KR101905371B1 - 연마용 조성물 - Google Patents

연마용 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR101905371B1
KR101905371B1 KR1020187007667A KR20187007667A KR101905371B1 KR 101905371 B1 KR101905371 B1 KR 101905371B1 KR 1020187007667 A KR1020187007667 A KR 1020187007667A KR 20187007667 A KR20187007667 A KR 20187007667A KR 101905371 B1 KR101905371 B1 KR 101905371B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
abrasive
polishing
acid
polishing composition
polished
Prior art date
Application number
KR1020187007667A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180032662A (ko
Inventor
유키노부 요시자키
쇼고 오니시
Original Assignee
가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=58427612&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR101905371(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 filed Critical 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드
Publication of KR20180032662A publication Critical patent/KR20180032662A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101905371B1 publication Critical patent/KR101905371B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B24B37/044—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor characterised by the composition of the lapping agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물을 높은 연마 속도로 연마할 수 있고, 또한 해당 연마 대상물 표면의 스크래치를 저감시킬 수 있는 연마용 조성물을 제공한다. 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물을 연마하기 위해 사용되는 연마용 조성물이며, 평균 1차 입자 직경이 3nm 이상 8nm 이하인 지립 A와, 평균 1차 입자 직경이 8nm를 초과하는 지립 B와, 분산매를 포함하고, 상기 연마용 조성물 중의 지립 B의 함유량은, 상기 연마용 조성물 중의 상기 지립 A의 함유량보다 많고, 상기 지립 A 및 상기 지립 B의 평균 실라놀기 밀도가 2.0개/nm2 이하이고, 상기 지립 B의 애스펙트비가 1.3 초과 2.0 이하인, 연마용 조성물이다.

Description

연마용 조성물
본 발명은 연마용 조성물에 관한 것이다.
근년, 반도체 기판 표면의 다층 배선화에 수반하여, 디바이스를 제조할 때, 물리적으로 반도체 기판을 연마하여 평탄화하는, 소위, 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 기술이 이용되고 있다. CMP는, 실리카나 알루미나, 세리아 등의 지립, 방식제, 계면 활성제 등을 포함하는 연마용 조성물(슬러리)을 사용하여, 반도체 기판 등의 연마 대상물(피연마물)의 표면을 평탄화하는 방법이며, 연마 대상물(피연마물)은 실리콘, 폴리실리콘, 실리콘 산화막(산화규소), 실리콘 질화물이나, 금속 등을 포함하는 배선, 플러그 등이다.
예를 들어, 산화규소를 연마하기 위한 CMP 슬러리로서, 특허문헌 1에서는 염, 가용성 세륨, 카르복실산 및 퓸드 실리카를 포함하는 수성 화학 기계적 연마 조성물이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는 물, 0.1 내지 40중량％의 콜로이달 실리카 지립, 및 0.001 내지 5중량％의 첨가제(피리딘 유도체)를 포함하는 화학 기계 연마 조성물이 개시되어 있다.
일본 특허 공표 제2001-507739호 공보 일본 특허 공개 제2015-063687호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 수성 화학 기계적 연마 조성물에 따르면, 산화규소 기판의 연마 속도는 향상되기는 하지만, 기판 표면의 스크래치가 많이 발생한다고 하는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 화학 기계 연마 조성물에 따르면, 산화규소 기판 표면의 스크래치는 억제되기는 하지만, 연마 속도가 충분하지 않다고 하는 문제가 있다.
이와 같이, 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물의 연마에 있어서는, 연마 속도의 향상 및 스크래치 저감이라고 하는, 말하자면 상반된 과제를 해결할 수 있는 연마용 조성물이 요구되고 있었다.
그래서, 본 발명은 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물을 높은 연마 속도로 연마할 수 있고, 또한 해당 연마 대상물 표면의 스크래치를 저감시킬 수 있는 연마용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 입경이 작은 지립 A와, 지립 A보다 입경이 큰 지립 B를 포함하고, 지립 B 쪽이 지립 A의 함유량보다 많고, 지립 A 및 지립 B의 평균 실라놀기 밀도가 2.0개/nm2 이하이고, 또한 지립 B의 애스펙트비가 1.3 초과 2.0 이하인, 연마용 조성물에 의해, 과제가 해결됨을 알아냈다. 그리고, 상기 지견에 기초하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물을 연마하기 위해 사용되는, 연마용 조성물이며, 평균 1차 입자 직경이 3nm 이상 8nm 이하인 지립 A와, 평균 1차 입자 직경이 8nm를 초과하는 지립 B와, 분산매를 포함하고, 상기 연마용 조성물 중의 지립 B의 함유량은 상기 연마용 조성물 중의 상기 지립 A의 함유량보다 많고, 상기 지립 A 및 상기 지립 B의 평균 실라놀기 밀도가 2.0개/nm2 이하이고, 상기 지립 B의 애스펙트비가 1.3 초과 2.0 이하인, 연마용 조성물이다.
본 발명에 따르면, 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물을 높은 연마 속도로 연마할 수 있고, 또한 해당 연마 대상물 표면의 스크래치를 저감시킬 수 있는 연마용 조성물이 제공될 수 있다.
본 발명은 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물을 연마하기 위해 사용되는, 연마용 조성물이며, 평균 1차 입자 직경이 3nm 이상 8nm 이하인 지립 A와, 평균 1차 입자 직경이 8nm를 초과하는 지립 B와, 분산매를 포함하고, 상기 연마용 조성물 중의 지립 B의 함유량은 상기 연마용 조성물 중의 상기 지립 A의 함유량보다 많고, 상기 지립 A 및 상기 지립 B의 평균 실라놀기 밀도가 2.0개/nm2 이하이고, 상기 지립 B의 애스펙트비가 1.3 초과 2.0 이하인, 연마용 조성물이다. 이러한 구성을 갖는 본 발명의 연마용 조성물은, 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물을 높은 연마 속도로 연마할 수 있고, 또한 해당 연마 대상물 표면의 스크래치를 저감시킬 수 있다.
본 발명의 연마용 조성물을 사용한 경우에, 상기 효과가 얻어지는 상세한 이유는 불분명하지만, 하기와 같은 이유라고 생각된다. 또한, 본 발명은 하기 이유에 제한되는 것은 아니다.
