KR20190057406A - 개선된 디싱 및 패턴 선택성을 갖는, 산화물 및 질화물에 대해 선택적인 cmp 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연마제, 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 화학식 (I)의 이온성 중합체, 및 물을 함유하며, 약 1 내지 약 4.5의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다. 본 발명은 기판을 본 발명의 화학-기계적 연마 조성물로 화학-기계적으로 연마하는 방법을 추가로 제공한다. 전형적으로, 기판은 산화규소, 질화규소, 및/또는 폴리실리콘을 함유한다.
여기서 X1 및 X2, Z1 및 Z2, R1, R2, R3, 및 R4, 및 n은 본원에 정의된 바와 같다.
여기서 X1 및 X2, Z1 및 Z2, R1, R2, R3, 및 R4, 및 n은 본원에 정의된 바와 같다.
Description
기판의 표면을 평탄화 또는 연마하기 위한 조성물 및 방법은 관련 기술분야에 널리 공지되어 있다. 연마 조성물 (연마 슬러리로도 공지됨)은 전형적으로 액체 담체 중에 연마제 물질을 함유하며, 표면을 연마 조성물로 포화된 연마 패드와 접촉시킴으로써 표면에 적용된다. 전형적인 연마제 물질은 이산화규소, 산화세륨, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 및 산화주석을 포함한다. 연마 조성물은 전형적으로 연마 패드 (예를 들어, 연마 천 또는 디스크)와 함께 사용된다. 연마 조성물 중에 현탁되는 것 대신에 또는 그에 더하여, 연마제 물질은 연마 패드에 혼입될 수 있다.
반도체 장치의 요소를 격리하는 방법으로서, 질화규소 층을 규소 기판 상에 형성하고, 에칭 또는 포토리소그래피를 통해 얕은 트렌치를 형성하고, 유전체 층 (예를 들어, 산화물)을 침착시켜 트렌치를 충전하는 것인, 얕은 트렌치 격리 (STI) 공정이 크게 주목받고 있다. 이러한 방식으로 형성된 트렌치 또는 라인의 깊이에서의 변동으로 인해, 전형적으로 모든 트렌치의 완전한 충전을 보장하기 위해서는 기판의 상부에 과량의 유전체 물질을 침착시키는 것이 필요하다. 이어서, 과량의 유전체 물질을 전형적으로 화학-기계적 평탄화 공정에 의해 제거하여 질화규소 층을 노출시킨다. 질화규소 층이 노출된 경우에, 화학-기계적 연마 조성물에 노출된 기판의 가장 큰 면적이 질화규소를 포함하며, 고도로 평탄하고 균일한 표면을 달성하기 위해서는 이를 연마해야 한다.
일반적으로, 예전의 실시에서는 질화규소 연마보다 우선적으로 산화물 연마에 대한 선택성이 강조되었다. 따라서, 질화규소 층의 노출시 전반적인 연마 속도가 감소되기 때문에, 질화규소 층은 화학-기계적 평탄화 공정 동안에 중단 층의 역할을 하였다. 많은 현재의 슬러리는 중간의 산화물 속도 및 중간의 선택성을 제공하여, 이들의 유용성을 제한한다. 예를 들어, 낮은 내지 중간의 연마 속도는 처리량을 제한할 수 있고, 한편 낮은 내지 중간의 산화물/질화물 선택성은 현재의 슬러리 기술의 유용성을 더 두꺼운 질화규소 코팅을 갖는 더 큰 구조로 제한한다.
최근에는, 폴리실리콘 연마보다 우선적으로 산화물 연마에 대한 선택성이 또한 강조되었다. 예를 들어, 브리즈(BRIJ)™ 시리즈 및 폴리에틸렌 옥시드 계면활성제, 뿐만 아니라 플루로닉(PLURONIC)™ L-64인, 15의 HLB를 갖는 에틸렌 옥시드-프로필렌 옥시드-에틸렌 옥시드 삼중블록 공중합체의 첨가는, 폴리실리콘 대비 산화물의 연마 선택성을 증가시키는 것으로 알려져 있다 (문헌 (Lee et al., Effects of Nonionic Surfactants on Oxide-to-Polysilicon Selectivity during Chemical Mechanical Polishing, J. Electrochem. Soc., 149(8): G477-G481 (2002)) 참조). 또한, 미국 특허 6,626,968은 폴리실리콘 대비 산화규소의 연마 선택성이 폴리비닐메틸에테르, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 23 라우릴 에테르, 폴리프로판산, 폴리아크릴산, 및 폴리에테르 글리콜 비스(에테르)로부터 선택된 친수성 및 소수성 관능성 기를 갖는 중합체 첨가제의 사용을 통해 개선될 수 있다는 것을 개시한다.
STI 기판은 전형적으로 통상적인 연마 매질 및 연마제-함유 연마 조성물을 사용하여 연마된다. 그러나, STI 기판을 통상적인 연마 매질 및 연마제-함유 연마 조성물로 연마하는 것은 기판 표면의 과연마 또는 STI 특징부에서의 오목부 및 기판 표면 상의 다른 지형학적 결함, 예컨대 마이크로스크래치의 형성을 유발하는 것으로 관찰되었다. 과연마 및 STI 특징부에서의 오목부의 형성의 이러한 현상은 디싱(dishing)으로 지칭된다. 기판 특징부의 디싱은 트랜지스터 및 트랜지스터 구성요소를 서로 격리하는 것에 대한 실패를 초래함으로써 디바이스 제작에 불리한 영향을 미치고, 이로써 단락(short-circuit)을 유발할 수 있기 때문에 디싱은 바람직하지 않다. 추가로, 기판의 과연마는 또한 산화물 손실 및 연마 또는 화학 활성으로 인한 손상에 대한 아래에 놓인 산화물의 노출을 유발할 수 있으며, 이는 디바이스 품질 및 성능에 불리한 영향을 미친다.
따라서, 관련 기술분야에서는 산화규소, 질화규소, 및 폴리실리콘의 바람직한 선택성을 제공할 수 있으며 적합한 제거 속도, 낮은 결함성, 및 적합한 디싱 성능을 갖는 연마 조성물 및 방법에 대한 필요성이 남아 있다.
본 발명은 (a) 습식-공정 세리아 연마제, (b) 폴리히드록시 방향족 카르복실산, (c) 임의로는 화학식 (I)의 이온성 중합체, 및 (d) 물을 포함하며, 약 1 내지 약 4.5의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다.
여기서 X1 및 X2는 독립적으로 수소, -OH, 및 -COOH로부터 선택되고, 여기서 X1 및 X2 중 적어도 하나는 -COOH이고, Z1 및 Z2는 독립적으로 O 또는 S이고, R1, R2, R3, 및 R4는 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, 및 C7-C10 아릴로부터 선택되고, n은 3 내지 500의 정수이다.
또한, 본 발명은 (i) 기판을 제공하고, (ii) 연마 패드를 제공하고, (iii) (a) 습식-공정 세리아 연마제, (b) 폴리히드록시 방향족 카르복실산, (c) 화학식 (I)의 이온성 중합체, 및 (d) 물을 포함하며, 약 1 내지 약 4.5의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하고, (iv) 기판을 연마 패드 및 연마 조성물과 접촉시키고, (v) 기판에 대해 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물을 이동시켜 기판의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 것을 포함하는, 기판을 화학-기계적으로 연마하는 방법을 제공한다.
여기서 X1 및 X2는 독립적으로 수소, -OH, 및 -COOH로부터 선택되고, Z1 및 Z2는 독립적으로 O 또는 S이고, R1, R2, R3, 및 R4는 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, 및 C7-C10 아릴로부터 선택되고, n은 3 내지 500의 정수이다.
추가로, 본 발명은 (a) 습식-공정 세리아 연마제, (b) 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 및 (c) 물을 포함하며, 약 1 내지 약 4.5의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 (i) 기판을 제공하고, (ii) 연마 패드를 제공하고, (iii) (a) 습식-공정 세리아 연마제, (b) 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 및 (c) 물을 포함하며, 약 1 내지 약 4.5의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하고, (iv) 기판을 연마 패드 및 연마 조성물과 접촉시키고, (v) 기판에 대해 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물을 이동시켜 기판의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 것을 포함하는, 기판을 화학-기계적으로 연마하는 방법을 제공한다.
도 1은 45℃에서의 저장 동안 예시적인 연마 조성물의 시간 경과에 따른 제타 전위를 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 45℃에서의 저장 동안 예시적인 연마 조성물의 시간 경과에 따른 습식-공정 세리아의 입자 크기를 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 45℃에서의 저장 동안 예시적인 연마 조성물의 시간 경과에 따른 습식-공정 세리아의 입자 크기를 그래프로 나타낸 것이다.
본 발명은 (a) 습식-공정 세리아 연마제, 및 (b) 폴리히드록시 방향족 카르복실산을 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 또는 그로 이루어진 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다.
한 실시양태에서, 본 발명은 화학식 (I)의 이온성 중합체, 및 (d) 물을 추가로 포함하며, 여기서 연마 조성물은 약 1 내지 약 4.5의 pH를 갖는다.
여기서 X1 및 X2는 독립적으로 수소, -OH, 및 -COOH로부터 선택되고, 여기서 X1 및 X2 중 적어도 하나는 -COOH이고, Z1 및 Z2는 독립적으로 O 또는 S이고, R1, R2, R3, 및 R4는 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, 및 C7-C10 아릴로부터 선택되고, n은 3 내지 500의 정수이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 본 발명은 (a) 습식-공정 세리아 연마제, (b) 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 및 (c) 비이온성 중합체를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 또는 그로 이루어진 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다.
