KR20210040453A - 화학적 기계적 평탄화 슬러리 및 이를 형성하는 방법 - Google Patents

화학적 기계적 평탄화 슬러리 및 이를 형성하는 방법 Download PDF

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Abstract

CMP 슬러리는 담체; 산화물, 탄화물, 질화물, 붕화물, 다이아몬드 또는 이들의 임의의 조합물을 포함하는 담체 내의 미립자 물질; 과산화물, 과황산염, 과망간산염, 과요오드산염, 과염소산염, 차아염소산염, 요오드산염, 퍼옥시모노설페이트, 세릭 질산 암모늄, 과요오드산, 페리시안화물 또는 이들의 임의의 조합의 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 산화제; 및 표준화된 연마 테스트에 따라 적어도 500 nm/hr의 물질 제거율 지수 (MRR) 및 5 옹스트롬 이하의 평균 조도 지수 (Ra)를 포함한다.

Description

화학적 기계적 평탄화 슬러리 및 이를 형성하는 방법{CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION SLURRY AND METHOD FOR FORMING SAME}
CMP 슬러리, 특히 미립자 물질 및 산화제를 포함하는 CMP 슬러리에 관한 것이다.
질화 갈륨 기반 구조물은 단파장 광전자 장치 및 고전력, 고주파 전자 장치에 대한 유망한 물질로 인정받고 있다. 그러나, 이 물질의 잠재력은 에피택셜하게 성장된 장치 층에 적합한 격자 정합된 기판이 없기 때문에 제한적이었다. 이로 인해 벌크 GaN 기판이 개발되었다. 이러한 기판의 개발과 함께, 화학적 기계적 평탄화 (CMP)와 같은 원자적으로 평활하고 손상이 없는 표면을 제공하기 위해 표면 제조 기술을 조사해야 한다. 또한, 웨이퍼 본딩 및 층 전이 기술을 포함하여 GaN 기술을 더욱 확장시킬 수 있는 대체 공정은 종종 잘-제어된 GaN CMP 공정의 필요성을 창출하는 평탄화 단계를 필요로 한다.
CMP는 화학적 및 기계적 반응을 조합하여 평탄하고 손상이 없는 표면에 남긴 물질을 제거하는데 사용한다. 이상적으로, 물질 제거는 표면을 기계적으로 약한 형태로 화학적으로 변경함으로써 성취된다. 그 다음, 이 물질은 표면에서 마모되어 부피가 크지 않게 그대로 유지된다. 평탄화는 높은 지점에서 기계적 연삭과 화학적 변형 둘 다의 가속화로 발생한다. CMP 슬러리가 개발되고 있지만, 개선된 CMP 슬러리에 대한 필요성이 존재한다.
일 양태에 따르면, CMP 슬러리는 담체; 산화물, 탄화물, 질화물, 붕소화물, 다이아몬드 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 담체 내의 미립자 물질; 과산화물, 과황산염, 과망간산염, 과요오드산염, 과염소산염, 차아염소산염, 요오드산염, 퍼옥시모노설페이트, 세릭 질산 암모늄, 과요오드산, 페리시안화물 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 산화제; 및 표준화된 연마 시험에 따라 적어도 500 nm/hr의 물질 제거율 지수(MRR)이고 5 옹스트롬 이하의 평균 조도 지수(Ra)를 포함한다.
다음은 웨이퍼의 화학적 기계적 평탄화에 사용하기 위한 CMP 슬러리에 관한 것이다. CMP 슬러리로 마무리될 수 있는 일부 적합한 웨이퍼 물질은 III-V 족 화합물과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다. Ⅲ-Ⅴ족 화합물은 주기율표의 Ⅲ족 및 Ⅴ족 원소를 하나 이상 포함하는 화합물을 포함할 수 있다. Ⅲ-Ⅴ족 화합물의 일부 적합한 예는 질화 갈륨 (GaN) 물질과 같은 질화물 화합물을 포함할 수 있다. 특히, CMP 슬러리는 에피-레디(epo-ready)(즉, 호모-에피택시에 의해 성장할 준비가 됨)인 손상 없는 표면을 얻기 위해 웨이퍼 상에 사용될 수 있다.
일 양태에 따르면, CMP 슬러리는 담체, 담체 내의 미립자 물질 및 산화제를 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 담체는 미립자 물질, 산화제 및 슬러리 내의 임의의 다른 성분을 함유하도록 구성된 액체 물질일 수 있다. 담체는 극성 또는 비극성 물질일 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 담체는 물을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 담체는 본질적으로 탈이온수와 같은 물로 이루어질 수 있다.
CMP 슬러리는 특정 함량의 담체를 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 슬러리는 슬러리의 총 중량에 대하여 50 중량% 이상 내지 99.5 중량% 이하의 범위 내에서 담체의 함량을 포함할 수 있다. 특히, 담체는 슬러리 중의 담체의 함량 (중량%)이 슬러리 내의 모든 다른 성분 (예 : 미립자 물질, 산화제 등)보다 많도록 슬러리 내의 대다수 성분을 나타낼 수 있다.
본 명세서에 언급된 바와 같이, CMP 슬러리는 담체 내에 함유될 수 있는 미립자 물질을 포함할 수 있다. 미립자 물질은 CMP 슬러리의 사용 동안 물질 제거 작업을 수행하도록 구성된 연마 물질일 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 슬러리는 슬러리의 총 중량에 대하여 30 중량% 이하와 같은 특정 함량의 미립자 물질을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 슬러리 내의 미립자 물질의 함량은 25 중량% 이하, 예컨대 20 중량% 이하 또는 15 중량% 이하 또는 10 중량% 이하 또는 8 중량% 이하 또는 6 중량% 이하 또는 5 중량% 이하 또는 4 중량% 이하 또는 3 중량% 이하 또는 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 비-제한적인 구현예에서, 미립자 물질은 슬러리 총 중량의 적어도 0.5 중량%, 예를 들면, 적어도 0.8 중량% 또는 적어도 1 중량% 또는 적어도 1.3 중량% 적어도 1.5 중량% 또는 적어도 1.7 중량% 또는 적어도 2 중량% 또는 적어도 2.5 중량% 또는 적어도 3 중량% 또는 적어도 3.5 중량% 또는 적어도 4 중량% 또는 적어도 5 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 미립자 물질은 예를 들어, 적어도 0.5 중량% 내지 30 중량% 이하의 범위 내에, 예컨대 적어도 0.5 중량% 내지 20 중량% 이하의 범위 내에, 또는 적어도 3 중량% 내지 10 중량% 이하를 포함하는 범위를 포함하는, 상기한 최소 및 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 범위 내의 양으로 존재할 수 있음을 이해할 것이다.
