KR20240063973A - 유전체의 cmp에 사용하기 위한 고분자량 중합체를 함유하는 실리카계 슬러리 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 약 3.0 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제; (b) 약 400 kDa 내지 약 7000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 음이온성 중합체; 및 (c) 물을 포함하고 적어도 약 1 cPs의 점도, 약 0.2 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비, 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다. 본 발명은 추가적으로 (a) 약 3.0 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제; (b) 약 300 kDa 내지 약 7000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 비이온성 중합체; 및 (c) 물을 포함하고 적어도 약 2 cPs의 점도 및, 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한 상기 조성물을 사용하여 기판, 특히 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 폴리실리콘, 또는 이들의 조합을 포함하는 기판을 화학-기계적으로 연마하는 방법을 제공한다.

Description

유전체의 CMP에 사용하기 위한 고분자량 중합체를 함유하는 실리카계 슬러리 조성물
집적 회로 및 다른 전자 기기의 제조 과정에서, 전도성, 반도성 및 유전성 물질의 다중층이 기판 표면 상에 증착되거나 이로부터 제거된다. 물질의 층이 순차적으로 기판 상에 증착되고 이로부터 제거됨에 따라, 기판의 최상부 표면은 평탄하지 않게 될 수 있어서 평탄화를 필요로 할 수 있다. 표면을 평탄화하는 것, 또는 표면을 "연마하는 것"은 기판의 표면으로부터 물질을 제거하여 일반적으로 균일하고 평탄한 표면을 형성하는 공정이다. 평탄화는 요망되지 않는 표면 형상 및 표면 결함, 예컨대 거친 표면, 응집된 물질, 결정 격자 손상, 스크래치, 및 오염된 층 또는 물질을 제거하는 데에 유용하다. 평탄화는 또한 피쳐(feature)를 채우고 후속 금속화 및 처리 단계를 위한 균일한 표면을 제공하기 위해 사용된 과량으로 증착된 물질을 제거함으로써 피쳐를 기판 상에 형성하는 데에 유용하다.
기판의 표면을 평탄화 또는 연마하기 위한 조성물 및 방법은 관련 기술분야에 널리 공지되어 있다. 화학-기계적 평탄화, 또는 화학-기계적 연마 (CMP)는 기판을 평탄화하기 위해 사용되는 통상적인 기술이다. CMP에서는 기판으로부터 물질을 선택적으로 제거하기 위해 CMP 조성물 또는 더 간단히는 연마 조성물 (연마 슬러리라고도 지칭됨)로서 공지되어 있는 화학적 조성물을 사용한다. 전형적으로 기판의 표면을 연마 조성물로 포화된 연마 패드 (예를 들어, 연마 천 또는 연마 디스크)와 접촉시킴으로써 연마 조성물이 기판에 닿게 한다. 기판의 연마는 전형적으로 연마 조성물의 화학적 활성 및/또는 연마 조성물에 현탁되거나 연마 패드 (예를 들어, 고정된 연마성 연마 패드)에 혼입된 연마제의 기계적 활성에 의해 추가로 보조된다.
집적 회로의 크기가 감소하고 칩에 포함되는 집적 회로의 개수가 증가함에 따라, 전형적인 칩 상의 제한된 가용 공간에 순응하기 위해 회로를 구성하는 부품들을 서로 더 가깝게 배치해야 한다. 회로들 사이의 효과적인 분리는 최적의 반도체 성능을 보장하기 위해 중요하다. 이를 위해, 얕은 트렌치를 반도체 기판에 식각하고 절연 물질로 채움으로써 집적 회로의 활성 영역들을 분리한다. 예를 들어, 얕은 트렌치 분리(shallow trench isolation) (STI)는 실리콘 질화물 층을 실리콘 기판 상에 형성하고, 얕은 트렌치를 식각 또는 포토리소그래피를 통해 형성하고, 유전성 층을 증착하여 트렌치를 채우는 공정이다. 이러한 방식으로 형성된 트렌치의 깊이는 다양하기 때문에, 모든 트렌치가 완전히 채워지는 것을 보장하기 위해 전형적으로 과량의 유전성 물질을 기판 상에 증착할 필요가 있다. 유전성 물질 (예를 들어, 실리콘 산화물)은 그 아래의 기판 표면 형상에 순응한다.
따라서, 유전성 물질이 배치된 후에, 증착된 유전성 물질의 표면은 유전성 물질 내의 트렌치에 의해 분리된 유전성 물질의 융기 영역의 불균일한 조합에 의해 특징지어질 수 있고, 여기서 유전성 물질의 융기 영역 및 트렌치는 그 아래의 표면의 상응하는 융기 영역 및 트렌치와 정렬된다. 융기된 유전성 물질 및 트렌치를 포함하는 기판 표면의 영역은 기판의 패턴 구역, 예를 들어, "패턴 물질", "패턴 산화물", 또는 "패턴 유전체"라고 지칭된다. 패턴 구역은 트렌치 높이에 대한 유전성 물질의 융기 영역의 높이의 차이인 "단차"에 의해 특징지어질 수 있다.
과량의 유전성 물질은 전형적으로 추가의 처리를 위한 평탄한 표면을 추가적으로 제공하는 CMP 공정에 의해 제거된다. 융기 영역 물질의 제거 동안, 트렌치로부터 일정량의 물질도 제거될 것이다. 트렌치로부터의 이러한 물질 제거는 "트렌치 침식" 또는 "트렌치 손실"이라고 지칭된다. 트렌치 손실분은 초기 단차를 제거함으로써 패턴 유전성 물질의 평탄화를 달성할 때 트렌치로부터 제거된 물질의 양 (예를 들어, 옹스트롬 단위 (Å)의 두께)이다. 트렌치 손실분은 초기 트렌치 두께로부터 최종 트렌치 두께를 뺀 값으로서 계산된다. 바람직하게는, 트렌치로부터의 물질의 제거 속도는 융기 영역으로부터의 제거 속도보다 훨씬 더 낮다. 따라서, 융기 영역의 물질이 (트렌치로부터 제거되는 물질에 비해 더 빠른 속도로) 제거됨에 따라, 패턴 유전체는 처리된 기판 표면의 "블랭킷" 영역, 예를 들어, "블랭킷 유전체" 또는 "블랭킷 산화물"이라고 지칭될 수 있는 고도로 평탄화된 표면이 된다.
연마 조성물은 그의 연마 속도 (즉, 제거 속도) 및 그의 평탄화 효율에 따라 특징지어질 수 있다. 연마 속도는 기판 표면으로부터의 물질의 제거 속도를 지칭하는 것이며 통상적으로 시간 단위당 (예를 들어, 분당) 길이 단위 (예를 들어, 옹스트롬 단위 (Å)의 두께)의 관점으로 표현된다. 기판의 다양한 영역 또는 연마 단계의 다양한 시기와 관련된 다양한 제거 속도는 공정 성능을 평가하는 데에 중요할 수 있다. "패턴 제거 속도" 또는 "활성 제거 속도"는 기판이 상당한 단차를 나타내는 공정 시기에서 패턴 유전성 층의 융기 영역으로부터의 유전성 물질의 제거 속도이다. "블랭킷 제거 속도"는, 연마 단계가 끝날 즈음에 단차가 현저히 (예를 들어, 본질적으로 완전히) 감소될 때, 패턴 유전성 층의 평탄화된 (즉, "블랭킷") 영역으로부터의 유전성 물질의 제거 속도를 지칭하는 것이다. 평탄화 효율은 기판으로부터 제거된 물질의 양에 대한 단차 감소분과 관련이 있다 (즉, 단차 감소분을 트렌치 손실분으로 나눈 것임). 구체적으로, 평탄한 표면을 형성하기 위해서는, 연마 표면, 예를 들어, 연마 패드를 먼저 표면의 "높은 지점"과 접촉시켜 물질을 제거해야 한다. 물질을 덜 제거함으로써 평탄한 표면을 달성하는 공정은 평탄성을 달성하기 위해 더 많은 물질을 제거해야 하는 공정보다 더 효율적인 것으로 간주된다.
