KR20160010495A - 폴리에틸렌 이민을 포함하는 화학-기계적 연마 조성물 - Google Patents

폴리에틸렌 이민을 포함하는 화학-기계적 연마 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20160010495A
KR20160010495A KR1020157034917A KR20157034917A KR20160010495A KR 20160010495 A KR20160010495 A KR 20160010495A KR 1020157034917 A KR1020157034917 A KR 1020157034917A KR 20157034917 A KR20157034917 A KR 20157034917A KR 20160010495 A KR20160010495 A KR 20160010495A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composition
cmp
weight
chemical
mechanical polishing
Prior art date
Application number
KR1020157034917A
Other languages
English (en)
Inventor
용칭 란
페터 프르치빌스키
전유 바오
율리안 프뢸쓰
Original Assignee
바스프 에스이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 바스프 에스이 filed Critical 바스프 에스이
Publication of KR20160010495A publication Critical patent/KR20160010495A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02024—Mirror polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • H01L21/30612—Etching of AIIIBV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Abstract

본 발명은 하기 성분을 포함하는 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물을 기재한다:
(A) 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 표면 개질 실리카 입자,
(B) 하나 이상의 폴리에틸렌 이민,
(C) 물,
(D) 임의로, 하나 이상의 추가 성분,
여기서 조성물의 pH 는 2 내지 6 의 범위임.

Description

폴리에틸렌 이민을 포함하는 화학-기계적 연마 조성물 {CHEMICAL-MECHANICAL POLISHING COMPOSITIONS COMPRISING POLYETHYLENE IMINE}
본 발명은 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 표면 개질 실리카 입자를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물, 및 화학 기계적 연마 (CMP) 조성물을 위한 첨가제로서의 폴리에틸렌 이민의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물의 존재 하에서의 기판 또는 층의 화학-기계적 연마를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 산업에서, 화학 기계적 연마는 광자 재료, 미세전자기계 재료 및 미세전자 재료 및 소자, 예컨대 반도체 웨이퍼에서 적용되는 익히 공지된 기술이다.
반도체 산업에서 사용되는 재료 및 소자의 제작 동안, CMP 는 평탄화 표면에 사용된다. CMP 는 화학적 및 기계적 작용의 상호작용을 이용하여, 연마하고자 하는 표면의 평탄화를 달성한다. 화학적 작용은 CMP 조성물 또는 CMP 슬러리로 또한 나타내는 화학적 조성물에 의해 제공된다. 기계적 작용은 전형적으로 연마하고자 하는 표면에 가압되고 움직이는 플래턴 (platen) 위에 얹혀지는 연마 패드에 의해 수행된다. 플래턴의 이동은 일반적으로 선형, 회전형 또는 궤도형이다.
전형적인 CMP 공정 단계에서, 회전하는 웨이퍼 홀더는 연마하고자 하는 웨이퍼를 연마 패드와 접촉시킨다. CMP 조성물은 일반적으로 연마하고자 하는 웨이퍼 및 연마 패드 사이에 적용된다.
최신 기술에서, 표면 개질 실리카 입자를 포함하는 CMP 조성물의 존재 하의 CMP 공정이 공지되어 있고 예를 들어 하기 참조 문헌에 기재되어 있다.
WO 2006/028759 A2 는 IC 소자 상의 금속 상호연결 형성의 공정에서 이용되는 연마/평탄화 기판을 위한 수성 슬러리 조성물을 기재하고 있다. 상기 슬러리는 연마 입자가 알루미네이트, 스타네이트, 징케이트 및 플럼베이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 메탈레이트 (metallate) 음이온에 의해 음이온적으로 개질/도핑되어, 상기 연마 입자에 높은 음성 표면 전하를 제공하고 상기 슬러리 조성물의 안정성을 향상시키는 규소 이산화물 연마 입자를 포함한다.
EP 2 533 274 A1 은 (A) 술포 기 및 이의 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 관능성 기를 포함하는 실리카 입자, 및 (B) 산성 화합물을 포함하는 화학 기계적 연마 수성 분산액을 개시하고 있다.
본 발명의 목적
본 발명의 목적 중 하나는 개선된 연마 성능, 특히 하기를 나타내는, 특히 III-V 물질, 특히 프론트엔드 (FEOL: front-end-of-line) IC 제조에서 이용되어 트랜지스터를 형성하는 GaAs 및 InP 기판의 화학-기계적 연마를 위한 CMP 조성물 및 이를 위한 CMP 공정을 제공하는 것이었다:
(i) III-V 물질, 예를 들어 GaAs 및/또는 InP 의 높은 물질 제거 속도 (MRR),
(ii) 상이한 III-V 물질 사이의 높은 선택성 (즉, 상기 상이한 III-V 물질의 물질 제거 속도 사이의 높은 비율), 예를 들어 InP 에 대한 GaAs 의 높은 선택성,
(iii) CMP 단계 이후, III-V 물질, 예를 들어 GaAs 및/또는 InP 의 높은 표면 품질,
(iv) 안전한 취급 및 위험한 부산물 -예를 들어 GaAs 및/또는 InP 의 연마의 경우 독성 가스 AsH3 및/또는 PH3- 의 최소치로의 감소, 또는
(v) 또는 (i), (ii), (iii) 및 (iv) 의 조합.
또한, 적용하기 쉽고 가능한 한 적은 단계를 필요로 하는 CMP 공정을 찾고자 하였다.
본 발명의 요약
본 발명의 제 1 양상에 따르면, 하기 성분을 포함하는 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물이 제공된다:
(A) 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 표면 개질된 실리카 입자,
(B) 하나 이상의 폴리에틸렌 이민,
(C) 물,
(D) 임의로, 하나 이상의 추가 성분,
여기서 조성물의 pH 는 2 내지 6 의 범위임.
추가 양상에서, 본 발명은 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물을 위한 첨가제로서, 바람직하게는 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 표면 개질 실리카 입자를 포함하는 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물을 위한 첨가제로서 폴리에틸렌 이민의 용도에 관한 것이다. 바람직하게는, 폴리에틸렌 이민은 500 g/mol 내지 40000 g/mol 범위의 평균 분자량을 갖고 바람직하게는 분지형 구형 중합체이다.
본 발명의 추가 양상에 따르면, 상기 또는 하기 정의된 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물의 존재 하에서의 기판 또는 층의 화학-기계적 연마를 포함하는 반도체 소자의 제작을 위한 공정이 제공된다.
일반적으로 본 발명에 따른 공정에 의해 제조될 수 있는 반도체 소자는 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 반도체 소자는 반도성 재료, 예를 들어 규소, 게르마늄 및 III-V 물질을 포함하는 전자 부품일 수 있다. 반도체 소자는 단일 개별 소자로 제조되는 것 또는 웨이퍼 상에 제조 및 상호연결된 소자 다수로 이루어지는 집적 회로 (IC) 로서 제조되는 것일 수 있다. 반도체 소자는 2 개의 단말 장치, 예를 들어 다이오드, 3 개의 단말 장치 예를 들어 쌍극성 트랜지스터, 4 개의 단말 장치 예를 들어 홀 (Hall) 효과 센서 또는 다중-단말 장치일 수 있다. 바람직하게는, 상기 반도체 소자는 다중-단말 장치이다. 다중-단말 장치는 집적 회로 및 마이크로프로세서로서의 논리 장치, 또는 임의 접근 메모리 (RAM), 판독 전용 메모리 (ROM) 및 상 변화 임의 접근 메모리 (PCRAM) 로서의 메모리 장치일 수 있다. 바람직하게는, 상기 반도체 소자는 다중-단말 논리 장치이다. 특히 상기 반도체 소자는 집적 회로 또는 마이크로프로세서이다.