비이온성 중합체는 통상의 기술자에게 공지된 임의의 수용성 중합체일 수 있다. 비이온성 중합체는 단독으로, 또는 또 다른 비이온성 중합체와의 조합으로, 그리고 임의의 적합한 농도로 사용될 수 있다. 본 발명에 유용한 비이온성 중합체의 구체적 예는 폴리에틸렌 글리콜 및 분지형 폴리비닐 알콜을 포함한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
화학-기계적 연마 조성물은 세리아 연마제를 포함한다. 통상의 기술자에게 공지된 바와 같이, 세리아는 희토류 금속 세륨의 산화물이고, 산화제2세륨, 산화세륨 (예를 들어, 산화세륨(IV)), 또는 이산화세륨으로 또한 공지되어 있다. 산화세륨(IV) (CeO2)은 옥살산세륨 또는 수산화세륨을 하소시킴으로써 형성될 수 있다. 세륨은 또한 산화세륨(III), 예컨대, 예를 들어 Ce2O3을 형성한다. 세리아 연마제는 세리아의 이들 또는 다른 산화물 중 임의의 1종 이상일 수 있다.
세리아 연마제는 임의의 적합한 유형의 것일 수 있다. 바람직하게는, 세리아 연마제는 습식-공정 세리아 연마제이다. 본원에 사용된 바와 같이, "습식-공정" 세리아는 침강, 축합-중합, 또는 유사 공정에 의해 제조된 세리아 (예를 들어, 발연 또는 발열 세리아와 대조적임)를 지칭한다. 습식-공정 세리아 연마제를 포함하는 본 발명의 연마 조성물은 본 발명의 방법에 따라 기판을 연마하는데 사용될 경우 적은 결함을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 임의의 특정 이론에 얽매이는 것을 원하지는 않지만, 습식-공정 세리아는 구형 세리아 입자 및/또는 더 작은 응집체 세리아 입자를 포함하고, 이로써 본 발명의 방법에 사용될 경우 낮은 기판 결함성을 생성하는 것으로 여겨진다. 예시적인 습식-공정 세리아는 로디아(Rhodia)로부터 상업적으로 입수가능한 HC-60™ 세리아이다.
세리아 입자는 임의의 적합한 평균 크기 (즉, 평균 입자 직경)를 가질 수 있다. 입자의 입자 크기는 입자를 포괄하는 가장 작은 구체의 직경이다. 세리아 입자의 평균 입자 크기가 너무 작은 경우, 연마 조성물은 충분한 제거 속도를 나타내지 않을 수 있다. 반대로, 세리아 입자의 평균 입자 크기가 너무 큰 경우, 연마 조성물은 바람직하지 않은 연마 성능, 예컨대, 예를 들어 불량한 기판 결함성을 나타낼 수 있다. 따라서, 세리아 입자는 약 10 ㎚ 이상, 예를 들어, 약 15 ㎚ 이상, 약 20 ㎚ 이상, 약 25 ㎚ 이상, 약 30 ㎚ 이상, 약 35 ㎚ 이상, 약 40 ㎚ 이상, 약 45 ㎚ 이상, 또는 약 50 ㎚ 이상의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 이에 더하여, 세리아 입자는 약 1,000 ㎚ 이하, 예를 들어, 약 750 ㎚ 이하, 약 500 ㎚ 이하, 약 250 ㎚ 이하, 약 150 ㎚ 이하, 약 100 ㎚ 이하, 약 75 ㎚ 이하, 또는 약 50 ㎚ 이하의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 따라서, 세리아 입자는 상기 언급된 종점 중 임의의 2개에 의해 한정되는 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 세리아 입자는 약 10 ㎚ 내지 약 1,000 ㎚, 약 10 ㎚ 내지 약 750 ㎚, 약 15 ㎚ 내지 약 500 ㎚, 약 20 ㎚ 내지 약 250 ㎚, 약 20 ㎚ 내지 약 150 ㎚, 약 25 ㎚ 내지 약 150 ㎚, 약 25 ㎚ 내지 약 100 ㎚, 또는 약 50 ㎚ 내지 약 150 ㎚, 또는 약 50 ㎚ 내지 약 100 ㎚의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 비-구형 세리아 입자에 대해, 입자의 크기는 입자를 포괄하는 가장 작은 구체의 직경이다. 세리아 입자의 입자 크기는 임의의 적합한 기술을 사용하여, 예를 들어 레이저 회절 기술을 사용하여 측정될 수 있다. 적합한 입자 크기 측정 기기는, 예를 들어 호리바 사이언티픽(Horiba Scientific) (호리바 리미티드, 일본 소재)으로부터 입수가능하다.
세리아 입자는 바람직하게는 본 발명의 연마 조성물 중에서 콜로이드적으로 안정하다. 용어 콜로이드는 액체 담체 (예를 들어, 물) 중 세리아 입자의 현탁액을 지칭한다. 콜로이드 안정성은 시간 경과에 따른 그 현탁액의 유지를 지칭한다. 본 발명의 문맥에서, 연마제를 100 mL 눈금 실린더에 넣고, 2시간의 시간 동안 교반하지 않고 정치되도록 하였을 때에, 눈금 실린더의 저부 50 mL에서의 입자의 농도 (g/mL 단위의 [B])와 눈금 실린더의 상부 50 mL에서의 입자의 농도 (g/mL 단위의 [T]) 사이의 차를 연마제 조성물 중 입자의 초기 농도 (g/mL 단위의 [C])로 나눈 값이 0.5 이하 (즉, {[B] - [T]}/[C] ≤ 0.5)인 경우에, 연마제는 콜로이드적으로 안정한 것으로 간주된다. 보다 바람직하게는, [B]-[T]/[C]의 값은 0.3 이하, 가장 바람직하게는 0.1 이하이다.
연마 조성물은 임의의 적합한 농도의 세리아 연마제를 포함할 수 있다. 본 발명의 연마 조성물이 너무 적은 세리아 연마제를 포함하는 경우, 조성물은 충분한 제거 속도를 나타내지 않을 수 있다. 반대로, 연마 조성물이 너무 많은 세리아 연마제를 포함하는 경우, 조성물은 바람직하지 않은 연마 성능을 나타낼 수 있고/있거나, 비용 효율적이지 않을 수 있고/있거나, 안정성이 부족할 수 있다. 연마 조성물은 약 10 중량% 이하, 예를 들어, 약 9 중량% 이하, 약 8 중량% 이하, 약 7 중량% 이하, 약 6 중량% 이하, 약 5 중량% 이하, 약 4 중량% 이하, 약 3 중량% 이하, 약 2 중량% 이하, 약 1 중량% 이하, 약 0.9 중량% 이하, 약 0.8 중량% 이하, 약 0.7 중량% 이하, 약 0.6 중량% 이하, 또는 약 0.5 중량% 이하의 세리아를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 이에 더하여, 연마 조성물은 약 0.1 중량% 이상, 예를 들어, 약 0.2 중량% 이상, 약 0.3 중량% 이상, 약 0.4 중량% 이상, 약 0.5 중량% 이상, 또는 약 1 중량% 이상의 세리아를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 상기 언급된 종점 중 임의의 2개에 의해 한정되는 농도로 세리아를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 세리아, 예를 들어, 약 0.1 중량% 내지 약 9 중량%의 세리아, 약 0.1 중량% 내지 약 8 중량%의 세리아, 약 0.1 중량% 내지 약 7 중량%의 세리아, 약 0.1 중량% 내지 약 6 중량%의 세리아, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 세리아, 약 0.1 중량% 내지 약 4 중량%의 세리아, 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%의 세리아, 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%의 세리아, 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량%의 세리아, 약 0.2 중량% 내지 약 2 중량%의 세리아, 약 0.2 중량% 내지 약 1 중량%의 세리아, 또는 약 0.3 중량% 내지 약 0.5 중량%의 세리아를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 연마 조성물은 사용 지점에서, 약 0.2 중량% 내지 약 0.6 중량%의 세리아, 예를 들어, 약 0.3 중량% 내지 약 0.5 중량%의 세리아, 또는 약 0.4 중량%의 세리아를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 연마 조성물은 농축물로서, 약 2 중량% 내지 약 3 중량%의 세리아, 예를 들어, 약 2.2 중량% 내지 약 2.8 중량%의 세리아, 약 2.3 중량% 내지 약 2.6 중량%의 세리아, 또는 약 2.4 중량%의 세리아를 포함한다.
화학-기계적 연마 조성물은 폴리히드록시 방향족 카르복실산을 포함한다. 폴리히드록시 방향족 카르복실산은 임의의 적합한 폴리히드록시 방향족 카르복실산일 수 있다. 전형적으로, 폴리히드록시 방향족 카르복실산은 디히드록시 방향족 카르복실산이다. 적합한 폴리히드록시 방향족 카르복실산의 비제한적 예는 2,4-디히드록시벤조산, 2,6-디히드록시벤조산, 3,4-디히드록시벤조산, 3,5-디히드록시벤조산, 및 2,3-디히드록시벤조산을 포함한다. 바람직하게는, 폴리히드록시 방향족 카르복실산은 3,4-디히드록시벤조산 또는 3,5-디히드록시벤조산이다.
