KR20000035309A - 집적회로 전자공업용 신규 연마 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 콜로이드성 실리카 입자의 수성 산 현탁액 및 연마 계면활성제를 포함하는(comprising) 집적회로 전자공업용 연마 조성물, 상기 조성물에 의해 함침된 포를 포함하는 집적회로 산업에 있어서 기계 화학적 연마용 연마재 및 기계 화학적 연마 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 특히 반도체 마이크로일렉트로닉스 공업에 사용되는 산화규소층, 질화규소층 및 유전 상수가 낮은 중합체 기재의 층을 기계 화학적으로 연마하는 동안, 보다 특히 집적회로를 제조하는 동안 사용될 수 있는 신규 연마 조성물에 관한 것이다.
기본 콜로이드성 실리카 기재 연마 조성물 및 계면활성제는 1차 규소를 연마하는데 사용된다. 상기 1차 수행에 이어 집적회로의 제조를 목적으로 하는 특정 회수의 기타 수행이 따른다.
집적회로의 제조 동안 산화규소 및 질화규소 사이의 연마 속도에 대한 높은 선택율을 갖는 연마 기계 화학적 연마 조성물을 갖는 것이 유용할 수 있으며, 상기 선택율은 기판 각각의 연마 속도 사이의 비이다. 산화규소는 규소 웨이퍼 상에 고온에서 산소 확산에 의해 얻어질 수 있거나 (열산화물 또는 SiO2) , 또는 규소 웨이퍼 상에 침착될 수 있다 (예, 테트라에톡시실란 산화물 또는 TEOS).
집적회로를 제조할 때 제1 단계 중 하나는 회로를 구성하는 상이한 트렌지스터의 활성 대역을 정의하는 것을 포함한다. 상기 활성 대역은 전기적 절연 물질인 산화규소 대역에 의해 서로 절연되어야 한다. 상기 산화규소 패턴은 지금까지는 국소 규소 산화 기술 (LOCOS)에 의해 가장 빈번히 정의되었다.
소자 치수의 감소로 인하여 산화 대역과 접경하는 바람직하지 않은 영역 ("새부리"로 부름)을 제조하는 것이 주요 단점인 상기 기술은 이제 배제되고 있다. 따라서 현재의 LOCOS 산화는 주로 반응성 이온 조각술에 의해 규소 내에 날카로운 트렌치를 발생시킨 후 이에 TEOS 유형 산화 침착물로 충전하는 것을 포함하는 STI 기술 (얕은 트렌치 절연)에 의해 대체되고 있다.
이어서 상기 산화규소층은 기계 화학적 연마 단계에 의해 평활화(levelling)되어야 한다. 상기 단계를 위한 개선된 평활화도가 필수적이다.
평활화도를 개선하는 하나의 방법은 트렌치 사이의 릿지 상에 질화규소층을 침착시킨 후 (실제적으로는 질화규소는 규소 웨이퍼의 전체 표면에 걸쳐 일반적으로 침착된 후 그 전체가 리세스 조각되어 트렌치를 형성하며, 이로 인하여 질화규소는 트렌치 사이의 릿지 상에 남겨짐) 산화규소층을 침착시켜 트렌치를 충전하는 것이다. 상기 과량의 산화물은 트렌치에 충만하여 질화규소층을 덮는다.
이어서 산화규소층은 질화규소층에 도달할 때까지 연마 조성물을 사용하여 평활화되어 산화규소 및 질화규소 사이의 연마 속도의 선택율이 높은 조건하에 내마모성인 층의 역할을 한다.
문헌 [G.G. Lisle 등, 미국 특허 제5 759 917호]에는 질산제2세륨암모늄 0.1 내지 4 중량% 및 아세트산 0.1 내지 3 중량%를 포함하는 기계 화학적 연마 수성 현탁액이 기재되어 있다. pH가 3.8 내지 5.5인 상기 연마 현탁액의 규소 PETEOS/니트레이트 연마 선택율은 35 이하이며, 즉 산화규소는 질화규소보다 35배 빠르게 연마된다. 질산제2세륨암모늄의 일부는 발열성 실리카에 의해 치환될 수 있다.
