KR20070085738A - 산화규소에 대한 질화규소의 높은 제거율 비를 위한 연마조성물 및 방법 - Google Patents

산화규소에 대한 질화규소의 높은 제거율 비를 위한 연마조성물 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양이온성 마모제, 양이온성 중합체, 카르복실산 및 물을 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 언급된 연마 조성물에 의해 기판을 화학-기계적으로 연마하는 방법을 제공한다. 연마 조성물은 산화규소 제거에 대한 질화규소 제거의 선택성을 나타낸다.
연마 조성물, 산화규소, 질화규소

Description

산화규소에 대한 질화규소의 높은 제거율 비를 위한 연마 조성물 및 방법{POLISHING COMPOSITION AND METHOD FOR HIGH SILICON NITRIDE TO SILICON OXIDE REMOVAL RATE RATIOS}
본 발명은 연마 조성물 및 이를 사용하여 기판을 연마하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 부재들을 절연하기 위한 방법으로서, 질화규소 층을 실리콘 기판 상에 형성하고, 에칭 또는 포토리소그래피를 통해 쉘로우 트렌치 (shallow trench)를 형성하고, 유전층을 침착시켜 트렌치를 충전하는 쉘로우 트렌치 분리 (STI) 공정이 각광받고 있다. 이러한 방식으로 형성된 트렌치의 깊이 또는 라인에서의 편차로 인해, 모든 트렌치의 완전한 충전을 보장하기 위해서 통상적으로는 기판의 상부에 과량의 유전 물질을 침착시키는 것이 필요하다.
이후 과량의 유전 물질 (예를 들어, 산화물)은 통상적으로 화학-기계적 평탄화 공정에 의해 제거되어 질화규소 층을 노출시킨다. 질화규소 층이 노출되면, 화학-기계적 연마 계에 노출된 기판의 면적 대부분은 질화규소를 포함하는데, 이는 고도의 평탄화 및 균일한 표면을 달성하기 위해서 이후 연마해야 한다. 일반적으로, 선행 기술에서는 질화규소 연마보다는 산화물 연마에 대한 선택성을 강조해 왔 다. 즉, 질화규소 층 노출시 전체 연마 속도가 감소하므로, 질화규소 층은 화학-기계적 평탄화 공정 동안 정지층 (stopping layer)으로서 기능하였다. 그러나, 산화물 라인 폭이 차세대 소자에서 더 줄어듦에 따라, 일부 경우에 기판 표면 상에 형성된 산화물 라인의 결함을 최소화하기 위해서는 산화물에 대한 질화규소의 연마 선택성을 갖는 연마 계를 사용하는 것이 바람직하다.
기판 표면의 평탄화 또는 연마를 위한 조성물 및 방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 연마 조성물 (또한 연마 슬러리로도 공지됨)은 통상적으로 액체 캐리어 중에 마모제 물질을 함유하며, 연마 조성물로 포화된 연마 패드를 표면에 접촉시킴으로써 표면에 적용된다. 통상적인 마모제 물질로는 이산화규소, 산화세륨, 산화알루미늄, 산화지르코늄 및 산화주석이 있다. 미국 특허 제5,527,423호는 예를 들어 수성 매질 중에 고순도의 미세 금속 산화물 입자를 포함하는 연마 슬러리를 표면에 접촉시킴으로써 금속층을 화학-기계적으로 연마하기 위한 방법을 기재한다. 연마 조성물은 통상적으로 연마 패드 (예를 들어, 연마 직물 또는 디스크)와 함께 사용한다. 적합한 연마 패드는 연속-기포의 다공질 네트워크를 갖는 소결된 폴리우레탄 연마 패드의 사용을 개시하는 미국 특허 제6,062,968호, 제6,117,000호 및 제6,126,532호, 표면 텍스쳐 또는 패턴을 갖는 고체 연마 패드의 사용을 개시하는 미국 특허 제5,489,233호에 기재되어 있다. 마모제 물질은 연마 조성물 중에 현탁되는 대신에 또는 그에 더하여 연마 패드로 혼입될 수 있다. 미국 특허 제5,958,794호는 고착된 마모제 연마 패드를 개시한다.
저 유전율 물질 (예를 들어, 산화물)을 함유하는 기판을 위한 몇몇 화학-기 계적 연마 조성물이 공지되어 있다. 예를 들면, 미국 특허 제6,043,155호는 질화규소에 대한 이산화규소의 연마 선택성을 갖는 무기 및 유기 절연 필름을 위한 산화세륨-기재 슬러리를 개시한다. 미국 특허 출원 공보 제2002/0168857 A1호는 이산화규소를 트렌치로 패턴화된 질화규소 필름 상에 침착시키고, 이후 2단계 화학-기계적 연마 공정을 수행하여 선택적으로 오버라잉 이산화규소를 제거함으로써, 트렌치를 이산화규소로 충전하는 반도체 소자의 제조 방법을 개시한다. 따라서, 언더라잉 유전 성분 위의 질화규소를 연마하기 위해서는 역 선택성을 갖는 연마 조성물 및 방법에 대한 요구가 당업계에 존재한다.
본 발명은 이와 같은 조성물 및 방법을 제공한다. 본 발명의 상기 및 기타 이점, 및 추가 본 발명의 특징은 여기에 제공된 본 발명의 기재로부터 명백할 것이다.
발명의 요약
본 발명은 (a) 양이온성 마모제, (b) (1) 양이온성 단독중합체 0.1 ppm 내지 50 ppm, (2) 1종 이상의 양이온성 단량체 (몰 기준으로 양이온성 공중합체의 50 ％ 초과 포함) 및 1종 이상의 비이온성 단량체를 포함하는 양이온성 공중합체 0.1 ppm 내지 50 ppm, (3) 1종 이상의 양이온성 단량체 (몰 기준으로 공중합체의 50 ％ 이하 포함) 및 1종 이상의 비이온성 단량체를 포함하는 양이온성 공중합체 0.1 ppm 내지 200 ppm으로 구성된 군으로부터 선택되는 양이온성 중합체, 및 (c) 물을 포함하며, 연마 조성물의 pH가 7 이하인 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 (i) (a) 양이온성 마모제, (b) (1) 양이온성 단독중합체 0.1 ppm 내지 50 ppm, (2) 1종 이상의 양이온성 단량체 (몰 기준으로 양이온성 공중합체의 50 ％ 초과 포함) 및 1종 이상의 비이온성 단량체를 포함하는 양이온성 공중합체 0.1 ppm 내지 50 ppm, 및 (3) 1종 이상의 양이온성 단량체 (몰 기준으로 공중합체의 50 ％ 이하 포함) 및 1종 이상의 비이온성 단량체를 포함하는 양이온성 공중합체 0.1 ppm 내지 200 ppm으로 구성된 군으로부터 선택되는 양이온성 중합체, 및 (c) 물을 포함하는 화학-기계적 연마 조성물 및 연마 패드를 기판에 접촉시키는 단계, (ii) 연마 패드와 기판 사이의 화학-기계적 연마 조성물과 함께 기판에 대해 연마 패드를 이동시키는 단계, 및 (iii) 기판의 적어도 일부를 마모시켜 기판을 연마하는 단계를 포함하는, 기판의 화학-기계적 연마 방법을 제공한다.
