KR101082154B1 - 화학-기계적 연마 조성물 및 이의 사용 방법 - Google Patents

화학-기계적 연마 조성물 및 이의 사용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) α-알루미나를 포함하는 연마제, (b) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 칼슘, 스트론튬, 바륨 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 50 mmol/kg, 및 (c) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한 (a) α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나, 다이아몬드, 탄화붕소, 탄화규소, 탄화텅스텐, 질화티탄 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 연마제, (b) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 3.5 mmol/kg, 및 (c) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다. 본 발명은 추가로 상기 기재한 화학-기계적 연마 조성물 각각을 사용한 기재의 연마 방법을 제공한다.
화학-기계적 연마 조성물, 연마제, 금속 이온

Description

화학-기계적 연마 조성물 및 이의 사용 방법 {CHEMICAL-MECHANICAL POLISHING COMPOSITION AND METHOD FOR USING THE SAME}
본 발명은 화학-기계적 연마 조성물 및 이를 사용한 기재의 연마 방법에 관한 것이다.
집적 회로 및 다른 전자 장치의 제작에 있어서, 다층의 도전체, 반도체 및 유전체 물질이 기재 표면 상에 침착되거나 기재 표면으로부터 제거된다. 박층의 도전체, 반도체 및 유전체 물질은 수많은 침착 기술에 의해 기재 표면 상에 침착될 수 있다. 현대의 마이크로전자제품 가공에 통상적인 침착 기술로는 물리 증착법 (PVD, 스퍼터링으로도 알려짐), 화학 증착법 (CVD), 플라즈마-강화 화학 증착법 (PECVD) 및 전기화학 도금 (ECP)이 있다.
물질 층이 연속하여 기재 상에 침착되고 기재로부터 제거됨에 따라, 기재의 최상면은 평평하지 않게 되어 평탄화가 필요하게 될 수 있다. 표면의 평탄화 또는 표면의 "연마"란 일반적으로 기재의 표면으로부터 물질을 제거하여 균일하고 평탄한 표면을 형성하는 과정이다. 평탄화는 바람직하지 않은 표면 구조 및 표면 결점, 예컨대 거친 표면, 응집된 물질, 결정 격자 손상, 스크래치 및 오염된 층이나 물질을 제거하는 데 유용하다. 평탄화는 또한 특징부를 충전하고 후속 금속화 및 가공의 수준을 위한 균일한 표면을 제공하기 위해 사용된 과잉의 침착 물질을 제거함으로써 기재 상에 특징부를 형성하는 데 유용하다.
화학-기계적 평탄화 또는 화학-기계적 연마 (CMP)는 기재를 평탄화하는 데 이용되는 통상의 기술이다. CMP는 기재로부터 물질을 선택적으로 제거하기 위해 화학 조성물, 통상적으로는 슬러리 또는 다른 유체 매질을 이용한다. 통상적인 CMP 기술에서는, 기재 캐리어 또는 연마 헤드를 캐리어 조립체 상에 설치하고 CMP 장치 중의 연마 패드와 접촉하도록 위치시킨다. 캐리어 조립체는 기재에 제어가능한 압력을 제공하여 기재가 연마 패드에 붙게 한다. 패드는 외부 구동력에 의해 기재를 따라 이동한다. 패드와 기재의 상대적인 이동은 기재의 표면을 연삭하여 기재 표면으로부터 물질의 일부를 제거함으로써 기재를 연마하도록 한다. 패드와 기재의 상대적인 이동에 의한 기재의 연마는 통상적으로 연마 조성물의 화학적 활성 및/또는 연마 조성물 중에 현탁된 연마제의 기계적 활성에 의해 추가로 촉진된다.
보다 많은 양의 정보를 저장할 수 있는 보다 작은 저장 장치에 대한 요구가 증가함에 따라, 전자제품 제조자들은 신종 물질을 이용하여 매우 복잡한 집적 회로를 제조하기 시작하였다. 예를 들어, DRAM (동적 랜덤 액서스 메모리) 및 FeRAM (강유전성 랜덤 액서스 메모리) 중에 귀금속을 사용하는 것이 매우 인기를 얻고 있다. 귀금속을 사용하면 이러한 장치에 향상된 성능을 제공할 수 있지만, 이는 독특한 제조상의 문제점이 발생할 가능성이 있을 뿐 아니라, 종종 문제점이 현존하고 있다. 특히, 귀금속은 기계적으로 경질이고 화학적으로 내성이다. 실제로, 귀금속이란 용어는 금속의 부식이나 산화에 대한 우수한 내성을 묘사하기 위해 채택되었다. 상기 기계적 경도와 상대적인 화학적 내성은 통상적인 화학-기계적 연마 조성물 및 연마 기술을 사용하여 효과적으로 연마하기 위해 귀금속을 사용하는 것을 더욱 어렵게 만든다.
귀금속의 화학-기계적 연마에 문제점이 존재함에도 불구하고, 이들의 잠재된 이점으로 인해 집적 회로의 제조에서 이들이 사용되고 있고, 이들을 집적 회로 제조로 통합하고, 이들을 사용하여 얻어질 수 있는 최대의 잠재력을 실현하는데 초점을 둔 화학-기계적 연마 조성물 및 연마 기술을 발전시키기 위한 수많은 시도들이 행해지고 있다. 예를 들어, 미국 특허 제5,691,219호에는 귀금속의 연마에 유용한 것으로 알려진 할로-화합물을 포함하는 연마 조성물이 개시되어 있다. 유사하게, 미국 특허 제6,290,736호에는 염기성 수용액 중에 연마제 및 할로겐을 포함하는 귀금속을 위한 화학적 활성 연마 조성물이 개시되어 있다. WO 01/44396 A1호에는 연마제 입자의 분산을 개선하고 금속 제거 속도 및 선택도를 향상시키는 것으로 알려진, 황-함유 화합물, 연마제 입자 및 수용성 유기 첨가제를 포함하는 귀금속을 위한 연마 조성물이 개시되어 있다.