즉, 본 발명의 지립 A 및 지립 B는, 평균 실라놀기 밀도가 낮기 때문에, 제타 전위가 플러스를 나타내는 경향이 있다. 이에 비해, 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물의 제타 전위는 마이너스이다. 따라서, 지립 A 및 지립 B와, 연마 대상물은 서로 끌어 당기기 때문에, 연마 속도는 향상된다.
한편, 지립의 평균 실라놀기 밀도가 낮으면, 진밀도가 높아지고, 경도가 높아져 버린다. 경도가 높은 지립을 사용한 경우, 일반적으로는 연마 대상물 표면의 스크래치는 증가하는 경향이 있다. 또한, 지립의 애스펙트비가 높은 경우, 그의 이형적 형상에 의해, 역시 연마 대상물 표면의 스크래치는 증가하는 경향이 있는 것이 일반적이다.
그러나, 본 발명과 같이 지립 A 및 지립 B의 함유량의 관계의 요건과, 지립 A 및 지립 B의 평균 실라놀기 밀도의 요건과, 지립 B의 애스펙트비의 요건을 조합하면, 무언가 상호 작용이 있고, 메커니즘은 분명하지는 않지만, 놀랍게도, 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물을 높은 연마 속도로 연마할 수 있고, 게다가 연마 대상물 표면의 스크래치의 저감도 달성할 수 있다고 하는, 상반된 과제를 해결할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
[연마 대상물]
본 발명에 관한 연마 대상물은, 산소 원자와 규소 원자를 포함한다. 이러한 연마 대상물의 예로서는, 예를 들어 산화규소(SiO2), 오르토규산테트라에틸(TEOS) 등의 재료를 들 수 있다. 이들 재료는, 단독으로 사용해도 되고, 또는 2종 이상 조합하여 사용해도 된다. 본 발명의 연마용 조성물에 의한 효과는, 특히 연마 대상물이 오르토규산테트라에틸(TEOS)을 포함하는 경우에, 보다 발휘되기 쉽다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 연마 대상물이 오르토규산테트라에틸을 포함한다.
상기 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 재료를 포함하고 있으면, 본 발명에 관한 연마 대상물은, 다른 재료를 포함하고 있어도 된다. 다른 재료의 예로서는, 예를 들어 질화규소(SiN), 탄화규소(SiC), 사파이어(Al2O3), 실리콘게르마늄(SiGe) 등을 들 수 있다.
이어서, 본 발명의 연마용 조성물의 구성에 대하여, 상세하게 설명한다.
[지립]
본 발명에서 사용되는 지립 A 및 지립 B의 종류로서는, 예를 들어 실리카, 알루미나, 지르코니아, 티타니아 등의 금속 산화물을 들 수 있다. 지립 A 및 지립 B의 종류는, 각각 단독의 종류여도 되고, 또는 2 이상의 종류여도 된다. 또한, 지립 A의 종류와 지립 B의 종류는, 동일해도 되고 상이해도 된다. 또한, 지립 A 및 지립 B는, 각각 시판품을 사용해도 되고 합성품을 사용해도 된다.
지립 A 및 지립 B의 종류로서는, 바람직하게는 실리카이고, 보다 바람직하게는 콜로이달 실리카이다. 콜로이달 실리카의 제조 방법으로서는, 규산 소다법, 졸겔법을 들 수 있으며, 어느 제조 방법으로 제조된 콜로이달 실리카라도, 본 발명의 지립 A 및 지립 B로서 적합하게 사용된다. 그러나, 금속 불순물 저감의 관점에서, 고순도로 제조할 수 있는 졸겔법에 의해 제조된 콜로이달 실리카가 바람직하다.
<평균 1차 입자 직경>
본 발명에서 사용되는 지립 A는, 평균 1차 입자 직경이 3nm 이상 8nm 이하이다. 지립 A의 평균 1차 입자 직경이 3nm 미만인 경우, 지립 1개당 연마 속도 촉진의 효과가 현저하게 낮기 때문에, 연마 속도의 촉진 효과가 낮다.
지립 A의 평균 1차 입자 직경의 하한값은, 4.0nm 이상이 바람직하고, 5.0nm 이상이 보다 바람직하고, 6.0nm 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 지립 A의 평균 1차 입자 직경의 상한값은, 8.0nm 미만인 것이 바람직하고, 7.5nm 이하가 보다 바람직하고, 6.5nm 이하가 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용되는 지립 B는, 평균 1차 입자 직경이 8nm 초과이다. 지립이 평균 1차 입자 직경이 8nm 이하인 경우, 지립 1개당 연마 속도가 낮기 때문에, 통상, 기대되는 연마 속도 촉진의 효과는 얻어지지 않지만, 본 발명과 같이 평균 1차 입자 직경이 8nm 이하인 지립 A를, 지립 B보다 적게 함유함으로써, 본 발명의 소기의 효과를 발휘할 수 있다.
지립 B의 평균 1차 입자 직경의 하한값은 15nm 이상이 바람직하고, 20nm 이상인 것이 보다 바람직하고, 25nm 이상이 더욱 바람직하고, 27nm 이상이 보다 더 바람직하다. 또한, 지립 B의 평균 1차 입자 직경의 상한값은, 특별히 제한되지 않지만, 80nm 이하인 것이 바람직하고, 40nm 이하인 것이 보다 바람직하고, 35nm 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 지립 A 및 지립 B의 평균 1차 입자 직경은, FE-SEM(전계 방출형 주사 전자 현미경)에 의해 측정한 값이다.
<평균 실라놀기 밀도>
본 발명의 연마용 조성물에 포함되는 지립 A 및 지립 B의 평균 실라놀기 밀도는, 2.0개/nm2 이하이다. 해당 평균 실라놀기 밀도가 2.0개/nm2를 초과하는 경우, 지립의 경도가 낮아지고, 연마 속도가 저하된다.
지립 A 및 지립 B의 평균 실라놀기 밀도는, 1.9개/nm2 이하가 바람직하고, 1.8개/nm2 이하가 보다 바람직하고, 1.7개/nm2 이하가 더욱 바람직하며, 연마 속도 촉진 효과를 최대한 얻는 것을 고려하면, 1.6개/nm2 이하가 바람직하고, 1.5개/nm2 이하가 보다 바람직하다.
지립 A 및 지립 B의 평균 실라놀기 밀도는, 스크래치수를 저감시키는 것을 고려하면, 0.5개/nm2 이상인 것이 바람직하고, 0.7개/nm2 이상인 것이 보다 바람직하고, 1.2개/nm2 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 평균 실라놀기 밀도의 하한값은 통상 0이다.