본 발명은 (a) 양이온성 마모제, (b) 양이온성 중합체 (예를 들어, 단독중합체 또는 공중합체), 및 (c) 물을 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다. 상기 연마 조성물은 바람직하게는 질화규소 및 이산화규소를 포함하는 기판의 평탄화 동안 이산화규소보다도 질화규소를 선택적으로 제거하게 한다.
연마 조성물은 양이온성 마모제를 포함한다. 본 발명에 있어서, 양이온성 마모제는 연마 조성물의 pH에서 양의 표면 전하를 갖는 마모성 입자를 포함한다. 마모성 입자의 표면 전하는 pH에 따라 달라질 수 있다. 바람직한 양이온성 마모제는 양이온성 금속 산화물 마모제이다. 바람직하게는, 양이온성 금속 산화물 마모제는 세리아, 알루미나, 지르코니아, 티타니아, 도핑된 실리카 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 마모제는 세리아 또는 지르코니아이다. 가장 바람직하게는, 마모제는 세리아이다.
양이온성 금속 산화물 마모제는 임의의 적합한 공정으로 제조할 수 있다. 본 발명에 있어서 유용한 양이온성 금속 산화물 마모제 입자의 적합한 제조 방법으로는 고열 및 열수 공정이 있다. 흄드 (fumed) 금속 산화물은 고열 공정으로 휘발성 전구물질 (예를 들어, 금속 할라이드)로부터 제조할 수 있는데, 고온 화염 (H2/공기 또는 H2/CH4/공기) 중에 전구물질을 가수분해 및/또는 산화시켜 해당 금속 산화물을 제조할 수 있다. 흄드 금속 산화물은 물, 알콜 또는 산-기재 용매와 같은 적합한 용매 중에 전구물질을 용해 또는 분산시켜 비휘발성 전구물질로부터 제조할 수 있다. 전구물질을 함유하는 용액을 액적 발생기를 사용하여 고온 화염으로 분무할 수 있고, 이후 금속 산화물을 수집할 수 있다. 통상적인 액적 발생기로는 2중 유동성 분무기, 고압 분무 노즐 및 초음파 분무기를 들 수 있다.
양이온성 금속 산화물 마모제는 도핑된 실리카, 예를 들어, 알루미나-도핑 실리카일 수 있다. 알루미나-도핑 실리카는 일반적으로 사염화규소와 염화알루미늄의 혼합물을 기상 가수분해하여, 산화알루미늄 및 이산화규소를 포함하는 복합체 입자를 형성하는 동시-훈증 공정에 의해 제조한다. 일반적으로, 실리카 입자는 실리카 입자의 등전점 초과의 pH (예를 들어, pH 3.5 이상)에서 음 (또는 음이온성)의 표면 전하를 갖는다. 적합한 제2 금속 산화물 (예를 들어, 산화알루미늄)의 존재는 도핑된 실리카 입자에 양이온성을 부여한다. 바람직하게는, 0.01 중량％ 이상 (예를 들어, 0.2 중량％ 이상 또는 0.3 중량％ 이상)의 제2 금속 산화물이 도핑된 실리카 입자에 존재한다. 바람직하게는, 2 중량％ 이하 (예를 들어, 1.5 중량％ 이하 또는 1 중량％ 이하)의 제2 금속 산화물이 도핑된 실리카 입자에 존재한다. 알루미나-도핑 실리카의 예로는 데구사 (Degussa)로부터 입수되는 목스 (MOX) 80 및 목스 170 제품 (둘 모두 1 ％의 알루미나 함유)이 있다.
상기 기재된 바와 같이, 양이온성 금속 산화물 마모제는 열수 공정으로 제조할 수 있다. 열수 공정에서는, 원하는 금속 산화물과 동일한 산화 수준을 갖는 금속염 (예를 들어, 질산염)을 물 중에 용해시키고, 염기 (예를 들어, 수산화암모늄)로 처리하고, 승온 및 승압의 조건에 적용한다. 열수 공정은 금속염을 상응하는 금속 산화물로 전환시킨다.
별법으로, 원하는 금속 산화물보다 낮은 산화 수준을 갖는 금속염을 열수 공정에서 산화제와 함께 사용할 수 있다. 예를 들면, 미국 특허 제5,389,352호는 산화세륨의 제조 방법을 개시하며, 상기 방법은 수용성 3가 세륨염 및 산화제로 구성된 수용액을 형성하고, 이후 3가 세륨염을 산화세륨 입자로 산화시키는 동안에 액상으로서의 상기 용액을 일정 시간 동안 숙성시키는 것을 포함한다.
제2 금속염을 포함하는 도판트를 열수 공정 중에 제1 금속염으로 첨가하여 제2 금속 화합물을 함유하는 도핑된 금속 산화물을 제조할 수 있다. 바람직한 도판트는 니켈, 코발트, 망간, 철, 알루미늄, 크롬 및 아연으로 구성된 군으로부터 선택된다. 임의의 적합한 양의 제2 금속염을 열수 공정 수행 중에 제1 금속염에 첨가할 수 있다. 도판트가 바람직한 경우, 통상적으로 1 ppm 이상 (예를 들어, 10 ppm 이상, 또는 50 ppm 이상, 또는 심지어 100 ppm 이상)의 도판트를 열수 공정 중에 제1 금속염에 첨가할 수 있다. 바람직하게는, 10000 ppm 이하 (예를 들어, 5000 ppm 이하, 또는 1000 ppm 이하 또는 500 ppm 이하)의 도판트를 열수 공정 중에 제1 금속염에 첨가할 수 있다.