상기 언급한 화학-기계적 연마 조성물 각각이 통상적인 화학-기계적 연마 조성물보다 귀금속을 더욱 효과적으로 연마할 수 있지만, 이들 조성물은 또한 기재로부터 후속 제조되는 임의의 집적 회로의 성능에 부정적 영향을 끼칠 수 있는 결점들을 기재의 표면 상에 제공할 수 있다. 또한, 상기 기재한 연마 조성물 중에 이용되는 할로겐과 황을 함유하는 화합물은 매우 독성이고 (여기에는 특별한 취급 장 비 및/또는 절차가 요구되기 때문에 연마 공정이 복잡해질 수 있음), 생산이 값비싸고/거나 환경 규제에 따른 적절한 처리가 값비쌀 수 있다.
따라서, 특수한 산화제 또는 화학적 에칭제의 사용이 요구되지 않으면서 종래의 화학-기계적 연마 조성물보다 더욱 효과적으로 귀금속을 함유하는 기재를 연마할 수 있는 화학-기계적 연마 조성물에 대한 요구가 아직도 존재한다. 본 발명은 이러한 화학-기계적 연마 조성물 및 이를 사용한 기재의 연마 방법을 제공한다. 본 발명의 상기 및 다른 장점과 추가의 특징은 하기에 기재하는 본 발명의 설명으로부터 명백해질 것이다.
<발명의 개요>
본 발명은 (a) α-알루미나를 포함하는 연마제, (b) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 칼슘, 스트론튬, 바륨 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 50 mmol/kg, 및 (c) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 (a) α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나, 다이아몬드, 탄화붕소, 탄화규소, 탄화텅스텐, 질화티탄 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 연마제, (b) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 3.5 mmol/kg, 및 (c) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다.
본 발명은 추가로 (a) 기재를 제공하는 단계, (b) (i) α-알루미나를 포함하 는 연마제, (ii) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 칼슘, 스트론튬, 바륨 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 50 mmol/kg; 및 (iii) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계, (c) 상기 화학-기계적 연마 조성물을 기재의 적어도 일부에 적용하는 단계, 및 (d) 기재의 적어도 일부를 상기 연마 조성물로 연삭하여 기재를 연마하는 단계를 포함하는, 기재의 연마 방법을 제공한다.
본 발명은 부가적으로 (a) 기재를 제공하는 단계, (b) (i) α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나, 다이아몬드, 탄화붕소, 탄화규소, 탄화텅스텐, 질화티탄 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 연마제, (ii) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 3.5 mmol/kg, 및 (iii) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계, (c) 상기 화학-기계적 연마 조성물을 기재의 적어도 일부에 적용하는 단계, 및 (d) 기재의 적어도 일부를 상기 연마 조성물로 연삭하여 기재를 연마하는 단계를 포함하는, 기재의 연마 방법을 제공한다.
본 발명은 (a) 연마제, (b) 칼슘, 스트론튬, 바륨, 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온, 및 (c) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다. 일 실시양태에서, 화학-기계적 연마 조성물은 (a) α-알루미나를 포함하는 연마제, (b) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 칼슘, 스트론튬, 바륨 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 50 mmol/kg, 및 (c) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함한다. 다른 실시양태에서, 화학-기계적 연마 조성물은 (a) α-알루미나를 포함하는 연마제, (b) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 3.5 mmol/kg, 및 (c) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 화학-기계적 연마 조성물은 (a) α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나, 다이아몬드, 탄화붕소, 탄화규소, 탄화텅스텐, 질화티탄 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 연마제, (b) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 3.5 mmol/kg, 및 (c) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함한다. 본 발명의 화학-기계적 연마 조성물의 실시양태들에서는, 연마제 및 존재하는 금속 이온의 종류와 농도 이외에 본 발명의 화학-기계적 연마 조성물의 다른 특징 (예컨대, 연마제의 양, 액체 캐리어, pH 및 다른 적합한 첨가제)은 동일할 수 있다.
연마 조성물은 연마제를 포함하며, 특정 실시양태에서 상기 연마제는 α-알루미나를 포함한다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 알루미나 (즉, 산화알루미늄)는 여러 가지 상이한 결정상으로 존재하며, 예를 들어 α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나, κ-알루미나, η-알루미나, χ-알루미나 및 ρ-알루미나가 포함된다. 연마제 중에 α-알루미나가 존재하는 경우, 이는 임의의 적합한 형태로 존재할 수 있다. 더욱 구체적으로, α-알루미나는 α-알루미나로 구성되거나 이를 주성분으로 하여 구성된 별개의 연마제 입자의 형태로 존재할 수 있거나, 또는 α-알루미나는 α-알루미나와 다른 적합한 연마제 성분 (예컨대, 금속 산화물, 예를 들어 발연 알루미나 (fumed alumina))을 포함하는 연마제 입자 중에 존재할 수 있다. 연마제가 α-알루미나를 포함하는 경우, 연마제는 연마제의 총 중량을 기준으로, 바람직하게는 10 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 20 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 30 중량％ 이상, 보다 더 바람직하게는 40 중량％ 이상, 가장 바람직하게는 50 중량％ 이상 (예컨대, 55 중량％ 이상, 또는 60 중량％ 이상)의 α-알루미나를 포함한다.
상기 기재한 바와 같이, 본 발명은 또한 α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나, 다이아몬드, 탄화붕소, 탄화규소, 탄화텅스텐, 질화티탄 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 연마제를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다. 이러한 실시양태에서, 연마제는 바람직하게는 α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나, 다이아몬드, 탄화규소, 질화티탄 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된다. 더욱 바람직하게는, 연마제는 α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나, 다이아몬드, 탄화규소 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 연마제는 α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된다.