추가 양상에서, 본 발명은 하나 또는 하나 이상 또는 모든 III-V 물질이 바람직하게는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlAs, AlN, InP, InAs, InSb, InGaAs, InAlAs, AlGaAs, GaAlN, GaInN, InGaAlAs, InGaAsP, InGaP, AlInP, GaAlSb, GaInSb, GaAlAsSb 및 GaInAsSb 로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 III-V 물질을 함유하는 기판 또는 층을 연마하기 위한 상기 또는 하기에서 정의된 바와 같은 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물의 용도에 관한 것이다.
바람직한 구현예는 청구항 및 상세한 설명에서 설명된다. 바람직한 구현예의 조합은 본 발명의 범주 이내에 있는 것으로 이해된다.
본 발명에 따른 바람직한 공정에서, 기판 또는 층은 하나 이상의 III-V 물질을 함유한다. 바람직하게는 III-V 물질 중 하나 또는 하나 이상 또는 모두는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlAs, AlN, InP, InAs, InSb, InGaAs, InAlAs, AlGaAs, GaAlN, GaInN, InGaAlAs, InGaAsP, InGaP, AlInP, GaAlSb, GaInSb, GaAlAsSb 및 GaInAsSb 로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
반도체 소자는 본 발명의 공정에 의해 제조될 수 있다. 상기 공정은 바람직하게는 상기 또는 하기에 정의된 CMP 조성물의 존재 하에 하나 이상의 III-V 물질을 함유하는 기판 또는 층 -바람직하게는 층- 의 화학 기계적 연마를 포함한다.
III-V 물질이 층의 형상을 갖는 경우, 층에 함유된 모든 III-V 물질의 함량은 바람직하게는 해당하는 층의 90 중량% 초과, 더 바람직하게는 95 중량% 초과, 가장 바람직하게는 98 중량% 초과, 특히 99 중량% 초과, 예를 들어 99.9 중량% 초과이다. III-V 물질은 하나 이상의 13 족 원소 (예컨대 Al, Ga, In) 및 하나 이상의 15 족 원소 (예컨대 N, P, As, Sb) 로 이루어지는 물질이다. 용어 "13 족" 및 "15 족" 은 화학 원소 주기율표의 족을 명명하는 현재 IUPAC 관례를 나타낸다. 바람직하게는, 상기 III-V 물질은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlAs, AlN, InP, InAs, InSb, InGaAs, InAlAs, AlGaAs, GaAlN, GaInN, InGaAlAs, InGaAsP, InGaP, AlInP, GaAlSb, GaInSb, GaAlAsSb 또는 GaInAsSb 이다. 더 바람직하게는, 상기 III-V 물질은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, InGaAs 또는 InAlAs 이다. 가장 바람직하게는, 상기 III-V 물질은 GaN, GaP, GaAs, GaAs, InP 또는 InAs 이다. 특히, 상기 III-V 물질은 GaAs (갈륨 아르세나이드) 및/또는 InP (인듐 포스파이드) 이다.
본 발명의 CMP 조성물은 하나 이상의 III-V 물질을 함유하는 기판 또는 층 - 바람직하게는 층- 의 화학-기계적 연마, 바람직하게는 하나 이상의 III-V 물질을 함유하는 층의 화학-기계적 연마에 사용된다. III-V 물질이 층의 형상을 갖는 경우, 층에 함유된 모든 III-V 물질의 함량은 바람직하게는 해당하는 층의 90 중량% 초과, 더 바람직하게는 95 중량% 초과, 가장 바람직하게는 98 중량% 초과, 특히 99 중량% 초과, 예를 들어 99.9 중량% 초과이다. 바람직하게는, 상기 III-V 물질은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlAs, AlN, InP, InAs, InSb, InGaAs, InAlAs, AlGaAs, GaAlN, GaInN, InGaAlAs, InGaAsP, InGaP, AlInP, GaAlSb, GaInSb, GaAlAsSb 또는 GaInAsSb 이다. 더 바람직하게는, 상기 III-V 물질은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, InGaAs 또는 InAlAs 이다. 가장 바람직하게는 상기 III-V 물질은 GaN, GaP, GaAs, GaAs, InP 또는 InAs 이다. 특히 상기 III-V 물질은 GaAs (갈륨 아르세나이드) 및/또는 InP (인듐 포스파이드) 이다.
본 발명의 CMP 조성물은 아래 기재된 바와 같은 성분 (A), (B), 및 (C) 물 및 임의로 추가 성분 (D) 를 포함한다.
성분 (A): 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 표면 개질 실리카 입자.
표면-개질된 실리카 입자는 -15 mV 보다 더 음성, 바람직하게는 -25 mV 보다 더 음성, 가장 바람직하게는 -30 mV 보다 더 음성인 제타 전위를 갖는다.
표면 개질된 실리카 입자는 입자 표면의 변화 결과로서 안정화되는 실리카 입자, 바람직하게는 콜로이드성 실리카 입자이다. 표면-개질된 실리카 입자는 바람직하게는 비정질이고 응집되지 않고, 이에 따라 전형적으로 표면 상에 히드록실 기를 함유하고 서로 가교되지 않는 별개의 구의 형태로 발생한다. 콜로이드성 실리카 입자는 업계에 공지된 방법 예컨대 규산 염의 이온-교환, 또는 졸-겔 기술 (예를 들어 금속 알콕시드의 가수분해 또는 축합, 또는 침전된 수화 규소 산화물의 펩타이드화 등) 에 의해 수득될 수 있다.
바람직하게는 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 성분 (A) 의 표면 개질 실리카 입자는 메탈레이트 이온에 의해 음이온적으로 개질되거나 술폰산에 의해 개질된 실리카 입자이다.
산성 조건 하에 매우 안정한 술폰산-개질 수성 음이온성 실리카 졸은 예를 들어 WO 2010734542 A1 에 개시되어 있다. 본원에서, 술폰산-개질 수성 음이온성 실리카 졸은 술폰산 기로 화학적 전환될 수 있는 관능성 기를 갖는 실란 커플링제가 콜로이드성 실리카에 첨가된 후, 관능성 기가 술폰산 기로 전환되는 방법에 의해 수득된다.
본원에서 이용된 용어 "메탈레이트 이온에 의한 음이온적 개질" 은 특히 메탈레이트 이온 (즉, M(OH)4 -) 이 실리카 입자의 표면에 혼입되어 Si(OH)4 부위를 대체하고 영구 음전하를 생성하는 실리카 입자를 나타낸다 (WO 2006/028759 A2 에 설명되어 있음).
바람직하게는, 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 성분 (A) 의 표면 개질 실리카 입자는 알루미네이트, 스타네이트, 징케이트 및 플럼베이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 메탈레이트 이온에 의해 음이온적으로 개질된 실리카 입자이다. 가장 바람직하게는, 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 성분 (A) 의 표면 개질 실리카 입자는 알루미네이트에 의해 음이온적으로 개질된 실리카 입자이다. 상기 표면 개질 실리카 입자는 예를 들어 WO　2006/7028759 A2 에 개시되어 있다.
일반적으로, 입자 (A) 는 본 발명의 CMP 조성물에 다양한 양으로 함유될 수 있다. 바람직하게는, (A) 의 양은 각 경우에 본 발명의 조성물의 총 중량을 기준으로 30 중량% 이하 (각 경우에 중량% 는 "중량에 의한 백분율" 을 나타냄), 더 바람직하게는 5 중량% 이하, 가장 바람직하게는 3 중량% 이하, 특히 바람직하게는 2.5 중량% 이하, 예를 들어 1.5 중량% 이하이다. 바람직하게는 (A) 의 양은 각 경우에 본 발명의 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 이상, 특히 0.4 중량% 이상, 예를 들어 1 중량% 이다.