종종 STI 공정의 유전체 연마 단계에서 패턴 물질의 제거 속도는 속도-제한적일 수 있기 때문에, 기기 처리량을 증가시키기 위해서는 높은 제거 속도가 요망된다. 그러나, 일반적으로, 높은 제거 속도를 달성하려면 높은 연마제 (예를 들어, 콜로이드성 실리카) 로딩이 필요하다. 따라서, 높은 연마제 (예를 들어, 콜로이드성 실리카) 로딩을 갖는, 관례적으로 사용되는 연마 조성물은 엄청나게 비싸다.
따라서, 높은 연마제 (예를 들어, 콜로이드성 실리카) 로딩을 필요로 하지 않으면서도 패턴 물질의 높은 제거 속도를 나타낼 수 있는 화학-기계적 연마를 위한 자가-정지(self-stopping) CMP 조성물 및 방법이 여전히 필요하다.
본 발명은 이러한 연마 조성물 및 방법을 제공한다. 본 발명의 이러한 이점 및 다른 이점뿐만 아니라 본 발명에 따른 추가적인 특징은 본원에서 제공된 발명의 설명으로부터 명백해질 것이다.
발명의 간단한 요약
본 발명은 (a) 약 0.001 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제; (b) 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 음이온성 중합체; 및 (c) 물을 포함하고, 적어도 약 1 cPs의 점도, 약 0.2 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비, 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 (a) 약 0.001 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제; (b) 약 300 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 비이온성 중합체; 및 (c) 물을 포함하고, 적어도 약 1.2 cPs의 점도, 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다.
본 발명은 추가로 (i) 기판을 제공하는 단계, (ii) 연마 패드를 제공하는 단계, (iii) (a) 약 0.001 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제; (b) 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 음이온성 중합체; 및 (c) 물을 포함하고, 적어도 약 1 cPs의 점도, 약 0.2 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비, 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계, (iv) 기판을 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계, (v) 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물을 기판에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 기판의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 단계를 포함하는, 기판의 화학-기계적 연마 방법을 제공한다.
본 발명은 추가로 (i) 기판을 제공하는 단계, (ii) 연마 패드를 제공하는 단계, (iii) (a) 약 0.001 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제; (b) 약 300 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 비이온성 중합체; 및 (c) 물을 포함하고, 적어도 약 1.2 cPs의 점도, 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계, (iv) 기판을 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계, (v) 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물을 기판에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 기판의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 단계를 포함하는, 기판의 화학-기계적 연마 방법을 제공한다.
도 1은 실시예 1에 기술된 바와 같은, 중합체를 함유하지 않는 대조군 연마 조성물과 비교된, 8 wt%의 실리카 연마제 및 약 450 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 1000 ppm의 폴리아크릴산 중합체를 함유하는 연마 조성물에 대한 동적 광 산란 (DLS) 입자 크기 (nm)의 함수로서의 TEOS 제거 속도 (Å/min)를 보여주는 플롯이다.
도 2a는, 실시예 3에 기술된 바와 같은, 3 wt%의 실리카 연마제 또는 5 wt%의 실리카 연마제를 함유하는 연마 조성물에 대한 폴리아크릴산 중합체 분자량 (Da)의 함수로서의 TEOS 제거 속도 (Å/min)를 보여주는 플롯이다.
도 2b는, 실시예 3에 기술된 바와 같은, 3 wt%의 실리카 연마제 또는 5 wt%의 실리카 연마제를 함유하는 연마 조성물에 대한 폴리아크릴산 중합체 분자량 (Da)의 함수로서의 SiN 제거 속도 (Å/min)를 보여주는 플롯이다.
도 3은, 실시예 3에 기술된 바와 같은, 3 wt%의 실리카 연마제 또는 5 wt%의 실리카 연마제를 함유하는 연마 조성물에 대한 연마 조성물 점도 (cPs)의 함수로서의 TEOS 제거 속도 (Å/min)를 보여주는 플롯이다.
도 4a는, 실시예 3에 기술된 바와 같은, 3 wt%의 실리카 연마제를 함유하는 연마 조성물에 대한 중합체 분자량 (kDa)의 함수로서의 점도 (cPs)를 보여주는 플롯이다.
도 4b는, 실시예 3에 기술된 바와 같은, 3 wt%의 실리카 연마제를 함유하는 연마 조성물에 대한 중합체 분자량 (kDa)의 함수로서의 TEOS 제거 속도 (Å/min)를 보여주는 플롯이다.
도 5는, 실시예 6에 기술된 바와 같은, 중합체를 함유하지 않는 대조군 연마 조성물에 비교된, 약 800 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리아크릴산 중합체를 함유하는 연마 조성물에 대한 실리카 연마제 로딩 (wt%)의 함수로서의 점도 (cPs)를 보여주는 플롯이다.
도 6a는, 실시예 6에 기술된 바와 같은, 중합체를 함유하지 않는 대조군 연마 조성물에 비교된, 약 800 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리아크릴산 중합체를 함유하는 연마 조성물에 대한 실리카 연마제 로딩 (wt%)의 함수로서의 TEOS 제거 속도 (Å/min)를 보여주는 플롯이다.
도 6b는, 실시예 6에 기술된 바와 같은, 약 800 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리아크릴산 중합체를 임의로 함유하는 연마 조성물에 대한 실리카 연마제 로딩 (wt%)의 함수로서의 SiN 제거 속도 (Å/min)를 보여주는 플롯이다.
도 6c는, 실시예 6에 기술된 바와 같은, 중합체를 함유하지 않는 대조군 연마 조성물에 비교된, 약 800 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리아크릴산 중합체를 함유하는 연마 조성물에 대한 점도 (cPs)의 함수로서의 TEOS 제거 속도 (Å/min)를 보여주는 플롯이다.
도 6d는, 실시예 6에 기술된 바와 같은, 중합체를 함유하지 않는 대조군 연마 조성물에 비교된, 약 800 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리아크릴산 중합체를 함유하는 연마 조성물에 대한 점도 (cPs)의 함수로서의 SiN 제거 속도 (Å/min)를 보여주는 플롯이다.
본 발명은 (a) 약 0.001 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제; (b) 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 음이온성 중합체; 및 (c) 물을 포함하거나 이로 본질적으로 이루어지거나 이로 이루어지고, 적어도 약 1 cPs의 점도, 약 0.2 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비, 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다. 추가적으로, 본 발명은 (a) 약 0.001 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제; (b) 약 300 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 비이온성 중합체; 및 (c) 물을 포함하거나 이로 본질적으로 이루어지거나 이로 이루어지고, 적어도 약 1.2 cPs의 점도, 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공한다.