상기 기재한 연마제 성분 외에, 연마 조성물의 연마제는 다른 적합한 연마제 성분을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 추가의 연마제 성분에는 금속 산화물 연마제, 예컨대 다른 형태의 알루미나 (예컨대, 발연 알루미나), 실리카 (예컨대, 콜로이드 분산된 중축합 실리카, 발연 또는 화성 (pyrogenic) 실리카 및 침전된 실리카), 세리아, 티타니아, 지르코니아, 크로미아, 산화철, 게르마니아, 마그네시아, 이들의 동시-형성된 생성물 및 이들의 조합이 포함되나, 이에 제한되지 않는다.
연마제는 연마 조성물 중에 임의의 적합한 양으로 존재할 수 있다. 통상적으로, 연마제는 연마 조성물 중에 연마 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 중량％ 이상, 바람직하게는 0.05 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.1 중량％ 이상, 보다 더 바람직하게는 0.5 중량％ 이상, 가장 바람직하게는 1 중량％ 이상의 양으로 존재한다. 연마제는 통상적으로 연마 조성물 중에 연마 조성물의 총 중량을 기준으로 25 중량％ 이하, 바람직하게는 20 중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 15 중량％ 이하, 보다 더 바람직하게는 10 중량％ 이하, 가장 바람직하게는 5 중량％ 이하의 양으로 존재한다.
일 실시양태에서, 연마 조성물은 칼슘, 스트론튬, 바륨 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온을 포함한다. 제2 실시양태에서, 연마 조성물은 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온을 포함한다. 제3 실시양태에서, 연마 조성물은 칼슘, 스트론튬, 바륨, 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온을 포함한다. 연마 조성물 중에 함유된 금속(들)의 이온은 임의의 적합한 공급원으로부터 유도될 수 있다. 바람직하게는, 연마 조성물 중의 금속(들)의 이온은 하나 이상의 수용성 금속염으로부터 유도된다.
금속 이온은 연마 조성물 중에 임의의 적합한 양으로 존재할 수 있다. 일반적으로, 금속 이온은 연마 조성물 중에 연마 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 mmol/kg 이상, 바람직하게는 0.06 mmol/kg 이상, 더욱 바람직하게는 0.07 mmol/kg 이상, 가장 바람직하게는 1 mmol/kg 이상의 양으로 존재한다. 금속 이온은 일반적으로 연마 조성물 중에 연마 조성물의 총 중량을 기준으로 50 mmol/kg 이하, 바람직하게는 40 mmol/kg 이하, 더욱 바람직하게는 30 mmol/kg 이하, 가장 바람직하게는 20 mmol/kg 이하 (예컨대, 10 mmol/kg 이하, 5 mmol/kg 이하, 또는 3.5 mmol/kg 이하)의 양으로 존재한다. 특정 실시양태에서, 예를 들어 연마 조성물이 칼슘, 스트론튬, 바륨 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온을 포함하는 경우, 금속 이온은 연마 조성물 중에 연마 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.05 내지 50 mmol/kg, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 40 mmol/kg (예컨대, 0.05 내지 30 mmol/kg, 0.05 내지 25 mmol/kg, 0.05 내지 20 mmol/kg, 또는 0.05 내지 15 mmol/kg), 보다 더 바람직하게는 0.05 내지 10 mmol/kg, 가장 바람직하게는 0.05 내지 5 mmol/kg의 양으로 존재한다. 연마 조성물이 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온을 포함하거나, 또는 연마 조성물이 α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나, 다이아몬드, 탄화붕소, 탄화규소, 탄화텅스텐, 질화티탄 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 연마제를 포함하는 경우, 금속 이온은 연마 조성물 중에 연마 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.05 내지 3.5 mmol/kg, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 3.4 mmol/kg (예컨대, 0.05 내지 3.3 mmol/kg, 0.05 내지 3.25 mmol/kg, 0.05 내지 3.2 mmol/kg, 또는 0.05 내지 3.1 mmol/kg), 가장 바람직하게는 0.05 내지 3 mmol/kg의 양으로 존재한다.
액체 캐리어는 연마 또는 평탄화될 적합한 기재의 표면에 연마제, 금속 이온 및 임의의 다른 첨가제를 적용시키는 것을 용이하게 하기 위해 사용된다. 액체 캐리어는 임의의 적합한 액체 캐리어일 수 있다. 상기 기재한 바와 같이, 액체 캐리어는 물을 포함한다. 바람직하게는, 물은 탈이온수이다. 액체 캐리어는 추가로 적합한 수혼화성 용매를 포함할 수 있다. 그러나, 바람직한 특정 실시양태에서, 액체 캐리어는 물, 더욱 바람직하게는 탈이온수로 구성되거나 이를 주성분으로 하여 구성된다.
연마 조성물은 임의의 적합한 pH (예컨대, 1 내지 13)를 가질 수 있다. 바람직하게는, 연마 조성물의 pH는 1 내지 7, 더욱 바람직하게는 2 내지 5이다. 화학-기계적 연마계의 pH는 임의의 적합한 방법에 의해 달성되고/거나 유지될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 연마 조성물은 pH 조절제, pH 완충제 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. pH 조절제는 임의의 적합한 pH-조절 화합물일 수 있다. 예를 들어, pH 조절제는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화암모늄 또는 이들의 조합일 수 있다. pH 완충제는 임의의 적합한 완충제일 수 있으며, 예를 들어 포스페이트, 아세테이트, 보레이트, 암모늄염 등이다. 화학-기계적 연마계는 pH 조절제 및/또는 pH 완충제를 임의의 적합한 양으로 포함할 수 있으나, 단 이 양은 연마계의 pH를 본원에 기재한 범위 내로 달성하고/거나 유지하는 데 충분한 양이어야 한다.
