KR101297900B1 - 안정한 고속 규소 슬러리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 습식 가공 실리카, 안정제 화합물, 칼륨 염, 2급 아민 화합물 및 물을 포함하는 화학적 기계적 연마 조성물을 제공한다. 본 발명은 상기 연마 조성물로 기판을 연마하는 방법을 또한 제공한다.

Description

안정한 고속 규소 슬러리{STABLE, HIGH RATE SILICON SLURRY}
본 발명은 화학적 기계적 연마 조성물 및 이를 이용한 기판 연마 방법에 관한 것이다.
전자 디바이스에서 사용되는 규소 웨이퍼는 전형적으로, 먼저 다이아몬드 톱을 사용하여 얇은 웨이퍼로 슬라이스한 후 소잉(sawing) 공정으로부터 발생한 표면 흠집을 제거하기 위해 그라인딩함으로써, 단결정 규소 잉곳으로부터 제조된다. 그 후 상기 규소 웨이퍼는, 전자 디바이스에 사용하기에 허용가능하게 되기 전에, 매우 낮은 표면 조도(roughness)를 갖는 표면을 제공하는 최종 연마 단계를 전형적으로 필요로 한다.
규소 웨이퍼의 최종 연마를 수행하는 현재의 방법은 종종 수성 담체 내에 연마제(abrasive)로서 실리카를 함유하며 추가로 연마 속도 증진제로서 아민 또는 4급 암모늄 염과 같은 첨가제를 포함하는 연마 조성물을 사용한다. 그러나, 통상의 규소 웨이퍼용 연마 조성물은 일반적으로 10-20 미크론의 실리카를 제거하는 데에 10분 초과의 연마 시간을 필요로 한다. 규소를 보다 신속하게 연마하여 처리량을 향상시키고 생산 용량을 보다 효과적으로 이용하기 위해 사용될 수 있는 연마 조성물이 바람직하다.
또한, 연마 조성물을 농축물로서 선적하는 것이 바람직하며(예컨대, 선적 부피 및 중량을 감소시키기 위함), 이런 농축물은 이후 연마 전에 사용자에 의해 희석된다. 그러나, 통상의 규소 연마 조성물은 높은 농도에서 콜로이드 불안정성을 보여 희석 시에 연마제 입자의 재분산에 있어서 어려움이 초래된다. 따라서, 개선된 규소 웨이퍼 연마 조성물에 대한 상당한 요구가 당업계에서 있어 왔다.
본 발명은,
(a) 습식-가공 실리카,
(b) 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의, R1R2R3R4N+ X-, R1R2R3R4P+ X-, R1R2R3S+ X-, 이미다졸륨 염 및 피리디늄 염으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이때 R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-C6 알킬, C7-C12 아릴알킬 또는 C6-C10 아릴인, 안정제 화합물,
(c) 0.002 중량% 내지 0.2 중량%의 칼륨 염,
(d) 0.002 중량% 내지 0.2 중량%의 2급 아민 화합물, 및
(e) 물
을 포함하며, pH가 9 내지 12인 화학적-기계적 연마 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은,
(a) 5 중량% 내지 20 중량%의 습식-가공 실리카,
(b) 1 중량% 내지 8 중량%의, R1R2R3R4N+ X-, R1R2R3R4P+ X-, R1R2R3S+ X-, 이미다졸륨 염 및 피리디늄 염으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이때 R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-C6 알킬, C7-C12 아릴알킬 또는 C6-C10 아릴인, 안정제 화합물,
(c) 0.4 중량% 내지 4 중량%의 칼륨 염,
(d) 0.4 중량% 내지 4 중량%의 2급 아민 화합물, 및
(e) 물
을 포함하며, pH가 9 내지 12인 화학적-기계적 연마 조성물을 제공하며, 이때 10일 동안 45℃에서 저장 후의 연마 조성물 중의 실리카의 평균 입자 크기(D1) 및 연마 조성물 중의 실리카의 초기 평균 입자 크기(D0)가 식 D1/D0 ≤ 1.5를 만족한다.
또한, 본 발명은 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법을 제공하되, 상기 방법은,
(i) 기판을, 연마 패드, 및 하기 성분을 포함하며 pH가 9 내지 12인 화학적-기계적 연마계(polishing system)와 접촉시키는 단계:
(a) 습식-가공 실리카,
(b) 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의, R1R2R3R4N+ X-, R1R2R3R4P+ X-, R1R2R3S+ X-, 이미다졸륨 염 및 피리디늄 염으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이때 R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-C6 알킬, C7-C12 아릴알킬 또는 C6-C10 아릴인, 안정제 화합물,
(c) 0.002 중량% 내지 0.2 중량%의 칼륨 염,
(d) 0.002 중량% 내지 0.2 중량%의 2급 아민 화합물, 및
(e) 물;
(ii) 상기 기판에 대해 연마 콤포넌트를 움직이게 하는 단계; 및
(iii) 상기 기판의 적어도 일부를 연삭시켜(abrading) 기판을 연마하는 단계
를 포함한다.
본 발명은 화학적-기계적 연마 조성물 및 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법을 제공한다.
제 1 실시양태에서, 상기 연마 조성물은,
(a) 습식-가공 실리카,
(b) 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의, R1R2R3R4N+ X-, R1R2R3R4P+ X-, R1R2R3S+ X-, 이미다졸륨 염 및 피리디늄 염으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이때 R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-C6 알킬, C7-C12 아릴알킬 또는 C6-C10 아릴인, 안정제 화합물,
(c) 0.002 중량% 내지 0.2 중량%의 칼륨 염,
(d) 0.002 중량% 내지 0.2 중량%의 2급 아민 화합물, 및
(e) 물
을 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이들로 이루어지며, 이때 상기 연마 조성물은 9 내지 12의 pH를 갖는다.
상기 연마 조성물은 습식-가공 실리카를 포함한다. 습식 가공 실리카는 가용성 실리카 전구체를 그의 수용액으로부터 중합시켜 제조되는 것을 특징으로 한다. 습식-가공 실리카는 전형적으로 비응집된 개별적으로 불연속적인 입자를 포함하며, 이는 일반적으로 구형 또는 거의 구형의 형상이지만, 다른 형상(예컨대, 대체로 타원형, 사각형 또는 직사각형 단면을 갖는 형상)을 가질 수 있다. 이런 입자는 전형적으로 발연(fumed)(즉, 발열성) 실리카와는 구조적으로 상이하며, 상기 발연 실리카 입자는 휘발성 전구체의 플레임(flame) 가수분해를 통해 제조되고, 보다 높은 프랙탈 차원(fractal dimension)을 갖는 응집된 주 입자의 사슬형 구조이다.