연마 조성물은 사용 지점에서 임의의 적합한 농도의 폴리히드록시 방향족 카르복실산을 포함한다. 연마 조성물은 약 1 ppm 이상, 예를 들어, 약 5 ppm 이상, 약 10 ppm 이상, 약 15 ppm 이상, 약 20 ppm 이상, 약 25 ppm 이상, 약 30 ppm 이상, 약 35 ppm 이상, 약 40 ppm 이상, 약 45 ppm 이상, 또는 약 50 ppm 이상의 폴리히드록시 방향족 카르복실산을 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 이에 더하여, 연마 조성물은 약 500 ppm 이하의 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 예를 들어, 약 450 ppm 이하, 약 400 ppm 이하, 약 350 ppm 이하, 약 300 ppm 이하, 약 250 ppm 이하, 또는 약 200 ppm 이하의 폴리히드록시 방향족 카르복실산을 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 상기 언급된 종점 중 임의의 2개에 의해 한정되는 양으로 폴리히드록시 방향족 카르복실산을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 1 ppm 내지 약 500 ppm, 약 10 ppm 내지 약 500 ppm, 약 20 ppm 내지 약 500 ppm, 약 50 ppm 내지 약 500 ppm, 약 50 ppm 내지 약 450 ppm, 약 50 ppm 내지 약 400 ppm, 약 50 ppm 내지 약 350 ppm, 약 50 ppm 내지 약 300 ppm, 약 50 ppm 내지 약 250 ppm, 또는 약 50 ppm 내지 약 200 ppm을 포함할 수 있다.
화학-기계적 연마 조성물은 본원에 기재된 바와 같은 화학식 (I)의 이온성 중합체를 포함한다.
특정 실시양태에서, 이온성 중합체는 X1 및 X2가 둘 다 -COOH인 화학식 (I)을 갖는다. 특정 실시양태에서, 이온성 중합체는 Z1 및 Z2가 둘 다 O이고, R1, R2, R3, 및 R4 각각이 수소인 화학식 (I)을 갖는다. 특정 바람직한 실시양태에서, 이온성 중합체는 X1 및 X2가 둘 다 -COOH이고, Z1 및 Z2가 둘 다 O이고, R1, R2, R3, 및 R4 각각이 수소인 화학식 (I)을 갖는다.
이온성 중합체는 임의의 적합한 평균 분자량을 가질 수 있다. 이온성 중합체는 약 250 g/mol 이상, 예를 들어, 약 300 g/mol 이상, 약 400 g/mol 이상, 약 500 g/mol 이상, 약 600 g/mol 이상, 약 750 g/mol 이상, 약 1,000 g/mol 이상, 약 1,500 g/mol 이상, 약 2,000 g/mol 이상, 약 2,500 g/mol 이상, 약 3,000 g/mol 이상, 약 3,500 g/mol 이상, 약 4,000 g/mol 이상, 약 4,500 g/mol 이상, 약 5,000 g/mol 이상, 약 5,500 g/mol 이상, 약 6,000 g/mol 이상, 약 6,500 g/mol 이상, 약 7,000 g/mol 이상, 또는 약 7,500 g/mol 이상의 평균 분자량을 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 이에 더하여, 이온성 중합체는 약 15,000 g/mol 이하, 예를 들어, 약 14,000 g/mol 이하, 약 13,000 g/mol 이하, 약 12,000 g/mol 이하, 약 11,000 g/mol 이하, 약 10,000 g/mol 이하, 약 9,000 g/mol 이하, 약 8,000 g/mol 이하, 약 7,500 g/mol 이하, 약 7,000 g/mol 이하, 약 6,500 g/mol 이하, 약 6,000 g/mol 이하, 약 5,500 g/mol 이하, 약 5,000 g/mol 이하, 약 4,500 g/mol 이하, 약 4,000 g/mol 이하, 약 3,500 g/mol 이하, 약 3,000 g/mol 이하, 약 2,500 g/mol 이하, 또는 약 2,000 g/mol 이하의 평균 분자량을 가질 수 있다. 따라서, 이온성 중합체는 상기 언급된 종점 중 임의의 2개에 의해 한정되는 평균 분자량을 가질 수 있다. 예를 들어, 이온성 중합체는, 예를 들어 약 250 g/mol 내지 약 15,000 g/mol, 약 250 g/mol 내지 약 14,000 g/mol, 약 250 g/mol 내지 약 13,000 g/mol, 약 250 g/mol 내지 약 12,000 g/mol, 약 250 g/mol 내지 약 11,000 g/mol, 약 250 g/mol 내지 약 10,000 g/mol, 약 400 g/mol 내지 약 10,000 g/mol, 약 400 g/mol 내지 약 8,000 g/mol, 약 400 g/mol 내지 약 6,000 g/mol, 약 400 g/mol 내지 약 4,000 g/mol, 또는 약 400 g/mol 내지 약 2,000 g/mol의 평균 분자량을 가질 수 있다.
연마 조성물은 사용 지점에서 임의의 적합한 양의 이온성 중합체를 포함한다. 연마 조성물은 사용 지점에서 약 0.001 중량% 이상의 이온성 중합체, 예를 들어, 약 0.005 중량% 이상, 약 0.01 중량% 이상, 약 0.025 중량% 이상, 약 0.05 중량% 이상, 약 0.075 중량% 이상, 또는 약 0.1 중량% 이상의 중합체를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 이에 더하여, 연마 조성물은 사용 지점에서 약 1 중량% 이하, 예를 들어, 약 0.9 중량% 이하, 약 0.8 중량% 이하, 약 0.7 중량% 이하, 약 0.6 중량% 이하, 약 0.5 중량% 이하, 약 0.4 중량% 이하, 또는 약 0.3 중량% 이하의 이온성 중합체를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 상기 언급된 종점 중 임의의 2개에 의해 한정되는 양으로 이온성 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 사용 지점에서 약 0.001 중량% 내지 약 1 중량%의 이온성 중합체, 약 0.01 중량% 내지 약 0.9 중량%, 약 0.025 중량% 내지 약 0.8 중량%, 약 0.05 중량% 내지 약 0.7 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 0.5 중량%의 이온성 중합체를 포함할 수 있다.
화학-기계적 연마 조성물은 1종 이상의 폴리비닐 알콜을 임의로 포함한다. 폴리비닐 알콜은 임의의 적합한 폴리비닐 알콜일 수 있으며, 선형 또는 분지형 폴리비닐 알콜일 수 있다. 적합한 분지형 폴리비닐 알콜의 비제한적 예는 일본 소재의 니폰 고세이(Nippon Gohsei)로부터 입수가능한, 니치고(Nichigo) G-중합체, 예컨대 OKS-1009™ 및 OKS-1083™ 제품이다.
폴리비닐 알콜은 임의의 적합한 가수분해도를 가질 수 있다. 가수분해도는 유리 히드록실 기 및 아세틸화 히드록실 기의 합계와 비교하여 폴리비닐 알콜 상에 존재하는 유리 히드록실 기의 양을 지칭한다. 바람직하게는, 폴리비닐 알콜은 약 90% 이상, 예를 들어, 약 92% 이상, 약 94% 이상, 약 96% 이상, 약 98% 이상, 또는 약 99% 이상의 가수분해도를 갖는다.
폴리비닐 알콜은 임의의 적합한 평균 분자량을 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐 알콜은 약 250 g/mol 이상, 예를 들어, 약 300 g/mol 이상, 약 400 g/mol 이상, 약 500 g/mol 이상, 약 600 g/mol 이상, 약 750 g/mol 이상, 약 1,000 g/mol 이상, 약 2,000 g/mol 이상, 약 3,000 g/mol 이상, 약 4,000 g/mol 이상, 약 5,000 g/mol 이상, 약 7,500 g/mol 이상, 약 10,000 g/mol 이상, 약 15,000 g/mol 이상, 약 20,000 g/mol 이상, 약 25,000 g/mol 이상, 약 30,000 g/mol 이상, 약 50,000 g/mol 이상, 또는 약 75,000 g/mol 이상의 평균 분자량을 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 이에 더하여, 폴리비닐 알콜은 약 250,000 g/mol 이하, 예를 들어, 약 200,000 g/mol 이하, 약 180,000 g/mol 이하, 약 150,000 g/mol 이하, 약 100,000 g/mol 이하, 약 90,000 g/mol 이하, 약 85,000 g/mol 이하, 약 80,000 g/mol 이하, 약 75,000 g/mol 이하, 약 50,000 g/mol 이하, 약 45,000 g/mol 이하, 약 40,000 g/mol 이하, 약 35,000 g/mol 이하, 약 30,000 g/mol 이하, 약 25,000 g/mol 이하, 약 20,000 g/mol 이하, 약 15,000 g/mol 이하, 약 12,500 g/mol 이하, 또는 약 10,000 g/mol 이하의 평균 분자량을 가질 수 있다. 따라서, 폴리비닐 알콜은 상기 언급된 종점 중 임의의 2개에 의해 한정되는 평균 분자량을 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐 알콜은 약 250 g/mol 내지 약 250,000 g/mol, 예를 들어, 약 250 g/mol 내지 약 200,000 g/mol, 약 250 g/mol 내지 약 180,000 g/mol, 약 250 g/mol 내지 약 150,000 g/mol, 약 250 g/mol 내지 약 100,000 g/mol, 약 250 g/mol 내지 약 75,000 g/mol, 약 250 g/mol 내지 약 50,000 g/mol, 약 250 g/mol 내지 약 25,000 g/mol, 약 250 g/mol 내지 약 10,000 g/mol, 약 10,000 g/mol 내지 약 100,000 g/mol, 약 10,000 g/mol 내지 약 75,000 g/mol, 약 10,000 g/mol 내지 약 50,000 g/mol, 약 10,000 g/mol 내지 약 40,000 g/mol, 약 50,000 g/mol 내지 약 100,000 g/mol, 약 75,000 g/mol 내지 약 100,000 g/mol, 약 25,000 g/mol 내지 약 200,000 g/mol, 또는 약 50,000 g/mol 내지 약 180,000 g/mol 등의 평균 분자량을 가질 수 있다.