또한, 문헌 [S.D. Hosali 등, 미국 특허 제5 738 800호]에는 산화세륨 0.2 내지 5 중량%, 킬레이트제로서 프탈산수소칼륨 0.5 내지 3.5 중량% 및 불소화 계면활성제 0.1 내지 0.5 중량%를 포함하는 연마 조성물에 의한 실리카 및 질화규소를 포함하는 복합체의 연마가 기재되어 있다. 조성물은 염기의 첨가에 의해 중성 pH로 된다. 실리카는 연마 조성물에 첨가될 수 있다. 기재된 최고의 조성물에 의해 연마 선택율 약 300을 달성할 수 있다.
유사하게는 집적회로의 제조 동안에 규소 웨이퍼 상에 형성된 전자 소자는 목적하는 전자 회로를 구성하기 위하여 금속 상호접속 라인에 의해 서로 연결되어야 한다. 금속 상호접속 레벨 각각은 전기적으로 절연되어야 한다. 상기 목적상 레벨 각각은 유전층 내에 캡슐화된다.
집적회로의 금속성 상호접속 라인은 주로 하기 순서에 따라 금속의 반응성 이온 조각술에 의해 형성된다. 약 10 내지 12 m 두께의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 필름을 전자 또는 이온의 빔에 의해 침착(스퍼터링)시킨 후 여기에 상호접속 회로의 디자인을 사진석판술에 이어 반응성 이온 에칭 (RIE)에 의해 전사시킨다. 이에 따라 형성된 라인은 테트라에틸오르토실리케이트 (TEOS)의 증기상 내에서의 분해에 의해 주로 얻어진 일반적으로 산화규소 기재인 유전층에 의해 회복된다. 이어서 상기 층은 기계 화학적 연마에 의해 평활화된다.
상기 유전층에 의해 유도된 용량을 감소시키기 위한 하나의 방법은 유전 상수가 낮은 물질을 사용하는 것을 포함한다. 최고의 후보물은 문헌 [N.H. Hendricks - Mat. Res. Soc. Symp. Proc., vol. 443, 1997 3-4면] 및 [L. Peters - Semi Conductor International, Sept. 1998, 64-74]에 열거되어 있다.
보유되는 주요 군은 다음과 같다.
- 플레어(R)(Flare)와 같은 불소화 폴리(아릴 에테르),
- PAE-2와 같은 폴리(아릴 에테르),
- 불소화 폴리아미드,
- 히드리도실세스퀴녹산 및 알킬실세스퀴녹산,
- 시클로텐(R)(Cyclotene)과 같은 비스벤조시클로부텐,
- 파릴렌(R)(Parylene) N과 같은 폴리(p-크실릴렌) 및 파릴렌(R)F와 같은 폴리(α,α,α',α'-테트라플루오로-p-크실릴렌),
- 퍼플루오로시클로부탄의 방향족 에테르 중합체,
- SiLK(R)와 같은 방향족 탄화수소.
마이크로일렉트로닉 상호접속 방법으로 집적되기 위하여 유전 상수가 낮은 상기 중합체는 원칙적으로 하기 기준을 만족하여야 한다.
- 폭 0.35 pm 미만의 충전 트렌치,
- 400 ℃ 초과의 유리 전이 온도,
- 저습도 흡수율 (1 % 미만),
- 개선된 열안정도 (450 ℃에서 1 %/h 미만)
- 금속층 및 기타 유전층에 대한 개선된 접착도
또한, 침착된 중합체층은 기계 화학적 연마에 의해 후속적으로 평활화될 수 있어야 한다.
문헌 [Y.L. Wang 등, Thin Solid Films, (1997), 308-309, 550-554면]에서는 염기성 매질 (pH = 10.2) 중 발연 실리카 입자 또는 산성 매질 (pH = 3.3-4.6) 중 산화지르코늄 입자를 포함하는 연마 용액에 의해 알킬 실록산층을 연마하였다.
