있다. 도 1에서, 상층이 연마하고자 하는 표면이다. 다른 도면에서도 동일하게 적용된다.
본 발명의 연마 방법에서는, 슬러리 (A) 및 슬러리 (B)를 각각 대상체 (1)을 연마하기 위한 제1 및 제2 연마 단계에 사용한다.
대상체 (1)을 연마할 때, 먼저 제1 연마 단계에서, 연마되는 표면에 사용되는 것과 동일한 재료로 제조된 패턴이 없는 필름에서의 연마 속도가 바람직하게는 500 Å/분 이하, 보다 바람직하게는 100 내지 450 Å/분, 보다 더 바람직하게는 200 내지 400 Å/분인 조건과 동일한 조건하에 슬러리 (A)를 이용하여 매립 절연층 (13)을 평탄화시킨다 (도 2 참조). 제1 연마 단계 동안 연마 속도를 상기 범위로 변화시킬 수 있다. 연마 속도가 500 Å/분 초과인 경우, 연마된 표면의 평탄화가 불충분해지는 경향이 있다.
제1 연마 단계에서는, 기판의 돌출부 상에 형성된 스토퍼층 (12)가 노출되지 않는 범위로 대상체를 연마한다. 스토퍼층 (12)가 노출될 때까지 대상체를 연마하면, 연마된 표면의 평탄화가 불충분해지는 경향이 있다. 연마 후 스토퍼층 (12) 상에 남은 매립 절연층 (13)의 두께에는 특별한 제한이 없지만, 바람직하게는 100 내지 1,000 Å, 보다 바람직하게는 200 내지 600 Å이다.
다음, 제2 연마 단계에서, 연마되는 표면에 사용된 것과 동일한 재료로부터 제조된 패턴이 없는 필름에서의 연마 속도가 바람직하게는 600 Å/분 이상, 보다 바람직하게는 650 내지 10,000 Å/분, 보다 더 바람직하게는 700 내지 7,000 Å/분인 조건과 동일한 조건하에, 평탄화시킨 후 남은 상기 매립 절연층 (13)을 기판의 돌출부 상에 형성된 스토퍼층 (12)가 노출될 때까지 평탄화를 유지하면서 슬러리 (B)를 이용하여 연마한다 (도 3 참조). 대상체 (1)을 제조하는 단계에서 천연 산화 필름이 스토퍼층 (12)의 최외측 표면 상에 형성될 수 있다. 이러한 경우, 제2 연마 단계는 천연 산화 필름이 연마되었을 때 종료된다. 연마 속도는 제2 연마 단계 동안 상기 범위내로 변화시킬 수 있다. 연마 속도가 600 Å/분 미만인 경우, 매립 절연층 (13)의 일부분이 스토퍼층 (12)의 최외측 표면에 남을 수 있다.
본 발명의 STI를 위한 화학/기계 연마 방법에 사용되는 연마 장치로는, 예를 들어 "EPO-112" 및 "EPO-222" (에바라 코포레이션 제작), "LGP-510" 및 "LGP-552" (랩마스터 에스에프티 코포레이션 (Lapmaster SFT Corp.) 제작), "Mirra" (어플라이드 머티리얼즈, 인크. (Applied Materials, Inc.) 제작), "Teres" (램 리서치 코포레이션 (Ram Research Co.) 제작), 및 "AVANTI 472" (스피드 팸-아이펙 코포레이션 리미티드 (Speed Fam-IPEC Co., Ltd.) 제작)을 들 수 있다. 이들 연마 장치는 전형적으로 도 4에 도시된 방식으로 피연마체를 연마한다. 구체적으로, 연마 패드 (3)을 축회전 연마 테이블 (4) 상에 고정시키고, 대상체 (1)을 가압 헤드 (2)의 한쪽 말단에 부착시킨다. 상기 가압 헤드 (2)는 연마 패드 (3)의 표면 상으로 대상체 (1)이 가압되는 동안 자체적으로 회전 및 이동함으로써 연마 패드 (3) 상에서 대상체 (1)을 활주시킬 수 있다. 대상체 (1)이 활주하는 동안, 대상체 (1)은 상부 (예를 들어, 슬러리 공급부 (5))로부터 연마 패드 (3)의 표면 상에 적하된 슬러리에 의해 연마된다.