연마 조성물은 추가로 산을 포함할 수 있다. 산은 임의의 적합한 산일 수 있으며, 예를 들어 유기산 또는 무기산, 또는 이들의 조합이다. 예를 들어, 연마 조성물은 질산, 인산, 황산, 이들의 염 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된 무기산을 포함할 수 있다. 연마 조성물은 (무기산과 별도로 또는 무기산에 더하여) 옥살산, 말산, 말론산, 타르타르산, 아세트산, 락트산, 프로피온산, 프탈산, 벤조산, 시트르산, 숙신산, 이들의 염 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된 유기산을 포함할 수 있다. 이들이 존재하는 경우, 산(들)은 연마 조성물 중에 임의의 적합한 양(들)으로 존재할 수 있다.
연마 조성물은 또한 부식 방지제 (즉, 막-형성제)를 포함할 수 있다. 부식 방지제는 임의의 적합한 부식 방지제일 수 있다. 통상적으로, 부식 방지제는 헤테로원자-함유 관능기를 함유하는 유기 화합물이다. 예를 들어, 부식 방지제는 활성 관능기로서 하나 이상의 5원 또는 6원 복소환 고리를 갖되, 이 복소환 고리가 질소 원자 하나 이상을 함유하는 복소환 유기 화합물, 예컨대 아졸 화합물일 수 있다. 바람직하게는, 부식 방지제는 하나 이상의 아졸기를 함유한다. 더욱 바람직하게는, 부식 방지제는 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 벤즈아미다졸, 벤조티아졸 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된다. 연마계 중에 사용된 부식 방지제의 양은 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 통상적으로 0.0001 중량％ 내지 3 중량％ (바람직하게는 0.001 중량％ 내지 2 중량％)이다.
연마 조성물은 임의로 킬레이트제 또는 착화제를 더 포함한다. 착화제는 제거될 기재층의 제거 속도를 증가시키는 임의의 적합한 화학 첨가제이다. 적합한 킬레이트제 또는 착화제에는, 예를 들어 카르보닐 화합물 (예컨대, 아세틸아세토네이트 등), 단순 카르복실레이트 (예컨대, 아세테이트, 아릴 카르복실레이트 등), 히드록실기 하나 이상을 함유하는 카르복실레이트 (예컨대, 글리콜레이트, 락테이트, 글루코네이트, 갈산 및 이들의 염 등), 디, 트리 및 폴리카르복실레이트 (예컨대, 옥살레이트, 프탈레이트, 시트레이트, 숙시네이트, 타르트레이트, 말레에이트, 에데테이트 (예컨대, 이칼륨 EDTA), 이들의 혼합물 등), 술폰기 및/또는 포스폰기 하나 이상을 함유하는 카르복실레이트 등이 포함될 수 있다. 적합한 킬레이트제 또는 착화제에는 또한 예를 들어 디, 트리 또는 폴리알코올 (예컨대, 에틸렌 글리콜, 피로카테콜, 피로갈롤, 타닌산 등) 및 아민-함유 화합물 (예컨대, 암모니아, 아미노산, 아미노 알코올, 디, 트리 및 폴리아민 등)이 포함될 수 있다. 킬레이트제 또는 착화제의 선택은 제거될 기재층의 종류에 좌우될 것이다.
상기 기재한 많은 화합물이 염 (예컨대, 금속염, 암모늄염 등), 산 또는 부분염의 형태로 존재할 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 시트레이트에는 시트르산뿐 아니라 이들의 일염, 이염 및 삼염도 포함되고; 프탈레이트에는 프탈산뿐 아니라 이들의 일염 (예컨대, 칼륨 수소 프탈레이트) 및 이염도 포함되며; 퍼클로레이트에는 상응하는 산 (즉, 과염소산)뿐 아니라 이들의 염도 포함된다. 또한, 소정의 화합물 또는 시약은 한 가지 이상의 작용을 수행할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 화합물은 킬레이트제 및 산화제 둘 다로서 작용할 수 있다 (예컨대, 소정의 질산 제2철 등).
연마 조성물은 추가로 계면활성제를 포함할 수 있다. 적합한 계면활성제에는, 예를 들어 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 이들의 혼합물 등이 포함될 수 있다. 바람직하게는, 연마 조성물은 비이온성 계면활성제를 포함한다. 적합한 비이온성 계면활성제의 일례는 에틸렌디아민 폴리옥시에틸렌 계면활성제이다. 계면활성제의 양은 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 통상적으로 0.0001 중량％ 내지 1 중량％ (바람직하게는 0.001 중량％ 내지 0.1 중량％, 및 더욱 바람직하게는 0.005 중량％ 내지 0.05 중량％)이다.
연마 조성물은 추가로 소포제를 포함할 수 있다. 소포제는 임의의 적합한 소포제일 수 있다. 적합한 소포제에는 규소계 및 아세틸렌 디올계 소포제가 포함되나, 이에 제한되지 않는다. 연마 조성물 중에 존재하는 소포제의 양은 통상적으로 10 ppm 내지 140 ppm이다.
연마 조성물은 또한 살생제를 포함할 수 있다. 살생제는 임의의 적합한 살생제, 예를 들어 이소티아졸리논 살생제일 수 있다. 연마 조성물 중에 사용되는 살생제의 양은 통상적으로 1 내지 50 ppm, 바람직하게는 10 내지 20 ppm이다.