습식-가공 실리카의 적합한 예는 축-중합된 실리카 및 염기-안정화된 콜로이드성 실리카를 포함한다. 축-중합된 실리카 입자는 전형적으로 Si(OH)4를 축합시켜 실질적으로 구형의 입자를 형성함에 의해 제조된다. 전구체 Si(OH)4는 예컨대 고 순도의 알콕시실란의 가수분해 또는 실리케이트 수용액의 산성화에 의해 수득될 수 있다. 이런 축-중합된 실리카 입자는 미국 특허 제5,230,833호에 따라 제조될 수 있거나, 다양한 상업적으로 입수가능한 제품 예컨대 후소(Fuso) PL-1, PL-1H, PL-1SL, PL-2, PL-2L, PL-3, PL-3H, PL-3L, PL-5, PL-6L, PL-7, PL-7H, PL-10H 및 PL-20 제품, 뿐만 아니라 듀퐁, 바이엘, 어플라이드 리서치, 실본드, 클라리언트 등으로부터 입수가능한 다른 유사 제품 중 임의의 것으로서 수득될 수 있다.
염기-안정화된 콜로이드성 실리카 입자는 예컨대 9 내지 11의 pH를 갖는 알칼리 실리케이트 용액으로부터 유도된 규산으로부터 제조될 수 있으며, 이때 실리케이트 음이온은, 수성 분산액의 형태로 목적하는 평균 입자 크기를 갖는 불연속적 실리카 입자를 생성하는 중합을 수행한다. 콜로이드성 실리카는 나트륨 하이드록사이드와 같은 염기의 존재에 의해 안정화된다. 본 발명에 사용하기에 적합한 상업적으로 입수가능한 콜로이드성 실리카의 비제한적 예는 스노우텍스(SNOWTEX)™ 제품(니산 케미칼), 넥스실(NEXSIL)™ 및 넥스실 A™ 계열 제품(나이야콜(Nyacol) 나노테크놀러지스 인코포레이티드), TX13112, TX11005, DVSTS006, 1034A, 1050, 2327, 및 2329 제품(날코 케미칼), 빈드질(BINDZIL) 50/80, 30/310 및 40/130 제품(에카 케미칼즈), 및 레바실(LEVASIL)™ 제품(H. C. 스타크)을 포함한다.
습식-가공 실리카 연마제 입자는 전형적으로 4 nm 내지 200 nm의 평균 입자 크기(예컨대 평균 입자 직경)을 갖는다. 바람직하게는, 습식-가공 실리카 연마제 입자는 20 nm 내지 100 nm(예컨대 40 nm 내지 75 nm)의 평균 입자 크기를 갖는다. 여기서, 입자 크기는 입자를 포함하는 최소 구의 직경을 의미한다.
상기 연마 조성물은 전형적으로 0.05 중량 이상(예컨대, 0.1 중량% 이상, 또는 0.5 중량% 이상)의 습식-가공 실리카를 포함한다. 바람직하게는, 상기 연마 조성물은 2 중량 이하(예컨대, 1.5 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하)의 습식-가공 실리카를 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 연마 조성물은 0.1 중량% 내지 2 중량(예컨대, 0.5 중량% 내지 1.5 중량%)의 습식-가공 실리카(이후 "실리카"로 불림)를 포함한다.
바람직하게는 실리카는 연마 조성물 중에, 보다 구체적으로는 연마 조성물의 물 중에 현탁된다. 실리카가 연마 조성물 중에 현탁되는 경우, 실리카는 바람직하게는 콜로이드적으로 안정하다. 용어 콜로이드는 물 중 실리카 입자의 현탁액을 의미한다. 콜로이드 안정성은 시간 경과에 대한 현탁액의 유지능을 의미한다. 본 발명의 문맥에서, 실리카는, 물 중 실리카의 현탁액을 100 ml 눈금 실린더에 넣고, 2시간 동안 비교반된 상태로 정치시켰을 때에, 상기 눈금 실린더의 하부 50 ml 내의 입자 농도([B] g/ml)와 상기 눈금 실린더의 상부 50 ml 내의 입자 농도([T] g/ml) 간의 차를 실리카 조성물 중의 초기 입자 농도([C] g/ml)로 나눈 것이 0.5 이하일 경우(즉, {[B]-[T]}/[C] ≤ 0.5)에 콜로이드적으로 안정한 것으로 고려된다. [B]-[T]/[C] 값은 적합하게는 0.3 이하이고, 바람직하게는 0.1 이하이다.
상기 연마 조성물은 안정제 화합물, 즉 하나 이상의 안정제 화합물을 포함한다. 안정제 화합물은 연마 조성물 중의 실리카 입자의 콜로이드 안정성을 증가시키는 것으로 여겨진다. 상기 안정제 화합물은 R1R2R3R4N+ X-, R1R2R3R4P+ X-, R1R2R3S+ X-, 이미다졸륨 염 및 피리디늄 염으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이때 R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-C6 알킬, C7-C12 아릴알킬 또는 C6-C10 아릴이다. 상기 C1-C6 알킬, C7-C12 아릴알킬 또는 C6-C10 아릴은 하나 이상의 하이드록실 기로 추가로 치환될 수 있다. 당업자에게 인식될 바와 같이, R1R2R3R4N+ X-는 일반적으로 암모늄 염을 의미하고, R1R2R3R4P+ X-는 일반적으로 포스포늄 염을 의미하고, R1R2R3S+ X-는 일반적으로 설포늄 염을 의미한다. 바람직하게는, R1, R2, R3 및 R4은 독립적으로 C1-C6 알킬(예컨대, C1-C4 알킬, C1-C3 알킬, C1-C2 알킬 또는 메틸)이다. 안정제 화합물이 이미다졸륨 염인 경우, 바람직하게는 상기 이미다졸륨 염은 이미다졸 고리의 1 및 3번 위치에서 치환된다. 상기 안정제 화합물이 피리디늄 염인 경우, 상기 피리디늄 염은 피리딘 고리 질소 원자에 결합되는 C1-C6 알킬 기를 가질 것이다. 상기 피리딘 고리 탄소 원자는 비치환될 수 있거나, 또는 상기 피리딘 고리 탄소 원자는 하나 이상의 C1-C6 알킬 기로 임의의 위치에서 추가로 치환될 수 있다. 음이온 X-는 임의의 적합한 음이온일 수 있다. 바람직하게는, 상기 음이온 X-는 상기 연마 조성물의 어떠한 성분과도 반응하지 않을 것이다. 적합한 음이온 X-의 비제한적 예는 하이드록사이드, 클로라이드, 브로마이드, 플루오라이드, 나이트레이트, 설페이트, 하이드로젠 설페이트, 메탄설포네이트, 메틸설페이트(즉, CH3OSO3 -) 등을 포함한다. 상기 안정제 화합물의 적합한 양이온 성분의 비제한적 예는 테트라메틸암모늄, 테트라에틸암모늄, 테트라프로필암모늄, 테트라부틸암모늄, 테트라펜틸암모늄, 에틸트라이메틸암모늄, 다이에틸다이메틸암모늄, 테트라메틸포스포늄, 테트라에틸포스포늄, 테트라프로필포스포늄, 테트라부틸포스포늄, 테트라페닐포스포늄, 메틸트라이페닐포스포늄, 에틸트라이페닐포스포늄, 부틸트라이페닐포스포늄, 벤질트라이페닐포스포늄, 다이메틸다이페닐포스포늄, 하이드록시메틸트라이페닐포스포늄, 하이드록시에틸트라이페닐포스포늄, 트라이메틸설포늄, 트라이에틸설포늄, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨, 1-벤질-3-메틸이미다졸륨, 1-헥실-3-메틸이미다졸륨, 1-에틸-2,3-다이메틸이미다졸륨 및 1-메틸피리디늄을 포함한다.
상기 연마 조성물은 전형적으로 0.01 중량% 이상(예컨대, 0.1 중량% 이상, 또는 0.2 중량% 이상)의 안정제 화합물을 포함한다. 바람직하게는, 상기 연마 조성물은 0.5 중량% 이하(예컨대, 0.4 중량% 이하, 또는 0.35 중량% 이하)의 안정제 화합물을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 연마 조성물은 0.01 중량% 내지 0.5 중량%(예컨대, 0.1 중량% 내지 0.4 중량%, 또는 0.2 중량% 내지 0.35 중량%)의 안정제 화합물을 포함한다.
상기 연마 조성물은 칼륨 염, 즉, 하나 이상의 칼륨 염을 포함한다. 상기 칼륨 염은 임의의 적합한 칼륨 염일 수 있다. 바람직하게는, 칼륨 염은 칼륨 하이드로젠 카보네이트, 칼륨 카보네이트, 또는 칼륨 하이드로젠 카보네이트와 칼륨 카보네이트의 조합이다.
상기 연마 조성물은 전형적으로 0.002 중량% 이상(예컨대, 0.02 중량% 이상, 또는 0.05 중량% 이상)의 칼륨 염을 포함한다. 바람직하게는, 상기 연마 조성물은 0.2 중량% 이하(예컨대, 0.15 중량% 이하, 또는 0.10 중량% 이하)의 칼륨 염을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 연마 조성물은 0.01 중량% 내지 0.2 중량%(예컨대, 0.05 중량% 내지 0.15 중량%)의 칼륨 염을 포함한다.
상기 연마 조성물은 2급 아민 화합물, 즉 하나 이상의 2급 아민 화합물을 포함한다. 바람직하게는, 상기 2급 아민 화합물은 피페라진이다. 피페라진은 염(예: 산 부가 염)의 형태로 존재할 수 있고, 그의 일산(mono-acid) 및 이산(di-acid) 부가 염으로서 존재할 수 있음이 이해될 것이다. 또한 피페라진은 고체 헥사하이드레이트 화합물로서 존재한다.
상기 연마 조성물은 전형적으로 0.002 중량% 이상(예컨대, 0.02 중량% 이상, 또는 0.05 중량% 이상)의 2급 아민 화합물을 포함한다. 바람직하게는, 상기 연마 조성물은 0.2 중량% 이하(예컨대, 0.15 중량% 이하, 또는 0.10 중량% 이하, 또는 심지어는 0.08 중량% 이하)의 2급 아민 화합물을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 연마 조성물은 0.002 중량% 내지 0.2 중량%(예컨대, 0.05 중량% 내지 0.15 중량%)의 2급 아민 화합물을 포함한다. 상기 2급 아민 화합물이 피페라진인 경우, 연마 조성물 내에 존재하는 피페라진의 양은, 연마 조성물 제조에 사용되는 특정 피페라진 화합물(예컨대, 무수 피페라진, 피페라진 하이드레이트, 피페라진 하이드로클로라이드 등)에 의해 제공되는 C4H8N2로서의 피페라진의 양을 의미한다.
상기 연마 조성물은 9 내지 12의 pH(예컨대, 9 내지 11, 9 내지 10, 10 내지 11, 10 내지 11, 또는 11 내지 12)를 갖는다. 상기 연마 조성물은 pH 조절제, 예컨대 암모늄 하이드록사이드, 칼륨 하이드록사이드, 질산, 황산, 또는 인산을 임의적으로 포함한다. 상기 연마 조성물은 pH 완충계, 예컨대 나트륨 카보네이트 및 나트륨 하이드로젠 카보네이트를 포함하는 완충계를 임의적으로 포함한다. 다수의 이러한 pH 완충계는 당업계에 공지되어 있다. 연마 조성물이 pH 조절제 및/또는 완충계를 포함하는 경우, 상기 연마 조성물은 본원에 개시된 범위 내에서 pH를 유지시키기에 충분한 양의 pH 조절제 및/또는 완충계를 함유할 것이다.
상기 연마 조성물은 임의적으로 킬레이트제(예컨대, 착화제)를 포함한다. 상기 킬레이트제는 임의의 적합한 킬레이트제 또는 킬레이트제들의 조합일 수 있다. 적합한 킬레이트제의 비제한적 예는 에틸렌다이아민테트라아세트산("EDTA"), 이미노다이아세트산, 옥살산, 시트르산, 4,5-다이하이드록시-1,2-벤젠다이설폰산, 살리실하이드록삼산, 테트라에틸렌 펜타민, 트리스(메틸렌포스폰산), 1-하이드록시에틸리덴-1,1-다이포스폰산, 나이트릴로트라이(메틸포스폰산), 다이에틸렌트라이아민펜타키스(메틸렌포스폰산) 및 2-포스포노부탄-1,2,4-트라이카복실산을 포함한다.
상기 연마 조성물은 전형적으로 0.001 중량% 이상(예컨대, 0.01 중량% 이상, 또는 0.02 중량% 이상)의 킬레이트제를 포함한다. 바람직하게는, 상기 연마 조성물은 0.1 중량% 이하(예컨대, 0.09 중량% 이하, 또는 0.08 중량% 이하)의 킬레이트제를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 연마 조성물은 0.001 중량% 내지 0.1 중량%(예컨대, 0.01 중량% 내지 0.09 중량%, 또는 0.02 중량% 내지 0.08 중량%)의 킬레이트제를 포함한다.