당업계에 공지된 연마 패드, 예를 들어 "IC1000/SUBA400", "IC1010", "SUBA" 시리즈, 및 "Polytex" 시리즈 (모두 로델 니타 코포레이션 (Rodel Nitta Co.) 제 조)를 사용할 수 있다. 본 발명의 제1 연마 단계 및 제2 연마 단계에서 동일 또는 상이한 재료로 제조된 패드를 사용할 수 있다.
제1 연마 단계 및 제2 연마 단계는 연마 장치 상에 설치된 동일한 연마 테이블 또는 상이한 연마 테이블들 상에서 수행할 수 있다. 제1 및 제2 연마 단계를 동일한 연마 테이블 상에서 수행하는 경우, 슬러리 공급부로부터 공급되는 슬러리 (A)와 (B)를 교체할 수 있다. 한편, 상이한 연마 테이블들을 사용하는 경우에는, 상이한 연마 속도를 위한 요건을 충족시키는 상이한 조성을 갖는 슬러리를 사용하는 제1 및 제2 연마 단계를 별도의 연마 테이블 상에서 수행할 수 있다. 이로써 효과적으로 연마를 수행할 수 있다. 상이한 연마 패드를 사용하는 연마 작업 또한 동일한 효과를 나타낸다.
상이한 연마 테이블을 이용하는 작업은 제1 연마 단계 및 제2 연마 단계에서 상이한 연마 테이블들을 사용하는 작업으로 한정되는 것은 아니다. 제1 연마 단계에서도 상이한 연마 테이블들을 사용하는 작업을 이용할 수 있다. 이러한 두가지 작업 모두 동일한 효과를 나타낸다.
상기 두 연마 단계 이후 세척 단계를 수행할 수 있다.
<실시예>
이후, 본 발명은 실시예를 통해 보다 상세하게 기재된다. 달리 언급하지 않는 한, 실시예 및 비교예에서 "부"는 "중량부"를, "％"는 "중량％"를 의미한다.
실시예 1
연마 지립으로서 평균 입경이 0.14 ㎛인 세리아 입자 0.5％ 및 수성 GPC로 측정한 폴리에틸렌 글리콜-감소된 중량 평균 분자량이 8,000인 암모늄 폴리아크릴레이트 (표에서는 "PAA-NH4"로 기재됨) 1.4％를 함유하는 슬러리 (A)를 제조하였다. 이 슬러리를 제1 연마 단계 (이후 "제1 단계"로 지칭함)를 위한 슬러리 (A1)으로 사용하였다. 한편, 평균 입경이 0.18 ㎛인 실리카 입자 6％ 및 상기 암모늄 폴리아크릴레이트 0.05％를 함유하는 슬러리 (B)를 제조하였다. 이 슬러리를 제2 연마 단계 (이후 "제2 단계"로 지칭함)를 위한 슬러리 (B1)으로 사용하였다.
PETEOS로 제조된 균일한 필름 (돌출부 및 함몰부가 없음)을 연마할 때 슬러리 (A1) 및 (B1)에 의해 달성되는 연마 속도는 하기 연마 조건 1 하에 연마 장치 ("EPO 112", 에바라 코포레이션 제조)를 사용하여 측정하였다. 결과는 표 1에 기재하였다.