특정 예에서, 미립자 물질은 산화물, 붕화물, 탄화물, 질화물 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 미립자 물질은 연마 입자일 수 있다. 미립자 물질은 알루미나, 실리카, 지르코니아, 세리아, 이산화망간, 산화철 또는 이들의 조합물과 같은 하나 이상의 산화물을 포함할 수 있다. 적합한 탄화물은 실리콘 카바이드, 붕소 카바이드 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 연마 입자는 본질적으로 알루미나로 이루어질 수 있다. 또 다른 구현예에서, 연마 입자는 본질적으로 실리카로 이루어질 수 있다. 또 다른 구현예에서, 미립자 물질은 다이아몬드, 질화 붕소 또는 이들의 임의의 조합과 같은 특정 물질을 포함할 수 있는 초정밀 연마 물질을 포함할 수 있다.
하나의 비-제한적인 구현예에서, 연마 입자는 CMP 슬러리의 특정 성능을 촉진시키는 특정 경도를 가질 수 있다. 예를 들어, 연마 입자는 7 이상, 예컨대 8 이상, 또는 심지어 9 이상의 모스 경도를 가질 수 있다.
특정 예에서, 미립자 물질은 슬러리의 개선된 성능을 용이하게 할 수 있는 특정 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미립자 물질은 수화된 또는 다형성 형태의 알루미나를 포함할 수 있다. 수화된 알루미나의 일부 적합한 비-제한적인 예는 보에마이트, 깁사이트, 바이어라이트, 다이아스포어, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 다형 알루미나는 카이-상 알루미나, 에타-상 알루미나, 로-상 알루미나, 감마-상 알루미나, 세타-상 알루미나, 카파-상 알루미나, 델타상 알루미나, 알파-상 알루미나 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
하나의 특정 구현예에서, 알루미나-함유 물질은 알파 알루미나를 포함할 수 있고 알파 알루미나의 함량 대부분을 함유할 수 있다. 예를 들어, 미립자 물질은 미립자 물질의 총 중량에 대해 적어도 60 중량% 예컨대, 적어도 70 중량% 또는 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량% 또는 심지어 적어도 95 중량%의 알파 알루미나를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 미립자 물질은 본질적으로 알파 알루미나로 이루어진다.
또 다른 구현예에서, 미립자 물질은 알파-상 알루미나 이외의 적어도 하나의 다른 다형태의 알루미나, 예컨대 카이-상 알루미나, 에타-상 알루미나, 로-상 알루미나, 감마-상 알루미나, 세타-상 알루미나, 카파-상 알루미나, 델타-상 알루미나 또는 이들의 임의의 조합물과 같은 전이 상(transition phase) 알루미나를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 경우에서, 전이 상 알루미나는 본질적으로 세타 상 알루미나로 이루어진다. 특히, 미립자 물질 내에 존재하는 전이 상 알루미나의 전체는 세타 상 알루미나일 수 있다.
미립자 물질은 슬러리의 개선된 성능을 촉진할 수 있는 소정의 함량의 전이 상 알루미나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 미립자 물질은 미립자 물질의 총 중량에 대해 적어도 0.5 중량%의 전이 상 알루미나를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 미립자 물질 내의 전이 상 알루미나의 함량은 적어도 0.8 중량% 또는 적어도 1 중량% 또는 적어도 1.5 중량%, 적어도 2 중량% 또는 적어도 2.5 중량% 또는 적어도 3 중량% 또는 적어도 3.5 중량%, 또는 적어도 4 중량%, 또는 적어도 4.5 중량% 또는 심지어 적어도 5 중량%일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 비-제한적인 구현예에서, 미립자 물질은 미립자 물질의 총 중량에 대해 전이 상 알루미나의 20 중량% 이하, 예를 들어 19 중량% 이하 또는 18 중량% 이하 또는 17 중량% 이하 또는 16 중량% 이하 또는 15 중량% 이하 또는 14 중량% 이하 또는 13 중량% 이하 또는 12 중량% 이하 또는 11 중량% 이하 또는 10 중량% 이하 또는 9 중량% 이하 또는 8 중량% 이하 또는 7 중량% 이하 또는 6 중량% 이하 또는 5 중량% 이하 또는 4 중량% 이하 또는 3 중량% 이하 또는 2 중량% 이하 또는 1.5 중량% 이하 또는 1 중량% 이하 또는 0.5 중량% 이하 또는 0.1 중량% 이하 또는 심지어 0.01 중량% 이하의 미립자 물질의 총 중량에 대한 전이 상 알루미나를 포함한다. 미립자 물질 내의 전이 상 알루미나의 함량은 예를 들어, 0.5 중량% 이상 내지 20 중량% 이하의 범위 내에서 또는 1 중량% 이상 내지 10 중량% 이하의 범위 내에서 또는 2 중량% 이상 내지 10 중량% 이하를 포함하는 범위 내를 포함하여, 상기 언급된 최소 내지 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 범위 내에 있을 수 있다.
본 명세서에서 언급된 바와 같이, 미립자 물질은 수화된 알루미나 물질을 포함할 수 있고, 보다 구체적으로는 전이 상 알루미나와 수화된 알루미나 (즉, 수산화 알루미늄)의 조합을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 미립자 물질 내의 수산화 알루미늄의 함량(중량%)은 미립자 물질 내의 전이 상 알루미나의 함량(중량%) 보다 클 수 있다.
하나의 구현예에 따르면, 미립자 물질은 미립자 물질의 총 중량에 대해 적어도 0.1 중량%, 예를 들어, 적어도 0.5 중량%, 또는 적어도 1 중량% 또는 적어도 1.5 중량% 또는 적어도 2 중량%, 또는 적어도 2.5 중량% 또는 적어도 3 중량% 또는 적어도 3.5 중량%, 또는 적어도 4 중량% 또는 적어도 4.5 중량% 또는 적어도 5 중량% 또는 적어도 5.5 중량%, 또는 적어도 6 중량%, 또는 적어도 6.5 중량% 또는 적어도 7 중량%, 또는 적어도 7.5 중량%, 또는 적어도 8 중량%, 또는 적어도 8.5 중량% 또는 적어도 9 중량%, 또는 적어도 10 중량%의 수산화 알루미늄의 양으로 포함할 수 있다. 다른 비-제한적인 구현예에서, 미립자 물질은 10 중량% 이하, 예를 들어 9.5 중량% 이하 또는 9 중량% 이하 또는 8.5 중량% 이하 또는 8 중량% 이하 또는 7.5 중량% 이하 또는 7 중량% 이하 또는 6.5 중량% 이하 또는 6 중량% 이하 또는 5.5 중량% 이하 또는 5 중량% 이하 또는 4.5 중량% 이하 또는 4 중량% 이하 또는 3.5 중량% 이하 또는 3 중량% 이하 또는 2.5 중량% 이하 또는 2 중량% 이하 또는 1.5 중량% 이하의 수산화 알루미늄의 양으로 포함할 수 있다. 미립자 물질 중의 수산화알루미늄의 함량은, 예를 들면, 0.1 중량% 이상 내지 10 중량% 이하의 범위 내, 또는 1 중량% 이상 내지 5 중량% 이하의 범위 내, 또는 1 중량% 이상 내지 3 중량% 이하의 범위 내를 포함하여, 상기 언급된 최소 및 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 범위 내에 있을 수 있다.
