KR20060051751A - 연마 조성물 및 그것을 사용한 연마 방법 - Google Patents

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켄지 타케노우치
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후지 샤신 필름 가부시기가이샤
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Abstract

테트라졸 화합물과 그 유도체 및 안트라닐산 화합물과 그 유도체로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물; 회합 연마 입자를 포함하는 연마 입자; 및 산화제를 포함하는 연마 조성물.

Description

연마 조성물 및 그것을 사용한 연마 방법{POLISHING COMPOSITION AND METHOD OF POLISHING WITH THE SAME}
본 발명은 반도체 장치 제작에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 반도체 장치 제작에서의 배선 공정에 사용되는 연마 조성물에 관한 것이고, 상기 조성물을 사용한 연마 방법에 관한 것이다.
반도체 집적 회로(이하, LSI라 함)로 대표되는 반도체 장치의 개발에 있어서, 고집적도 및 고속화의 경향을 만족시키기 위해, 최근에 배선의 다층 정렬 및 소형화에 입각하여 고밀도화/고집적도화를 달성하는 것이 요구되고 있다. 화학적 기계 연마(이하, CMP라 함)는 이들을 위한 기술로서 사용되고 있다. 상기 기술은 절연성 박막(예컨대, SiO2) 및 배선으로서 사용되는 금속 박막의 연마용으로 사용되고, 배선 형성시에 과잉의 금속 박막의 제거 또는 기판 평탄화를 위한 방법이다. 상기 기술의 방법은, 예컨대, 미국특허 제4,944,836호에 기재되어 있다.
일반적으로 금속의 CMP를 위한 연마액은 연마 입자(예컨대, 알루미나) 및 산화제(예컨대, 과산화수소)를 함유한다. 그 기본 메카니즘은 상기 산화제의 의해 금 속 표면이 산화되고, 상기 연마 입자에 의해 얻어진 산화막이 제거되는 것을 포함한다고 생각된다. 상기 메카니즘은 예컨대, Journal of Electrochemical Society, 1991, Vol. 138, No. 11, pp.3460-3464에 기재되어 있다.
그러나, 고체 연마 입자를 함유하는 상기와 같은 연마 조성물에 의한 CMP인 경우, 연마 흔적(스크래치), 연마되는 전체면이 과도하게 연마되는 현상(씨닝(thinning)), 연마되는 금속 표면이 접시와 같이 우묵하게 되는 현상(디싱(dishing)) 및 금속 배선간의 절연체가 과도하게 연마되어 상기 배선 금속의 표면이 접시와 같이 우묵하게 되는 현상(에로젼(erosion)) 등의 문제가 발생된다.
또한, 반도체 표면 상에 남아있는 연마액을 제거하기 위해 연마 후에 일반적으로 행해지는 세정 공정은, 고체 연마 입자를 함유하는 연마액의 사용으로 인하여 복잡하게 된다. 또한, 상기 세정으로부터 야기된 액(폐액)의 처리는 침전에 의해 고체 연마 입자의 분리가 필요하게 되므로 비용 등에 관하여 문제가 있었다.
이들 문제를 해결하기 위한 방법은, 예컨대, Journal of Electrochemical Society, 2000, Vol. 147, No. 10, pp. 3907-3913에 기재되어 있는 연마 입자를 함유하지 않는 연마액의 사용 및 드라이 에칭의 조합에 의해 금속 표면을 연마하는 방법이 있다. JP-A-2001-127019호에 있어서, 과산화수소, 말릭산, 벤조트리아졸, 폴리(아크릴산)암모늄염 및 물을 포함하는 연마 조성물이 기재되어 있다. 이들 기술에 따라서, 반도체 기판의 돌출부 중의 금속막은 CMP에 의해 선택적으로 제거되고, 오목부 중의 금속막은 남게 되어 원하는 도체 패턴이 얻어진다. 고체 연마 입자를 함유하는 종래에 사용되던 것보다 기계적으로 더욱 소프트한 연마 패드와의 마찰에 의해서 상기 CMP가 행해지므로, 스크래치가 감소된다.
한편, 배선용 금속은 상호 연결 구조로서 일반적으로 사용되는 텅스텐 및 알루미늄을 포함한다. 텅스텐 및 알루미늄의 연마를 위한 연마액 및 방법이 JP-A-11-349926호 및 JP-A-9-22887호 등에 기재되어 있다. 그러나, 고성능을 달성하기 위해, 이들 금속보다 낮은 배선 저항을 갖는 구리를 사용한 LSI가 개발되어 있다. 구리 배선의 공지의 방법은, 예컨대, JP-A-2-278822호에 기재되어 있는 다마신 방법(damascene method)이 있다. 또한, 배선을 위한 콘택트홀 및 그루브가 층간 절연막에 동시에 형성되고 금속으로 채워지는 듀얼 다마신 방법(dual damascene method)이 집중적으로 사용되어오고 있다. 99.999% 이상의 순도를 갖는 고순도 구리 타깃(target)이 구리 배선용 타깃 재료로서 제공되고 있다. 그러나, 최근에 더욱 고밀도를 위한 배선의 소형화의 추세에 따라서, 구리 배선의 도전성, 전기적 특성 및 기타 특성을 개선시킬 필요가 있다. 이것을 달성하기 위해, 고순도 구리에 제3성분을 첨가함으로써 얻어지는 구리 합금의 사용이 연구되고 있다. 동시에 상기 고해상 고순도 재료를 손상시키지 않고 높은 생산성을 나타낼 수 있는 고속 금속 연마 기술이 요구되고 있다. 상기 구리 배선은, 종래에 사용되던 알루미늄 배선에 비하여 스크래치라 불리는 흔적이 나타나기 쉬운 경향이 있고, 한편, 그것의 연성(ductility)으로 인하여, 높은 연마 속도가 달성되지 않는다는 문제가 있다.
또한, 최근에 생산성을 개선시키기 위해, LSI제작에 사용되는 웨이퍼의 직경이 증가되고 있다. 현재, 200mm 이상의 직경을 갖는 웨이퍼가 일반적으로 사용되고 있다. 300mm이상의 사이즈의 웨이퍼를 지닌 제품이 제작되고 있다. 이와 같은 웨이 퍼 사이즈의 증가는, 중심부 및 주변부간의 각각의 웨이퍼에서의 연마 속도의 차가 크게 된다. 따라서, 면내 균일성의 개선을 위한 요구가 커지고 있다.
일본특허 제3,509,188호, JP-A-8-8218호 및 JP-A-2001-226666호에는, 연마 속도, 스크래치 억제 등의 개선의 관점에서 코팅층을 갖는 연마 입자가 기재되어 있다.
LSI의 생산성을 더욱 증가시키기 위해, 상기와 같은 구리 금속 및 구리 합금으로 형성되는 배선의 연마 속도가 더욱 빠른 CMP를 위해 증가되는 것이 요구되는 상술의 상황 때문에 본 발명이 달성되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 높은 CMP속도 및 디싱과 스크래칭이 감소된 화학적 기계적 연마가 가능한 연마 조성물을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 상기 연마 조성물의 문제에 대해 집중적인 연구를 행하였다. 그 결과, 후술의 염마 조성물을 사용함으로써 상기 문제들을 해결할 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 상기 목적이 달성되었다. 즉, 본 발명은 이하의 것이 제공된다.
(1)테트라졸 화합물과 그 유도체 및 안트라닐산 화합물과 그 유도체로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물; 회합 연마 입자(associative abrasive particle)를 포함하는 연마 입자; 및 산화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
(2)상기 (1)에 있어서, 상기 회합 연마 입자의 비율은 전체 연마 입자에 대 해 10부피% 이상인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
(3)상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 회합 연마 입자는 10~300nm의 범위로 평균 장축(major-axis) 길이를 갖고, 1이상 10이하의 회합도(degree of association)를 갖는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
(4)상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 연마 조성물을 피연마면과 접촉시키는 공정; 및 상기 피연마면을 연마면과 상대적으로 운동시킴으로써 상기 표면을 연마시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마방법.
상기의 문제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 회합 연마 입자 및 테트라졸 화합물과 그 유도체, 및 아트라닐산 화합물과 그 유도체로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 함유하는 연마 조성물을 사용하는 것이 효과적이라는 것을 발견하였다.
상대적으로 낮은 회합도를 갖는 연마 입자나 1차 입자에 비하여 상대적으로 높은 회합도를 갖는 연마 입자는 높은 연마 속도를 가질 뿐만 아니라, 특히, 고압면 상의 연마에서 더욱 높은 연마 속도를 갖는다. 이 특징으로 인하여, 이들 연마 입자는 돌출부 등의 더욱 높은 압력을 받는 피연마면(work surface) 부분을 상대적으로 빠르게 제거한다. 이와 같은 연마 입자는 상기 금속 배선층의 오목부 및 돌출부에 기인한 공정을 빨리 해소하고, 과잉 금속 배선층도 효율적으로 제거한다. 따라서, 높은 스루풋(throughput)도 달성된다. 그러나, 회합 입자는 상대적으로 높은 마모력을 가지므로, 피연마면이 스크래치에 의해 손상되는 문제가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 CMP용으로 높은 평탄력 및 디싱 억제력을 갖는 회합 연마 입자를 함유하고, 또한, 테트라졸 화합물과 그 유도체, 및 안트라닐산 화합물과 그 유도체 중 적어도 하나를 함유하는 연마액이 사용된다. 상기 연마액의 사용으로 인하여, 높은 마모력 및 충분한 디싱 억제력을 유지하면서, 스크래치에 대한 내성을 갖는 피연마면을 형성할 수 있다.