(연마 조건 1)
연마 패드: IC1000(P), 로델 인크. 제조
캐리어 하중: 500 g/㎠
캐리어 회전수: 107 rpm
연마 테이블 회전수: 100 rpm
슬러리 공급량: 200 ml/분
연마 시간: 1 분
200 ㎛의 피치로 형성되고 폭이 100 ㎛이고 깊이가 0.5 ㎛인 각각의 홈이 있는 규소 기판 (11), 상기 규소 기판 (11) 상에 형성되고 두께가 10 내지 15 nm인 산화규소 필름 (14), 상기 산화규소 필름 (14) 상에 형성되고 두께가 150 내지 200 nm인 스토퍼층 (질화규소 필름) (12), 및 상기 스토퍼층 (12) 상에 형성되고 두께가 약 0.8 ㎛인 매립 절연 필름 (PETEOS) (13)을 포함하며, 상기 규소 기판 (11) 상에 있는 홈이 상기 절연 필름으로 충전되어 있는 웨이퍼 ("SKW-3", 에스케이더블류 어소시에이츠, 인크. (SKW Associates, Inc.) 제조, 도 5 참조)를 연마하였다. 구체적으로, 슬러리 (A1)을 이용하는 제1 단계는 표 2에 기재된 소정 시간 동안 하기 연마 조건 2 하에 매립 절연 필름 (13)의 표면을 연마하여 돌출부 및 함몰부가 없이 평탄화될 때까지 수행하였다. 다음, 슬러리 (B1)을 이용하는 제2 단계는 표 2에 기재된 소정 시간 동안 하기 조건 2 하에 상기 제1 단계에서 사용된 것과 동일한 연마 테이블 상에서 매립 절연 필름 (13)을 연마하여 스토퍼층 (12)가 노출될 때까지 수행하였다. 제1 및 제2 단계에서 동일한 연마 테이블을 사용하였기 때문에, 표 2에서 연마 테이블을 T1으로 표시하였다.
(연마 조건 2)
연마 패드: IC1010, 로델 인크. 제조
캐리어 하중: 490 g/㎠
캐리어 회전수: 105 rpm
연마 테이블 회전수: 100 rpm
슬러리 공급량: 200 ml/분
연마 시간: 2 분
연마 후, 질화규소 필름의 두께 손실은 두께 측정 장치 "UV1280" (케이엘에 이-텐커 코포레이션 (KLA-Tencor Corp.) 제조)를 이용하여 측정하였다. 두께 손실은 85 Å으로 확인되었다.
상기 규소 기판의 홈에 매립된 매립 절연 필름에서 PETEOS 구역의 평탄화를 관찰하기 위해, 연마된 웨이퍼의 홈 구역을 파쇄하였다. 그 단면을 전자 현미경으로 검사하여 디슁 (상기 질화규소 필름의 수평면으로부터 함몰부의 깊이)을 측정한 결과, 디슁이 630 Å으로 확인되었다.
PETEOS 구역의 연마된 표면 상에서 웨이퍼 결함 검사 장치 "KLA2351" (케이엘에이-텐커 코포레이션 제조)를 이용하여 결함부에 대해 검사하였다. 랜덤하게 선택된 100개 이상의 결함부를 관찰하여 스크래치 비율을 측정하고, 상기 비율을 기준으로 스크래치의 개수를 계산하였다. 그 결과, 250개의 스크래치가 확인되었다. 결과를 표 2에 기재하였다.
실시예 2 내지 4
각각 표 2에 기재된 양으로 암모늄 폴리아크릴레이트를 함유하는 슬러리 (A2) 내지 (A4) 및 슬러리 (B2) 내지 (B4)의 연마 속도를 실시예 1에서와 동일한 방식으로 측정하였다. 결과는 표 1에 기재하였다. 실시예 1에서와 동일한 방식으로 표 2에 기재된 소정 시간 동안 웨이퍼를 연마하여, 슬러리에 대해 상기 기재된 성능을 평가하였다. 결과를 표 2에 기재하였다.
실시예 5 내지 8
슬러리 (A)에 사용된 것과 동일한 연마 지립 (세리아 입자)을 슬러리 (B)에 첨가하고, 성분들의 양을 표 3에 기재된 것과 같이 변화시킨 것을 제외하고는, 실 시예 1에서와 동일한 방식으로 슬러리 (A5) 내지 (A8) 및 슬러리 (B5) 내지 (B8)을 제조하였다. 이들 슬러리의 연마 속도를 실시예 1에서와 동일한 방식으로 측정하였다. 결과는 표 1에 기재하였다. 실시예 1에서와 동일한 방식으로 표 3에 기재한 소정 시간 동안 웨이퍼를 연마하여, 슬러리에 대해 상기 기재된 성능을 평가하였다. 결과를 표 3에 기재하였다.