일반적으로, 입자 (A) 는 다양한 입자 크기 분포에 함유될 수 있다. 입자 (A) 의 입자 크기 분포는 단정 (monomodal) 또는 다정 (multimodal) 일 수 있다. 다정 입자 크기 분포의 경우, 이정 (bimodal) 이 흔히 바람직하다. 본 발명의 CMP 공정 동안 쉽게 재현가능한 특성 프로파일 및 쉽게 재현가능한 조건을 갖기 위해, 단정 입자 크기 분포는 (A) 에 대해 바람직하다. (A) 는 단정 입자 크기 분포를 갖는 것이 가장 바람직하다.
표면-개질 실리카의 평균 입자 크기는 바람직하게는 1 내지 200 nm, 바람직하게는 5 내지 140 nm, 가장 바람직하게는 10 내지 100 nm 범위이다. 본원에서 이용된 용어 "입자 크기" 는 표준 입자 크기측정 장치 및 방법, 예컨대 동적 광 산란 기술, 레이저 확산 회절 기술, 초원심분리 분석 기술 등에 의해 측정된 입자의 평균 직경을 나타낸다. 달리 나타내지 않는 경우 동적 광 산란 기술이 바람직하다.
실리카 입자의 DIN ISO 9277 에 따라 측정된 BET 표면은 넓은 범위에서 변화할 수 있다. 바람직하게는, 실리카 입자의 BET 표면은 1 내지 500 m2/g, 더 바람직하게는 5 내지 350 m2/g 범위, 가장 바람직하게는 10 내지 300 m2/g 범위, 특히 50 내지 250 m2/g 범위, 예를 들어 100 내지 220 m2/g 범위이다.
성분 (B): 하나 이상의 폴리에틸렌 이민
본 발명에 따른 CMP 조성물은 또한 (B) 하나 이상의 폴리에틸렌 이민을 포함한다. 본원에서 사용된 용어 "폴리에틸렌 이민" 은 에틸렌이민의 단독중합체, 에틸렌이민과 하나 이상의 에틸렌이민의 고급 동족체의 공중합체 및 에틸렌이민의 그라프트 공중합체를 나타낸다.
본 발명의 한 구현예에서, 폴리에틸렌 이민 (B) 는 고분지형 폴리에틸렌 이민으로부터 선택된다. 고분지형 폴리에틸렌 이민 (B) 는 이의 높은 분지도 (DB) 를 특징으로 한다. 분지도는 예를 들어 바람직하게는 D2O 중에서 13C-NMR 분광학에 의해 측정될 수 있고, 하기와 같이 정의된다:
DB = D + T / D+T+L
[식 중, D (수지상) 은 3차 아미노 기의 비율에 해당하고, L (선형) 은 2차 아미노 기의 비율에 해당하고, T (말단) 은 1차 아미노 기의 비율에 해당함].
본 발명의 맥락에서, 고분지형 폴리에틸렌 이민 (B) 는 0.1 내지 0.95, 바람직하게는 0.25 내지 0.90, 특히 바람직하게는 0.30 내지 0.80 범위, 매우 특히 바람직하게는 0.5 이상의 DB 를 갖는 폴리에틸렌 이민 (B) 이다.
본 발명의 맥락에서, 수지상 폴리에틸렌 이민 (B) 는 구조적으로 및 분자적으로 균일한 구조를 갖는 폴리에틸렌 이민 (B) 이다.
본 발명의 한 구현예에서, 폴리에틸렌 이민 (B) 는 600 내지 75 000 g/mol, 바람직하게는 800 내지 25 000 g/mol 범위의 평균 분자량 Mw 를 갖는 고분지형 폴리에틸렌 이민 (단독중합체) 이다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 폴리에틸렌 이민 (B) 는 덴드리머로부터 선택되는, 500 g/mol 내지 125 000 g/mol, 바람직하게는 750 g/mol 내지 100 000 g/mol 의 평균 분자량 Mn 을 갖는 고분지형 폴리에틸렌 이민 (단독중합체) 이다.
상기 언급된 바와 같이, 용어 폴리에틸렌 이민은 에틸렌이민 (아지리딘) 과 하나 이상의 에틸렌이민의 고급 동족체, 예컨대 프로필렌이민 (2-메틸아지리딘), 1- 또는 2-부틸렌이민 (2-에틸아지리딘 또는 2,3-디메틸아지리딘), 예를 들어 에틸렌이민의 분획을 기준으로 0.01 내지 75 mol% 의 하나 이상의 에틸렌이민의 동족체와의 공중합체를 포함하는 것으로 이해된다. 그러나, 오로지 에틸렌이민 및 0.01 내지 5 mol% 범위의 중합 형태의 에틸렌이민의 동족체를 포함하는 공중합체, 및 특히 에틸렌이민의 단독중합체를 포함하는 공중합체가 바람직하다.
상기 언급된 바와 같이, 용어 폴리에틸렌 이민은 에틸렌이민의 그라프트 공중합체를 포함하는 것으로 이해된다. 이러한 유형의 그라프트 공중합체는 또한 본 발명의 맥락에서 에틸렌이민 그라프트 공중합체로 나타내어진다. 에틸렌이민 그라프트 공중합체는 가교 또는 비가교될 수 있다.
본 발명의 한 구현예에서, 에틸렌이민 그라프트 공중합체는 폴리아미도아민과 에틸렌이민을 그라프트하여 수득될 수 있는 중합체로부터 선택된다. 바람직하게는 에틸렌 그라프트 공중합체는 각 경우에 에틸렌이민 그라프트 공중합체를 기준으로 10 내지 90 중량% 의 그라프트 베이스로서의 폴리아미도아민 및 90 내지 10 중량% 의 그라프트 커버링 (graft covering) 으로서의 에틸렌이민으로 구성된다.
폴리아미도아민은 예를 들어 순수한 형태, 서로와의 혼합물 또는 디아민과의 혼합물로서 폴리알킬렌폴리아민의 축합에 의해 수득될 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 폴리알킬렌폴리아민은 분자에 3 개 이상의 기본 질소 원자를 포함하는 화합물, 예를 들어 디에틸렌트리아민, 디프로필렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 트리프로필렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, N-(2-아미노에틸)-1,3-프로판디아민 및 N,N'-비스(3-아미노프로필)에틸렌디아민을 의미하는 것으로 이해된다.
적합한 디아민은 예를 들어 1,2-디아미노에탄, 1,3-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 1,6-디아미노헥산, 1,8-디아미노옥탄, 이소포론디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 1,4-비스(3-아미노프로필)피페라진, 4,9-디옥사도데칸-1,12-디아민, 4,7,10-트리옥사트리데칸-1,13-디아민 및 폴리알킬렌 산화물의 α,ω-디아미노 화합물이다.
본 발명의 또다른 구현예에서, 에틸렌이민 그라프트 공중합체는 그라프트 베이스로서 폴리비닐아민과 에틸렌이민 또는 에틸렌이민의 올리고머, 예를 들어 에틸렌이민의 이량체 또는 삼량체를 그라프트하여 제조될 수 있는 중합체로부터 선택된다. 바람직하게는, 에틸렌이민 그라프트 공중합체는 각 경우에 에틸렌이민 그라프트 공중합체를 기준으로 10 내지 90 중량% 의 그라프트 베이스로서의 폴리비닐이민 및 90 내지 10 중량% 의 그라프트 커버링으로서의 에틸렌이민으로 구성된다.