본 발명의 연마액에 있어서, 상기 테트라졸 화합물 또는 그것의 유도체, 또는 안트라닐산 화합물 또는 그것의 유도체는 금속 배선부 또는 베리어층 표면상에 흡착되거나 또는 접착되어 보호층을 형성함으로써, 상기 연마 입자, 연마층 등에 의한 스크래칭에 대하여 효과적으로 보호된다고 생각된다.
이와 같이, 회합 입자로 인하여 높은 평탄력 및 높은 연마력을 유지하면서 우수한 비스크래치성을 갖는 연마액이 개발되었다.
오목부의 연마가 높을수록, 디싱이 더욱 강해진다. 따라서, 오목부의 연마가 낮은 것이 바람직하다.
즉, 이하가 추정된다. 기판 상의 과잉 금속 배선이 CMP에 의해 제거될 때, 낮은 회합 연마 입자 및 1차 입자는 상대적으로 높은 자유도(degree of freedom)로 인하여 과잉의 연마에 의해 배리어층 보다 낮게 되는 배선부가 연마되는 경향이 있다. 한편, 높은 회합 연마 입자는 그들의 형태로 인하여 연마시키는 경우가 적어 만족스러운 성능을 갖는다.
본 발명의 실시형태를 이하에 설명한다.
반도체 장치 제작에서의 화학적 기계적 연마를 위해 연마액으로서 사용되는 본 발명의 연마 조성물은, 테트라졸 화합물과 그 유도체, 및 안트라닐산 화합물 및 그 유도체로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물; 회합 연마 입자; 및 산화제를 함유한다.
일반적으로, 본 발명의 연마 조성물은 수용액이다.
상기 조성물은 유기산 및 아미노산으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 연마 조성물은 다른 성분을 더 함유해도 좋다. 바람직한 성분은 계면활성제, 수용성 폴리머 및 첨가제가 포함된다.
상기 연마 조성물에 함유되는 각각의 이와 같은 성분은 하나의 화합물로 이루어져도 좋고, 또는 2개 이상의 화합물의 조합으로 이루어져도 좋다.
본 발명에서 사용되는 "연마 조성물"이란, 연마에 사용되는 연마액(즉, 임의로 희석되는 연마액)뿐만 아니라 농축된 연마액도 포함하는 것을 의미한다. "농축" 또는 "농축된 연마액"이란, 연마를 위해 사용되는 연마액보다 높은 용질 농도를 갖도록 제작된 연마액을 의미한다. 연마에 사용될 때의 상기 농축액 또는 농축된 연마액은 물, 수용액 등으로 희석된다. 일반적으로 농축비는 1~20부피배이다. 본 명세서에서의 "농축된" 및 "농축"이란, 사용시의 상태에 비하여 "농후" 및 "농후액"을 의미하도록, 통상의 용도에 따라서 사용된다. 즉, 여기서의 이들 용어들은, 물리적 농축 조작, 증발 등이 포함된 일반적 용도의 것과 다른 의미를 갖도록 사용된다.
상기 구성 성분이 이하에 설명된다.
(회합 연마 입자)
본 발명의 연마 조성물에 함유된 회합 연마 입자는, 본래 분리된 입자 경계를 갖는 입자로 이루어지고, 이들은 화학적 결합으로 인하여 공간 중에서 단일 입자로서 이동하는 각각의 입자이다. 그것의 예로는 코쿤형(cocoon-form) 콜로이달 실리카 입자(예컨대, JP-A-11-60232호에 기재되어 있음)가 포함된다.
상기 회합도는 (입자 직경)/(1차 입자 직경)으로서 산출될 수 있다.
회합 연마 입자를 제작하기 위한 방법의 예로는, 이하의 방법이 포함된다.
알콕시실란이 가수분해되어 콜로이달 실리카가 성장한다. 이 조작에 있어서, 여기서 기재된 원료의 적하의 속도는 회합도를 변화시키기 위해 조절된다. 또한, 가수분해는 처음에 pH 2~4에서, 최종적으로 pH 9~10에서 행해져 회합 입자가 얻어지는 방법을 사용할 수 있다. pH가 산성 영역에 있는 기간이 길수록 높은 회합 입자가 형성되는 경향이 높아진다.
후술한 것 등의 연마 입자의 다른 종류가 상기 회합 연마 입자에 조합되어 사용되더라도, 상기 연마액에 함유된 전체 입자 중의 상기 회합 연마 입자의 비율은, 디싱 억제력 및 연마 속도의 개선의 관점에서 10부피% 이상이 바람직하고, 40부피% 이상이 더욱 바람직하다.
피연마면에서의 스크래치 형성을 방지하는 관점에서, 상기 회합 연마 입자의 장축 길이는 300nm 이하가 바람직하고, 10~300nm가 더욱 바람직하다. 또한, 상기 회합 연마 입자의 장축 길이가 단축(minor-axis) 길이의 5배 이하가 되는 것이 바람직하다.
또한, 회합도의 분산폭을 좁게 하여 스크래치를 방지하는 관점에서, 회합도 는 1이상 10이하가 바람직하고, 1.2~10의 범위가 더욱 바람직하며, 1.2~4의 범위가 가장 바람직하다.
본 발명에 따라서, 상기 회합 연마 입자와 조합으로 사용되어도 좋은 다른 연마 입자의 예로는, 일반적으로 사용되는 연마 입자가 포함된다. 그 구체예로는, 실리카(침전 실리카, 건식 실리카(fumed silica), 콜로이달 실리카 및 합성 실리카), 세리아, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 게르마니아, 산화 망간, 탄화 규소, 폴리스티렌, 폴리아크릴계 및 폴리테레프탈레이트계가 포함된다. 이와 같은 연마 입자는, 5~1,000nm의 평균 입자경을 갖는 것이 바람직하고, 10~200nm의 평균 입자경을 갖는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 회합 연마 입자 및 다른 연마 입자를 포함하는 전체 연마 입자의 총량은, 사용되는 전체 연마 조성물에 대해 0.01~20질량%가 바람직하고, 0.05~5질량%가 더욱 바람직하다.
연마 속도에 관하여 충분한 효과를 얻는 관점에서, 전체 연마 입자의 총량은 0.01질량% 이상이 바람직하다. CMP속도에서의 개선 한계의 점에서, 그것의 총량은 20질량% 이하가 바람직하다.
(테트라졸 화합물과 그 유도체 및 안트라닐산 화합물과 그 유도체)
상기 연마 조성물은 테트라졸 화합물과 그 유도체 및 안트라닐산 화합물과 그 유도체로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물을 더 함유한다.
테트라졸 화합물과 그 유도체는 식(I)로 나타내어지는 화합물이 바람직하지만, 상기 안트라닐산 화합물과 그 유도체는 식(II)로 나타내어지는 화합물이 바람 직하다.
Figure 112005054632931-PAT00001
식(I)에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내지만, R1과 R2는 서로 결합하여 고리를 형성해도 좋다. R1 및 R2가 각각 동시에 수소원자인 경우, 일반식(I)으로 나타내어지는 화합물은 그들의 호변체(tautomer)이어도 좋다.
식(II)에 있어서, R3~R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 치환기를 나타내지지만, R3~R6 중 임의의 인접한 2개는 서로 결합하여 고리를 형성해도 좋다. M+는 양이온을 나타낸다.
본 명세서에서의 기(원자단)의 표현에 대해서, "치환"도 "미치환"도 포함하지 않는 표현은, 치환기를 갖지 않는 기와 하나 이상의 치환기를 갖는 기를 모두 의미한다. 예컨대, "알킬기"는, 치환기를 갖지 않는 알킬기(미치환 알킬기) 및 하나 이상의 치환기를 갖는 알킬기(치환 알킬기) 모두를 의미한다.
식(1)에서의 R1 및 R2로 나타내어지는 치환기는 특별히 한정되지 않지만, 그것의 예로는 이하의 것이 포함된다.
R1 및 R2로 나타내어지는 치환기의 예로는, 할로겐 원자(불소, 염소, 브롬 및 요오드 원자), 알킬기(비시클로알킬기 등의 다환식(polycyclic) 알킬기이어도, 활성 메틴기를 함유하여도 좋은 직쇄상, 분기상 또는 고리상 알킬기), 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로고리상기(각각의 헤테로 원자는 임의의 위치에 존재해도 좋다), 아실기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 헤테로시클로-옥시카르보닐기, 카르바모일(N-히드록시카르바모일, N-아실카르바모일기, N-술포닐카르바모일기, N-카르바모일카르바모일, 티오카르바모일 및 N-술파모일카르바모일 등의 치환 카르바모일기이다), 카르바조일, 카르복시 또는 그것의 염, 옥사릴, 옥사모일, 시아노, 카본이미도일, 포르밀, 히드록시, 알콕시기(에틸렌옥시 또는 프로필렌옥시기의 반복 단위를 함유하는 것을 포함한다), 아릴옥시기, 헤테로시클로-옥시기, 아실옥시기, (알콕시 또는 아릴옥시)카르보닐옥시기, 카르바모일옥시, 술포닐옥시기, 아미노, (알킬, 아릴 또는 헤테로시클로)아미노기, 아실아미노기, 술폰아미도기, 우레이도, 티오우레이도, N-히드록시우레이도, 이미도, (알콕시 또는 아릴옥시)카르보닐아미노기, 술파모일아미노, 세미카르바지도, 티오세미카르바지도, 히드라지노, 암모니오, 옥사모일아미노, N-(알킬 또는 아릴)술포닐우레이도기, N-아실우레이도기, N-아실술파모일아미노기, 히드록시아미노, 니트로, 4급 질소 원자(예컨대, 피리디니오, 이미다졸리오, 퀴놀리니오 및 이소퀴놀리니오)를 함유하는 헤테로고리상기, 이소시아노, 이미노, 머캡토, (알킬, 아릴 또는 헤테로시클로)티오기, (알킬, 아릴, 또는 헤테로시클로)디티오기, (알킬 또는 아릴)술포닐기, (알킬 또는 아 릴)술피닐기, 술포 또는 그것의 염, 술파모일(N-아실술파모일기 및 N-술포닐술파모일기 등의 치환 술파모일기이다) 또는 그것의 염, 포스피노, 포스피닐, 포스피닐옥시, 포스피닐아미노 및 실릴이 포함된다.