실시예 9 내지 14
슬러리 (A) 및 슬러리 (B)에 첨가되는 연마 지립 및 첨가제의 종류 및 양을 표 4 및 표 5에 기재한 바와 같이 변화시키고, 2개 이상의 연마 테이블을 가진 연마 장치 ("Mirra", 어플라이드 머티리얼즈, 인크. 제조)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 슬러리 (A9) 내지 (A14) 및 슬러리 (B9) 내지 (B14)를 제조하였다. 이들 슬러리의 연마 속도를 실시예 1에서와 동일한 방식으로 측정하였다. 결과는 표 1에 기재하였다. 실시예 1에서와 동일한 방식으로 표 4 및 표 5에 기재한 소정 시간 동안 웨이퍼를 연마하여, 슬러리에 대해 상기 기재된 성능을 평가하였다. 결과를 표 4 및 표 5에 기재하였다. 실시예 9에서는, 제1 단계와 제2 단계에서 상이한 연마 테이블을 사용하였다. 실시예 10 내지 14에서는, 제1 단계를 2개의 상이한 연마 테이블을 이용하여 2 단계로 수행한 반면, 제2 단계는 또다른 연마 테이블을 사용하여 수행하였다. 상이한 연마 테이블을 사용하였기 때문에, 표 3에서 연마 테이블을 T1, T2, 및 T3으로 표시하였다. 동일한 표시가 하기 실시예에 적용되었다. 하기 표에서, "DBS-NH4"는 암모늄 도데실벤젠술포네이 트를, "PAA-K"는 중량 평균 분자량이 6,000이고 중화도가 80％인 칼륨 폴리아크릴레이트를 나타낸다.
비교예 1
PETEOS로 제조된 균일한 필름을 연마할 때 연마 속도가 1,800 Å/분인 슬러리 (A15)만을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 표 6에 기재된 소정 시간 동안 웨이퍼를 연마하였다. 결과는 표 6에 기재하였다.
비교예 2 내지 4
슬러리 (A) 및 슬러리 (B)에 첨가되는 연마 지립 및 첨가제의 종류 및 양을 표 6에 기재된 바와 같이 변화시키고, 다수개의 연마 테이블을 가진 연마 장치를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 10에서와 동일한 방식으로 슬러리 (A16) 내지 (A18) 및 슬러리 (B16) 내지 (B18)의 연마 속도를 측정하였다. 표 6에 기재된 소정 시간 동안 실시예 1에서와 동일한 방식으로 웨이퍼를 연마하여, 슬러리에 대해 상기 기재된 성능을 평가하였다. 결과는 표 6에 기재하였다.
Figure 112004020986597-pat00001
Figure 112004020986597-pat00002
Figure 112004020986597-pat00003
Figure 112004020986597-pat00004
Figure 112004020986597-pat00005
Figure 112004020986597-pat00006
표 6에서 비교예 1은 제1 단계만을 수행한 실시양태이다. 질화규소 필름의 두께가 많이 손실되었고 (720 Å), 디슁이 큰 것을 (3,400 Å) 확인할 수 있다. 비교예 2는 제2 단계에서 600 Å/분 미만의 연마 속도를 갖는 슬러리 (B16)을 사용한 실시양태이다. 디슁이 커서 (1,200 Å), 평탄화가 불량한 생성물이 수득되었다. 또한, 스크래치가 매우 많았다 (2,150개의 스크래치). 비교예 3은 제1 단계에서 500 Å/분 초과의 연마 속도를 갖는 슬러리 (A17)을 사용한 실시양태이다. 질화규소 필름의 두께 손실 및 디슁이 비교예 2보다 더 불량하여, 평탄화가 불량한 생성물이 수득되었다. 또한, 스크래치가 매우 많았다 (1,520개의 스크래치). 비교예 4는 제2 단계에서 600 Å/분 미만의 연마 속도를 갖는 슬러리 (B18)을 사용한 실시양태이다. 표 6에서 Si3N4 손실이 -210 Å인 것으로 표시된 바와 같이, 질화규소 필름 상에 PETEOS 부분이 남았다.