연마 조성물은 사용 지점에서 임의의 적합한 양의 폴리비닐 알콜을 포함한다. 예를 들어, 연마 조성물은 사용 지점에서 약 0.001 중량% 이상, 예를 들어, 약 0.005 중량% 이상, 약 0.01 중량% 이상, 약 0.025 중량% 이상, 약 0.05 중량% 이상, 약 0.075 중량% 이상, 또는 약 0.1 중량% 이상의 폴리비닐 알콜을 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 이에 더하여, 연마 조성물은 사용 지점에서 약 1 중량% 이하, 예를 들어, 약 0.9 중량% 이하, 약 0.8 중량% 이하, 약 0.7 중량% 이하, 약 0.6 중량% 이하, 약 0.5 중량% 이하, 약 0.4 중량% 이하, 또는 약 0.3 중량% 이하의 폴리비닐 알콜을 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 상기 언급된 종점 중 임의의 2개에 의해 한정되는 양으로 폴리비닐 알콜을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 사용 지점에서 약 0.001 중량% 내지 약 1 중량%의 폴리비닐 알콜, 약 0.01 중량% 내지 약 0.9 중량%, 예를 들어, 약 0.025 중량% 내지 약 0.8 중량%, 약 0.05 중량% 내지 약 0.7 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 0.5 중량%의 폴리비닐 알콜을 포함할 수 있다.
연마 조성물은 1종 이상의 폴리에틸렌 글리콜을 임의로 포함한다. 폴리에틸렌 글리콜은 임의의 적합한 폴리에틸렌 글리콜일 수 있다. 폴리에틸렌 글리콜은 구조: H-[OCH2CH2]n-OH를 갖고, 여기서 n은 2 내지 약 500의 정수이다. 폴리에틸렌 글리콜은 임의의 적합한 분자량을 가질 수 있고, 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜은 약 100 g/mol 내지 약 20,000 g/mol의 분자량을 가질 수 있다.
연마 조성물은 사용 지점에서 임의의 적합한 농도의 폴리에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다. 연마 조성물은 사용 지점에서 약 1 ppm 이상의 폴리에틸렌 글리콜, 예를 들어, 약 5 ppm 이상, 약 10 ppm 이상, 약 15 ppm 이상, 약 20 ppm 이상, 약 25 ppm 이상, 약 30 ppm 이상, 약 35 ppm 이상, 약 40 ppm 이상, 약 45 ppm 이상, 또는 약 50 ppm 이상의 폴리에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 이에 더하여, 연마 조성물은 사용 지점에서 약 1000 ppm 이하의 폴리에틸렌 글리콜, 예를 들어, 약 900 ppm 이하, 약 800 ppm 이하, 약 700 ppm 이하, 약 600 ppm 이하, 또는 약 500 ppm 이하의 폴리에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 사용 지점에서 상기 언급된 종점 중 임의의 2개에 의해 한정되는 양으로 폴리에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 사용 지점에서 약 1 ppm 내지 약 1000 ppm의 폴리에틸렌 글리콜, 예를 들어, 약 10 ppm 내지 약 900 ppm, 약 20 ppm 내지 약 800 ppm, 약 50 ppm 내지 약 700 ppm, 약 50 ppm 내지 약 600 ppm, 또는 약 50 ppm 내지 약 500 ppm의 폴리에틸렌 글리콜 등을 포함할 수 있다.
화학-기계적 연마 조성물은 폴리비닐 알콜 및 폴리에틸렌 글리콜과 상이한 1종 이상의 비이온성 중합체를 임의로 포함한다. 본 발명의 한 실시양태에 따르면, 연마 조성물은 폴리알킬렌 글리콜, 폴리에테르아민, 폴리에틸렌 옥시드/폴리프로필렌 옥시드 공중합체, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 실록산 폴리알킬렌옥시드 공중합체, 소수성으로 개질된 폴리아크릴레이트 공중합체, 친수성 비이온성 중합체, 폴리사카라이드, 및 그의 혼합물로부터 선택된 1종 이상의 비이온성 중합체를 포함한다. 비이온성 중합체는 바람직하게는 수용성이고 연마 조성물의 다른 성분과 상용성이다. 일부 실시양태에서, 비이온성 중합체는 계면활성제 및/또는 습윤제로서 기능하다.
화학-기계적 연마 조성물은 연마 조성물의 pH를 조정할 수 있는 (즉, 조정하는) 1종 이상의 화합물 (즉, pH 조정 화합물)을 포함할 수 있다. 연마 조성물의 pH는 연마 조성물의 pH를 조정할 수 있는 임의의 적합한 화합물을 사용하여 조정될 수 있다. pH 조정 화합물은 바람직하게는 수용성이고 연마 조성물의 다른 성분과 상용성이다. 전형적으로, 화학-기계적 연마 조성물은 사용 지점에서 약 1 내지 약 7의 pH를 갖는다. 바람직하게는, 화학-기계적 연마 조성물은 사용 지점에서 약 1 내지 약 4.5, 예를 들어, 약 2 내지 약 4 또는 약 3 내지 4의 pH를 갖는다.
화학식 (I)의 이온성 중합체는 성질상 산성이다. 결과적으로, 본 발명의 연마 조성물은 완충 능력을 제공하도록 배합될 수 있다. 전형적으로, 연마 조성물의 완충은 염기성 화합물 또는 화합물들을 첨가하여 연마 조성물의 pH 값을 이온성 중합체(들)의 pKa 값 또는 pKa 값들의 범위 내의 값으로 조정함으로써 달성될 수 있다. 임의의 적합한 염기성 화합물은 pH 값을 조정하여 완충 능력을 제공하는데 사용될 수 있다. 적합한 염기성 화합물의 비제한적 예는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 및 유기 아민, 예컨대 트리에탄올아민을 포함한다.
다른 실시양태에서, 연마 조성물은 pH를 조정할 수 있으며 연마 조성물의 산성 pH를 개별적으로 완충시킬 수 있는 이온성 중합체 이외의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 이들 실시양태에서, 연마 조성물의 pH는 7.0 미만 (예를 들어, 6.5 +/- 0.5, 6.0 +/- 0.5, 5.5 +/- 0.5, 5.0 +/- 0.5, 4.5 +/- 0.5, 4.0 +/- 0.5, 3.5 +/- 0.5, 3.0 +/- 0.5, 2.5 +/- 0.5, 2.0 +/- 0.5, 1.5 +/- 0.5, 또는 1.0 +/- 0.5)인 것이 바람직하다. 전형적으로, 이들 실시양태에서 연마 조성물의 pH는 사용 지점에서 약 1 내지 약 4.5이다. 따라서, 연마 조성물의 pH를 조정할 수 있는 화합물은 전형적으로 25℃에서 측정된 경우 약 3 내지 약 7의 pKa를 갖는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 갖는다.
pH를 조정 및 완충시킬 수 있는 화합물은 암모늄 염, 알칼리 금속 염, 카르복실산, 알칼리 금속 히드록시드, 알칼리 금속 카르보네이트, 알칼리 금속 비카르보네이트, 보레이트, 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
화학-기계적 연마 조성물은 1종 이상의 첨가제를 임의로 추가로 포함한다. 예시적인 첨가제는 컨디셔너, 산 (예를 들어, 술폰산), 착화제 (예를 들어, 음이온성 중합체 착화제), 킬레이트화제, 살생물제, 스케일 억제제, 분산제 등을 포함한다.
살생물제는, 존재하는 경우, 임의의 적합한 살생물제일 수 있으며, 임의의 적합한 양으로 연마 조성물에 존재할 수 있다. 적합한 살생물제는 이소티아졸리논 살생물제이다. 연마 조성물에 사용된 살생물제의 양은 전형적으로 약 1 내지 약 50 ppm, 바람직하게는 약 10 내지 약 20 ppm이다.
산, 염기, 또는 염인 연마 조성물의 성분 중 임의의 것 (예를 들어, 이온성 중합체, 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 염기, 및/또는 알칼리 금속 카르보네이트 등)은, 연마 조성물의 물에 용해될 경우, 양이온 및 음이온으로서 해리된 형태로 존재할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 본원에 열거된 바와 같은 연마 조성물에 존재하는 이러한 화합물의 양은 연마 조성물의 제조에 사용된 해리되지 않은 화합물의 중량을 지칭하는 것으로 이해될 것이다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 (a) 습식-공정 세리아 연마제, (b) 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 및 (c) 물을 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 또는 그로 이루어지고, 약 1 내지 약 4.5의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다. 습식-공정 세리아 및 폴리히드록시 방향족 카르복실산은 본원에 기재된 바와 같을 수 있다.
연마 조성물은 임의의 적합한 기술에 의해 제조될 수 있으면, 이들 중 다수는 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 연마 조성물은 배치 또는 연속 공정으로 제조될 수 있다. 일반적으로, 연마 조성물은 연마 조성물의 성분을 조합함으로써 제조된다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 "성분"은 개별 구성성분 (예를 들어, 세리아 연마제, 이온성 중합체, 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 임의적인 폴리비닐 알콜, 임의적인 폴리에틸렌 글리콜, 임의적인 pH 조정제, 및/또는 임의의 임의적인 첨가제) 뿐만 아니라 구성성분 (예를 들어, 세리아 연마제, 이온성 중합체, 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 임의적인 폴리비닐 알콜, 임의적인 폴리에틸렌 글리콜, 임의적인 pH 조정제 등)의 임의의 조합을 포함한다.