연마 조성물은 실리카 연마제를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "실리카 연마제", "실리카 연마제 입자", "실리카 입자", 및 "연마제 입자"는 상호교환적으로 사용될 수 있고, 임의의 실리카 입자 (예를 들어, 콜로이드성 실리카 입자)를 지칭하는 것일 수 있다. 실리카 입자 (예를 들어, 콜로이드성 실리카 입자)는 개질 (예를 들어, 표면 개질)되거나 개질되지 않을 수 있고, 음의 고유 제타 전위 또는 양의 고유 제타 전위를 가질 수 있다. 본원에서 사용되는 어구 "고유 제타 전위"는 실리카 연마제를 연마 조성물에 첨가하기 전의 실리카 연마제의 제타 전위를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 고유 제타 전위는, 중성의 (즉, 약 7의 pH를 갖는) 수용액에서 측정된, 실리카 연마제를 연마 조성물에 첨가하기 전의 실리카 연마제의 제타 전위를 지칭하는 것일 수 있다. 통상의 기술자라면, 실리카 연마제를 연마 조성물에 첨가하기 전의 실리카 연마제가 음의 고유 제타 전위를 갖는지 양의 고유 제타 전위를 갖는지를 결정할 수 있을 것이다. 실리카 연마제 (예를 들어, 콜로이드성 실리카 입자)와 같은 분산된 입자 상의 전하는 통상적으로 제타 전위 (또는 동전기 전위)라고 지칭된다. 입자의 제타 전위는 입자를 둘러싸는 이온의 전기적인 전하와 그것이 측정되는 조성물의 벌크 용액 (예를 들어, 액체 캐리어 및 이에 용해되어 있는 임의의 다른 성분)의 전기적인 전하 사이의 전기적인 전위차를 지칭하는 것이다. 제타 전위는 전형적으로 수성 매질의 pH에 따라 달라진다. 주어진 연마 조성물에 있어서, 입자의 등전점은 제타 전위가 0인 pH로서 정의된다. pH가 등전점으로부터 증가하거나 감소함에 따라, 표면 전하 (및 이에 따른 제타 전위)는 상응하게 (음의 또는 양의 제타 전위 값으로) 감소하거나 증가한다. 연마 조성물의 고유 제타 전위 및 제타 전위는 디스퍼전 테크놀로지즈, 인크.(Dispersion Technologies, Inc.) (미국 뉴욕주 베드포드 힐스 소재)로부터 입수 가능한 모델 DT-1202 음향 및 전기-음향 분광계를 사용하여 수득될 수 있다. 본원에서 사용되는 어구 "음의 제타 전위"는 연마 조성물에서 측정 시 음의 표면 전하를 나타내는 실리카 연마제를 지칭하는 것이다. 본원에서 사용되는 어구 "양의 제타 전위"는 연마 조성물에서 측정 시 양의 표면 전하를 나타내는 실리카 연마제를 지칭하는 것이다.
일부 실시양태에서, 실리카 연마제는 연마 조성물에서 측정 시 0 mV 미만의 제타 전위를 갖고, 즉, 실리카 연마제는 연마 조성물에서 측정 시 음의 제타 전위를 갖는다. 예를 들어, 실리카 연마제는 화학-기계적 연마 조성물에서 -10 mV 이하의 제타 전위, 화학-기계적 연마 조성물에서 -20 mV 이하의 제타 전위, 화학-기계적 연마 조성물에서 -30 mV 이하의 제타 전위, 또는 화학-기계적 연마 조성물에서 -40 mV 이하의 제타 전위를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 실리카 연마제는 약 0 mV 내지 약 -60 mV, 예를 들어, 약 -10 mV 내지 약 -60 mV, 약 -10 mV 내지 약 -50 mV, -10 mV 내지 약 -40 mV, 약 -20 mV 내지 약 -60 mV, 약 -20 mV 내지 약 -50 mV, 약 -20 mV 내지 약 -40 mV, 약 -30 mV 내지 약 -40 mV, 또는 약 -20 mV 내지 약 -30 mV의 음의 제타 전위를 갖는다.
실리카 연마제 (예를 들어, 콜로이드성 실리카 입자)는 개질 (예를 들어, 표면 개질)되거나 개질되지 않을 수 있으며, 음의 고유 제타 전위 또는 양의 고유 제타 전위를 가질 수 있다. 따라서, 실리카 연마제 (예를 들어, 콜로이드성 실리카 입자)는 화학-기계적 연마 조성물에 첨가되기 전에 양의 제타 전위 또는 음의 제타 전위를 가질 수 있다. 예를 들어, 실리카 입자 (예를 들어, 콜로이드성 실리카 입자)는 화학-기계적 연마 조성물에 첨가되기 전에 0 mV 미만 (예를 들어, -5 mV 이하)의 고유 제타 전위를 가질 수 있다. 대안적으로, 실리카 입자 (예를 들어, 콜로이드성 실리카 입자)는 화학-기계적 연마 조성물에 첨가되기 전에 0 mV 이상 (예를 들어, 5 mV 이상)의 고유 제타 전위를 가질 수 있다.
실리카 입자 (예를 들어, 콜로이드성 실리카 입자)는 다양한 방법에 의해 제조될 수 있으며, 그 중 일부 예는 상업적으로 사용되고 공지되어 있다. 유용한 실리카 입자는, 공지되어 있는 방법에 의해, 예컨대 "졸 겔" 방법이라고 지칭되는 방법에 의해 또는 실리케이트 이온-교환에 의해 제조될 수 있는 침강 또는 축합-중합 실리카를 포함한다. 축합-중합 실리카 입자는 종종 Si(OH)4를 축합하여 실질적으로 구형인 (예를 들어, 구형, 달걀형, 또는 장방형인) 입자를 형성함으로써 제조된다. 전구체 Si(OH)4는, 예를 들어, 고순도 알콕시실란의 가수분해에 의해, 또는 실리케이트 수용액의 산성화에 의해 수득될 수 있다. U.S. 특허 제5,230,833호에는 용액 중 콜로이드성 실리카 입자를 제조하는 방법이 기술되어 있다.
일부 실시양태에서, 실리카 연마제는 콜로이드성 실리카이다. 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있는 바와 같이, 콜로이드성 실리카는 액체상 중 미세하고 무정형이고 비다공성이며 전형적으로 구형인 입자의 현탁액이다. 콜로이드성 실리카는 축합-중합 또는 침강 실리카 입자의 형태를 취할 수 있다. 일부 실시양태에서, 실리카는 습식-공정 유형의 실리카 입자의 형태를 갖는다. 입자, 예를 들어, 콜로이드성 실리카는 임의의 적합한 평균 크기 (즉, 평균 입자 직경)를 가질 수 있다. 평균 연마제 입자 크기가 너무 작으면, 연마 조성물이 충분한 제거 속도를 나타내지 못할 수 있다. 이와 대조적으로, 평균 연마제 입자 크기가 너무 크면, 연마 조성물은 바람직하지 않는 연마 성능, 예컨대, 예를 들어, 불량한 기판 결함을 나타낼 수 있다.
따라서, 실리카 연마제 (예를 들어, 실리카 입자 또는 콜로이드성 실리카 입자)는 약 10 nm 이상, 예를 들어, 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 60 nm 이상, 약 70 nm 이상, 또는 약 80 nm 이상의 평균 입자 직경을 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 실리카 연마제는 약 200 nm 이하, 예를 들어, 약 175 nm 이하, 약 150 nm 이하, 약 140 nm 이하, 약 130 nm 이하, 약 125 nm 이하, 약 120 nm 이하, 약 110 nm 이하, 약 100 nm 이하, 약 75 nm 이하, 약 50 nm 이하, 또는 약 40 nm 이하의 평균 입자 직경을 가질 수 있다. 따라서, 실리카 연마제는 전술된 끝점 중 임의의 둘에 의해 한정된 평균 입자 직경을 가질 수 있다. 비-구형 실리카 연마제 입자의 경우에, 입자의 크기는 입자를 에워싸는 가장 작은 구의 직경이다. 실리카 연마제 입자의 입자 크기는 임의의 적합한 기술, 예를 들어, 레이저 회절 기술을 사용하여 측정될 수 있다. 적합한 입자 크기 측정 장비는, 예를 들어, 말번 인스트루먼츠(Malvern Instruments) (영국 말번 소재)로부터 입수 가능하다.