한편, 실시예 1 내지 14에서의 연마 생성물은 디슁이 1,000 Å 이하로서 우수한 평탄화를 나타내었고, 질화규소 필름의 두께 손실이 적었다. 스크래치의 개수는 500개 이하로서 (실시예 7 내지 9에서 105 내지 110개) 문제가 되지 않는 수준이었다.
본 발명의 STI를 위한 화학/기계 연마 방법에 따라, 셸로우 트렌치 절연 영역을 표면 상에 돌출부 및 함몰부를 갖는 대상체를 연마하기에 충분히 높은 연마 속도로 효과적으로 평탄화시킬 수 있다. 또한, 절연 물질이 기판 상의 함몰부에 매립되어 있는 매립 절연부에서의 디슁 또한 매우 적었고, 연마된 표면에서 스크래치의 개수 또한 매우 적었다. 따라서, STI 기술 등을 위한 매우 유용한 화학/기계 연마 방법을 제공할 수 있다.
슬러리 (A) 및 슬러리 (B)가 세리아 또는 실리카, 또는 둘 다를 함유하는 연마 지립을 함유하는 경우, 세리아 및 실리카의 양, 및 첨가제의 유형 및 양을 적절하게 선택하여 목적하는 연마 속도를 갖는 슬러리를 제조할 수 있다. 평탄화가 우수한 연마된 표면은 이러한 슬러리를 이용하여 수득될 수 있다.
슬러리 (A) 및 슬러리 (B)가 동일 또는 상이한 유기산 염을 함유하는 경우, 목적하는 연마 속도를 갖는 슬러리를 용이하게 수득할 수 있으며, 평탄화가 우수한 연마된 표면을 수득할 수 있다.
슬러리 (A) 및 슬러리 (B)가 동일한 유기산 염을 함유하는 경우, 슬러리 (A)에서 유기산 염의 함량이 슬러리 (B)에서의 함량보다 높다면, 목적하는 연마 속도를 갖는 슬러리를 용이하게 수득할 수 있으며, 평탄화가 우수한 연마된 표면을 수득할 수 있다.
유기산 염이 폴리아크릴산의 칼륨염, 폴리아크릴산의 암모늄염, 도데실벤젠술폰산의 칼륨염, 및 도데실벤젠술폰산의 암모늄염으로부터 선택된 1종 이상의 것인 경우, 목적하는 연마 속도를 갖는 슬러리를 용이하게 수득할 수 있으며, 평탄화가 우수한 연마된 표면을 수득할 수 있다.
슬러리 (A) 및 슬러리 (B) 둘 다에 함유된 유기산 염이 폴리아크릴산의 칼륨염이고, 슬러리 (A) 중 상기 유기산 염의 함량이 1.0 중량％ 이상이고, 슬러리 (B) 중 상기 유기산 염의 함량이 1.0 중량％ 미만인 경우, 목적하는 연마 속도를 갖는 슬러리를 용이하게 수득할 수 있으며, 평탄화가 우수한 연마된 표면을 수득할 수 있다.
슬러리 (A) 및 슬러리 (B) 둘 다에 함유된 유기산 염이 폴리아크릴산의 암모늄염이고, 슬러리 (A) 중 상기 유기산 염의 함량이 1.3 중량％ 이상이고, 슬러리 (B) 중 상기 유기산 염의 함량이 1.3 중량％ 미만인 경우, 목적하는 연마 속도를 갖는 슬러리를 용이하게 수득할 수 있으며, 평탄화가 우수한 연마된 표면을 수득할 수 있다.