"활성 메틴기"란, 2개의 전자 끄는 기(electron-attracting group)로 치환된 메틴기를 의미한다. "전자 끄는 기"란, 예컨대, 아실, 알콕시카르보닐, 아릴옥시카르보닐, 카르바모일, 알킬술포닐, 아릴술포닐, 술파모일, 트리플루오로메틸, 시아노, 나트로 또는 카본이미도일기를 의미한다. 상기 2개의 전자 끄는 기는, 서로 결합하여 고리상 구조를 형성해도 좋다. "염"이란, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속 또는 중금속 등의 양이온에 의한 염, 또는 암모늄 이온 또는 포스포늄 이온 등의 유기성 양이온에 의한 염을 의미한다.
이들 치환기 중 바람직한 것으로는, 예컨대, 할로겐 원자(불소, 염소, 브롬 및 요오드 원자), 알킬기(바이시클로알킬기 등의 다환식 알킬기이어도 좋고, 또는 활성 메틴기를 함유하여도 좋은 직쇄, 분기 또는 고리상 알킬기), 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로고리상기(각각의 헤테로 원자는 임의의 위치에 존재하여도 좋다), 아실기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 헤테로시클로-옥시카르보닐기, 카르바모일, N-히드록시카르바모일, N-아실카르바모일기, N-술포닐카르바모일기, N-카르바모일카르바모일, 티오카르바모일, N-술파모일카르바모일, 카르바조일, 옥사릴, 옥사모일, 시아노, 카본이미도일, 포르밀, 히드록시, 알콕시기(에틸렌옥시 또는 프로필렌옥시기의 반복 단위를 함유하는 것이 포함된다), 아릴옥시기, 헤테로시클로-옥시기, 아실옥시기, (알콕시 또는 아릴옥시)카르보닐옥시기, 카르바모일옥 시, 술포닐옥시기, (알킬, 아릴 또는 헤테로시클로)아미노기, 아실아미노기, 술폰아미도기, 우레이도, 티오우레이도, N-히드록시우레이도, 이미도, (알콕시 또는 아릴옥시)카르보닐아미노기, 술파모일아미노, 세미카르바지도, 티오세미카르바지도, 히드라지노, 암모니오, 옥사모일아미노, N-(알킬 또는 아릴)술포닐우레이도기, N-아실우레이도기, N-아실술파모일아미노기, 히드록시아미노, 니트로, 4차 질소 원자를 함유하는 헤테로고리상기(예컨대, 피리디니오, 이미다졸리오, 퀴놀리니오 및 이소퀴놀리니오), 이소시아노, 이미노, 머캡토, (알킬, 아릴 또는 헤테로시클로)티오기, (알킬, 아릴 또는 헤테로고리)디티오기, (알킬 또는 아릴)술포닐기, (알킬 또는 아릴)술피닐기, 술포 또는 그것의 염, 술파모일, N-아실술파모일기, N-술포닐술파모일기 또는 그것의 염, 포스피노, 포스피닐, 포스피닐옥시, 포스피닐아미노 및 실릴이다.
여기서, "활성 메틴기"란, 2개의 전자 끄는 기로 치환된 메틴기를 의미한다. 상기 전자 끄는 기의 예로는, 아실, 알콕시카르보닐, 아릴옥시카르보닐, 카르바모일, 알킬술포닐, 아릴술포닐, 술파모일, 트리플루오로메틸, 시아노, 니트로 및 카본이미도일기가 포함된다.
상기 치환기의 더욱 바람직한 예로는, 할로겐 원자(불소, 염소, 브롬 및 요오드 원자), 알킬기(바이시클로알킬기 등의 다환식 알킬기이어도 좋고, 또는 활성 메틴기를 함유하여도 좋은 직쇄상, 분기상 또는 고리상 알킬기), 알케닐기, 알키닐기, 아릴기 및 헤테로고리상기(각각의 헤테로 원자는 임의의 위치에 존재하여도 좋다)가 포함된다.
식(I)에서, 서로 결합된 R1 및 R2에 의해, 또한 -C-N-결합에 의해 형성되는 고리는 단환(monocycle) 또는 다환(polycycle)이어도 좋다. 바람직하게는, 5- 또는 6-원 고리로 이루어지는 5- 또는 6-원 단환 또는 또는 다환이다.
상기 치환기는 상술의 치환기 중 어느 하나로 치환되어 있어도 좋다.
일반식(I)로 나타내어지는 각각의 화합물의 분자량은 20~600이 바람직하고, 40~400이 더욱 바람직하다.
일반식(I)로 나타내어지는 상기 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 상기 화합물은 이들에 한정되지 않는다.
Figure 112005054632931-PAT00002
Figure 112005054632931-PAT00003
Figure 112005054632931-PAT00004
일반식(I)로 나타내어지는 화합물 중 바람직한 예로서, 화합물 I-1, I-3, I-4, I-10, I-15, I-21, I-22, I-23, I-41 및 I-48이 포함된다. 더욱 바람직하게는, 화합물 I-1, I-4, I-15, I-22 및 I-23이다.
일반식(I)으로 나타내어지는 화합물은 단독으로 또는 그들의 2종 이상으로 조합으로 사용되어도 좋다.
일반식(I)으로 나타내어지는 화합물은 통상의 방법으로 합성될 수 있다. 그들의 시판품을 사용해도 좋다.
식(II)에서의 R3~R8으로 나타내어지는 치환기는 특별히 한정되지 않고, 그것의 예로는 이하의 것이 포함된다.
R3~R8으로 나타내어지는 치환기의 예로는 할로겐 원자(불소, 염소, 브롬 및 요오드 원자), 알킬기(바이시클로알킬기 등의 다환식 알킬기이어도 좋고, 또는 활성 메틴기를 함유하여도 좋은 직쇄상, 분기상 또는 고리상 알킬기), 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로고리상기(각각의 헤테로 원자는 임의의 위치에 존재하여도 좋다), 아실기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시키르보닐기, 헤테로시클로-옥시카르보닐기, 카르바모일(N-히드록시카르바모일, N-아실카르바모일기, N-술포닐카르바모일기, N-카르바모일카르바모일, 티오카르바모일 및 N-술파모일카르바모일 등이 치환 카르바모일기이다.), 카르바조일, 카르복시 또는 그것의 염, 옥사릴, 옥사모일, 시아노, 카본이미도일, 포르밀, 히드록시, 알콕시기(에틸렌옥시 또는 프로필렌옥시기의 반복 단위를 함유하는 것이 포함된다), 아릴옥시기, 헤테로시클로-옥시기, 아실옥시기, (알콕시 또는 아릴옥시)카르보닐옥시기, 카르바모일옥시, 술포닐옥시기, 아미노, (알킬, 아릴 또는 헤테로시클로)아미노기, 아실아미노기, 술폰아미도기, 우레이도, 티오우레이도, N-히드록시우레이도, 이미도, (알콕시 또는 아릴옥시)카르보닐아미노기, 술파모일아미노, 세미카르바지도, 티오세미카르바지도, 히드라지 노, 암모니오, 옥사모일아미노, N-(알킬 또는 아릴)술포닐우레이도기, N-아실우레이도기, N-아실술파모일아미노기, 히드록시아미노, 니트로, 4차 질소 원자를 함유하는 헤테로고리상기(예컨대, 피리디니오, 이미다졸리오, 퀴놀리니오 및 이소퀴놀리니오), 이소시아노, 이미노, 머캡토, (알킬, 아릴 또는 헤테로고리)티오기, (알킬, 아릴 또는 헤테로시클로)디티오기, (알킬 또는 아릴)술포닐기, (알킬 또는 아릴)술피닐기, 술포 또는 그것의 염, 술파모일(N-아실술파모일기 및 N-술포닐술파모일기 등의 치환 술파모일기이다.) 또는 그것의 염, 포스피노, 포스피닐, 포스피닐옥시, 포스피닐아미노 및 실릴이 포함된다.
여기서, "활성 메틴기"란, 2개의 전자 끄는 기로 치환된 메틴기를 의미한다. 상기 "전자 끄는 기"란, 예컨대, 아실, 알콕시카르보닐, 아릴옥시카르보닐, 카르바모일, 알킬술포닐, 아릴술포닐, 술파모일, 트리플루오로메틸, 시아노, 니트로 또는 카본이미도일기를 의미한다. 상기 2개의 전자 끄는 기는 서로 결합하여 고리상 구조를 형성하여도 좋다. 상기 "염"이란, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속 또는 중금속 등의 양이온에 의한 염, 또는 암모늄 이온 또는 포스포늄 이온 등의 유기성 양이온에 의한 염을 의미한다.
