KR20140012067A - 개선된 psd 성능을 갖는 규소 연마 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리카, 하나 이상의 테트라알킬암모늄 염, 하나 이상의 중탄산염, 하나 이상의 알칼리 금속 수산화물, 하나 이상의 아미노포스폰산, 하나 이상의 속도 촉진제 화합물, 하나 이상의 폴리사카라이드 및 물을 포함하는 화학적-기계적 연마 조성물에 관한 것이다. 본 연마 조성물은 연마된 기판의 표면 조도 및 PSD를 감소시킨다. 본 발명은 추가로 본원에 기재된 연마 조성물을 사용하여 기판, 특히 규소 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법에 관한 것이다.

Description

개선된 PSD 성능을 갖는 규소 연마 조성물 {SILICON POLISHING COMPOSITIONS WITH IMPROVED PSD PERFORMANCE}
전자 장치에 사용되는 규소 웨이퍼는 전형적으로 단결정 규소 잉곳(ingot)으로부터 제조되는데, 단결정 규소 잉곳을 먼저 다이아몬드 톱을 사용하여 박형 웨이퍼로 슬라이싱하고, 랩핑(lapping)하여 평탄도(flatness)를 개선하고, 에칭하여 랩핑에 의해 야기된 표면 손상을 제거한다. 이어서, 규소 웨이퍼는 전형적으로 2단계 공정으로 연마되어 에칭에 의해 야기된 나노토포그래피(nanotopography)를 제거하고, 그 웨이퍼가 전자 장치에서의 사용이 허용되기 전의 원하는 두께를 달성한다.
제1 연마 단계에서는, 높은 제거율이 요구되며, 이상적으로는 나노토포그래피는 이 단계 동안 저하되지 않을 것이다. 나노토포그래피는 영역의 전방-표면 토폴로지(topology)를 측정하는 파라미터이며, 0.2 mm 내지 20 mm의 공간 파장 내의 표면의 편차로서 정의된다. 나노토포그래피는 표면 평탄도와는 상이한데, 이는 나노토포그래피의 경우에는, 웨이퍼 표면의 평탄도가 웨이퍼 표면 그 자체에 대해 상대적으로 측정되는 반면, 표면 평탄도의 경우에는, 웨이퍼 표면의 평탄도가 웨이퍼를 유지하는 데 사용되는 평탄한 척(chuck)에 대해 상대적으로 측정된다는 점에서 그렇다. 따라서, 웨이퍼는 완벽한 평탄도를 가질 수 있으면서도, 여전히 나노토포그래피를 가질 수 있다. 웨이퍼가 그 웨이퍼의 전방 측 및 후방 측 상에 표면 불규칙성을 갖지만, 전방 표면과 후방 표면이 평행하다면, 그 웨이퍼는 완벽한 평탄도를 갖는다. 그러나, 동일한 웨이퍼는 나노토포그래피를 나타낼 것이다. 나노토포그래피는 공간 주파수에서의 웨이퍼 표면의 불규칙성의 토폴로지 맵에서 조도와 평탄도 사이의 갭을 이어준다.
표면의 조도는 몇 가지 파라미터를 사용하여 특정될 수 있는데, 이는 평균 표면 수준의 수평면으로부터의 편차의 관점에서 조도를 고려한다. 예를 들어, 조도를 측정하기 위한 한 가지 파라미터는 RMS 조도인데, 이는 평균 표면 수준으로부터의 모든 수직 편차의 제곱 평균 제곱근 값(root mean squared value)이다. 조도를 측정하기 위한 또 다른 파라미터는 표면 조도 또는 평균 조도(Ra)인데, 이는 평균 표면 수준으로부터의 평탄도(planarity)로부터의 편차의 산술 평균이다. 특징부(feature)의 공간 주파수에 대한 조도의 분포는 파워 스펙트럼 밀도(Power Spectral Density, PSD) 함수 또는 파워 스펙트럼으로 정의된다. PSD는 표면의 이미지로부터의 공간 파워 스펙트럼을 컴퓨터로 계산함으로써 표면 조도 데이터를 제공한다.
규소 웨이퍼를 위한 연마 공정은 단지 원자 수준에서이긴 하지만 어느 정도의 조도를 발생시킨다. 제작된 구성요소의 올바른 기능은 흔히 그의 조도의 정도에 크게 좌우된다. 예를 들어, 컴퓨터 하드 디스크는 허용가능한 조도에 대해 좁은 허용오차 범위를 갖는다. 표면이 너무 매끄러우면, 읽기/쓰기 헤드가 디스크의 표면에 결합될 수 있다. 표면이 너무 거칠면, 헤드는 적절한 방식으로 그의 에어 쿠션 상에서 디스크 표면 위를 지나갈(fly over) 수 없다. 더욱이, 표면 조도는 구성요소의 화학적 및 물리적 안정성에 영향을 줄 수 있다. 적대적인 환경 (예를 들어, 온도, 습도 또는 화학물질)을 견뎌야 하는 표면은 공격에 대한 최소한의 표면적을 제공하기 위하여, 그리고 가능한 한 결점 또는 약한 지점을 적게 하기 위하여 가능한 한 매끈해야 한다.
규소 웨이퍼를 위한 종래의 연마 조성물은 규소에 대한 높은 제거율을 나타내지만, 규소 웨이퍼의 증가된 나노토포그래피 및 조도를 생성한다. 증가된 나노토포그래피는, 반도체 기판으로의 추가 가공에 적합한 규소 웨이퍼를 생성하기 위한 제2의 최종 연마 단계에 대한 요구를 증가시키게 된다.
따라서, 규소 웨이퍼에 대한 개선된 연마 조성물에 대한 중요한 필요성이 당업계에 남아 있다.
본 발명의 개요
본 발명은 (a) 실리카, (b) 하나 이상의 테트라알킬암모늄 염, (c) 하나 이상의 중탄산염, 하나 이상의 알칼리 금속 수산화물, (d) 하나 이상의 아미노포스폰산, (e) 하나 이상의 속도 촉진제 화합물, (g) 하나 이상의 폴리사카라이드 및 (f) 물을 포함하는 화학적-기계적 연마 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법을 제공하며, 본 방법은 (i) (a) 실리카, (b) 하나 이상의 테트라알킬암모늄 염, (c) 하나 이상의 중탄산염, (d) 하나 이상의 알칼리 금속 수산화물, (e) 하나 이상의 아미노포스폰산, (f) 하나 이상의 속도 촉진제 화합물, (g) 하나 이상의 폴리사카라이드 및 (f) 물을 포함하는 화학적-기계적 연마 조성물 및 연마 패드를 기판과 접촉시키는 단계; (ii) 연마 패드와 기판 사이에 화학적-기계적 연마 조성물이 있는 상태로 연마 패드를 기판에 대해 이동시키는 단계; 및 (iii) 기판의 적어도 일부를 연삭하여 기판을 연마하는 단계를 포함한다.