또 다른 구현예에서, 미립자 물질은 알파 알루미나, 전이 상 알루미나 및 수산화 알루미늄의 조합물을 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 알파 알루미나의 함량은 수산화 알루미늄의 함량보다 클 수 있다. 또한, 이러한 구현예에서, 수산화 알루미늄의 함량은 미립자 물질 내 전이 상 알루미나의 함량보다 클 수 있다.
본원의 특정 구현예는 미립자 물질이 특정 유형의 산화물, 탄화물 및/또는 질화물을 포함할 수 있다고 언급하였지만, 특정 구현예에서, 미립자 물질은 특정 종을 함유하지 않거나 또는 본질적으로 함유하지 않을 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 하나의 비-제한적인 구현예에서, 미립자 물질은 산화 티탄, 이산화 규소, 산화 지르코늄, 산화 세슘, 붕화물, 질화물, 탄화물, 다이아몬드 또는 이들의 임의 조합물을 본질적으로 함유하지 않을 수 있다. 본원에서 기준 물질이 본질적으로 없는 조성물에 대한 언급은 기준 물질 또는 미량의 기준 물질을 전혀 포함하지 않는 조성물에 대한 것이다. 기준 물질이 미량으로 존재하는 경우, 그러한 양은 조성물의 특성에 영향을 미치기에 충분하지 않다.
일 양태에 따르면, CMP 슬러리는 산화제를 포함할 수 있다. 산화제의 일부 적합한 예는 과산화물, 과황산염, 과망간산염, 과요오드산염, 과염소산염, 차아염소산염, 요오드산염, 퍼옥시모노설페이트, 세릭 질산 암모늄, 과요오드산, 페리시안화물 또는 이들의 임의의 조합물과 같은 물질을 포함한다. 적어도 하나의 구현예에서, 산화제는 과망간산 칼륨(KMnO4)을 포함한다. 더욱 특별한 예에서, 산화제는 본질적으로 과망간산 칼륨(KMnO4)으로 이루어질 수 있다.
산화제는 특정 양으로 슬러리 중에 존재할 수 있으며, 이는 슬러리의 개선된 성능을 촉진 시킬 수 있다. 예를 들어, 슬러리는 1 g/L (그램/리터) 이상 내지 20 g/L 이하의 범위 내의 양으로 산화제의 함량을 포함할 수 있다. 산화제의 함량 (g/L)은 슬러리 리터를 기준으로 한 것이다. 하나 이상의 구현예에서, 산화제는 2 g/L 이상, 예컨대 3 g/L 이상 또는 4 g/L 이상 또는 5 g/L 이상의 양으로 존재할 수 있다. 또한, 하나의 비-제한적인 구현예에서, 슬러리는 18 g/L 이하, 예를 들어 16 g/L 이하 또는 14 g/L 이하 또는 12 g/L 이하 또는 10g/L 이하 또는 8g/L 이하 또는 6g/L 이하 또는 4g/L이하의 산화제 함량을 포함한다. 슬러리 내의 산화제의 함량은 예를 들어, 2 g/L 이상 내지 18 g/L 이하의 범위 내, 예컨대, 3g/L 이상 내지 16g/L 이하의 범위 내 또는 심지어 4g/L 이상 내지 10g/L 이하의 범위 내로 포함하는, 상기 최소값 내지 최대 값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
하나의 양태에 따라, CMP 슬러리는 선택적으로 공-입자(co-particle)를 포함할 수 있다. 공-입자는 미립자 물질과 구별되고 분리된 입자일 수 있다. 공-입자는 연마 능력을 가질 수 있지만, 연마 능력을 필수적으로 가질 필요는 없다. 적어도 하나의 구현예에서, 공-입자는 미립자 물질의 경도보다 작은 경도를 가질 수 있다. 예를 들어, 공-입자는 모스 경도가 8 이하, 예컨대 7 이하 또는 6 이하를 가질 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 공-입자는 산화물, 탄화물, 질화물, 붕화물 또는 이들의 임의의 조합과 같은 물질을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 공-입자는 알루미늄, 칼슘, 나트륨, 규소, 티타늄, 세륨, 마그네슘 또는 이들의 임의의 조합의 군으로부터 선택된 원소를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 공-입자는 실리케이트와 같은 산화물, 보다 구체적으로는 알루미노실리케이트 또는 보로실리케이트 물질일 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 공-입자는 본질적으로 알루미노 실리케이트로 이루어질 수 있다. 또 다른 구현예에서, 공-입자는 본질적으로 알루미노 실리케이트로 이루어질 수 있다.
CMP 슬러리는 CMP 슬러리의 개선된 성능을 촉진하게 할 수 있는 특정 함량의 공-입자를 함유할 수 있다. 예를 들어, 슬러리는 슬러리의 총 중량에 대해 공-입자의 20 중량% 이하를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 슬러리 내의 공-입자의 함량은 18 중량% 이하 예컨대, 15 중량% 이하 또는 12 중량% 이하 또는 10 중량% 이하 또는 8 중량% 이하 또는 6 중량% 이하 또는 5 중량% 이하 또는 4 중량% 이하 또는 3 중량% 이하 또는 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 비-제한적인 구현예에서, 공-입자는 슬러리의 총 중량의 0.1 중량% 이상, 예컨대 0.2 중량% 이상 또는 0.3 중량% 이상 또는 0. 5 중량% 이상 또는 0.8 중량% 이상 또는 1 중량% 이상 또는 1.3 중량% 이상 1.5 중량% 이상 또는 1.7 중량% 이상 또는 2 중량% 이상 또는 2.5 중량% 이상 또는 3 중량% 이상 또는 3.5 중량% 이상 또는 4 중량% 이상 또는 5 중량% 이상의 양으로 존재할 수 있다. 공-입자는 예를 들어, 0.1 중량% 이상 내지 20 중량% 이하의 범위 내, 예컨대 0.1 중량% 이상 내지 10 중량% 이하의 범위 내, 또는 심지어 0.2 중량% 이상 내지 5 중량% 이하를 포함하는, 상기 기재된 최소 및 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 범위 내의 양으로 존재할 수 있다.
또한, CMP 슬러리는 미립자 비율 값 CP/PM이 정의되도록 공-입자(CP)의 함량(중량%)에 대한 미립자 물질 (PM)의 함량(중량%) 사이의 특정 관계를 생성하도록 형성될 수 있다. 일 구현예에서, 미립자 물질의 함량은 CMP 슬러리 내의 공-입자의 함량과 같거나 클 수 있다. 예를 들어, 미립자 비율 값(CP/PM)은 1 이하, 예컨대 0.95 이하, 0.9 이하 또는 0.8 이하 또는 0.7 이하 또는 0.6 이하 또는 0.5 이하 또는 0.4 이하 또는 0.3 이하 또는 0.2 이하 또는 0.1 이하일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 비-제한적인 구현예에서, 미립자 비율 값(CP/PM)은 적어도 0.01 또는 적어도 0.05 또는 적어도 0.1 또는 적어도 0.15 또는 적어도 0.2 또는 적어도 0.25 또는 적어도 0.3 또는 적어도 0.35 또는 적어도 0.4 또는 적어도 0.45 또는 적어도 0.5 또는 적어도 0.55 또는 적어도 0.6 또는 적어도 0.65 또는 적어도 0.7 또는 적어도 0.75 또는 적어도 0.8 또는 적어도 0.85 또는 적어도 0.9일 수 있다. 미립자 비율 값은, 예를 들어, 0.05 이상 내지 0.95 이하의 범위 내에서, 예를 들어, 0.05 이상 내지 0.7 이하의 범위 내에서, 또는 심지어 0.1 이상 내지 0.5 이하를 포함하는 범위 내인 것을 포함하여, 상기한 최소 및 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
공-입자는 예를 들어, 미립자 물질, 산화제 또는 다른 첨가제를 포함하는 CMP 슬러리 내의 하나 이상의 성분과 특별한 시너지를 가질 수 있다. 또한, CMP 슬러리는 적어도 2 개의 상이한 유형의 공-입자를 포함하는 공-입자의 블렌드를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 서로 다른 유형의 공-입자는 경도, 조성, 평균 입자 크기, 평균 결정 크기, 입자 형태, 함량 또는 이들의 임의의 조합에 기초하여 서로 상이할 수 있다.
일 구현예에 따르면, CMP 슬러리는 선택적으로 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 첨가제의 일부 적절한 예는 계면 활성제, 분산제, 킬레이트제, 완충제, pH 조절제 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
CMP 슬러리 내의 하나 이상의 첨가제의 함량은 예를 들어 담체, 미립자 물질, 산화제 및/또는 공-입자를 포함한, 다른 성분의 함량보다 적을 수 있다. 하나의 특정 구현예에서, 첨가제는 슬러리 중에 1 g/L (그램/리터) 이상 내지 20 g/L 이하의 범위의 양으로 존재할 수 있다. 이 함량은 하나의 첨가제의 함량 또는 모든 첨가제의 총 함량을 나타낼 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 첨가제의 그램/리터는 슬러리 1 리터당 물질(즉, 첨가제) 그램을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 하나 이상의 구현예에서, 하나 이상의 첨가제는 2g/L 이상, 예를 들어 3g/L 이상 또는 4g/L 이상 또는 5g/L 이상의 양으로 존재할 수 있다. 또한, 하나의 비-제한적인 구현예에서, 슬러리는 18 g/L 이하, 예컨대 16 g/L 이하 또는 14 g/L 이하 또는 12 g/L 이하 또는 10 g/L 이하 또는 8 g/L 이하 또는 6 g/L 이하 또는 4 g/L 이하의 하나 이상의 첨가제의 함량을 포함할 수 있다. 슬러리 내의 하나 이상의 첨가제의 함량은 예를 들어 2 g/L 이상 내지 18g/L 이하를 포함하는 범위 내에, 예를 들어, 2g/L 이상 내지 12g/L 이하의 범위 내에 또는 심지어 2g/L 이상 내지 8g/L 이하의 범위 내의 것을 포함하여 상기한 최소 및 최대 값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
적어도 하나의 구현예에서, CMP 슬러리는 산, 염기 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있는 pH 조절제를 포함할 수 있다. 하나의 특정 구현예에서, CMP 슬러리는 산을 포함할 수 있고 산성 pH를 가질 수 있다. 예를 들어, 슬러리는 6 이하, 예컨대 5 이하 또는 4 이하 또는 3 이하 또는 2 이하 또는 1.5 이하 또는 1 이하의 pH를 가질 수 있다. 또한, 하나의 비-제한적인 구현예에서, CMP 슬러리는 적어도 0.5, 예컨대, 적어도 0.8, 또는 적어도 1 또는 적어도 1.3 또는 적어도 1.5 또는 적어도 1.7 또는 적어도 2 또는 적어도 2.5 또는 적어도 3 또는 적어도 3.5 또는 적어도 4의 pH를 가질 수 있다. CMP 슬러리의 pH는 예를 들어, 0.5 이상 내지 6 이하의 범위 내에서 예컨대, 1 이상 내지 4 이하의 범위 내에서 또는 1 이상 내지 3 이하를 포함하는 범위 내의 것을 포함하는, 상기한 최소 및 최대 값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
적어도 다른 하나의 구현예에서, 본 명세서의 구현예의 CMP 슬러리는 미립자 물질을 포함할 수 있는 기판을 연마하는데 사용될 수 있다. 특히, 일 구현예에 따르면, 본 구현예의 CMP 슬러리는 GaN 반도체 물질 또는 AlN 반도체 물질 또는 InN 반도체 물질 또는 InAlN 반도체 물질 또는 BN 반도체 물질 또는 TlN 반도체 물질과 같은 III-N 족 반도체 물질을 포함할 수 있는 기판을 연마하는데 사용될 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면, 본 명세서의 구현예의 CMP 슬러리는 GaAs 반도체 물질 또는 InGaAS 반도체 물질 또는 GaP 반도체 물질 또는 InSb 반도체 물질 또는 InAs 반도체 물질 또는 BAs 반도체 물질 또는 AlAs 반도체 물질 또는 AlSb 반도체 물질과 같은 Ⅲ-Ⅴ 족 반도체 물질을 포함할 수 있는 기판을 연마하는데 사용될 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면, 본 명세서의 구현예의 CMP 슬러리는 Si 반도체 물질 또는 Ge 반도체 물질 또는 SiGe 반도체 물질 또는 SiSn 반도체 물질 또는 다이아몬드 반도체 물질 또는 그래핀 반도체 물질 또는 SiC 반도체 물질 또는 GeSn 반도체 물질과 같은 IV 족 반도체 물질을 포함할 수 있는 기판을 연마하는데 사용될 수 있다.
적어도 또 다른 구현예에서, 본원의 구현예의 CMP 슬러리는 미립자 물질로 구성될 수 있는 기판을 연마하는데 사용될 수 있다. 특히, 일 구현예에 따르면, 본 명세서의 구현예의 CMP 슬러리는 GaN 반도체 물질 또는 AlN 반도체 물질 또는 InN 반도체 물질 또는 InAlN 반도체 물질 또는 BN 반도체 물질 또는 T1N 반도체 물질과 같은 III-N 족 반도체 물질로 구성될 수 있는 기판을 연마하는데 사용될 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면, 본 명세서의 구현예의 CMP 슬러리는 GaAs 반도체 물질 또는 InGaAS 반도체 물질 또는 GaP 반도체 물질 또는 InSb 반도체 물질 또는 InAs 반도체 물질 또는 BAs 반도체 물질 또는 AlAs 반도체 물질 또는 AlSb 반도체 물질과 같은 III-V 족 반도체 물질로 구성될 수 있는 기판을 연마하는데 사용될 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면, 본 명세서의 구현예의 CMP 슬러리는 Si 반도체 물질 또는 Ge 반도체 물질 또는 SiGe 반도체 물질 또는 SiSn 반도체 물질 또는 다이아몬드 반도체 물질 또는 그래핀 반도체 물질 또는 SiC 반도체 물질 또는 GeSn 반도체 물질과 같은 IV 족 반도체 물질로 구성될 수 있는 기판을 연마하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 구현예의 CMP 슬러리는 다른 CMP 슬러리와 비교하여 현저한 성능을 나타내었다. 특히, CMP 슬러리는 종래의 CMP 슬러리와 비교할 때 현저한 물질 제거율 및 평균 조도 지수의 조합이 가능하다. 예를 들어, 적어도 하나의 구현예에서, 표준화된 연마 테스트에 따라 CMP 슬러리는 500 nm/hr 이상의 물질 제거율 지수 (MRR) 및 5 옹스트롬 이하의 평균 조도 지수 (Ra)를 가질 수 있다.
표준화된 연마 테스트는 직경 4"의 GaN 웨이퍼(Ga-페이스) 상에서 수행된다. 시작 평균 표면 조도가 10-12Å인 3 개의 GaN 웨이퍼는 알루미나 디스크 (직경 4.3 인치, 두께 0.16 인치) 상에 왁스를 올려 놓고 36" Speedfam GPAW 연마기의 템플릿에 넣는다. Eminess IC 1000 나선형 홈 연마 패드를 사용하여 웨이퍼를 연마한다. 웨이퍼는 6.4 psi의 하향 연마 압력으로 50 RPM 플래튼 회전 속도로 처리된다. 연마 공정을 시작하기 전에 슬러리 유속을 20 ml/분으로 설정하고 1분 동안 연마 패드의 중앙에 첨가하였다. 웨이퍼를 총 180분의 처리 시간 동안 60분 간격으로 3회 처리하였다. 연마 공정 중에, 패드 온도는 31-32℃ 사이에서 유지된다. 처리 후, 웨이퍼는 PVA 스폰지 및 DI 수를 사용하여 세정된다. 웨이퍼를 30 ℃에서 10분 동안 초음파 욕조에 놓는다. 웨이퍼의 표면은 PVA 스폰지를 사용하여 건조된다. 최종적으로 웨이퍼는 이소프로판올 사전 침적된 클린룸 와이프로 세정된다. 표준화된 연마 테스트가 4인치 직경의 GaN 웨이퍼상에서 수행되어야 하지만, CMP 연마 슬러리는 예를 들어, 직경이 2 인치 이상 또는 4 인치 이상 또는 적어도 6 인치 이상 그리고 그 이상의 웨이퍼를 포함하는 임의의 범위의 웨이퍼에 적용 가능하다는 것을 이해할 것이다.
물질 제거율은 연마 전후의 웨이퍼 질량 변화에 의해 결정된다. 웨이퍼 전후 질량의 변화는 물질 제거율을 계산하기 위해 연마에 소비된 시간으로 나눠진다. 웨이퍼의 질량은 벤치탑 스케일을 사용하여 측정된다. 웨이퍼의 표면 조도는 Bruker Dimension Icon 원자 현미경을 사용하여 결정된다. 계측기는 ScanAsyst Tapping 모드를 사용하여 웨이퍼의 10x10 um 영역을 매핑한다. 3개의 웨이퍼 모두에 대한 결과를 측정하고 평균하여 CMP 슬러리의 평균 표면 조도 지수 값을 계산한다.
본 명세서에 명시된 바와 같이, 그리고 일 구현예에 따르면, CMP 슬러리는 표준화된 연마 테스트에 따라 적어도 500nm/hr의 평균 물질 제거율 지수 (MRR)를 가질 수 있다. 또 다른 구현예에서, 평균 물질 제거율 지수 (MRR)는 적어도 510 nm/hr 또는 적어도 520 nm/hr 또는 적어도 530 nm/hr 또는 적어도 540 nm/hr 또는 적어도 550 nm/hr 또는 적어도 560nm/hr 또는 적어도 570nm/hr 또는 적어도 580 nm/hr 또는 적어도 590 nm/hr 또는 적어도 600 nm/hr 또는 적어도 610nm/hr 또는 적어도 620nm nm/hr, 또는 적어도 630 nm/hr 또는 적어도 640 nm/hr 또는 적어도 650 nm/hr 또는 적어도 660 nm/hr 또는 적어도 670 nm/hr 또는 적어도 680 nm/hr 또는 적어도 690 nm/hr 또는 적어도 700 nm/hr 또는 적어도 710 nm/hr 또는 적어도 720 nm/hr 또는 적어도 730 nm/hr 또는 적어도 740 nm/hr 또는 적어도 750 nm/hr 또는 적어도 760 nm/hr 또는 적어도 770 nm/hr 또는 적어도 780 nm/hr 또는 적어도 790 nm/hr 또는 적어도 800과 같이 더 클 수 있다. 또한, 적어도 하나의 비-제한적인 구현예에서, 평균 물질 제거율 지수 (MRR)는 2000 nm/hr 이하 또는 1900 nm/hr 이하 또는 1800 nm/hr 이하 또는 1700 이하 또는 1600 nm/hr 이하 또는 1500 nm/hr 이하 또는 1400 nm/hr 이하 또는 1300 nm/hr 이하 또는 1200 nm/hr 이하 또는 1100 nm/hr 이하 또는 1000nm/hr 이하 또는 900nm/hr 이하 또는 800nm/hr 이하일 수 있다. 평균 물질 제거율 지수(MRR)는 예를 들어, 500 nm/hr 이상 내지 2000 nm 이하를 포함하는 범위 내, 예컨대 500 nm/hr 이상 내지 1800nm/hr 이하를 포함하는 범위 내에 또는 700nm/hr 이상 내지 1800nm/hr 이하를 포함하는 범위 내를 포함하여, 상기 언급된 최소 및 최대 값 중 어느 하나를 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명의 또 다른 양태에서, CMP 슬러리는 표준화된 연마 테스트에 따라 미립자 평균 조도 지수를 가질 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 평균 조도 지수 (Ra)는 5 옹스트롬 이하, 예컨대 4.5 옹스트롬 이하 또는 4.2 옹스트롬 이하 또는 4.0 옹 스트롱 이하 또는 3.8 옹스트롬 이하 또는 3.5 옹스트롬 또는 3.2 옹스트롬 이하 또는 3.0 옹스트롬 이하 또는 2.8 옹스트롬 이하 또는 2.5 옹스트롬 이하 또는 2.2 옹스트롬 이하 또는 2.0 옹스트롬 이하 또는 1.8 옹스트롬 이하 또는 1.5 옹스트롬 이하 또는 1.2 옹스트롬 이하 또는 1.0 이하일 수 있다. 하나의 비-제한적인 구현예에서, 평균 조도 지수는 적어도 0.1 옹스트롬, 예컨대 적어도 0.5 옹스트롬 또는 적어도 0.8 옹스트롬 또는 적어도 1 옹스트롬 또는 적어도 1.2 옹스트롬 또는 적어도 1.5 옹스트롬일 수 있다. 구현예의 CMP 슬러리는 예를 들어, 0.1 옹스트롬 이상 내지 5 옹스트롬 이하, 예컨대, 0.1 옹스트롬 이상 내지 3 옹스트롬 이하를 포함하는 범위 내 또는 심지어 0.1 옹스트롬 이상 내지 2 옹스트롬 이하를 포함하는 범위 내를 포함하여, 상기 최소 및 최대 값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내의 평균 조도 지수를 가질 수 있다. 또한, CMP 슬러리의 상기 평균 조도 지수 값은 상기한 임의의 전술한 평균 물질 제거율 지수 값과 조합될 수 있음을 알 것이다.
상기 구현예의 CMP 슬러리는 적합한 담체 물질을 선택하고 슬러리에 미립자 물질, 산화제, 공-입자 및 임의의 다른 첨가제와 같은 원하는 성분을 첨가함으로써 형성될 수 있다. 담체 및 성분은 적합한 방식으로 함께 혼합되어 담체 내의 성분들의 균일한 분산 및 CMP 슬러리의 형성을 보장할 수 있다. 이후 슬러리는 당업자가 이해하는 화학적 기계적 평탄화 공정에 사용될 수 있다.
많은 상이한 양태들 및 구현예들이 가능하다. 이러한 양태들 및 구현예들의 일부가 본원에 기술된다. 본 명세서를 읽은 후에, 숙련된 당업자들이라면 그러한 양태들 및 구현예들이 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범위를 제한하지 않음을 이해할 것이다.　 구현예들은 하기에 열거된 구현예들 중 임의의 하나 이상의 구현예를 따를 수 있다.
구현예 1. CMP 슬러리로서,
담체;
산화물, 탄화물, 질화물, 붕화물, 다이아몬드 또는 이들의 임의의 조합물을 포함하는 담체 내의 미립자 물질;
과산화물,과황산염, 과망간산염, 과요오드산염, 과염소산염, 차아염소산염, 요오드산염, 퍼옥시모노설페이트, 세릭 질산 암모늄, 과요오드산, 페리시안화물 또는 이들의 임의의 조합의 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 산화제; 및
표준화된 연마 테스트에 따라 500 nm/hr 이상의 물질 제거율 지수 (MRR) 및 5 옹스트롬 이하의 평균 조도 지수 (Ra)를 포함하는, CMP 슬러리.
구현예 2. 구현예 1에 있어서, 상기 산성 pH를 추가로 포함하는, CMP 슬러리.
구현예 3. 구현예 2에 있어서, pH가 6 이하 내지 0.5 이상인, CMP 슬러리.
구현예 4. 구현예 1에 있어서, 상기 평균 물질 제거율 지수 (MRR)는 적어도 510 ㎚/hr 또는 적어도 520 ㎚/hr 또는 적어도 530 ㎚/hr 또는 적어도 540 ㎚/hr이거나 적어도 550nm/hr 또는 적어도 560nm/hr 또는 적어도 570nm/hr 또는 적어도 580nm/hr 또는 적어도 590nm/hr 또는 적어도 600nm/hr 또는 적어도 610nm/hr 또는 적어도 620 nm/hr 또는 적어도 630 nm/hr 또는 적어도 640 nm/hr 또는 적어도 650 nm/hr 또는 적어도 660 nm/hr 또는 적어도 670 nm/hr 또는 적어도 680 nm/hr 또는 적어도 690 nm/hr 또는 적어도 700 nm/hr 또는 적어도 710 nm/hr 또는 적어도 720 nm/hr 또는 적어도 730 nm/hr 또는 적어도 740 nm/hr 또는 적어도 750 nm/hr 또는 적어도 760 nm/hr 또는 적어도 770 nm/hr 또는 적어도 780 nm/hr 또는 적어도 790 nm/hr 또는 적어도 800인, CMP 슬러리.
구현예 5. 구현예 1에 있어서, 상기 평균 물질 제거율 지수 (MRR)는 2000 nm/hr 이하 또는 1900 nm/hr 이하 또는 1800 nm/hr 이하 또는 1700 nm/hr 이하 또는 1600 nm/hr 이하 또는 1500 nm/hr 이하 또는 1400 nm/hr 이하 또는 1300 nm/hr 이하 또는 1200 nm/hr 이하 또는 1100 nm/hr 이하 또는 1000 nm/hr 이하 또는 900 nm/hr 이하 또는 800 nm/hr 이하인, CMP 슬러리.
구현예 6. 구현예 1에 있어서, 평균 조도 지수는 4.5 옹스트롬 이하 또는 4.2 옹스트롬 이하 또는 4.0 옹스트롬 이하 또는 3.8 옹스트롬 이하 또는 3.5 옹스트롬 이하 또는 3.2 옹스트롬 이하 또는 3.0 옹스트롬 이하 또는 2.8 옹스트롬 이하 또는 2.5 옹스트롬 이하 또는 2.2 옹스트롬 이하 또는 2.0 옹스트롬 이하 또는 1.8 옹스트롬 이하 또는 1.5 옹스트롬 이하 또는 1.2 옹스트롬 이하 또는 1.0 이하인, CMP 슬러리.
구현예 7. 구현예 1에 있어서, 상기 평균 조도 지수는 적어도 0.1 옹스트롬 또는 적어도 0.5 옹스트롬 또는 적어도 0.8 옹스트롬 또는 적어도 1 옹스트롬 또는 적어도 1.2 옹스트롬 또는 적어도 1.5 옹스트롬인, CMP 슬러리.
구현예 8. 구현예 1에 있어서, 상기 담체가 물을 포함하는, CMP 슬러리.
구현예 9. 구현예 1에 있어서, 상기 미립자 물질은 조성물의 총 중량에 대해 0.5 중량% 이상 내지 30 중량% 이하의 양으로 존재하는, CMP 슬러리.
구현예 10. 구현예 1에 있어서, 계면 활성제, 분산제, 킬레이트 제, 완충제, pH 조절제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는, CMP 슬러리.
구현예 11. 구현예 10에 있어서, 상기 첨가제의 총 함량은 1g/L 이상 내지 20g/L 이하를 포함하는 범위 내인, CMP 슬러리.
구현예 12. 구현예 1에 있어서, 상기 산화제는 과망간산 칼륨(KMnO4)을 포함하는, CMP 슬러리.
구현예 13. 구현예 1에 있어서, 상기 산화제는 과망간산 칼륨(KMnO4)으로 구성되는, CMP 슬러리.
구현예 14. 구현예 1에 있어서, 상기 산화제는 적어도 1g/L 내지 20g/L 이하를 포함하는 범위 내의 양으로 존재하는, CMP 슬러리.