상기 치환기는, 상술의 치환기 중 어느 하나로 치환되어 있어도 좋다.
이들의 바람직한 치환기는 이하의 것과 같다. 바람직하게는, R3~R6 중 적어도 하나가 미치환된 알킬기가 아닌 치환기이다. 더욱 구체적으로는 R7 및 R8은 수소 원자이다. R3~R6 중 적어도 하나는 상술의 전자 끄는 기 중 어느 하나이고, R7 및 R8 은 각각 수소 원자인 것이 특히 바람직하다.
M+으로 나타내어지는 양이온은 특별히 한정되지 않는다. 그것의 예로는, 수소 이온, 알칼리 금속 이온(예컨대, Na+, K+ 및 Li+), 및 암모늄 이온(예컨대, NH4 + 및 4차 암모늄 이온)이 포함된다.
일반식(II)으로 나타내어지는 각각의 화합물의 분자량은 20~600이 바람직하고, 40~400이 더욱 바람직하다.
일반식(II)으로 나타내어지는 화합물의 구체예는 이하에 열거되지만, 그 화합물은 이들 예로 한정되지 않는다.
Figure 112005054632931-PAT00005
Figure 112005054632931-PAT00006
Figure 112005054632931-PAT00007
이들 화합물 중 바람직한 것은, 화합물 II-2, II-5, II-9, II-27, II-29, II-30, II-33, II-35 및 II-37이다. 특히 바람직한 것으로는 화합물 II-5, II-9, II-27, II-29 및 II-33이다.
또한, 일반식(II)으로 나타내어지는 화합물의 예로는, 카르복실기 중의 수소 원자가 Na+, K+ 또는 Li+ 등의 알칼리 금속 이온 또는 NH4 + 또는 4차 암모늄 이온 등의 암모늄 이온으로 치환되어 염형성으로 전환되는 상술의 화합물이 각각 포함된 다.
일반식(II)으로 나타내어지는 화합물은 단독으로, 또는 그들의 2개 이상의 조합으로 사용되어도 좋다.
사용되는 일반식(II)으로 나타내어지는 화합물은 시판품이어도 또는 통상의 방법으로 합성된 것이어도 좋다.
예컨대, 화합물 II-29는 Synthesis(8), pp. 654~659(1983)에 기재된 합성 방법에 의해 합성될 수 있다. 화합물 II-37은 Tetrahedron Letters, 51(7), 1861~1866(1995) 및 Tetrahedron Letters, 44(25), 4741~4745(2003)에 기재된 방법에 의해 합성될 수 있다. 다른 화합물도 이들 문헌에 기재된 방법을 따라서 합성될 수 있다.
테트라졸 화합물과 그 유도체 및 안트라닐산 화합물과 그 유도체로부터 선택되는 첨가되는 화합물의 총량은, 연마에 사용되는 연마 조성물의 L당, 0.0001~1.0몰이 바람직하고, 0.001~0.5몰이 더욱 바람직하며, 0.01~0.1몰이 가장 바람직하다(즉, 물 또는 수용액에 의한 희석이 필수적인 경우의 희석된 연마 조성물; 이하, "연마에 사용되는 연마 조성물"에도 동일하게 적용된다). 그 이유는 이하와 같다. 테트라졸 화합물과 그 유도체 및 안트라닐산 화합물과 그 유도체로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물의 양은, 상기 산화제 및 이들 화합물을 열화(효과가 나타나지 않거나, 또는 분해됨)로부터 방지하는 관점에서, 상기 연마 조성물의 L당 1.0몰 이하가 바람직하다. 상기 효과를 충분히 얻는 관점에서, 상기 화합물의 양이 0.0001몰 이상이 바람직하다.
티오시안산염, 티오에테르, 티오황산염 또는 메소이온성 화합물이 테트라졸 화합물과 그 유도체 및 안트라닐산 화합물과 그 유도체로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물의 첨가량보다 적은 양으로 첨가되어도 좋다.
(산화제)
본 발명의 연마 조성물은 연마되는 금속을 산화시킬 수 있는 화합물(산화제)을 함유한다. 상기 산화제의 예로는, 과산화수소, 기타 과산화물, 질산염, 요오드산염, 과요오드산염, 차아염소산염, 아염소산염, 염소산염, 과염소산염, 과황산염, 중크롬산염, 과망간산염, 오존수, 은(II)염 및 철(III)염이 포함된다.
상기 철(III)염의 바람직한 예로는, 질산철(III), 염화철(III), 황화철(III) 및 브롬화철(III) 등의 무기철(III) 및 철(III)의 유기 착체염이 포함된다.
철(III)의 유기 착체염이 사용되는 경우, 상기 철(III) 착체염의 성분인 착체 형성 화합물의 예로는, 아세트산, 구연산, 옥살산, 살리실산, 디에틸디티오카르바민산, 숙신산, 주석산, 글리콜산, 글리신, 알라닌, 아스파라긴산, 티오글리콜산, 에틸렌디아민, 트리메틸렌디아민, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,2-에탄디티올, 말론산, 글루타르산, 3-히드록시부티르산, 프로피로피온산, 프탈산, 이소프탈산, 3-히드록시살리실산, 3,5-디히드록시살리실산, 갈릭산, 벤조인산, 말레인산 및 이들의 염이 포함된다. 그것의 다른 예로는, 아미노폴리카본산 및 그것의 염이 포함된다.
상기 아미노폴리카르복실산 및 그것의 염의 예로는, 에틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라아세트산, 디에틸렌트리아민 펜타아세트산, 1,3-디아미노프로판- N,N,N',N'-테트라아세트산, 1,2-디아미노프로판-N,N,N',N'-테트라아세트산, 에틸렌디아민-N,N'-디숙신산(라세미체(racemate)), 에틸렌디아민 디숙신산(SS 이소머(isomer)), N-(2-카르복실아토에틸)-L-아스파라긴산, N-(카르복시메틸)-L-아스파라긴산, β-알라닌 디아세트산, 메틸이미노디아세트산, 니트릴로트리아세트산, 시클로헥산디아민 테트라아세트산, 이미노디아세트산, (글리콜에테르)디아민테트라아세트산, 에틸렌디아민-N,N'-디아세트산, 에틸렌디아민-o-히드록시페닐아세트산, N,N-비스(2-히드록시벤질)에틸렌디아민-N,N'-디아세트산 및 이들의 염이 포함된다. 상응하는 염의 종류는 알칼리 금속염 및 암모늄염이 바람직하다. 특히, 암모늄염이 바람직하다.
이들 중 바람직한 것은 과산화수소, 요오드산염, 차아염소산염, 염소산염 및 철(III)의 유기 착체염이다. 철(III)의 유기 착체염을 사용하는 경우, 상기 착체 형성 화합물의 바람직한 예로는, 구연산, 주석산 및 아미노폴리카르복실산(예컨대, 에틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라아세트산, 디에틸렌트리아민 펜타아세트산, 1,3-디아미노프로판-N,N,N',N'-테트라아세트산, 에틸렌디아민-N,N'-디숙신산(라세미체), 에틸렌디아민 디숙신산(SS 이소머), N-(2-카르복실아토에틸)-L-아스파라긴산, N-(카르복시메틸)-L-아스파라긴산, β-알라닌디아세트산, 메틸이미노디아세트산, 니트릴로트리아세트산 및 이미노디아세트산)이 포함된다.
이와 같은 산화제 중 가장 바람직한 것은, 과산화수소 및 에틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라아세트산, 1,3-디아미노프로판-N,N,N',N'-테트라아세트산 및 에틸렌디아민디숙신산(SS 이소머)의 철(III)의 착체이다.
첨가되는 산화제의 양은 연마에 사용되는 연마 조성물의 L당 0.003~8몰이 바람직하고, 0.03~6몰이 더욱 바람직하며, 0.1~4몰이 특히 바람직하다. 이것은 충분한 금속 산화 및 높은 CMP속도를 확보하는 관점에서 첨가되는 산화제의 양이 0.003몰 이상이 바람직하고, 피연마면이 조도화되는 것을 방지하는 관점에서 8몰 이하가 바람직하기 때문이다.
(산)
본 발명의 연마 조성물은 산을 더 함유하는 것이 바람직하다. 상기 산은 금속 산화용 산화제와 구조가 다른 화합물이고, 상술의 산화제로서 기능하는 임의의 산을 의미하지 않는다. 여기서, 산은 산화를 가속시키고, pH를 조절하며, 버퍼(buffer)로서 기능한다.
그 범위에서의 산의 예로는, 무기산, 유기산 및 아미노산이 포함된다.
상기 무기산의 예로는, 황산, 질산, 붕산 및 인산이 포함된다. 이와 같은 무기산 중 바람직한 것은 인산이다.
본 발명에 있어서, 유기산 또는 그 염, 또는 아미노산이 존재하는 것이 바람직하다. 더욱 더 바람직하게는 아미노산이 존재하는 것이다.