양이온성 마모제 입자는 바람직하게는 10 nm 이상 (예를 들어, 10 내지 1000 nm)의 평균 입자 크기 (통상적으로, 입자를 포함하는 최소 구형의 평균 입자 직경)를 갖는다. 바람직하게는, 마모성 입자는 50 nm 이상 (예를 들어, 50 내지 500 nm 또는 심지어 50 내지 300 nm)의 평균 입자 크기를 갖는다. 더 바람직하게는, 마모성 입자는 1000 nm 이하 (예를 들어, 800 nm 이하, 또는 500 nm 이하, 또는 심지어 300 nm 이하)의 평균 입자 크기를 갖는다.
양이온성 마모제는 임의의 적합한 양으로 연마 조성물에 존재할 수 있다. 연마 조성물에 존재하는 양이온성 마모제의 양은 통상적으로 액체 캐리어와 이에 용해되거나 현탁되는 임의 성분의 중량을 기준으로 0.001 중량％ 이상 (예를 들어, 0.005 중량％ 이상 또는 0.01 중량％ 이상)이다. 연마 조성물에 존재하는 양이온성 마모제의 양은 바람직하게는 액체 캐리어와 이에 용해되거나 현탁되는 임의 성분의 중량을 기준으로 5 중량％ 이하 (예를 들어, 2 중량％ 이하 또는 1 중량％ 이하)이다. 더 바람직하게는, 연마 조성물에 존재하는 양이온성 마모제의 양은 0.01 중량％ 내지 1 중량％이다.
마모제는 바람직하게는 연마 조성물, 더 구체적으로는 연마 조성물의 물 성분 중에 현탁된다. 마모제가 연마 조성물 중에 현탁되면, 마모제는 바람직하게는 콜로이드 안정성이 된다. 용어 콜로이드는 액체 캐리어 중 마모성 입자의 현탁액을 나타낸다. 콜로이드 안정성이란 시간 경과에 따라 현탁액이 유지됨을 말한다. 본 발명에 있어서는, 100 ml 눈금 실린더에 마모제를 넣고 2시간 동안 교반하지 않은 채로 두는 경우, 눈금 실린더의 하부 50 ml 중 입자의 농도 ([B], g/ml)와 눈금 실린더의 상부 50 ml 중 입자의 농도 ([T], g/ml) 간의 차를 마모제 조성물 중 입자의 초기 농도 ([C], g/ml)로 나눈 값이 0.5 이하라면 (즉, {[B]-[T]}/[C] ≤ 0.5), 마모제를 콜로이드 안정성이라 여긴다. 더 바람직하게는, [B]-[T]/[C]의 값은 0.3 이하, 및 가장 바람직하게는 0.1 이하이다.
연마 조성물은 양이온성 중합체를 포함한다. 양이온성 중합체는 임의의 적합한 양이온성 중합체일 수 있다. 양이온성 중합체는 양이온성 단독중합체 또는 양이온성 공중합체일 수 있다. 양이온성 중합체의 목적은 본 발명의 연마 조성물에 의해 달성가능한, 이산화규소 및 질화규소를 포함하는 기판에 대해서 질화규소 제거율에 비해 이산화규소 제거율을 감소시키는 것이다. 임의의 특정 이론에 구애받지 않고, 양이온성 중합체는 이산화규소의 표면에 우선적으로 흡착된다고 여겨진다. 양이온성 중합체는 이산화규소 표면에 보호 필름을 형성하여 연마 조성물이 이산화규소 표면에 접촉하는 것을 방지하여, 유리하게는 질화규소 제거율에는 유의한 영향을 미치지 않으면서 이산화규소의 제거율을 감소시킨다.
양이온성 단독중합체는 양이온성 단량체 반복 단위에 의해 본질적으로 구성된 임의의 적합한 양이온성 단독중합체일 수 있다. 예를 들면, 양이온성 중합체는 질소를 포함하는 양이온성 반복 단위에 의해 본질적으로 구성되며, 비제한적으로 염기성 아민 기 및 4급화 아민 기를 함유하는 단량체를 포함하는 임의의 적합한 양이온성 중합체일 수 있다. 염기성 아민 기 또는 4급화 아민 기는 비환형일 수 있거나, 또는 고리 구조 내에 도입할 수 있다. 또한, 양이온성 중합체의 용해도, 점도 또는 기타 물리적 파라미터를 변경시키기 위해 양이온성 중합체를 알킬화, 아실화, 에톡실화 또는 기타 화학 반응에 의해 추가로 개질하는 것이 적합하다. 바람직하게는, 양이온성 중합체는 폴리에틸렌이민, 에톡실화 폴리에틸렌이민, 폴리디알릴디메틸암모늄 할라이드, 폴리(아미도아민), 폴리(메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄) 클로라이드, 폴리(메타크릴로일옥시에틸디메틸벤질암모늄) 클로라이드, 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(비닐이미다졸), 폴리(비닐피리딘) 및 폴리(비닐아민)으로 구성된 군으로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 양이온성 중합체는 폴리에틸렌이민이다.
양이온성 중합체는 설포늄기를 포함하는 단량체에 의해 본질적으로 구성된 임의의 적합한 양이온성 단독중합체일 수 있다. 설포늄기는 양전하를 띠며 3개의 탄소 원자로 치환된 황 원자를 포함한다. 설포늄기를 포함하는 양이온성 중합체 및 양이온성 단량체의 비제한적인 예가 미국 특허 제4,528,384호에 개시되어 있다.
양이온성 중합체는 포스포늄 기를 포함하는 단량체에 의해 본질적으로 구성된 임의의 적합한 양이온성 단독중합체일 수 있다. 포스포늄기는 양전하를 띠며 4개의 탄소 원자에 의해 치환된 인 원자를 포함한다. 포스포늄기를 포함하는 양이온성 중합체 및 양이온성 단량체의 비제한적인 예가 미국 특허 제5,439,617호에 개시되어 있다.
양이온성 단독중합체는 순 양전하를 갖는 임의의 적합한 전이금속 올리고머일 수 있다. 예를 들면, 알루미늄 화합물은 "폴리-염화알루미늄"과 같은 양이온성 올리고머 종을 형성할 수 있는데, 이는 염화알루미늄이 염기와 부분적으로 반응한 가용성 알루미늄 생성물 종류를 나타내며, 알루미늄의 고도의 양이온성인 올리고머를 일부 함유한다. 전이금속 올리고머의 다른 비제한적인 예는, 예를 들어, 문헌["Comprehensive Organometallic Chemistry II," E. W. Abelm, F. G. A. Stone, and G. Wilkinson, eds., Pergamon Press (1995)]에서 찾을 수 있다.