예를 들어, 연마 조성물은 (i) 액체 담체의 전부 또는 일부를 제공하고, (ii) 세리아 연마제, 이온성 중합체, 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 임의적인 폴리비닐 알콜, 임의적인 폴리에틸렌 글리콜, 임의적인 pH 조정제, 및/또는 임의의 임의적인 첨가제를, 분산액을 제조하기 위한 임의의 적합한 수단을 사용하여 분산시키고, (iii) 분산액의 pH를 적절하게 조정하고, (iv) 적합한 양의 임의의 다른 임의적인 성분 및/또는 첨가제를 혼합물에 임의로 첨가함으로써 제조될 수 있다.
대안적으로, 연마 조성물은 (i) 산화세륨 슬러리 중 1종 이상의 성분 (예를 들어, 액체 담체, 이온성 중합체, 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 임의적인 폴리비닐 알콜, 임의적인 폴리에틸렌 글리콜, 임의적인 pH 조정제, 및/또는 임의의 임의적인 첨가제)을 제공하고, (ii) 첨가제 용액 중 1종 이상의 성분 (예를 들어, 액체 담체, 이온성 중합체, 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 임의적인 폴리비닐 알콜, 임의적인 폴리에틸렌 글리콜, 임의적인 pH 조정제, 및/또는 임의의 임의적인 첨가제)을 제공하고, (iii) 산화세륨 슬러리 및 첨가제 용액을 조합하여 혼합물을 형성하고, (iv) 적합한 양의 임의의 다른 임의적인 첨가제를 혼합물에 임의로 첨가하고, (v) 혼합물의 pH를 적절하게 조정함으로써 제조될 수 있다.
연마 조성물은 세리아 연마제, 이온성 중합체, 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 임의적인 폴리비닐 알콜, 임의적인 폴리에틸렌 글리콜, 임의적인 pH 조정제, 및/또는 임의의 임의적인 첨가제, 및 물을 포함하는 1-패키지 시스템으로서 공급될 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 연마 조성물은 산화세륨 슬러리 및 첨가제 용액을 포함하는 2-패키지 시스템으로서 공급되며, 여기서 세리아 산화물 슬러리는 세리아 연마제, 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 임의적인 폴리비닐 알콜, 임의적인 폴리에틸렌 글리콜, 임의적인 pH 조정제, 및/또는 임의의 임의적인 첨가제, 및 물로 본질적으로 이루어지거나, 또는 그로 이루어지고, 첨가제 용액은 이온성 중합체, 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 임의적인 폴리비닐 알콜, 임의적인 폴리에틸렌 글리콜, 임의적인 pH 조정제, 및/또는 임의의 임의적인 첨가제로 본질적으로 이루어지거나, 또는 그로 이루어진다. 2-패키지 시스템은 2개의 패키지, 즉, 산화세륨 슬러리 및 첨가제 용액의 블렌딩 비를 변화시킴으로써 기판 전역 평탄화 특징 및 연마 속도의 조정을 가능하게 한다.
다양한 방법이 이러한 2-패키지 연마 시스템을 이용하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 산화세륨 슬러리 및 첨가제 용액은 공급 파이핑의 유출구에서 결합 및 접속된 상이한 파이프에 의해 연마 테이블에 전달될 수 있다. 산화세륨 슬러리 및 첨가제 용액을 연마 바로 전에 또는 직전에 혼합할 수 있거나, 또는 연마 테이블 상에 동시에 공급할 수 있다. 또한, 2개의 패키지를 혼합하는 경우, 필요에 따라 탈이온수를 첨가하여, 연마 조성물 및 생성된 기판 연마 특징을 조정할 수 있다.
유사하게, 3-, 4-, 또는 그 초과의 패키지 시스템이 본 발명과 관련하여 이용될 수 있으며, 여기서 다수의 용기 각각은 본 발명의 화학-기계적 연마 조성물의 상이한 성분, 1종 이상의 임의적인 성분, 및/또는 상이한 농도의 상기 성분 중 1종 이상을 함유한다.
2개 이상의 저장 디바이스에 함유된 성분을 혼합하여 사용 지점에서 또는 그 부근에서 연마 조성물을 제조하기 위해, 저장 디바이스에는 전형적으로 각각의 저장 디바이스로부터 연마 조성물의 사용 지점 (예를 들어, 압반, 연마 패드, 또는 기판 표면)으로 이어지는 1개 이상의 유동 라인이 제공된다. 본원에 이용된 바와 같이, 용어 "사용 지점"은 연마 조성물이 기판 표면 (예를 들어, 연마 패드 또는 기판 표면 그 자체)에 적용되는 지점을 지칭한다. 용어 "유동 라인"이란 개별 저장 용기로부터 그 안에 저장된 성분의 사용 지점으로의 유동의 경로를 의미한다. 유동 라인은 각각 사용 지점으로 직접 이어질 수 있거나, 또는 유동 라인 중 2개 이상은 사용 지점으로 이어지는 단일 유동 라인으로 임의의 지점에서 합해질 수 있다. 게다가, 유동 라인 중 임의의 것 (예를 들어, 개별 유동 라인 또는 합해진 유동 라인)은 성분(들)의 사용 지점에 도달하기 전에 먼저 1개 이상의 다른 디바이스 (예를 들어, 펌핑 디바이스, 측정 디바이스, 혼합 디바이스 등)로 이어질 수 있다.
연마 조성물의 성분은 사용 지점에 독립적으로 전달될 수 있거나 (예를 들어, 성분이 기판 표면에 전달되고, 그 결과 성분이 연마 공정 동안 혼합됨), 또는 성분 중 1종 이상은 사용 지점에 전달되기 전에, 예를 들어 사용 지점에 전달되기 바로 전에 또는 직전에 조합될 수 있다. 성분이 압반 상에 혼합된 형태로 첨가되기 전 약 5분 이내에, 예를 들어 압반 상에 혼합된 형태로 첨가되기 전 약 4분 이내, 약 3분 이내, 약 2분 이내, 약 1분 이내, 약 45초 이내, 약 30초 이내, 약 10초 이내에, 또는 사용 지점에서 성분의 전달과 동시에 조합되는 (예를 들어, 성분이 분배기에서 조합되는) 경우에, 성분은 "사용 지점에 전달되기 직전에" 조합된다. 성분이 사용 지점의 5 m 내, 예컨대 사용 지점의 1 m 내 또는 심지어 사용 지점의 10 ㎝ 내 (예를 들어, 사용 지점의 1 ㎝ 내)에서 조합되는 경우에, 성분은 또한 "사용 지점에 전달되기 직전에" 조합된다.
연마 조성물의 성분 중 2종 이상이 사용 지점에 도달하기 전에 조합되는 경우에, 성분은 혼합 디바이스의 사용없이 유동 라인에서 조합되고, 사용 지점에 전달될 수 있다. 대안적으로, 유동 라인 중 1개 이상은 성분 중 2종 이상의 조합을 용이하게 하기 위해 혼합 디바이스로 이어질 수 있다. 임의의 적합한 혼합 디바이스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 혼합 디바이스는 성분 중 2종 이상이 유동하는 노즐 또는 제트 (예를 들어, 고압 노즐 또는 제트)일 수 있다. 대안적으로, 혼합 디바이스는 연마 슬러리의 2종 이상의 성분이 혼합기로 도입되는 1개 이상의 유입구, 및 혼합된 성분이 혼합기를 나와서 직접 또는 장치의 다른 요소를 통해 (예를 들어, 1개 이상의 유동 라인을 통해) 사용 지점에 전달되는 적어도 1개의 유출구를 포함하는 용기-유형 혼합 디바이스일 수 있다. 게다가, 혼합 디바이스는 1개 초과의 챔버를 포함할 수 있으며, 각 챔버는 적어도 1개의 유입구 및 적어도 1개의 유출구를 갖고, 여기서 2종 이상의 성분이 각 챔버에서 조합된다. 용기-유형 혼합 디바이스가 사용되는 경우에, 혼합 디바이스는 바람직하게는 성분의 조합을 더욱 용이하게 하는 혼합 메카니즘을 포함한다. 혼합 메카니즘은 일반적으로 관련 기술분야에 공지되어 있으며, 교반기, 블렌더, 진탕기, 패들 배플, 가스 스파저 시스템, 진동기 등을 포함한다.
연마 조성물은 또한 사용 전에 적절한 양의 물로 희석되도록 의도된 농축물로서 제공될 수 있다. 이러한 한 실시양태에서, 연마 조성물 농축물은, 적절한 양의 물로의 농축물의 희석시, 연마 조성물의 각 성분이 각 성분에 대해 상기 열거된 적절한 범위 내의 양으로 연마 조성물에 존재하도록 하는 양으로 연마 조성물의 성분을 포함한다. 예를 들어, 세리아 연마제, 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 임의적인 폴리비닐 알콜, 임의적인 폴리에틸렌 글리콜, 임의적인 pH 조정제, 및/또는 임의의 임의적인 첨가제는 각각, 농축물을 동등 부피의 물 (예를 들어, 각각 2 동등 부피의 물, 3 동등 부피의 물, 4 동등 부피의 물, 또는 5 동등 부피의 물)로 희석하는 경우에, 각 성분이 각 성분에 대해 상기 제시된 범위 내의 양으로 연마 조성물에 존재하도록, 각 성분에 대해 상기 열거된 농도보다 약 2배 (예를 들어, 약 3배, 약 4배, 또는 약 5배) 더 많은 양으로 농축물에 존재할 수 있다. 게다가, 통상의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 농축물은 세리아 연마제, 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 임의적인 폴리비닐 알콜, 임의적인 폴리에틸렌 글리콜, 임의적인 pH 조정제, 및/또는 임의의 임의적인 첨가제가 농축물 중에 적어도 부분적으로 또는 완전히 용해되는 것을 보장하기 위해 최종 연마 조성물에 존재하는 적절한 분획의 물을 함유할 수 있다.