본 발명의 상세한 설명
본 발명은 화학적-기계적 연마 조성물 및 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법을 제공한다.
실시양태에서, 연마 조성물은 (a) 실리카, (b) 하나 이상의 테트라알킬암모늄 염, (c) 하나 이상의 중탄산염, (d) 하나 이상의 알칼리 금속 수산화물, (e) 하나 이상의 아미노포스폰산, (f) 헤테로시클릭 아민, 모노 아미노산 및 히드록시산으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 속도 촉진제 화합물, (g) 히드록시알킬셀룰로스, 덱스트란, 카르복실화 덱스트란 및 술폰화 덱스트란으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 적어도 하나의 폴리사카라이드의 평균 분자량이 300,000 g/mol 미만인 하나 이상의 폴리사카라이드, 및 (f) 물을 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어진다.
놀랍게도 본 발명의 화학적-기계적 연마 조성물은 연마된 기판이 종래의 연마 조성물로 연마된 동일한 기판과 비교할 때 더 낮은 표면 조도를 나타내도록 기판, 특히 규소 기판을 연마하는 데 사용될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 연마 조성물은 추가로 연마 동안 만족스러운 제거율을 나타낸다.
실리카는 임의의 적합한 형태의 실리카, 예컨대 습식-공정형 실리카, 발연 실리카 또는 그의 조합일 수 있다. 예를 들어, 실리카는 습식-공정형 실리카 입자 (예를 들어, 축합-중합된 또는 침전된 실리카 입자)를 포함할 수 있다. 축합-중합된 실리카 입자는 전형적으로 Si(OH)4를 축합시켜 콜로이드성 입자를 형성함으로써 제조되는데, 여기서 콜로이드성 입자는 평균 입자 크기가 1 nm 내지 1000 nm인 것으로서 정의된다. 그러한 연삭 입자는 미국 특허 5,230,833에 따라 제조될 수 있거나, 악조-노벨(Akzo-Nobel) 빈드질(Bindzil) 50/80 제품, 날코(NALCO) DVSTS006 제품, 및 푸소(Fuso) PL-1, PL-1H, PL-1SL, PL-2, PL-2L, PL-3, PL-3H, PL-3L, PL-5, PL-6L, PL-7, PL-7H, PL-10H 및 PL-20 제품뿐만 아니라 듀폰(DuPont), 바이엘(Bayer), 어플라이드 리서치(Applied Research), 실본드(Silbond), 닛산 케미칼(Nissan Chemical), 클라리언트(Clariant) 및 기타로부터 입수가능한 다른 유사한 제품과 같은 다양한 구매가능한 제품들 중 임의의 것으로서 획득될 수 있다.
실리카는 발연 실리카 입자를 포함할 수 있다. 발연 실리카 입자는 발열성 공정에서 휘발성 전구체 (예를 들어, 규소 할로겐화물)로부터 제조될 수 있는데, 이는 고온 화염 (H2/공기 또는 H2/CH4/공기) 중에서 전구체를 가수분해 및/또는 산화함에 의한다. 전구체를 함유하는 용액을 소적 발생기(droplet generator)를 사용하여 고온 화염 중으로 분사할 수 있으며, 이어서 금속 산화물 입자를 수거할 수 있다. 전형적인 소적 발생기에는 이액 무화기(bi-fluid atomizer), 고압 분사 노즐 및 초음파 무화기가 포함된다. 적합한 발연 실리카 제품이 캐보트(Cabot), 도쿠야마(Tokuyama) 및 에보닉 데구사(Evonik Degussa)와 같은 제조자로부터 구매가능하다.
실리카는 임의의 적합한 평균 입자 크기 (즉, 평균 입자 직경)를 가질 수 있다. 실리카는 평균 입자 크기가 10 nm 이상, 예를 들어 15 nm 이상, 20 nm 이상 또는 25 nm 이상일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 실리카는 평균 입자 크기가 120 nm 이하, 예를 들어 110 nm 이하, 100 nm 이하, 90 nm 이하, 80 nm 이하, 70 nm 이하, 60 nm 이하, 50 nm 이하 또는 40 nm 이하일 수 있다. 따라서, 실리카는 상기 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 지정된 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 실리카는 평균 입자 크기가 10 nm 내지 120 nm, 15 nm 내지 110 nm, 20 nm 내지 100 nm, 25 nm 내지 90 nm 또는 25 nm 내지 80 nm일 수 있다. 비구형 실리카 입자의 경우, 입자의 크기는 그 입자를 포함하는 최소 구체의 직경이다. 실리카의 입자 크기는 임의의 적합한 기술을 사용하여, 예를 들어 레이저 회절 기술을 사용하여 측정될 수 있다. 적합한 입자 크기 측정 기기는, 예를 들어 맬번 인스트루먼츠(Malvern Instruments; 영국 맬번 소재)로부터 구매가능하다.