바람직하게는, 상기 유기산 또는 그 염이 수용성인 것이다. 더욱 바람직한 것은, 이하의 군으로부터 선택된다; 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 2-메틸부티르산, n-헥사논산, 3,3-디메틸부티르산, 2-에틸부티르산, 4-메틸펜타논산, n-헵타논산, 2-메틸헥사논산, n-옥타논산, 2-에틸헥사논산, 벤조인산, 글리콜산, 살리실산, 글리세린산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디핀산, 피멜산, 말레인산, 프탈산, 말릭산, 주석산, 구연산, 락트산, 암모늄염 및 알칼리 금속염 등의 이들 산의 염, 암모니아, 암모늄염, 이들 중 2개 이상의 혼합물 등. 이들 중 포름산, 말론산, 말릭산, 주석산 및 구연산이 구리, 구리 합금 및 구리 합금 산화물로부터 선택되는 적어도 하나의 금속의 층을 포함하는 다층 필름에 적합하므로 바람직하다.
상기 아미노산은 수용성인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 것으로는 이하의 군에서 선택된다.
글리신, L-알라닌, β-알라닌, L-2-아미노부티르산, L-노르발린, L-발린, L-루이신, L-노르루이신, L-이소루이신, L-알로이소루이신, L-페닐알라닌, L-프롤린, 사르코신, L-오르니틴, L-리신, 타우린, L-세린, L-테레오닌, L-알로테레오닌, L-호모세린, L-티로신, 3,5-디요오드-L-티로신, β-(3,4-디히드록시페닐)-L-알라닌, L-티록신, 4-히드록시-L-프롤린, L-시스틴, L-메티오닌, L-에티오닌, L-란티오닌, L-시스타티오닌, L-시스틴, L-시스테인산, L-아스파라긴산, L-글루타민산, S-(카르복시메틸)-L-시스테인, 4-아미노부티르산, L-아스파라긴, L-글루타민, 아자세린, L-아르기닌, L-카나바닌, L-시트루린, δ-히드록시-L-리신, 크레아틴, L-키누레닌, L-히스티딘, 1-메틸-L-히스티딘, 3-메틸-L-히스티딘, 에르고티오네인, L-트립토판, 액티노마이신 C1, 아파민, 안기오텐신(angiotensin) I, 안기오텐신 II 및 안티파인 등의 아미노산.
특히, 말릭산, 주석산, 구연산, 글리신 및 글리콜산이 실질적인 CMP속도를 유지시키면서, 에칭 속도를 효과적으로 감소시킬 수 있으므로 바람직하다.
첨가되는 산의 양은, 연마에 사용되는 금속 조성물의 L당, 0.0005몰~0.5몰이 바람직하고, 0.005몰~0.3몰이 더욱 바람직하며, 0.01몰~0.1몰이 특히 바람직하다. 이것은 첨가되는 산의 양이 에칭을 억제하는 관점에서 0.5몰 이하가 바람직하고, 충분한 효과를 얻는 관점에서는 0.0005몰 이상이 바람직하기 때문이다.
(킬레이트제)
본 발명의 연마 조성물은, 조성물에 들어가는 다가 금속 이온 등의 악영향을 감소시키기 위해 필요에 따라서 킬레이트제(즉, 경수 연화제)를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 킬레이트제의 예로는, 일반적으로 칼슘 및 마그네슘용 침전 방지제로서 사용되는 경수 연화제 및 이 경수 연화제와 유사한 것이 포함된다. 그것의 구체예로는, 니트릴로트리아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산, N,N,N-트리메틸렌포스폰산, 에틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라메틸렌술폰산, 트랜스-시클로헥산디아민테트라아세트산, 1,2-디아미노프로판테트라아세트산, (글리콜에테르)디아민테트라아세트산, 에틸렌디아민-o-히드록시페닐아세트산, 에틸렌디아민디숙신산(SS 이소머), N-(2-카르복실아토에틸)-L-아스파라긴산, β-알라닌디아세트산, 2-포스포노부탄-1,2,4-트리카르복실산, 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산, N,N'-비스(2-히드록시벤질)에틸렌디아민-N,N'-디아세트산 및 1,2-디히드록시벤젠-4,6-디술폰산이 포함된다.
필요에 따라서, 2개 이상의 킬레이트제를 조합시켜 사용해도 좋다.
첨가되는 킬레이트제의 양은 다가 및 기타 금속 이온이 상기 조성물에 들어 가는 것을 충분히 방지하는 할 수 있는 한, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 킬레이트제는 연마에 사용되는 연마 조성물의 L당 0.0003~0.07몰의 양으로 첨가된다.
[첨가제]
본 발명의 연마 조성물에 하기의 첨가제를 사용하는 것이 바람직하다.
유용한 첨가제의 예로는, 암모니아, 디메틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민 및 프로필렌디아민 등의 알킬아민, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 소디움 디에틸디티오카르바메이트 및 키토산 등의 아민; 디티존, 쿠프로인(2,2'-바이퀴놀린), 네오쿠프로인(2,9-디메틸-1,10-페난트롤린), 바쏘쿠프로인(2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린) 및 쿠프라존(비스시클로헥사논 옥살릴히드라존) 등의 이민; 벤즈이미다졸-2-티올, 2-[2-(벤조티아졸릴)]티오프로피온산, 2-[2-(벤조티아졸릴)]티오부티르산, 2-메르캅토벤조티아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 3-아미노-1H-1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 1-히드록시벤조트리아졸, 1-디히드록시프로필벤조트리아졸, 2,3-디카르복시프로필벤조트리아졸, 4-히드록시벤조트리아졸, 4-카르복시-1H-벤조트리아졸, 4-메톡시카르보닐-1H-벤조트리아졸, 4-부톡시카르보닐-1H-벤조트리아졸, 4-옥틸옥시카르보닐-1H-벤조트리아졸, 5-헥실벤조트리아졸, N-(1,2,3-벤조트리아졸릴-1-메틸)-N-(1,2,4-트리아졸릴-1-메틸)-2-에틸헥실아민, 톨릴트리아졸, 나프토트리아졸 및 비스[(1-벤조트리아졸릴)메틸]인산 등의 아졸; 노닐머캡탄, 도데실머캡탄, 트리아진티올, 트리아진디티올 및 트리아진트리티올 등의 머캡탄; 및 퀴날딘산이 포함된다. 이들 중 바람직한 것은 높은 CMP속도 및 낮은 에 칭 속도 모두를 달성하는 관점에서 키토산, 에틸렌디아민테트라아세트산, L-트립토판, 쿠퍼라존, 트리아진디티올, 벤조트리아졸, 4-히드록시벤조트리아졸, 4-카르복시-1H-벤조트리아졸부틸에스테르, 톨릴트리아졸 및 나프토트리아졸이다.
첨가되는 상기 첨가제의 양은, 연마에 사용되는 연마 조성물의 L당, 0.0001몰~0.5몰이 바람직하고, 0.001몰~0.2몰이 더욱 바람직하며, 0.005몰~0.1몰이 특히 바람직하다. 이것은 에칭 속도를 억제시키는 관점에서 0.0001몰 이상이 바람직하고, CMP속도가 감소되는 것을 방지하는 관점에서 0.5몰 이하가 바람직하기 때문이다.
[계면활성제 및/또는 친수성 폴리머]
본 발명의 연마 조성물은 계면활성제 및/또는 친수성 폴리머를 더 함유하는 것이 바람직하다. 계면활성제 및 친수성 폴리머 각각은 피연마면과 접촉각을 감소시켜 균일한 연마를 촉진시킨다. 사용되는 계면활성제 및/또는 친수성 폴리머는 하기의 것으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
음이온성 계면활성제의 예로는, 카르복실산염, 술폰산염, 황산 에스테르염 및 인산 에스테르염이 포함된다. 상기 카르복실산염의 예로는, 비누, N-아실아미노산염, (폴리옥시에틸렌 또는 폴리옥시프로필렌알킬에테르)카르복실산 염 및 아실화 펩티드가 포함된다. 상기 술폰산염의 예로는, 알킬술폰산염, 알킬벤젠 및 알킬나프탈렌술폰산염, 나프탈렌술폰산염, 술포숙신산염, α-올레핀술폰산염 및 N-아실술폰산염이 포함된다. 상기 황산 에스테르염의 예로는, 술폰화유, 알킬황산염, 알킬에테르황산염, 폴리옥시에틸렌 또는 폴리옥시프로필렌 알킬아릴에테르 황산염 및 알 킬아미드 황산염이 포함된다. 상기 인산 에스테르염의 예로는 알킬인산염 및 폴리옥시에틸렌 또는 폴리옥시프로필렌알킬아릴에테르 인산염이 포함된다.
양이온성 계면활성제의 예로는, 지방족 아민염, 지방족 4차 암모늄염, 벤즈알코늄 클로라이드염, 벤즈에토늄 클로라이드, 피리디늄염 및 이미다졸리늄염이 포함된다. 양쪽성 계면활성제의 예로는, 카르복시베나인형, 아미노카르복실산염, 이미다졸리늄 베타인, 레시틴 및 알킬아민 산화물이 포함된다.
비이온성 계면활성제의 예로는, 에테르형, 에테르에스테르형, 에스테르형 및 질소 함유형이 포함된다. 상기 에테르형의 예로는, 폴리옥시에틸렌알킬 및 알킬페닐에테르, 알킬아릴/포름알데히드 축합 폴리옥시에틸렌에테르, 폴리옥시에틸렌/폴리옥시프로필렌 블록 폴리머 및 폴리옥시에틸렌/폴리옥시프로필렌 알킬에테르가 포함된다. 상기 에테르 에스테르형의 예로는, 글리세롤에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 소르비탄에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르 및 소르비톨에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르가 포함된다. 상기 에스테르형의 예로는, 폴리에틸렌글리콜지방산 에스테르, 글리세롤 에스테르, 폴리글리세롤 에스테르, 소르비탄 에스테르, 프로필렌 글리콜 에스테르 및 수크로스 에스테르가 포함된다. 상기 질소 함유형의 예로는, 지방산 알칸올아미드, 폴리옥시에틸렌 지방산 아미드 및 폴리옥시에틸렌 알킬아미드가 포함된다.
