KR20210132204A - Cmp 슬러리에 대한 입자 분산을 개선하는 첨가제 - Google Patents

Cmp 슬러리에 대한 입자 분산을 개선하는 첨가제 Download PDF

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KR20210132204A
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룽-타이 루
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씨엠씨 머티리얼즈, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 (a) 약 0.05 내지 약 10 중량%의 연마제; (b) 선형 또는 분지형 C2-C10 알킬렌다이올인 분산제; 및 (c) 물을 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하되, 상기 화학-기계적 연마 조성물은 약 2 내지 약 6의 pH를 갖는다. 또한, 본 발명은 기재를 본 발명의 화학-기계적 연마 조성물과 접촉시킴에 의한 기재의 화학-기계적 연마 방법을 제공한다.

Description

CMP 슬러리에 대한 입자 분산을 개선하는 첨가제
기재의 표면의 평탄화 또는 연마를 위한 조성물 및 방법은 당분야에 주지되어 있다. 연마 조성물(연마 슬러리로 또한 공지됨)은 전형적으로 액체 담체 중의 연마제 물질을 함유하며 표면을 연마 조성물로 젖은 연마 패드와 접촉시킴으로써 표면에 적용된다. 전형적 연마제 물질은 이산화 규소, 산화 세륨, 산화 알루미늄, 산화 지르코늄 및 산화 주석을 포함한다. 연마 조성물은 전형적으로 연마 패드(예를 들어 연마 천 또는 디스크)와 함께 사용된다. 연마 조성물에 현탁되는 것 대신에 또는 이에 더하여, 연마제 물질은 연마 패드 내로 혼입될 수 있다.
많은 경우에, 연마제 물질이 좁은 입자 크기 분포를 갖는 것이 바람직하다. 연마제가 연마 조성물에 현탁될 때, 연마제는 방치시 집합하거나 합쳐져서 연마제 물질의 평균 입자 크기보다 유의미하게 큰 입자 크기를 갖는 입자를 형성할 수 있다. 큰 입자 크기를 갖는 연마제 입자의 증가된 비율은 이를 포함하는 연마 조성물에 의해 연마된 기재의 표면 상에 미세 긁힘의 증가에 기여하는 것으로 생각된다. 미세 긁힘은 엄격한 품질 필요요건 충족에 실패한다.
따라서, 증진된 연마제 입자 크기 안정성을 갖는 연마 조성물에 대한 필요성이 당분야에 남아 있다.
본 발명은 (a) 약 0.05 내지 약 10 중량%의 연마제; (b) 선형 또는 분지형 C2-C10 알킬렌다이올인 분산제; 및 (c) 물을 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하되, 상기 화학-기계적 연마 조성물은 약 2 내지 약 6의 pH를 갖는다.
또한, 본 발명은, (i) 기재를 제공하는 단계; (ii) 연마 패드를 제공하는 단계; (iii) (a) 약 0.05 내지 약 10 중량%의 연마제, (b) 선형 또는 분지형 C2-C10 알킬렌다이올인 분산제, 및 (c) 물을 포함하는, 약 2 내지 약 6의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계; (iv) 상기 기재를 상기 연마 패드 및 상기 화학-기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계; 및 (v) 상기 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물을 상기 기재에 대해 움직여 상기 기재의 표면의 적어도 일부를 마모시켜 상기 기재를 연마하는 단계를 포함하는 기재의 화학-기계적 연마 방법을 제공한다.
도 1은 45℃에서의 저장 0, 1, 2 및 3주에서 3, 4, 또는 5의 pH 값에서 콜로이드성 실리카 및 0 중량%, 2 중량% 또는 10 중량%의 1,4-부탄다이올을 포함하는 연마 조성물의 평균 입자 크기를 나타낸다.
도 2는 45℃에서의 저장 0, 1, 2, 3, 4 및 5주에서 2 또는 4의 pH 값에서 설폰산-함유 중합체로 표면-처리된 알루미나 및 0 중량%, 0.5 중량%, 2 중량% 또는 10 중량%의 1,4-부탄다이올을 포함하는 연마 조성물의 평균 입자 크기를 나타낸다.
본 발명은 (a) 약 0.05 내지 약 10 중량%의 연마제; (b) 선형 또는 분지형 C2-C10 알킬렌다이올인 분산제; 및 (c) 물을 포함하거나 이들로 이루어지거나 이들로 본질적으로 이루어진 화학-기계적 연마 조성물을 제공하되, 상기 화학-기계적 연마 조성물은 약 2 내지 약 6의 pH를 갖는다.
연마제는 임의의 적합한 연마제일 수 있다. 연마제 입자는 임의의 적합한 미립자 물질을 포함하거나 이들로 이루어지거나 이들로 본질적으로 이루어질 수 있고, 상기 물질은 전형적으로 금속 산화물 및/또는 준금속 산화물(이후 종합적으로 "금속 산화물"로 지칭됨)이다. 적합한 물질의 예는 알루미나, 처리된 알루미나(예를 들어 표면-처리된 알루미나), 콜로이드성 실리카, 흄드 실리카, 표면-개질된 실리카 및 이들의 조합을 포함한다.
알루미나는 임의의 적합한 알루미나일 수 있고 예를 들어 α-알루미나, γ-알루미나 또는 흄드 알루미나일 수 있다. 알루미나는 처리된 알루미나일 수 있고, 여기서 알루미나 입자는 음이온성 중합체, 예컨대 폴리설폰산, 폴리스티렌설폰산, 설폰산 단량체 단위를 포함하는 공중합체, 예컨대 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판설폰산) 등으로 표면-처리될 수 있다.
실리카는 개질되지 않은 실리카 또는 표면-개질된 실리카일 수 있고, 이들 중 다수는 당분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 표면-개질된 실리카는 알루미늄 이온으로 도핑함으로써, 표면-개질제, 예컨대 실란, 예컨대 아미노-함유 실란, 알킬 실란 등에 의해 처리함으로써 표면-개질될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 실리카는 콜로이드성 실리카(예를 들어 개질되지 않은 콜로이드성 실리카)일 수 있다.
실리카가 콜로이드성 실리카인 경우, 콜로이드성 실리카는 임의의 적합한 콜로이드성 실리카일 수 있다. 예를 들어, 콜로이드성 실리카는 습식 실리카, 예컨대 축합 중합된 실리카일 수 있다. 축합 중합된 실리카는 전형적으로 Si(OH)4를 축합시켜 콜로이드성 입자를 형성함으로써 제조되며, 여기서 콜로이드성은 약 1 내지 약 1000 nm의 평균 입자 크기를 갖는 것으로 정의된다. 이러한 연마제 입자는 US 5,230,833에 따라 제조될 수 있거나, 다양한 상업적으로 입수가능한 제품, 예컨대 Akzo-Nobel Bindzil(상표) 50/80, 30/360, 159/500, 40/220, 40/130, 및 CJ2-2 제품 및 Nalco 1050, 1060, 2327 및 2329 제품, 뿐만 아니라 DuPont, Bayer, Applied Research, Nissan Chemical, Fuso 및 Clariant로부터 입수가능한 기타 유사한 제품 중 임의의 것으로서 입수될 수 있다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 연마제를 포함할 수 있다. 전형적으로, 연마 조성물은 약 1 중량% 이상, 예를 들어 약 1.5 중량% 이상, 약 2 중량% 이상 또는 약 2.5 중량% 이상의 연마제를 포함한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 연마 조성물은 약 5 중량% 이하, 예를 들어 약 4.5 중량% 이하, 약 4 중량% 이하 또는 약 3.5 중량% 이하의 연마제를 포함한다. 따라서, 연마 조성물은 연마제를 전술된 종점 중 임의의 2개에 의해 제한된 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 1 내지 약 5 중량%, 예를 들어 약 1 내지 약 4.5 중량%, 약 1 내지 약 4 중량%, 약 1 내지 약 3.5 중량%, 약 1.5 내지 약 5 중량%, 약 1.5 내지 약 4.5 중량%, 약 1.5 내지 약 4 중량%, 약 1.5 내지 약 3.5 중량%, 약 2 내지 약 5 중량%, 약 2 내지 약 4.5 중량%, 약 2 내지 약 4 중량%, 약 2 내지 약 3.5 중량%, 약 2.5 내지 약 5 중량%, 약 2.5 내지 약 4.5 중량%, 약 2.5 내지 약 4 중량% 또는 약 2.5 내지 약 3.5 중량%의 연마제를 포함할 수 있다.
연마제는 바람직하게는 콜로이드적으로 안정하다. 용어 콜로이드는 액체 담체 중 연마제 입자의 현탁액을 지칭한다. 콜로이드성 안정성은 시간의 흐름에 따른 현탁액의 유지를 지칭한다. 본 발명에 있어서, 연마제를 100 ml 눈금 실린더에 두고 2시간 동안 교반하지 않은 상태로 두었을 때, 연마제 조성물 중의 입자의 초기 농도([C], 단위: g/ml)로 나눈 눈금 실린더의 하부 50 ml의 입자의 농도([B], 단위: g/ml)와 눈금 실린더의 상부 50 ml의 입자의 농도([T], 단위: g/ml) 사이의 차이가 0.5 이하인 경우(즉 {[B] - [T]}/[C] ≤ 0.5), 연마제는 콜로이드적으로 안정한 것으로 간주된다. 보다 바람직하게는, [B]-[T]/[C]의 값은 0.3 이하이고, 가장 바람직하게는 0.1 이하이다.
연마제는 임의의 적합한 평균 입자 크기(즉 평균 입자 직경)를 가질 수 있다. 연마제 입자의 입자 크기는 연마제 입자를 포함하는 최소 구체의 직경이다. 연마제는 약 5 nm 이상, 예를 들어 약 10 nm 이상, 약 15 nm 이상, 약 20 nm 이상, 약 25 nm 이상, 약 30 nm 이상, 약 35 nm 이상, 약 40 nm 이상, 약 45 nm 이상, 약 50 nm 이상, 약 55 nm 이상, 약 60 nm 이상, 약 65 nm 이상, 약 70 nm 이상, 약 75 nm 이상, 약 80 nm 이상, 약 85 nm 이상, 약 90 nm 이상, 약 95 nm 이상 또는 약 100 nm 이상의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 연마제는 약 200 nm 이하, 예를 들어 약 190 nm 이하, 약 180 nm 이하, 약 170 nm 이하, 약 160 nm 이하, 약 150 nm 이하, 약 140 nm 이하, 약 130 nm 이하, 약 120 nm 이하, 약 110 nm 이하, 약 100 nm 이하, 약 95 nm 이하, 약 90 nm 이하, 약 85 nm 이하, 약 80 nm 이하, 약 75 nm 이하 또는 약 70 nm 이하의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 따라서, 연마제는 전술된 종점 중 임의의 2개에 의해 제한된 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 연마제는 약 10 내지 약 200 nm, 예를 들어 약 10 내지 약 190 nm, 약 10 내지 약 180 nm, 약 15 내지 약 170 nm, 약 20 내지 약 160 nm, 약 20 내지 약 150 nm, 약 20 내지 약 140 nm, 약 20 내지 약 130 nm, 약 20 내지 약 120 nm, 약 20 내지 약 110 nm, 약 100 내지 약 200 nm, 약 100 내지 약 190 nm, 약 100 내지 약 180 nm, 약 100 내지 약 170 nm, 약 100 내지 약 160 nm, 약 100 내지 약 150 nm, 약 10 내지 약 100 nm, 약 25 내지 약 80 nm, 또는 약 30 내지 약 70 nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
연마 조성물은 선형 또는 분지형 C2-C10 알킬렌다이올인 분산제를 포함한다. 특정 실시양태에서, 분산제는 선형 또는 분지형 C2-C7 알킬렌다이올이다. 특정한 바람직한 실시양태에서, 분산제는 선형 또는 분지형 C4-C7 알킬렌다이올이다. 특정 실시양태에서, C2-C10 알킬렌다이올은 선형 C2-C10 알킬렌다이올(예를 들어 선형 C2-C7 알킬렌다이올 또는 선형 C4-C7 알킬렌다이올)이다. 당업자에게 이해되는 바와 같이, 알킬렌다이올은 부착된 2개의 하이드록시 기를 포함하는 지방족 탄소 쇄를 포함하고, 여기서 하이드록시 기는 전형적으로 알킬렌다이올의 상이한 탄소 원자에 부착된다. 당업자에게 추가로 이해되는 바와 같이, C2 알킬렌다이올은, C2 알킬렌다이올에 2개의 탄소 원자만이 존재하기 때문에 분지될 수 없는 반면에, C3-C10 알킬렌다이올은 선형 또는 분지형일 수 있고, 여기서 분지는 알킬렌다이올의 주쇄에 부착된 하나 이상의 탄소 원자를 포함한다. 알킬렌 다이올은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 실시양태에서, 분산제는 1,3-부탄다이올, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 1,7-헵탄다이올 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 바람직한 실시양태에서, 분산제는 1,4-부탄다이올이다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 분산제를 함유할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 0.5 중량% 이상, 예를 들어 약 0.6 중량% 이상, 약 0.7 중량% 이상, 약 0.8 중량% 이상, 약 0.9 중량% 이상, 약 1 중량% 이상, 약 1.1 중량% 이상, 약 1.2 중량% 이상, 약 1.3 중량% 이상, 약 1.4 중량% 이상, 약 1.5 중량% 이상, 약 1.6 중량% 이상, 약 1.7 중량% 이상, 약 1.8 중량% 이상, 약 1.9 중량% 이상, 약 2 중량% 이상, 약 2.1 중량% 이상, 약 2.2 중량% 이상, 약 2.3 중량% 이상, 약 2.4 중량% 이상, 약 2.5 중량% 이상, 약 2.6 중량% 이상, 약 2.7 중량% 이상, 약 2.8 중량% 이상, 약 2.9 중량% 이상 또는 약 3 중량% 이상의 분산제를 함유할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 연마 조성물은 약 20 중량% 이하의 분산제, 예를 들어 약 19.5 중량% 이하, 약 19 중량% 이하, 약 18.5 중량% 이하, 약 18 중량% 이하, 약 17.5 중량% 이하, 약 17 중량% 이하, 약 16.5 중량% 이하, 약 16 중량% 이하, 약 15.5 중량% 이하, 약 15 중량% 이하, 약 14.5 중량% 이하, 약 14 중량% 이하, 약 13.5 중량% 이하, 약 13 중량% 이하, 약 12.5 중량% 이하, 약 12 중량% 이하, 약 11.5 중량% 이하, 약 11 중량% 이하, 약 10.5 중량% 이하 또는 약 10 중량% 이하의 분산제를 함유할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 분산제를 전술된 종점 중 임의의 2개에 의해 제한된 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 0.5 내지 약 20 중량%, 예를 들어 약 0.5 내지 약 19 중량%, 약 0.5 내지 약 18 중량%, 약 0.5 내지 약 17 중량%, 약 0.5 내지 약 16 중량%, 약 0.5 내지 약 15 중량%, 약 0.5 내지 약 14 중량%, 약 0.5 내지 약 13 중량%, 약 0.5 내지 약 12 중량%, 약 0.5 내지 약 11 중량%, 약 0.5 내지 약 10 중량%, 약 1 내지 약 15 중량%, 약 1 내지 약 14 중량%, 약 1 내지 약 13 중량%, 약 1 내지 약 12 중량%, 약 1 내지 약 11 중량%, 약 1 내지 약 10 중량%, 약 2 내지 약 15 중량%, 약 2 내지 약 14 중량%, 약 2 내지 약 13 중량%, 약 2 내지 약 12 중량%, 약 2 내지 약 11 중량%, 약 2 내지 약 10 중량%, 약 3 내지 약 15 중량%, 약 3 내지 약 14 중량%, 약 3 내지 약 13 중량%, 약 3 내지 약 12 중량%, 약 3 내지 약 11 중량% 또는 약 3 내지 약 10 중량%의 분산제를 포함할 수 있다.
연마 조성물은 물을 포함한다. 물은 임의의 적합한 물일 수 있고 탈이온수 또는 증류슈일 수 있다. 일부 실시양태에서, 연마 조성물은 물과 조합된 하나 이상의 유기 용매를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 하이드록시 용매, 예컨대 메탄올 또는 에탄올, 케톤 용매, 아미드 용매, 설폭사이드 용매 등을 추가로 포함할 수 있다. 바람직하게는, 연마 조성물은 순수한 물을 포함한다.
연마 조성물은 임의의 적합한 pH, 예를 들어 약 1 내지 약 7의 pH를 가질 수 있다. 전형적으로, 연마 조성물은 약 2 이상, 예를 들어 약 2.2 이상, 약 2.4 이상, 약 2.6 이상, 약 2.8 이상 또는 약 3 이상의 pH를 가질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 연마 조성물은 약 6 이하, 예를 들어 약 5 이하, 약 4.5 이하, 약 4 이하, 약 3.5 이하 또는 약 3 이하의 pH를 가질 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 전술된 종점 중 임의의 2개에 의해 제한된 pH를 가질 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 2 내지 약 6, 예를 들어 약 2 내지 약 5, 약 2 내지 약 4, 약 2.5 내지 약 5, 약 2.5 내지 약 4.5, 약 2.5 내지 약 4 또는 약 2 내지 약 4.5의 pH를 가질 수 있다.
연마 조성물은 임의적으로 무기 산을 포함한다. 적합한 무기 산의 비제한적인 예는 질산, 황산 및 인산을 포함한다.
연마 조성물은 연마 조성물의 pH를 조정하도록 염기를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 염기의 비제한적인 예는 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 및 수산화 암모늄을 포함한다.
연마 조성물은 임의적으로 산화제를 추가로 포함한다. 산화제는 임의의 적합한 산화제일 수 있다. 특정 실시양태에서, 산화제는 제2철 이온을 포함한다. 제2철 이온은 제2철 이온의 임의의 적합한 공급원에 의해 제공될 수 있다. 일부 실시양태에서, 산화제는 금속의 염을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2철 이온은 무기 음이온, 예컨대 니트레이트 이온(예를 들어 제2철 니트레이트), 시아나이드 이온(예를 들어 제2철 시아나이드 음이온) 등을 포함하는 제2철 염에 의해 제공될 수 있다. 또한, 산화제 제2철 유기 철(III) 화합물, 예컨대 비제한적으로 아세테이트, 아세틸아세톤, 시트레이트, 글루코네이트, 옥살레이트, 프탈레이트, 석시네이트 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 산화제는 옥시-함유 산화제일 수 있다. 적합한 옥시-함유 산화제의 비제한적인 예는 과산화 수소, 퍼설페이트 염, 브로메이트 퍼설페이트 염, 요오데이트 퍼설페이트 염, 퍼브로메이트 퍼설페이트 염, 퍼요오데이트 퍼설페이트 염, 유기 퍼옥시 화합물, 예컨대 퍼아세트산, 옥손 등을 포함한다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 산화제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 1 ppm 이상, 예를 들어 약 5 ppm 이상, 약 25 ppm 이상, 약 50 ppm 이상, 약 75 ppm 이상 또는 약 100 ppm 이상의 산화제를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 연마 조성물은 약 2500 ppm(약 2.5 중량%) 이하, 예를 들어 약 2000 ppm 이하, 약 1500 ppm 이하, 약 1000 ppm 이하, 약 500 ppm 이하 또는 약 250 ppm 이하의 산화제를 포함할 수 있다. 달리 언급되지 않는 한, 용어 ppm은 중량을 기준으로 한 백만분율을 반영하기 위한 것이다. 예를 들어, 1000 ppm은 1 중량%에 해당한다.
임의적 산화제가 과산화 수소를 포함하는 경우, 과산화 수소는 임의의 적합한 양으로 연마 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 0.1 내지 약 10 중량%, 예를 들어 약 0.5 내지 약 10 중량% 또는 약 0.5 내지 약 5 중량%의 과산화 수소를 포함할 수 있다.
연마 조성물은 임의적으로 아미노산을 추가로 포함한다. 아미노산은 임의의 적합한 아미노산일 수 있다. 적합한 아미노산의 비제한적인 예는 글리신, 알라닌, 리신 및 아르기닌을 포함한다. 연마 조성물은 임의의 적합한 양의 아미노산을 함유할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 0.1 내지 약 5 중량%(약 100 내지 약 5000 ppm), 예를 들어 약 0.1 내지 약 4 중량%, 약 0.1 내지 약 3 중량%, 약 0.1 내지 약 2 중량% 또는 약 0.1 내지 약 1 중량%의 아미노산을 포함할 수 있다.
연마 조성물이 제2철 이온(즉 Fe(III) 이온)을 포함하는 경우, 연마 조성물은 임의적으로 제2철 이온에 대한 안정화제를 추가로 포함한다. 제2철 이온에 대한 안정화제는 제2철 이온에 대한 임의의 적합한 안정화제일 수 있다. 제2철 이온에 대한 안정화제의 비제한적인 예는 말론산이다. 연마 조성물은 임의의 적합한 양의 제2철 이온에 대한 안정화제를 함유할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 0.1 내지 약 2 중량%, 예를 들어 약 0.1 내지 약 1.8 중량%, 약 0.1 내지 약 1.6 중량%, 약 0.1 내지 약 1.4 중량%, 약 0.1 내지 약 1.2 중량% 또는 약 0.1 내지 약 1 중량%의 제2철 이온에 대한 안정화제를 포함할 수 있다.
연마 조성물은 임의의 적합한 기술에 의해 제조될 수 있고, 이들 중 다수는 당업자에게 공지되어 있다. 연마 조성물은 배취식 또는 연속식 공정으로 제조될 수 있다. 일반적으로, 연마 조성물은 이의 성분을 임의의 순서로 합함으로써 제조될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "성분"은 개별적 성분(예를 들어 연마제, 분산제, 임의적 산화제, 임의적 아미노산 등) 및 성분(예를 들어 연마제, 분산제, 임의적 산화제, 임의적 아미노산 등)의 임의의 조합을 포함한다.
예를 들어, 연마제는 물에 분산될 수 있다. 이어서, 분산제가 첨가되고 성분을 연마 조성물 내로 혼입시킬 수 있는 임의의 방법에 의해 혼합될 수 있다. 임의적 산화제 및 임의적 아미노산은 연마 조성물의 제조 동안 임의의 시점에 첨가될 수 있다. 연마 조성물은, 하나 이상의 성분, 예컨대 산화제, 예를 들어 과산화 수소를 사용하여 사용 직전(예를 들어 사용 전 약 1분 이내, 사용 전 약 1시간 이내, 또는 사용 전 약 7일 이내)에 연마 조성물에 첨가하여 사용 전에 제조될 수 있다. 또한, 연마 조성물은 연마 작업 동안 기재의 표면에서 성분을 혼합함으로써 제조될 수 있다.
연마 조성물은 연마제, 분산제, 임의적 산화제, 임의적 아미노산 및 물을 포함하는 1-패키지 시스템으로서 공급될 수 있다. 대안적으로, 연마제는 제1 용기 내에 수중 분산액으로서 공급될 수 있고, 분산제, 임의적 산화제 및 임의적 아미노산은 제2 용기 내에 건조 형태, 또는 수중 용액 또는 분산액으로서 공급될 수 있다. 산화제가 과산화 수소를 포함하는 경우, 과산화 수소는 바람직하게는 연마 조성물의 다른 성분과 별개로 공급되고 예를 들어 최종 사용자에 의해 사용 직전에(예를 들어 사용 전 1주일 이내, 사용 전 1일 이내, 사용 전 1시간 이내, 사용 전 10분 이내, 또는 사용 전 1분 이내) 연마 조성물의 다른 성분과 합해진다. 제1 및 제2 용기의 성분은 건조 형태일 수 있는 반면에, 다른 용기의 성분은 수성 분산액의 형태일 수 있다. 또한, 제1 및 제2 용기의 성분이 상이한 pH 값을 갖거나, 대안적으로 실질적으로 유사하거나 심지어 동일한 pH 값을 갖는 것이 적합하다. 다른 2-용기 또는 3 이상-용기, 연마 조성물의 성분의 조합이 당업자의 지식 내에 있다.
또한, 본 발명의 연마 조성물은 사용 전에 적절한 양의 물로 희석되도록 의도된 농축물로서 제공될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 연마 조성물 농축물은 임의적 과산화 수소와 함께 또는 임의적 과산화 수소 없이 연마제, 분산제, 임의적 산화제, 임의적 아미노산 및 물을, 적절한 양의 물에 의한 농축물의 희석시, 및 임의적 과산화 수소의 첨가시(아직 적절한 양으로 존재하지 않는 경우) 연마 조성물의 각각의 성분이 각각의 성분에 대해 상기에 언급된 적절한 범위 내의 양으로 연마 조성물에 존재하도록 하는 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마제, 분산제, 임의적 산화제, 임의적 아미노산은 각각 각각의 성분에 대해 상기에 언급된 농도보다 약 2배(예를 들어 약 3배, 약 4배 또는 약 5배) 큰 양의 농도로 존재할 수 있어, 농축물이 동일한 부피의 물(예를 들어 각각 2배의 동일한 부피의 물, 3배의 동일한 부피의 물 또는 4배의 동일한 물)로 적합한 양의 임의적 과산화 수소와 함께 희석될 때 각각의 성분이 각각의 성분에 대해 상기에 제시된 범위 내의 양으로 연마 조성물에 존재한다. 또한, 당업자에게 이해되는 바와 같이, 농축물은, 다른 성분이 농축물에 적어도 부분적으로 또는 완전히 용해되는 것을 보장하기 위해, 최종 연마 조성물에 존재하는 적절한 분율의 물을 함유할 수 있다.
또한, 본 발명은, (i) 기재를 제공하는 단계, (ii) 연마 패드를 제공하는 단계, (iii) 본원에 기재된 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계, (iv) 상기 기재를 상기 연마 패드 및 상기 화학-기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계, 및 (v) 상기 연마 패드 및 상기 화학-기계적 연마 조성물을 상기 기재에 대해 움직여 상기 기재의 표면의 적어도 일부를 마모시켜 상기 기재를 연마하는 단계를 포함하는 기재의 화학-기계적 연마 방법을 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 또한, (i) 기재를 제공하는 단계; (ii) 연마 패드를 제공하는 단계, (iii) (a) 약 0.05 내지 약 10 중량%의 연마제, (b) 선형 또는 분지형 C2-C10 알킬렌다이올인 분산제, 및 (c) 물을 포함하는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계(여기서 화학-기계적 연마 조성물은 약 2 내지 약 6의 pH를 가짐); (iv) 상기 기재를 상기 연마 패드 및 상기 화학-기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계; 및 (v) 상기 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물을 상기 기재에 대해 움직여 상기 기재의 표면의 적어도 일부를 마모시켜 상기 기재를 연마하는 단계를 포함하는 기재의 화학-기계적 연마 방법을 제공한다.
본 발명의 방법을 사용하여 연마될 수 있는 기재는 임의의 적합한 기재, 특히 하나 이상의 금속 층을 포함하는 기재일 수 있다. 금속은 임의의 적합한 금속일 수 있고, 예를 들어 금속은 텅스텐, 알루미늄, 니켈-인, 구리, 루테늄, 코발트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하거나 이들로 이루어지거나 이들로 본질적으로 이루어질 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 금속은 텅스텐이다. 바람직한 기재는 금속을 포함하거나 이로 이루어지거나 이로 본질적으로 이루어진 기재의 표면 상의 하나 이상의 층, 특히 연마에 대해 노출된 층을 포함하여, 기재의 표면 상의 금속의 적어도 일부가 마모되어(즉 제거되어) 기재를 연마한다. 일부 실시양태에서, 기재는 금속의 하나 이상의 층 및 산화 규소의 하나 이상의 층을 포함한다. 일부 바람직한 실시양태에서, 기재는 텅스텐의 하나 이상의 층 및 산화 규소의 하나 이상의 층을 포함한다. 본 발명의 연마 조성물 및 방법은, 산화 규소 표면의 에칭에 의해 회로 선을 형성한 후에, 기재를 텅스텐의 층으로 오버코팅하여 회로 선을 채움으로써 회로 선을 적합한 기재, 예를 들어 산화 규소 상에 형성하는 소위 다마신(damascene) 연마 방법에서 사용하기에 적합하다. 산화 규소 기재 상에 단리된 텅스텐 회로 선을 포함하는 기재는 적어도 텅스텐의 오버코트의 화학-기계적 연마에 의해 산화 규소 기재 표면을 노출하고 이에 따라 단리된 텅스텐 선을 기재 상에 생성하여 형성된다. 일부 실시양태에서, 이렇게 형성된 기재에 1회 이상의 후속 연마 및/또는 세척 단계를 가하여 완성된 기재를 생성할 수 있다.
따라서, 바람직한 실시양태에서, 기재는 기재의 표면 상에 텅스텐 층을 포함하고, 여기서 텅스텐 층의 적어도 일부는 마모되어 기재를 연마한다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 기재는 기재의 표면 상에 규소 산소 층을 포함하고, 여기서 산화 규소 층의 적어도 일부는 마모되어 기재를 연마한다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 기재는 기재의 표면 상에 규소 질소 층을 포함하고, 여기서 질화 규소 층의 적어도 일부는 마모되어 기재를 연마한다. 기재는 기재의 표면 상의 텅스텐 층, 기재의 표면 상의 규소 산소 층, 및 기재의 표면 상의 질화 규소 층 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 여기서 텅스텐 층, 규소 산소 층 및 질화 규소 층 중 적어도 일부는 마모되어 기재를 연마한다.
본 발명의 연마 조성물은 바람직하게는 시간이 흐름에 따라 평균 입자 크기의 감소된 성장을 나타낸다. 평균 입자 크기의 성장은 비교적 큰 입자 크기를 갖는 입자의 집단을 증가시키는 연마제 입자의 집합에 의해 야기되는 것으로 생각된다. 비교적 큰 입자 크기를 갖는 입자는 연마되는 기재에서 미세 긁힘의 증가된 생성에 기여하는 것으로 생각되고, 미세 긁힘은 증가된 기재 결함을 초래할 수 있다. 본 발명의 연마 조성물은, 기재 표면 품질에 대한, 특히 연마되는 기재의 미세 긁힘의 감소된 발생에 있어서 증진된 연마 성능을 제공하면서, 추가로 바람직하게는 기재, 특히 텅스텐 및 산화 규소를 포함하는 기재를 연마하는 데 사용될 때 충분한 제거비를 나타낸다.
본 발명의 연마 방법은 특히 화학-기계적 연마(CMP) 기기와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 전형적으로, 기기는 플래턴(platen)(이는 사용될 때 이동하며 오비탈, 선형 또는 원형 움직임으로부터 초래된 속도를 가짐), 상기 플래턴과 접촉하는 연마 패드(이동시 플래턴과 함께 움직임), 및 운반체(연마 패드의 표면과 접촉하고 이에 대해 움직임으로써 연마되도록 기재를 홀드함)를 포함한다. 기재의 연마는, 기재를 연마 패드 및 본 발명의 연마 조성물과 접촉하도록 놓은 후에 연마 패드를 기재에 대해 움직여 기재의 적어도 일부를 마모시켜 기재를 연마함으로써 발생한다.
기재는 화학-기계적 연마 조성물과 임의의 적합한 연마 패드(예를 들어 연마 표면)에 의해 평탄화되거나 연마된다. 적합한 연마 패드는 예를 들어 직조 및 부직 연마 패드를 포함한다. 또한, 적합한 연마 패드는 다양한 밀도, 경도, 두께, 압축성, 압축시 회복력 및 압축률의 임의의 적합한 중합체를 포함할 수 있다. 적합한 중합체는 예를 들어 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 나일론, 플루오로카본, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리아크릴레이트, 폴리에터, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 이들의 코폼드 제품(coformed product) 및 이들의 혼합물을 포함한다.
바람직하게는, CMP 기기는 동일 반응계 연마 종점 검출 시스템을 추가로 포함하고, 이들 중 다수는 당분야에 공지되어 있다. 워크피스의 표면으로부터 반사된 광 또는 기타 방사선을 분석함에 의한 연마 공정의 검사 및 모니터링 기술은 당분야에 공지되어 있다. 이러한 방법은 예를 들어 US 5,196,353, US 5,433,651, US 5,609,511, US 5,643,046, US 5,658,183, US 5,730,642, US 5,838,447, US 5,872,633, US 5,893,796, US 5,949,927 및 US 5,964,643에 기재되어 있다. 바람직하게는, 연마되는 워크피스에 대한 연마 공정의 진행의 검사 또는 모니터링은 연마 종점의 결정, 즉 특정 워크피스에 대한 연마 공정을 종결하는 시기의 결정을 가능하게 한다.
바람직하게는, 본 발명의 연마 조성물은 이에 의해 연마된 기재 상에 감소된 미세 긁힘을 나타낸다. 또한, 본 발명의 연마 조성물은 바람직하게는 증진된 저장 안정성을 나타낸다.
본 발명은 하기 실시양태를 특징으로 할 수 있다.
실시양태
(1) 실시양태 (1)에서, (a) 약 0.05 내지 약 10 중량%의 연마제;
(b) 선형 또는 분지형 C2-C10 알킬렌다이올인 분산제; 및
(c) 물
을 포함하는, 약 1 내지 약 7의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물이 제시된다.
(2) 실시양태 (2)에서, 실시양태 (1)의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 조성물은 약 1 내지약 5 중량%의 연마제를 포함한다.
(3) 실시양태 (3)에서, 실시양태 (1) 또는 실시양태 (2)의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 여기서 조성물은 약 2.5 내지 약 3.5 중량%의 연마제를 포함한다.
(4) 실시양태 (4)에서, 실시양태 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 여기서 연마제는 처리된 알루미나, 콜로이드성 실리카, 흄드 실리카, 표면-개질된 실리카 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
(5) 실시양태 (5)에서, 실시양태 (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 연마제는 콜로이드성 실리카이다.
(6) 실시양태 (6)에서, 실시양태 (5)의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 여기서 콜로이드성 실리카는 약 10 내지 약 100 nm의 평균 입자 크기를 갖는다.
(7) 실시양태 (7)에서, 실시양태 (6)의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 여기서 콜로이드성 실리카는 약 30 내지 약 70 nm의 평균 입자 크기를 갖는다.
(8) 실시양태 (8)에서, 실시양태 (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 조성물은 약 0.5 내지 약 20 중량%의 분산제를 포함한다.
(9) 실시양태 (9)에서, 실시양태 (1) 내지 (8) 중 어느 하나의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 여기서 조성물은 약 1 내지 약 15 중량%의 분산제를 포함한다.
(10) 실시양태 (10)에서, 실시양태 (1) 내지 (9) 중 어느 하나의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 여기서 조성물은 약 3 내지 약 10 중량%의 분산제를 포함한다.
(11) 실시양태 (11)에서, 실시양태 (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 여기서 화학-기계적 연마 조성물은 약 2 내지 약 5의 pH를 갖는다.
(12) 실시양태 (12)에서, 실시양태 (1) 내지 (11) 중 어느 하나의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 여기서 화학-기계적 연마 조성물은 약 2 내지 약 4의 pH를 갖는다.
(13) 실시양태 (13)에서, 실시양태 (1) 내지 (12) 중 어느 하나의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 여기서 분산제는 선형 또는 분지형 C2-C7 알킬렌다이올이다.
(14) 실시양태 (14)에서, 실시양태 (1) 내지 (13) 중 어느 하나의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 여기서 분산제는 선형 또는 분지형 C4-C7 알킬렌다이올이다.
(15) 실시양태 (15)에서, 실시양태 (1) 내지 (14) 중 어느 하나의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 여기서 분산제는 1,3-부탄다이올, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 1,7-헵탄다이올 또는 이들의 조합이다.
(16) 실시양태 (16)에서, 실시양태 (1) 내지 (15) 중 어느 하나의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 여기서 분산제는 1,4-부탄다이올이다.
(17) 실시양태 (17)에서, 실시양태 (1)의 화학-기계적 연마 조성물이 제시되되, 여기서 분산제는 선형 C2-C10 알킬렌다이올이다.
(18) 실시양태 (18)에서, (i) 기재를 제공하는 단계;
(ii) 연마 패드를 제공하는 단계;
(iii) (a) 약 0.05 내지 약 10 중량%의 연마제,
(b) 선형 또는 분지형 C2-C10 알킬렌다이올인 분산제, 및
(c) 물
을 포함하는, 약 2 내지 약 6의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계
(iv) 상기 기재를 상기 연마 패드 및 상기 화학-기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계; 및
(v) 상기 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물을 상기 기재에 대해 움직여 상기 기재의 표면의 적어도 일부를 마모시켜 상기 기재를 연마하는 단계
를 포함하는 기재의 화학-기계적 연마 방법이 제시된다.
(19) 실시양태 (19)에서, 실시양태 (18)의 방법이 제시되되, 조성물은 약 1 내지 약 5 중량%의 연마제를 포함한다.
(20) 실시양태 (20)에서, 실시양태 (18) 또는 실시양태 (19)의 방법이 제시되되, 여기서 조성물은 약 2.5 내지 약 3.5 중량%의 연마제를 포함한다.
(21) 실시양태 (21)에서, 실시양태 (18) 내지 (20) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 연마제는 처리된 알루미나, 콜로이드성 실리카, 흄드 실리카, 표면-개질된 실리카 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
(22) 실시양태 (22)에서, 실시양태 (18) 내지 (21) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 연마제는 콜로이드성 실리카이다.
(23) 실시양태 (23)에서, 실시양태 (22)의 방법에 제시되되, 여기서 콜로이드성 실리카는 약 10 내지 약 100 nm의 평균 입자 크기를 갖는다.
(24) 실시양태 (24)에서, 실시양태 (23)의 방법이 제시되되, 여기서 콜로이드성 실리카는 약 30 내지 약 70 nm의 평균 입자 크기를 갖는다.
(25) 실시양태 (25)에서, 실시양태 (18) 내지 (24) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 조성물은 약 0.5 내지 약 20 중량%의 분산제를 포함한다.
(26) 실시양태 (26)에서, 실시양태 (18) 내지 (25) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 조성물은 약 1 내지 약 15 중량%의 분산제를 포함한다.
(27) 실시양태 (27)에서, 실시양태 (18) 내지 (26) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 조성물은 약 3 내지 약 10 중량%의 분산제를 포함한다.
(28) 실시양태 (28)에서, 실시양태 (18) 내지 (27) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 화학-기계적 연마 조성물은 약 2 내지 약 5의 pH를 갖는다.
(29) 실시양태 (29)에서, 실시양태 (18) 내지 (28) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 화학-기계적 연마 조성물은 약 2 내지 약 4의 pH를 갖는다.
(30) 실시양태 (30)에서, 실시양태 (18) 내지 (29) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 분산제는 선형 또는 분지형 C2-C7 알킬렌다이올이다.
(31) 실시양태 (31)에서, 실시양태 (18) 내지 (30) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 분산제는 선형 또는 분지형 C4-C7 알킬렌다이올이다.
(32) 실시양태 (32)에서, 실시양태 (18) 내지 (31) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 분산제는 1,3-부탄다이올, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 1,7-헵탄다이올 또는 이들의 조합이다.
(33) 실시양태 (33)에서, 실시양태 (18) 내지 (32) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 분산제는 1,4-부탄다이올이다.
(34) 실시양태 (34)에서, 실시양태 (18)의 방법이 제시되되, 여기서 분산제는 선형 C2-C10 알킬렌다이올이다.
(35) 실시양태 (35)에서, 실시양태 (18) 내지 (34) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 기재는 기재의 표면 상에 텅스텐 층을 포함하고, 텅스텐 층의 적어도 일부는 마모되어 기재를 연마한다.
(36) 실시양태 (36)에서, 실시양태 (18) 내지 (35) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 기재는 기재의 표면 상에 규소 산소 층을 추가로 포함하고, 규소 산소 층의 적어도 일부는 마모되어 기재를 연마한다.
(37) 실시양태 (37)에서, 실시양태 (18) 내지 (36) 중 어느 하나의 방법이 제시되되, 여기서 기재는 기재의 표면 상에 규소 질소 층을 추가로 포함하고, 규소 질소 층의 적어도 일부는 마모되어 기재를 연마한다.
하기 실시예는 추가로 본 발명을 예시하나, 당연히 이의 범위를 어떤 식으로든 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1
본 실시예는 본 발명의 실시양태에 따른 콜로이드성 실리카 및 분산제를 포함하는 연마 조성물의 안정성을 입증한다.
연마 조성물 1A 내지 1G는 표 1에 제시된 바와 같이 pH 3, 4 또는 5에서 콜로이드성 실리카(Akzo Nobel CJ2-2) 3 중량%, 말론산 1335 ppm, 글리신 500 ppm, 10% 질산 제2철 용액 618 ppm, 과산화 수소 2.5 중량%, Kathlon(상표) 및 다양한 양의 1,4-부탄다이올(즉 분산제)을 포함하였다. 평균 입자 크기를, 연마 조성물의 제조 직후 및 45℃에서 1, 2 및 3주 동안 연마 조성물을 저장한 후에, Malvern Panalytical(Malvern, UK)로부터 입수가능한 입자 크기 측정 기기를 사용하여 결정하였다. 결과를 도 1에 그래프로 나타냈다.
분산제의 양 및 연마 조성물 1A 내지 1G의 pH
연마 조성물 분산제 (중량%) pH 초기 평균 입자 크기 (nm)
1A (비교용) 0 3 80
1B (비교용) 0 4 80
1C (비교용) 0 5 80
1D (본 발명) 2 3 120
1E (본 발명) 2 5 120
1F (본 발명) 10 3 120
1G (본 발명) 10 5 120
도 1에 나타낸 결과로부터 자명한 바와 같이, 콜로이드성 실리카를 함유하나 분산제는 함유하지 않으며 약 80 nm의 초기 평균 입자 크기를 갖는 연마 조성물 1A 내지 1C에 존재하는 입자는, 45℃에서 3주 동안 연마 조성물의 저장 후에, 약 120 nm(연마 조성물 1A), 약 160 nm(연마 조성물 1B) 및 약 200 nm(연마 조성물 1C)로의 평균 입자 크기 증가를 나타냈다. 이들 입자 크기 증가는 pH 3(연마 조성물 1A), pH 4(연마 조성물 1B) 및 pH 5(연마 조성물 1C) 각각에서 발생하였다.
각각 3 및 5의 pH 값에서 10 중량%의 분산제를 함유하며 약 120 nm의 초기 평균 입자 크기를 갖는 연마 조성물 1F 및 1G는, 45℃에서 3주 동안 저장 후에, 약 130 nm(연마 조성물 1F) 및 약 150 nm(연마 조성물 1G)로의 평균 입자 크기 증가를 나타냈다. 45℃에서 3주 동안 저장 후에 평균 입자 크기의 최소 증가(약 8%)는 pH 3에서 콜로이드성 실리카 및 10 중량%의 분산제를 함유하는 연마 조성물 1F에서 관찰되었다. 이들 결과에 의해 입증된 바와 같이, 분산제의 존재는 집합을 억제하고 이에 따라 평균 입자 크기의 증가를 방지하였다. 예를 들어, pH 3을 가지며 분산제는 갖지 않는 연마 조성물 1A는 약 50%의 입자 크기 증가를 나타낸 반면에, pH 3을 가지며 10 중량%의 분산제를 갖는 연마 조성물 1F는 약 8%의 입자 크기 증가를 나타냈다.
실시예 2
본 실시예는 본 발명의 실시양태에 따른 설폰산-함유 중합체에 의해 표면-처리된 알루미나 및 분산제를 포함하는 연마 조성물의 안정성을 입증한다.
연마 조성물 2A 내지 2G는 표 2에 제시된 바와 같이 2 또는 4의 pH에서 설폰산-함유 중합체로 표면-처리된 알루미나 250 ppm, 말론산 1080 ppm, 리신 1000 ppm, 아르기닌 1000 ppm, 질산 제2철 500 ppm, 과산화 수소 0.5 중량%, Kathlon(상표) 및 다양한 양의 1,4-부탄다이올(즉 분산제)을 함유하였다. 평균 입자 크기를 연마 조성물의 제조 직후에 및 45℃에서 1, 2 및 3주 동안 저장한 후에 Malvern Panalytical(Malvern, UK)로부터 입수가능한 입자 크기 측정 기기를 사용하여 결정하였다. 결과를 도 2에 그래프로 나타냈다.
분산제 의 양 및 연마 조성물 2A 내지 2G의 pH
연마 조성물 분산제 (중량%) pH
2A (비교용) 0 2
2B (비교용) 0 4
2C (본 발명) 0.5 2
2D (본 발명) 2 2
2E (본 발명) 2 4
2F (본 발명) 10 2
2G (본 발명) 10 4
도 2에 나타낸 결과로부터 자명한 바와 같이, 설폰산-함유 중합체로 표면-처리된 알루미나를 함유하나 분산제는 함유하지 않으며 약 150 nm의 초기 평균 입자 크기를 갖는 연마 조성물 2A 및 2B에 존재하는 입자는, 45℃에서 3주 동안 저장 후에, 약 950 nm(연마 조성물 2A) 및 약 800 nm(연마 조성물 2B)로의 평균 입자 크기 증가를 나타냈다. 이들 입자 크기 증가는 pH 2(연마 조성물 2A) 및 pH 4(연마 조성물 2B) 각각에서 발생하였다. 연마 조성물 2A 및 2B의 평균 입자 크기 증가는 각각 약 630% 및 530%였다.
2 또는 4의 pH 값에서 0.5 내지 10 중량%의 분산제를 함유하는 연마 조성물 2C 내지 2G는, 45℃에서 3주 동안 저장한 후에, 입자 크기 증가를 실질적으로 나타내지 않았다. 이들 결과에 의해 입증되는 바와 같이, 설폰산-함유 중합체로 표면-처리된 알루미나를 포함하는 연마 조성물에서 분산제의 존재는 집합을 실질적으로 완전히 억제하고 평균 입자 크기 증가를 방지하였다.
실시예 3
본 실시예는 본 발명의 실시양태에 따른 연마제 및 분산제를 포함하는 연마 조성물에 의해 제공되는 텅스텐 및 산화 규소의 제거비를 입증한다.
연마 조성물 3A 내지 3E는 pH 4.0에서 콜로이드성 실리카(평균 입자 크기: 75 nm) 3 중량%, 10 중량% 질산 제2철 용액 1500 ppm, 말론산 3240 ppm, 리신 2000 ppm, Kathlon(상표) 15 ppm을 포함하였다. 연마 조성물 3A(비교용)는 분산제를 함유하지 않았다. 연마 조성물 3B 내지 3E(본 발명)는 각각 1 중량%, 3 중량%, 7 중량% 및 9 중량%의 1,4-부탄다이올(즉 분산제)을 추가로 함유하였다. 텅스텐 또는 산화 규소의 블랭킷 층을 포함하는 별개의 기재를 5개의 연마 조성물(연마 조성물 3A 내지 3E)로 연마하였다. 연마 후에, 텅스텐 및 산화 규소의 제거비를 결정하였고, 결과를 표 3에 나타냈다.
분산제의 함수로서 텅스텐(W) 및 산화 규소(SiO) 제거비
연마 조성물 분산제 (중량%) W 제거비 (Å) SiO 제거비 (Å)
3A (비교용) 0 184 394
3B (본 발명) 1 175 367
3C (본 발명) 3 182 343
3D (본 발명) 7 167 318
3E (본 발명) 9 162 310
표 3에 제시된 결과로부터 자명하듯이, 분산제의 존재가 본원 실시예 1에서 입증된 바와 같이 입자 크기 성장을 유의미하게 억제하는 반면에, 0 중량%( 연마 조성물 3A)에서 9 중량%(연마 조성물 3E)로의 1,4-부탄다이올 분산제의 양의 증가는 텅스텐 및 산화 규소의 제거비가 다소 감소되면서 유용하였다.
본원에 인용된 간행물, 특허 출원 및 특허를 포함한 모든 참고 문헌은 각각의 참고 문헌이 개별적이고 구체적으로 참고로 포함되고 본원에 전체적으로 제시된 것과 동일한 정도로 참고로 포함된다.
단수의 표현 및 "적어도 하나" 및 유사한 지시어의 사용은 본 발명을 설명하는 맥락에서(특히 다음 청구범위의 맥락에서) 본원에서 지시되거나 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 단수 및 복수의 표현을 모두 포함한다. 하나 이상의 항목의 목록 뒤에 용어 "적어도 하나"가 사용되는 것(예를 들어 "A 및 B 중 적어도 하나")은 여기에 다르게 명시되거나 문맥 상 명백히 모순되지 않는 한, 나열된 항목에서 선택된 하나의 항목(A 또는 B) 또는, 열거된 항목 중 둘 이상의 임의의 조합(A 및 B)을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. "포함하는", "갖는", "비롯하여" 및 "함유하는"이라는 용어는 달리 언급되지 않는 한 개방형 용어로 해석되어야 한다 (즉, "포함하지만 이에 제한되지 않는"을 의미함). 본 명세서에서 값의 범위의 언급은 단지 다르게 지시되지 않는 한, 범위 내에 속하는 각각의 개별 값을 개별적으로 지칭하는 속기 방법으로서 기능하기 위한 것이며, 각각의 개별 값은 마치 본 명세서에서 개별적으로 인용된 것처럼 명세서에 통합된다. 본원에 기술된 모든 방법은 본원에 달리 지시되거나 문맥 상 명백하게 모순되지 않는 한 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 모든 예 또는 예시적인 언어 (예를 들어 "예컨대")의 사용은 단지 본 발명을 더 잘 설명하기 위한 것이며 달리 청구되지 않는 한 본 발명의 범위에 제한을 두지 않는다. 본 명세서의 어떤 언어도 본 발명의 실시에 필수적인 것으로 주장되지 않은 요소를 나타내는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명을 수행하기 위해 본 발명자들에게 알려진 최상의 모드를 포함하여 본 발명의 바람직한 실시양태가 본 명세서에 기술되어있다. 이들 바람직한 실시양태의 변형은 상기 설명을 읽으면 당업자에게 명백해질 수 있다. 본 발명자들은 당업자가 이러한 변형을 적절히 채택할 것을 기대하며, 본 발명자들은 본 명세서에서 구체적으로 설명된 것과 다르게 본 발명을 실시되도록 의도한다. 따라서, 본 발명은 적용 가능한 법률에 의해 허용되는 바와 같이 여기에 첨부된 청구 범위에 인용된 주제의 모든 수정 및 등가물을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 달리 지시되거나 문맥상 명백하게 모순되지 않는 한, 모든 가능한 변형에서 상기 기재된 요소의 임의의 조합이 본 발명에 포함된다.

Claims (22)

  1. (a) 약 0.05 내지 약 10 중량%의 연마제(abrasive);
    (b) 선형 또는 분지형 C2-C10 알킬렌다이올인 분산제; 및
    (c) 물
    을 포함하는, 약 1 내지 약 7의 pH를 갖는 화학-기계적 연마(polishing) 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    조성물이 약 2 내지 약 5 중량%의 연마제를 포함하는, 화학-기계적 연마 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    연마제가, 처리된 알루미나, 콜로이드성 실리카, 흄드 실리카, 표면-개질된 실리카 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 화학-기계적 연마 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    연마제가 콜로이드성 실리카인, 화학-기계적 연마 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    콜로이드성 실리카가 약 10 내지 약 100 nm의 평균 입자 크기를 갖는, 화학-기계적 연마 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    조성물이 약 0.5 내지 약 20 중량%의 분산제를 포함하는, 화학-기계적 연마 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    화학-기계적 연마 조성물이 약 2 내지 약 5의 pH를 갖는, 화학-기계적 연마 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    분산제가 선형 또는 분지형 C2-C7 알킬렌다이올인, 화학-기계적 연마 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    분산제가 1,3-부탄다이올, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 1,7-헵탄다이올 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 화학-기계적 연마 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    분산제가 1,4-부탄다이올인, 화학-기계적 연마 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    분산제가 선형 C2-C10 알킬렌다이올인, 화학-기계적 연마 조성물.
  12. (i) 기재를 제공하는 단계;
    (ii) 연마 패드를 제공하는 단계;
    (iii) (a) 약 0.05 내지 약 10 중량%의 연마제,
    (b) 선형 또는 분지형 C2-C10 알킬렌다이올인 분산제, 및
    (c) 물
    을 포함하는, 약 2 내지 약 6의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계;
    (iv) 상기 기재를 상기 연마 패드 및 상기 화학-기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계; 및
    (v) 상기 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물을 상기 기재에 대해 움직여 상기 기재의 표면의 적어도 일부를 마모시켜 상기 기재를 연마하는 단계
    를 포함하는 기재의 화학-기계적 연마 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    조성물이 약 1 내지 약 5 중량%의 연마제를 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    연마제가, 처리된 알루미나, 콜로이드성 실리카, 흄드 실리카, 표면-개질된 실리카 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    연마제가 콜로이드성 실리카인, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    콜로이드성 실리카가 약 10 내지 약 100 nm의 평균 입자 크기를 갖는, 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    조성물이 약 0.5 내지 약 20 중량%의 분산제를 포함하는, 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    화학-기계적 연마 조성물이 약 2 내지 약 5의 pH를 갖는, 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    분산제가 선형 또는 분지형 C2-C7 알킬렌다이올인, 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    분산제가 1,3-부탄다이올, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 1,7-헵탄다이올 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 방법.
  21. 제12항에 있어서,
    분산제가 1,4-부탄다이올인, 방법.
  22. 제12항에 있어서,
    기재가 상기 기재의 표면 상에 텅스텐 층을 포함하고, 상기 텅스텐 층의 적어도 일부가 마모되어 상기 기재를 연마하는, 방법.
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