지립 A 및 지립 B의 평균 실라놀기 밀도(개/nm2)는, G.W.시어즈에 의한 Analytical Chemistry, vol.28, No.12, 1956, 1982 내지 1983에 기재된 중화 적정을 사용한 시어즈 적정법에 의해 산출한다. 시어즈 적정법은, 실라놀기의 수를 평가할 때 일반적으로 사용되는 분석 방법이며, pH4부터 pH9까지 변화시키는 데 필요한 수산화나트륨 수용액량으로부터 산출하는 방법이다.
보다 구체적으로는, 지립 A 및 지립 B의 평균 실라놀기 밀도는, 지립 A와 지립 B의 혼합물을 측정 샘플로 하여, 상기의 방법에 의한 적정을 행하여, 하기 계산식에 의해 산출한다. 하기 식 중의 C는, 지립 A 및 지립 B의 총 질량(합계 질량)을 사용하고, 하기 식 중의 S는, 지립 A 및 지립 B의 각각의 BET 비표면적을 측정하고, 지립 A 및 지립 B의 혼합비에 의해 가중 평균을 구한 값을 사용한다. 또한, 지립이 1종류인 경우의 평균 실라놀기 밀도는, 「C」에 당해 지립의 질량을 대입하고, 「S」에 당해 지립의 BET 비표면적을 대입함으로써, 산출할 수 있다.
보다 구체적으로는, 우선, 고형분으로서 1.50g의 지립을 200ml 비이커에 채취하고, 약 100ml의 순수를 첨가하여 슬러리로 한 후, 30g의 염화나트륨을 첨가하여 용해한다. 이어서, 1N 염산을 첨가하여 슬러리의 pH를 약 3.0 내지 3.5로 조정한 후, 슬러리가 150ml가 될 때까지 순수를 첨가한다. 이 슬러리에 대하여, 자동 적정 장치(히라누마 산교 가부시키가이샤제, COM-1700)를 사용하여, 25℃에서 0.1N 수산화나트륨을 사용하여 pH가 4.0이 되도록 조정하고, 또한 pH 적정에 의해 pH를 4.0에서 9.0으로 올리는 데 요하는 0.1N 수산화나트륨 용액의 용량 V[L]를 측정한다. 평균 실라놀기 밀도(실라놀기의 수)는, 하기 식에 의해 산출할 수 있다.
Figure 112018026703898-pct00001
상기 식 중,
ρ는, 평균 실라놀기 밀도(실라놀기의 수)(개/nm2)를 나타내고;
c는, 적정에 사용한 수산화나트륨 용액의 농도(mol/L)를 나타내고;
V는, pH를 4.0에서 9.0으로 올리는 데 요하는 수산화나트륨 용액의 용량(L)을 나타내고;
NA는, 아보가드로 상수(개/mol)를 나타내고;
C는, 지립 A 및 지립 B의 총 질량(고형분)(g)을 나타내고;
S는, 지립 A 및 지립 B의 BET 비표면적의 가중 평균값(n㎡/g)을 나타낸다.
또한, 「지립 A와 지립 B의 혼합물」을 측정 샘플로서 사용하는 경우, 지립 A 및 지립 B의 각각의 BET 비표면적은, 원심 분리나 여과로 분리함으로써 측정할 수 있다.
지립 A 단독의 평균 실라놀기 밀도는, 3.8개/nm2 이상인 것이 바람직하고, 4.0개/nm2 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 지립 A의 평균 실라놀기 밀도는, 5.1개/nm2 이하인 것이 바람직하고, 4.9개/nm2 이하인 것이 보다 바람직하다.
지립 B 단독의 평균 실라놀기 밀도는, 1.3개/nm2 이상인 것이 바람직하고, 1.4개/nm2 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 지립 B의 평균 실라놀기 밀도는, 1.8개/nm2 이하인 것이 바람직하고, 1.7개/nm2 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 지립 A 및 지립 B는, 평균 실라놀기 밀도가 상기 범위를 만족하는 한, 표면 수식되어 있어도 된다. 그 중에서도, 특히 바람직한 것은 유기산을 고정화한 콜로이달 실리카이다. 연마용 조성물 중에 포함되는 콜로이달 실리카의 표면에 대한 유기산의 고정화는, 예를 들어 콜로이달 실리카의 표면에 유기산의 관능기가 화학적으로 결합함으로써 행해지고 있다. 콜로이달 실리카와 유기산을 단순히 공존시키기만 해서는 콜로이달 실리카에 대한 유기산의 고정화는 달성되지 않는다. 유기산의 1종인 술폰산을 콜로이달 실리카에 고정화하는 것이라면, 예를 들어 "Sulfonic acid-functionalized silica through quantitative oxidation of thiol groups", Chem. Commun. 246-247(2003)에 기재된 방법으로 행할 수 있다. 구체적으로는, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 등의 티올기를 갖는 실란 커플링제를 콜로이달 실리카에 커플링시킨 후에 과산화수소로 티올기를 산화함으로써, 술폰산이 표면에 고정화된 콜로이달 실리카를 얻을 수 있다. 혹은, 카르복실산을 콜로이달 실리카에 고정화하는 것이라면, 예를 들어 "Novel Silane Coupling Agents Containing a Photolabile 2-Nitrobenzyl Ester for Introduction of a Carboxy Group on the Surface of Silica Gel", Chemistry Letters, 3, 228-229(2000)에 기재된 방법으로 행할 수 있다. 구체적으로는, 광반응성 2-니트로벤질에스테르를 포함하는 실란 커플링제를 콜로이달 실리카에 커플링시킨 후에 광 조사함으로써, 카르복실산이 표면에 고정화된 콜로이달 실리카를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예, 비교예에서 사용한 지립은, 표면 수식은 이루어져 있지 않다.
<애스펙트비>
지립 B의 애스펙트비(긴 직경/짧은 직경)는 1.3 초과 2.0 이하이다. 애스펙트비가 1.3 이하인 경우, 연마 대상물의 연마 속도가 저하된다. 한편, 애스펙트비가 2.0을 초과하면 연마 대상물 표면의 스크래치가 증가한다. 해당 애스펙트비는 1.40 이상이 바람직하고, 1.45 이상이 보다 바람직하다. 또한, 해당 애스펙트비는 1.9 이하가 바람직하고, 1.8 이하가 보다 바람직하고, 1.7 이하가 더욱 바람직하고, 1.6 이하가 보다 더 바람직하다. 또한, 지립 B의 애스펙트비는, FE-SEM에 의해 측정된 입자상을 랜덤으로 300개 발취하고, 애스펙트비를 측정한 값의 평균값을 채용한다.