문헌 [G.R. Yang 등, J. of Electronic Materials, Vol. 26, no. 8, 1997, 935-940면]에서는 산성 또는 알칼리성 매질 중 알루미늄 입자를 포함하는 상이한 연마 용액으로 연마한 후에 얻어진 파릴렌(R)N 층의 표면 품질을 연구하였다. 얻어진 연마 속도는 사용되는 연마 용액에 관계 없이 낮다.
문헌 [J.M. Neirynck 등, Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 1995, vol. 381, 229-235면]에서는 유전 상수가 낮은 세가지 유형의 중합체, 파릴렌(R), 벤조시클로부텐 (BCB) 및 불소화 폴리이미드를 염기 또는 산 매질 중에 알루미늄 입자를 포함하는 연마 용액에 의해 연마하려고 시도하였다.
최근에는, 마이크로일렉트로닉 상호접속 공정 중에 유전 상수가 낮은 중합체층의 집적이 기계 화학적 연마에 의해 평활화 단계 동안에 주로 상기 유형의 물질에 얻어진 불충분한 성능으로 어려움을 겪고 있다. 상기 단계는 특히 연마 속도 및 연마된 표면의 표면 상태에 관하여 완전히 해결되지 못하였다.
실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 콜로이드성 실리카 입자를 함유하는 양이온화 콜로이드성 실리카의 수성 산 현탁액을 사용하면 유전 상수가 낮은 중합체 기재 절연 물질의 층, 특히 SiLK(R)형의 층이 연마되어 연마 속도, 연마 균일도 및 연마된 표면의 표면 상태 특성에 있어서 매우 양호한 배합이 얻어진다.
따라서 본 출원의 대상은 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 콜로이드성 실리카 입자를 함유하는 양이온화 콜로이드성 실리카의 수성 산 현탁액 및 현탁액 매질로서 물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유전 상수가 낮은 중합체 기재 절연 물질로 제조된 층을 위한 기계 화학적 연마 조성물이다.
"양이온화 콜로이드성 실리카의 수성 산 현탁액"이란 특히 문헌 [The Chemistry of Silica - R. K. Iler-Wiley Interscience (1979) 410-411면]에 기재되어 있는 3 또는 4가 금속 산화물, 예를 들면 알루미늄, 크롬, 갈륨, 티탄 또는 지르코늄에 의해 표면 개질된 콜로이드성 실리카의 수성 산 현탁액을 의미한다.
본 발명을 사용하기에 바람직한 조건하에 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 콜로이드성 실리카 입자를 함유하는 양이온화 콜로이드성 실리카의 수성 산 용액은 나트륨으로 안정화된 알칼리성 실리카 졸이 pH 약 9에서 교반하에 도입되는 알루미늄 히드록시클로라이드 용액 약 50 중량%를 사용하여 얻어진다. 이에 따라 pH 3.5 내지 4로 조절된 양이온계 콜로이드성 실리카 입자의 안정한 현탁액이 얻어진다.
본 출원에서 "SiLK(R)유형의 유전 상수가 낮은 중합체 기재 절연 물질"이란 문헌 [P.H. Towsend 등, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1997, 476, 9 내지 17면]에 기재된 물질을 의미한다. 상기 물질은 점도 30 mPa.s의 올리고머 용액을 포함하며, 이의 중합은 촉매를 필요로 하지 않고 물의 형성을 유도하지 않는다. 중합된 그물구조는 불소를 함유하지 않는 방향족 탄화수소이다. 이의 유전 상수는 2.65이고, 유리 전이 온도는 490 ℃ 초과이고 굴절률은 1.63이다.
따라서, 높은 연마 선택율을 제공하는 조성물을 갖는 것이 바람직하다.
따라서, 본 출원인들은 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 콜로이드성 실리카 입자의 수성 산 현탁액에 소량의 계면활성제를 첨가하는 것이 질화규소(Si3N4)의 연마 속도를 매우 감소시키며 산화규소(열산화물 또는 테트라에톡시실란 산화물)의 연마 속도를 유지하게 한다는 것을 놀랍고도 예상하지 못한 방법으로 알게 되었다. 이는 500 이하의 값에 도달할 수 있는 산화규소/질화규소 연마 선택율에 있어서 유의한 증가로서 해석된다.