본 발명은 (i) 기판을 연마 패드 및 본원에 기재된 바와 같은 화학-기계적 연마 조성물과 접촉시키고, (ii) 기판에 대해 연마 패드를 그들 사이의 화학-기계적 연마 조성물과 함께 이동시키고, 및 (iii) 기판의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 것을 포함하는, 기판을 화학-기계적으로 연마하는 방법을 또한 제공한다.
화학-기계적 연마 조성물은 임의의 적합한 기판을 연마하는데 사용될 수 있으며, 저 유전체 물질로 구성된 적어도 1개의 층 (전형적으로 표면 층)을 포함하는 기판을 연마하기에 특히 유용하다. 적합한 기판은 반도체 산업에 사용되는 웨이퍼를 포함한다. 웨이퍼는 전형적으로, 예를 들어, 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 복합체, 금속 합금, 저 유전체 물질, 또는 그의 조합을 포함하거나 또는 그로 이루어진다. 본 발명의 방법은 산화규소, 질화규소, 및/또는 폴리실리콘, 예를 들어 상기 언급된 물질 중 임의의 1종, 2종, 또는 특히 3종 모두를 포함하는 기판을 연마하기에 특히 유용하다.
특정 실시양태에서, 기판은 폴리실리콘을 산화규소 및/또는 질화규소와 조합하여 포함한다. 폴리실리콘은 임의의 적합한 폴리실리콘일 수 있으며, 이들 중 다수는 관련 기술분야에 공지되어 있다. 폴리실리콘은 임의의 적합한 상을 가질 수 있으며, 비정질, 결정질, 또는 그의 조합일 수 있다. 산화규소는 유사하게 임의의 적합한 산화규소일 수 있으며, 이들 중 다수는 관련 기술분야에 공지되어 있다. 적합한 유형의 산화규소는 TEOS, 보로포스포실리케이트 유리 (BPSG), PETEOS, 열 산화물, 도핑되지 않은 실리케이트 유리, 및 HDP 산화물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 화학-기계적 연마 조성물은 바람직하게는 산화규소를 포함하는 기판을 본 발명의 방법에 따라 연마하는 경우에 높은 제거 속도를 나타낸다. 예를 들어, 고밀도 플라즈마 (HDP) 산화물 및/또는 플라즈마-강화 테트라에틸 오르토 실리케이트 (PETEOS) 및/또는 테트라에틸 오르토실리케이트 (TEOS)를 포함하는 실리콘 웨이퍼를 본 발명의 한 실시양태에 따라 연마하는 경우에, 연마 조성물은 바람직하게는 약 500 Å/min 이상, 예를 들어, 약 700 Å/min 이상, 약 1,000 Å/min 이상, 약 1,250 Å/min 이상, 약 1,500 Å/min 이상, 약 1,750 Å/min 이상, 약 2,000 Å/min 이상, 약 2,500 Å/min 이상, 약 3,000 Å/min 이상, 또는 약 3,500 Å/min 이상의 산화규소의 제거 속도를 나타낸다. 한 실시양태에서, 산화규소에 대한 제거 속도는 약 4,000 Å/min 이상, 예를 들어, 약 4,500 Å/min 이상, 또는 약 5,000 Å/min 이상일 수 있다.
본 발명의 화학-기계적 연마 조성물은 바람직하게는 질화규소를 포함하는 기판을 본 발명의 방법에 따라 연마하는 경우에 낮은 제거 속도를 나타낸다. 예를 들어, 질화규소를 포함하는 실리콘 웨이퍼를 본 발명의 한 실시양태에 따라 연마하는 경우에, 연마 조성물은 바람직하게는 약 250 Å/min 이하, 예를 들어, 약 200 Å/min 이하, 약 150 Å/min 이하, 약 100 Å/min 이하, 약 75 Å/min 이하, 약 50 Å/min 이하, 또는 약 25 Å/min 이하의 질화규소의 제거 속도를 나타낸다.
본 발명의 화학-기계적 연마 조성물은 바람직하게는 폴리실리콘을 포함하는 기판을 본 발명의 방법에 따라 연마하는 경우에 낮은 제거 속도를 나타낸다. 예를 들어, 폴리실리콘을 포함하는 실리콘 웨이퍼를 본 발명의 한 실시양태에 따라 연마하는 경우에, 연마 조성물은 바람직하게는 약 1,000 Å/min 이하, 예를 들어, 약 750 Å/min 이하, 약 500 Å/min 이하, 약 250 Å/min 이하, 약 100 Å/min 이하, 약 50 Å/min 이하, 약 25 Å/min 이하, 약 10 Å/min 이하, 또는 약 5 Å/min 이하의 폴리실리콘의 제거 속도를 나타낸다.
임의의 특정 이론에 얽매이는 것을 원하지는 않지만, 질화규소 위에 층을 이룬 산화규소를 포함하는 패턴화된 기판 상의 산화규소의 연마가 진행될 때, 산화규소의 표면은 연마가 진행됨에 따라 더욱 염기성이 되는 것으로 생각된다. 연마 조성물의 세리아 입자는 전형적으로 연마 조성물의 pH에서 순 양전하를 갖는다. 산화규소 표면이 더욱 염기성이 되어짐 따라, 산화규소 표면 근처에 존재하는 폴리히드록시카르복실산은 적어도 부분적으로 탈양성자화되고 연마가 진행됨에 따라 순 음전하를 발생시킨다. 이어서 폴리히드록시석탄산의 음으로 하전된 분자는 세리아 입자와 결합하고, 이로써 세리아 입자의 연마 작용을 감소시킨다. 따라서, 기판이 평탄화에 근접함에 따라, 즉, 질화규소가 노출되고 산화규소가 패턴화된 특징부에 남아 있는 경우, 남은 산화규소는 과연마로부터 보호되고, 따라서 디싱으로부터 보호된다.
본 발명의 화학-기계적 연마 조성물 및 방법은 화학-기계적 연마 장치와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 전형적으로, 장치는 사용시 움직이고 궤도형, 선형, 또는 원형 운동으로부터 생성된 속도를 갖는 압반, 압반과 접촉하고 움직일 때 압반과 함께 이동하는 연마 패드, 및 연마 패드의 표면에 대해 기판을 접촉 및 이동시킴으로써 연마되는 기판을 보유하는 담체를 포함한다. 기판의 연마는 기판을 연마 패드 및 본 발명의 연마 조성물과 접촉하도록 배치한 다음, 기판에 대해 연마 패드를 이동시켜, 기판의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마함으로써 수행된다.
기판은 임의의 적합한 연마 패드 (예를 들어, 연마 표면)를 사용하여 화학-기계적 연마 조성물로 연마될 수 있다. 적합한 연마 패드는, 예를 들어 직조 및 부직 연마 패드를 포함한다. 또한, 적합한 연마 패드는 다양한 밀도, 경도, 두께, 압축성, 압축시 반발 능력, 및 압축 탄성률의 임의의 적합한 중합체를 포함할 수 있다. 적합한 중합체는, 예를 들어 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 나일론, 플루오로카본, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 그의 공형성 생성물, 및 그의 혼합물을 포함한다. 본 발명의 연마 방법과 함께 연질 폴리우레탄 연마 패드가 특히 유용하다. 전형적인 패드는 서프인(SURFIN)™ 000, 서프인™ SSW1, SPM3100 (예를 들어, 에미네스 테크놀로지스(Eminess Technologies)로부터 상업적으로 입수가능함), 폴리텍스(POLITEX)™, 및 후지보 폴리파스(Fujibo POLYPAS)™ 27을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 특히 바람직한 연마 패드는 캐보트 마이크로일렉트로닉스(Cabot Microelectronics)로부터 상업적으로 입수가능한 에픽(EPIC)™ D100 패드이다. 또 다른 바람직한 연마 패드는 다우, 인크.(Dow, Inc.)로부터 입수가능한 IC1010 패드이다.
바람직하게는, 화학-기계적 연마 장치는 계내 연마 종점 검출 시스템을 추가로 포함하며, 이들 중 다수는 관련 기술분야에 공지되어 있다. 연마되는 기판의 표면으로부터 반사되는 빛 또는 다른 방사선을 분석함으로써 연마 공정을 검사 및 모니터링하는 기술은 관련 기술분야에 공지되어 있다. 이러한 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 대한 연마 공정의 검사 또는 진행 모니터링은 연마 종점의 결정, 즉, 특정 기판에 대해 연마 공정을 종결할 때의 결정을 가능하게 한다.