상기 연마 조성물은 물을 포함한다. 물은 연마되거나 평탄화되는 적합한 기판의 표면에 연마제 입자, 염 및 임의의 다른 첨가제의 적용을 촉진시키기 위해 사용된다. 바람직하게는, 물은 탈이온수이다.
상기 연마 조성물은 임의적으로 하나 이상의 다른 첨가제를 추가로 포함한다. 이런 첨가제는 임의의 적합한 분산제, 예컨대 단독중합체 또는 하나 이상의 아크릴계 단량체를 포함하는 랜덤, 블록 또는 그래디언트(gradient) 아크릴레이트 공중합체(예컨대, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 비닐 아크릴레이트 및 스티렌 아크릴레이트), 이들의 조합 및 이들의 염을 포함한다. 다른 적합한 첨가제는 살생물제를 포함한다. 상기 살생물제는 임의의 적합한 살생물제, 예컨대 이소티아졸리논 살생물제일 수 있다.
제 2 실시양태에서, 본 발명은
(a) 5 중량% 내지 20 중량%의 습식-가공 실리카,
(b) 2 중량% 내지 8 중량%의, R1R2R3R4N+ X-, R1R2R3R4P+ X-, R1R2R3S+ X-, 이미다졸륨 염 및 피리디늄 염으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이때 R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-C6 알킬, C7-C12 아릴알킬 또는 C6-C10 아릴인, 안정제 화합물,
(c) 0.4 중량% 내지 4 중량%(예컨대, 0.6 중량% 내지 3 중량%, 또는 0.75 중량% 내지 2 중량%)의 칼륨 염,
(d) 0.4 중량% 내지 4 중량%(예컨대, 0.6 중량% 내지 3 중량%, 또는 0.75 중량% 내지 2 중량%)의 2급 아민 화합물, 및
(e) 물
을 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이들로 이루어지며, pH가 9 내지 12인 화학적-기계적 연마 조성물을 제공하고, 이때, 10일 동안 45℃에서 저장 후의 연마 조성물 중의 실리카의 평균 입자 크기(D1) 및 연마 조성물 중의 실리카의 초기 평균 입자 크기(D0)가 식 D1/D0 ≤ 1.5를 만족한다. 습식-가공 실리카, 안정제 화합물, 칼륨 염, 2급 아민 화합물 및 임의적인 킬레이트제는 본 발명의 화학적-기계적 연마 조성물의 제 1 실시양태에서 기재된 바와 같다.
유리하게는, 제 2 실시양태의 연마 조성물은 시간이 경과해도 콜로이드가 안정하게 유지된다. 바람직하게는, 10일 동안 45℃에서 저장 후의 연마 조성물 중의 실리카의 평균 입자 크기(D1) 및 연마 조성물 중의 실리카의 초기 평균 입자 크기(D0)가 식 D1/D0 ≤ 1.5(예컨대, D1/D0 ≤ 1.4, D1/D0 ≤ 1.3, D1/D0 ≤ 1.2, D1/D0 ≤ 1.1, 또는 심지어는 D1/D0 ≤ 1.0)를 만족한다. 실리카의 입자 크기는 임의의 적합한 기법, 예컨대 레이저 회절 기법을 이용하여 측정될 수 있다. 적합한 입자 크기 측정 기구는 맬버른 인스트루먼츠(영국 맬버른 소재)로부터 입수가능하다.
상기 연마 조성물은 임의의 적합한 기법으로 제조될 수 있고, 이들 중 다수는 당업자에게 공지되어 있다. 상기 연마 조성물은 배취식 또는 연속식 공정으로 제조될 수 있다. 일반적으로, 연마 조성물은 임의의 순서로 구성성분들을 조합시킴에 의해 제조될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "구성성분"은 개별적 성분(예컨대, 실리카, 안정제 화합물, 2급 아민 화합물, 칼륨 염, 임의적인 킬레이트제 등)뿐만 아니라 상기 성분들의 임의의 조합을 포함한다.
연마 조성물 중의 물에 용해되는 경우, 염인 연마 조성물의 임의의 성분(예컨대, 안정제 화합물, 칼륨 염 및/또는 킬레이트제)은 양이온 및 음이온으로서 해리된 형태로 존재할 수 있음이 이해될 것이다. 본원에 기재된 연마 조성물 내에 존재하는 염의 양은 연마 조성물의 제조에 사용되는 해리되지 않은 염의 중량을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 예컨대, 칼륨 염(예컨대, 칼륨 하이드로젠 카보네이트)의 중량은, 실험식(예컨대, KHCO3)으로 제공되는 칼륨 염의 양을 의미한다.
예컨대, 안정제 화합물, 2급 아민 화합물, 칼륨 염, 및 임의적인 킬레이트제는, 이들을 물에 임의의 순서로 또는 심지어는 동시에 첨가함에 의해 물에 용해될 수 있다. 그 후 실리카가 첨가되고, 연마 조성물 내에 실리카를 분산시킬 수 있는 임의의 방법에 의해 분산될 수 있다. 연마 조성물은 사용 전에 제조될 수 있으며, 사용 직전에(예컨대, 사용 전 1분 내에, 사용 전 1시간 내에 또는 사용 전 7일 내에) 연마 조성물에 하나 이상의 성분, 예컨대 2급 아민 화합물이 첨가된다. pH는 임의의 적합한 시간에 조정될 수 있고, 바람직하게는 연마 조성물에 실리카를 첨가하기 전에 조정된다. 또한 연마 조성물은 연마 조작 동안 기판의 표면에서 성분들을 혼합시킴에 의해 제조될 수도 있다.
제 2 실시양태의 연마 조성물은 사용 전에 적당량의 물로 희석되도록 의도되는 농축물로서 사용하기에 적합하다. 예컨대, 실리카, 안정제 화합물, 2급 아민 화합물, 칼륨 염 및 임의적인 킬레이트제는, 농축물이 동 부피의 물(예컨대, 2배 부피의 물, 5배 부피의 물, 10배 부피의 물, 15배 부피의 물, 20배 부피의 물, 100배 부피의 물, 또는 200배 부피의 물)로 희석되는 경우 각 성분이 각 성분에 대해 상기 개시된 범위 내의 양으로 연마 조성물 내에 존재하게 되도록, 각 성분에 대해 상기 기재된 농도보다 2배(예컨대, 5배, 10배, 15배, 20배, 100배, 또는 200배)인 양으로 농축물에 존재할 수 있다. 또한, 당업자에게 이해되는 바와 같이, 농축물은 확실하게 안정제 화합물, 2급 아민 화합물, 칼륨 염, 임의적인 킬레이트제 및 다른 적합한 첨가제가 농축물 내에 적어도 부분적으로 또는 완전히, 바람직하게는 완전히 용해되도록 최종 연마 조성물 내에 존재하는 적정 분율의 물을 함유할 수 있다.
본 발명은 연마 조성물로 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법을 추가로 제공한다. 상기 방법은,
(i) 기판을, 연마 패드, 및 하기 성분들을 포함하거나 이들로 본질적으로 이루어지거나 또는 이들로 이루어지며 pH가 9 내지 12인 화학적-기계적 연마계와 접촉시키는 단계:
(a) 습식-가공 실리카,
(b) 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의, R1R2R3R4N+ X-, R1R2R3R4P+ X-, R1R2R3S+ X-, 이미다졸륨 염 및 피리디늄 염으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이때 R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-C6 알킬, C7-C12 아릴알킬 또는 C6-C10 아릴인, 안정제 화합물,
(c) 0.002 중량% 내지 0.2 중량%의 칼륨 염,
(d) 0.002 중량% 내지 0.2 중량%의 2급 아민 화합물, 및
(e) 물;
(ii) 상기 기판에 대해 연마 콤포넌트를 움직이게 하는 단계; 및
(iii) 상기 기판의 적어도 일부를 연삭시켜 기판을 연마하는 단계
를 포함한다.
본 발명의 연마 조성물이 임의의 기판을 연마하기 위해 사용될 수 있지만, 상기 연마 조성물은 규소를 포함하는 기판, 예컨대 전자 산업에서 사용되는 규소 웨이퍼의 연마에 특히 유용하다. 여기서, 규소는 비도핑된 규소일 수 있거나, 붕소 또는 알루미늄으로 도핑된 p-형 규소일 수 있다. 또한, 상기 규소는 폴리규소일 수 있다. 본 발명의 연마 조성물 및 그의 사용 방법은, 다이아몬드 소잉(sawing) 및 러프(rough) 그라인딩에 의해 규소 단결정으로부터 제조된 규소 웨이퍼의 최종 연마뿐만 아니라 규소 웨이퍼의 엣지 연마 및 연마에 의한 규소 웨이퍼의 리클레메이션(reclamation)에 사용하기에 적합하다.
유리하게는, 본 발명의 연마 조성물을 이용하여 연마된 규소 기판은 낮은 표면 조도를 보인다. 평면성으로부터의 산술적 평균 편차로서 본원에 정의되는 표면 조도(Ra)는 임의의 적합한 기법을 이용하여 측정될 수 있다. 적합한 기법은 예컨대 비코 인스트루먼츠(뉴욕주 플레인뷰 소재)로부터 입수가능한 장비뿐만 아니라 원자력 현미경을 이용한 스타일러스 프로파일 측정법(stylus profilometry) 및 광학 프로파일 측정법(optical profilometry)을 포함한다. 전형적으로, 본 발명의 연마 방법은 광학 프로파일 측정계를 사용하여 측정 시에 20
Figure 112010084868010-pct00001
이하(예컨대, 14
Figure 112010084868010-pct00002
이하, 12
Figure 112010084868010-pct00003
이하, 10
Figure 112010084868010-pct00004
이하, 또는 심지어는 8
Figure 112010084868010-pct00005
이하)의 규소 웨이퍼 상의 표면 조도를 생성한다.
본 발명의 연마 방법은 화학적-기계적 연마 장치와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 전형적으로, 상기 장치는, 사용 시에 움직이며 궤도형, 선형 또는 원형 운동에 기인하는 속도를 갖는 평판(platen), 상기 평판과 접촉하며 움직일 때에 상기 평판과 함께 움직이는 연마 패드, 및 기판이 상기 연마 패드의 표면과 접촉되어 그 표면에 대해 움직이게 함으로써 연마되도록 기판을 고정시키는 캐리어를 포함한다. 기판의 연마는, 기판을 상기 연마 패드 및 본 발명의 연마 조성물과 접촉하도록 위치시키고, 그 후 상기 연마 패드를 기판에 대해 움직이게 하여 상기 기판의 적어도 일부를 연삭하여 기판을 연마함으로써 수행된다.
기판은 임의의 적합한 연마 패드(예컨대, 연마 표면)를 사용하여 화학적-기계적 연마 조성물로 연마될 수 있다. 적합한 연마 패드는 예컨대 제직 및 부직 연마 패드를 포함한다. 또한, 적합한 연마 패드는 다양한 밀도, 경도, 두께, 압축능, 압축 시 리바운드되는 능력, 및 압축 모듈러스를 갖는 임의의 적합한 중합체를 포함할 수 있다. 적합한 중합체는 예컨대 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 나일론, 플루오로카본, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리아크릴레이트, 폴리에터, 폴리에틸렌, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 이들의 공형성된 제품 및 이들의 혼합물을 포함한다. 경질 폴리우레탄 연마 패드가 본 발명의 연마 방법과 연계 시에 특히 유용하다.
바람직하게는, 상기 화학적-기계적 연마 장치는 동일 반응계 내 연마 종점(endpoint) 검출 시스템을 추가로 포함하며, 이 중 다수는 당업계에 공지되어 있다. 연마되는 기판의 표면으로부터 반사되는 광 또는 다른 복사선을 분석함으로써 연마 공정을 조사 및 모니터링하는 기법이 당업계에 공지되어 있다. 이런 방법은 예컨대 미국 특허 제5,196,353호, 미국 특허 제5,433,651호, 미국 특허 제5,609,511호, 미국 특허 제5,643,046호, 미국 특허 제5,658,183호, 미국 특허 제5,730,642호, 미국 특허 제5,838,447호, 미국 특허 제5,872,633호, 미국 특허 제5,893,796호, 미국 특허 제5,949,927호, 및 미국 특허 제5,964,643호에 기재되어 있다. 바람직하게는, 연마되는 기판에 대한 연마 공정의 진행의 조사 및 모니터링은 연마 종점, 즉 특정 기판에 대한 연마 공정의 종결 시점의 결정을 가능케 한다.
하기 실시예는 본 발명을 추가로 예시하지만, 당연히 어떠한 경우에도 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예 1 내지 4의 연마 조건은 다음과 같다: 100 rpm의 캐리어 속도, 93 rpm의 평판 속도, 24.3 kPa(3.5 psi)의 기판 상에서의 연마 패드의 하향력(downforce), 150 mL/분의 연마 조성물 유속, 및 경질 폴리우레탄 연마 패드의 사용.
실시예 1
이 실시예는 본 발명의 연마 조성물에 의해 성취가능한, 규소에서 관찰되는 제거 속도에 대한 안정제 화합물, 2급 아민 화합물 및 칼륨 염 농도의 영향을 보여 준다.
10.2 cm(4 인치) 규소 웨이퍼를 포함하는 16개의 유사한 기판들을 16개의 상이한 연마 조성물(연마 조성물 1A-1P)로 연마하였다. 상기 조성물 모두는 물 중 0.937 중량%의 염기-안정화된 콜로이드성 실리카 및 0.0167 중량%의 에틸렌다이아민테트라아세트산을 함유하였고, 11의 pH를 가졌다. 연마 조성물 1A 내지 1P는 표 1에 개시된 양의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(즉, 안정제 화합물), 피페라진(즉, 2급 아민 화합물) 및 칼륨 하이드로젠 카보네이트(즉, 칼륨 염)를 추가로 포함하였다.
연마 후, 각 연마 조성물에 대해 규소에 대한 제거 속도를 결정하였으며, 그 결과를 표 1에 요약하였다.
[표 1]
Figure 112010084868010-pct00006
* 4회 실험의 평균
표 1에 개시된 결과로부터 자명한 바와 같이, 어떠한 칼륨 하이드로젠 카보네이트도 함유하지 않은 연마 조성물 1L 내지 1O은 모두 칼륨 하이드로젠 카보네이트를 포함한 연마 조성물 1A 내지 1K 및 1P보다 적어도 약 6% 내지 31% 낮은 규소 제거 속도를 보였다. 0.1875 중량% 피페라진, 0.3125 중량% 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 및 0.125 중량% 칼륨 하이드로젠 카보네이트를 함유한 연마 조성물 1J은, 0.0625 중량% 피페라진, 0.3125 중량% 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 및 0.125 중량% 칼륨 하이드로젠 카보네이트를 함유한 연마 조성물 1D보다 약 8% 낮은 규소 제거 속도를 보였다. 각각 0.1875 중량% 및 0.4375 중량%의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드를 함유하고 피페라진 또는 칼륨 하이드로젠 카보네이트를 함유하지 않은 연마 조성물 1L 및 1O은, 각각 0.1875 중량% 및 0.4375 중량%의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드를 함유하고, 피페라진 및 칼륨 하이드로젠 카보네이트를 각각 0.25 중량%씩 함유하는 연마 조성물 1E 및 1H에서 나타난 규소 제거 속도보다 각각 약 13% 및 33% 느린 규소 제거 속도를 보였다.
실시예 2
이 실시예는 본 발명의 연마 조성물에 의해 성취가능한, 규소에서 관찰되는 제거 속도에 대한 안정제 화합물 및 pH의 영향을 보여 준다.
4 인치(10.2 cm) 규소 웨이퍼를 포함하는 유사한 기판들을 5개의 상이한 연마 조성물(연마 조성물 2A-2E)로 연마하였다. 상기 조성물 모두는 물 중 0.937 중량%의 염기-안정화된 콜로이드성 실리카, 625 ppm의 피페라진, 469 ppm의 칼륨 하이드로젠 카보네이트 및 156 ppm의 에틸렌다이아민테트라아세트산을 함유하였다. 연마 조성물 2A는 2500 ppm의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드를 추가로 포함하고, 10.95의 pH를 가졌다. 연마 조성물 2B는 4223 ppm의 테트라메틸암모늄 브로마이드를 추가로 포함하고, 9.78의 pH를 가졌다. 연마 조성물 2C는 4690 ppm의 테트라메틸포스포늄 브로마이드를 추가로 포함하고, 9.8의 pH를 가졌다. 연마 조성물 2D는 9794 ppm의 에틸트라이페닐포스포늄 브로마이드를 추가로 포함하고, 9.11의 pH를 가졌다. 연마 조성물 2E는 4792 ppm의 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드를 추가로 포함하고, 9.92의 pH를 가졌다.
연마 후, 각 연마 조성물에 대해 규소에 대한 제거 속도를 결정하였으며, 그 결과를 표 2에 요약하였다.
[표 2]
Figure 112010084868010-pct00007
* 3회 실험의 평균
** 2회 실험의 평균
표 2에 개시된 결과로부터 자명한 바와 같이, 4223 ppm의 테트라메틸암모늄 브로마이드를 함유한 연마 조성물 2B는, 2500 ppm의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드를 함유한 연마 조성물 2A에서 나타난 제거 속도보다 약 7.4% 높은 규소 제거 속도를 보였다. 4690 ppm 테트라메틸포스포늄 브로마이드를 함유한 연마 조성물 2C는, 4223 ppm의 테트라메틸암모늄 브로마이드를 함유한 연마 조성물 2B보다 약 7.4% 높은 규소 제거 속도를 보였다. 9794 ppm의 에틸트라이페닐포스포늄 브로마이드를 함유한 연마 조성물 2D는, 연마 조성물 2A에서 나타난 규소 제거 속도보다 약 81% 낮은 규소 제거 속도를 보였다. 4792 ppm의 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드를 함유한 연마 조성물 2E는, 연마 조성물 2A에서 나타난 규소 제거 속도보다 약 11% 높은 규소 제거 속도를 보였다.
실시예 3
이 실시예는 본 발명의 연마 조성물에 의해 성취가능한, 규소에서 관찰되는 제거 속도에 대한 규소 유형의 영향을 보여 준다.
4 인치(10.2 cm) 규소 웨이퍼를 포함하는 유사한 기판들을 2개의 상이한 연마 조성물(연마 조성물 3A 및 3B)로 연마하였다. 상기 조성물 모두는 물 중 625 ppm의 피페라진, 469 ppm의 칼륨 하이드로젠 카보네이트 및 156 ppm의 에틸렌다이아민테트라아세트산을 함유하였다. 연마 조성물 3A는 0.937 중량%의 염기-안정화된 콜로이드성 실리카를 추가로 함유하고, 11의 pH를 가졌다. 연마 조성물 3B는 0.937 중량%의 발연 실리카를 추가로 함유하고, 12의 pH를 가졌다.
연마 후, 각 연마 조성물에 대해 규소에 대한 제거 속도(RR)를 결정하였으며, 그 결과를 표 3에 요약하였다.
[표 3]
Figure 112010084868010-pct00008
* 3회 실험의 평균
** 2회 실험의 평균
표 3에 개시된 결과로부터 자명한 바와 같이, 발연 실리카를 함유한 연마 조성물 3B는, 염기-안정화된 콜로이드성 실리카를 함유한 연마 조성물 3A에서 나타나는 규소 제거 속도의 약 74%인 규소 제거 속도를 보였다.
실시예 4
이 실시예는 본 발명의 연마 조성물에 의해 성취가능한, 규소에서 관찰되는 제거 속도에 대한 습식-가공 실리카 유형의 영향을 비교한다.
4 인치(10.2 cm) 규소 웨이퍼를 포함하는 유사한 기판들을 2개의 상이한 연마 조성물(연마 조성물 4A 및 4B)로 연마하였다. 상기 조성물 모두는 pH 11에서 물 중 625 ppm의 피페라진, 469 ppm의 칼륨 하이드로젠 카보네이트 및 156 ppm의 에틸렌다이아민테트라아세트산을 함유하였다. 연마 조성물 4A는 0.937 중량%의 염기-안정화된 콜로이드성 실리카(날코 TX-13112)를 추가로 함유하였다. 연마 조성물 4B는 0.937 중량%의 축-중합된 실리카(후소 PL-2)를 추가로 함유하고, 12의 pH를 가졌다.
연마 후, 각 연마 조성물에 대해 규소에 대한 제거 속도(RR)를 결정하였으며, 그 결과를 표 4에 요약하였다.
[표 4]
Figure 112010084868010-pct00009
* 4회 실험의 평균
** 19회 실험의 평균
표 4에 개시된 결과로부터 자명한 바와 같이, 축-중합된 실리카를 함유한 연마 조성물 4B는, 염기-안정화된 콜로이드성 실리카를 함유한 연마 조성물 4A에서 나타나는 규소 제거 속도의 약 94%인 규소 제거 속도를 보였다.
실시예 5
이 실시예는 본 발명의 연마 조성물에 의해 성취가능한, 규소에서 관찰되는 제거 속도 및 표면 조도에 대한 안정제 화합물의 영향을 보여 준다.
4 인치(10.2 cm) 규소 웨이퍼를 포함하는 6쌍의 유사한 기판들을 6개의 상이한 연마 조성물(연마 조성물 5A-5F)로 연마하였다. 상기 조성물 모두는 pH 11에서 물 중 1 중량%의 염기-안정화된 콜로이드성 실리카, 667 ppm의 피페라진, 500 ppm의 칼륨 하이드로젠 카보네이트 및 167 ppm의 에틸렌다이아민테트라아세트산을 함유하였다. 연마 조성물 5A는 0.267 중량%의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드를 추가로 함유하였다. 연마 조성물 5B는 0.404 중량%의 테트라프로필암모늄 하이드록사이드를 추가로 함유하였다. 연마 조성물 5C는 0.594 중량%의 테트라프로필암모늄 하이드록사이드를 추가로 함유하였다. 연마 조성물 5D는 0.307 중량% 에틸트라이메틸암모늄 하이드록사이드를 추가로 함유하였다. 연마 조성물 5E는 0.348 중량% 에틸트라이메틸암모늄 하이드록사이드를 추가로 함유하였다. 연마 조성물 5F는 0.450 중량%의 테트라메틸암모늄 브로마이드를 추가로 함유하였다.
연마 후, 규소 제거 속도를 결정하고, 표면 조도(Ra)를 결정하였다. 규소에 대한 제거 속도 및 Ra에 대한 평균 값을 표 5에 요약하였다.
[표 5]
Figure 112010084868010-pct00010
표 5에 개시된 결과로부터 자명한 바와 같이, 0.267 중량%의 테트라프로필암모늄 하이드록사이드를 함유한 연마 조성물 5B의 사용은 어떠한 연마 조성물들에서 관찰된 규소 웨이퍼 연마에서 최저 Ra를 생성하였다. 0.594 중량%의 테트라프로필암모늄 하이드록사이드를 함유한 연마 조성물 5C의 사용은 연마 조성물 5B의 사용에 기인한 경우보다 약 36% 높은 Ra를 생성하였다. 연마 조성물 5B는, 0.450 중량%의 테트라메틸암모늄 브로마이드를 함유한 연마 조성물 5F에서 나타난 규소 제거 속도의 약 49%인 규소 제거 속도를 보였다.
실시예 6
이 실시예는 본 발명의 연마 조성물에 의해 성취가능한, 규소에서 관찰되는 제거 속도 및 표면 조도에 대한 실리카 입자 크기의 영향을 보여 준다.
10.2 cm(4 인치) 규소 웨이퍼를 포함하는 5쌍의 유사한 기판들을 6개의 상이한 연마 조성물(연마 조성물 6A-6F)로 연마하였다. 상기 조성물 모두는 pH 11에서 물 중 0.937 중량%의 염기-안정화된 콜로이드성 실리카, 2500 ppm의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 625 ppm의 피페라진, 469 ppm의 칼륨 하이드로젠 카보네이트 및 156 ppm의 에틸렌다이아민테트라아세트산을 함유하였다. 연마 조성물 6A는 65 nm의 평균 입자 크기를 갖는 실리카를 함유하였다. 연마 조성물 6B는 57 nm의 평균 입자 크기를 갖는 실리카를 함유하였다. 연마 조성물 6C는 24 nm의 평균 입자 크기를 갖는 실리카를 함유하였다. 연마 조성물 6D는 22 nm의 평균 입자 크기를 갖는 실리카를 함유하였다. 연마 조성물 6E는 167 nm의 평균 입자 크기를 갖는 실리카를 함유하였다.
연마 후, 규소 제거 속도를 결정하고, 표면 조도(Ra)를 결정하였다. 규소에 대한 제거 속도 및 Ra에 대한 평균 값을 표 6에 요약하였다.
[표 6]
Figure 112010084868010-pct00011
표 6에 개시된 결과로부터 자명한 바와 같이, 167 nm의 평균 입자 크기를 갖는 콜로이드성 실리카를 함유한 연마 조성물 6E는 65 nm의 평균 입자 크기를 갖는 콜로이드성 실리카를 함유한 연마 조성물 6A에서 나타난 규소 제거 속도의 약 87%인 규소 제거 속도를 보였다. 연마 조성물 6E의 사용은 연마 조성물 6A의 사용에 기인한 경우보다 약 4.7% 높은 Ra를 생성하였다. 24 nm의 평균 입자 크기를 갖는 콜로이드성 실리카를 함유한 연마 조성물 6C는 연마 조성물 6A에서 나타난 규소 제거 속도보다 약 12% 높은 규소 제거 속도를 보였다. 연마 조성물 6C의 사용은 연마 조성물 6A의 사용에 기인한 경우보다 약 6.9% 높은 Ra를 생성하였다.
실시예 7
이 실시예는 승온에서 저장하는 경우에서의 실리카 입자 크기의 변화에 의해 측정된 제 2 실시양태의 농축된 연마 조성물의 저장능을 보여 준다.
8개의 상이한 연마 조성물(연마 조성물 7A-7H)을 제조하였다. 상기 연마 조성물은 pH 11에서 물 중 25 중량%의 염기-안정화된 콜로이드성 실리카, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드("TMAH")(즉, 안정제 화합물), 피페라진(즉, 2급 아민 화합물), 칼륨 하이드로젠 카보네이트("KHCO3")(즉, 칼륨 염) 및 0.25 중량%의 에틸렌다이아민테트라아세트산을 포함하였다. 연마 조성물 각각에서의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 피페라진 및 칼륨 하이드로젠 카보네이트의 양은 표 7에 개시된 바와 같다.
연마 조성물 7A 내지 7H의 제조 후의 실리카 입자의 초기 입자 크기(D0) 및 10일 동안 45℃에서 연마 조성물 7A 내지 7H를 저장한 후의 실리카 입자의 입자 크기(D1)를 맬버른 인스트루먼츠(영국 맬버른 소재)로부터 입수한 입자 크기 측정 장치를 사용하여 측정하였으며, 그 결과를 표 7에 요약하였다.
[표 7]
Figure 112010084868010-pct00012
표 7에 개시된 결과로부터 자명한 바와 같이, 습식 가공 실리카, 안정제 화합물, 칼륨 화합물, 및 2급 아민을 함유한 연마 조성물 7A-7D은 10일 동안 45℃에서 저장 후 입자 크기에서 증가를 보이지 않았지만, 또한 전술된 성분들을 약간 상이한 %로 함유한 연마 조성물 7H에서는 10일 동안 45℃에서 저장 후 겔화를 보였다.

Claims (28)

  1. (a) 습식-가공(wet-process) 실리카,
    (b) 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의, R1R2R3R4N+ X-, R1R2R3R4P+ X-, R1R2R3S+ X-, 이미다졸륨 염 및 피리디늄 염으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이때 R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-C6 알킬, C7-C12 아릴알킬 또는 C6-C10 아릴인, 안정제 화합물,
    (c) 0.002 중량% 내지 0.2 중량%의 칼륨 염이되, 상기 칼륨 염은 칼륨 하이드로젠 카보네이트, 칼륨 카보네이트, 또는 칼륨 하이드로젠 카보네이트와 칼륨 카보네이트의 조합,
    (d) 0.002 중량% 내지 0.2 중량%의 2급 아민 화합물, 및
    (e) 물
    을 포함하며, pH가 9 내지 12인 화학적-기계적 연마 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 습식-가공 실리카가 축-중합된 실리카 또는 염기-안정화된 콜로이드성 실리카인, 연마 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 0.05 내지 2 중량%의 실리카를 포함하는, 연마 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 안정제 화합물이 R1R2R3R4N+ X-이되, 이때 R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-C6 알킬인, 연마 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 0.20 중량% 내지 0.35 중량%의 안정제 화합물을 포함하는, 연마 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 2급 아민 화합물이 피페라진인, 연마 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 0.05 중량% 내지 0.15 중량%의 피페라진을 포함하는, 연마 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 0.05 중량% 내지 0.15 중량%의 칼륨 염을 포함하는, 연마 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 0.001 중량% 내지 0.1 중량%의 킬레이트제를 추가로 포함하는, 연마 조성물.
  10. (a) 5 중량% 내지 20 중량%의 습식-가공 실리카,
    (b) 2 중량% 내지 8 중량%의, R1R2R3R4N+ X-, R1R2R3R4P+ X-, R1R2R3S+ X-, 이미다졸륨 염 및 피리디늄 염으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이때 R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-C6 알킬, C7-C12 아릴알킬 또는 C6-C10 아릴인, 안정제 화합물,
    (c) 0.4 중량% 내지 4 중량%의 칼륨 염이되, 상기 칼륨 염은 칼륨 하이드로젠 카보네이트, 칼륨 카보네이트, 또는 칼륨 하이드로젠 카보네이트와 칼륨 카보네이트의 조합,
    (d) 0.4 중량% 내지 4 중량%의 2급 아민 화합물, 및
    (e) 물
    을 포함하며, pH가 9 내지 12인 화학적-기계적 연마 조성물로서,
    10일 동안 45℃에서 저장 후의 연마 조성물 중의 실리카의 평균 입자 크기(D1) 및 연마 조성물 중의 실리카의 초기 평균 입자 크기(D0)가 식 D1/D0 ≤ 1.5를 만족하는, 연마 조성물.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 습식-가공 실리카가 축-중합된 실리카 또는 염기-안정화된 콜로이드성 실리카인, 연마 조성물.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 안정제 화합물이 R1R2R3R4N+ X-이되, 이때 R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-C6 알킬인, 연마 조성물.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 2급 아민 화합물이 피페라진인, 연마 조성물.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 0.05 중량% 내지 1 중량%의 킬레이트제를 추가로 포함하는, 연마 조성물.
  15. 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법으로서,
    (i) 기판을, 연마 패드, 및 하기 성분을 포함하며 pH가 9 내지 12인 화학적-기계적 연마계(polishing system)와 접촉시키는 단계:
    (a) 습식-가공 실리카,
    (b) 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의, R1R2R3R4N+ X-, R1R2R3R4P+ X-, R1R2R3S+ X-, 이미다졸륨 염 및 피리디늄 염으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이때 R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-C6 알킬, C7-C12 아릴알킬 또는 C6-C10 아릴인, 안정제 화합물,
    (c) 0.002 중량% 내지 0.2 중량%의 칼륨 염이되, 상기 칼륨 염은 칼륨 하이드로젠 카보네이트, 칼륨 카보네이트, 또는 칼륨 하이드로젠 카보네이트와 칼륨 카보네이트의 조합,
    (d) 0.002 중량% 내지 0.2 중량%의 2급 아민 화합물, 및
    (e) 물;
    (ii) 상기 기판에 대해 연마 콤포넌트를 움직이게 하는 단계; 및
    (iii) 상기 기판의 적어도 일부를 연삭시켜(abrading) 기판을 연마하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 습식-가공 실리카가 축-중합된 실리카 또는 염기-안정화된 콜로이드성 실리카인, 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 0.05 내지 2 중량%의 실리카를 포함하는, 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 안정제 화합물이 R1R2R3R4N+ X-이되, 이때 R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-C6 알킬인, 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 0.20 중량% 내지 0.35 중량%의 안정제 화합물을 포함하는, 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 2급 아민 화합물이 피페라진인, 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 0.002 중량% 내지 0.15 중량%의 피페라진을 포함하는, 방법.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 0.002 중량% 내지 0.15 중량%의 칼륨 염을 포함하는, 방법.
  23. 제 15 항에 있어서,
    상기 연마 조성물이 0.001 중량% 내지 0.1 중량%의 킬레이트제를 추가로 포함하는, 방법.
  24. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판이 규소를 포함하고, 상기 규소의 적어도 일부가 연마되어 상기 기판이 연마되는, 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 규소가 p+ 도핑된 규소인, 방법.
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
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