본 출원인들은 또한 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 콜로이드성 실리카 입자의 수성 산 현탁액에 소량의 계면활성제를 첨가하는 것이 유전 상수가 낮은 중합체의 연마 속도가 상당히 증가하게 한다는 것을 놀랍고도 예상하지 못한 방법으로 알게 되었다.
따라서 본 발명의 대상은 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 콜로이드성 실리카 입자의 수성 산 현탁액 및 계면활성제를 포함하거나 또는 바람직하게는 이루어지는 것을 특징으로 하는 집적회로 산업용 연마 조성물이다.
본 발명의 수성 산 현탁액의 콜로이드성 실리카 입자의 평균 직경은 유리하게는 12 내지 100 nm, 바람직하게는 35 내지 50 nm이다.
상기 콜로이드성 실리카의 수성 현탁액은 알칼리성 실리케이트, 특히 나트륨 또는 칼륨, 또는 에틸 실리케이트로부터 얻어질 수 있다. 상기 두 경우에서 당업자들에게 알려져 있고, 문헌 [KK. Iler, The Chemistry of silica, 9장, 331 내지 343면, Wiley Interscience, 1979]에 기재된 방법을 사용함으로써 직경이 12 내지 100 nm이고 실록산형 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 입자를 함유하는 콜로이드성 실리카의 수성 산 현탁액을 얻을 수 있다.
상기 콜로이드성 실리카의 수성 산 현탁액의 pH는 바람직하게는 1 내지 5, 및 가장 특히 2 내지 3이다.
본 출원의 구체적인 대상은 연마 물질, 즉 콜리이드성 실리카의 농도가 5 내지 50 중량%, 현저하게는 20 내지 40 중량%, 특히 25 내지 35 중량% 및 가장 특히 약 30 중량%로 포함되는, 상기와 같은 연마 조성물이다.
사용된 계면활성제는 질화규소의 연마 속도를 상당히 감소시키는 반면, 산화규소의 연마 속도는 유지하게 한다. 따라서 질화규소에 대한 산화규소의 선택적 연마가 얻어진다. 또한 이는 유전 상수가 낮은 중합체의 연마 속도를 매우 유의하게 증가시킨다.
연마 조성물에 사용되는 계면활성제(들)의 양은 0.001 내지 5 부피%, 현저하게는 0.005 내지 2 부피% 및 매우 바람직하게는 0.01 내지 1 부피%의 농도에 상응한다. 사용된 계면활성제는 예를 들면 하기 실시예에서 인용되는 바와 같은 시판되고 있는 제품일 수 있다.
바람직하게는 본 발명에 따른 연마 조성물은 산화제 5 % 미만을 함유하고, 보다 특히 산화제를 전혀 함유하지 않는다.
양호한 장기간 보존 시간을 갖는 연마 조성물이 형성되는 경우 콜리이드성 실리카 기재 수성 산 연마 용액을 불안정화시키는 경향이 있어 연마 조성물의 보존 시간을 감소시키는 양이온계 계면활성제와는 대조적으로 바람직하게는 음이온형 또는 비이온형의 계면활성제가 사용되어야 함을 알게 되었다. 매우 바람직하게는 본 출원인들이 예상하지 못하고 매우 설득적인 결과를 얻은 음이온계 계면활성제가 사용될 것이다.
본 발명에 따른 조성물은 놀라운 품질, 및 특히 하기 특성을 갖는다.
- 계면활성제의 농도에 따라 넓은 범위의 값(5 내지 500)에 걸쳐 조절될 수 있는 SiO2/Si3N4연마 선택율 (농도를 증가시키는 것이 일반적으로 선택율을 증가시킴),
- 연마된 산화규소층의 우수한 표면 상태,
- 개선된 산화규소 연마 균일도,
- 매우 양호한 평활화 효과,
- 유전 상수가 낮은 중합체에 대한 매우 양호한 연마 속도.