실리카 입자는 바람직하게는 연마 조성물 중에, 더 구체적으로는 연마 조성물의 물 중에 현탁된다. 실리카 입자가 연마 조성물 중에 현탁될 때, 실리카 입자는 바람직하게는 콜로이드 안정성이다. 용어 "콜로이드"는 액체 담체 중 실리카 입자의 현탁액을 말한다. 콜로이드 안정성은 시간 경과에 따른 그 현탁액의 유지를 말한다. 본 발명의 내용에서, 연삭재를 100 mL 눈금 실린더 내로 넣고, 2시간 동안 비교반 상태로 그대로 둘 때, 눈금 실린더의 하부 50 mL에서의 입자의 농도 (g/mL 단위로의 [B])와 눈금 실린더의 상부 50 mL에서의 입자의 농도 (g/mL 단위로의 [T]) 사이의 차이를 연삭재 조성물 내의 입자의 초기 농도 (g/mL 단위로의 [C])로 나눈 값이 0.5 이하일 경우 (즉, {[B] - [T]}/[C] ≤ 0.5), 연삭재는 콜로이드 안정성인 것으로 여겨진다. 보다 바람직하게는, [B] - [T]/[C]의 값은 0.3 이하이며, 가장 바람직하게는 0.1 이하이다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 실리카를 포함할 수 있다. 연마 조성물은 0.001 중량% 이상의 실리카, 예를 들어 0.01 중량% 이상, 0.05 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.4　중량% 이상, 0.5 중량% 이상 또는 1 중량% 이상의 실리카를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 연마 조성물은 20 중량% 이하의 실리카, 예를 들어 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하 또는 2 중량% 이하의 실리카를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 실리카에 대해 언급된 상기 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 지정된 양으로 실리카를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 0.001 중량% 내지 20 중량%의 실리카, 또는 0.001 중량% 내지 15 중량%, 0.001 중량% 내지 10 중량%, 0.001 중량% 내지 8 중량%, 0.001 중량% 내지 6 중량%, 0.001 중량% 내지 5 중량%의 실리카, 0.001 중량% 내지 2 중량% 또는 0.05 중량% 내지 2 중량%의 실리카를 포함할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 연마 조성물은 0.2 중량% 내지 0.6 중량%의 실리카를 포함한다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 연마 조성물은 4 중량% 내지 5 중량%의 실리카를 포함한다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 연마 조성물은 8 중량% 내지 12 중량%의 실리카를 포함한다.
연마 조성물은 하나 이상의 테트라알킬암모늄 염을 포함한다. 특정 이론에 의해 구애되고자 하지 않고서, 테트라알킬암모늄 염은 높은 pH 및 이온 강도에서 실리카 입자를 안정화시키는 것으로 여겨진다. 또한, 아민 상의 알킬 기의 사슬 길이를 변동시키는 것은 표면 조도에 영향을 준다. 테트라알킬암모늄 염은 바람직하게는 테트라메틸암모늄, 테트라에틸암모늄, 테트라프로필암모늄 및 테트라부틸암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 양이온을 포함한다. 테트라알킬암모늄 염은 히드록시드, 클로라이드, 브로마이드, 술페이트 또는 히드로겐술페이트를 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 적합한 음이온을 가질 수 있다. 실시양태에서, 테트라알킬암모늄 염은 테트라알킬암모늄 히드록시드 (예를 들어, 테트라메틸암모늄 히드록시드, 테트라에틸암모늄 히드록시드 또는 테트라프로필암모늄 히드록시드)이다. 바람직한 실시양태에서, 테트라알킬암모늄 염은 테트라메틸암모늄 히드록시드이다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 테트라알킬암모늄 염은 테트라프로필암모늄 히드록시드이다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 테트라알킬암모늄 염은 테트라메틸암모늄 히드록시드 및 테트라프로필암모늄 히드록시드의 혼합물이다.
연마 조성물은 전형적으로 0.1 중량% 이상, 예를 들어 0.2 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.4 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상 또는 2 중량% 이상의 하나 이상의 테트라알킬암모늄 염을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 연마 조성물은 5 중량% 이하, 예를 들어 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하의 테트라알킬암모늄 염을 함유할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 테트라알킬암모늄 염에 대해 언급된 상기 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 지정된 양으로 테트라알킬암모늄 염을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 0.1 중량% 내지 5 중량%, 0.2 중량% 내지 4 중량% 또는 0.3 중량% 내지 3 중량%의 테트라알킬암모늄 염을 포함할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 연마 조성물은 2 중량% 내지 3 중량%의 테트라알킬암모늄 염을 포함한다.
연마 조성물은 하나 이상의 중탄산염을 포함한다. 특정 이론에 의해 구애되고자 하지 않고서, 중탄산염은 연마 조성물의 이온 강도를 조정하는 기능을 하는 것으로 여겨진다. 중탄산염은 임의의 적합한 중탄산염일 수 있으며, 예를 들어 중탄산칼륨, 중탄산나트륨, 중탄산암모늄 또는 그의 조합일 수 있다.
연마 조성물은 전형적으로 0.05 중량% 이상, 예를 들어 0.1 중량% 이상, 0.25 중량% 이상 또는 0.5 중량% 이상의 중탄산염을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 연마 조성물은 5 중량% 이하, 예를 들어 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하의 중탄산염을 함유할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 중탄산염에 대해 언급된 상기 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 지정된 양으로 중탄산염을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 0.05 중량% 내지 5 중량%, 0.1 중량% 내지 4 중량%, 0.25 중량% 내지 3 중량% 또는 0.5 중량% 내지 2 중량%의 중탄산염을 포함할 수 있다.
연마 조성물은 하나 이상의 알칼리 금속 수산화물을 포함한다. 알칼리 금속 수산화물은 연마 조성물의 pH를 조정하도록 염기로서 작용한다. 적합한 알칼리 금속에는, 예를 들어, 수산화칼륨 및 수산화나트륨을 포함하지만 이로 한정되지 않는 I족 알칼리 토금속 중 임의의 것이 포함된다.
연마 조성물은 전형적으로 0.1 중량% 이상, 예를 들어 0.1 중량% 이상, 0.2 중량% 이상 또는 0.5 중량% 이상의 알칼리 금속 수산화물을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 연마 조성물은 1 중량% 이하, 예를 들어 0.9 중량% 이하, 0.8 중량% 이하, 0.7 중량% 이하 또는 0.6 중량% 이하의 알칼리 금속 수산화물을 함유할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 알칼리 금속 수산화물에 대해 언급된 상기 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 지정된 양으로 알칼리 금속 수산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 0.1 중량% 내지 1 중량%, 0.2 중량% 내지 0.9 중량% 또는 0.3 중량% 내지 0.7 중량% (예를 들어, 0.4 중량%, 0.5 중량% 또는 0.6 중량%)의 알칼리 금속 수산화물을 포함할 수 있다.
연마 조성물은 임의의 적합한 pH를 가질 수 있으며, 바람직하게는, 연마 조성물은 알칼리성 pH, 즉 7 초과의 pH를 갖는다. 예를 들어, 연마 조성물은 pH가 7.5 이상, 8.0 이상, 8.5 이상, 9.0 이상, 9.5 이상 또는 10.0 이상일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 연마 조성물은 pH가 14 미만, 예를 들어 13.5 이하, 13.0 이하, 12.5 이하, 12.0 이하, 11.5 이하일 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 상기 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 지정된 pH를 가질 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 pH가 7 초과 내지 14 미만, 더 특히 7.5 내지 13.5일 수 있다. 실시양태에서, 연마 조성물은 pH가 10.5이다. 또 다른 실시양태에서, 연마 조성물은 pH가 9.5 내지 11이다. 또 다른 실시양태에서, 연마 조성물은 농축물로서 pH가 11 내지 13이다.