양이온성 중합체는 1종 이상의 양이온성 단량체 및 1종 이상의 비이온성 단량체를 포함하는 공중합체이며, 상기 1종 이상의 양이온성 단량체는 몰 기준으로 공중합체의 50 ％ 초과 또는 몰 기준으로 공중합체의 50 ％ 이하를 포함한다. 양이온성 및 비이온성 단량체는 임의의 적합한 양이온성 및 비이온성 단량체일 수 있다.
예를 들어, 양이온성 단량체는 비제한적으로 염기성 아민 기 및 4급화 아민 기를 포함하는 단량체를 비롯하여 질소를 포함하는 임의의 적합한 양이온성 단량체(들)일 수 있다. 염기성 아민 기 또는 4급화 아민 기는 비환형일 수 있거나, 또는 고리 구조로 도입시킬 수 있다. 본 발명에 있어서 유용한 양이온성 단량체의 예로는 비제한적으로 에틸렌이민, 디알릴디메틸암모늄 할라이드, 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드, 메타크릴로일옥시에틸디메틸벤질암모늄 클로라이드, 2-아미노에틸 메타크릴레이트, N-(3-아미노프로필)메타크릴레이트, 비닐이미다졸, 비닐피리딘, 비닐아민 및 아미도아민이 있다. 양이온성 단량체는 설포늄기 및 포스포늄기를 포함할 수 있다. 공중합체로 도입하기에 적합한 설포늄기 및 포스포늄기는 상기 기재된 것일 수 있다. 바람직하게는, 양이온성 단량체는 에틸렌이민이다.
비이온성 단량체는, 예를 들어, 비제한적으로 에틸렌, 프로필렌, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 스티렌, 에피클로로히드린, 아크릴아미드 및 이들의 혼합물을 비롯한 임의의 적합한 비이온성 단량체(들)일 수 있다.
양이온성 공중합체는 임의의 적합한 기술로 제조할 수 있다. 예를 들면, 공중합체는 자유 라디칼, 양이온성, 음이온성 또는 축합 중합으로 제조할 수 있다. 공중합체로는 랜덤 공중합체, 교대 공중합체, 주기 공중합체, 블록 공중합체 (예를 들어, AB, ABA, ABC 등), 그라프트 공중합체, 또는 빗형 (comb) 공중합체가 있다. 공중합체의 용해도, 점도 또는 기타 물리적 파라미터를 변경시키기 위해 양이온성 공중합체를 알킬화, 아실화, 에톡실화 또는 기타 화학 반응으로 추가 개질할 수 있다.
양이온성 중합체 (즉, 양이온성 단독중합체 또는 공중합체)는 임의의 적합한 평균 분자량을 가질 수 있다. 바람직하게는, 양이온성 중합체는 1,000 달톤 이상 (예를 들어, 5,000 달톤 이상, 또는 10,000 달톤 이상, 또는 50,000 달톤 이상, 또는 심지어 100,000 달톤 이상)의 평균 분자량을 가질 것이다.
연마 조성물 중 양이온성 중합체의 양은 양이온성 중합체의 성질에 좌우된다. 양이온성 중합체는 1종 이상의 양이온성 단량체 및 1종 이상의 비이온성 단량체를 포함하는 양이온성 단독중합체 또는 양이온성 공중합체이며, 상기 양이온성 단량체는 몰 기준으로 양이온성 공중합체의 50 ％ 초과를 포함하고, 이로써 연마 조성물 중의 양이온성 중합체의 양은 연마 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 ppm 내지 50 ppm이다. 통상적으로, 양이온성 중합체의 양은 0.5 ppm 이상 (예를 들어, 1 ppm 이상)일 것이다. 따라서, 연마 조성물 중 양이온성 중합체의 양은 0.5 ppm 내지 45 ppm (예를 들어, 1 ppm 내지 40 ppm), 또는 2 ppm 내지 35 ppm (예를 들어, 3 ppm 내지 30 ppm)이다. 양이온성 중합체가 1종 이상의 양이온성 단량체 및 1종 이상의 비이온성 단량체를 포함하는 양이온성 공중합체이며, 상기 양이온성 단량체는 몰 기준으로 양이온성 공중합체의 50 ％ 이하이며, 연마 조성물 중의 상기 양이온성 중합체의 양은 연마 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 ppm 내지 200 ppm일 수 있다. 이와 같은 실시양태에서, 양이온성 중합체의 양은 통상적으로 0.1 ppm 내지 200 ppm (예를 들어, 5 ppm 내지 200 ppm), 또는 10 ppm 내지 150 ppm (예를 들어, 20 ppm 내지 100 ppm)일 것이다. 연마 조성물 중에 양이온성 중합체의 양이 너무 적다면, 양이온성 중합체의 첨가로 인한 어떤 영향도 관찰되지 않는다. 연마 조성물 중의 양이온성 중합체 양이 너무 많다면, 질화규소 제거를 억제시킴으로써 이산화규소 제거에 대한 질화규소 제거율의 비를 낮추며 기판의 전체 연마율을 유용한 수준 이하로 감소시킨다.
본 발명의 양이온성 단독중합체 및 양이온성 공중합체는 질화규소 및 산화규소를 포함하는 기판의 화학-기계적 연마에서 이산화규소보다 질화규소의 제거에 대해 유사한 선택성을 허용한다. 일반적으로, 양이온성 단독중합체를 포함하는 연마 조성물과 유사한 연마 성능을 달성하기 위해서는, 연마 조성물에서 고농도의 양이온성 공중합체의 사용을 요한다. 연마 조성물 중에서 양이온성 단독중합체에 비해 다량의 양이온성 공중합체의 사용 요건에 대한 가능한 단점, 예를 들어 비용 및 공급 요건에도 불구하고, 일부 경우에 제조 공정 동안 양이온성 공중합체의 농도가 높은 연마 조성물 제제에서는 정밀성을 달성하는 데에 유리할 수 있다.
연마 조성물의 pH는 7 이하 (예를 들어, 6 이하)이다. 바람직하게는, 연마 조성물의 pH는 1 이상 (예를 들어, 2 이상 또는 3 이상)이다. 더욱더 바람직하게는, 연마 조성물의 pH는 4 내지 7 (예를 들어, 4 내지 6)이다. 연마 조성물은 pH 조절제, 예를 들어, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 수산화알킬암모늄 및/또는 질산을 임의로 포함한다. 연마 조성물은 pH 완충계, 예를 들어, 암모늄 아세테이트 또는 이나트륨 시트레이트를 임의로 포함할 수 있다. 다수의 이와 같은 pH 완충계는 당업계에 널리 공지되어 있다.