그러나, (B) 본 발명에 따른 CMP 조성물의 성분으로서 하나, 하나 이상 또는 모든 바람직하게는 비가교된 단독중합체 형태의 폴리에틸렌 이민을 선택하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 폴리에틸렌 이민 (B) 는 본 발명의 CMP 조성물에 다양한 양으로 함유될 수 있다. 바람직하게는, 폴리에틸렌 이민 (B) 의 총량은 3 중량% 이하 (각 경우에 중량% 는 "중량에 의한 백분율" 을 나타냄), 더 바람직하게는 2 중량% 이하, 가장 바람직하게는 1 중량% 이하, 특히 바람직하게는 0.5 중량% 이하 (각 경우에 본 발명의 조성물의 총 중량을 기준으로 함) 이다. 바람직하게는, 폴리에틸렌 이민 (B) 의 총량은 각 경우에 본 발명의 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 이상, 특히 0.05 중량% 이상, 예를 들어 0.1 중량% 이다.
바람직하게는 하나, 하나 이상 또는 모든 폴리에틸렌 이민 (B) 는 500　g/mol 내지 125　000　g/mol, 바람직하게는 750　g/mol 내지 100　000　g/mol 의 평균 분자량 Mn 을 갖는다.
일반적으로, 중합체 (B) 는 상이한 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 하나, 하나 이상 또는 모든 폴리에틸렌 이민 (B) 의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 500 g/mol 이상, 보다 바람직하게는 600 g/mol 이상, 더 바람직하게는 800 g/mol 이상이다. 하나, 하나 이상 또는 모든 폴리에틸렌 이민 (B) 의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 각 경우에 겔 투과 크로마토그래피 (아래에서 "GPC" 로 약칭됨) 에 의해 측정된 1,000,000 g/mol 이하, 보다 바람직하게는 75,000 g/mol 이하, 더 바람직하게는 40,000 g/mol 이하, 특히 바람직하게는 25,000 g/mol 이하이다. 상기 GPC 는 당업자에 공지된 표준 GPC 기술이다. 가장 바람직하게는, (B) 의 평균 분자량은 각 경우에 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정된 500 g/mol 내지 2,500 g/mol, 바람직하게는 800 g/mol 내지 2,000 g/mol, 또는 20,000 g/mol 내지 30,000 g/mol 범위, 바람직하게는 25,000 g/mol 이다.
특히 바람직하게는 폴리에틸렌 이민은 분지형 구형 중합체이다.
임의의 추가 구성성분 (D)
본 발명에 따른 CMP 조성물은 상기 CMP 조성물의 의도된 사용의 특정 요건에 따라 추가 구성성분을 포함할 수 있다. 바람직하게는 성분 (D) 의 추가 구성 성분 중 하나 또는 하나 이상 또는 모두는 산화제, 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 표면 개질 실리카 입자와 상이한 연마 물질, 안정화제, 계면활성제, 마찰 저하제, 완충제 성분으로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
본 발명의 CMP 조성물은 또한 임의로 하나 이상의 유형의 산화제 (D1), 바람직하게는 하나 내지 두 개의 유형의 산화제 (D1), 더 바람직하게는 하나의 유형의 산화제 (D1) 을 포함한다. 산화제 (D1) 은 성분 (A), (B) 및 (C) 물과 상이하다. 일반적으로, 산화제는 연마하고자 하는 기판 또는 이의 층 중 하나를 산화시킬 수 있는 화합물이다. 바람직하게는, (D1) 은 유형별 산화제이다. 더 바람직하게는, (D1) 은 퍼옥시드, 퍼술페이트, 퍼클로레이트, 퍼브로메이트, 퍼요오데이트, 퍼망가네이트 또는 이의 유도체이다. 가장 바람직하게는, (D1) 은 퍼옥시드 또는 퍼술페이트이다. 특히, (D1) 은 퍼옥시드이다. 예를 들어, (D1) 은 수소 과산화물이다.
존재하는 경우, 산화제 (D1) 은 본 발명의 CMP 조성물에 다양한 양으로 함유될 수 있다. 바람직하게는 (D1) 의 양은 각 경우에 본 발명의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이하 (각 경우에 중량% 는 "중량 백분율" 을 나타냄), 더 바람직하게는 10 중량% 이하, 가장 바람직하게는 5 중량% 이하, 특히 3.5 중량% 이하, 예를 들어 2.7 중량% 이하 (각 경우에 본 발명의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 함) 이다. 바람직하게는, (D1) 의 양은 각 경우에 본 발명의 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 이상, 더 바람직하게는 0.08 중량% 이상, 가장 바람직하게는 0.4 중량% 이상, 특히 0.75 중량% 이상, 예를 들어 1 중량% 이상이다. 수소 과산화물이 산화제 (D1) 로서 사용되는 경우, (D1) 의 양은 바람직하게는 각 경우에 본 발명의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 5 중량%, 더 바람직하게는 2 중량% 내지 3.5 중량%, 예를 들어 2.5 중량% 이다.
본 발명의 CMP 조성물은 또한 임의로 하나 이상의 살생물제 (D2) 예를 들어 하나의 살생물제를 함유할 수 있다. 살생물제 (D2) 는 성분 (A), (B), (C) 및 성분 (D) 의 성분 (D1) 과 상이하다. 일반적으로, 살생물제는 화학적 또는 생물학적 방법에 의해 임의의 해로운 유기체를 막거나, 무해하게 만들거나, 이에 대한 방제 효과를 행사하는 화합물이다. 바람직하게는, (D2) 는 4차 암모늄 화합물, 이소티아졸리논-기반 화합물, N-치환 디아제늄 이산화물, 또는 N'-히드록시-디아제늄 산화물 염이다. 더 바람직하게는, (D2) 는 N-치환 디아제늄 이산화물, 또는 N'-히드록시-디아제늄 산화물 염이다.
존재하는 경우, 살생물제 (D2) 본 발명의 CMP 조성물에 다양한 양으로 함유될 수 있다. 존재하는 경우, (D2) 의 양은 바람직하게는 0.5 중량% 이하 (각 경우에 중량% 는 "중량에 의한 백분율" 을 나타냄), 더 바람직하게는 0.1 중량% 이하, 가장 바람직하게는 0.05 중량% 이하, 특히 0.02 중량% 이하, 예를 들어 0.008 중량% 이하 (각 경우에 해당 조성물의 총 중량을 기준으로 함) 이다. 존재하는 경우, (D2) 의 양은 바람직하게는 각 경우에 본 발명의 상응하는 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.0001 중량% 이상, 더 바람직하게는 0.0005 중량% 이상, 가장 바람직하게는 0.001 중량% 이상, 특히 0.003 중량% 이상, 예를 들어 0.006 중량% 이상이다.
본 발명의 CMP 조성물은 또한 임의로는 하나 이상의 부식 저해제 (D3), 예를 들어 하나의 부식 저해제를 함유할 수 있다. 부식 저해제 (D3) 은 성분 (A), (B), (C) 및 성분 (D) 의 성분 (D1) 및 (D2) 와 상이하다. 일반적으로 III-V 물질 -예를 들어 GaAs- 의 표면 상에 보호성 분자층을 형성하는 모든 화합물은 부식 저해제로서 사용될 수 있다. 적합한 부식 저해제는 업계에 공지되어 있다.
존재하는 경우, 부식 저해제 (D3) 은 본 발명의 CMP 조성물에 다양한 양으로 함유될 수 있다. 존재하는 경우, (D3) 의 양은 바람직하게는 10 중량% 이하 (중량% 는 각 경우에 "중량에 의한 백분율" 을 나타냄), 더 바람직하게는 2 중량% 이하, 가장 바람직하게는 0.5 중량% 이하, 특히 0.1 중량% 이하, 예를 들어 0.05 중량% 이하 (각 경우에 본 발명의 조성물의 총 중량을 기준으로 함) 이다. 존재하는 경우, (D3) 의 양은 각 경우에 본 발명의 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.0005 중량% 이상, 더 바람직하게는 0.005 중량% 이상, 가장 바람직하게는 0.025 중량% 이상, 특히 0.1 중량% 이상, 예를 들어 0.4 중량% 이상이다.