이는 특히 집적회로 산업용 연마재의 형성을 위한 본 발명에 따른 조성물의 사용을 정당화한다.
상기 이유로 본 발명의 대상은 또한 직경이 12 내지 100 nm이고 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 입자를 함유하는 pH 1 내지 5의 콜리이드성 실리카의 수성 산 현탁액 및 바람직하게는 음이온형 또는 비이온형 계면활성제로 함침된 포를 포함하는 것을 특징으로 하는, 집적회로 산업에 있어서 기계 화학적 연마용 연마재이다.
최종적으로는 본 발명의 대상은 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 콜로이드성 실리카 입자의 수성 산 현탁액 및 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물로 함침된 지지체를 사용하여 산화규소층, 질화규소층 및 유전 상수가 낮은 중합체층을 마찰시키는 것을 포함하는, 집적회로 산업에 있어서 기계 화학적 연마 방법이다.
본 발명의 연마 조성물을 위한 상기 제시된 바람직한 조건은 본 발명의 또다른 대상이다.
본 발명의 범위는 본 발명의 잇점을 설명하는 것을 목적으로 하는 하기 제공되는 실시예를 참고로 하여 보다 잘 이해될 것이다.
〈실시예 1〉
콜로이드성 실리카 산 pH 및 2급 n-알칸 술포네이트 유형의 음이온형 계면활성제를 갖는 수성 현탁액 기재 연마재에 의한 웨이퍼의 기계 화학적 연마의 실시예.
각각의 규소 웨이퍼 상에 산화규소(SiO2) 6000 Å 두께의 열성장물 또는 질화규소(Si3N4) 1600 Å 두께의 침착이 존재하였다.
이어서 이에 따라 형성된 웨이퍼를 하기 연마 조건으로 PRESI 2000 연마기 상에서 연마하였다.
- 축기전력 0.5 daN/㎠
- 회전테이블 속도 30 r.p.m.
- 헤드 속도 42 r.p.m.
- 연마 온도 10 ℃
- 연마 유속 100 ㎤/분
- 포 IC 1400 (로델)
하기 특성을 갖는 콜로이드성 실리카의 수성 산 현탁액 및 탄소 원자수 13 내지 18의 쇄길이 및 평균 분자량 약 328을 갖는 2급 알칸 술포네이트 유형 계면활성제 [상품명 에멀조겐(Emulsogen) EP(R), Clariant 제품]를 사용함.
- 수성 현탁액의 pH: 2.5
- 기본 콜로이드성 실리카 입자의 평균 직경: 50 nm
- 콜로이드성 실리카의 농도: 30 중량%
하기 결과를 얻었다.
| 시험 | EP 에멀조겐(부피%) | SiO2연마 속도(Å/분) | Si3N4연마 속도(Å/분) | SiO2/Si3N4연마 선택율 |
| 1 | 0.25 | 1151 | 9 | 128 |
| 2 | 0.50 | 1232 | 7 | 176 |
| 3 | 1.00 | 1273 | 9 | 141 |
| 4 | 0 | 1145 | 527 | 2 |
계면활성제 없는 견본 (샘플 4)과 비교하여 하기 결과를 알게 되었다.
- 사용된 음이온계 계면활성제의 양에 따라 산화규소층의 연마 속도가 약간 증가된다.
- 사용된 음이온계 계면활성제의 양에 따라 소량의 계면활성제를 사용하여도 질화규소층의 연마 속도가 매우 크게 감소한다.
- 그 결과, SiO2/Si3N4연마 선택율이 2 (음이온계 계면활성제가 없음)로부터 음이온계 계면활성제 0.25 내지 1 %의 존재하에 128 내지 176의 값으로 증가하여 상당히 개선된다.
- 연마된 산화규소층의 표면 상태가 우수하다.
- 산화규소의 연마 균일도가 개선된다.