지립 A의 애스펙트비(긴 직경/짧은 직경)는, 특별히 제한은 없지만, 1.3 내지 3.0인 것이 바람직하고, 1.5 내지 2.5인 것이 바람직하고, 1.6 내지 2.0인 것이 바람직하고, 1.7 내지 1.9인 것이 보다 바람직하다.
지립 A 및 지립 B의 평균 1차 입자 직경, 지립 A 및 지립 B의 평균 실라놀기 밀도, 그리고 지립 B의 애스펙트비는, 지립의 제조 방법의 선택 등에 의해 제어할 수 있다. 보다 구체적으로는, 지립 성장 시의 온도와 pH, 적가속도를 제어함으로써 실라놀기 밀도를 제어할 수 있고, 지립 성장 시의 온도와 pH를 제어함으로써 애스펙트비를 제어할 수 있다. 필요에 따라, 일본 특허 공개 제2001-002411호 공보, 일본 특허 공개 제2000-178020호 공보, 국제 공개 제2008/123373호 공보, 일본 특허 공개 평5-085716호 공보, 일본 특허 공개 평6-316407호 공보, 미국 특허 6,334,880호 명세서, 국제 공개 제2010/035613호 공보 등에 개시되는 내용을 참조하거나, 혹은 조합함으로써 제어해도 된다.
<지립의 함유량, 함유비(지립 A와 지립 B의 비율)>
본 발명에 있어서는, 연마용 조성물 중의 지립 B의 함유량은, 연마용 조성물 중의 지립 A의 함유량보다 많다. 연마용 조성물 중의 지립 B의 함유량이 지립 A의 함유량보다 적거나 또는 지립 A의 함유량과 동등한 경우, 피연마면에 대한 지립의 접촉 면적은 증가하지만, 지립 A의 지립 1개당 연마량이 지립 B와 비교하여 현저하게 낮기 때문에, 연마 속도의 촉진은 곤란하게 된다.
연마용 조성물 중의 지립 A와 지립 B의 질량비(지립 A/지립 B)는, 0.01/99.99 내지 20/80인 것이 바람직하고, 0.01/99.99 내지 15/85인 것이 보다 바람직하고, 0.01/99.99 내지 12/88인 것이 더욱 바람직하고, 0.01/99.99 내지 8/92인 것이 보다 더 바람직하다. 이 범위라면, 본 발명의 효과를 보다 효율적으로 얻을 수 있다.
연마용 조성물 중의 지립 A 및 지립 B의 합계 함유량(농도)의 하한값은, 조성물의 전체 질량에 대하여 0.002질량％ 이상인 것이 바람직하고, 0.02질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.1질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 0.5질량％ 이상인 것이 보다 더 바람직하고, 1.5질량％ 이상인 것이 보다 더 바람직하고, 2.0질량％ 이상이 특히 바람직하다.
또한, 연마용 조성물 중의 지립 A 및 지립 B의 합계 함유량(농도)의 상한값은, 조성물의 전체 질량에 대하여 10질량％ 이하인 것이 바람직하고, 8질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 6질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 5질량％ 이하인 것이 보다 더 바람직하다. 이러한 범위이면, 비용을 억제하면서, 높은 연마 속도를 얻을 수 있다.
[분산매]
본 발명의 연마용 조성물은, 각 성분을 분산시키기 위한 분산매를 포함한다. 분산매로서는 물이 바람직하다. 다른 성분의 작용을 저해하는 것을 억제한다고 하는 관점에서, 불순물을 가능한 한 함유하지 않는 물이 바람직하며, 구체적으로는 이온 교환 수지로 불순물 이온을 제거한 후, 필터를 통하여 이물을 제거한 순수나 초순수, 또는 증류수가 바람직하다.
[연마용 조성물의 pH]
본 발명의 연마용 조성물의 pH는, 특별히 제한되지 않지만, 지립의 분산 안정성의 관점에서, pH의 하한은, pH1.0 이상인 것이 바람직하고, pH2.0 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, pH의 상한은, pH7.0 이하인 것이 바람직하고, pH6.0 이하인 것이 보다 바람직하고, pH5.0 이하인 것이 보다 더 바람직하고, pH4.0 이하인 것이 특히 바람직하다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 본 발명의 연마용 조성물의 pH는 2.0 이상 6.0 이하이다. 이러한 실시 형태에 의해, 원하는 가공 속도를 얻을 수 있다.
해당 pH는, pH 조절제를 적량 첨가함으로써 조정할 수 있다. 연마용 조성물의 pH를 원하는 값으로 조정하기 위해 필요에 따라 사용되는 pH 조정제는 산 및 알칼리 중 어느 것이어도 되며, 또한 무기 화합물 및 유기 화합물 중 어느 것이어도 된다. 산의 구체예로서는, 예를 들어 황산, 질산, 붕산, 탄산, 차아인산, 아인산 및 인산 등의 무기산; 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 2-메틸부티르산, n-헥산산, 3,3-디메틸부티르산, 2-에틸부티르산, 4-메틸펜탄산, n-헵탄산, 2-메틸헥산산, n-옥탄산, 2-에틸헥산산, 벤조산, 글리콜산, 살리실산, 글리세린산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 말레산, 프탈산, 말산, 타르타르산, 시트르산 및 락트산 등의 카르복실산, 그리고 메탄술폰산, 에탄술폰산 및 이세티온산 등의 유기 황산, 피트산, 히드록시에틸리덴디포스폰산 등의 유기 인계의 산 등의 유기산 등을 들 수 있다. 알칼리의 구체예로서는, 수산화칼륨 등의 알칼리 금속의 수산화물, 암모니아, 에틸렌디아민 및 피페라진 등의 아민, 그리고 테트라메틸암모늄 및 테트라에틸암모늄 등의 제4급 암모늄염을 들 수 있다. 이들 pH 조절제는, 단독으로도 또는 2종 이상 혼합해도 사용할 수 있다.