구현예 15. 구현예 1에 있어서, 산화물, 탄화물, 질화물, 붕화물, 다이아몬드 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 공-입자를 추가로 포함하는, CMP 슬러리.
구현예 16. 구현예 15에 있어서, 상기 공-입자는 알루미늄, 칼슘, 나트륨, 티탄, 세륨, 마그네슘, 망간, 철, 또는 이들의 임의의 조합의 군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는, CMP 슬러리.
구현예 17. 구현예 15에 있어서, 상기 공-입자는 실리케이트를 포함하는, CMP 슬러리.
구현예 18. 구현예 15에 있어서, 상기 공-입자는 알루미노실리케이트를 포함하는, CMP 슬러리.
구현예 19. 구현예 15에 있어서, 상기 공-입자는 본질적으로 알루미노실리케이트로 구성되는, CMP 슬러리.
구현예 20. 구현예 1에 있어서, 상기 미립자 물질은 적어도 50 중량%의 알루미나 입자를 포함하는, CMP 슬러리.
구현예 21. 구현예 1에 있어서, 상기 미립자 물질은 본질적으로 알루미나로 구성되는, CMP 슬러리.
구현예 22. 구현예 1에 있어서, 상기 미립자 물질은 알루미나의 적어도 하나의 전이 단계를 포함하는, CMP 슬러리.
구현예 23. 구현예 1에 있어서, 상기 미립자 물질은 미립자 물질의 총 중량에 대한 전이 상 알루미나의 적어도 0.5 중량% 내지 20 중량% 이하를 포함하는, CMP 슬러리.
구현예 24. 구현예 1에 있어서, 상기 미립자 물질은 수산화 알루미늄을 포함하는, CMP 슬러리.
구현예 25. 구현예 24에 있어서, 상기 수산화 알루미늄은 미립자 물질의 총 중량에 대해 적어도 0.1 중량% 내지 10 중량% 이하의 양으로 존재하는, CMP 슬러리.
구현예 26. 구현예 1에 있어서, 미립자 물질은 알파 알루미나, 전이 상 알루미나, 및 수산화 알루미늄을 포함하며, 상기 알파 알루미나의 함량이 수산화 알루미늄의 함량 보다 크고 수산화 알루미늄의 함량의 함량은 전이 상 알루미나의 함량 보다 높은, CMP 슬러리.
구현예 27. 구현예 1에 있어서, 적어도 2 인치 또는 적어도 4 인치 또는 적어도 6 인치의 직경을 갖는 웨이퍼 상에 사용하기 위해 구성되는, CMP 슬러리.
구현예 28. 구현예 1에 있어서, 에피-레디 (epi-ready)인 손상 없는 표면을 얻기 위해 웨이퍼 상에 사용되도록 구성되는, CMP 슬러리.
구현예 29. 구현예 1에 있어서, 상기 CMP 슬러리는 III-N 족 반도체 물질을 포함하는 기판을 연마하는데 사용되는, CMP 슬러리.
구현예 30. 구현예 29에 있어서, 상기 CMP 슬러리가 GaN 반도체 물질 또는 AlN 반도체 물질, InN 반도체 물질 또는 InAlN 반도체 물질 또는 BN 반도체 물질 또는 TIN 반도체 물질을 포함하는 기판을 연마하는 데 사용되는, CMP 슬러리.
구현예 31. 구현예 1에 있어서, 상기 CMP 슬러리는 III-V 족 반도체 물질을 포함하는 기판을 연마하는데 사용되는, CMP 슬러리.
구현예 32. 구현예 31에 있어서, 상기 CMP 슬러리는 GaAs 반도체 물질 또는 InGaAs 반도체 물질 또는 GaP 반도체 물질 또는 InSb 반도체 물질 또는 InAs 반도체 물질 또는 BAs 반도체 물질 또는 AlAs 반도체 물질 또는 AlSb 반도체 물질을 포함하는 기판을 연마하는데 사용되는, CMP 슬러리.
구현예 33. 구현예 1에 있어서, 상기 CMP 슬러리는 IV 족 반도체 물질을 포함하는 기판을 연마하는데 사용되는, CMP 슬러리.
구현예 34. 구현예 33에 있어서, 상기 CMP 슬러리가 Si 반도체 물질 또는 Ge 반도체 물질 또는 SiGe 반도체 물질 또는 SiSn 반도체 물질 또는 다이아몬드 반도체 물질 또는 그래핀 반도체 물질 또는 SiC 반도체 물질 또는 GeSn 반도체 물질을 포함하는 기판을 연마하는데 사용되는, CMP 슬러리.
구현예 35. 구현예 1에 있어서, 상기 CMP 슬러리는 III-N 족 반도체 물질로 이루어진 기판을 연마하는데 사용되는, CMP 슬러리.
구현예 36. 구현예 35에 있어서, 상기 CMP 슬러리는 GaN 반도체 물질 또는 AlN 반도체 물질, InN 반도체 물질 또는 InAlN 반도체 물질 또는 BN 반도체 물질 또는 TIN 반도체 물질로 이루어진 기판을 연마하는데 사용되는, CMP 슬러리.
구현예 37. 구현예 1에 있어서, 상기 CMP 슬러리는 III-V 족 반도체 물질로 이루어진 기판을 연마하는데 사용되는, CMP 슬러리.
구현예 38. 구현예 37에 있어서, 상기 CMP 슬러리는 GaAs 반도체 물질 또는 InGaAs 반도체 물질 또는 GaP 반도체 물질 또는 InSb 반도체 물질 또는 InAs 반도체 물질 또는 BAs 반도체 물질 또는 AlAs 반도체 물질 또는 AlSb 반도체 물질로 이루어진 기판을 연마하는데 사용되는, CMP 슬러리.
구현예 39. 구현예 1에 있어서, 상기 CMP 슬러리는 IV 족 반도체 물질로 구성된 기판을 연마하는데 사용되는, CMP 슬러리.
구현예 40. 구현예 39에 있어서, 상기 CMP 슬러리는 Si 반도체 물질 또는 Ge 반도체 물질 또는 SiGe 반도체 물질 또는 SiSn 반도체 물질 또는 다이아몬드 반도체 물질 또는 그래핀 반도체 물질 또는 SiC 반도체 물질 또는 GeSn 반도체 물질로 구성된 기판을 연마하는 데 사용되는, CMP 슬러리.
실시예:
실시예 1
구현예들 중 하나를 나타내는 CMP 슬러리를 샘플 1로 형성하였다. 샘플 1은 약 95-97 중량%의 탈 이온수, 약 93-96 중량%의 알파 알루미나를 포함하는 약 2-3 중량%의 알루미나 물질, 3-5 중량%의 깁사이트 및 0.5-2 중량%의 세타 알루미나 (총 100 %), 0.55 중량%의 산화제, 0.54 중량%의 알루미노실리케이트 분산제의 공-입자를 포함한다. 샘플 1은 약 1.5의 pH를 가졌다.