〈실시예 2〉
실시예 1과 유사한 콜로이드성 실리카 및 음이온계 계면활성제의 수성 산 현탁액에 의해 규소 웨이퍼 상에 침착된 테트라에톡시실란 (TEOS)의 연마 속도를 동일 유형의 규소 웨이퍼 상에 침착된 질화규소 (Si3N4) 층의 연마 속도에 대하여 연구하였다.
실시예 1과 동일 수행 조건하이지만
- 수성 현탁액의 pH: 2.5
- 기본 콜로이드성 실리카 입자의 평균 직경: 35 nm
- 콜로이드성 실리카의 농도: 30 중량%
의 특성을 갖는 콜로이드성 실리카의 수성 산 현탁액 및 실시예 1의 것과 유사한 2급 n-알칸 술포네이트 유형의 음이온계 계면활성제를 사용하여 하기 결과를 얻었다.
| 시험 | EP 에멀조겐부피(%) | TEOS 연마 속도(Å/분) | Si3N4연마 속도(Å/분) | TEOS/Si3N4연마 선택율 |
| 5 | 0.05 | 2007 | 98 | 20 |
| 6 | 0.10 | 1989 | 24 | 83 |
| 7 | 0.50 | 2193 | 7 | 313 |
| 8 | 1.00 | 2075 | 4 | 520 |
| 9 | 0 | 1905 | 438 | 4.4 |
계면활성제 없는 견본 (샘플 9)과 비교하여, 하기 결과를 알게 되었다.
- 음이온계 계면활성제가 수성 산 콜로이드성 실리카 연마 용액에 첨가되는 경우 TEOS 침착의 연마 속도가 약간 증가한다.
- 사용되는 음이온계 계면활성제의 양이 보다 많이 증가하는 경우 질화규소의 연마 속도가 상당히 감소한다.
- 그 결과, TEOS/Si3N4연마 선택율이 4.4 (음이온계 계면활성제가 없음)로부터 520 (2급 n-알칸 술포네이트 유형의 1 % 음이온계 계면활성제의 존재)으로 증가하여 상당히 개선된다.
- 연마된 TEOS 산화물 층의 표면 상태가 우수하다.
- TEOS 산화물 연마 균일도가 개선된다.
〈실시예 3〉
실시예 1과 동일 수행 조건하이지만,
- 수성 현탁액의 pH: 2.5
- 기본 콜로이드성 실리카 입자의 평균 직경: 35 nm
- 콜로이드성 실리카의 농도: 30 중량%
의 특성을 갖는 콜로이드성 실리카의 수성 산 현탁액 및 소듐 도데실 술페이트인 계면활성제를 사용하여 하기 결과를 얻었다.
| 시험 | EP 에멀조겐부피% | SiO2연마 속도(Å/분) | Si3O4연마 속도(Å/분) | SiO2/Si3N4연마 선택율 |
| 10 | 0.5 | 1224 | 18 | 68 |
| 11 | 0 | 1308 | 438 | 3 |
계면활성제 없는 견본 (샘플 11)과 비교하여 하기 결과를 알게 되었다.
- 0.5 % 소듐 도데실 술페이트가 있는 산화규소층의 연마 속도가 약간 감소한다.
- 0.5 % 소듐 도데실 술페이트가 있는 질화규소층의 연마 속도가 상당히 감소한다.
- 그 결과, 연마 선택율이 3 (소듐 도데실 술페이트가 없음)으로부터 0.5 % 소듐 도데실 술페이트에 의해 68로 증가하여 상당히 개선된다.
〈실시예 4〉
실시예 3과 동일 수행 조건하이지만, 실시예 3의 열 SiO2층 대신에 TEOS 산화물층을 연마하여 하기 결과를 얻었다.
| 시험 | EP 에멀조겐부피% | TEOS 연마 속도(Å/분) | Si3N4연마 속도(Å/분) | TEOS/Si3N4연마 선택율 |
| 12 | 0.5 | 1687 (17 %) | 18 | 94 |
| 13 | 0 | 1905 (11 %) | 438 | 4.4 |
계면활성제 없는 견본 (샘플 13)과 비교하여 하기 결과를 알게 되었다.