[다른 성분]
본 발명의 연마용 조성물은, 필요에 따라, 산화제, 금속 방식제, 방부제, 곰팡이 방지제, 수용성 고분자, 난용성의 유기물을 용해하기 위한 유기 용매 등의 다른 성분을 더 포함해도 된다. 이하, 바람직한 다른 성분인, 산화제, 금속 방식제, 방부제 및 곰팡이 방지제에 대하여 설명한다.
[산화제]
연마용 조성물에 첨가할 수 있는 산화제는, 연마 대상물의 표면을 산화하는 작용을 갖고, 연마용 조성물에 의한 연마 대상물의 연마 속도를 향상시킨다.
사용 가능한 산화제는 과산화수소, 과산화나트륨, 과산화바륨, 오존수, 은(II)염, 철(III)염, 과망간산, 크롬산, 중크롬산, 퍼옥소디황산, 퍼옥소인산, 퍼옥소황산, 퍼옥소붕산, 과포름산, 과아세트산, 과벤조산, 과프탈산, 차아염소산, 차아브롬산, 차아요오드산, 염소산, 아염소산, 과염소산, 브롬산, 요오드산, 과요오드산, 과황산, 디클로로이소시아누르산 및 그들의 염 등을 들 수 있다. 이들 산화제는, 단독으로도 또는 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다.
연마용 조성물 중의 산화제의 함유량은 0.1g/L 이상인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1g/L 이상이고, 더욱 바람직하게는 3g/L 이상이다. 산화제의 함유량이 많아짐에 따라, 연마용 조성물에 의한 연마 대상물의 연마 속도는 보다 향상된다.
연마용 조성물 중의 산화제의 함유량은, 또한 200g/L 이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 100g/L 이하이고, 더욱 바람직하게는 40g/L 이하이다. 산화제의 함유량이 적어짐에 따라, 연마용 조성물의 재료 비용을 억제할 수 있는 데다가, 연마 사용 후의 연마용 조성물의 처리, 즉 폐액 처리의 부하를 경감할 수 있다. 또한, 산화제에 의한 연마 대상물 표면의 과잉의 산화가 일어날 우려를 적게 할 수도 있다.
[금속 방식제]
연마용 조성물 중에 금속 방식제를 첨가함으로써, 연마용 조성물을 사용한 연마로 배선 옆에 오목부가 발생하는 것을 보다 억제할 수 있다. 또한, 연마용 조성물을 사용하여 연마한 후의 연마 대상물의 표면에 디싱이 발생하는 것을 보다 억제할 수 있다.
사용 가능한 금속 방식제는, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 복소환식 화합물 또는 계면 활성제이다. 복소환식 화합물 중의 복소환의 원수는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 복소환식 화합물은, 단환 화합물이어도 되고, 축합환을 갖는 다환 화합물이어도 된다. 해당 금속 방식제는, 단독으로도 또는 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 해당 금속 방식제는, 시판품을 사용해도 되고 합성품을 사용해도 된다.
금속 방식제로서 사용 가능한 복소환 화합물의 구체예로서는, 예를 들어 피롤 화합물, 피라졸 화합물, 이미다졸 화합물, 트리아졸 화합물, 테트라졸 화합물, 피리딘 화합물, 피라진 화합물, 피리다진 화합물, 피린딘 화합물, 인돌리진 화합물, 인돌 화합물, 이소인돌 화합물, 인다졸 화합물, 퓨린 화합물, 퀴놀리진 화합물, 퀴놀린 화합물, 이소퀴놀린 화합물, 나프티리딘 화합물, 프탈라진 화합물, 퀴녹살린 화합물, 퀴나졸린 화합물, 신놀린 화합물, 부테리진 화합물, 티아졸 화합물, 이소티아졸 화합물, 옥사졸 화합물, 이소옥사졸 화합물, 푸라잔 화합물 등의 질소 함유 복소환 화합물을 들 수 있다.
[방부제 및 곰팡이 방지제]
본 발명에서 사용되는 방부제 및 곰팡이 방지제로서는, 예를 들어 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온이나 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 등의 이소티아졸린계 방부제, 파라옥시벤조산에스테르류 및 페녹시에탄올 등을 들 수 있다. 이들 방부제 및 곰팡이 방지제는, 단독으로도 또는 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다.
[연마용 조성물의 제조 방법]
본 발명의 연마용 조성물의 제조 방법은, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 지립, 및 필요에 따라 다른 성분을, 분산매 중에서 교반 혼합함으로써 얻을 수 있다.
각 성분을 혼합할 때의 온도는 특별히 제한되지 않지만, 10 내지 40℃가 바람직하며, 용해 속도를 올리기 위해 가열해도 된다. 또한, 혼합 시간도 특별히 제한되지 않는다.
[연마 방법 및 기판의 제조 방법]
상술한 바와 같이, 본 발명의 연마용 조성물은, 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물의 연마에 적합하게 사용된다. 따라서, 본 발명은 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물을 본 발명의 연마용 조성물로 연마하는 연마 방법을 제공한다.
연마 장치로서는, 연마 대상물을 갖는 기판 등을 보유 지지하는 홀더와 회전수를 변경 가능한 모터 등이 설치되어 있고, 연마 패드(연마포)를 첩부 가능한 연마 정반을 갖는 일반적인 연마 장치를 사용할 수 있다.
상기 연마 패드로서는, 일반적인 부직포, 폴리우레탄 및 다공질 불소 수지 등을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 연마 패드에는, 연마액이 고이는 홈 가공이 실시되어 있는 것이 바람직하다.
연마 조건에도 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 연마 정반(플래튼) 및 헤드(캐리어)의 회전 속도는, 각각 독립적으로 10 내지 500rpm이 바람직하며, 연마 대상물을 갖는 기판에 걸리는 압력(연마 압력)은, 0.5 내지 10psi가 바람직하다. 연마 패드에 연마용 조성물을 공급하는 방법도 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 펌프 등으로 연속적으로 공급하는 방법이 채용된다. 이 공급량에 제한은 없지만, 연마 패드의 표면이 항상 본 발명의 연마용 조성물로 덮여 있는 것이 바람직하다. 또한, 연마 시간도 제한되지 않는다.
연마 종료 후, 기판을 유수 중에서 세정하고, 스핀 드라이어 등에 의해 기판 상에 부착된 물방울을 털어 건조시킴으로써, 산소 원자와 규소 원자를 갖는 기판이 얻어진다.