예를 들어, 실리카 연마제 (예를 들어, 실리카 입자 또는 콜로이드성 실리카 입자)는 약 10 nm 내지 약 200 nm, 약 20 nm 내지 약 200 nm, 약 20 nm 내지 약 175 nm, 약 20 nm 내지 약 150 nm, 약 25 nm 내지 약 125 nm, 약 25 nm 내지 약 100 nm, 약 30 nm 내지 약 100 nm, 약 30 nm 내지 약 75 nm, 약 30 nm 내지 약 40 nm, 또는 약 50 nm 내지 약 100 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 실리카 연마제는 약 60 nm 내지 약 150 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경을 갖는다. 특정 실시양태에서, 실리카 연마제는 약 80 nm 내지 약 120 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경을 갖는다.
실리카 연마제 (예를 들어, 실리카 입자 또는 콜로이드성 실리카 입자)는 임의의 적합한 표면적을 가질 수 있다. 실리카 연마제 입자의 표면적은 임의의 적합한 기술, 예를 들어, 브루나우어-에메트-텔러(Brunauer-Emmet-Teller) (BET) 표면적을 사용하여 측정될 수 있다. 임의의 특정 이론에 구속되지 않는 범위에서, 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 이론은 고체 표면 상에의 기체 분자의 물리적 흡착을 사용하여 물질의 비표면적에 대한 근사값을 제공한다. 예를 들어, 실리카 연마제는 약 15 cm2/g 이상, 약 20 cm2/g 이상, 약 25 cm2/g 이상, 또는 약 30 cm2/g 이상의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 실리카 연마제는 약 100 cm2/g 이하, 예를 들어, 약 75 cm2/g 이하, 약 60 cm2/g 이하, 약 50 cm2/g 이하, 약 45 cm2/g, 또는 약 40 cm2/g 이하의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 가질 수 있다. 따라서, 실리카 연마제는 전술된 끝점 중 임의의 둘에 의해 한정된 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 가질 수 있다.
예를 들어, 실리카 연마제는 약 15 cm2/g 내지 약 100 cm2/g, 약 15 cm2/g 내지 약 75 cm2/g, 약 15 cm2/g 내지 약 60 cm2/g, 약 15 cm2/g 내지 약 50 cm2/g, 약 15 cm2/g 내지 약 45 cm2/g, 약 15 cm2/g 내지 약 40 cm2/g, 약 20 cm2/g 내지 약 100 cm2/g, 약 20 cm2/g 내지 약 75 cm2/g, 약 20 cm2/g 내지 약 60 cm2/g, 약 20 cm2/g 내지 약 50 cm2/g, 약 20 cm2/g 내지 약 45 cm2/g, 약 20 cm2/g 내지 약 40 cm2/g, 약 25 cm2/g 내지 약 100 cm2/g, 약 25 cm2/g 내지 약 75 cm2/g, 약 25 cm2/g 내지 약 60 cm2/g, 약 25 cm2/g 내지 약 50 cm2/g, 약 25 cm2/g 내지 약 45 cm2/g, 약 25 cm2/g 내지 약 40 cm2/g, 약 30 cm2/g 내지 약 100 cm2/g, 약 30 cm2/g 내지 약 75 cm2/g, 약 30 cm2/g 내지 약 60 cm2/g, 약 30 cm2/g 내지 약 50 cm2/g, 약 30 cm2/g 내지 약 45 cm2/g, 또는 약 30 cm2/g 내지 약 40 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 실리카 연마제는 약 20 cm2/g 내지 약 60 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는다. 특정 실시양태에서, 실리카 연마제는 약 30 cm2/g 내지 약 45 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는다.
일부 실시양태에서, 실리카 연마제 (예를 들어, 콜로이드성 실리카 입자)는 달걀형 또는 장방형이다. 따라서, 실리카 연마제 (예를 들어, 콜로이드성 실리카 입자)는 1 초과의 평균 종횡비 (즉, 높이에 대한 너비의 비), 예를 들어, 적어도 1.1의 평균 종횡비, 적어도 1.2의 평균 종횡비, 적어도 1.25의 평균 종횡비, 또는 적어도 1.3의 평균 종횡비를 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 실리카 연마제는 2 이하의 평균 종횡비 (즉, 높이에 대한 너비의 비), 예를 들어, 1.75 이하의 평균 종횡비, 1.5 이하의 평균 종횡비, 또는 1.4 이하의 평균 종횡비를 가질 수 있다. 따라서, 실리카 연마제는 전술된 끝점 중 임의의 둘에 의해 한정된 평균 종횡비를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 실리카 연마제는 적어도 1.1의 평균 종횡비를 갖는다. 특정 실시양태에서, 실리카 연마제는 적어도 1.25의 평균 종횡비를 갖는다.
예를 들어, 실리카 연마제 (예를 들어, 콜로이드성 실리카 입자)는 약 1.1 내지 약 2, 약 1.1 내지 약 1.75, 약 1.1 내지 약 1.5, 약 1.1 내지 약 1.4, 약 1.2 내지 약 2, 약 1.2 내지 약 1.75, 약 1.2 내지 약 1.5, 약 1.2 내지 약 1.4, 약 1.25 내지 약 2, 약 1.25 내지 약 1.75, 약 1.25 내지 약 1.5, 약 1.25 내지 약 1.4, 약 1.3 내지 약 2, 약 1.3 내지 약 1.75, 약 1.3 내지 약 1.5, 또는 약 1.3 내지 약 1.4의 평균 종횡비 (즉, 높이에 대한 너비의 비)을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 실리카 연마제는 약 1.1 내지 약 1.5의 평균 종횡비를 갖는다. 특정 실시양태에서, 실리카 연마제는 약 1.25 내지 약 1.5의 평균 종횡비를 갖는다.
일부 실시양태에서, 실리카 연마제 (예를 들어, 콜로이드성 실리카 입자)는 (i) 약 60 nm 내지 약 150 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경, (ii) 적어도 1.1의 평균 종횡비, 및 (iii) 약 20 cm2/g 내지 약 60 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는다. 특정 실시양태에서, 실리카 연마제는 (i) 약 80 nm 내지 약 120 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경, (ii) 적어도 1.25의 평균 종횡비, 및 (iii) 약 30 cm2/g 내지 약 45 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는다.
실리카 연마제 (예를 들어, 실리카 입자 또는 콜로이드성 실리카 입자)는 바람직하게는 연마 조성물에서 콜로이드적으로 안정하다. 용어 콜로이드는 액체 캐리어 (예를 들어, 물) 중 입자의 현탁액을 지칭하는 것이다. 콜로이드성 안정성이란 해당 현탁 상태가 시간 경과에 따라 유지되는 것을 지칭하는 것이다. 본 발명의 맥락에서, 연마제를 100 mL 눈금 실린더에 넣고 2시간 동안 교반하지 않은 채로 두었을 때, 눈금 실린더의 하단 50 mL에서의 입자의 농도 (g/mL 단위의 [B])와 눈금 실린더의 상단 50 mL에서의 입자의 농도 (g/mL 단위의 [T])의 차이를 연마제 조성물 중 입자의 초기 농도 (g/mL 단위의 [C])로 나눈 값이 0.5 이하인 경우에 (즉, {[B] - [T]}/[C] ≤ 0.5), 연마제가 콜로이드적으로 안정한 것으로 간주된다. 더 바람직하게는 [B]-[T]/[C]의 값은 0.3 이하이고, 가장 바람직하게는 0.1 이하이다.