본 발명의 CMP 조성물의 특성, 예컨대 안정성 및 연마 성능은 상응하는 조성물의 pH 에 가변적일 수 있다. 본 발명의 CMP 조성물의 pH 값은 2 내지 6, 바람직하게는 2.2 내지 6, 더 바람직하게는 2.5 내지 5.8, 보다 바람직하게는 2.5 내지 5.5, 보다 더욱 바람직하게는 2.8 내지 5.5, 특히 바람직하게는 3 내지 5.2, 특히 바람직하게는 3 내지 5, 더욱 특히 바람직하게는 3.2 내지 5, 특히 3.5 내지 4.5 의 범위, 예를 들어 4 이다.
본 발명의 CMP 조성물은 또한 임의로는 하나 이상의 완충제 성분 (D4) 를 함유할 수 있다. 완충제 성분 (D4) 는 성분 (A), (B), (C) 및 성분 (D) 의 성분 (D1), (D2) 및 (D3) 과 상이하다. 일반적으로, 완충제 성분 (D4) 는 본 발명의 CMP 조성물에 첨가되어 원하는 값으로 조절된 이의 pH 값을 갖는 화합물이다. 바람직한 완충제 성분은 무기 산, 카르복시산, 아민 베이스, 알칼리 히드록시드, 암모늄 히드록시드, 예컨대 테트라알킬암모늄 히드록시드이다. 예를 들어, 완충제 성분 (D4) 는 질산, 황산, 암모늄, 나트륨 히드록시드 또는 칼륨 히드록시드이다.
존재하는 경우, 완충제 성분 (D4) 는 본 발명의 CMP 조성물에 다양한 양으로 함유될 수 있다. 존재하는 경우, (D4) 의 양은 바람직하게는 10 중량% 이하 (중량% 는 각 경우에 "중량에 의한 백분율" 을 나타냄), 더 바람직하게는 2 중량% 이하, 가장 바람직하게는 0.5 중량% 이하, 특히 0.1 중량% 이하, 예를 들어 0.05 중량% 이하 (각 경우에 상응하는 조성물의 총 중량을 기준으로 함) 이다. 존재하는 경우, (D4) 의 양은 바람직하게는 각 경우에 본 발명의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.0005 중량% 이상, 더 바람직하게는 0.005 중량% 이상, 가장 바람직하게는 0.025 중량% 이상, 특히 0.1 중량% 이상, 예를 들어 0.4 중량% 이상이다.
본 발명의 CMP 조성물은 또한 필요한 경우 하나 이상의 첨가제, 예컨대 제한 없이 안정화제, 계면활성제, 마찰 저하제 등을 함유할 수 있다. 상기 기타 첨가제는 성분 (A), (B), (C) 및 성분 (D) 의 성분 (D1), (D2), (D3) 및 (D4) 와 상이하다. 상기 기타 첨가제는 예를 들어 CMP 조성물에서 통상 사용되고 이에 따라 당업자에 공지된 것이다. 상기 첨가는 예를 들어 현탁액을 안정화시키거나 연마 성능, 또는 층 사이의 선택성을 개선시킬 수 있다.
존재하는 경우, 상기 기타 첨가제는 본 발명의 CMP 조성물에 다양한 양으로 함유될 수 있다. 바람직하게는, 상기 기타 첨가제의 총량은 10 중량% 이하 (중량% 는 각 경우에 "중량에 의한 백분율" 을 나타냄), 더 바람직하게는 2 중량% 이하, 가장 바람직하게는 0.5 중량% 이하, 특히 0.1 중량% 이하, 예를 들어 0.01 중량% 이하 (각 경우에 상응하는 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 함) 이다. 바람직하게는 상기 기타 첨가제의 총량은 각 경우에 본 발명의 상응하는 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.0001 중량% 이상, 더 바람직하게는 0.001 중량% 이상, 가장 바람직하게는 0.008 중량% 이상, 특히 0.05 중량% 이상, 예를 들어 0.3 중량% 이상이다.
바람직하게는, 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물은 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 상기 정의된 표면 개질 실리카 입자와 상이한 임의의 연마 물질을 포함하지 않는다.
특히 바람직한 것은 하기와 같은 본 발명에 따른 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물이다:
- (A) 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 표면 개질 실리카 입자의 총량은 본 발명의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량% 범위임,
및/또는
- (B) 폴리에틸렌 이민의 총량은 본 발명의 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 3 중량% 범위임.
또한 특히 바람직한 것은 하기와 같은 본 발명에 따른 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물이다:
- 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 성분 (A) 의 표면 개질 실리카 입자는 알루미네이트에 의해 음이온적으로 개질되거나 술폰산에 의해 개질된 실리카 입자임,
및/또는
- 하나, 하나 이상 또는 모든 폴리에틸렌 이민은 500 g/mol 내지 40000 g/mol 범위의 평균 분자량을 가짐.
본 발명의 상기 정의된 바람직한 CMP 조성물은 상기 기재된 2 내지 6 의 pH 를 갖는 것으로 이해된다.
CMP 조성물을 제조하는 방법은 일반적으로 공지되어 있다. 이러한 방법은 본 발명의 CMP 조성물의 제조에 적용될 수 있다. 이는 상기 기재된 성분 (A) 및 (B), 및 적절하다면 성분 (D) 의 임의의 추가 성분을 물에 분산 또는 용해시키고, 임의로는 상기 또는 하기 정의된 완충제 성분 (D4) 를 첨가하는 것을 통해 pH 값을 조절함으로써 수행될 수 있다. 이러한 목적의 경우 통상적인 및 표준 혼합 공정 및 혼합 장치 예컨대 진탕 용기, 고전단 임펠러, 초음파 혼합기, 균질화기 노즐 또는 역류 혼합기가 사용될 수 있다.
본 발명의 CMP 조성물은 물 (C) 에 바람직하게는 입자 (A) 를 분산시키고, 폴리에틸렌 이민 (B) 를 분산 및/또는 용해시키고, 임의로 추가의 구성성분 (D) 를 분산 및/또는 용해시킴으로써 제조된다.
폴리싱 공정은 일반적으로 공지되어 있고 통합 회로를 가진 웨이퍼의 제작에서 CMP 에 대해 통상 사용되는 조건 하에 방법 및 장비를 사용해 수행될 수 있다. 폴리싱 공정이 수행될 수 있는 장비에 대한 제약은 없다.
당업계에 공지된 바와 같이, CMP 공정을 위한 전형적인 장비는 폴리싱 패드로 피복된 회전 플래턴으로 이루어진다. 또한 궤도형 폴리셔가 사용되었다. 웨이퍼는 운반체 또는 척 (chuck) 상에 고정된다. 가공되어지는 웨이퍼의 옆면은 폴리싱 패드 (단일 면 폴리싱 방법) 를 마주보고 있다. 고정 고리는 웨이퍼를 수평한 위치로 확보해 놓는다.
운반체 아래에, 큰 직경 플래턴이 또한 일반적으로 수평으로 위치하고, 폴리싱하고자 하는 웨이퍼의 것과 평행인 표면을 나타낸다. 플래턴 상의 폴리싱 패드는 평탄화 공정 동안 웨이퍼 표면과 접촉한다.