연마 조성물은 임의로 카르복실산을 추가로 포함한다. 연마 조성물에 유용한 카르복실산으로는 모노카르복실산 및 디카르복실산 및 이들의 염이 있다. 카르복실산은 히드록실, 카르보닐, 할로겐, 아민, 및 질소-함유 방향족 헤테로사이클로 구성되는 군으로부터 선택되는 관능기를 추가로 포함할 수 있다. 바람직하게는, 카르복실산은 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 벤조산, 포름산, 말론산, 숙신산, 타르타르산, 락트산, 프탈산, 살리실산, 안트라닐산, 시트르산, 글리콜산, 푸마르산, 라우르산, 피루브산, 스테아르산, 클로로아세트산, 디클로로아세트산, 2-피리딘카르복실산, 2-피페리딘카르복실산, 글리신, 알라닌, 3-아미노프로피온산, 4-아미노부티르산, 이들의 유도체, 염 및 조합물으로 구성되는 군으로부터 선택된다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 카르복실산을 포함할 수 있고, 존재하는 경우 통상적으로 10 ppm 이상 (예를 들어, 10 내지 1000 ppm)을 포함한다. 바람직하게는, 연마 조성물에 존재하는 카르복실산의 양은 1000 ppm 이하 (예를 들어, 800 ppm 이하, 또는 600 ppm 이하)일 것이다.
상기 언급된 카르복실산은 염 (예를 들어, 금속염, 암모늄염 등), 산 또는 이들의 부분 염의 형태로 존재할 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 타르트레이트에는 타르타르산, 및 이의 1가 염 및 2가 염이 포함된다. 추가로, 염기성 관능기를 포함하는 카르복실산은 염기성 관능기의 산 염의 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, 글리신으로는 글리신, 및 이의 1가산 염이 있다. 또한, 일부 카르복실산은 산 및 킬레이트제 (예를 들어, 특정 아미노산 등)로서 작용할 수 있다.
카르복실산은 연마 조성물에서 여러 기능을 수행한다. 양이온성 중합체와 함께 카르복실산은 이산화규소 제거를 억제하여, 본 발명의 연마 조성물을 사용하여 관찰되는 이산화규소 제거보다 질화규소 제거에 대한 선택성을 제공한다. 카르복실산은 계의 pH를 완충시키고 연마 조성물의 콜로이드 안정성을 개선시킨다.
연마 조성물은 임의로 1종 이상의 기타 첨가제를 추가로 포함한다. 이와 같은 첨가제로는 임의의 적합한 계면활성제 및/또는 점도 증진제 및 응집제를 비롯한 레올로지 제어제 (예를 들어, 우레탄 중합체와 같은 중합체 레올로지 제어제), 1종 이상의 아크릴 서브유닛을 포함하는 아크릴레이트 (예를 들어, 비닐 아크릴레이트 및 스티렌 아크릴레이트) 및 이의 중합체, 공중합체 및 올리고머, 및 이의 염이 있다. 적합한 계면활성제로는, 예를 들면 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 음이온성 고분자 전해질, 비이온성 계면활성제, 양쪽이온성 계면활성제, 불소화 계면활성제, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
연마 조성물은 임의로 살생물제를 추가로 포함한다. 살생물제는 임의의 적합한 살생물제, 예를 들어 이소티아졸리논 살생물제일 수 있다. 연마 조성물에 사용된 살생물제의 양은 통상적으로 1 ppm 내지 500 ppm이고, 바람직하게는 10 ppm 내지 200 ppm이다.
연마 조성물은 임의의 적합한 기술로 제조할 수 있으며, 이의 다수의 것이 당업자에게 공지되어 있다. 연마 조성물은 배치식 또는 연속식 공정으로 제조할 수 있다. 일반적으로, 연마 조성물은 임의의 순서로 이의 성분들을 조합하여 제조할 수 있다. 본원에서 사용된 용어 "성분 (component)"은 개별 성분 (예를 들어, 산, 염기 등) 및 성분 (예를 들어, 산, 염기, 계면활성제 등)의 임의의 조합을 포함한다.
예를 들면, 양이온성 마모제를 물 중에 분산시킬 수 있다. 이후 양이온성 단독중합체 또는 공중합체 및 임의의 카르복실산을 첨가하고, 연마 조성물로 성분을 도입할 수 있는 임의의 방법으로 혼합할 수 있다. 연마 조성물은 사용하기 전에 양이온성 단독중합체 또는 공중합체와 같은 1종 이상의 성분으로 제조하고, 사용 직전 (예를 들어, 사용 전 1분 내, 또는 사용 전 1시간 내 또는 사용 전 7일 내)에 연마 조성물에 첨가할 수 있다. pH를 임의의 적합한 시간에 조절할 수 있다. 연마 조성물은 연마 작용 동안 기판의 표면에서 성분을 혼합함으로써 제조할 수도 있다.
또한, 연마 조성물은 사용 전에 적절한 양의 물에 의해 희석되는 농축액으로서 제공될 수 있다. 상기 실시양태에서, 연마 조성물 농축액은 양이온성 마모제, 양이온성 단독중합체 또는 공중합체, 카르복실산 및 물을, 적절한 양의 물로 농축액을 희석할 때 연마 조성물의 각 성분이 상기 언급한 각 성분의 적절한 범위 내의 양으로 연마 조성물에 존재하도록 포함할 수 있다. 예를 들어, 양이온성 마모제, 양이온성 단독중합체 또는 공중합체, 및 카르복실산은 농축액이 동일 부피의 물 (예를 들어, 동일 부피 2배의 물, 동일 부피 3배의 물 또는 동일 부피 4배의 물)로 희석되는 경우 각 성분이 상기 기재된 각 성분의 범위 내의 양으로 연마 조성물 중에 존재하도록 상기 언급된 각 성분의 농도보다 2배 더 높은 농도 (예를 들어, 각각 3배, 4배 또는 5배)인 양으로 농축액에 존재할 수 있다. 양이온성 단독중합체 또는 공중합체, 임의로 카르복실산, 및 기타 첨가제가 농축액 중에 적어도 부분적으로 또는 완전히 용해되는 것을 보장하기 위하여 농축액은 최종 연마 조성물에 존재하는 물을 적합한 비율로 함유할 수 있음을 당업자는 알 것이다.
추가로, 본 발명은 (i) 기판을 본원에 기재된 연마 패드 및 연마 조성물에 접촉시키는 단계, (ii) 연마 패드와 기판 사이에 있는 연마 조성물과 함께 기판에 대해 연마 패드를 이동시키는 단계, 및 (iii) 기판의 적어도 일부를 마모시켜 기판을 연마하는 단계를 포함하는, 기판의 화학-기계적 연마 방법을 제공한다.
본 발명의 방법은 임의의 적합한 기판을 연마하는 데 사용되며, 질화규소 및 이산화규소를 포함하는 연마 기판에 특히 유용하다. 적합한 기판으로는 반도체 산업에 사용되는 웨이퍼가 있다. 연마 조성물은 쉘로우 트렌치 분리 (STI) 공정을 수행하여 기판을 평탄화 또는 연마하는 데 특히 적합하다. STI 공정은 질화규소 층에 침착된 규소 기판을 제공하는 것을 통상적으로 포함한다. 질화규소 오버라잉 층을 포함하는 기판으로 트렌치를 에칭한 후 포토리소그래피하고, 과량의 이산화규소를 그 위에 침착시킨다. 이후, 질화규소의 표면 층을 실질적으로 제거할 때까지 기판을 평탄화하여 트렌치에 잔존하는 산화규소가 트렌치의 엣지와 동등한 높이가 되도록 한다. 바람직하게는, 평탄화 또는 연마는 본 발명의 연마 조성물에 의해 STI 공정에서, 바람직하게는 질화규소는 실질적으로 제거하며 트렌치 내의 이산화규소의 과도한 침식 없이 이산화규소는 적절하게 평탄화하도록 수행한다.
본 발명의 연마 방법은 화학-기계적 연마 (CMP) 장치와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 통상적으로, 이러한 장치는 작동시 움직이며, 궤도, 선형 또는 원형 운동으로 인한 속도를 갖는 압반, 압반과 접촉하고 작동시 압반과 이동하는 연마 패드, 및 연마 패드의 표면에 대해 접촉하고 이동시킴으로써 연마될 기판을 고정시키는 캐리어를 포함할 수 있다. 기판의 연마는, 기판을 연마 패드 및 본 발명의 연마 조성물과 접촉하여 배치하고, 이후 기판에 대해 연마 패드를 이동시켜, 기판의 적어도 일부를 마모시켜 기판을 연마함으로써 수행한다.
기판은 임의의 적합한 연마 패드 (예를 들어, 연마 표면)에 의해 화학-기계적 연마 조성물로 평탄화 또는 연마될 수 있다. 적합한 연마 패드로는 예를 들어 제직 및 부직 연마 패드가 있다. 또한, 적합한 연마 패드에는 다양한 밀도, 경도, 두께, 압축성, 압축시 반향성 및 압축 계수의 임의의 적합한 중합체를 들 수 있다. 적합한 중합체로는, 예를 들어 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 나일론, 플루오로탄소, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 이의 동시형성된 생성물, 및 이의 혼합물 등이 있다.
바람직하게는, CMP 장치는 동일 반응계 연마 종말점 검출 시스템을 추가로 포함하며, 이의 다수가 당업계에 공지되어 있다. 작업편의 표면으로부터 반사된 광선 또는 기타 방사선을 분석함으로써 연마 공정을 검사하고 모니터링하는 기술이 당업계에 공지되어 있다. 이와 같은 방법은, 예를 들어, 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 작업편에 대한 연마 공정 진행의 검사 또는 모니터링은 연마 종말점의 결정, 즉 특정 작업편에 대한 연마 공정의 종결 시점에 대한 결정을 가능하게 한다.
하기 실시예는 본 발명을 추가로 설명하지만, 물론 본 발명의 범위를 어떤 방식으로도 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
하기 실시예에서, 연마 실험은 연마 패드에 대한 기판의 하향 압력 27.6 IcPa (4 psi), 압반 속도 60 rpm, 캐리어 속도 56 rpm, 연마 조성물 유속 200 mL/분에 의해 50.8 cm (20 인치) 직경의 연마 도구 및 동심 홈 (grooved) CMP 패드의 동일 반응계 조건을 일반적으로 사용하였다.
실시예 1
본 실시예는 평균 분자량 2000 달톤의 폴리에틸렌이민의 증가량에 따른 본 발명의 연마 조성물에 의해 관찰되는 질화규소 및 이산화규소 층의 제거율에 대한 효과를 보여준다.
유사한 질화규소 층 및 이산화규소 층을 6개의 상이한 연마 조성물 (조성물 1A-1F)로 개별적으로 연마하였다. 각각의 조성물은 물 중 pH 4.9에서 0.4 중량％의 세리아 및 400 ppm의 4-아미노부티르산을 포함하였다. 조성물 1A (대조용)는 추가 성분을 전혀 함유하지 않았다 (예를 들어, 폴리에틸렌이민 없음). 또한, 조성물 1B-1F (본 발명)는 표 1에 기재된 폴리에틸렌이민의 양을 변경시켰다. 연마 조성물 사용 후에, 질화규소 ("질화물") 및 이산화규소 ("산화물") 제거율을 측정하였고, 이산화규소 제거율에 대한 질화규소 제거율의 비로서 정의되는 선택도를 계산하였다. 결과를 표 1에 기재하였다.
폴리에틸렌이민의 증가량에 따른 질화규소 및 이산화규소 제거율의 효과
연마 조성물 폴리에틸렌이민 (ppm) 질화물 제거율 (Å/분) 산화물 제거율 (Å/분) 선택도
1A (대조용) 없음 (대조용) 950 640 1.5
1B (본 발명) 1 970 310 3.1
1C (본 발명) 2 930 180 5.2
1D (본 발명) 4 920 90 10.2
1E (본 발명) 6 350 60 5.8
1F (본 발명) 10 24 10 2.4
표 1에 기재된 데이터로부터 명백한 바와 같이, 폴리에틸렌이민의 양을 0 내지 4 ppm 이하로 증가시키면 질화규소의 제거율은 무시할 만한 정도로 감소하는 반면, 이산화규소의 제거율은 약 86 ％로 감소하였다. 산화규소 제거율에 대한 질화규소 제거율의 비로 정의되는 선택도는 1.5 (연마 조성물에 폴리에틸렌이민이 존재하지 않는 경우)에서 10.2 (연마 조성물에 4 ppm의 폴리에틸렌이민이 존재하는 경우)로 증가하였다. 연마 조성물 중 폴리에틸렌이민의 양을 10 ppm으로 증가시키면, 두 층 모두에 대한 제거율이 유의하게 감소하였다. 따라서, 본 실시예의 결과는 본 발명의 연마 조성물 중의 양이온성 중합체 양에 대한 질화규소 및 이산화규소 제거율의 의존성을 증명하였다.
실시예 2
본 실시예는 본 발명의 연마 조성물에 의해 관찰되는 질화규소 및 이산화규소 층의 제거율에 대해 상이한 양이온성 중합체의 효과를 보여준다.
6개의 상이한 연마 조성물을 사용하여 개별적으로 유사한 질화규소 층 및 이산화규소 층 (조성물 2A-2F)을 화학-기계적으로 연마하였다. 각각의 조성물은 물 중 pH 4.9에서 0.4 중량％의 세리아 및 400 ppm의 4-아미노부티르산을 포함하였다. 조성물 2A (대조용)는 추가 성분을 전혀 함유하지 않았다 (예를 들어, 양이온성 중합체 없음). 조성물 2B (본 발명)는 8.5 ppm의 폴리에틸렌이민 (평균 분자량 25,000 달톤)을 추가로 함유하였다. 조성물 2C (본 발명)는 15 ppm의 폴리디알릴디메틸암모늄 클로라이드 (평균 분자량 60,000 달톤)를 추가로 함유하였다. 조성물 2D (본 발명)은 10 ppm의 80 ％ 에톡실화 폴리에틸렌이민 (평균 분자량 50,000 달톤)을 추가로 함유하였다. 조성물 2E (본 발명)은 25 ppm의 폴리아미도아민 (평균 분자량 1,000,000 달톤)을 추가로 함유하였다. 연마 조성물의 사용 후에, 질화규소 ("질화물") 및 이산화규소 ("산화물") 제거율을 측정하였으며, 이산화규소 제거율에 대한 질화규소 제거율 비로서 정의되는 선택도를 계산하였다. 결과를 표 2에 기재하였다.
상이한 양이온성 중합체에 따른 질화규소 및 이산화규소 제거율의 효과
연마 조성물 질화물 제거율 (Å/분) 산화물 제거율 (Å/분) 선택도
2A (대조용) 1012 558 1.8
2B (본 발명) 861 33 26
2C (본 발명) 876 65 13
2D (본 발명) 1023 85 12
2E (본 발명) 1200 156 7.7
표 2에 기재된 데이터로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 연마 조성물 모두는 질화규소의 제거율에 비한 이산화규소의 제거율을 감소시키면서, 대조용 연마 조성물에 비해 질화규소의 높은 제거율을 유지하였다. 25,000 달톤의 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌이민 (연마 조성물 2B)을 사용하여 이산화규소 제거율은 약 17배로 현저히 감소시켰으며, 대조용 연마 조성물에 비해 질화규소 제거율은 약 15 ％만 감소시켰다. 따라서, 본 실시예의 결과는 본 발명의 연마 조성물에 의해 달성가능한 질화규소 층 및 이산화규소 층의 제거율에 대한 효과를 증명하였다.
실시예 3
본 실시예는 본 발명의 연마 조성물에 의해 관찰되는 질화규소 및 이산화규소 층의 제거율에 대해 양이온성 단량체 및 비이온성 단량체를 상이한 비율로 포함하는 양이온성 중합체의 효과를 제시하였다.
5개의 상이한 연마 조성물을 사용하여 개별적으로 유사한 질화규소 및 이산화규소 층 (조성물 3A, 3B, 3C, 3D 및 3E)을 화학-기계적으로 연마하였다. 각각의 조성물은 물 중에 세리아 및 아크릴아미드와 디알릴디메틸암모늄 클로라이드 ("DADMAC")의 공중합체를 포함하며, 상기 공중합체 중 DADMAC 단위의 몰분율은 상이하다. 조성물 3A는 아크릴아미드와 함께 5 몰％ DADMAC 공중합체 20 ppm을 함유하였다. 조성물 3B는 아크릴아미드와 함께 15 몰％ DADMAC 공중합체 20 ppm을 함유하였다. 조성물 3C는 아크릴아미드와 함께 30 몰％ DADMAC 공중합체 20 ppm을 함유하였다. 조성물 3D는 아크릴아미드와 함께 100 몰％ DADMAC 공중합체 (즉, DADMAC의 단독중합체) 20 ppm을 함유하였다. 조성물 3E는 아크릴아미드와 함께 30 몰％ DADMAC 공중합체 100 ppm을 함유하였다. 연마 조성물의 사용 이후, 질화규소 ("질화물") 및 이산화규소 ("산화물") 제거율을 측정하였으며, 이산화규소 제거율에 대한 질화규소 제거율의 비로서 정의되는 선택도를 계산하였다. 결과를 표 3에 기재하였다.
양이온성 공중합체에 따른 질화규소 및 이산화규소 제거율의 효과
연마 조성물 양이온성 중합체 양 (ppm) 양이온성 단량체 (몰％) 질화물 제거율 (Å/분) 산화물 제거율 (Å/분) 선택도
3A 20 5 1008 2000 0.5
3B 20 15 1005 1732 0.6
3C 20 30 1009 851 1.2
3D 20 100 497 56 8.9
3E 100 30 1032 63 16.4
표 3에 기재된 데이터로부터 명백한 바와 같이, 공중합체 중에 양이온성 단량체의 몰 분율을 5 몰％ 내지 30 몰％ (연마 조성물 3A-3C)로 증가시키면, 산화물 제거율은 약 2.4배로 감소되었으며, 질화물 제거율에 대해서는 무시할만한 정도였다. 상응하는 양이온성 단독중합체 (연마 조성물 3D)의 동일한 양을 사용하였더니, 양이온성 공중합체를 포함하는 조성물에 비해 질화물의 제거율은 약 2배로 감소되었지만, 선택도는 8.9로 향상되었다. 30 몰％ DADMAC-아크릴아미드 공중합체 (연마 조성물 3E)를 다량 (즉, 100 ppm) 사용한 경우, 선택도 비율은 16.4로 향상되었으며 질화물 제거율에 대해서는 무시할만한 정도였다. 따라서, 본 실시예의 결과는 본 발명의 연마 조성물에 의해 달성가능한 질화규소 층 및 이산화규소 층의 제거율에 대한 효과를 증명하였다.

Claims (36)

  1. (a) 양이온성 마모제,
    (b) (1) 양이온성 단독중합체 0.1 ppm 내지 50 ppm, (2) 1종 이상의 양이온성 단량체 (몰 기준으로 양이온성 공중합체의 50 ％ 초과 포함) 및 1종 이상의 비이온성 단량체를 포함하는 양이온성 공중합체 0.1 ppm 내지 50 ppm, (3) 1종 이상의 양이온성 단량체 (몰 기준으로 공중합체의 50 ％ 이하 포함) 및 1종 이상의 비이온성 단량체를 포함하는 양이온성 공중합체 0.1 ppm 내지 200 ppm으로 구성된 군으로부터 선택되는 양이온성 중합체, 및
    (c) 물
    을 포함하고, pH가 7 이하인, 질화규소 및 산화규소를 포함하는 기판을 연마하는 화학-기계적 연마 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 양이온성 마모제가 알루미나, 티타니아 및 도핑된 실리카로 구성된 군으로부터 선택되는 연마 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 양이온성 마모제가 세리아인 연마 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 양이온성 마모제가 지르코니아인 연마 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 양이온성 마모제가 0.01 중량％ 내지 1 중량％의 양으로 존재하는 연마 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 양이온성 중합체가 양이온성 단독중합체인 연마 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 양이온성 단독중합체가 에톡실화 폴리에틸렌이민, 폴리디알릴디메틸암모늄 할라이드, 폴리(아미도아민), 폴리(메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄) 클로라이드, 폴리(메타크릴로일옥시에틸디메틸벤질암모늄) 클로라이드, 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(비닐이미다졸), 폴리(비닐피리딘) 및 폴리(비닐아민)으로 구성된 군으로부터 선택되는 연마 조성물.
  8. 제6항에 있어서, 양이온성 단독중합체가 폴리에틸렌이민인 연마 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 폴리에틸렌이민이 연마 조성물 중에 0.1 ppm 내지 20 ppm의 양으로 존재하는 연마 조성물.
  10. 제6항에 있어서, 양이온성 단독중합체가 양이온성 전이금속 올리고머인 연마 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 양이온성 중합체가 양이온성 공중합체인 연마 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 양이온성 중합체가 디알릴디메틸암모늄 할라이드, 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드, 메타크릴로일옥시에틸디메틸벤질암모늄 클로라이드, 2-아미노에틸 메타크릴레이트, N-(3-아미노프로필)메타크릴레이트, 비닐이미다졸, 비닐피리딘, 비닐아민 및 아미도아민으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 단량체를 포함하는 연마 조성물.
  13. 제11항에 있어서, 양이온성 단량체가 에틸렌이민인 연마 조성물.
  14. 제1항에 있어서, 양이온성 중합체가 5000 달톤 이상의 평균 분자량을 갖는 연마 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 양이온성 중합체가 질소, 설포늄기, 포스포늄기 또는 이들의 조합을 포함하는 연마 조성물.
  16. 제1항에 있어서, pH가 4 내지 7인 연마 조성물.
  17. 제1항에 있어서, 카르복실산을 추가로 포함하는 연마 조성물.
  18. 제17항에 있어서, 카르복실산이 아미노 카르복실산인 연마 조성물.
  19. (i) (a) 양이온성 마모제,
    (b) (1) 양이온성 단독중합체 0.1 ppm 내지 50 ppm, (2) 1종 이상의 양이온성 단량체 (몰 기준으로 양이온성 공중합체의 50 ％ 초과 포함) 및 1종 이상의 비이온성 단량체를 포함하는 양이온성 공중합체 0.1 ppm 내지 50 ppm, 및 (3) 1종 이상의 양이온성 단량체 (몰 기준으로 공중합체의 50 ％ 이하 포함) 및 1종 이상의 비이온성 단량체를 포함하는 양이온성 공중합체 0.1 ppm 내지 200 ppm으로 구성된 군으로부터 선택되는 양이온성 중합체, 및
    (c) 물
    을 포함하는 화학-기계적 연마 조성물 및 연마 패드를 기판에 접촉시키는 단계,
    (ii) 연마 패드와 기판 사이의 화학-기계적 연마 조성물과 함께 기판에 대해 연마 패드를 이동시키는 단계, 및
    (iii) 기판의 적어도 일부를 마모시켜 기판을 연마하는 단계
    를 포함하는, 기판의 화학-기계적 연마 방법.
  20. 제19항에 있어서, 양이온성 마모제가 알루미나, 티타니아 및 도핑된 실리카로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  21. 제19항에 있어서, 양이온성 마모제가 세리아인 방법.
  22. 제19항에 있어서, 양이온성 마모제가 지르코니아인 방법.
  23. 제19항에 있어서, 양이온성 마모제가 0.01 중량％ 내지 1 중량％의 양으로 존재하는 것인 방법.
  24. 제19항에 있어서, 양이온성 중합체가 양이온성 단독중합체인 방법.
  25. 제24항에 있어서, 양이온성 단독중합체가 에톡실화 폴리에틸렌이민, 폴리디알릴디메틸암모늄 할라이드, 폴리(아미도아민), 폴리(메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄) 클로라이드, 폴리(메타크릴로일옥시에틸디메틸벤질암모늄) 클로라이드, 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(비닐이미다졸), 폴리(비닐피리딘) 및 폴리(비닐아민)으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  26. 제24항에 있어서, 양이온성 단독중합체가 폴리에틸렌이민인 방법.
  27. 제26항에 있어서, 폴리에틸렌이민이 연마 조성물 중에 0.1 ppm 내지 20 ppm의 양으로 존재하는 것인 방법.
  28. 제24항에 있어서, 양이온성 단독중합체가 양이온성 전이금속 올리고머인 방 법.
  29. 제19항에 있어서, 양이온성 중합체가 양이온성 공중합체인 방법.
  30. 제29항에 있어서, 양이온성 중합체가 디알릴디메틸암모늄 할라이드, 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드, 메타크릴로일옥시에틸디메틸벤질암모늄 클로라이드, 2-아미노에틸 메타크릴레이트, N-(3-아미노프로필)메타크릴레이트, 비닐이미다졸, 비닐피리딘, 비닐아민 및 아미도아민으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 단량체를 포함하는 것인 방법.
  31. 제29항에 있어서, 양이온성 단량체가 에틸렌이민인 방법.
  32. 제19항에 있어서, 양이온성 중합체가 5000 달톤 이상의 평균 분자량을 갖는 것인 방법.
  33. 제32항에 있어서, 양이온성 중합체가 질소, 설포늄기, 포스포늄기 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 방법.
  34. 제19항에 있어서, pH가 4 내지 7인 방법.
  35. 제19항에 있어서, 연마 조성물이 카르복실산을 추가로 포함하는 것인 방법.
  36. 제35항에 있어서, 카르복실산이 아미노 카르복실산인 방법.
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