실리카 연마제는 임의의 적합한 양으로 연마 조성물에 존재할 수 있다. 본 발명의 연마 조성물이 너무 적은 연마제를 포함하면, 조성물은 충분한 제거 속도를 나타내지 않을 수 있다. 이와 대조적으로, 연마 조성물이 너무 많은 연마제를 포함하면, 연마 조성물은 바람직하지 않는 연마 성능을 나타낼 수 있고/있거나 비용 효율적이지 않을 수 있으며/거나 안정성이 부족할 수 있다. 연마 조성물은 약 10 wt% 이하의 실리카 연마제, 예를 들어, 약 9 wt% 이하, 약 8 wt% 이하, 약 7 wt% 이하, 약 6 wt% 이하, 약 5 wt% 이하, 약 4 wt% 이하의 실리카 연마제를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 연마 조성물은 약 3.0 wt% 이상, 약 3.5 wt% 이상, 또는 약 4.0 wt% 이상의 실리카 연마제를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 실리카 연마제를 전술된 끝점 중 임의의 둘에 의해 한정된 양으로 적절한 범위 내에서 포함할 수 있다.
예를 들어, 일부 실시양태에서, 실리카 연마제는 약 3.0 wt% 내지 약 10 wt%, 약 3.0 wt% 내지 약 8 wt%, 약 3.0 wt% 내지 약 6 wt%, 약 3.0 wt% 내지 약 5 wt%, 약 3.5 wt% 내지 약 10 wt%, 약 3.5 wt% 내지 약 8 wt%, 약 3.5 wt% 내지 약 6 wt%, 약 3.5 wt% 내지 약 5 wt%, 약 4.0 wt% 내지 약 10 wt%, 약 4.0 wt% 내지 약 8 wt%, 약 4.0 wt% 내지 약 6 wt%, 약 4.0 wt% 내지 약 5 wt%, 약 4.5 wt% 내지 약 10 wt%, 약 4.5 wt% 내지 약 8 wt%, 약 4.5 wt% 내지 약 5 wt%의 양으로 연마 조성물에 존재할 수 있다. 일부 실시양태에서, 연마 조성물은 약 3.0 wt% 내지 약 10 wt% (예를 들어, 약 3.5 wt% 내지 약 8 wt%)의 실리카 연마제를 포함한다. 특정 실시양태에서, 연마 조성물은 약 3.0 wt% 내지 약 5 wt% (예를 들어, 약 3.5 wt% 내지 약 5 wt%)의 실리카 연마제를 포함한다. 다른 실시양태에서, 연마 조성물은 약 4.0 wt% 내지 약 10 wt% (예를 들어, 약 4.0 wt% 내지 약 8 wt%)의 실리카 연마제를 포함한다.
화학-기계적 연마 조성물은 약 300 kDa 내지 약 7000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 중합체를 포함한다. 예를 들어, 중합체는 약 400 kDa 내지 약 7000 kDa, 예를 들어, 약 500 kDa 내지 약 7000 kDa, 약 1000 kDa 내지 약 7000 kDa, 약 1500 kDa 내지 약 7000 kDa, 약 2000 kDa 내지 약 7000 kDa, 약 3000 kDa 내지 약 7000 kDa, 약 1000 kDa 내지 약 6000 kDa, 약 1500 kDa 내지 약 6000 kDa, 약 2000 kDa 내지 약 6000 kDa, 약 3000 kDa 내지 약 6000 kDa, 약 1000 kDa 내지 약 5000 kDa, 약 1500 kDa 내지 약 5000 kDa, 약 2000 kDa 내지 약 5000 kDa, 약 3000 kDa 내지 약 5000 kDa, 약 1000 kDa 내지 약 4000 kDa, 약 1500 kDa 내지 약 4000 kDa, 약 2000 kDa 내지 약 4000 kDa, 약 3000 kDa 내지 약 4000 kDa의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 중합체는 약 1000 kDa 내지 약 7000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는다. 특정 실시양태에서, 중합체는 약 2000 kDa 내지 약 4000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는다.
중합체는 임의의 적합한 다분산 지수 (PDI)를 가질 수 있다. 예를 들어, 중합체는 적어도 약 1, 예를 들어, 적어도 약 1.1, 적어도 약 1.2, 적어도 약 1.3, 적어도 약 1.4, 적어도 약 1.5, 적어도 약 1.6, 적어도 약 1.7, 적어도 약 1.8, 적어도 약 1.9, 또는 적어도 약 2.0의 다분산 지수를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 중합체는 적어도 약 1.3의 다분산 지수를 갖는다. 특정 실시양태에서, 중합체는 적어도 약 1.5의 다분산 지수를 갖는다.
중합체는 음이온성 중합체, 비이온성 중합체, 또는 이들의 조합을 포함한다. 중합체는 임의의 적합한 구조 유형일 수 있다. 예를 들어, 중합체는 단독중합체 또는 공중합체일 수 있다. 중합체가 공중합체인 실시양태에서, 공중합체는 교대 공중합체, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 또는 그래프트 공중합체로서 존재할 수 있고, 임의의 적합한 개수의 서로 상이한 단량체 단위를 가질 수 있다. 예를 들어, 공중합체는 2가지의 서로 상이한 단량체 단위, 3가지의 서로 상이한 단량체 단위, 4가지의 서로 상이한 단량체 단위, 5가지의 서로 상이한 단량체 단위, 또는 6가지의 서로 상이한 단량체 단위를 함유할 수 있다. 공중합체 단량체 단위는 임의의 적합한 농도 및 임의의 적합한 구성비율로 존재할 수 있다.
일부 실시양태에서, 중합체는 비이온성 중합체를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "비이온성 중합체"는 약 9 내지 약 12의 pH에서 양이온성 또는 음이온성 전하를 갖지 않는 임의의 중합체를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 비이온성 중합체는 폴리알킬렌 옥시드 (예를 들어, 폴리에틸렌 옥시드 (PEO) 또는 폴리프로필렌 옥시드 (PPO)), 폴리에테르아민, 폴리에틸렌 옥시드/폴리프로필렌 옥시드 공중합체, 폴리아크릴아미드, 소수성으로 개질된 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 소수성으로 개질된 셀룰로스, 실록산 폴리알킬렌옥시드 공중합체, 소수성으로 개질된 폴리아크릴레이트 중합체, 폴리사카라이드, 소수성으로 개질된 폴리사카라이드, 폴리스티렌, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "소수성으로 개질된"은 수소 (예를 들어, N-H 또는 O-H)가 C1-20 알킬 치환기로 대체되도록 개질된 화학적 모티프 (예를 들어, 아미드, 산, 알콜, 또는 아민)를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 용어 "소수성으로 개질된 폴리아크릴레이트 중합체"는 모든 산 모이어티가 에스테르 모이어티로 대체된 폴리아크릴산 중합체를 지칭하는 것이다. 바람직한 실시양태에서, 중합체는 폴리에틸렌 옥시드 (PEO) 또는 폴리프로필렌 옥시드 (PPO), 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 실시양태에서, 중합체는 음이온성 중합체를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "음이온성 중합체"는 약 9 내지 약 12의 pH에서 음이온성 전하를 갖는 임의의 중합체를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 음이온성 중합체는 카르복실레이트 기, 포스포네이트 기, 술포네이트 기, 또는 이들의 조합을 포함하는 음이온성 단량체를 포함하는 임의의 중합체 (예를 들어, 단독중합체 또는 공중합체)일 수 있다. 일부 실시양태에서, 음이온성 중합체는 추가로 아크릴아미드, 소수성으로 개질된 아크릴아미드 단량체, 소수성으로 개질된 아크릴레이트 단량체, 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 실시양태에서, 중합체는 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산, 스티렌 술포네이트, 2-아크릴아미도-2-메틸부탄 술폰산, [2-메틸-2-[(1-옥소-2-프로페닐)아미노]프로필]-포스폰산, 말레산, 메타크릴산, 아크릴산, 이들의 염, 및 이들의 조합으로부터 선택된 음이온성 단량체를 포함하는 음이온성 중합체를 포함한다. 특정 실시양태에서, 중합체는 카르복시메틸 셀룰로스, 소수성으로 개질된 폴리아크릴레이트 공중합체 (예를 들어, 소수성으로 개질된 아크릴레이트/아크릴산 공중합체), 폴리-2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산, 폴리스티렌술포네이트, 이들의 염, 및 이들의 조합으로부터 선택된 음이온성 중합체를 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 중합체는 폴리아크릴산, 폴리 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산, 아크릴산/2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산 공중합체, 이들의 염, 또는 이들의 조합을 포함한다.