- 0.5 % 소듐 도데실 술페이트가 첨가되는 경우 TEOS 침착의 연마 속도가 약간 감소한다.
- 질화규소의 연마 속도가 상당히 감소한다.
- TEOS/Si3N4연마 선택율이 4.4 (계면활성제 없음)로부터 94 (0.5 % 소듐 도데실 술페이트의 존재)로 증가하여 상당히 개선된다.
〈비교예 1〉
실시예 1과 동일 수행 조건하이지만,
- 수성 현탁액의 pH: 7
- 기본 콜로이드성 실리카 입자의 평균 직경: 50 nm
- 콜로이드성 실리카의 농도: 30 중량%
의 특성을 갖는 콜로이드성 실리카의 수성 산 현탁액 및 실시예 1의 것과 유사한 2급 n-알칸 술포네이트 기재 계면활성제를 사용하여 하기 결과를 얻었다.
| 시험 | EP 에멀조겐부피% | SiO2연마 속도(Å/분) | Si3O4연마 속도(Å/분) | SiO2/Si3N4연마 선택율 |
| 14 | 1.00 | 1690 (17 %) | 534 | 3.2 |
| 15 | 0 | 1662 (11 %) | 504 | 3.3 |
상기 실시예에서 1 % EP 에멀조겐과 함께 중성 pH를 갖는 콜로이드성 실리카 현탁액을 사용하는 것은 음이온계 계면활성제 없는 조성물에 비하여 SiO2층 및 Si3N4층의 연마 속도를 변화시키지 않으므로 본 발명의 범위에서 불량한 3.2 내지 3.3 정도에 유지되는 SiO2/Si3N4연마 선택율에 있어서 개선이 이루어지지 않았음을 알게 되었다.
〈비교예 2〉
실시예 1과 동일 수행 조건하이지만,
- 수성 현탁액의 pH: 11
- 기본 콜로이드성 실리카 입자의 평균 직경: 50 nm
- 콜로이드성 실리카의 농도: 30 중량%
의 특성을 갖는 콜로이드성 실리카 현탁액 및 실시예 1의 것과 유사한 2급 n-알칸 술포네이트 유형 계면활성제를 사용하여 하기 결과를 얻었다.
| 시험 | EP 에멀조겐부피% | SiO2연마 속도(Å/분) | Si3N4연마 속도(Å/분) | SiO2/Si3N4연마 선택율 |
| 16 | 0.50 | 1588 | 492 | 3.2 |
| 17 | 1.00 | 1556 | 501 | 3.1 |
| 18 | 0 | 1555 | 495 | 3.1 |
상기 실시예에서 0.5 내지 1 % EP 에멀조겐과 함께 염기성 pH를 갖는 콜로이드성 실리카 현탁액을 사용하는 것은 SiO2산화물층 및 Si3N4층의 연마 속도를 변화시키지 않으므로 본 발명의 범위에서 불량한 3.1 내지 3.2 정도에 유지되는 SiO2/Si3N4연마 선택율에 있어서 개선이 이루어지지 않았음을 알게 되었다.
〈실시예 5〉
각각의 규소 웨이퍼 상에 1000 Å 두께의 유전 상수가 낮은 SiLK(R)유형 중합체의 침착이 존재하며 이에 따라 상기 층은 450 ℃에서 조질함으로써 중합되었다.
실시예 1과 동일 수행 조건하이지만,
- 수성 현탁액의 pH: 2.5
- 기본 콜로이드성 실리카 입자의 평균 직경: 50 nm
- 콜로이드성 실리카의 농도: 30 중량%
의 특성을 갖는 콜로이드성 실리카의 수성 산 현탁액 및 실시예 1의 것과 유사한 2급 n-알칸 술포네이트 유형의 음이온계 계면활성제를 사용하여 하기 결과를 얻었다.
| 시험 | EP 에멀조겐부피% | SiLK(R)연마 속도(Å/분) | 연마 균일도(%) |
| 19 | 0.5 | 1695 | 14.5 |
| 20 | 0 | 14 | 유의적이지 않음 |
계면활성제 없는 견본 (샘플 20)과 비교하여 하기 결과를 알게 되었다.