상기 계면활성제의 예로는, 플루오로케미컬 계면활성제가 더 포함된다.
다른 계면활성제 및 친수성 화합물의 예와 상기 친수성 폴리머 등의 예로는, 글리세롤에스테르, 소르비탄에스테르, 메톡시아세트산, 에톡시아세트산, 3-에톡시 프로피온산 및 알라닌에틸에스테르 등의 에스테르; 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜알킬에테르, 폴리에틸렌글리콜알케닐에테르, 알킬폴리에틸렌글리콜, 알킬폴리에틸렌글리콜알킬에테르, 알킬폴리에틸렌글리콜알케닐에테르, 알케닐폴리에틸렌글리콜, 알케닐폴리에틸렌글리콜알킬에테르, 알케닐폴리에틸렌글리콜알케닐에테르, 폴리프로필렌글리콜알킬에테르, 폴리프로필렌글리콜알케닐에테르, 알킬폴리프로필렌글리콜, 알킬폴리프로필렌글리콜알킬에테르, 알킬폴리프로필렌글리콜알케닐에테르, 알케닐폴리프로필렌글리콜, 알케닐폴리프로필렌글리콜알킬에테르 및 알케닐폴리프로필렌글리콜알케닐에테르 등의 에테르; 알기닌산, 펙틴산, 카르복시메틸셀룰로오스, 커드란(curdlan) 및 플루란(pullulan) 등의 폴리사카리드; 글리신암모늄염 및 글리신소디움염 등의 아미노산염; 폴리(아스파라긴산), 폴리(글루타민산), 폴리리신, 리신 및 폴리(말릭산), 폴리(메타크릴산), 폴리(메타크릴산)암모늄염, 폴리(메타크릴산)소디움염, 폴리(아민산), 폴리(말레인산), 폴리(이타콘산), 폴리(푸마린산), 폴리(p-스티렌카르복실산), 폴리(아크릴산), 폴리아크릴아미드, 아미노폴리아크릴아미드, 폴리(아크릴산)암모늄염, 폴리(아크릴산)소디움염, 폴리(아민산), 폴리(아민산) 암모늄염, 폴리아민산 소디움염 및 폴리(글리옥실산) 등의 폴리카르복실산 및 그것의 염; 폴리(비닐알콜), 폴리비닐피롤리돈 및 폴리아크롤레인 등의 비닐 폴리머; 메틸타우린산 암모늄염, 메틸타우린산 소디움염, 소디움메틸술페이트, 암모늄에틸술페이트, 암모늄부틸술페이트, 소디움비닐술포네이트, 소디움 1-알릴술포네이트, 소디움 2-실릴술포네이트, 소디움메톡시메틸술포네이트, 암모늄에톡시메틸술포네이트, 소디움 3-에톡 시프로필술포네이트, 소디움메톡시메틸술포네이트, 암모늄에톡시메틸술포네이트, 소디움 3-에폭시프로필술포네이트, 소디움술포석시네이트 등의 술폰산 및 그것의 염; 및 프로피온아미드, 아크릴아미드, 메틸우레아, 니코틴아미드, 숙신아미드 및 술파닐아미드 등의 아미드가 포함된다.
그러나, 상기 연마 조성물이 도포되는 기판이, 예컨대, 반도체 집적 회로용 규소 기판인 경우, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 할라이드 등에 의한 오염은 바람직하지 않다. 따라서, 이 경우에 있어서, 산 또는 그것의 암모늄염을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 기판이, 예컨대, 유리 기판인 경우, 이것은 도포될 수 없다. 상술의 화합물의 더욱 바람직한 예로는, 시클로헥산올, 폴리(아크릴산)암모늄염, 폴리(비닐알콜), 숙신아미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리옥시에틸렌/폴리옥시프로필렌 블록 공중합체이다.
첨가되는 계면활성제 및/또는 친수성 폴리머의 전체량은, 연마에 사용되는 연마 조성물의 L당, 0.001~10g이 바람직하고, 0.01~5g이 더욱 바람직하며, 0.1~3g이 특히 바람직하다. 이것은 첨가되는 계면활성제 및/또는 친수성 폴리머가 충분한 효과를 얻은 관점에서 0.001g 이상이 바람직하고, CMP속도가 감소되는 것을 방지하는 관점에서 10g 이하가 바람직하기 때문이다. 상기 각각의 계면활성제 및/또는 친수성 폴리머의 중량평균분자량은 500~100,000이 바람직하고, 2,000~50,000이 특히 바람직하다.
[알칼리제 및 버퍼]
본 발명의 금속 연마액은 필요에 따라서, pH 조절을 위해 알칼리제 및 pH변 동을 감소시키기 위해 버퍼를 함유할 수 있다.
상기 알칼리제 및 버퍼로서, 암모늄히드록시드, 테트라메틸암모늄히드록시드 등의 유기성 암모늄 히드록시드; 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 트리이소프로판올아민 등의 알칸올 아민과 같은 비금속성 알칼리제, 소디움 히드록시드, 포타슘 히드록시드 및 리튬 히드록시드 등의 알칼리 금속 히드록시드, 탄산염, 인산염, 붕산염, 4붕산염, 히드록시벤조산염, 글리실염, N,N-디메틸글리신염, 루이신염, 노르루이신염, 구아닌염, 3,4-디히드록시페닐알라닌염, 알라닌염, 아미노부티르산염, 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올염, 발린염, 프롤린염, 트리스히드록시아미노메탄염, 리신 등이 사용될 수 있다.
상기 알칼리제 및 버퍼의 구체예로는, 소디움 히드록시드, 포타슘 히드록시드, 리튬 히드록시드, 소디움 카보네이트, 포타숨 카보네이트, 소디움 히드로겐 카보네이트, 포타슘 히드로겐 카보네이트, 트리소디움 포스페이트, 트리포타슘 포스페이트, 디소디움 포스페이트, 디포타슘 포스페이트, 소디움 보레이트, 포타슘 보레이트, 소디움 테트라보레이트(붕사(borax)), 포타슘테트라보레이트, 소디움 o-히드록시벤조에이트(소디움살리실레이트), 포타슘 o-히드록시벤조에이트, 소디움 5-술포-2-히드록시벤조에이트(소디움 5-술포살리실레이트), 포타슘 5-술포-2-히드록시벤조에이트(포타슘 5-술포살리실레이트) 및 암모늄히드록시드가 포함된다.
특히 바람직한 알칼리제로서, 암모늄 히드록시드, 포타슘 히드록시드, 리튬 히드록시드 및 테트라메틸암모늄 히드록시드이다.
첨가되는 상기 알칼리제 및 버퍼의 양은, 상기 연마 조성물의 pH가 바람직한 범위로 유지되는 한, 특별히 한정되지 않는다. 그것의 양으로는, 연마에 사용되는 연마 조성물의 L당 0.0001~1.0몰이 바람직하고, 0.003~0.5몰이 더욱 바람직하다.
연마에 사용에 사용되는 연마 조성물의 pH는 2~14가 바람직하고, 3~12가 더욱 바람직하며, 3.5~8이 가장 바람직하다. 본 발명의 연마 조성물의 pH가 상기 범위에 있으면, 상기 조성물은 특별히 우수한 효과를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 피연마면에 대한 흡착성, 반응성, 피연마 금속의 용해성, 피연마면의 전기화학적 특성, 상기 화합물의 관능기의 해리 상태, 상기 액체의 안정성 등에 따라서, 첨가되는 화합물의 종류와 양, 및 상기 조성물의 pH가 적당하게 결정되는 것이 바람직하다.
농축액이 제작되는 경우, 첨가되는 성분 중 5% 미만의 실온수로의 용해도를 갖는 각각의 성분의 양은, 5℃ 등으로 냉각되는 경우, 상기 농축액이 침전되는 것을 방지하는 관점에서 실온수 중에서의 용해도가 2배 이하로 제어되는 것이 바람직하고, 1.5배 이하가 더욱 바람직하다.
[배선 금속의 재료]
본 발명에 있어서, 연마되는 재료의 바람직한 예로는, LSI 등의 반도체 장치의 제작에서의 구리 금속 및/또는 구리 합금으로 이루어지는 배선이 포함된다. 특히, 바람직하게는 구리 합금으로 이루어지는 배선이다. 구리 합금 중 바람직하게는 은을 함유하는 구리 합금이다. 이와 같은 구리 합금에서의 은의 함량은 40질량% 이하가 바람직하고, 10질량% 이하가 특히 바람직하며, 1질량% 이하가 가장 바람직하다. 0.00001~0.1질량%의 범위로 은함량을 갖는 구리 합금으로 도포되는 경우, 본 발명은 가장 높은 효과를 나타낸다.
[배선의 선두께]
본 발명에 있어서, 연마되는 반도체 장치는 이하와 같은 것이 바람직하다. 상기 장치가 예컨대, DRAM장치인 경우, 하프 피치의 관점에서, 0.15㎛ 이하, 바람직하게는 0.10㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.08㎛ 이하의 선폭을 지닌 배선을 갖는 LSI가 바람직하다. 한편, 상기 장치가 MPU장치인 경우, 0.12㎛ 이하, 바람직하게는 0.09㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.07㎛ 이하의 선폭을 지닌 배선을 갖는 LSI가 바람직하다. 상기 LSI에 도포되는 경우, 본 발명의 연마액은 특히 우수한 효과를 나타낸다.