슬러리 (A) 및 슬러리 (B) 둘 다에 함유된 유기산 염이 도데실벤젠술폰산의 암모늄염이고, 슬러리 (A) 중 상기 유기산 염의 함량이 0.03 중량％ 이상이고, 슬러리 (B) 중 상기 유기산 염의 함량이 0.03 중량％ 미만인 경우, 목적하는 연마 속도를 갖는 슬러리를 용이하게 수득할 수 있으며, 평탄화가 우수한 연마된 표면을 수득할 수 있다.
연마 장치 상에 장착된 연마 테이블 상에서 대상체를 연마하고, 제1 및 제2 연마 단계를 동일 또는 상이한 연마 테이블 상에서 개별적으로 수행하는 경우, 화학/기계 연마 방법은 우수한 작업성을 나타낸다.

Claims (9)

  1. 돌출부 및 함몰부를 갖는 기판, 상기 기판의 돌출부 상에 형성된 스토퍼층, 및 상기 기판의 함몰부 및 스토퍼층을 덮도록 형성된 매립 절연층을 포함하는, 불규칙한 표면을 갖는 피연마체를 연마하는 방법으로서,
    500 Å/분 이하의 연마 속도를 유지할 수 있는 슬러리 (A)를 이용하여 상기 매립 절연층을 평탄화시키는 제1 연마 단계, 및
    600 Å/분 이상의 연마 속도를 유지할 수 있는 슬러리 (B)를 이용하여 상기 매립 절연층을 더 연마하여 상기 돌출부 상에 있는 상기 스토퍼층을 노출시키는 제2 연마 단계를 포함하며,
    상기 슬러리 (A) 및 슬러리 (B)가 동일 또는 상이한 유기산 염을 함유하고,
    상기 슬러리 (A) 및 슬러리 (B) 둘 다에 동일한 유기산 염이 사용될 때, 상기 슬러리 (A) 중 상기 유기산 염의 함량이 상기 슬러리 (B) 중 상기 유기산 염의 함량보다 더 큰 것인,
    셸로우 트렌치 절연화 (shallow trench isolation; STI)를 위한 화학/기계 연마 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬러리 (A) 및 슬러리 (B)가 세리아 및 실리카로부터 선택된 1종 이상의 것을 포함하는 연마 지립을 함유하는 것인, STI를 위한 화학/기계 연마 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 유기산 염이 폴리아크릴산의 칼륨염, 폴리아크릴산의 암모늄염, 도데실벤젠술폰산의 칼륨염, 및 도데실벤젠술폰산의 암모늄염으로부터 선택된 1종 이상의 것인, STI를 위한 화학/기계 연마 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 슬러리 (A) 및 슬러리 (B) 둘 다에 함유된 유기산 염이 폴리아크릴산의 칼륨염일 때, 상기 슬러리 (A) 중 상기 유기산 염의 함량이 1.0 중량％ 이상이고, 상기 슬러리 (B) 중 상기 유기산 염의 함량이 1.0 중량％ 미만인, STI를 위한 화학/기계 연마 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 슬러리 (A) 및 슬러리 (B) 둘 다에 함유된 유기산 염이 폴리아크릴산의 암모늄염일 때, 상기 슬러리 (A) 중 상기 유기산 염의 함량이 1.3 중량％ 이상이고, 상기 슬러리 (B) 중 상기 유기산 염의 함량이 1.3 중량％ 미만인, STI를 위한 화학/기계 연마 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 슬러리 (A) 및 슬러리 (B) 둘 다에 함유된 유기산 염이 도데실벤젠술폰산의 암모늄염일 때, 상기 슬러리 (A) 중 상기 유기산 염의 함량이 0.03 중량％ 이상이고, 상기 슬러리 (B) 중 상기 유기산 염의 함량이 0.03 중량％ 미만인, STI를 위한 화학/기계 연마 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 피연마체를 연마 장치 상에 장착된 연마 테이블 상에서 연마하고, 상기 제1 및 제2 연마 단계를 동일 또는 상이한 연마 테이블 상에서 개별적으로 수행하는, STI를 위한 화학/기계 연마 방법.
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