하기 실시예는 본 발명을 추가로 예시하지만, 물론 어떠한 방식으로도 그의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
하기 실시예에서, 기판, 규소 상에 코팅된 TEOS 산화규소 (테트라에톡시실란으로부터 제조됨), 규소 상에 코팅된 HDP (고밀도 플라즈마) 산화규소, 규소 상에 코팅된 폴리실리콘, 및 규소 상에 코팅된 질화규소, 및 실리브 인크.(Silyb Inc.)로부터 입수된 패턴화된 웨이퍼를 미라(MIRRA)™ (어플라이드 머티리얼스, 인크.(Applied Materials, Inc.)) 또는 리플렉시온(REFLEXION)™ (어플라이드 머티리얼스, 인크.) 도구를 사용하여 연마하였다. 패턴화된 웨이퍼는 산화규소-코팅된 기판 상에 100 ㎛ 질화규소 특징부를 포함하였다. IC 1010™ 연마 패드 (다우 케미칼(Dow Chemical))를 모든 조성물에 대해 동일한 연마 파라미터로 사용하였다. 연마 파라미터는 다음과 같다: IC1010™ 패드, 20.68 kPa (3 psi) 하향력(downforce), 85 rpm 헤드속도, 100 rpm 압반 속도, 150 mL/min 총 유량. 분광 타원편광법(spectroscopic ellipsometry)을 사용하여 필름 두께를 측정하고, 초기 두께에서 최종 두께를 뺌으로써 제거 속도를 계산하였다.
실시예 1
본 실시예는 본 발명에 따른 폴리에틸렌 글리콜 디카르복실산 및 3,5-디히드록시벤조산을 포함하는 연마 조성물에 의해 나타난 감소된 질화물 손실 및 디싱을 입증한다.
산화규소-코팅된 기판 상에 100 ㎛ 질화규소 특징부를 포함하는 3개의 별개의 패턴화된 기판을 3종의 상이한 연마 조성물, 즉, 연마 조성물 1A-1C로 연마하였다. 각각의 연마 조성물 1A-1C는 3.6의 pH에서 물 중에 0.2 중량% 습식-공정 세리아를 함유하였다. 연마 조성물 1A는 또한 100 ppm의 폴리에틸렌 글리콜 디카르복실산 및 250 ppm의 3,5-디히드록시벤조산을 함유하였다. 연마 조성물 1B는 또한 300 ppm의 폴리에틸렌 글리콜 디카르복실산 및 100 ppm의 3,5-디히드록시벤조산을 함유하였다. 연마 조성물 1C는 또한 폴리에틸렌 글리콜 디카르복실산을 함유하지 않았지만, 450 ppm의 3,5-디히드록시벤조산을 함유하였다. 연마는 종점 (EP)에 40%를 더하여 수행하였으며, 여기서 종점은 SiN 층을 노출하는 시간이었다.
연마 이후에, 100 ㎛ x 100 ㎛ 특징부에서의 질화규소 손실 및 디싱 (트렌치 내의 디싱)을 결정하였다. 결과는 표 1에 제시되어 있다.
표 1: 질화물 손실 및 디싱
표 1에 제시된 결과로부터 명백한 바와 같이, 100 ppm의 폴리에틸렌 글리콜 디카르복실산 및 250 ppm의 3,5-디히드록시벤조산을 함유하는 연마 조성물 1A, 및 300 ppm의 폴리에틸렌 글리콜 디카르복실산 및 100 ppm의 3,5-디히드록시벤조산을 함유하는 연마 조성물 1B는, 매우 낮은 SiN 손실을 나타냈다. 400 ppm의 3,5-디히드록시벤조산을 함유하나 폴리에틸렌 글리콜 디카르복실산을 함유하지 않는 연마 조성물 1C는, 연마 조성물 1B에 의해 나타난 디싱의 대략 76%를 나타냈다.
실시예 2
본 실시예는 본 발명에 따른 3,5-디히드록시벤조산을 포함하는 연마 조성물에 의해 나타난 개선된 SiO 제거 속도를 입증한다.
TEOS 또는 HDP (고밀도 플라즈마 산화규소)의 블랭킷 층을 포함하는 별개의 기판을 2종의 상이한 연마 조성물, 연마 조성물 2A 및 2B로 연마하였다. 연마 조성물 2A (비교)는 3.6의 pH에서 물 중에 0.2 중량% 습식-공정 세리아, 폴리에틸렌 글리콜 디카르복실산, 및 폴리비닐 알콜을 포함하였다. 연마 조성물 2B (본 발명)는 연마 조성물 2A에 포함된 동일한 양으로 연마 조성물 2A의 모든 성분을 포함하였고, 3,5-디히드록시벤조산을 추가로 포함하였다.
연마 이후에, 제거 속도를 결정하였고, 결과를 표 2에 나타내었다.
표 2: SiO 제거 속도
표 2에 제시된 결과로부터 명백한 바와 같이, 3,5-디히드록시벤조산을 포함하는 연마 조성물 2B는, 연마 조성물 2A에 의해 나타난 제거 속도의 대략 115%인 TEOS 및 HDP 둘 다의 제거 속도를 나타냈다.
실시예 3
본 실시예는 본 발명에 따른 3,5-디히드록시벤조산을 포함하는 연마 조성물에 의해 나타난 감소된 질화물 손실 및 디싱을 입증한다.
산화규소-코팅된 기판 상에 100 ㎛ 질화규소 특징부를 포함하는 별개의 패턴화된 기판을, 실시예 2에 기재된 바와 같이, 2종의 상이한 연마 조성물, 즉, 연마 조성물 2A 및 2B로 연마하였다.
SiN 층의 노출 후에 기판을 53초 동안 종점 + 16초 연마로 연마하였다. 연마 이후에, 100 ㎛ x 100 ㎛ 특징부에서 질화규소 손실 및 디싱 (트렌치 내의 디싱)을 결정하였다. 결과는 표 3에 제시되어 있다.
표 3: 질화물 손실 및 디싱
표 3에 제시된 결과로부터 명백한 바와 같이, 연마 2B 중의 3,5-디히드록시벤조산의 존재는 3,5-디히드록시벤조산을 함유하지 않은, 연마 조성물 2A에 의해 나타난 SiN 손실 및 디싱의 각각 대략 48% 및 65%인 SiN 손실 및 디싱을 초래하였다.
실시예 4
본 실시예는 본 발명에 따른 세리아, 3,5-디히드록시벤조산, 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리비닐 알콜을 포함하는 연마 조성물에 의해 나타난 감소된 질화물 손실 및 디싱을 입증한다.
산화규소-코팅된 기판 상에 100X100 ㎛ 질화규소 특징부를 포함하는 별개의 패턴화된 기판을 세 가지 상이한 연마 시간 동안 조성물 3A로 연마하였다. 연마 조성물 3A는 0.2% 세리아, 60 ppm의 폴리에틸렌 글리콜, 1200 ppm의 폴리 비닐 알콜 및 60 ppm의 3,5-디히드록시벤조산을 함유하였다. 연마를 연마함에 따라 종점 (EP)에 10%, 20% 및 30%를 더하여 수행하였으며, 여기서 종점은 SiN 층을 노출하는 시간이었다.
연마 이후에, 100 ㎛ x 100 ㎛ 특징부에서의 질화규소 손실 및 디싱 (트렌치 내의 디싱)을 결정하였다. 결과는 표 4에 제시되어 있다.
표 4: 질화물 손실 및 디싱
표 4에 제시된 결과로부터 명백한 바와 같이, 세리아를 포함한 연마 조성물 중의 3,5-디히드록시벤조산, 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리비닐 알콜의 존재는 보다 이전의 실시예와 비교하여 매우 낮은 SiN 손실 및 디싱을 초래하였다.
실시예 5
본 실시예는 본 발명에 따른 3,4-디히드록시벤조산 또는 3,5-디히드록시벤조산을 포함하는 연마 조성물에 의해 나타난 제거 속도를 비교한다.
TEOS, HDP, 및 SiN의 블랭킷 층을 포함하는 별개의 기판을 2종의 상이한 연마 조성물, 즉, 연마 조성물 4A 및 4B로 연마하였다. 각각의 연마 조성물 4A 및 4B는 3.6의 pH에서 물 중에 0.2 중량% 습식-공정 세리아, 폴리에틸렌 글리콜 디카르복실산, 및 폴리비닐 알콜을 포함하였다. 연마 조성물 4A는 3,4-디히드록시벤조산을 추가로 포함하였다. 연마 조성물 4B는 3,5-디히드록시벤조산을 추가로 포함하였다.
연마 이후에, 제거 속도를 결정하였고, 결과를 표 4에 나타내었다.
표 4: 제거 속도
표 4에 제시된 결과로부터 명백한 바와 같이, 연마 조성물 4B는 연마 조성물 4A와 비교하여 TEOS 및 HDP 둘 다에 대해 대략 4배 더 높은 제거 속도를 나타냈고, SiN에 대해 대략 1.4배 더 높은 제거 속도를 나타냈다. 연마 조성물 4A 및 4B는 모두 낮은 SiN 제거 속도를 나타내면서 허용가능한 TEOS 및 HDP 제거 속도를 제공했다.
실시예 6
본 실시예는 본 발명에 따른, 3,4-디히드록시벤조산 또는 3,5-디히드록시벤조산을 포함하는 연마 조성물에 의해 나타난 시간의 함수로서 제거 속도를 비교한다.
산화규소-코팅된 기판 상에 100 ㎛ 질화규소 특징부를 포함하는 별개의 패턴화된 기판을, 실시예 5에 기재된 바와 같이 2종의 상이한 연마 조성물, 즉, 연마 조성물 4A 및 4B로 연마하였다.
기판을 45초 및 60초 동안 연마하였다. 연마 이후에, 100 ㎛ x 100 ㎛ 특징부에서 제거된 산화물 (트렌치 내의 산화물)을 결정하였다. 결과는 표 5에 제시되어 있다.
표 5: 시간 경과에 따른 SiO 제거
표 5에 제시된 결과로부터 명백한 바와 같이, 연마 조성물 4A로 연마하는 시간에서의 15초의 증가는 SiO 제거에서 대략 7% 증가를 초래하였다. 30초에서 45초로의 연마 조성물 4B로 연마하는 시간에서의 15초 증가는 SiO 제거에서 대략 26% 증가를 초래하였다. 45초 동안 연마 후에 제거된 SiO의 양은 연마 조성물 4A와 비교했을 때 연마 조성물 4B의 경우 대략 2.1배 더 많았다.