[배리어 재료]
본 발명에 있어서, 연마되는 반도체 장치는 구리 금속 및/또는 구리 합금으으로 이루어지는 배선과 층간 절연막 사이에 구리 분산을 방지하기 위한 배리어층이 개재되는 것이 바람직하다. 상기 배리어층의 재료는 낮은 저항을 갖는 금속성 재료가 바람직하다. 바람직하게는 TiN, TiW, Ta, TaN, W 및 WN이다. 이들 중 특히 바람직한 것은 Ta 및 TaN이다.
[연마 방법]
상기 연마 조성물이 농축액으로 제작되고, 사용시에 물과 희석되어 사용되는 액체를 제작하는 경우, 또는 상기 성분이 후술하는 수용액으로서 도포되는 경우가 있다. 후자의 경우, 상기 수용액은 혼합되고, 물과 임의로 희석되어 사용되는 액체가 제작된다. 또한, 상기 연마 조성물이 사용되는 액체로서 제작되는 경우가 있다. 본 발명의 연마 조성물을 사용하는 상기 연마 방법은, 상기 모든 경우에 적절하다. 연마면 플레이트(plate) 상에 위치된 연마 패드에 연마액이 도포되고, 상기 연마액이 표면과 접촉을 유지하면서, 연마 패드가 피연마면과 상대적으로 움직이는 것으로 이루어짐으로써 표면이 연마되는 연마 방법이다.
연마를 위한 장치로서, 피연마면을 갖는 반도체 등을 유지하는 홀더 및 연마 패드가 부착된 연마면 플레이트(회전 속도를 변동시킬 수 있는 모터가 부착됨)을 갖는 일반적인 연마 장치를 사용할 수 있다. 상기 연마 패드로서, 특별히 한정되지 않고, 일반적인 부직포, 발포 폴리우레탄, 다공성 플루오로 수지 등을 사용할 수 있다. 연마 조건에 관해서는 제한은 없다. 그러나, 연마면 플레이트의 회전 속도는 상기 기판이 손실되는 것을 방지하기 위해 200rpm 이하의 저속이 바람직하다. 상기 연마 패드에 대해 피연마면(피연마막)을 갖는 반도체 기판이 가압될 때의 압력은, 5~500g/cm2가 바람직하다. 전체 웨이퍼 표면에 연마 속도의 균일성 및 패턴 평탄성을 만족시키는 관점에서, 상기 압력을 12~240g/cm2이 더욱 바람직하다.
연마 동안에 상기 연마 조성물은, 펌프 등에 의해 연마 패드에 연속적으로 공급된다. 상기 공급의 양은 제한되지 않지만, 상기 연마 패드의 표면이 상기 연마액으로 항상 피복되어 있는 것이 바람직하다. 상기 연마의 종료 후, 반도체 기판은 흐르는 물로 충분히 세정되고, 이어서, 상기 반도체 기판 상에 부착된 물방울을 제거하기 위해, 스핀 건조기로 처리한 후, 건조시킨다. 본 발명의 연마방법에 있어서, 희석을 위해 사용되는 수용액은 후술의 수용액과 동일하다. 상기 수용액은, 산 화제, 산, 첨가제 및 계면활성제 중 적어도 하나가 상기 수용액에 함유된 성분 및 희석되는 금속용 연마액에 함유된 성분의 합이 연마에 사용되는 연마 조성물에 함유되는 성분과 동일하게 되는 양으로 혼입된 물이다. 사용시에 상기 연마 조성물이 수용액으로 희석되는 경우, 상기 연마 조성물은 용해되기 어려운 성분이 수용액의 형태로 혼입될 수 있으므로 더욱 농축된 형태로 제작될 수 있다.
상기 농축된 연마 조성물에 물 또는 수용액을 첨가하여 상기 조성물을 희석시키기 위해, 상기 연마 패드에 도달되기 전에 농축된 연마 조성물을 공급하기 위한 배관이 물 또는 수용액을 공급하기 위한 배관과 결합되어, 상기 2개의 유량이 혼합되고, 혼합에 의해 희석된 연마 조성물이 상기 연마 패드에 공급되는 방법을 사용할 수 있다. 상기 혼합을 위해, 통상의 방법, 예컨대, 압력하에 상기 두개의 액체가 좁은 통로를 지나가고, 서로 충돌하게 하여 혼합시키는 방법, 유리관 등의 패킹이 배관에 채워져 상기 액체 유량이 반복적으로 분리와 합류가 일어나는 방법, 또는 동력하에 회전하는 날개가 상기 배관에 설치되는 방법 등이 사용될 수 있다.
상기 연마 조성물의 공급 속도는 10~1000mL/분이 바람직하고, 전체 웨이퍼 표면에 연마 속도의 균일성 및 패턴의 평탄성을 만족시키는 관점에서, 170~800mL/분이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 농축된 연마 조성물이 물, 수용액 등으로 희석되고, 피연마면이 연마되기 위해, 상기 연마 조성물을 공급하기 위한 배관 및 물 또는 수용액을 공급하는 배관이 독립적으로 설치되고, 각각의 배관을 통해 소정량으로 상기 2개의 액체가 상기 연마 패드에 공급되는 방법을 사용할 수 있다. 이 방법에 있어서, 상기 2개의 액체가 상기 연마 패드의 상대적 운동에 의해 서로 혼합되고, 피연마면 및 상기 표면이 상기 혼합에 의해 동시에 연마된다. 또한, 농축된 연마 조성물, 및 물이나 수용액 중 어느 하나가 하나의 용기에 소정량으로 도입되고, 서로 혼합되고, 그 혼합에 의해 얻어진 연마 조성물이 연마 패드에 공급되어 연마가 행해지는 방법을 사용해도 좋다.
본 발명의 또 다른 연마방법의 실시형태는 이하와 같다. 상기 연마 조성물에 함유되는 성분은 적어도 2개의 성분으로 구분된다. 이들 성분이 사용시에 물 또는 수용액으로 희석되고, 상기 희석액이 연마 표면 플레이트 상의 연마 패드에 공급되고, 피연마면과 접촉된다. 상기 피연마면이 상기 연마 패드와 상대적으로 운동하여 상기 표면이 연마된다.
예컨대, 상기 산화제를 하나의 구성 성분(A)로 하고, 산, 첨가제, 계면활성제 및 물을 다른 하나의 구성 성분(B)로 한다. 사용시에 성분(A) 및 성분(B)가 물 또는 수용액으로 희석된다.
또한, 낮은 용해성의 첨가제가 이하와 같은 방법으로 2개의 성분(A) 및 (B)로 구분된다. 산화제, 첨가제 및 계면활성제가 하나의 성분(A)로서 사용되고, 산, 첨가제, 계면활성제 및 물이 다른 하나의 성분(B)로서 사용된다. 사용시에 성분(A) 및 성분(B)가 물 또는 수용액으로 희석된다. 이 실시형태에 있어서, 성분(A), 성분(B) 및 물 또는 수용액을 각각 공급하기 위해서 3개의 배관이 필요하다. 상기 3개의 배관이 상기 연마 패드에서 연장된 하나의 배관과 연결되고, 상기 3개의 액체가 이 배관에서 함께 혼합되는 방법에 의해 희석 및 혼합이 행해질 수 있다. 이 때, 우선 2개의 배관을 서로 결합시키고, 그 후에 남은 하나의 배관이 이들과 결합되게 할 수 있다.
예컨대, 용해되기 어려운 첨가제를 포함하는 성분을 다른 성분과 혼합시키고, 이어서, 연장된 혼합 통로에 의해 용해 시간을 확보한 후, 물 또는 수용액을 위한 배관이 이것과 결합되는 방법이 있다. 다른 방법으로서, 상술한 바와 같이, 3개의 배관이 상기 연마 패드에 직접 도입되고, 연마 패드 및 피연마면의 상대적인 운동에 의해 상기 3개의 액체가 함께 혼합되는 방법; 및 하나의 용기 중에서 3개의 성분이 다른 하나와 혼합되고, 그 얻어진 희석된 연마 조성물이 상기 용기에서 연마 패드로 공급되는 방법이 있다. 상술한 연마방법이, 하기와 같은 방법으로 행해질 수 있다. 상기 산화제를 포함한 하나의 성분이 40℃ 이하로 유지되고, 다른 성분이 실온~100℃의 범위의 온도로 가열된다. 또한, 상기 하나의 성분이 다른 성분 또는 물 또는 수용액과 혼합된 후, 얻어진 희석액이 40℃ 이하의 온도를 갖도록 온도 제어가 행해진다. 상기 온도가 높을수록 용해도가 증가하므로, 상기 방법은 상기 연마 조성물에 대하여 낮은 용해성을 갖는 원료의 용해성을 증가시키는 관점에서 바람직하다.
실온~100℃의 범위의 온도에서 가열에 의해 용해된 산화제를 제외한 성분이 온도가 떨어지면서 용액 중에 석출된다. 이 때문에, 온도가 떨어진 성분이 사용되는 경우, 미리 가열을 행하여 석출물을 용해시킬 필요가 있다. 이것은 가열에 의해 상기 성분을 용해시킴으로써 얻어지는 용액을 보내기 위한 수단 또는 상기 석출물 함유 용액을 교반하고, 가열된 배관에 의해 상기 용액을 보내어 석출물을 용해하는 수단을 사용하여 달성할 수 있다. 산화제를 함유한 하나의 성분이 가열된 성분에 의해 40℃ 이상의 온도로 가열되는 경우, 상기 산화제가 분해될 가능성이 있다. 이 때문에, 냉각된 가열 성분과 하나의 산화제 함유 성분은, 그 얻어진 혼합물이 40℃ 이하의 온도를 갖는 조건 하에 서로 혼합된다.