연마 조성물은 바람직하게는 콜로이드 안정성이다. 콜로이드란 용어는 액체 캐리어 중의 연마제 (예컨대, 연마제 입자)의 현탁액을 지칭한다. 콜로이드 안정성이란 경시적인 현탁액의 유지능을 지칭한다. 연마 조성물을 100 ml 눈금 실린더에 넣고 비교반 상태로 2 시간 동안 두었을 때, 눈금 실린더의 하부 50 ml 중의 연마제 (예컨대, 연마제 입자)의 농도 ([B], 단위 g/ml)와 눈금 실린더의 상부 50 ml 중의 연마제 (예컨대, 연마제 입자)의 농도 ([T], 단위 g/ml)의 차이를 연마 조성물 중의 연마제 (예컨대, 연마제 입자)의 초기 농도 ([C], 단위 g/ml)로 나눈 값이 0.5 이하 (즉, {[B] - [T]}/[C] ≤ 0.5)인 경우에, 연마 조성물이 콜로이드 안정성인 것으로 간주한다. 바람직하게는, {[B] - [T]}/[C]의 값이 0.3 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 이하, 보다 더 바람직하게는 0.05 이하, 가장 바람직하게는 0.01 이하이다.
연마 조성물의 평균 입도는 바람직하게는 연마 조성물의 사용 수명 동안 본질적으로 변하지 않는다. 특히, 연마 조성물의 평균 입도는 바람직하게는 연마 조성물의 사용 수명 동안 (예컨대, 90일 이상, 180일 이상, 또는 365일 이상) 40％ 미만 (예컨대, 35％ 미만, 30％ 미만, 25％ 미만, 20％ 미만, 15％ 미만, 또는 10％ 미만) 만큼 증가한다.
본 발명은 또한 본원에 기재한 연마 조성물을 사용한 기재의 연마 방법을 제공한다. 상기 방법은 일반적으로 (i) 기재를 제공하는 단계, (ii) 본원에 기재한 연마 조성물을 제공하는 단계, (iii) 상기 연마 조성물을 기재의 일부에 적용하는 단계, 및 (iv) 기재의 일부를 연삭하여 기재를 연마하는 단계를 포함한다.
이러한 방법의 일 실시양태에서, 기재의 연마 방법에는 (a) 기재를 제공하는 단계, (b) (i) α-알루미나를 포함하는 연마제, (ii) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 칼슘, 스트론튬, 바륨 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 50 mmol/kg; 및 (iii) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계, (c) 상기 화학-기계적 연마 조성물을 기재의 적어도 일부에 적용하는 단계, 및 (d) 기재의 적어도 일부를 상기 연마 조성물로 연삭하여 기재를 연마하는 단계가 포함된다.
본 발명의 상기 방법 실시양태에서 사용되는 연마 조성물은 (a) α-알루미나를 포함하는 연마제, (b) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 칼슘, 스트론튬, 바륨 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 50 mmol/kg, 및 (c) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함한다. 본 발명의 상기 방법 실시양태에서 사용되는 화학-기계적 연마 조성물의 다른 특징 (예컨대, 연마제의 양, 액체 캐리어, pH 및 다른 적합한 첨가제)은 상기 본 발명의 화학-기계적 연마 조성물에서 앞서 기재한 바와 동일할 수 있다.
다른 실시양태에서, 기재의 연마 방법에는 (a) 기재를 제공하는 단계, (b) (i) α-알루미나를 포함하는 연마제, (ii) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 3.5 mmol/kg; 및 (iii) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계, (c) 상기 화학-기계적 연마 조성물을 기재의 적어도 일부에 적용하는 단계, 및 (d) 기재의 적어도 일부를 상기 연마 조성물로 연삭하여 기재를 연마하는 단계가 포함된다.
본 발명의 상기 방법 실시양태에서 사용되는 연마 조성물은 (a) α-알루미나를 포함하는 연마제, (b) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 3.5 mmol/kg, 및 (c) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함한다. 본 발명의 상기 방법 실시양태에서 사용되는 화학-기계적 연마 조성물의 다른 특징 (예컨대, 연마제의 양, 액체 캐리어, pH 및 다른 적합한 첨가제)은 상기 본 발명의 화학-기계적 연마 조성물에서 앞서 기재한 바와 동일할 수 있다.
제3 실시양태에서, 기재의 연마 방법에는 (a) 기재를 제공하는 단계, (b) (i) α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나, 다이아몬드, 탄화붕소, 탄화규소, 탄화텅스텐, 질화티탄 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 연마제, (ii) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 3.5 mmol/kg, 및 (iii) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계, (c) 상기 화학-기계적 연마 조성물을 기재의 적어도 일부에 적용하는 단계, 및 (d) 기재의 적어도 일부를 상기 연마 조성물로 연삭하여 기재를 연마하는 단계가 포함된다.
본 발명의 상기 방법 실시양태에서 사용되는 연마 조성물은 (a) α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나, 다이아몬드, 탄화붕소, 탄화규소, 탄화텅스텐, 질화티탄 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 연마제, (b) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 이온 0.05 내지 3.5 mmol/kg, 및 (c) 물을 포함하는 액체 캐리어를 포함한다. 본 발명의 상기 방법 실시양태에서 사용되는 화학-기계적 연마 조성물의 다른 특징 (예컨대, 연마제의 양, 액체 캐리어, pH 및 다른 적합한 첨가제)은 상기 본 발명의 화학-기계적 연마 조성물에서 앞서 기재한 바와 동일할 수 있다.
본 발명의 방법을 사용하여 연마될 기재는 임의의 적합한 기재일 수 있다. 적합한 기재에는 집적 회로, 메모리 또는 강체 디스크, 금속, 층간 유전 (ILD) 장치, 반도체, 마이크로전자-기계 시스템, 강유전체 및 자기 헤드가 포함되나, 이에 제한되지 않는다. 금속층은 임의의 적합한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속층은 구리, 탄탈 (예컨대, 질화탄탈), 티탄, 알루미늄, 니켈, 백금, 루테늄, 이리듐 또는 로듐을 포함할 수 있다. 기재는 추가로 하나 이상의 절연층을 포함할 수 있다. 절연층은 금속 산화물, 다공성 금속 산화물, 유리, 유기 중합체, 불화 유기 중합체 또는 다른 임의의 적합한 고-κ 또는 저-κ 절연층일 수 있다. 바람직하게는, 기재는 귀금속을 포함하고, 귀금속의 적어도 일부를 연마 조성물로 연삭하여 기재를 연마한다. 적합한 귀금속에는 백금, 이리듐, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 오스뮴, 금 및 이들의 조합이 포함되나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는, 기재는 백금을 포함하고, 백금의 적어도 일부를 연마 조성물로 연삭하여 기재를 연마한다.