재료 손실을 산출하기 위해, 웨이퍼가 폴리싱 패드 상에 압착된다. 운반체 및 플래턴 모두가 통상 운반체 및 플래턴으로부터 직각으로 확장되는 이들의 각각의 축 주위로 회전하게 된다. 회전 운반체 축은 회전 플래턴에 대해 위치가 고정되어 남아있을 수 있고, 또는 플래턴에 대해 수평으로 진동할 수 있다. 운반체의 회전 방향은 전형적으로, 반드시 그럴 필요는 없지만, 플래턴의 방향과 동일하다. 운반체 및 플래턴에 대한 회전 속도는 일반적으로, 반드시 그럴 필요는 없지만, 상이한 값으로 설정된다. 본 발명의 CMP 공정 동안, 본 발명의 CMP 조성물은 통상 폴리싱 패드 상에 연속 스트림으로서 또는 적가 방식으로 적용된다. 통상적으로, 플래턴의 온도를 10 내지 70 ℃ 의 온도로 설정한다.
웨이퍼 상의 적재는 예를 들어, 종종 후면 필름으로 불리는 연성 패드로 피복된, 강철로 만들어진 평판에 의해 적용될 수 있다. 좀더 향상된 장비가 사용되는 경우, 공기 또는 질소 압력으로 적재되는 유연한 멤브레인은 웨이퍼를 패드 상에 압착시킨다. 이러한 멤브레인 운반체는 경질 폴리싱 패드가 사용되는 경우 로 다운 포스 공정 (low down force process) 에 대해 바람직한데, 이는 웨이퍼 상의 다운 압력 분포가 경질 플래턴 디자인을 가진 운반체의 것과 비교하여 좀더 균일하기 때문이다. 웨이퍼 상의 압력 분포를 조절하기 위한 옵션을 가진 운반체가 또한 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 이들은 통상 서로 독립적으로 특정 정도로 적재될 수 있는 다수의 상이한 챔버로 디자인된다.
추가의 상세한 설명은, 도 2 와 함께, WO 2004/063301 A1, 특히 페이지 16, 단락 [0036] 에서 페이지 18, 단락 [0040] 을 참조한다.
본 발명의 CMP 공정에 의해, 유전체 층을 포함하는 집적 회로를 가진 웨이퍼가, 특히 폴리싱하고자 하는 기판 또는 층이 하나 이상의 III-V 물질을 함유하는 경우, 우수한 기능성을 갖고 수득될 수 있다.
본 발명의 CMP 조성물은 즉시 사용 (ready-to-use) 슬러리로서 CMP 공정에서 사용될 수 있고, 이들은 긴 저장 수명을 갖고 장시간에 걸쳐 안정한 입자 크기 분포를 보인다. 따라서, 이들은 취급하고 저장하기가 용이하다. 이들은, 특히 유독 가스 AsH3 및 PH3 의 최소 발생과 함께, 조절가능한 선택성 및 높은 표면 품질에 있어서, 우수한 폴리싱 성능을 보인다. 이의 성분의 양이 최소로 낮게 유지되므로, 본 발명의 CMP 조성물 및 본 발명에 따른 CMP 공정은 비용-효과적인 방식으로 사용되거나 적용될 수 있다. 본 발명의 CMP 조성물의 특정 이점은 InP 에 대한 GaAs 의 높은 선택적 물질 제거이다.
실시예 및 비교예
CMP 실험을 위한 일반적인 절차
벤치탑 (benchtop) 폴리셔에 대한 평가를 위해, 하기 파라미터를 선택했다:
절차 설정: Phoenix 4000 폴리셔; 테이블/운반체 200/150 rpm; 다운 포스 2.5 psi (17238 Pa); 슬러리 유속 18 mL/분; 패드 IC 1000; 시간 1 분.
새로운 유형의 CMP 조성물을 CMP 에 대해 사용하기 전에, 패드를 수 회 빗질하여 조건화한다. 제거 속도의 측정을 위해, 3 개 이상의 웨이퍼를 폴리싱하고, 상기 실험으로부터 수득된 데이터의 평균을 계산한다.
CMP 조성물을 국부적 공급 스테이션에서 교반한다.
폴리싱하고자 하는 대상: 구조를 형성하지 않은 GaAs 웨이퍼 및 구조를 형성하지 않은 InP 웨이퍼.
CMP 조성물에 의해 폴리싱된 2 인치 (=5.08 cm) 디스크에 대한 GaAs 재료 제거 속도 (하기에서 "GaAs-MRR" 로서 언급됨) 를 Sartorius LA310 S 저울을 사용하여, CMP 전 후에 코팅된 웨이퍼 또는 블랭킷 디스크의 중량의 차이에 의해 측정한다. 폴리싱된 재료의 밀도 (GaAs 의 경우 5.32 g/㎤) 및 표면적이 공지되어 있기 때문에 중량의 차이는 필름 두께의 차이로 전환될 수 있다. 폴리싱 시간에 의해 필름 두께의 차이를 나누어 물질 제거 속도의 값을 산출한다. InP 재료 제거 속도 (하기에서 "InP-MRR" 로서 언급됨) 를 동일한 방식으로 측정하였다.
슬러리 제조를 위한 표준 절차:
성분 (A), (B) 및 (D1) - 각각 표 1 및 2 에 제시된 양으로 - 을 탈이온수에 분산시키거나 용해하였다. pH 는 수성 10% KOH 용액 또는 HNO3 (0.1 % - 10 %) 용액을 슬러리에 첨가함으로써 조정한다. pH 값을 pH 전극 (Schott, 청색선, pH 0-14 / -5…100 ℃ / 3 mol/L 나트륨 클로라이드) 을 사용하여 측정한다.
제타 전위의 측정
실리카 입자 (A) 의 전기영동 이동성 및 제타 전위를 측정하기 위해 표준 Zetasizer Nano 장치 (Malvern 사제) 를 사용하였다. 이동성을 측정하기 전에 샘플을 10 mmol/l KCl 용액으로 500 배 희석하였다. 23℃ 에서 측정을 수행하였다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1-8
비교예 1 내지 3 에서 그리고 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4 에서, 입자 (A) 는 15 nm 의 전형적인 입자 크기, 200 m²/g 의 전형적인 표면적 및 pH 4 에서의 -40 mV 의 제타 전위를 갖는 알루미네이트-개질된 음이온성 콜로이드 실리카, 예를 들어 Levasil 200A (Akzo Nobel 사제) 이다.
비교예 4 내지 8 에서, 입자 (A) 는 85 nm 의 전형적인 입자 크기, 35 m²/g 의 전형적인 표면적 및 pH 4 에서의 -10 mV 의 제타 전위를 갖는 칼륨-안정화된 콜로이드성 실리카 입자, 예를 들어 NexSil™ 125K 이다.
본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 5 에서, 첨가제 (B) 는 800 g/mol 의 중량 평균 몰 질량 (Mw) 을 갖는 액상 폴리에틸렌 이민, 예를 들어, Lupasol FG (BASF SE 사제) 이다.
본 발명에 따른 실시예 2 및 비교예 6 에서, 첨가제 (B) 는 2000 g/mol 의 중량 평균 몰 질량 (Mw) 을 갖는 액상 폴리에틸렌 이민, 예를 들어 Lupasol G35 (BASF SE 사제) 이다.
본 발명에 따른 실시예 3 및 비교예 7 에서, 첨가제 (B) 는 5000 g/mol 의 중량 평균 몰 질량 (Mw) 을 갖는 액상 폴리에틸렌 이민, 예를 들어, Lupasol G100 (BASF SE 사제) 이다.
본 발명에 따른 실시예 4 및 비교예 8 에서, 첨가제 (B) 는 25000 g/mol 의 중량 평균 몰 질량 (Mw) 을 갖는 액상 폴리에틸렌 이민, 예를 들어, Lupasol WF (BASF SE 사제) 이다.