본 발명에 있어서, 상술한 바와 같이, 상기 연마 조성물을 위한 성분이 2개 이상의 군으로 구분된 후, 피연마면에 공급될 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 성분은 산화물을 포함하는 성분 및 산을 포함하는 성분으로 구분되고, 이들 성분은 개별적으로 공급되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 연마 조성물이 농축액으로 제작되고, 이 농축액 및 희석액이 피연마면에 개별적으로 공급되는 방법을 사용할 수 있다.
[패드]
상기 연마용 패드는 무발포 구조를 갖는 패드 또는 발포 구조를 갖는 패드 중 어느 하나일 수 있다. 전자 패드는 플라스틱 플레이트 등의 경질의 합성 수지 벌크 재료를 포함한다. 후자 패드의 예로는, 이하의 3형태가 포함된다; 클로즈드셀 발포(건식법 발포), 오픈셀 발포(습식법 발포) 및 2층 복합체(적층 발포). 특히, 바람직하게는 2층 복합체(적층 발포)이다. 발포는 균일 또는 불균일이어도 좋다.
상기 패드는 연마에 사용되기 위한 연마 입자(예컨대, 세리아, 실리카, 알루미나 또는 수지)가 함유된 것이 좋다. 각각의 패드의 종류는 경질인 것과 플렉시블한 것이 포함되고, 이들 중 어느 하나를 사용해도 좋다. 상기 적층 발포는 그 층들의 경도가 다른 것이 바람직하다. 재료의 바람직한 예로는, 부직포, 합성 피혁, 폴 리아미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르 및 폴리카보네이트가 포함된다. 또한, 피연마면과 접촉되는 패드의 표면이 격자형 그루브(groove), 홀(hole), 동심원 그루브, 나선형 그루브 등을 형성하기 위한 처리가 실시되어 있어도 좋다.
[웨이퍼]
본 발명의 연마 조성물을 사용하여 CMP가 실시되는 웨이퍼는, 바람직하게는 200mm이상, 특히 바람직하게는 300mm이상의 직경을 갖는다. 상기 웨이퍼 직경이 300mm이상인 경우, 본 발명의 효과는 현저하게 나타난다.
[실시예]
본 발명은, 실시예를 참조하여 설명하지만, 본 발명이 이들 예로 한정되지 않는다.
<연마 입자의 제작>
알콕시실란의 가수분해에 의해 콜로이달 실리카를 합성하는 일반적인 방법에 있어서, 회합도가 다른 콜로이달 실리카가 원료 첨가 조건을 변화시킴으로써 제작되었다. 그 절차는 이하와 같다. 암모니아, 순수한 물 및 분산제와 메탄올을 혼합시킴으로써 제작된 용액이 50℃ 이상의 일정 온도로 교반되면서, 메틸오르토실리케이트 및 유기 용제의 혼합물이 3g/분, 26g/분 또는 54g/분의 적하 속도로 혼합되었다. 이렇게 하여, 연마 입자 재료(1), (2) 및 (3)이 얻어졌다. 반응 및 입자 형성 후, 다량의 메탄올을 첨가함으로써, 상기 연마 입자 재료(1)~(3)이 소멸되었다. 필요에 따라서, 수용매에 의한 치환이 증발에 의해 행해졌다. 이와 같이, 연마 입자 재료(1)~(3)의 석출이 완료되었다.
(입자 사이즈의 측정)
연마 입자 재료(1)~(3)의 각각의 부분이 다량의 알콜에 의해 희석되었다. 상기 희석액이 메시 플레이트(mesh plate) 상에 적하되었고, 건조되었다. 얻어진 고형물이 TEM(transmission electron microscope; 투과형 전자현미경)으로 관찰되어 100개 입자의 단축 길이 및 장축 길이를 측정하였다.
상기 연마 입자 재료(1)~(3)의 입자 사이즈 측정의 결과를 이하에 나타낸다.
연마 입자(1): 조합 입자를 거의 함유하지 않고, 50~65nm의 단축 및 64nm의 평균 장축 길이를 갖는 단순 분산 콜로이달 실리카
연마 입자(2): 50~65nm의 단축 길이 및 77nm의 평균 장축 길이를 갖는 낮은 조합 콜로이달 실리카(조합도: 2.3).
연마 입자(3): 50~65nm의 단축 길이 및 92nm의 평균 장축 길이를 갖는 높은 조합 콜로이달 실리카(조합도: 3.5)
<실시예 1>
하기 성분을 함유하는 수계 연마액이 제작되었고, 하기 나타낸 연마 조건 하에 평가되었다.
(연마액의 제작)
연마 입자(2)(연마 미립자) 40g/L(고형물 기준으로)
1H-테트라졸(보호막 형성제) 0.1g/L
과산화수소(산화제) 10g/L
글리신(산) 8g/L
pH 7.0
(연마 조건)
가공: 구리로 도금된 8인치 규소 웨이퍼
연마 패드: IC1400(Rodel Nitta Company제작)
연마기: LGP-612(Lapma Ster SFT제작)
연마 압력: 2.5pai
슬러리 공급 속도: 200mL/분
가공 회전 속도/연파 패드 회전 속도: 64/65rpm
(평가 방법)
[연마 속도]
연마 전과 후의 각각에 대하여 상기 웨이퍼상의 구리 필름의 두께를 전기 저항의 값으로 환산하여 산출하였다. 상기 평균 연마 속도는 이들 두께값간의 차이로부터 산출되었다.
[스크래칭(피연마면에 대한 손상)]
연마가 행해지는 패턴 웨이퍼 표면이 현미경(MX 80, Olympus 제작)에 의해 관찰되어 형성된 스크래치의 수가 카운트되었다.
즉, 5개 샘플 각각의 중앙부(5cm×5cm)는 300배의 확대로 관찰되었다. 표 1중에 스크래치의 평균 개수 Sc가 Sc≤1, 1〈Sc≤3, 및 3〈Sc 가 각각 A, B, C로 나타내어졌다.
<실시예 2와 3, 및 비교예 1~3>
표 1에 나타낸 연마 입자 및 화합물이 실시예 1에서 사용된 연마 입자 및 보호막 형성제 대신에 사용되는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2와 3, 및 비교예 1~3의 연마액이 제작되었다. 연마 실험은 실시예 1과 동일한 방법으로 행해졌다.
얻어진 결과는 표 1에 나타내었다.
연마 입자 보호막 형성제 연마 속도(nm/분) 스크래칭
실시예 1 연마 입자(2) 1H-테트라졸 940 A
실시예 2 연마 입자(3) 1H-테트라졸 1060 A
실시예 3 연마 입자(2) 메틸안트라닐산 1040 A
비교예 1 연마 입자(1) 1H-테트라졸 800 A
비교예 2 연마 입자(2) 1,2,3-벤조트리아졸 560 C
비교예 3 연마 입자(1) 1,2,3-벤조트리아졸 440 B
실시예 1~3의 연마액이 높은 연마 속도 및 감소된 스크래치를 지닌 우수한 성능을 가졌다는 것을 표 1로부터 알 수 있다.
본 발명의 연마 조성물이 반도체 장치의 제작에서의 화학적 기계적 연마를 위한 연마액으로서 사용되는 경우, 상기 웨이퍼의 면내 균일성이 확보되고, 부식, 씨닝 및 에로전 등의 연마의 국부적인 불균일을 수반한 결함의 발생을 낮은 수준으로 유지할 수 있다. 또한, 상기 연마 조성물은 높은 CMP속도를 갖고, 디싱 및 스크래칭이 억제된 CMP에 의해 LSI제작이 가능하다.
각 모든 특허의 설명과 외국우선권으로부터의 모든 외국 특허 출원은 본 출원에서 참조에 의해 이 문서에 포함하여 청구하였고, 모두 이 명세서 중에 설명되었다.

Claims (11)

  1. 테트라졸 화합물과 그 유도체 및 안트라닐산 화합물과 그 유도체로부터 선택되는 하나 이상의 화합물;
    회합 연마 입자를 포함하는 연마 입자; 및
    산화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 회합 연마 입자의 비율은 전체 연마 입자에 대해 10부피% 이상인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 회합 연마 입자의 비율은 전체 연마 입자에 대해 40부피% 이상인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 회합 연마 입자는 10~300nm의 범위로 평균 장축 길이를 갖고, 1이상 10이하의 회합도를 갖는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 회합 연마 입자는 10~300nm의 범위로 평균 장축 길이를 갖고, 1.2~10의 범위로 회합도를 갖는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 회합 연마 입자는 10~300nm의 범위로 평균 장축 길이 를 갖고, 1.2~4의 범위로 회합도를 갖는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 산을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 킬레이트제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
  9. 제 1항에 있어서, 계면활성제 및 친수성 폴리머 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
  10. 제 1항에 있어서, 알칼리제 및 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
  11. 제 1항에 기재된 연마 조성물을 피연마면과 접촉시키는 공정; 및
    상기 피연마면을 연마면과 상대적으로 운동시킴으로써 상기 표면을 연마시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마방법.
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