연마 조성물은 임의의 적합한 양의 중합체를 포함할 수 있다. 연마 조성물은 약 25 ppm 이상, 예를 들어, 약 50 ppm 이상, 약 100 ppm 이상, 또는 약 200 ppm 이상의 중합체를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 연마 조성물은 약 5000 ppm 이하, 예를 들어, 약 4000 ppm 이하, 약 3000 ppm 이하, 약 2000 ppm 이하, 또는 약 1000 ppm 이하의 중합체를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 조성물은 전술된 끝점 중 임의의 둘에 의해 한정된 양의 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 조성물은 약 25 ppm 내지 약 5000 ppm, 예를 들어, 약 25 ppm 내지 약 4000 ppm, 약 25 ppm 내지 약 3000 ppm, 약 25 ppm 내지 약 2000 ppm, 약 25 ppm 내지 약 1000 ppm, 약 50 ppm 내지 약 5000 ppm, 약 50 ppm 내지 약 4000 ppm, 약 50 ppm 내지 약 3000 ppm, 약 50 ppm 내지 약 2000 ppm, 약 50 ppm 내지 약 1000 ppm, 약 100 ppm 내지 약 5000 ppm, 또는 약 100 ppm 내지 약 1000 ppm의 중합체를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 연마 조성물은 약 50 ppm 내지 약 5000 ppm의 중합체를 포함한다. 특정 실시양태에서, 연마 조성물은 약 100 ppm 내지 약 2000 ppm의 중합체를 포함한다.
연마 조성물은 수성 캐리어를 포함한다. 수성 캐리어는 물 (예를 들어, 탈이온수)을 포함하고 하나 이상의 수-혼화성 유기 용매를 함유할 수 있다. 사용될 수 있는 유기 용매의 예는 알콜, 예컨대 프로페닐 알콜, 이소프로필 알콜, 에탄올, 1-프로판올, 메탄올, 1-헥산올 등; 알데히드, 예컨대 아세틸알데히드 등; 케톤, 예컨대 아세톤, 디아세톤 알콜, 메틸 에틸 케톤 등; 에스테르, 예컨대 에틸 포르메이트, 프로필 포르메이트, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 메틸 락테이트, 부틸 락테이트, 에틸 락테이트 등; 에테르, 예를 들어, 술폭시드, 예컨대 디메틸 술폭시드 (DMSO), 테트라히드로푸란, 디옥산, 디글라임 등; 아미드, 예컨대 N,N-디메틸포름아미드, 디메틸이미다졸리디논, N-메틸피롤리돈 등; 다가 알콜 및 그의 유도체, 예컨대 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 디에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 등; 및 질소-함유 유기 화합물, 예컨대 아세토니트릴, 아밀아민, 이소프로필아민, 이미다졸, 디메틸아민 등을 포함한다. 바람직하게는, 수성 캐리어는 오로지 물뿐이며, 즉, 유기 용매는 존재하지 않는다.
연마 조성물은 연마 조성물의 pH를 조정할 수 있는 (즉, 조정하는) 하나 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 수용성이며 연마 조성물의 다른 성분과 상용성이다. 전형적으로, 화학-기계적 연마 조성물은 사용 지점에서 약 9 내지 약 12의 pH (예를 들어, 약 9.5 내지 약 12, 약 10 내지 약 12, 약 10.5 내지 약 12, 약 11 내지 약 12, 약 9.5 내지 약 11.5, 약 10 내지 약 11.5, 약 10.5 내지 약 11.5, 약 9.5 내지 약 11, 약 10 내지 약 11, 약 10.5 내지 약 11.5, 또는 약 11 내지 약 12의 pH)를 갖는다. 일부 실시양태에서, 연마 조성물은 사용 지점에서 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는다. 특정 실시양태에서, 연마 조성물은 사용 지점에서 약 10 내지 약 12의 pH를 갖는다. 다른 실시양태에서, 연마 조성물은 사용 지점에서 약 10 내지 약 11의 pH를 갖는다.
pH를 조정하고 완충할 수 있는 화합물은 알킬 아민, 암모늄 염, 알칼리 금속 염, 카르복실산, 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 금속 질산염, 알칼리 금속 탄산염, 알칼리 금속 중탄산염, 붕산염, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
화학-기계적 연마 조성물은 임의로 추가로 하나 이상의 첨가제를 포함한다. 예시적인 첨가제는 컨디셔너, 산 (예를 들어, 술폰산), 착화제, 킬레이트제, 살생물제, 스케일 억제제(scale inhibitor), 및 분산제를 포함한다.
살생물제는, 존재하는 경우에, 임의의 적합한 살생물제일 수 있고 임의의 적합한 양으로 연마 조성물에 존재할 수 있다. 적합한 살생물제는 이소티아졸리논 살생물제 등이다. 살생물제는 약 1 내지 약 750 ppm, 바람직하게는 약 20 내지 약 200 ppm의 농도로 연마 조성물에 존재할 수 있다.
연마 조성물은 적어도 약 1 cPs, 예를 들어, 적어도 약 1.1 cPs, 적어도 약 1.2 cPs, 적어도 약 1.3 cPs, 적어도 약 1.4 cPs, 적어도 약 1.5 cPs, 적어도 약 2 cPs, 적어도 약 2.5 cPs, 또는 적어도 약 3 cPs의 점도를 갖는다. 일부 실시양태에서, 연마 조성물은 적어도 약 1.3 cPs의 점도를 갖는다. 특정 실시양태에서, 예를 들어, 비이온성 중합체가 사용되는 경우에, 연마 조성물은 적어도 약 1.2 cPs의 점도를 갖는다.
연마 조성물의 점도를 결정하는 다수의 방법이 존재한다. 본원에서 언급된 바와 같이, 점도 측정은 강철 이중벽 동심 실린더 보브(bob) 및 컵 기하구조를 사용하는 티에이 인스트루먼츠(TA Instruments) 디스커버리 HR2 하이브리드 레오미터(Discovery HR2 Hybrid Rheometer)에 의해 결정된 값을 반영한다. 이러한 장비의 경우에, 보브 치수는 내경 31.98 mm, 외경 35.8 mm이다. 컵 치수는 내경 30.21 mm, 외경 37.03이다. 내부 실린더 높이는 55 mm이고 침수 높이는 53 mm이다. 기하학적 작동 갭은 2000마이크로미터이다. 드로우 로드(draw rod) 관성, 보브 관성, 보브 마찰 및 보브 회전 매핑(mapping)을 매번 사용 전에 티에이 인스트루먼츠 트리오스(TRIOS) 소프트웨어 버전 4.1.1.33073을 통해 보정하였다. 샘플을 펠티어(Peltier) 가열 재킷에 의해 유지되는 25℃에서 트리오스 소프트웨어를 통해 측정하였다.
시험할 슬러리 14그램을 일회용 피펫을 사용하여 컵의 외부 실린더에 로딩함으로써 측정을 수행하였고, 이어서 컵을 25℃로 미리 설정된 가열 재킷에 넣었다. 실린더 보브를 드로우 로드에 부착하였고, 갭 높이를 2000마이크로미터의 작동 갭으로 설정하였다.
각각의 샘플에 대한 실험 절차를 120초 온도 소크(soak)로 설정하였고, 이어서 10 1/s로부터 100 1/s까지 데케이드(decade)당 5포인트의 대수적 전단 속도 스윕(sweep)을 수행하였다. 1차 스윕의 완료 바로 직후에, 2차 전단 속도 스윕을, 동일한 샘플에 대해 10초 온도 소크 후에 자동으로 시작하도록 설정하였으며, 100 1/s로부터 10 1/s까지 데케이드당 5포인트의 대수적 스윕으로서 수행하였다. 데이터 포인트를 60초의 최대 평형 시간, 5초의 샘플 기간 및 3회 측정 이내 연속 허용 오차 5%의 정상 상태 감지를 사용하여 수집하였다. 소프트 모터 모드(soft motor mode)를 제어된 속도 증가를 위해 사용하였다. 시험된 각각의 샘플에 대해 25℃에서 평균(mean) 평균(average) 점도를 얻기 위해 두 스윕에 의해 얻어진 데이터 포인트들을 평균내었다. 연마 조성물은 약 0.2 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%, 예를 들어, 약 0.3 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%, 약 0.4 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%, 또는 약 0.5 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비를 갖는다. 일부 실시양태에서, 연마 조성물은 약 0.3 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비를 갖는다. 특정 실시양태에서, 연마 조성물은 약 0.4 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비를 갖는다.
연마 조성물은 임의의 적합한 기술에 의해 제조될 수 있으며, 이들 중 다수는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 연마 조성물은 회분식 또는 연속식 공정에서 제조될 수 있다. 일반적으로, 연마 조성물은 연마 조성물의 성분들을 합침으로써 제조된다. 본원에서 사용되는 용어 "성분"은 개별 구성성분 (예를 들어, 연마제, 중합체, 및/또는 임의의 다른 임의적 첨가제)뿐만 아니라 구성성분들 (예를 들어, 연마제, 중합체, 및/또는 임의의 다른 임의적 첨가제 등)의 임의의 조합을 포함한다.
예를 들어, 연마 조성물은 (i) 액체 캐리어 모두 또는 일부분을 제공하고, (ii) 연마제, 중합체, 및/또는 임의의 다른 임의적 첨가제를 분산액을 제조하기 위한 임의의 적합한 수단을 사용하여 분산시키고, (iii) 분산액의 pH를 적절한 범위 내에서 조정하고, (iv) 임의로 적합한 양의 임의의 다른 임의적 성분 및/또는 첨가제를 혼합물에 첨가함으로써 제조될 수 있다.
연마 조성물은 연마제, 중합체, 임의의 다른 임의적 첨가제, 및 물을 포함하는 1-패키지 시스템으로서 공급될 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 연마 조성물은 제1 패키지의 연마제 슬러리 및 제2 패키지의 첨가제 용액을 포함하는 2-패키지 시스템으로서 공급될 수 있으며, 여기서 연마제 슬러리는 연마제 입자 및 물로 본질적으로 이루어지거나 이로 이루어지고, 여기서 첨가제 용액은 중합체 및/또는 임의의 다른 임의적 첨가제로 본질적으로 이루어지거나 이로 이루어진다. 2-패키지 시스템은 두 패키지, 즉, 연마제 슬러리와 첨가제 용액의 블렌딩 비에 변화를 줌으로써 연마 조성물의 특징을 조정하는 것을 허용한다.
다양한 방법이 이러한 2-패키지 연마 시스템을 사용하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 연마제 슬러리 및 첨가제 용액은 공급 파이프의 출구에서 결합되고 연결된 서로 상이한 파이프를 통해 연마 테이블로 전달될 수 있다. 연마제 슬러리 및 첨가제 용액은 연마 직전에 또는 바로 직전에 혼합되거나, 동시에 연마 테이블에 공급될 수 있다. 더욱이, 두 패키지를 혼합할 때, 요망되는 경우에, 탈이온수를 첨가하여 연마 조성물 및 이로부터 수득된 기판의 연마 특징을 조정할 수 있다.
유사하게, 3-, 4- 또는 그 초과의 패키지 시스템이 본 발명과 관련하여 사용될 수 있으며, 여기서 다수의 용기들은 각각 본 발명에 따른 화학-기계적 연마 조성물의 서로 상이한 성분들, 하나 이상의 임의적 성분, 및/또는 서로 상이한 농도의 하나 이상의 동일한 성분을 함유한다.
사용 지점에서 또는 그 근처에서, 둘 이상의 저장 기기에 수용된 성분들을 혼합하여 연마 조성물을 제조하기 위해, 저장 기기에는 전형적으로 각각의 저장 기기로부터 연마 조성물의 사용 지점 (예를 들어, 플래튼, 연마 패드, 또는 기판 표면)으로 이어지는 하나 이상의 유동 라인(flow line)이 제공된다. 본원에서 사용되는 용어 "사용 지점"은 연마 조성물이 기판 표면 (예를 들어, 연마 패드 또는 기판 표면 자체)에 닿는 지점을 지칭하는 것이다. 용어 "유동 라인"은 개별 저장 용기 내에 저장된 성분이 상기 용기로부터 사용 지점으로 유동하는 경로를 의미한다. 유동 라인은 각각 곧바로 사용 지점으로 이어질 수 있거나, 둘 이상의 유동 라인이 임의의 지점에서 합쳐져서 단일 유동 라인으로 되어 사용 지점으로 이어질 수도 있다. 더욱이, 임의의 유동 라인 (예를 들어, 개별 유동 라인 또는 합쳐진 유동 라인)은 성분(들)의 사용 지점에 도달하기 전에 먼저 하나 이상의 다른 기기 (예를 들어, 펌핑 기기, 측정 기기, 혼합 기기 등)로 이어질 수 있다.
연마 조성물의 성분들은 독립적으로 사용 지점으로 전달될 수 있거나 (예를 들어, 성분들은 기판 표면으로 전달되고, 거기서 성분들은 연마 공정 동안 혼합됨), 하나 이상의 성분들은 사용 지점으로 전달되기 전에, 예를 들어, 사용 지점으로 전달되기 직전에 또는 바로 직전에 합쳐질 수 있다. 성분들이 혼합된 형태로 플래튼에 첨가되기 전 약 5분 이내, 예를 들어, 혼합된 형태로 플래튼에 첨가되기 전 약 4분 이내, 약 3분 이내, 약 2분 이내, 약 1분 이내, 약 45초 이내, 약 30초 이내, 약 10초 이내에 합쳐지거나 사용 지점에서 성분의 전달과 동시에 합쳐지는 경우에 (예를 들어, 성분들이 분배기에서 합쳐지는 경우에), 성분들은 "사용 지점으로 전달되기 바로 직전에" 합쳐지는 것으로 간주된다. 성분들이 사용 지점에서 5 m 이내, 예컨대 사용 지점에서 1 m 이내 또는 심지어 사용 지점에서 10 cm 이내 (예를 들어, 사용 지점에서 1 cm 이내)에서 합쳐진 경우에도, 성분들은 "사용 지점으로 전달되기 바로 직전에" 합쳐지는 것으로 간주된다.
연마 조성물의 둘 이상의 성분들이 사용 지점에 도달하기 전에 합쳐질 때, 성분들은 유동 라인에서 합쳐질 수 있고 혼합 기기의 사용 없이 사용 지점으로 전달될 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 유동 라인이 혼합 기기로 이어져 둘 이상의 성분들이 합쳐지는 것을 용이하게 할 수 있다. 임의의 적합한 혼합 기기가 사용될 수 있다. 예를 들어, 혼합 기기는, 둘 이상의 성분들이 유동하여 관통하는 노즐 또는 제트 (예를 들어, 고압 노즐 또는 제트)일 수 있다. 대안적으로, 혼합 기기는 용기-유형 혼합 기기일 수 있으며, 이는, 연마 슬러리의 둘 이상의 성분이 혼합기에 유입되게 하는 하나 이상의 입구, 및 혼합된 성분이 혼합기로부터 직접 또는 장치의 다른 요소를 통해 (예를 들어, 하나 이상의 유동 라인을 통해) 사용 지점으로 전달되게 하는 적어도 하나의 출구를 포함한다. 더욱이, 혼합 기기는 하나 초과의 챔버를 포함할 수 있으며, 각각의 챔버는 적어도 하나의 입구 및 적어도 하나의 출구를 갖고, 여기서 둘 이상의 성분들은 각각의 챔버에서 합쳐진다. 용기-유형 혼합 기기가 사용되는 경우에, 혼합 기기는 바람직하게는 성분들이 합쳐지는 것을 추가로 용이하게 하는 혼합 메커니즘을 포함한다. 혼합 메커니즘은 일반적으로 관련 기술분야에 공지되어 있으며, 교반기(stirrer), 블렌더, 교반기(agitator), 패들 배플(paddled baffle), 가스 살포기(sparger) 시스템, 진동기 등을 포함한다.