본 발명의 연마용 조성물은 1액형이어도 되고, 연마용 조성물의 일부 또는 전부를 임의의 혼합 비율로 혼합한 2액형을 비롯한 다액형이어도 된다. 또한, 연마용 조성물의 공급 경로를 복수 갖는 연마 장치를 사용한 경우, 연마 장치 상에서 연마용 조성물이 혼합되도록, 미리 조정된 2개 이상의 연마용 조성물을 사용해도 된다.
또한, 본 발명의 연마용 조성물은, 원액의 형태여도 되고, 연마용 조성물의 원액을 물로 희석함으로써 조제되어도 된다. 연마용 조성물이 2액형인 경우에는, 혼합 및 희석의 순서는 임의이며, 예를 들어 한쪽 조성물을 물로 희석한 후 그것들을 혼합하는 경우나, 혼합과 동시에 물로 희석하는 경우, 또한 혼합된 연마용 조성물을 물로 희석하는 경우 등을 들 수 있다.
[산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물의 연마 속도를 향상시키고, 또한 연마 대상물 표면의 스크래치를 저감하는 방법]
본 발명에 따르면, 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물을, 본 발명의 연마용 조성물을 사용하여 연마하는 방법을 갖는, 당해 연마 대상물의 연마 속도를 향상시키고, 또한 연마 대상물 표면의 스크래치를 저감하는 방법도 제공된다.
이러한 방법의 구성 요건에 대해서는, 상기에서 설명한 내용이 마찬가지로 타당하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.
<실시예>
본 발명을, 이하의 실시예 및 비교예를 사용하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 발명의 기술적 범위가 이하의 실시예에만 제한되는 것은 아니다. 또한, 특기하지 않는 한, 「％」 및 「부」는, 각각 「질량％」 및 「질량부」를 의미한다. 또한, 하기 실시예에 있어서, 특기하지 않는 한, 조작은 실온(25℃)/상대 습도 40 내지 50％ RH의 조건 하에서 행해졌다.
또한, 지립 A 및 지립 B의 평균 실라놀기 밀도(단위: 개/nm2)는, 상기에서 설명한 시어즈법에 의해 산출하였다.
또한, 지립 A 및 지립 B의 평균 1차 입자 직경은, 동적 광산란식 입자 직경 측정 장치로 측정하였다. 또한, 지립 B의 애스펙트비는, FE-SEM에 의해 측정된 입자상을 랜덤으로 300개 발취하여, 애스펙트비를 측정한 값의 평균값을 산출하였다. 또한, 지립 A 및 지립 B의 평균 1차 입자 직경, 지립 B의 애스펙트비에 대해서는, 혼합물의 형태로부터도 산출 가능하다.
<실시예 1>
지립으로서 지립 1을 준비하였다. 지립 1은, 지립 A로서 평균 1차 입자 직경이 6.2nm, 평균 실라놀기 밀도가 4.2개/nm2인 콜로이달 실리카 A1이 지립 전체의 질량에 대하여 0.20질량％ 포함되어 있고, 지립 B로서 평균 1차 입자 직경이 30nm, 평균 실라놀기 밀도가 1.5개/nm2이며, 또한 애스펙트비가 1.5인 콜로이달 실리카 B1이 지립 전체의 질량에 대하여 99.80질량％ 포함되어 있는 것이었다. 지립 1의 평균 실라놀기 밀도는 1.7개/nm2였다. 또한, 지립 A와 지립 B의 함유량은, 샘플을 FE-SEM을 사용하여 30점 랜덤하게 측정하고, 그 후, 화상으로부터 각 지립의 개수를 카운트하여, 30점의 카운트수의 평균값을 산출함으로써 구할 수 있다. 이하도 마찬가지이다. 또한, 실시예, 비교예에서 사용한 지립 A의 애스펙트비는 모두 1.8이었다.
상기 지립 1을, 조성물 중의 지립 A와 지립 B의 합계 농도가 1질량％가 되도록, 분산매(순수) 중에서 교반ㆍ분산시키고, 또한 pH 조정제로서 질산을 연마용 조성물의 pH가 3.0이 되도록 첨가함으로써, 연마용 조성물을 제작하였다(혼합 온도: 약 25℃, 혼합 시간: 약 10분). 또한, 연마용 조성물(액온: 25℃)의 pH는, pH 미터(가부시키가이샤 호리바 세이사쿠쇼제 형번: LAQUA)에 의해 확인하였다.
<실시예 2 내지 4>
지립의 농도를, 표 1에 나타내는 지립 농도로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 연마용 조성물을 제작하였다.
<비교예 1>
지립으로서, 지립 1 대신에 지립 c1을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 연마용 조성물을 제작하였다. 지립 c1은, 지립 A를 함유하지 않고, 지립 B로서 평균 1차 입자 직경이 31nm, 평균 실라놀기 밀도가 4.5개/nm2, 애스펙트비가 1.3인 콜로이달 실리카 B2를 지립 전체의 질량에 대하여 100질량％ 포함하는 것이었다.
<비교예 2>
지립으로서, 지립 1 대신에 지립 c2를 사용하고, 지립 농도를 10질량％로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 연마용 조성물을 제작하였다. 지립 c2는, 지립 A를 함유하지 않고, 지립 B로서 평균 1차 입자 직경이 40nm, 평균 실라놀기 밀도가 1.2개/nm2이며, 또한 애스펙트비가 3.1인 퓸드 실리카 B1을 지립 전체의 질량에 대하여 100질량％ 포함하는 것이었다.
<비교예 3>
지립 A로서, 평균 1차 입자 직경이 6.2nm, 평균 실라놀기 밀도가 4.7개/nm2인 콜로이달 실리카 A2를 준비하고, 또한 지립 B로서, 상기 콜로이달 실리카 B2를 준비하였다. 지립 1 대신에, 상기 콜로이달 실리카 A2 및 콜로이달 실리카 B2를, 콜로이달 실리카 A2/콜로이달 실리카 B2=0.01/99.99의 질량비이고, 또한 조성물 중의 콜로이달 실리카 A2 및 콜로이달 실리카 B2의 합계 함유량이 5질량％가 되도록, 분산매(순수) 중에서 교반ㆍ분산시킨 지립 c3을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 연마용 조성물을 제작하였다. 지립 c3의 평균 실라놀기 밀도는, 표 1에 나타내는 바와 같다.