- 음이온계 계면활성제가 수성 산 콜로이드성 실리카 연마 용액에 첨가되는 경우 SiLK 침착의 연마 속도가 상당히 증가한다.
- 음이온계 계면활성제가 수성 산 콜로이드성 실리카 용액에 첨가되는 경우 SiLK 침착 연마 균일도가 양호하다.
〈비교예 3〉
실시예 5와 동일 수행 조건하이지만,
- 수성 현탁액의 pH: 12
- 기본 콜로이드성 실리카 입자의 평균 직경: 50 nm
- 콜로이드성 실리카의 농도: 30 중량%
의 특성을 갖는 콜로이드성 실리카 현탁액 및 실시예 5의 것과 유사한 2급 n-알칸 술포네이트 유형 계면활성제를 사용하여 하기 결과를 얻었다.
| 시험 | EP 에멀조겐부피% | SiLK 연마 속도(Å/분) | 연마 균일도(%) |
| 21 | 0.5 | 17 | 유의적이지 않음 |
상기 실시예에서 0.5 % EP 에멀조겐과 함께 염기성 pH를 갖는 콜로이드성 실리카 현탁액의 사용은 본 발명의 범위에서 불량한 매우 낮은 연마 속도를 제공함을 알게 되었다.
실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 콜로이드성 실리카 입자를 함유하는 양이온화 콜로이드성 실리카의 수성 산 현탁액을 사용하면 유전 상수가 낮은 중합체 기재 절연 물질의 층, 특히 SiLK(R)형의 층이 연마되어 연마 속도, 연마 균일도 및 연마된 표면의 표면 상태 특성에 있어서 매우 양호한 배합이 얻어진다.
Claims (16)
- 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 콜로이드성 실리카 입자의 수성 산 현탁액 및 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 집적회로 전자공업용 연마 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물의 pH가 1 내지 5인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조성물의 pH가 2 내지 3인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 연마 입자의 평균 직경이 12 nm 내지 100 nm인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 연마 입자의 평균 직경이 35 nm 내지 50 nm인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 연마 입자의 농도가 5 중량% 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 연마 입자의 농도가 25 중량% 내지 35 중량%인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 계면활성제의 농도가 0.001 부피% 내지 5 부피%인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 계면활성제의 농도가 0.01 부피% 내지 1 부피%인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 계면활성제가 음이온형 또는 비이온형인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 계면활성제가 음이온형인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
- 직경이 12 내지 100 nm이고 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 입자를 함유하는 pH 1 내지 5의 콜로이드성 실리카의 수성 산 현탁액 및 계면활성제로 함침된 포를 포함하는 것을 특징으로 하는, 집적회로 전자공업에서의 기계 화학적 연마용 연마재.
- 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 콜로이드성 실리카 입자의 수성 산 현탁액 및 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물로 함침된 지지체를 사용하여 산화규소층을 마찰시키는 것을 포함하는, 집적회로 산업에서의 기계 화학적 연마 방법.
- 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 콜로이드성 실리카 입자의 수성 산 현탁액 및 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물로 함침된 지지체를 사용하여 질화규소층을 마찰시키는 것을 포함하는, 집적회로 산업에서의 기계 화학적 연마 방법.
- 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 콜로이드성 실리카 입자의 수성 산 현탁액 및 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물을 사용하여 산화규소층 및 또다른 질화규소층의 선택적 기계 화학적 연마를 수행하는 것을 포함하는, 집적회로 산업에서의 기계 화학적 연마 방법.
- 실록산 결합으로 서로 결합되지는 않은 개별화된 콜로이드성 실리카 입자의 수성 산 현탁액 및 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물로 함침된 지지체를 사용하여 유전 상수가 낮은 중합체의 층을 마찰시키는 것을 포함하는, 집적회로 산업에서의 기계 화학적 연마 방법.
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