실시예 7
본 실시예는 본 발명의 한 실시양태에 따른, 예시적인 농축된 연마 조성물의 안정성을 입증한다.
1.2 중량% 습식-공정 세리아, 3,5-디히드록시벤조산, 폴리에틸렌 글리콜 디카르복실산, 및 폴리비닐 알콜을 포함하는 연마 조성물을 45℃에서 50일 동안 저장하였다. 샘플을 주기적으로 샘플링하고 제타 전위 및 입자 크기를 결정하였다. 결과는 도 1 및 도 2에 그래프로 나타내었다.
도 1 및 도 2에 나타낸 결과로부터 명백한 바와 같이, 제타 전위는 약 23 내지 26 mV 사이에서 안정적으로 유지되었고 입자 크기는 50일 저장 기간 동안 110-125 ㎚ 사이에서 안정적으로 유지되었다.
본원에 인용된 공개물, 특허 출원 및 특허를 포함한 모든 참고문헌은 각각의 참고문헌이 참고로 포함된 것으로 개별적으로 그리고 구체적으로 나타내어지고, 그 전문이 본원에 제시된 것처럼 동일한 정도로 본원에 참고로 포함된다.
본 발명을 기재하는 문맥에서 (특히 하기 청구범위의 문맥에서) 단수 용어 및 "적어도 하나" 및 유사 지시대상의 사용은 본원에 달리 나타내지 않거나 또는 문맥에 의해 명백하게 모순되지 않는 한, 단수 및 복수를 둘 다 포괄하는 것으로 해석되어야 한다. 1개 이상의 항목의 목록이 이어지는 용어 "적어도 하나" (예를 들어, "A 및 B 중 적어도 하나")의 사용은 본원에 달리 나타내지 않거나 또는 문맥에 의해 명백하게 모순되지 않는 한, 열거된 항목으로부터 선택된 하나의 항목 (A 또는 B) 또는 열거된 항목 중 둘 이상의 임의의 조합 (A 및 B)을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 용어 "포함하는", "갖는", "포함한", 및 "함유하는"은 달리 나타내지 않는 한 개방형 용어 (즉, "포함하나, 이에 제한되지 않는"을 의미함)로 해석되어야 한다. 본원에서 값의 범위에 대한 언급은 본원에 달리 나타내지 않는 한, 단지 상기 범위 내에 해당하는 각각의 개별 값을 개별적으로 지칭하는 약칭 방법의 역할을 하기 위한 것이며, 각각의 개별 값은 본원에 개별적으로 열거된 것처럼 본 명세서에 포함된다. 본원에 기재된 모든 방법은 본원에 달리 나타내지 않거나 또는 문맥에 의해 명백히 모순되지 않는 한, 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 및 모든 예, 또는 예시적인 언어 (예를 들어, "예컨대")의 사용은 단지 본 발명을 더 잘 설명하기 위한 것이며, 달리 청구되는 않는 한, 본 발명의 범주에 대한 제한을 부여하지는 않는다. 본 명세서에서의 언어는 임의의 청구되지 않은 요소가 본 발명의 실시에 필수적임을 나타내는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명을 수행하기 위해 본 발명자들에게 공지된 최적 방식을 포함한, 본 발명의 바람직한 실시양태가 본원에 기재되어 있다. 이들 바람직한 실시양태의 변경은 상기 설명을 읽으면 통상의 기술자에게 명백해질 수 있다. 본 발명자들은 통상의 기술자가 이러한 변경을 적절하게 사용할 것으로 예상하며, 본 발명자들은 본 발명을 본원에 구체적으로 기재된 것과 달리 실시하도록 의도한다. 따라서, 본 발명은 적용 법령에 의해 허용되는 바와 같이, 본원에 첨부된 청구범위에 열거된 대상의 모든 변형 및 등가물을 포함한다. 더욱이, 모든 가능한 변경의 상기-기재된 요소의 임의의 조합은 본원에서 달리 나타내지 않거나 또는 문맥에 의해 달리 명백히 모순되지 않는 한, 본 발명에 의해 포함된다.
Claims (24)
- (a) 습식-공정 세리아 연마제,
(b) 폴리히드록시 방향족 카르복실산,
(c) 임의로는, 화학식 (I)의 이온성 중합체로서,
여기서 X1 및 X2는 독립적으로 수소, -OH, 및 -COOH로부터 선택되고, 여기서 X1 및 X2 중 적어도 하나는 -COOH이고,
Z1 및 Z2는 독립적으로 O 또는 S이고,
R1, R2, R3, 및 R4는 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, 및 C7-C10 아릴로부터 선택되고,
n은 3 내지 500의 정수인
화학식 (I)의 이온성 중합체, 및
(d) 물
을 포함하며, 약 1 내지 약 4.5의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물. - 제1항에 있어서, 습식-공정 세리아 연마제가 연마 조성물의 약 0.05 중량% 내지 약 1 중량%의 양으로 존재하는 것인 연마 조성물.
- 제1항에 있어서, 폴리히드록시 방향족 카르복실산이 3,4-디히드록시벤조산 또는 3,5-디히드록시벤조산인 연마 조성물.
- 제1항에 있어서, X1 및 X2가 둘 다 -COOH인 연마 조성물.
- 제4항에 있어서, Z1 및 Z2가 둘 다 O이고, R1, R2, R3, 및 R4가 수소인 연마 조성물.
- 제1항에 있어서, 이온성 중합체가 약 500 달톤 내지 약 10,000 달톤의 분자량을 갖고, n이 8 내지 500의 정수인 연마 조성물.
- 제1항에 있어서, 이온성 중합체가 연마 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 0.5 중량%의 양으로 존재하는 것인 연마 조성물.
- 제1항에 있어서, 연마 조성물이 폴리비닐 알콜을 추가로 포함하며, 여기서 폴리비닐 알콜은 약 20,000 달톤 내지 약 200,000 달톤의 분자량을 갖는 분지형 폴리비닐 알콜인 연마 조성물.
- 제1항에 있어서, 폴리에틸렌 글리콜을 추가로 포함하는 연마 조성물.
- (i) 기판을 제공하고,
(ii) 연마 패드를 제공하고,
(iii) (a) 습식-공정 세리아 연마제,
(b) 폴리히드록시 방향족 카르복실산,
(c) 화학식 (I)의 이온성 중합체로서,
여기서 X1 및 X2는 독립적으로 수소, -OH, 및 -COOH로부터 선택되고,
Z1 및 Z2는 독립적으로 O 또는 S이고,
R1, R2, R3, 및 R4는 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, 및 C7-C10 아릴로부터 선택되고,
n은 3 내지 500의 정수인
화학식 (I)의 이온성 중합체, 및
(d) 물
을 포함하며, 약 1 내지 약 4.5의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하고,
(iv) 기판을 연마 패드 및 연마 조성물과 접촉시키고,
(v) 기판에 대해 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물을 이동시켜 기판의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 것
을 포함하는, 기판을 화학-기계적으로 연마하는 방법. - 제10항에 있어서, 습식-공정 세리아 연마제가 연마 조성물의 약 0.05 중량% 내지 약 1 중량%의 양으로 존재하는 것인 방법.
- 제10항에 있어서, 폴리히드록시 방향족 카르복실산이 3,4-디히드록시벤조산 또는 3,5-디히드록시벤조산인 방법.
- 제10항에 있어서, X1 및 X2가 둘 다 -COOH인 방법.
- 제13항에 있어서, Z1 및 Z2가 둘 다 O이고, R1, R2, R3, 및 R4가 수소인 방법.
- 제10항에 있어서, 이온성 중합체가 약 500 달톤 내지 약 10,000 달톤의 분자량을 갖고, n이 8 내지 500의 정수인 방법.
- 제10항에 있어서, 이온성 중합체가 연마 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 0.5 중량%의 양으로 존재하는 것인 방법.
- 제10항에 있어서, 연마 조성물이 폴리비닐 알콜을 추가로 포함하며, 여기서 폴리비닐 알콜은 약 20,000 달톤 내지 약 200,000 달톤의 분자량을 갖는 분지형 폴리비닐 알콜인 방법.
- 제10항에 있어서, 연마 조성물이 폴리에틸렌 글리콜을 추가로 포함하는 것인 방법.
- 제10항에 있어서, 기판이 산화규소를 포함하는 것이며, 산화규소의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 것인 방법.
- 제19항에 있어서, 기판이 질화규소를 추가로 포함하는 것이며, 질화규소의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 것인 방법.
- 제19항에 있어서, 기판이 폴리실리콘을 추가로 포함하는 것이며, 폴리실리콘의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 것인 방법.
- (a) 습식-공정 세리아 연마제,
(b) 폴리히드록시 방향족 카르복실산, 및
(c) 물
을 포함하며, 약 1 내지 약 4.5의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물. - 제22항에 있어서, 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리비닐 알콜의 군으로부터 선택된 1종 이상의 비이온성 중합체를 추가로 포함하는 조성물.
- (i) 기판을 제공하고,
(ii) 연마 패드를 제공하고,
(iii) 제22항의 화학-기계적 연마 조성물을 제공하고,
(iv) 기판을 연마 패드 및 연마 조성물과 접촉시키고,
(v) 기판에 대해 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물을 이동시켜 기판의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 것
을 포함하는, 기판을 화학-기계적으로 연마하는 방법.
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