연마 조성물은 하나 이상의 아미노포스폰산을 포함한다. 특정 이론에 의해 구애되고자 하지 않고서, 아미노포스폰산은 연마 조성물에서 금속 킬레이터로서 작용한다. 바람직하게는, 아미노포스폰산은 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스폰산), 아미노 트리(메틸렌 포스폰산), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌 포스폰산), 그의 염 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, 아미노포스폰산은 아미노 트리(메틸렌 포스폰산)이다. 예시적인 아미노포스폰산은 텀포스 인터내셔널(ThermPhos International)로부터 구매가능한 데퀘스트(DEQUEST)™ 2000 EG이다.
연마 조성물은 전형적으로 0.02 중량% 이상, 예를 들어 0.1 중량% 이상, 0.2 중량% 이상 또는 0.5 중량% 이상의 하나 이상의 아미노포스폰산을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 연마 조성물은 2 중량% 이하, 예를 들어 1.5 중량% 이하 또는 1 중량% 이하의 아미노포스폰산을 함유할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 아미노포스폰산에 대해 언급된 상기 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 지정된 양으로 아미노포스폰산을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 0.02 중량% 내지 2 중량%, 0.1 중량% 내지 1.5 중량% 또는 0.5 중량% 내지 1 중량%의 아미노포스폰산을 포함할 수 있다.
연마 조성물은 하나 이상의 속도 촉진제 화합물, 즉 기판 제거율을 증가시키는 화합물을 포함한다. 하나 이상의 속도 촉진제 화합물은 헤테로시클릭 아민, 모노 아미노산 및 히드록시산으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 연마 조성물은 제거율에 대한 유익한 효과가 관찰되도록 하기에 적합한 양의 속도 촉진제 화합물을 포함한다.
일부 실시양태에서, 속도 촉진제 화합물은 헤테로시클릭 아민이다. 속도 촉진제가 헤테로시클릭 아민일 경우, 전형적으로 헤테로시클릭 아민은 헤테로시클릭 방향족 아민 및 헤테로시클릭 지방족 아민으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직한 실시양태에서, 헤테로시클릭 방향족 아민은 1,2,4-트리아졸이다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 헤테로시클릭 지방족 아민은 아미노에틸피페라진이다.
일부 실시양태에서, 속도 촉진제는 모노 아미노산이다. 적합한 모노 아미노산은 글리신이다.
일부 실시양태에서, 속도 촉진제는 히드록시산이다. 적합한 히드록시산은 락트산이다.
일부 실시양태에서, 연마 조성물은 헤테로시클릭 아민, 모노 아미노산 및 히드록시산으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 초과의 속도 촉진제를 포함할 수 있다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 속도 촉진제 화합물을 포함한다. 연마 조성물은 전형적으로 0.02 중량% 이상, 예를 들어 0.1 중량% 이상, 0.125 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.25 중량% 이상 또는 0.5 중량% 이상의 속도 촉진제 화합물을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 연마 조성물은 2 중량% 이하, 예를 들어 1.5 중량% 이하, 1 중량% 이하 또는 0.375 중량% 이하의 속도 촉진제 화합물을 함유할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 속도 촉진제 화합물에 대해 언급된 상기 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 지정된 양으로 속도 촉진제 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 0.02　중량% 내지 2 중량%, 0.1 중량% 내지 1.5 중량% 또는 0.5 중량% 내지 1 중량%의 속도 촉진제 화합물을 포함할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 연마 조성물은 0.125 중량% 내지 0.375　중량%의 속도 촉진제 화합물, 예를 들어 0.25 중량%의 속도 촉진제 화합물을 포함한다.
연마 조성물은 하나 이상의 폴리사카라이드를 포함한다. 특정 이론에 의해 구애되고자 하지 않고서, 폴리사카라이드가 연마 조성물로 연마된 기판의 Ra 및 PSD를 감소시키는 것으로 여겨진다. 폴리사카라이드는 바람직하게는 수용성이다. 폴리사카라이드는 히드록시알킬셀룰로스, 키토산, 덱스트란, 카르복실화 덱스트란 및 술폰화 덱스트란으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
폴리사카라이드는 평균 분자량이 300,000 g/mol 미만이다. 바람직한 실시양태에서, 연마 조성물은 평균 분자량이 200,000 g/mol 미만, 보다 바람직하게는 평균 분자량이 20,000 g/mol 내지 100,000　g/mol, 가장 바람직하게는 20,000 g/mol 내지 80,000 g/mol인 폴리사카라이드를 포함한다.
일부 실시양태에서, 폴리사카라이드는 히드록시알킬셀룰로스이다. 바람직한 실시양태에서, 폴리사카라이드는 히드록시에틸셀룰로스 (HEC)이다.
일부 실시양태에서, 폴리사카라이드는 키토산이다.
일부 실시양태에서, 폴리사카라이드는 덱스트란이다. 적합한 덱스트란에는, 예를 들어 카르복실화 덱스트란 및 술폰화 덱스트란이 포함된다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 폴리사카라이드를 포함한다. 연마 조성물은 전형적으로 0.0001 중량% 이상, 예를 들어 0.0002 중량% 이상, 0.00025 중량% 이상, 0.0003 중량% 이상, 0.0004 중량% 이상 또는 0.0005 중량% 이상의 폴리사카라이드를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 연마 조성물은 0.1 중량% 이하, 예를 들어 0.09 중량% 이하, 0.08 중량% 이하, 0.07 중량% 이하, 0.06 중량% 이하 또는 0.05 중량% 이하의 폴리사카라이드를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 폴리사카라이드에 대해 언급된 상기 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 지정된 양으로 폴리사카라이드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 0.0001 중량% 내지 0.1 중량%, 0.0002 중량% 내지 0.09 중량% 또는 0.0003 중량% 내지 0.07　중량%의 폴리사카라이드를 포함할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 연마 조성물은 농축물로서 0.05 중량% 이하 (예를 들어, 0.00025 중량% 내지 0.05 중량%)의 하나 이상의 폴리사카라이드를 포함한다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 연마 조성물은 0.01 중량% 내지 0.05 중량%의 하나 이상의 폴리사카라이드를 포함한다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 연마 조성물은 0.0007 중량% 내지 0.003 중량%의 하나 이상의 폴리사카라이드를 포함한다.