표 1 및 2 에 나열된 바와 같이 성분 (A), (B) 및 (D1) 을 함유하는 수성 분산액을 제조하고, 표 1 및 2 에 수집된 폴리싱 성능 데이터를 측정하였다.
표 1
Figure pct00001
표 1 의 데이터는 800 g/mol 내지 25000 g/mol 범위의 다양한 분자량을 갖는 폴리에틸렌 이민이 GaAs 및 InP 기판 모두 상에서의 물질 제거 속도 (MRR) 에 대해 억제 효과를 갖는다는 것을 나타낸다. 그러나, InP 의 MRR 의 억제는 GaAs 의 것에 비해 훨씬 더 확연하다. 이러한 선택적 억제는 MRR(GaAs)/MRR(InP) 비율의 변화를 산출한다. 폴리에틸렌 이민을 함유하지 않고 GaAs 및 InP 에 대해 거의 동일한 물질 제거 속도를 갖는 비교예 1 의 CMP 조성물에 비하여, 7 내지 24 범위의 값으로의 MRR(GaAs)/MRR(InP) 비율의 증가는 상기 언급된 폴리에틸렌 이민의 존재 하에 달성된다. 이러한 효과는 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 표면-개질 실리카 입자 (A) 와 폴리에틸렌 이민 (B) 의 조합에 대해 특별한데, 이는 비교예 2 및 3 에서 사용된 것과 같은 기타 통상적인 첨가제에 의한 폴리에틸렌 이민의 대체가 비율 MRR(GaAs)/MRR(InP) 에 대해 확연한 효과를 갖지 않기 때문이다.
비교예 4 및 8 (표 2) 는 NexSilTM 125K (칼륨-안정화 콜로이드성 실리카) 가 Levasil 200 A 대신 입자 (A) 로 사용되는 것을 제외하고는 본 발명에 따른 비교예 1 및 실시예 1 내지 4 에 해당한다. 폴리에틸렌 이민의 부재 하에 (비교예 4) 비율 MRR(GaAs)/MRR(InP) 은 상응하는 비교예 1 에서보다 다소 큰 한편, MRR(GaAs)/MRR(InP) 비율에 대한 800 g/mol 내지 25000 g/mol 범위의 평균 분자량 Mw 을 갖는 폴리에틸렌 이민의 첨가 효과는 본 발명에 따른 상응하는 실시예 1 내지 4 보다 현저하게 더 낮다.
표 2
Figure pct00002

Claims (14)

  1. 하기 성분을 포함하는 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물:
    (A) 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 표면 개질 실리카 입자,
    (B) 하나 이상의 폴리에틸렌 이민,
    (C) 물,
    (D) 임의로, 하나 이상의 추가 성분,
    여기서 조성물의 pH 는 2 내지 6 의 범위임.
  2. 제 1 항에 있어서, 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 성분 (A) 의 표면 개질 실리카 입자가 메탈레이트 이온에 의해 음이온적으로 개질되거나 술폰산에 의해 개질된 실리카 입자인 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 성분 (A) 의 표면 개질 실리카 입자가 알루미네이트, 스타네이트, 징케이트 및 플럼베이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 메탈레이트 이온에 의해 음이온적으로 개질된 실리카 입자인 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 성분 (A) 의 표면 개질 실리카 입자가 알루미네이트에 의해 음이온적으로 개질된 실리카 입자인 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나, 하나 이상 또는 모든 폴리에틸렌 이민이 500 g/mol 내지 40,000 g/mol 범위의 평균 분자량을 갖는 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기와 같은 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물:
    - 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 (A) 표면 개질 실리카 입자의 총량은 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량% 범위임,
    및/또는
    - (B) 폴리에틸렌 이민의 총량은 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 3 중량% 범위임.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기와 같은 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물:
    - 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 성분 (A) 의 표면 개질 실리카 입자는 알루미네이트에 의해 음이온적으로 개질되거나 술폰산에 의해 개질된 실리카 입자임,
    및/또는
    - 하나, 하나 이상 또는 모든 폴리에틸렌 이민은 500 g/mol 내지 40000 g/mol 범위의 평균 분자량을 가짐.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 또는 하나 이상 또는 모든 성분 (D) 의 추가 구성성분이 산화제, 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 표면 개질 실리카 입자와 상이한 연마 물질, 안정화제, 계면활성제, 마찰 저하제 및 완충 성분으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 성분 (D) 로서 하나 이상의 추가 구성성분을 포함하는 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물.
  9. 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물용 첨가제로서, 바람직하게는 2 내지 6 범위의 pH 에서 -15 mV 이하의 음성 제타 전위를 갖는 표면 개질 실리카 입자를 포함하는 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물용 첨가제로서의 폴리에틸렌 이민의 용도.
  10. 제 9 항에 있어서, 폴리에틸렌 이민 (B) 가 500 g/mol 내지 40000 g/mol 범위의 평균 분자량을 갖고 바람직하게는 분지형 구형 중합체인 용도.
  11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 정의된 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물의 존재 하에서의 기판 또는 층의 화학-기계적 연마를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 기판 또는 층이 하나 이상의 III-V 물질을 함유하는 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 하나 또는 하나 이상 또는 모든 III-V 물질이 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlAs, AlN, InP, InAs, InSb, InGaAs, InAlAs, AlGaAs, GaAlN, GaInN, InGaAlAs, InGaAsP, InGaP, AlInP, GaAlSb, GaInSb, GaAlAsSb 및 GaInAsSb 로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방법.
  14. 하나 또는 하나 이상 또는 모든 III-V 물질이 바람직하게는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlAs, AlN, InP, InAs, InSb, InGaAs, InAlAs, AlGaAs, GaAlN, GaInN, InGaAlAs, InGaAsP, InGaP, AlInP, GaAlSb, GaInSb, GaAlAsSb 및 GaInAsSb 로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 하나 이상의 III-V 물질을 함유하는 기판 또는 층의 연마를 위한 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물의 용도.