본 발명의 연마 방법은 화학-기계적 연마 (CMP) 장치와 함께 사용하는 것이 특히 적합하다. 통상적으로, 장치는 사용시에 거동하고 고리형, 선형 또는 원형 거동에 기인하는 속도를 갖는 플래튼, 플래튼과 접촉하고 있고 거동하는 플래튼과 함께 이동하는 연마 패드, 및 연마 패드의 표면에 접촉시키고 이동시킴으로써 연마되는 기재를 유지하는 캐리어를 포함한다. 기재를 연마 패드 및 본 발명의 연마 조성물과 접촉하도록 위치시킨 후, 연마 패드를 기재를 따라 이동시켜 기재의 적어도 일부를 연삭하여 기재를 연마함으로써 기재의 연마를 수행한다.
바람직하게는, CMP 장치는 대부분이 당업계에 공지되어 있는 동일계 연마 종결점 검출 시스템을 추가로 포함한다. 기재의 표면으로부터 반사된 광 또는 다른 방사선을 분석함으로써 연마 과정을 점검하고 모니터링하는 기술은 당 업계에 공지되어 있다. 바람직하게는, 연마될 기재에 관한 연마 공정의 진행을 점검하거나 모니터링하여 연마 종결점, 즉 특정 기재에 대하여 연마 공정을 종결하는 시점을 결정할 수 있다.
CMP 장치는 추가로 기재의 산화 수단을 포함할 수 있다. 전기화학적 연마계에서, 기재의 산화 수단은 바람직하게는 시간-변동 전위 (예컨대, 애노드 전위)를 기재에 공급하기 위한 장치를 포함한다 (예컨대, 전자 전위차계). 기재에 시간-변동 전위를 공급하기 위한 장치는 임의의 적합한 장치일 수 있다. 기재의 산화 수단은 바람직하게는, 연마의 초기 단계 동안에 제1 전위 (예컨대, 더 산화시키는 전위)를 공급하고, 연마의 후속 단계에서 또는 단계 동안에 제2 전위 (예컨대, 덜 산화시키는 전위)를 공급하는 장치, 또는 연마의 중간 단계 동안에 제1 전위를 제2 전위로 변화시키는 장치, 예를 들어 중간 단계 동안에 전위를 지속적으로 감소시키거나, 보다 높은 제1 산화 전위에서 소정의 간격 후에 보다 높은 제1 산화 전위로부터 보다 낮은 제2 산화 전위로 전위를 급격하게 감소시키는 장치를 포함한다. 예를 들어, 연마의 초기 단계(들) 동안에, 비교적 높은 산화 전위가 기재에 가해져, 비교적 빠른 속도의 기재의 산화/용해/제거를 제공한다. 연마가 후속 단계, 예를 들어 하부 배리어층에 접근하고 있을 때, 가해지는 전위는 상당히 낮거나 또는 무시할 수 있을 정도의 기재의 산화/용해/제거 속도를 제공하도록 감소되고, 따라서 디싱 (dishing), 부식 및 침식이 제거되거나 또는 실질적으로 감소된다. 시간-변동 전기화학적 전위는 바람직하게는 제어할 수 있는 가변성 DC 전력 공급기, 예를 들어 전자 전위차계를 사용하여 공급된다. 미국 특허 제6,379,223호에는 전위 공급에 의한 기재의 산화 수단에 대해 더 기재되어 있다.
하기 실시예는 본 발명을 추가로 예시하나, 물론 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
<실시예 1>
이 실시예에서는 본 발명의 연마 조성물에 의해 나타내어지는 증가된 연마 속도를 입증하였다. 4종의 상이한 연마 조성물 (연마 조성물 1A, 1B, 1C 및 1D)을 사용하여 백금을 포함하는 유사한 기재를 연마하였다. 연마 조성물 1A (비교)는 인지가능한 양의 금속 이온을 포함하지 않았다. 연마 조성물 1B (본 발명)는 0.38 mmol/kg (약 15 ppm)의 칼슘 (염화칼슘으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 1C (본 발명)는 0.38 mmol/kg (약 33 ppm)의 스트론튬 (염화스트론튬으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 1D (본 발명)는 0.37 mmol/kg (약 51 ppm)의 바륨 (염화바륨으로서)을 포함하였다. 상기 언급한 각각의 연마 조성물은 또한 연마제의 총 중량을 기준으로 α-알루미나 약 60 중량％ 및 발연 알루미나 약 40 중량％를 포함하는 연마제 3 중량％를 포함하였고, pH는 3이었다. 각 연마 조성물에 대해 백금 제거 속도값 (옹스트롱/분)을 측정하였다. 결과를 하기 표 1에 요약하였다.
백금 제거 속도
연마 조성물 금속 농도 (mmol/kg) 백금 제거 속도(Å/분)
1A (비교) -- -- 496
1B (본 발명) Ca 0.38 1450
1C (본 발명) Sr 0.38 1551
1D (본 발명) Ba 0.37 1636
상기 결과는 본 발명의 연마 조성물이 인지가능한 양의 금속 이온을 포함하지 않는 유사한 연마 조성물에 비해 높은 백금 제거 속도를 나타낸다는 것을 보여준다. 특히, 칼슘, 스트론튬 및 바륨으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 이온을 약 0.37 내지 0.38 mmol/kg으로 포함하는 연마 조성물 1B 내지 1D (본 발명)는 인지가능한 양의 칼슘, 스트론튬 또는 바륨 이온을 함유하지 않는 연마 조성물 1A (비교)의 백금 제거 속도보다 약 200％ 이상 증가된 백금 제거 속도를 나타내었다.
<실시예 2>
이 실시예에서는 본 발명의 연마 조성물에 의해 나타내어지는 증가된 연마 속도를 입증하였다. 3종의 상이한 연마 조성물 (연마 조성물 2A, 2B 및 2C)을 사용하여 백금을 포함하는 유사한 기재를 연마하였다. 연마 조성물 2A (비교)는 인지가능한 양의 금속 이온을 포함하지 않았다. 연마 조성물 2B (본 발명)는 0.4 mmol/kg (약 9 ppm)의 마그네슘 (염화마그네슘으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 2C (본 발명)는 0.74 mmol/kg (약 18 ppm)의 마그네슘 (염화마그네슘으로서)을 포함하였다. 상기 언급한 각각의 연마 조성물은 또한 연마제의 총 중량을 기준으로 α-알루미나 약 60 중량％ 및 발연 알루미나 약 40 중량％를 포함하는 연마제 3 중량％를 포함하였고, pH는 3이었다. 각 연마 조성물에 대해 백금 제거 속도값 (옹스트롱/분)을 측정하였다. 결과를 하기 표 2에 요약하였다.
백금 제거 속도
연마 조성물 금속 농도 (mmol/kg) 백금 제거 속도(Å/분)
2A (비교) -- -- 1263
2B (본 발명) Mg 0.4 1645
2C (본 발명) Mg 0.74 2246
상기 결과는 본 발명의 연마 조성물이 인지가능한 양의 금속 이온을 포함하지 않는 유사한 연마 조성물에 비해 높은 백금 제거 속도를 나타낸다는 것을 보여준다. 특히, 마그네슘 이온을 약 0.4 및 0.74 mmol/kg으로 포함하는 연마 조성물 2B 및 2C (본 발명)는 인지가능한 양의 마그네슘 이온을 함유하지 않는 연마 조성물 2A (비교)의 백금 제거 속도보다 각각 약 30％ 및 75％ 증가된 백금 제거 속도를 나타내었다.
<실시예 3>
이 실시예에서는 본 발명의 연마 조성물에 의해 나타내어지는 증가된 연마 속도를 입증하였다. 6종의 상이한 연마 조성물 (연마 조성물 3A, 3B, 3C, 3D, 3E 및 3F)을 사용하여 백금을 포함하는 유사한 기재를 연마하였다. 연마 조성물 3A (비교)는 인지가능한 양의 금속 이온을 포함하지 않았다. 연마 조성물 3B (비교)는 0.74 mmol/kg의 알루미늄 (질산알루미늄으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 3C (비교)는 3.0 mmol/kg의 알루미늄 (질산알루미늄으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 3D (본 발명)는 0.74 mmol/kg (약 18 ppm)의 마그네슘 (염화마그네슘으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 3E (본 발명)는 0.75 mmol/kg (약 49 ppm)의 아연 (염화아연으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 3F (본 발명)는 1.5 mmol/kg (약 96 ppm)의 아연 (염화아연으로서)을 포함하였다. 상기 언급한 각각의 연마 조성물은 또한 연마제의 총 중량을 기준으로 α-알루미나 약 60 중량％ 및 발연 알루미나 약 40 중량％를 포함하는 연마제 3 중량％를 포함하였고, pH는 3이었다. 각 연마 조성물에 대해 백금 제거 속도값 (옹스트롱/분)을 측정하였다. 결과를 하기 표 3에 요약하였다.
백금 제거 속도
연마 조성물 금속 농도 (mmol/kg) 백금 제거 속도(Å/분)
3A (비교) -- -- 455
3B (비교) Al 0.74 452
3C (비교) Al 3.0 476
3D (본 발명) Mg 0.74 942
3E (본 발명) Zn 0.75 920
3F (본 발명) Zn 1.5 839
상기 결과는 본 발명의 연마 조성물이 인지가능한 양의 금속 이온을 포함하지 않거나 또는 유사량의 상이한 금속 이온을 포함하는 유사한 연마 조성물에 비해 높은 백금 제거 속도를 나타낸다는 것을 보여준다. 특히, 마그네슘 및 아연으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 이온을 약 0.74 내지 1.5 mmol/kg으로 포함하는 연마 조성물 3D 내지 3F (본 발명)는 인지가능한 양의 마그네슘 또는 아연 이온을 함유하지 않는 연마 조성물 3A 내지 3C (비교)의 백금 제거 속도보다 약 80％ 이상이 증가된 백금 제거 속도를 나타내었다.
<실시예 4>
이 실시예에서는 본 발명의 연마 조성물에 의해 나타내어지는 증가된 연마 속도를 입증하였다. 7종의 상이한 연마 조성물 (연마 조성물 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F 및 4G)을 사용하여 백금을 포함하는 유사한 기재 (실시예 1, 2, 3 및 5에서 사용한 것과는 다른 기재)를 연마하였다. 연마 조성물 4A (비교)는 인지가능한 양의 금속 이온을 포함하지 않았다. 연마 조성물 4B (비교)는 0.74 mmol/kg (약 29 ppm)의 칼륨 (염화칼륨으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 4C (비교)는 0.74 mmol/kg (약 29 ppm)의 칼륨 (황산칼륨으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 4D (본 발명)는 0.74 mmol/kg (약 18 ppm)의 마그네슘 (염화마그네슘으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 4E (본 발명)는 1.5 mmol/kg (약 36 ppm)의 마그네슘 (염화마그네슘으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 4F (본 발명)는 3.0 mmol/kg (약 72 ppm)의 마그네슘 (염화마그네슘으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 4G (본 발명)는 5.9 mmol/kg (약 144 ppm)의 마그네슘 (염화마그네슘으로서)을 포함하였다. 상기 언급한 각각의 연마 조성물은 또한 연마제의 총 중량을 기준으로 α-알루미나 약 60 중량％ 및 발연 알루미나 약 40 중량％를 포함하는 연마제 3 중량％를 포함하였고, pH는 3이었다. 각 연마 조성물에 대해 백금 제거 속도값 (옹스트롱/분)을 측정하였다. 결과를 하기 표 4에 요약하였다.
백금 제거 속도
연마 조성물 금속 농도 (mmol/kg) 백금 제거 속도(Å/분)
4A (비교) -- -- 2540
4B (비교) K 0.74 2335
4C (비교) K 0.74 2054
4D (본 발명) Mg 0.74 ≥ 4000
4E (본 발명) Mg 1.5 ≥ 4000
4F (본 발명) Mg 3.0 ≥ 4000
4G (본 발명) Mg 5.9 ≥ 4000
상기 결과는 본 발명의 연마 조성물이 인지가능한 양의 금속 이온을 포함하지 않거나 또는 유사량의 상이한 금속 이온을 포함하는 유사한 연마 조성물에 비해 높은 백금 제거 속도를 나타낸다는 것을 보여준다. 특히, 마그네슘을 약 0.74 내지 5.9 mmol/kg으로 포함하는 연마 조성물 4D 내지 4G (본 발명)는 각각 4000 Å/분 이상의 백금 제거 속도를 나타내었다. 이러한 제거 속도는 인지가능한 양의 마그네슘을 함유하지 않는 연마 조성물 4A 내지 4C (비교)에서보다 상당히 큰 값이다. 연마 조성물 4D 내지 4G (본 발명) 각각에 대한 백금 제거 속도는 최소값으로서만 기재하였는데, 이는 각 기재 상의 백금 층 두께 4000 Å 전부가 연마를 실시한지 1분 이내에 제거되었기 때문이다.
<실시예 5>
이 실시예에서는 본 발명의 연마 조성물에 의해 나타내어지는 증가된 연마 속도를 입증하였다. 4종의 상이한 연마 조성물 (연마 조성물 5A, 5B, 5C 및 5D)을 사용하여 백금을 포함하는 유사한 기재를 연마하였다. 연마 조성물 5A (비교)는 인지가능한 양의 금속 이온을 포함하지 않았다. 연마 조성물 5B (본 발명)는 0.19 mmol/kg (약 26 ppm)의 바륨 (염화바륨으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 5C (본 발명)는 0.37 mmol/kg (약 51 ppm)의 바륨 (염화바륨으로서)을 포함하였다. 연마 조성물 5D (본 발명)는 0.743 mmol/kg (약 102 ppm)의 바륨 (염화바륨으로서)을 포함하였다. 상기 언급한 각각의 연마 조성물은 또한 연마제의 총 중량을 기준으로 α-알루미나 약 60 중량％ 및 발연 알루미나 약 40 중량％를 포함하는 연마제 3 중량％를 포함하였고, pH는 3이었다. 각 연마 조성물에 대해 백금 제거 속도값 (옹스트롱/분)을 측정하였다. 결과를 하기 표 5에 요약하였다.
백금 제거 속도
연마 조성물 금속 농도 (mmol/kg) 백금 제거 속도(Å/분)
5A (비교) -- -- 388
5B (본 발명) Ba 0.19 1314
5C (본 발명) Ba 0.37 1408
5D (본 발명) Ba 0.743 1707
상기 결과는 본 발명의 연마 조성물이 인지가능한 양의 금속 이온을 포함하지 않는 유사한 연마 조성물에 비해 높은 백금 제거 속도를 나타낸다는 것을 보여준다. 특히, 바륨 이온을 약 0.19 내지 0.743 mmol/kg으로 포함하는 연마 조성물 5B 내지 5D (본 발명)는 인지가능한 양의 바륨 이온을 함유하지 않는 연마 조성물 5A (비교)의 백금 제거 속도보다 약 240％ 이상이 증가된 백금 제거 속도를 나타내었다.

Claims (36)

  1. (a) α-알루미나를 포함하는 연마제,
    (b) 연마 조성물의 총 중량을 기준으로, 칼슘 이온 0.05 내지 3.5 mmol/kg, 및
    (c) 물을 포함하는 액체 캐리어
    를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 연마제가 발연 알루미나를 더 포함하는 화학-기계적 연마 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 연마제가 10 중량％ 이상의 α-알루미나를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 연마제가 연마 조성물 중에 연마 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량％의 양으로 존재하는 화학-기계적 연마 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 연마제가 연마 조성물 중에 연마 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 5 중량％의 양으로 존재하는 화학-기계적 연마 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 연마 조성물의 pH가 1 내지 7인 화학-기계적 연마 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 연마 조성물의 pH가 2 내지 5인 화학-기계적 연마 조성물.
  8. (a) 기재를 제공하는 단계,
    (b) 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계,
    (c) 상기 화학-기계적 연마 조성물을 기재의 적어도 일부에 적용하는 단계, 및
    (d) 기재의 적어도 일부를 상기 연마 조성물로 연삭하여 기재를 연마하는 단계
    를 포함하는, 기재의 연마 방법.
  9. 제8항에 있어서, 기재가 백금, 이리듐, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 오스뮴, 금 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된 귀금속을 포함하고, 귀금속의 적어도 일부를 연마 조성물로 연삭하여 기재를 연마하는 것인 방법.
  10. 제9항에 있어서, 기재가 백금을 포함하고, 백금의 적어도 일부를 연마 조성물로 연삭하여 기재를 연마하는 것인 방법.
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