연마 조성물은 물을 포함한다. 물은 연마 또는 평탄화되는 적합한 기판의 표면에 대한 연마 조성물의 다른 성분들의 적용을 용이하게 하기 위해 사용된다. 바람직하게는, 물은 탈이온수이다.
연마 조성물은 또한 하나 이상의 살생물제를 포함할 수 있다. 살생물제는 임의의 적합한 살생물제, 예를 들어 이소티아졸리논 살생물제일 수 있다. 연마 조성물에 사용되는 살생물제의 양은 전형적으로 1 내지 50 ppm, 바람직하게는 10 내지 20 ppm이다.
연마 조성물은 또한 하나 이상의 계면활성제 (예를 들어, 소포제)를 포함할 수 있다. 계면활성제의 존재에 대한 전형적인 불리한 점은 흔히 규소 표면에 대한 전체 제거율의 감소이다. 규소 표면 상에의 계면활성제의 흡수는 표면에서 규소와의 연삭 입자의 접촉을 감소시키도록 작용하고, 금속 표면과의 연삭 입자의 접촉이 규소 표면을 연삭하는 1차 메커니즘이기 때문에, 제거율이 흔히 유용한 속도 미만으로 감소되며, 그럼으로써 연마 조성물 내의 계면활성제의 유용성을 제한한다. 그러나, 하나 이상의 계면활성제를 포함하는 연마 조성물은 유리하게는 PSD 성능을 개선한다.
연마 조성물은 계면활성제가 존재할 경우 임의의 적합한 양의 계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제의 양이 너무 낮으면, 계면활성제의 첨가에 의한 이점이 관찰되지 않는다. 계면활성제의 양이 너무 높으면, 제거율의 감소가 관찰된다. 계면활성제의 양은 0.1 ppm 이상, 0.5 ppm 이상, 1 ppm 이상, 5 ppm 이상, 10 ppm 이상, 20 ppm 이상, 50 ppm 이상, 100 ppm 이상 또는 200 ppm 이상일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 계면활성제의 양은 1000 ppm 이하, 800 ppm 이하, 600 ppm 이하, 400 ppm 이하 또는 200 ppm 이하일 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 계면활성제에 대해 언급된 상기 언급된 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 지정된 총량으로 하나 이상의 계면활성제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 10 ppm 내지 1000 ppm, 20 ppm 내지 800 ppm, 50 ppm 내지 400 ppm 또는 100 ppm 내지 200 ppm의 계면활성제를 포함할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 연마 조성물 내의 계면활성제의 양은 5 ppm이다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 연마 조성물 내의 계면활성제의 양은 150 ppm이다. 추가적으로, 계면활성제는 임의의 유용한 공용매와 함께 혼입될 수 있다.
계면활성제는 존재할 경우 임의의 적합한 계면활성제일 수 있다. 실시양태에서, 계면활성제는 비이온성 계면활성제이다. 예시적인 비이온성 계면활성제에는 아세틸렌성 디올 계면활성제, 예를 들어 에어 프로덕츠(Air Products)로부터 구매가능한 서피놀(SURFYNOL)™ 제품이 포함된다. 서피놀™ 계면활성제의 한 예는 서피놀™ 104 (즉, 1,4-디이소부틸-1,4-디메틸부틴디올)인데, 이는 왁스상 고체, 액체 또는 자유-유동 분말로서 입수가능한 비이온성 습윤제 및 분자 탈포제이다.
연마 조성물은 임의의 적합한 기술에 의해 제조될 수 있으며, 이들 중 다수는 당업자에게 알려져 있다. 연마 조성물은 회분식 또는 연속식 공정으로 제조될 수 있다. 일반적으로, 연마 조성물은 그의 성분들을 임의의 순서대로 조합함으로써 제조될 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "성분"은 개별 성분들 (예를 들어, 실리카, 테트라알킬암모늄 염, 중탄산염, 알칼리 금속 수산화물, 아미노포스폰산, 속도 촉진제 화합물, 폴리사카라이드 등)뿐만 아니라 이들 성분들 (예를 들어, 실리카, 테트라알킬암모늄 염, 중탄산염, 알칼리 금속 수산화물, 아미노포스폰산, 속도 촉진제 화합물, 폴리사카라이드 등)의 둘 이상의 임의의 조합도 포함한다.
염인 연마 조성물의 성분들 (예를 들어, 테트라알킬암모늄 염, 중탄산염, 알칼리 금속 수산화물, 아미노포스폰산, 속도 촉진제 화합물 등) 중 임의의 것은 연마 조성물의 물 중에 용해될 때 양이온 및 음이온으로서 해리된 형태로 존재할 수 있음이 이해될 것이다. 본원에 언급된 연마 조성물 내에 존재하는 염의 양은 연마 조성물의 제조시에 사용된 비해리된 염의 중량을 말함이 이해될 것이다. 예를 들어, 알칼리 금속 수산화물 (예를 들어, 수산화칼륨)의 중량은 그의 실험식 (예를 들어, KOH)에 의해 제공된 바와 같은 칼륨 염의 양을 말한다.
예를 들어, 테트라알킬암모늄 염, 중탄산염, 알칼리 금속 수산화물, 아미노포스폰산 및 속도 촉진제 화합물은 테트라알킬암모늄 염, 중탄산염, 알칼리 금속 수산화물, 아미노포스폰산 및 속도 촉진제 화합물을 임의의 순서대로 또는 심지어는 동시에 물에 첨가함으로써 물 중에 용해될 수 있다. 이어서, 실리카가 첨가되고, 실리카를 연마 조성물 중에 분산시킬 수 있는 임의의 방법에 의해 분산될 수 있다. 연마 조성물은 사용 전에 제조될 수 있는데, 이때 하나 이상의 성분들, 예컨대 염기가 사용 직전에 (예를 들어, 사용 전 1분 이내에, 또는 사용 전 1시간 이내에, 또는 사용 전 7일 이내에) 연마 조성물에 첨가된다. pH는 임의의 적합한 시간에 조정될 수 있으며, 바람직하게는 실리카를 연마 조성물에 첨가하기 전에 조정된다. 연마 조성물은 또한 연마 작업 동안 기판의 표면에서 성분들을 혼합함으로써 제조될 수 있다.
연마 조성물은 사용 전에 적절한 양의 물로 희석되도록 의도된 농축물의 형태일 수 있다. 예를 들어, 물을 제외한 연마 조성물의 각각의 개별 성분은 각각의 개별 성분에 대해 상기에 언급된 농도보다 2배 (예를 들어, 5배, 10배, 또는 15배, 또는 20배, 또는 100배, 또는 심지어는 200배) 큰 양으로 농축물 내에 존재할 수 있어서, 농축물이 동일 부피의 물 (예를 들어, 각각 2 동일 부피의 물, 5 동일 부피의 물, 또는 10 동일 부피의 물, 또는 15 동일 부피의 물, 또는 20 동일 부피의 물, 또는 100 동일 부피의 물, 또는 200 동일 부피의 물)로 희석될 때, 각각의 개별 성분이 각각의 개별 성분에 대해 상기에 기술된 범위의 양으로 연마 조성물 내에 존재할 수 있다. 더욱이, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 농축물은 개별 성분들이 농축물 중에 적어도 부분적으로 또는 완전히 용해됨을, 바람직하게는 농축물 중에 완전히 용해됨을 보장하기 위하여, 최종 연마 조성물 내에 존재하는 물의 적절한 분율을 함유할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법을 제공하며, 본 방법은 (i) 기판을 연마 패드 및 본원에 기재된 화학적-기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계, (ii) 연마 패드와 기판 사이에 화학적-기계적 연마 조성물이 있는 상태로 연마 패드를 기판에 대해 이동시키는 단계, 및 (iii) 기판의 적어도 일부를 연삭하여 기판을 연마하는 단계를 포함한다.
본 발명의 연마 조성물이 임의의 기판을 연마하는 데 사용될 수 있긴 하지만, 연마 조성물은 전자 산업에서 사용되는 규소, 예를 들어 규소 웨이퍼를 포함하는 기판의 연마에 특히 유용하다. 이에 관하여, 규소는 도핑되지 않은 규소일 수 있거나, 이는 붕소 또는 알루미늄으로 도핑된 p형 규소일 수 있다. 게다가, 규소는 폴리규소일 수 있다. 본 발명의 연마 조성물 및 그의 사용 방법은 다이아몬드 절단 및 황삭(rough grinding)에 의해 규소 단결정으로부터 제조된 바와 같은 규소 웨이퍼의 최종 연마뿐만 아니라, 규소 웨이퍼의 에지 연마에도, 그리고 연마에 의한 규소 웨이퍼의 재생(reclamation)에서의 사용에도 적합하다.
유리하게는, 본 발명의 연마 방법을 사용하여 연마된 규소 기판은 낮은 표면 조도를 나타낸다. 본원에서 평탄도로부터의 편차의 산술 평균으로 정의된 표면 조도 (Ra)는 임의의 적합한 기술을 사용하여 측정될 수 있다. 적합한 기술에는, 예를 들어 비코 인스트루먼츠(Veeco Instruments; 미국 뉴욕주 플레인뷰 소재)로부터 입수가능한 기기를 사용하는 촉심식 프로파일 측정법 및 광학식 프로파일 측정법이 포함된다. 전형적으로, 본 발명의 연마 방법은 광학식 프로파일 측정기를 사용하여 측정될 때 20 Å 이하 (예를 들어, 14 Å 이하, 12 Å 이하, 10 Å 이하 또는 심지어는 8 Å 이하)의 규소 웨이퍼 상의 표면 조도를 생성한다.
게다가, 예를 들어 비코 인스트루먼츠로부터 입수가능한 광학 간섭계를 사용하여 연마된 기판의 PSD를 측정하기 위하여 계측학이 개발되어 왔다. 놀랍게도, 본 발명의 연마 조성물은 종래의 연마 조성물과 비교할 때 그것으로 연마된 기판의 PSD를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 본 발명의 연마 조성물을 사용하여 연마된 규소 웨이퍼는 PSD 값이 3 nm 미만, 예를 들어 2.5 nm 미만, 또는 2.0 nm 내지 2.5 nm이다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 연마 조성물이 폴리사카라이드로서 HEC를 포함할 경우, 연마 동안 만족스러운 제거율을 유지하면서 PSD 값은 HEC/고체물 비를 변동시킴으로써 종래의 연마 조성물과 비교할 때 30%만큼 감소될 수 있다.
더욱이, PSD 성능은 연마 동안 제거율에 반비례하는 것으로 확인되었다 (즉, 개선된 PSD 성능을 나타내는 연마 조성물은 전형적으로 더 낮은 제거율을 나타낸다). 그러나, 본원에 기재된 바와 같은 적합한 양의 속도 촉진제를 포함하는 연마 조성물은 만족스러운 제거율을 나타낸다.
본 발명의 연마 방법은 화학적-기계적 연마 장치와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 전형적으로, 이러한 장치는, 사용 중일 때 움직이고 있는 상태이며, 궤도 운동, 직선 운동 또는 원 운동으로부터 생성되는 속도를 갖는 플래튼(platen), 플래튼과 접촉하여 움직이는 중일 때 플래튼과 함께 움직이는 연마 패드 및 기판과 접촉하고 이를 연마 패드의 표면에 대해 이동시킴으로써 연마되는 기판을 유지하는 캐리어를 포함한다. 기판의 연마는 기판을 연마 패드 및 본 발명의 연마 조성물과 접촉한 상태로 놓고, 이어서 연마 패드를 기판에 대해 이동시켜 기판의 적어도 일부를 연삭하여 기판을 연마함으로써 일어난다.
기판은 임의의 적합한 연마 패드 (예를 들어, 연마 표면)와 함께 화학적-기계적 연마 조성물을 사용하여 연마될 수 있다. 적합한 연마 패드에는, 예를 들어 직조 및 부직 연마 패드가 포함된다. 더욱이, 적합한 연마 패드는 다양한 밀도, 경도, 두께, 압축성, 압축시 되튀기는 능력 및 압축 모듈러스의 임의의 적합한 중합체를 포함할 수 있다. 적합한 중합체에는, 예를 들어 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 나일론, 플루오로카본, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 그의 공성형(coformed) 제품 및 그의 혼합물이 포함된다. 경질 폴리우레탄 연마 패드가 본 발명의 연마 방법과 관련하여 특히 유용하다.
예시적인 연마 패드는 롬 앤드 하스(Rohm and Haas)로부터 구매가능한 수바(SUBA)™ 연마 패드이다. 예를 들어, 수바™ 500은 고정밀도 표면의 달성이 중요한 경우에 스톡 및 중간 연마를 위해 고안된 폴리우레탄 함침된 폴리에스테르 펠트이다.
바람직하게는, 화학적-기계적 연마 장치는 계내 연마 종점 추적 시스템을 추가로 포함하며, 이들 중 다수는 당업계에 알려져 있다. 연마되는 기판의 표면으로부터 반사되는 광 또는 다른 방사선을 분석함으로써 연마 공정을 검사 및 모니터링하는 기술이 당업계에 알려져 있다. 그러한 방법은, 예를 들어 미국 특허 5,196,353, 미국 특허 5,433,651, 미국 특허 5,609,511, 미국 특허 5,643,046, 미국 특허 5,658,183, 미국 특허 5,730,642, 미국 특허 5,838,447, 미국 특허 5,872,633, 미국 특허 5,893,796, 미국 특허 5,949,927 및 미국 특허 5,964,643에 기재되어 있다. 바람직하게는, 연마되는 기판에 관한 연마 공정의 진행과정의 검사 및 모니터링은 연마 종점의 결정, 즉, 특정 기판에 관한 연마 공정의 종료 시점의 결정을 가능하게 한다.
하기의 실시예는 본 발명을 추가로 예시하지만, 물론 어떠한 식으로든 그의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
달리 나타내지 않는 한 연마 동안 하기의 조건을 사용하였다. 연마 조성물 및 롬 앤드 하스로부터 구매가능한 수바™ 500 연마 패드로 규소 기판을 연마하였다. 연마 패드 상으로의 연마 조성물의 유량은 100 mL/min이었다. 연마 플래튼은 100 rpm의 속도로 작동시켰으며, 연마 헤드는 93 rpm으로 작동시켰다. 규소 기판은 24.1 kPa (3.5 psi)의 다운포스(downforce)로 연마 패드와 접촉시켰다.
비코 광학 간섭계 및 관련 제어 소프트웨어를 사용하여 연마된 기판의 PSD를 측정하였다. 5x 대물렌즈를 사용하여 간섭계로부터의 이미지 (2x2 mm)을 수집하였으며, 이를 사용하여 PSD를 측정하였다. 이미지로부터의 임의의 주파수의 조도를 제거하기 위하여 필터링을 사용하지 않았다.
실시예 1
이 실시예는 실리카, 하나 이상의 테트라알킬암모늄 염, 하나 이상의 중탄산염, 하나 이상의 알칼리 금속 수산화물, 하나 이상의 아미노포스폰산, 하나 이상의 속도 촉진제 화합물, 하나 이상의 폴리사카라이드 및 물을 포함하는 본 발명의 연마 조성물은 개선된 PSD 성능을 비롯한 우수한 연마 특성을 나타냄을 보여준다.
연마 조성물 1A 및 1B로 확인되는 2개의 상이한 연마 조성물로 상기에 기재된 조건을 사용하여 규소 기판을 연마하였다. 연마 조성물 1A 및 1B를 15x 농축물로 제조하였으며, 각각은 (a) 10 중량%의 실리카 (날코 DVSTS006 실리카 입자), (b) 2.0 중량%의 테트라메틸암모늄 히드록시드 (TMAH), (c) 1.0 중량%의 중탄산칼륨 (KHCO3), (d) 0.61 중량%의 수산화칼륨 (KOH), (e) 0.3 중량%의 아미노트리(메틸렌 포스폰산) (즉, 데퀘스트™ 2000EG 금속 킬레이터), (f) 0.25 중량%의 1,2,4-트리아졸 및 (g) 표 1에 나타낸 바와 같이 0.025 중량%의 히드록시에틸셀룰로스 (HEC) 또는 0.025　중량%의 덱스트란, 및 (h) 물을 함유하였다. 비교 연마 조성물 C1은 폴리사카라이드 (즉, HEC 또는 덱스트란)를 함유하지 않은 것을 제외하고는 연마 조성물 1A 및 1B와 동일하였다.
각각의 연마 조성물에 대해 PSD를 측정하였으며, 그 결과가 표 1에 기술되어 있다.
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표 1에 기술된 결과에 의해 나타낸 바와 같이, 실리카, 하나 이상의 테트라알킬암모늄 염, 하나 이상의 중탄산염, 하나 이상의 알칼리 금속 수산화물, 하나 이상의 아미노포스폰산, 하나 이상의 속도 촉진제 화합물, 하나 이상의 폴리사카라이드 및 물을 포함하는 연마 조성물은 개선된 PSD 성능을 비롯한 우수한 연마 특성을 나타낸다. 예를 들어, HEC (연마 조성물 1A) 또는 덱스트란 (연마 조성물 1B)을 함유하는 연마 조성물은 폴리사카라이드를 함유하지 않은 연마 조성물 C1과 비교할 때 연마된 기판의 PSD를 8.5%만큼 감소시켰다.
실시예 2
이 실시예는 상이한 테트라알킬암모늄 염이 PSD 성능 및 제거율에 미치는 영향을 보여준다.
연마 조성물 2A 내지 2D로 확인되는 연마 조성물로 상기에 기재된 연마 조건을 사용하여 4개의 상이한 연마 조성물로 규소 기판을 연마하였다. 연마 조성물 2A 내지 2D를 20x 농축물로 제조하였으며, 각각은 (a) 10 중량%의 실리카 (즉, 날코 DVSTS006 실리카 입자), (b) 테트라메틸암모늄 히드록시드 (TMAH) 및 임의적으로 표 2에 나타낸 양으로의 테트라프로필암모늄 히드록시드 (TPAH), (c) 1.0 중량%의 중탄산칼륨 (KHCO3), (d) 0.61 중량%의 수산화칼륨 (KOH), (e) 0.3 중량%의 아미노트리(메틸렌 포스폰산) (즉, 데퀘스트™ 2000EG 금속 킬레이터), (f) 0.25 중량%의 1,2,4-트리아졸, (g) 0.025 중량%의 히드록시에틸셀룰로스 (HEC) 및 (g) 나머지 물을 함유하였다. 테트라알킬암모늄 염의 몰 농도는 각각의 연마 조성물에서 일정하게 유지하였지만; 그러나, 연마 조성물 2A는 TMAH만을 함유한 반면, 연마 조성물 2B 내지 2D는 TMAH 및 TPAH를 둘 다 함유하였다.
각각의 연마 조성물에 대해 PSD 및 제거율을 측정하였으며, 그 결과가 표 2에 기술되어 있다.
Figure pct00002
표 2에 기술된 결과에 의해 나타낸 바와 같이, TMAH 및 TPAH를 둘 다 함유하는 연마 조성물 (연마 조성물 2B 내지 2D)은 TMAH만을 함유하는 연마 조성물 (연마 조성물 2A)과 비교할 때 개선된 PSD 성능을 나타내었다. 예를 들어, 연마 조성물 2B는 적합한 제거율을 유지하면서 연마 조성물 2A와 비교할 때 PSD 성능에서 21%의 개선율을 나타내었다.
실시예 3
이 실시예는 상이한 속도 촉진제 화합물이 PSD 성능 및 제거율에 미치는 영향을 보여준다.
연마 조성물 3A 내지 3D로 확인되는 연마 조성물로 상기에 기재된 연마 조건을 사용하여 4개의 상이한 연마 조성물로 규소 기판을 연마하였다. 연마 조성물 3A 내지 3D를 15x 농축물로 제조하였으며, 각각은 (a) 10 중량%의 실리카 (날코 DVSTS006 실리카 입자), (b) 2.67 중량%의 테트라메틸암모늄 히드록시드 (TMAH), (c) 1.0 중량%의 중탄산칼륨 (KHCO3), (d) 0.61 중량%의 수산화칼륨 (KOH), (e) 0.3 중량%의 아미노트리(메틸렌 포스폰산) (즉, 데퀘스트™ 2000EG 금속 킬레이터), (f) 0.25 중량%의 1,2,4-트리아졸, 0.25 중량%의 아미노에틸피페라진, 0.25 중량%의 글리신 또는 0.25 중량%의 락트산, 및 (g) 나머지 물을 함유하였다. 연마 조성물 3B 내지 3D는 연마 조성물 3A에서의 1,2,4-트리아졸에 대한 등몰 대체물로서 각각 아미노에틸피페라진, 글리신 또는 락트산을 함유하였다.
각각의 연마 조성물에 대해 PSD 및 제거율을 측정하였으며, 그 결과가 표 3에 기술되어 있다.
Figure pct00003
표 3에 기술된 결과에 의해 나타낸 바와 같이, 속도 촉진제 화합물의 치환은 적합한 제거율을 유지하면서 PSD 성능의 개선으로 이어질 수 있다. 예를 들어, 아미노에틸피페라진을 함유한 연마 조성물 3B는 1,2,4-트리아졸을 함유한 연마 조성물 3A와 비교할 때 PSD 성능에서 8% 초과의 개선을 나타내었다.

Claims (23)

  1. (a) 실리카,
    (b) 하나 이상의 테트라알킬암모늄 염,
    (c) 하나 이상의 중탄산염,
    (d) 하나 이상의 알칼리 금속 수산화물,
    (e) 하나 이상의 아미노포스폰산,
    (f) 헤테로시클릭 아민, 모노 아미노산 및 히드록시산으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 속도 촉진제 화합물,
    (g) 히드록시알킬셀룰로스, 덱스트란, 카르복실화 덱스트란 및 술폰화 덱스트란으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 적어도 하나의 폴리사카라이드의 평균 분자량이 300,000 g/mol 미만인 하나 이상의 폴리사카라이드, 및
    (f) 물
    을 포함하는 화학적-기계적 연마 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 속도 촉진제 화합물이 헤테로시클릭 아민인 연마 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 헤테로시클릭 아민이 헤테로시클릭 방향족 아민 및 헤테로시클릭 지방족 아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 연마 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 헤테로시클릭 아민이 헤테로시클릭 방향족 아민인 연마 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 헤테로시클릭 방향족 아민이 1,2,4-트리아졸인 연마 조성물.
  6. 제3항에 있어서, 헤테로시클릭 아민이 헤테로시클릭 지방족 아민인 연마 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 헤테로시클릭 지방족 아민이 아미노에틸피페라진인 연마 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 속도 촉진제 화합물이 모노 아미노산인 연마 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 모노 아미노산이 글리신인 연마 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 속도 촉진제 화합물이 히드록시산인 연마 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 히드록시산이 락트산인 연마 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 폴리사카라이드가 히드록시알킬셀룰로스인 연마 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 히드록시알킬셀룰로스가 히드록시에틸셀룰로스인 연마 조성물.
  14. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 폴리사카라이드가 덱스트란인 연마 조성물.
  15. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 폴리사카라이드가 카르복실화 덱스트란인 연마 조성물.
  16. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 폴리사카라이드가 술폰화 덱스트란인 연마 조성물.
  17. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 테트라알킬암모늄 염이 테트라메틸암모늄 히드록시드, 테트라에틸암모늄 히드록시드 및 테트라프로필암모늄 히드록시드로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 연마 조성물.
  18. 제1항에 있어서, 아미노포스폰산이 아미노 트리(메틸렌 포스폰산)인 연마 조성물.
  19. 제1항에 있어서, 실리카가 연마 조성물의 8 중량% 내지 12 중량%의 양으로 존재하는 것인 연마 조성물.
  20. 제17항에 있어서, 테트라알킬암모늄 염이 연마 조성물의 2 중량% 내지 3 중량%의 양으로 존재하는 것인 연마 조성물.
  21. 제1항에 있어서, 속도 촉진제 화합물이 연마 조성물의 0.125 중량% 내지 0.375 중량%의 양으로 존재하는 것인 연마 조성물.
  22. 제1항에 있어서, 폴리사카라이드가 연마 조성물의 0.05 중량% 이하의 양으로 존재하는 것인 연마 조성물.
  23. (i) 기판을 연마 패드 및 제1항의 화학적-기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계,
    (ii) 연마 패드와 기판 사이에 화학적-기계적 연마 조성물이 있는 상태로 연마 패드를 기판에 대해 이동시키는 단계, 및
    (iii) 기판의 적어도 일부를 연삭하여 기판을 연마하는 단계
    를 포함하는, 기판을 화학적-기계적으로 연마하는 방법.
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