KR1020157034917A 2013-05-15 2014-05-05 폴리에틸렌 이민을 포함하는 화학-기계적 연마 조성물 KR20160010495A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13167882.3 2013-05-15
EP13167882 2013-05-15
PCT/IB2014/061201 WO2014184703A2 (en) 2013-05-15 2014-05-05 Chemical-mechanical polishing compositions comprising polyethylene imine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160010495A true KR20160010495A (ko) 2016-01-27

Family

ID=48366258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157034917A KR20160010495A (ko) 2013-05-15 2014-05-05 폴리에틸렌 이민을 포함하는 화학-기계적 연마 조성물

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9862862B2 (ko)
EP (1) EP2997105A4 (ko)
JP (1) JP6377726B2 (ko)
KR (1) KR20160010495A (ko)
CN (1) CN105229097B (ko)
IL (1) IL240809B (ko)
MY (1) MY178806A (ko)
RU (1) RU2015153455A (ko)
SG (1) SG11201509209VA (ko)
TW (1) TWI642737B (ko)
WO (1) WO2014184703A2 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9464151B2 (en) * 2011-04-28 2016-10-11 Isp Investments Llc Lactamic polymer containing an acetoacetate moiety
TWI650318B (zh) * 2017-10-30 2019-02-11 財團法人工業技術研究院 以結晶法純化２，５－呋喃二甲酸的粗產物之方法與聚酯之形成方法
CN107916076A (zh) * 2017-11-24 2018-04-17 安徽睿知信信息科技有限公司 一种手机玻璃抛光材料制备方法
JP6962247B2 (ja) 2018-03-14 2021-11-05 Jsr株式会社 半導体表面処理用組成物および半導体表面処理方法
KR20230028826A (ko) * 2021-08-23 2023-03-03 삼성에스디아이 주식회사 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 방법
CN114507478B (zh) * 2022-02-24 2023-05-09 北京通美晶体技术股份有限公司 一种砷化镓晶片加工用抛光液及其制备方法

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100416587B1 (ko) 2000-12-22 2004-02-05 삼성전자주식회사 씨엠피 연마액
US6776810B1 (en) * 2002-02-11 2004-08-17 Cabot Microelectronics Corporation Anionic abrasive particles treated with positively charged polyelectrolytes for CMP
JP2003347247A (ja) * 2002-05-28 2003-12-05 Hitachi Chem Co Ltd 半導体絶縁膜用ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法
US20040077295A1 (en) * 2002-08-05 2004-04-22 Hellring Stuart D. Process for reducing dishing and erosion during chemical mechanical planarization
US20040175942A1 (en) 2003-01-03 2004-09-09 Chang Song Y. Composition and method used for chemical mechanical planarization of metals
WO2004101222A2 (en) * 2003-05-12 2004-11-25 Advanced Technology Materials, Inc. Chemical mechanical polishing compositions for step-ii copper liner and other associated materials and method of using same
US20050079803A1 (en) * 2003-10-10 2005-04-14 Siddiqui Junaid Ahmed Chemical-mechanical planarization composition having PVNO and associated method for use
US7022255B2 (en) * 2003-10-10 2006-04-04 Dupont Air Products Nanomaterials Llc Chemical-mechanical planarization composition with nitrogen containing polymer and method for use
US7247566B2 (en) 2003-10-23 2007-07-24 Dupont Air Products Nanomaterials Llc CMP method for copper, tungsten, titanium, polysilicon, and other substrates using organosulfonic acids as oxidizers
US7255810B2 (en) * 2004-01-09 2007-08-14 Cabot Microelectronics Corporation Polishing system comprising a highly branched polymer
TW200613485A (en) * 2004-03-22 2006-05-01 Kao Corp Polishing composition
KR100672940B1 (ko) 2004-08-03 2007-01-24 삼성전자주식회사 금속막을 위한 화학적기계적 연마 슬러리 및 이를 이용한금속막의 화학적기계적 연마 방법
US20070037892A1 (en) * 2004-09-08 2007-02-15 Irina Belov Aqueous slurry containing metallate-modified silica particles
EP1813656A3 (en) * 2006-01-30 2009-09-02 FUJIFILM Corporation Metal-polishing liquid and chemical mechanical polishing method using the same
MY153666A (en) * 2006-07-12 2015-03-13 Cabot Microelectronics Corporations Cmp method for metal-containing substrates
US7915071B2 (en) * 2007-08-30 2011-03-29 Dupont Air Products Nanomaterials, Llc Method for chemical mechanical planarization of chalcogenide materials
US8815396B2 (en) * 2007-10-05 2014-08-26 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Abrasive particles comprising nano-sized silicon carbide particles surface-coated with silica, and methods using same
CN101451047B (zh) 2007-11-30 2013-10-23 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
JP5371416B2 (ja) * 2008-12-25 2013-12-18 富士フイルム株式会社 研磨液及び研磨方法
JP2010269985A (ja) 2009-05-22 2010-12-02 Fuso Chemical Co Ltd スルホン酸修飾水性アニオンシリカゾル及びその製造方法
CN101899265B (zh) 2009-05-25 2013-12-25 长兴开发科技股份有限公司 用于移除锯痕的化学机械研磨组合物
JP5915843B2 (ja) 2010-02-01 2016-05-11 Jsr株式会社 化学機械研磨用水系分散体の製造方法
US8858819B2 (en) 2010-02-15 2014-10-14 Air Products And Chemicals, Inc. Method for chemical mechanical planarization of a tungsten-containing substrate
JPWO2011158718A1 (ja) * 2010-06-18 2013-08-19 日立化成株式会社 半導体基板用研磨液及び半導体ウエハの製造方法
US20120190200A1 (en) 2011-01-24 2012-07-26 Clarkson University Abrasive Free Silicon Chemical Mechanical Planarization
KR102039319B1 (ko) * 2011-03-22 2019-11-01 바스프 에스이 중합체성 폴리아민을 포함하는 화학적 기계적 폴리싱 (cmp) 조성물
JPWO2012165376A1 (ja) * 2011-06-03 2015-02-23 旭硝子株式会社 研磨剤および研磨方法
KR102000304B1 (ko) * 2011-06-14 2019-07-15 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 연마용 조성물
JP2013080751A (ja) 2011-09-30 2013-05-02 Fujimi Inc 研磨用組成物
KR20150014924A (ko) * 2012-04-18 2015-02-09 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 연마용 조성물
JP5957292B2 (ja) * 2012-05-18 2016-07-27 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物並びにそれを用いた研磨方法及び基板の製造方法
CN104395425A (zh) * 2012-06-11 2015-03-04 嘉柏微电子材料股份公司 用于抛光钼的组合物和方法
JPWO2014069457A1 (ja) * 2012-11-02 2016-09-08 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
WO2014130935A1 (en) 2013-02-22 2014-08-28 Wertz Zachary R Shaving razor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014184703A3 (en) 2015-03-12
CN105229097B (zh) 2017-11-17
MY178806A (en) 2020-10-20
IL240809A0 (en) 2015-10-29
US20160068712A1 (en) 2016-03-10
JP2016524324A (ja) 2016-08-12
US9862862B2 (en) 2018-01-09
RU2015153455A3 (ko) 2018-03-28
RU2015153455A (ru) 2017-06-20
SG11201509209VA (en) 2015-12-30
CN105229097A (zh) 2016-01-06
JP6377726B2 (ja) 2018-08-22
WO2014184703A2 (en) 2014-11-20
EP2997105A2 (en) 2016-03-23
IL240809B (en) 2019-05-30
TW201506101A (zh) 2015-02-16
TWI642737B (zh) 2018-12-01
EP2997105A4 (en) 2017-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9765239B2 (en) Use of a chemical-mechanical polishing (CMP) composition for polishing a substrate or layer containing at least one III-V material
US9862862B2 (en) Chemical-mechanical polishing compositions comprising polyethylene imine
JP7002907B2 (ja) 低砥粒シリカ粒子の水性組成物
US9828527B2 (en) Chemical-mechanical polishing compositions comprising N,N,N′,N′-tetrakis-(2-hydroxypropyl)-ethylenediamine or methanesulfonic acid
US10119048B1 (en) Low-abrasive CMP slurry compositions with tunable selectivity
JP2019135297A (ja) Ｎ−ビニル−ホモポリマーおよびｎ−ビニルコポリマーからなる群から選択される１種または複数のポリマーを含む化学機械研磨組成物
US20150099361A1 (en) Process for the manufacture of semiconductor devices comprising the chemical mechanical polishing (cmp) of iii-v material in the presence of a cmp composition comprising a compound containing an n-heterocycle
US9416298B2 (en) Process for the manufacture of semiconductor devices comprising the chemical mechanical polishing (CMP) of III-V material in the presence of a CMP composition comprising a specific non-ionic surfactant
US20160013066A1 (en) Chemical mechanical polishing (cmp) composition
JP2018095836A (ja) 正及び負のシリカ粒子を含むｃｍｐ研磨組成物
EP2662885A1 (en) A process for the manufacture of semiconductor devices comprising the chemical mechanical polishing (cmp) of iii-v material in the presence of a cmp composition comprising a compound containing an n-heterocycle
KR20100080072A (ko) Ｃｍｐ 슬러리 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination