KR20100052487A - 상 변화 물질의 화학적 기계적 연마를 위한 조성물 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 게르마늄-안티몬-텔루륨 (GST) 합금과 같은 상 변화 물질 (PCM)을 포함하는 기판의 연마에 적합한 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 리신, 임의적인 산화제 및 이를 위한 수성 담체와 함께 미립자 연마제 물질을 포함한다. 상기 조성물을 이용한 상 변화 물질 함유 기판의 CMP 연마 방법을 또한 개시한다.

Description

상 변화 물질의 화학적 기계적 연마를 위한 조성물 및 방법 {COMPOSITIONS AND METHODS FOR CHEMICAL-MECHANICAL POLISHING OF PHASE CHANGE MATERIALS}

본 발명은 연마 조성물 및 이를 사용하는 기판의 연마 방법에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 게르마늄-안티몬-텔루륨 합금과 같은 상 변화 물질을 포함하는 기판의 연마에 적합한 화학적 기계적 연마 조성물에 관한 것이다.

PRAM (상 변화 랜덤 액세스 메모리) 장치 (또한 오보닉(Ovonic) 메모리 장치 또는 PCRAM 장치로 공지되어 있음)에서는 전자 메모리 적용을 위해 절연성 비정질 상과 전도성 결정질 상 사이에서 전기적으로 스위칭될 수 있는 상 변화 물질 (PCM)이 이용된다. 이러한 적용에 적합한 전형적인 상 변화 물질에는 In, Ge, Ga, Sn 또는 Ag와 같은 하나 이상의 금속 원소와 함께 주기율표의 다양한 VIB족 원소 (칼코게나이드, 예를 들면 Te 또는 Po) 및 VB족 원소 (예를 들면, Sb)가 이용된다. 특히 유용한 상 변화 물질은 화학식 Ge₂Sb₂Te₅의 합금 (GST225)과 같은 게르마늄 (Ge)-안티몬 (Sb)-텔루륨 (Te) 합금 (GST 합금)이다. 이러한 물질은 가열/냉각 속도, 온도 및 시간에 따라 물리적인 상태를 가역적으로 변화시킬 수 있다. 다른 유용한 합금은 인듐 안티모나이트 (InSb)를 포함한다. PRAM 장치의 메모리 정보는 상이한 물리적인 상 또는 상태의 전도성을 통해 최소한의 손실로 보존된다.

기판 표면의 화학적 기계적 연마 (CMP)를 위한 조성물 및 방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 반도체 기판 (예를 들면, 집적 회로)의 금속 함유 표면을 연마하기 위한 연마 조성물 (또한 연마 슬러리, CMP 슬러리 및 CMP 조성물로 공지되어 있음)은 전형적으로 연마제 및 다양한 첨가제 화합물 등을 함유하며, 종종 산화제와 함께 사용된다.

통상적인 CMP 기술에서, 기판 캐리어 (연마 헤드)는 캐리어 조립체 상에 탑재되며, CMP 장치에서 연마 패드와 접촉하도록 위치한다. 캐리어 조립체는 기판이 연마 패드에 대해 강압되도록 제어가능한 압력 ("하향력" 또는 "하향압")을 제공한다. 기판이 부착된 캐리어와 패드는 서로에 대해 이동된다. 패드 및 기판의 상대적인 이동은 기판이 연마되도록 기판 표면으로부터 물질의 일부를 제거하여 기판의 표면을 마모시키는 작용을 한다. 기판 표면의 연마는 전형적으로 연마 조성물의 화학적 활성 (예를 들면, CMP 조성물에 존재하는 산화제, 킬레이트제, 부식 억제제 및 산 등에 기인함) 및/또는 연마 조성물에 현탁된 연마제의 기계적 활성에 의해 추가로 보조 및 제어된다. 전형적인 연마제 물질은, 예를 들면 이산화규소 (실리카), 산화세륨 (세리아), 산화알루미늄 (알루미나), 산화지르코늄 (지르코니아), 이산화티탄 (티타니아) 및 산화주석을 포함한다.

네빌(Neville) 등의 미국 특허 제5,527,423호에는, 예를 들면 금속 층의 표면과 수성 매질에 현탁된 고순도 금속 산화물 미세 입자를 포함하는 연마 슬러리와의 접촉에 의한 금속 층의 화학적 기계적 연마 방법이 기재되어 있다. 별법으로, 연마제 물질은 연마 패드에 도입될 수 있다. 쿡(Cook) 등의 미국 특허 제5,489,233호에는 표면 텍스쳐 또는 패턴이 있는 연마 패드의 용도가 개시되어 있으며, 브룩스부르트(Bruxvoort) 등의 미국 특허 제5,958,794호에는 고정된 연마제 연마 패드가 개시되어 있다.

CMP 기술은 상 변화 물질을 이용한 메모리 장치를 제조하는데 이용될 수 있으나, 현재의 CMP 조성물은 종종 GST 또는 InSb 합금과 같은 비교적 연질인 상 변화 물질을 포함하는 기판을 연마하기 위해 이용되는 경우 충분한 평탄성(planarity)을 제공하지 못한다. 특히, 많은 상 변화 물질 (예를 들면, GST 또는 InSb)의 물리적 특성은 이를 PCM 칩에 이용되는 다른 물질에 비해 "연질"로 만든다. 예를 들면, 고형분 농도가 비교적 높은 (예를 들면, 약 3％를 초과하는) 전형적인 CMP 연마 슬러리는 연마제 입자의 기계적 작용을 통해 상 변화 물질 (예를 들면, GST 합금)을 제거하여, 상 변화 물질의 표면을 크게 스크래칭한다. 이러한 고 고형분의 CMP 조성물이 사용되는 경우, CMP 슬러리가 모든 상 변화 물질을 제거할 수 없기 때문에 종종 연마 후 아래에 있는 유전체 필름 상에 상 변화 물질 잔여물이 남게 된다. 상 변화 물질 잔여물은 추후의 장치 제조 단계에서 추가의 통합 문제를 초래한다.

공동명의의 공계류중인 미국 특허 출원 제11/699,129호에는 1종 이상의 킬레이트제, 임의적인 산화제 및 수성 담체와 함께 미립자 연마제를 이용하는, 상 변화 물질의 연마를 위한 CMP 조성물 및 방법이 기재되어 있다. 연마제 물질은 조성물 중에 약 3 중량％ 이하의 농도로 존재한다. 킬레이트제는 연마되는 기판에 존재하는 PCM 또는 이의 구성성분 (예를 들면, 게르마늄, 인듐, 안티몬 및/또는 텔루륨 종)을 킬레이팅할 수 있거나 기판을 CMP 조성물로 연마하는 동안 PCM로부터 형성되는 물질 (예를 들면, 산화 생성물)을 킬레이팅할 수 있는 화합물 또는 화합물들의 배합물을 포함한다.

산화제를 이용하는, 상 변화 물질 (예를 들면, GST)의 연마를 위한 CMP 조성물의 하나의 결점은, PCM 장치의 전기적 성능을 저하시킬 수 있는 산화물 코팅이 PCM의 표면 상에 형성될 수 있다는 점이다. 통상적인 CMP 조성물에 비해 상 변화 물질을 여전히 허용가능하게 빠르게 제거하면서, 기판의 표면 상에 형성되는 PCM 산화물의 수준을 감소시키는 신규한 CMP 조성물을 개발하는 것이 계속 요구되고 있다. 본 발명은 이러한 개선된 CMP 조성물을 제공한다. 본 발명의 상기 및 다른 이점 및 또한 추가적인 본 발명의 특징은 본원에 제공된 발명의 설명에서 명백해질 것이다.

본 발명은 상 변화 물질을 함유하는 기판의 연마에 적합한 화학적 기계적 연마 조성물을 제공한다. CMP 조성물은 리신, 임의적인 산화제 및 이를 위한 수성 담체와 함께 미립자 연마제 물질을 포함한다. 연마제 물질은 바람직하게는 약 6 중량％ 이하의 농도로 존재한다. 리신은, 바람직하지 않은 PCM의 표면 상의 산화물 층의 형성을 감소시키는 PCM 산화 억제제로서 작용하는 것으로 여겨진다.

또한, 본 발명은 본 발명의 CMP 조성물을 사용하는, PCM 기판의 표면의 연마 방법을 제공한다. 바람직한 방법은 PCM 함유 기판의 표면을 연마 패드 및 본 발명의 수성 CMP 조성물과 접촉시키는 단계, 및 CMP 조성물의 일부를 연마 패드와 기판 사이의 표면과 접촉하도록 유지하면서 연마 패드 및 기판을 상대적으로 이동시키는 단계를 포함한다. 상대적인 이동은 기판으로부터 PCM의 적어도 일부를 마모시키기에 충분한 시간 동안 유지된다.

도 1은 말론산 약 3 중량％ 및 과산화수소 약 1 중량％를 함유하는 pH 약 3의 수용액과 접촉하는 GST 전극의 전기화학적 부식과 비교한, 리신 약 1 중량％ 및 과산화수소 약 1 중량％를 함유하는 pH 약 3의 수용액과 접촉하는 GST 전극의 전기화학적 부식의 타펠(Tafel) (전압 대 log-전류) 플롯을 나타낸다.
도 2는 pH 2.9의 물과 비교한, pH 2.9의 수성 과산화수소 1 중량％ 중에서 수득되는 전기화학적 GST 부식의 타펠 플롯을 나타낸다.

본 발명은 산화제의 존재하에 상 변화 물질을 함유하는 기판을 연마하기에 유용한 CMP 조성물을 제공한다. 본 발명의 CMP 조성물은 통상적인 CMP 조성물에 비해 기판의 표면 상에 형성되는 PCM 산화물의 수준을 감소시키면서 PCM을 균일하게 제거한다. 본 발명의 CMP 조성물은 물 (예를 들면, 탈이온수)과 같은 수성 담체 중 미립자 연마제 물질 및 리신을 함유한다. 일부 실시양태에서, 조성물은 연마되는 기판에 존재하는 PCM 또는 이의 구성성분 (예를 들면, 게르마늄, 인듐, 안티몬 및/또는 텔루륨 종)을 킬레이팅할 수 있거나 연마 공정 동안 PCM으로부터 형성되는 물질 (예를 들면, PCM으로부터 형성되는 산화 생성물)을 킬레이팅할 수 있는 킬레이트제를 포함한다. 다른 실시양태에서, 조성물은 산화제를 또한 포함한다.

본 발명의 CMP 조성물에 유용한 미립자 연마제는 반도체 물질의 CMP에서의 사용에 적합한 임의의 연마제 물질을 포함한다. 적합한 연마제 물질의 비제한적인 예는 CMP 업계에 잘 알려져 있는 실리카 (예를 들면, 퓸드 실리카 및/또는 콜로이드 실리카), 알루미나, 티타니아, 세리아, 지르코니아 또는 이들 연마제들 중 2종 이상의 배합물을 포함한다. 바람직한 금속 산화물 연마제는 콜로이드 실리카, 퓸드 실리카 및 알파-알루미나를 포함한다. 연마제 물질은 바람직하게는 조성물 중에 약 6 중량％ 이하의 양으로 존재한다. 바람직하게는, 연마제 물질은 CMP 조성물 중에 약 0.001 중량％ 내지 약 6 중량％, 더 바람직하게는 약 0.01 중량％ 내지 약 5 중량％, 가장 바람직하게는 약 0.1 중량％ 내지 약 1 중량％ 범위의 농도로 존재한다. 당업계에 잘 알려져 있는 레이저 광 산란 기술에 의해 측정된 연마제 입자의 평균 입자 크기는 바람직하게는 약 5 nm 내지 약 250 nm, 더 바람직하게는 약 50 nm 내지 약 150 nm의 범위이다.

연마제는 바람직하게는 CMP 조성물, 더욱 특히 CMP 조성물의 수성 구성성분 중에 현탁된다. 연마제가 CMP 조성물에 현탁되는 경우, 연마제는 바람직하게는 콜로이드적으로 안정하다. 용어 "콜로이드"는 액체 담체 중 연마제 입자의 현탁액을 지칭한다. "콜로이드적 안정성"은 선택된 시간 동안 최소의 침전(settling)으로 그 현탁액이 유지됨을 지칭한다. 본 발명의 문맥에서, 연마제를 100 mL 눈금 실린더에 넣고 약 2시간 동안 교반 없이 정치하였을 때 연마제 조성물 중 입자의 최초 농도 (g/mL 단위의 [C])로 나눈 눈금 실린더의 저부 50 mL에서의 입자의 농도 (g/mL 단위의 [B]) 및 눈금 실린더의 상부 50 mL에서의 입자의 농도 (g/mL 단위의 [T]) 사이의 차이가 약 0.5 이하 (즉, ([B]-[T])/[C]가 0.5 이하)인 경우, 연마제는 콜로이드적으로 안정한 것으로 여겨진다. ([B]-[T])/[C]의 값은 바람직하게는 약 0.3 이하, 더 바람직하게는 약 0.1 이하이다.

본 발명의 CMP 조성물 및 방법에서의 사용에 적합한 산화제는 과산화수소, 퍼술페이트 염 (예를 들면, 암모늄 모노퍼술페이트, 암모늄 디퍼술페이트, 칼륨 모노퍼술페이트 및 칼륨 디퍼술페이트), 퍼요오데이트 염 (예를 들면, 칼륨 퍼요오데이트), 및 이들 중 2종 이상의 배합물을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 과산화수소가 특히 바람직하다. 산화제는 조성물과 이에 혼입된 과산화수소의 합한 중량을 기준으로 바람직하게는 약 0.01 중량％ 내지 약 6 중량％, 더 바람직하게는 약 0.1 중량％ 내지 약 4 중량％ 범위의 농도로 조성물 중에 존재하거나, CMP 조성물과 함께 이용된다.

본 발명의 조성물은 리신을, 바람직하게는 전체 조성물 중량을 기준으로 약 0.01 중량％ 내지 약 5 중량％, 더 바람직하게는 약 0.05 중량％ 내지 약 2 중량％의 농도로 포함한다. 리신은 PCM 산화, 특히 GST 산화를 억제하며 과산화수소와 같은 산화제의 존재하에 CMP 동안 PCM 기판의 표면 상에 형성되는 산화 생성물의 양을 감소시키는 것으로 여겨진다.

본 발명의 CMP 조성물의 pH는 바람직하게는 약 2 내지 약 11, 더 바람직하게는 약 2 내지 약 5, 가장 바람직하게는 약 2 내지 약 4의 범위이다. CMP 조성물은 임의로는 1종 이상의 pH 완충 물질, 예를 들면 암모늄 아세테이트 및 이나트륨 시트레이트 등을 포함할 수 있다. 많은 이러한 pH 완충 물질은 당업계에 잘 알려져 있다.

임의로는, 본 발명의 CMP 조성물은 연마되는 기판에 존재하는 PCM 또는 이의 구성성분 (예를 들면, 게르마늄, 인듐, 안티몬 및/또는 텔루륨 종)을 킬레이팅할 수 있거나 CMP 공정 동안 그로부터 형성되는 물질을 킬레이팅할 수 있는 1종 이상의 킬레이트제를 포함할 수 있다. 적합한 킬레이트제의 비제한적인 예는 디카르복실산 (예를 들면, 옥살산, 말론산, 숙신산, 말레산, 프탈산, 타르타르산, 아스파르트산 및 글루탐산 등), 폴리카르복실산 (예를 들면, 시트르산, 1,2,3,4-부탄 테트라카르복실산, 폴리아크릴산 및 폴리말레산 등), 아미노카르복실산 (예를 들면, 알파-아미노산, 베타-아미노산 및 오메가-아미노산 등), 포스페이트, 폴리포스페이트, 아미노 포스포네이트, 포스포노카르복실산, 중합체 킬레이트제, 이들의 염 및 이들 중 2종 이상의 배합물 등을 포함한다. 바람직한 킬레이트제는 옥살산, 말론산, 숙신산, 시트르산, 이들의 염 및 이들 중 2종 이상의 배합물을 포함한다. 킬레이트제는 이용되는 경우 바람직하게는 약 0.1 중량％ 내지 약 3 중량％ 범위의 농도로 조성물 중에 존재한다.

또한, 본 발명의 CMP 조성물은 살생제, 분산제, 점도 개질제, 완충제, pH 조정제 및 금속 부식 억제제 (예를 들면, 벤조트리아졸 또는 1,2,4-트리아졸) 등과 같은 다른 임의적인 성분을 포함할 수 있다.

본 발명의 CMP 조성물은 임의의 적합한 기술로 제조될 수 있으며, 이의 다수가 당업자에게 공지되어 있다. CMP 조성물은 회분식 또는 연속식 공정으로 제조될 수 있다. 일반적으로, CMP 조성물은 이의 구성성분들을 임의의 순서로 배합함으로써 제조될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "구성성분"은 개별 성분 (예를 들면, 연마제, 리신, 킬레이트제, 산, 염기 및 산화제 등), 및 또한 성분들의 임의의 배합물을 포함한다. 예를 들면, 연마제는 물에 분산될 수 있으며, 리신은 CMP 조성물에 구성성분을 혼입할 수 있는 임의의 방법에 의해 첨가 및 혼합될 수 있다. 산화제는 존재하는 경우 임의의 적합한 시점에 조성물에 첨가될 수 있다. 일부 실시양태에서, 산화제는 CMP 조성물이 CMP 공정에서 즉시 사용가능(ready for use)할 때까지 조성물에 첨가되지 않으며, 예를 들면 산화제는 연마를 개시하기 직전에 첨가된다. pH는 임의의 적합한 시점에 조정될 수 있다.

또한, 본 발명의 CMP 조성물은 사용 전에 적절한 양의 수성 담체 (예를 들면, 물)로 희석되는 농축액으로서 제공될 수 있다. 이러한 실시양태에서, CMP 조성물 농축액은 수성 담체에 분산 또는 용해된 다양한 구성성분을, 적절한 양의 수성 담체로 농축액을 희석하였을 때 연마 조성물의 각각의 구성성분이 사용에 적절한 범위 내의 양으로 CMP 조성물 중에 존재하게 하는 양으로 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 PCM을 포함하는 기판의 화학적 기계적 연마 방법을 제공한다. 바람직한 방법은 (i) 기판의 표면을 연마 패드 및 본원에 기재된 본 발명의 CMP 조성물과 접촉시키는 단계, 및 (ii) 연마 패드와 기판의 표면 사이의 연마 조성물과 함께 연마 패드를 기판의 표면에 대해 이동시킴으로써 기판으로부터 PCM의 적어도 일부를 마모시켜 기판의 표면을 연마하는 단계를 포함한다.

본 발명의 CMP 방법은 임의의 적합한 기판을 연마하는데 사용될 수 있으며, GST 합금 및 InSb 등을 포함하는 기판의 연마에 특히 유용하다. 바람직하게는, PCM은 GST 합금 (예를 들면, Ge₂Sb₂Te₅) 또는 InSb이다. 기판은 바람직하게는 Ti 또는 TiN과 같은 라이너 물질, 및 또한 그 아래의 이산화규소의 층을 또한 포함한다. 바람직한 방법에서, PCM 및 라이너 층은 마모되고, 마모는 이산화규소 층에서 중단된다.

본 발명의 CMP 방법은 화학적 기계적 연마 장치와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 전형적으로, CMP 장치는 사용시에 이동하며 궤도형, 선형 및/또는 원형 이동을 생성하는 속도를 갖는 플래튼(platen)을 포함한다. 연마 패드는 플래튼 상에 탑재되어, 플래튼과 함께 이동한다. 캐리어 조립체는 연마하고자 하는 기판을 패드와 접촉하도록 유지하며, 선택된 압력 (하향력)으로 기판을 패드에 대해 강압하여 기판의 표면의 마모를 보조하면서 연마 패드의 표면에 대해 이동한다. CMP 조성물은 전형적으로 연마 공정을 보조하기 위해 연마 패드 상에 펌핑된다. 기판의 연마는 기판의 표면의 적어도 일부를 마모시켜 표면을 연마하는, 이동하는 연마 패드 및 연마 패드 상에 존재하는 본 발명의 CMP 조성물의 조합된 연마 작용에 의해 달성된다.

기판은 임의의 적합한 연마 패드 (예를 들면, 연마 표면)를 사용하여 본 발명의 CMP 조성물로 평탄화 또는 연마될 수 있다. 적합한 연마 패드의 비제한적인 예는 목적하는 경우 고정된 연마제를 포함할 수 있는 제직 및 부직 연마 패드를 포함한다. 더욱이, 적합한 연마 패드는 임의의 적합한 밀도, 경도, 두께, 압축성, 압축시 반동성 및 압축 모듈러스, 화학적 안정성 및/또는 내화학성을 갖는 CMP 업계에 잘 알려져 있는 임의의 중합체를 포함할 수 있다. 적합한 중합체는, 예를 들면 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 나일론, 불화탄소, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 이들의 공성형물 및 이들의 혼합물을 포함한다.

바람직하게는, CMP 장치는 계내(in situ) 연마 종점 검출 시스템을 더 포함하며, 이의 다수가 당업계에 공지되어 있다. 가공물(workpiece)의 표면으로부터 반사된 광 또는 다른 복사선을 분석함으로써 연마 공정을 점검 및 모니터링하는 기술은 당업계에 공지되어 있다. 이러한 방법은, 예를 들면 산두(Sandhu) 등의 미국 특허 제5,196,353호, 루스티그(Lustig) 등의 미국 특허 제5,433,651호, 탕(Tang)의 미국 특허 제5,949,927호 및 비랑(Birang) 등의 미국 특허 제5,964,643호에 기재되어 있다. 바람직하게는, 연마되는 가공물에 대한 연마 공정의 진행의 점검 또는 모니터링은 연마 종점의 결정, 즉 특정 가공물에 대해 연마 공정을 종결할 시점의 결정을 가능하게 한다.

하기 실시예는 본 발명을 더 예시하며, 물론 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어선 안된다.

본 실시예는 과산화수소의 존재하의 리신의 GST 산화 억제 활성을 예시한다.

개별 GST 웨이퍼 (1 cm×1 cm, Ge₂Sb₂Te₅; GST225)를 주변 실온에서 약 100초 동안 다양한 시험 수용액 중에 침액시켰다. 대조군 용액은 pH가 약 3이고, 물 중 과산화수소 약 1 중량％를 포함하였다. 다른 시험 용액은 벤조트리아졸 (BTA; 약 0.1 중량％), 리신 (약 1 중량％) 또는 말론산 (약 3 중량％)과 함께 과산화수소 약 1 중량％를 포함하였다. 웨이퍼는 시험 용액에 침액시키기 전에 광택성 금속 외관을 가졌다. 침액시킨 후 웨이퍼의 표면 상의 갈색 착색은 표면 상에 GST 산화물 층이 형성됨을 나타내었다. 이러한 평가 결과 및 시험된 용액의 제형물을 하기 표 1에 나타내었다. 하기 표 1의 정보에 나타낸 바와 같이, 리신은 웨이퍼의 표면 상에 GST 산화물 코팅이 형성되는 것을 효과적으로 그리고 실질적으로 억제하였다. BTA는 약간의 억제 효과를 가지는 반면에, 과산화수소 단독 및 말론산과 배합된 과산화수소는 각각 현저한 산화물 층을 형성하였다.

본 실시예는 전기화학적 측정을 사용한 과산화수소 존재하의 리신의 GST 산화 억제 활성을 예시한다.

GST225 (Ge₂Sb₂Te₅) 회전 디스크 전극 (1 cm 직경)을 리신 약 1 중량％ 및 과산화수소 약 1 중량％를 함유하는 수용액 (pH 약 3)에 침수시켰다. 선형 주사 전압전류법을 수행하고, 표준 수소 전극 (SHE)에 대한 전압을 부식 전류의 로그값 (log[I])에 대해 도시하여, 타펠 플롯을 제공하였다 (도 1). 또한, 비교 목적을 위해, 말론산 약 3 중량％ 및 과산화수소 약 1％를 함유하는 pH 약 3의 수용액에 침수된 실질적으로 유사한 GST 전극을 사용하는 동일한 절차에 의해 타펠 플롯을 수득하였다 (도 1). 도 1의 타펠 플롯은 리신/과산화수소 용액의 부식 전류가 약 0.22 mA이며, 말론산/과산화수소 용액 (리신을 함유하지 않음)의 부식 전류가 약 4.5 mA임을 나타내었다. 비교를 위해, pH 2.9의 1 중량％ 과산화수소 수용액 및 pH 2.9의 물에 대해 타펠 플롯을 수득하였다 (도 2 참조). 이 실험에서 1％ 과산화수소 용액의 부식 전류는 약 0.2 mA이고, 물의 부식 전류는 약 0.17 mA였다. 이러한 결과는 리신이 산성 pH의 수성 과산화수소에서의 GST 부식 전류를 말론산 및 과산화수소의 수용액을 사용하여 수득된 부식 전류에 비해 현저하게 감소시킴을 나타내었다.

본 실시예는 x-선 광방출 분광법 (XPS)을 사용한 리신의 GST 산화 억제 활성을 예시한다.

Ar-스퍼터링을 사용하는 깊이 프로파일링을 사용한 XPS 실험을 수행하여, 리신 0.5 중량％ 또는 말론산 3 중량％의 존재하에 과산화수소 1 중량％ (pH 3)를 사용한 GST225의 산화에 의해 수득된 산화물 층 깊이를 측정하였다. 깊이 측정값은 깊이를 알고 있는 SiO₂ 샘플을 스퍼터링하여 보정하였다. 산화 깊이는, 표면 필름 약 4 nm를 제거한 후 산화 피크가 사라졌을 때 수득되었다. 관찰된 산화 깊이를 하기 표 2에 나타내었다 (SiO₂ 등가 깊이로서의 Å 단위). 표 2의 데이터가 나타내는 바와 같이, 리신은 산화물 층 깊이를 게르마늄 및 안티몬의 경우에는 약 50％, 그리고 텔루륨의 경우에는 약 66％ 감소시켰다.

본 실시예는 CMP 공정에서 GST 필름을 효과적으로 제거하는 본 발명의 CMP 조성물의 능력을 예시한다.

IC1010 연마 패드를 사용하는 200 mm 미라(Mirra) 연마기 상에서 과산화수소 약 1 중량％ (연마 조성물 및 과산화수소의 합한 중량 기준)의 존재하에 표면 상에 약 5000Å의 Ge₂Sb₂Te₅ 필름이 있는 규소 웨이퍼를, 약 93 분당 회전수 (rpm)의 플래튼 속도, 약 87 rpm의 캐리어 속도, 약 4 제곱인치당 파운드 (psi)의 하향압, 및 200 분당 밀리리터 (mL/min)의 슬러리 유속으로 연마하였다. 평가된 CMP 조성물은 각각 과산화수소 약 1 중량％를 함유하고, pH가 약 3이었다. 비교 조성물 4A는 콜로이드 실리카 (130 nm 평균 입자 크기) 약 1 중량％ 및 말론산 약 3 중량％를 포함하였다. 조성물 4B (본 발명)는 콜로이드 실리카 (130 nm 평균 입자 크기) 3.5 중량％ 및 리신 약 0.5 중량％를 포함하였다. GST 제거 속도 (RR)를 하기 표 3에 나타내었다.

비교 조성물 4A는 말론산 및 유사한 물질과 함께 약 3 중량％ 이하의 연마제의 사용이 교시되어 있는 공동명의의 공계류중인 미국 특허 출원 제11/699,129호 (디사드(Dysard) 등)에 교시된 조성물을 나타내었다. 표 3에 나타낸 조성물 4B의 제거 속도는 심지어 말론산이 존재하지 않아도 본 발명의 조성물의 GST 제거 속도가 우수할 수 있음을 나타내었다.

본원에 인용된 공보, 특허 출원 및 특허를 비롯한 모든 문헌은 각각의 문헌이 참조로 도입됨을 개별적으로 그리고 구체적으로 나타내어지고 전체가 본원에 나타내어진 경우와 동일한 정도로 본원에 참조로 도입된다.

본원에 달리 나타내거나 명백하게 문맥에 의해 부정되지 않은 한, 본 발명을 설명하는 문맥에서 (특히 하기 청구의 범위의 문맥에서) 단수형 용어 및 유사한 지시어의 사용은 단수형 및 복수형 모두를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 달리 명시되지 않은 한, 용어 "포함하는", "갖는", "비롯한" 및 "함유하는"은 개방형 용어 (즉, "포함하나 이에 제한되지 않는"을 의미하는 것)로서 해석되어야 한다. 본원에 달리 나타내지 않은 한, 본원에서 값들의 범위의 인용은 단지 범위 내에 해당하는 각각의 별도의 값을 개별적으로 언급하는 속기 방법으로서 기능하려는 것이며, 각각의 별도의 값이 개별적으로 본원에 인용된 경우와 같이 각각의 별도의 값이 명세서에 도입된다. 본원에 달리 나타내거나 명백하게 문맥에 의해 부정되지 않은 한, 본원에 기재된 모든 방법은 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 모든 예 또는 예시적인 용어 (예를 들면, "와 같은")의 사용은 단지 본 발명을 더 예시하려는 것이며, 달리 청구되지 않은 한 본 발명의 범위에 대한 제한을 포함하지 않는다. 명세서의 어떠한 용어도 임의의 청구되지 않은 요소를 본 발명의 실시에 본질적인 것으로서 나타내는 것으로 해석되어선 안된다.

본 발명을 수행하기 위해 본 발명자들에게 알려져 있는 최선의 방식을 비롯한 본 발명의 바람직한 실시양태를 본원에 기재하였다. 통상의 당업자는 상기 명세서를 읽으면 그러한 바람직한 실시양태의 변형을 알 수 있다. 본 발명자들은 숙련된 당업자가 적절한 경우 이러한 변형을 이용하는 것으로 예상하였으며, 본 발명자들은 본 발명을 본원에 구체적으로 기재된 것과 달리 실시하는 것을 의도하였다. 이에 따라, 본 발명은 해당법에 의해 허용된 본원에 첨부된 청구의 범위에 인용된 대상체의 모든 변형 및 등가물을 포함한다. 더욱이, 본원에 달리 나타내거나 명백하게 문맥에 의해 부정되지 않은 한, 본 발명의 모든 가능한 변형에서 상기에 기재된 요소들의 임의의 조합이 본 발명에 포함된다.

Claims (22)

1. (a) 미립자 연마제 물질, (b) 리신, 및 (c) 이를 위한 수성 담체를 포함하는, 상 변화 물질 함유 기판의 연마를 위한 화학적 기계적 연마 (CMP) 조성물.
2. 제1항에 있어서, 미립자 연마제 물질이 약 0.001 중량％ 내지 약 6 중량％ 범위의 농도로 존재하는 CMP 조성물.
3. 제1항에 있어서, 리신이 약 0.01 중량％ 내지 약 5 중량％ 범위의 농도로 존재하는 CMP 조성물.
4. 제1항에 있어서, 미립자 연마제 물질이 콜로이드 실리카, 퓸드 실리카 및 알파-알루미나로 이루어진 군으로부터 선택되는 CMP 조성물.
5. 제1항에 있어서, 산화제를 더 포함하는 CMP 조성물.
6. 제5항에 있어서, 산화제가 약 0.01 중량％ 내지 약 6 중량％ 범위의 농도로 존재하는 CMP 조성물.
7. 제5항에 있어서, 산화제가 과산화수소, 퍼술페이트 염, 퍼요오데이트 염 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 산화제를 포함하는 CMP 조성물.
8. 제5항에 있어서, 산화제가 과산화수소를 포함하는 CMP 조성물.
9. 상 변화 물질 함유 기판의 표면을 산화제의 존재하에 제1항의 CMP 조성물로 마모시키는 단계를 포함하는, 상 변화 물질 함유 기판의 연마를 위한 화학적 기계적 연마 (CMP) 방법.
10. (a) 상 변화 물질 함유 기판의 표면을 산화제의 존재하에 수성 담체, 미립자 연마제 물질 및 리신을 포함하는 수성 CMP 조성물 및 연마 패드와 접촉시키는 단계, 및
    (b) 기판으로부터 상 변화 물질의 적어도 일부를 마모시키기에 충분한 시간 동안 CMP 조성물의 일부를 연마 패드 및 기판 사이의 표면과 접촉하도록 유지하면서 연마 패드 및 기판을 상대적으로 이동시키는 단계
    를 포함하는, 상 변화 물질 함유 기판의 연마를 위한 화학적 기계적 연마 (CMP) 방법.
11. 제10항에 있어서, 미립자 연마제 물질이 조성물 중에 약 0.001 중량％ 내지 약 6 중량％ 범위의 농도로 존재하는 CMP 방법.
12. 제10항에 있어서, 리신이 조성물 중에 약 0.01 중량％ 내지 약 5 중량％ 범위의 농도로 존재하는 CMP 방법.
13. 제10항에 있어서, 미립자 연마제 물질이 콜로이드 실리카, 퓸드 실리카 및 알파-알루미나로 이루어진 군으로부터 선택되는 CMP 방법.
14. 제10항에 있어서, 산화제가 과산화수소, 퍼술페이트 염, 퍼요오데이트 염 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함하는 CMP 방법.
15. 제10항에 있어서, 산화제가 과산화수소를 포함하는 CMP 방법.
16. 제10항에 있어서, 산화제가 약 0.01 중량％ 내지 약 6 중량％ 범위의 농도로 존재하는 CMP 방법.
17. 제10항에 있어서, 기판이 게르마늄-안티몬-텔루륨 (GST) 합금의 표면 층을 포함하는 CMP 방법.
18. 제17항에 있어서, 기판이 표면 층 아래의 라이너 물질을 더 포함하는 CMP 방법.
19. 제18항에 있어서, 라이너 물질이 Ti, TiN 및 이들의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 CMP 방법.
20. 제18항에 있어서, 기판이 라이너 물질 아래의 이산화규소의 층을 더 포함하는 CMP 방법.
21. 제20항에 있어서, GST 합금 및 라이너 물질이 각각 마모되고, 마모가 이산화규소 층에서 중단되는 CMP 방법.
22. 제10항에 있어서, 기판이 인듐 안티모나이트 (InSb)를 포함하는 CMP 방법.

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