샘플 1은 표준화된 연마 테스트에 따라 테스트되었고 약 800 nm/hr의 물질 제거율 지수 및 약 0.2 옹스트롬의 평균 조도 지수 (Ra)를 나타내었다.
실시예 2
구현예들 중 하나를 나타내는 CMP 슬러리를 샘플 2로서 형성하였다. 샘플 2는 96.95 중량%의 탈이온수, 2 중량%의 알루미나 물질 (대략 93-96 중량%의 알파 알루미나, 3-5 중량%의 깁사이트 및 0.5-2 중량%의 쎄타 알루미나를 포함함(총 100 %)), 0.55 중량%의 과망간산 칼륨 (즉, 산화제) 및 0.5 중량%의 알루미노실리케이트 분산제의 공-입자를 포함하였다. 샘플 2는 약 1.5의 pH를 가졌다.
샘플 2는 표준화된 연마 테스트에 따라 테스트되었고 800 nm/hr의 물질 제거율 지수 및 1.31 옹스트롬의 평균 조도 지수 (Ra)를 나타내었다. 표준화된 연마 테스트 후에 연마된 작업물의 육안 검사는 작업물 표면 상에 어떤 긁힘도 나타내지 않았다.
실시예 3
비교 CMP 슬러리를 샘플 3으로 형성하였다. 샘플 3은 97.38 중량%의 탈 이온수, 2 중량%의 알루미나 물질 (대략 93-96 중량%의 알파 알루미나, 3-5 중량%의 깁사이트 및 0.5-2 중량%의 세타 알루미나를 포함함(합계 100 %)), 0.12 중량%의 과산화수소 (즉, 산화제) 및 0.5 중량%의 알루미노실리케이트 분산제의 공-입자를 포함한다. 샘플 3은 약 1.5의 pH를 가졌다.
샘플 3은 표준화된 연마 테스트에 따라 테스트되었고 478 nm/hr의 물질 제거율 지수 및 7.78 옹스트롬의 평균 조도 지수 (Ra)를 나타내었다. 표준화된 연마 후에 연마된 작업물의 육안 검사는 작업물 표면 상에 많은 수의 긁힌 자국과 패인 곳을 나타내었다.
실시예 4
비교 CMP 슬러리를 샘플 4로 형성하였다. 샘플 4는 96.7 중량%의 탈이온수, 2 중량%의 알루미나 물질 (약 93-96 중량%의 알파 알루미나, 3-5 중량%의 깁사이트 및 0.5-2 중량%의 세타 알루미나를 포함함(합계 100 %)), 0.8 중량%의 과요오드산 칼륨 (즉, 산화제) 및 0.5 중량%의 알루미노실리케이트 분산제의 공-입자를 포함하였다. 샘플 4는 약 1.5의 pH를 가졌다.
샘플 4는 표준화된 연마 테스트에 따라 테스트되었고 456 nm/hr의 물질 제거율 지수 및 5.60 옹스트롬의 평균 조도 지수 (Ra)를 나타내었다. 표준화된 연마 후에 연마된 작업물의 육안 검사는 작업물 표면에 많은 수의 긁힌 자국과 패인 곳을 나타내었다.
상기에 개시된 기술요지는 제한적인 것이 아니라, 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 첨부된 청구 범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 모든 변형, 개선 및 다른 구현예들을 포함시키려는 것이다. 따라서, 법에 의해 허용되는 최대 범위까지, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위 및 그 균등물들의 가장 넓게 허용 가능한 해석에 의해 결정되어야 하며, 전술한 상세한 설명에 의해 한정되거나 제한되지 않아야 한다.
본 발명의 요약은 특허법을 준수하기 위해 제공되는 것이며 청구범위의 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하는데 사용되지 않을 것이라는 조건하에 제출된다. 또한, 전술한 상세한 설명에서, 본 개시 내용을 간략화할 목적으로 다양한 특징이 함께 그룹화되거나 단일 구현예로 기술될 수 있다. 본 개시 내용은 청구된 구현예들이 각 청구항에 명시적으로 열거된 것보다 많은 특징을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 다음의 청구범위가 반영하는 바와 같이, 본 발명의 기술요지는 임의의 개시된 구현예의 모든 특징보다 적게 지향될 수 있다. 따라서, 다음의 청구범위는 상세한 설명으로 포함되며, 각 청구항은 별도로 청구되는 대상을 독립적으로 정의하는 것으로 기재된다.

Claims (10)

  1. CMP 슬러리로서,
    상기 슬러리의 총 중량에 대해 50 중량% 이상 99.5 중량% 이하의 양으로 존재하는 담체;
    상기 슬러리의 총 중량에 대해 0.5 중량% 이상 30 중량% 이하의 양으로 존재하는 상기 담체 내의 미립자 물질로서, 상기 미립자 물질의 총 중량에 대해 60 중량% 이상의 함량의 알파 알루미나 및 0.5 중량% 이상 20 중량% 이하의 함량의 전이 상 알루미나를 포함하는 알루미나 함유 물질을 포함하는, 담체 내의 미립자 물질;
    상기 미립자 물질로부터 구별되고 분리된 공-입자로서, 상기 미립자 물질의 경도보다 작은 경도를 갖는, 공-입자; 및
    과산화물, 과황산염, 과망간산염, 과요오드산염, 과염소산염, 차아염소산염, 요오드산염, 퍼옥시모노설페이트, 세릭 질산 암모늄, 과요오드산, 페리시안화물 및 이들의 임의의 조합물의 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 산화제를 포함하며,
    표준화된 연마 테스트에 따라 500 nm/hr 이상의 물질 제거율 지수 (MRR) 및 5 옹스트롬 이하의 평균 조도 지수 (Ra)를 포함하는, CMP 슬러리.
  2. 제1항에 있어서, 산성 pH를 추가로 포함하는, CMP 슬러리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 pH가 0.5 이상 6 이하인, CMP 슬러리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 물질 제거율 지수 (MRR)가 510 ㎚/hr 이상 2,000 ㎚/hr 이하인, CMP 슬러리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 평균 조도 지수 (Ra)는 0.1 옹스트롬 이상 4.5 옹스트롬 이하인, CMP 슬러리.
  6. 제1항에 있어서, 상기 담체는 물을 포함하는, CMP 슬러리.
  7. 제1항에 있어서, 계면활성제, 분산제, 킬레이트제, 완충제 및 pH 조절제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는, CMP 슬러리.
  8. 제7항에 있어서, 상기 첨가제의 총 함량이 CMP 슬러리 1 리터당 1g 이상 CMP 슬러리 1 리터당 20g 이하를 포함하는 범위 내에 있는, CMP 슬러리.
  9. 제1항에 있어서, 상기 산화제는 1g/L 이상 20g/L 이하를 포함하는 범위 내의 양으로 존재하는, CMP 슬러리.
  10. 제1항에 있어서, 상기 CMP 슬러리는 III-N 족 반도체 물질 또는 III-V 족 반도체 물질 또는 IV 족 반도체 물질을 포함하는 기판을 연마하는데 사용되는, CMP 슬러리.
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