<비교예 4>
표 1에 나타내는 바와 같이 지립 A와 지립 B의 비율로 변경한 것 이외에는, 비교예 3과 마찬가지로 하여 연마용 조성물을 제작하였다. 지립 c4의 평균 실라놀기 밀도는, 표 1에 나타내는 바와 같다.
<실시예 5>
지립 B로서 콜로이달 실리카 B2 대신에 평균 1차 입자 직경이 33nm, 평균 실라놀기 밀도가 1.5개/nm2, 애스펙트비가 1.5인 콜로이달 실리카 B3을 사용한 것 이외에는, 비교예 3과 마찬가지로 하여, 연마용 조성물을 제작하였다. 평균 실라놀기 밀도는, 표 1에 나타내는 바와 같다.
<실시예 6 내지 9>
표 1에 나타내는 지립 A와 지립 B의 비율로 변경한 것 이외에는, 실시예 5와 마찬가지로 하여 각 연마용 조성물을 제작하였다. 평균 실라놀기 밀도는, 표 1에 나타내는 바와 같다.
<비교예 5>
지립 c3 대신에, 지립 A를 함유하지 않고, 지립 B로서 상기 콜로이달 실리카 B3을 지립 전체의 질량에 대하여 100질량％ 포함하는 지립 c5를 사용한 것 이외에는, 비교예 3과 마찬가지로 하여, 연마용 조성물을 제작하였다. 평균 실라놀기 밀도는, 표 1에 나타내는 바와 같다.
<비교예 6>
지립 A로서 콜로이달 실리카 A2를 준비하고, 또한 지립 B로서, 평균 1차 입자 직경이 35nm, 평균 실라놀기 밀도가 4.5개/nm2, 애스펙트비가 1.6인 콜로이달 실리카 B4를 준비하였다. 지립 1 대신에, 상기 콜로이달 실리카 A2 및 콜로이달 실리카 B4를, 콜로이달 실리카 A2/콜로이달 실리카 B4=1/99의 질량비이고, 또한 조성물 중의 콜로이달 실리카 A2 및 콜로이달 실리카 B4의 합계 함유량이 5질량％가 되도록, 분산매(순수) 중에서 교반ㆍ분산시킨 지립 c6을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 연마용 조성물을 제작하였다.
<비교예 7>
지립 B로서 콜로이달 실리카 B4 대신에, 평균 1차 입자 직경이 32nm, 평균 실라놀기 밀도가 1.5개/nm2, 애스펙트비가 1.3인 콜로이달 실리카 B5를 사용한 것 이외에는, 비교예 6과 마찬가지로 하여, 연마용 조성물을 제작하였다.
[연마 속도]
상기에서 얻어진 각 연마용 조성물을 사용하여, 연마 대상물(TEOS 기판)을 이하의 연마 조건에서 연마하였을 때의 연마 속도를 측정하였다.
(연마 조건)
연마기: Mirra-200mm 연마기(어플라이드 머티리얼즈사제: AMAT)
연마 패드: 폴리우레탄제 패드(IC1010: 롬 앤드 하스사제)
압력: 1.8psi
컨디셔너(드레서): 나일론 브러시(A165, 3M사제)
플래튼(정반) 회전수: 93rpm
헤드(캐리어) 회전수: 87rpm
연마용 조성물의 유량: 200㎖/min
연마 시간: 60sec
연마 속도(연마 레이트)는, 연마 대상물의 막 두께를 광 간섭식 막 두께 측정 장치에 의해 구하여, 그 차를 연마 시간으로 나눔으로써 평가하였다(하기 식 참조).
Figure 112018026703898-pct00002
막 두께는, 광 간섭식 막 두께 측정 장치(케이엘에이 텐코르(KLA) 가부시키가이샤제, 형번: ASET)에 의해 구하여, 그 차를 연마 시간으로 나눔으로써 평가하였다.
<스크래치수>
연마 대상물 표면의 스크래치의 개수는, 케이엘에이 텐코르사제의 웨이퍼 검사 장치 "Surfscan SP2"를 사용하여, 웨이퍼 전체면(단 외주 2mm는 제외함)을 측정하고, 측정한 좌표를 Review-SEM(RS-6000, 가부시키가이샤 히타치 하이테크놀러지즈제)으로 전수 관찰함으로써, 스크래치수를 집계하였다.
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 7의 연마용 조성물의 평가 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
Figure 112018026703898-pct00003
상기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 실시예의 연마용 조성물은, 비교예의 연마용 조성물에 비하여, TEOS 기판의 연마 속도를 보다 향상시키고, 또한 TEOS 기판 표면의 스크래치도 저감시킬 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 비교예 5 내지 7로부터 명백한 바와 같이, 지립 A 및 지립 B의 함유량의 관계의 요건, 지립 A 및 지립 B의 평균 실라놀기 밀도의 요건, 및 지립 B의 애스펙트비의 요건 중 하나라도 요건을 만족하지 않는 경우에는, TEOS 기판의 연마 속도의 향상 및 TEOS 기판 표면의 스크래치의 저감이라고 하는 효과가 얻어지지 않음을 알 수 있었다.
또한, 본 출원은 2015년 9월 30일에 출원된 일본 특허 출원 제2015-192425호에 기초하고 있으며, 그 개시 내용은 참조에 의해 전체로서 인용되어 있다.

Claims (7)

  1. 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물을 연마하기 위해 사용되는, 연마용 조성물이며,
    평균 1차 입자 직경이 3nm 이상 8nm 이하인 지립 A와, 평균 1차 입자 직경이 8nm를 초과하는 지립 B와, 분산매를 포함하고,
    상기 연마용 조성물 중의 지립 B의 함유량은, 상기 연마용 조성물 중의 상기 지립 A의 함유량보다 많고,
    상기 지립 A 및 상기 지립 B의 평균 실라놀기 밀도가 2.0개/nm2 이하이고,
    상기 지립 B의 애스펙트비가 1.3 초과 2.0 이하인, 연마용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, pH가 2.0 이상 6.0 이하인, 연마용 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연마 대상물이 오르토규산테트라에틸을 포함하는, 연마용 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지립 A와 상기 지립 B의 질량비(지립 A/지립 B)가 0.01/99.99 내지 20/80인, 연마용 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 지립 A와 상기 지립 B의 질량비(지립 A/지립 B)가 0.01/99.99 내지 8/92인, 연마용 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지립 A 및 상기 지립 B의 상기 연마용 조성물 중에 있어서의 함유량(지립 농도)이 2질량％ 이상인, 연마용 조성물.
  7. 산소 원자와 규소 원자를 포함하는 연마 대상물을, 제1항 또는 제2항에 기재된 연마용 조성물을 사용하여 연마하는, 연마 방법.
KR1020187007667A 2015-09-30 2016-09-28 연마용 조성물 KR101905371B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015192425 2015-09-30
JPJP-P-2015-192425 2015-09-30
PCT/JP2016/078657 WO2017057478A1 (ja) 2015-09-30 2016-09-28 研磨用組成物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180032662A KR20180032662A (ko) 2018-03-30
KR101905371B1 true KR101905371B1 (ko) 2018-10-05

Family

ID=58427612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187007667A KR101905371B1 (ko) 2015-09-30 2016-09-28 연마용 조성물

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10138396B2 (ko)
JP (1) JP6140384B1 (ko)
KR (1) KR101905371B1 (ko)
CN (1) CN108076668B (ko)
TW (1) TWI701322B (ko)
WO (1) WO2017057478A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10711158B2 (en) * 2017-09-28 2020-07-14 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Aqueous silica slurry and amine carboxylic acid compositions for use in shallow trench isolation and methods of using them
KR20190106679A (ko) * 2018-03-07 2019-09-18 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 연마용 조성물
WO2019189610A1 (ja) 2018-03-30 2019-10-03 日揮触媒化成株式会社 シリカ粒子分散液、研磨組成物及びシリカ粒子分散液の製造方法
TWI813774B (zh) 2018-09-25 2023-09-01 日商日產化學股份有限公司 降低載體磨耗的矽晶圓之研磨方法及其使用之研磨液
EP3792327A1 (en) * 2019-09-11 2021-03-17 Fujimi Incorporated Polishing composition, polishing method and method for manufacturing semiconductor substrate
JP2021080441A (ja) * 2019-11-20 2021-05-27 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨組成物、研磨方法および基板の製造方法
US20230136485A1 (en) * 2020-03-30 2023-05-04 Fujimi Incorporated Polishing composition
JP2022052548A (ja) * 2020-09-23 2022-04-04 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002141314A (ja) 2000-08-21 2002-05-17 Toshiba Corp 化学機械研磨用スラリおよび半導体装置の製造方法
JP2005011932A (ja) 2003-06-18 2005-01-13 Toshiba Corp Ｃｍｐ用スラリー、研磨方法、および半導体装置の製造方法
WO2014007063A1 (ja) 2012-07-06 2014-01-09 日立化成株式会社 Ｃｍｐ用研磨液、貯蔵液及び研磨方法
JP2014022511A (ja) 2012-07-17 2014-02-03 Hitachi Chemical Co Ltd Ｃｍｐ用研磨液、ｃｍｐ用研磨液用貯蔵液、研磨方法、半導体基板及び電子機器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5759917A (en) 1996-12-30 1998-06-02 Cabot Corporation Composition for oxide CMP
KR100481651B1 (ko) 2000-08-21 2005-04-08 가부시끼가이샤 도시바 화학 기계 연마용 슬러리 및 반도체 장치의 제조 방법
US6811467B1 (en) * 2002-09-09 2004-11-02 Seagate Technology Llc Methods and apparatus for polishing glass substrates
US7147682B2 (en) * 2002-12-26 2006-12-12 Kao Corporation Polishing composition
TWI363796B (en) * 2004-06-14 2012-05-11 Kao Corp Polishing composition
US20100001229A1 (en) * 2007-02-27 2010-01-07 Hitachi Chemical Co., Ltd. Cmp slurry for silicon film
WO2010035613A1 (ja) * 2008-09-26 2010-04-01 扶桑化学工業株式会社 屈曲構造及び／又は分岐構造を持つシリカ二次粒子を含有するコロイダルシリカ及びその製造方法
WO2010052983A1 (ja) * 2008-11-10 2010-05-14 旭硝子株式会社 研磨用組成物および半導体集積回路装置の製造方法
WO2011021599A1 (ja) * 2009-08-19 2011-02-24 日立化成工業株式会社 Ｃｍｐ研磨液及び研磨方法
JP5941612B2 (ja) * 2010-08-31 2016-06-29 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
US9012327B2 (en) 2013-09-18 2015-04-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Low defect chemical mechanical polishing composition

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002141314A (ja) 2000-08-21 2002-05-17 Toshiba Corp 化学機械研磨用スラリおよび半導体装置の製造方法
JP2005011932A (ja) 2003-06-18 2005-01-13 Toshiba Corp Ｃｍｐ用スラリー、研磨方法、および半導体装置の製造方法
WO2014007063A1 (ja) 2012-07-06 2014-01-09 日立化成株式会社 Ｃｍｐ用研磨液、貯蔵液及び研磨方法
JP2014022511A (ja) 2012-07-17 2014-02-03 Hitachi Chemical Co Ltd Ｃｍｐ用研磨液、ｃｍｐ用研磨液用貯蔵液、研磨方法、半導体基板及び電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180032662A (ko) 2018-03-30
WO2017057478A1 (ja) 2017-04-06
JPWO2017057478A1 (ja) 2017-10-05
TWI701322B (zh) 2020-08-11
US10138396B2 (en) 2018-11-27
CN108076668B (zh) 2019-05-14
TW201723135A (zh) 2017-07-01
US20180258320A1 (en) 2018-09-13
JP6140384B1 (ja) 2017-05-31
CN108076668A (zh) 2018-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101905371B1 (ko) 연마용 조성물
JP6762390B2 (ja) 研磨用組成物、研磨方法および基板の製造方法
KR102649656B1 (ko) 연마용 조성물
US10759969B2 (en) Polishing composition, polishing method, and method for manufacturing semiconductor substrate
JP6908592B2 (ja) 研磨用組成物
JP7316797B2 (ja) 研磨用組成物および研磨システム
KR101944228B1 (ko) 연마용 조성물
JP6191433B2 (ja) 研磨剤および研磨方法
JP7044704B2 (ja) 研磨用組成物、研磨用組成物の製造方法および研磨方法
WO2018012175A1 (ja) 研磨用組成物の製造方法および研磨方法
WO2018012173A1 (ja) 研磨用組成物、研磨用組成物の製造方法および研磨方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right