연마 조성물은 또한 사용 전에 적절한 양의 물로 희석되도록 의도된 농축물로서 제공될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 연마 조성물 농축물은, 연마 조성물의 성분들을, 농축물이 적절한 양의 물로 희석될 때 연마 조성물의 각각의 성분이 상기에서 각각의 성분에 대해 언급된 적절한 범위 내의 양으로 연마 조성물에 존재하도록 하는 양으로 포함한다. 예를 들어, 연마제, 중합체, 및/또는 임의의 다른 임의적 첨가제는 각각 상기에서 각각의 성분에 대해 언급된 농도보다 약 2배 (예를 들어, 약 3배, 약 4배, 또는 약 5배) 더 많은 양으로 농축물에 존재할 수 있어서, 농축물이 동일한 부피의 물 (예를 들어, 각각, 2배 부피의 물, 3배 부피의 물, 또는 4배 부피의 물)로 희석될 때 각각의 성분은 상기에서 각각의 성분에 대해 기재된 범위 내의 양으로 연마 조성물에 존재할 것이다. 더욱이, 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 연마제 입자, 중합체, 및/또는 임의의 다른 임의적 첨가제가 농축물에 적어도 부분적으로 또는 완전히 용해되는 것을 보장하기 위해, 농축물은 최종 연마 조성물에 존재하는 적절한 분율의 물을 함유할 수 있다.
본 발명은 추가로 (i) 기판을 제공하는 단계, (ii) 연마 패드를 제공하는 단계, (iii) (a) 약 2.5 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제; (b) 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 음이온성 중합체; 및 (c) 물을 포함하고, 적어도 약 1 cPs의 점도, 약 0.2 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비를 갖는 화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계, (iv) 기판을 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계, (v) 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물을 기판에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 기판의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 단계를 포함하는, 기판의 화학-기계적 연마 방법을 제공한다.
화학-기계적 연마 조성물은 임의의 적합한 기판을 연마하는 데에 사용될 수 있으며, 저 유전성 물질로 구성된 적어도 하나의 층 (전형적으로 표면 층)을 포함하는 기판을 연마하는 데에 특히 유용하다. 적합한 기판은 반도체 산업에서 사용되는 웨이퍼를 포함한다. 웨이퍼는 전형적으로, 예를 들어, 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 복합재, 금속 합금, 또는 이들의 조합을 포함하거나 이로 이루어진다. 본 발명의 방법은 실리콘 산화물 및/또는 폴리실리콘, 예를 들어, 전술된 물질 중 임의의 하나 또는 모두를 포함하는 기판을 연마하는 데에 특히 유용하다. 일부 실시양태에서, 기판은 기판의 표면 상에 실리콘 산화물 및 폴리실리콘을 포함하고, 기판의 표면 상의 실리콘 산화물 및/또는 폴리실리콘의 적어도 일부분이 마모됨으로써 기판이 연마된다.
일부 실시양태에서, 기판은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 폴리실리콘, 또는 이들의 조합을 포함한다. 폴리실리콘은 임의의 적합한 폴리실리콘일 수 있으며, 이들 중 다수가 관련 기술분야에 공지되어 있다. 폴리실리콘은 임의의 적합한 상을 가질 수 있으며, 무정형, 결정질 또는 이들의 조합일 수 있다. 실리콘 질화물은 임의의 적합한 실리콘 질화물일 수 있으며, 이들 중 다수가 관련 기술분야에 공지되어 있다. 실리콘 질화물은 임의의 적합한 상을 가질 수 있고, 무정형, 결정질, 또는 이들의 조합일 수 있다. 실리콘 산화물도 유사하게 임의의 적합한 실리콘 산화물일 수 있으며, 이들 중 다수가 관련 기술분야에 공지되어 있다. 적합한 유형의 실리콘 산화물은 보로포스포실리케이트 유리 (BPSG), 고밀도 플라즈마 (HDP) 산화물 및/또는 플라즈마-강화 테트라에틸 오르토 실리케이트 (PETEOS) 및/또는 테트라에틸 오르토실리케이트 (TEOS), 열 산화물, 및 도핑되지 않는 실리케이트 유리를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 특정 실시양태에서, 기판은 실리콘 산화물 및 폴리실리콘을 포함한다.
본 발명의 화학-기계적 연마 조성물은 특정 박층 물질에 선택적인 요망되는 연마 범위에서 효과적인 연마를 제공하는 동시에, 표면 결점, 결함, 부식, 침식 및 정지 층(stop layer)의 제거를 최소화하도록 조정될 수 있다. 선택성은 연마 조성물의 성분의 상대적 농도를 변경함으로써 어느 정도 제어될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "선택성"은 두 가지의 서로 상이한 표적 물질의 제거 속도 비를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 선택성은 두 가지의 서로 상이한 물질의 제거 속도 비 또는 두 가지의 서로 상이한 표면 형상의 제거 속도 비 (예를 들어, 블랭킷 제거 대 활성 제거)을 지칭하는 것일 수 있다.
일부 실시양태에서, (a) 약 3 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제 및 (b) 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 음이온성 중합체를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물은, 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 중합체를 함유하지 않는 동일한 화학-기계적 연마 조성물에 의해 제공되는 제거 속도보다 적어도 30% 더 큰 (예를 들어, 적어도 40% 더 큰, 적어도 50% 더 큰, 적어도 60% 더 큰, 적어도 70% 더 큰, 또는 적어도 80% 더 큰) 실리콘 산화물 제거 속도를 제공한다.
일부 실시양태에서, (a) 약 3 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제 및 (b) 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 음이온성 중합체를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물은, 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 중합체를 함유하지 않는 동일한 화학-기계적 연마 조성물에 의해 제공되는 제거 속도보다 적어도 30% 더 큰 (예를 들어, 적어도 40% 더 큰, 적어도 50% 더 큰, 적어도 60% 더 큰, 적어도 70% 더 큰, 또는 적어도 80% 더 큰) 폴리실리콘 제거 속도를 제공한다.
일부 실시양태에서, (a) 약 3 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제 및 (b) 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 음이온성 중합체를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물은, 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 중합체를 함유하지 않는 동일한 화학-기계적 연마 조성물에 의해 제공되는 제거 속도보다 적어도 30% 더 큰 (예를 들어, 적어도 40% 더 큰, 적어도 50% 더 큰, 적어도 60% 더 큰, 적어도 70% 더 큰, 또는 적어도 80% 더 큰) 실리콘 질화물 제거 속도를 제공한다.
일부 실시양태에서, (a) 약 3 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제 및 (b) 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 음이온성 중합체를 포함하는 화학-기계적 연마 조성물은, 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 중합체를 함유하지 않는 동일한 화학-기계적 연마 조성물에 의해 제공되는 제거 속도보다 적어도 30% 더 큰 (예를 들어, 적어도 40% 더 큰, 적어도 50% 더 큰, 적어도 60% 더 큰, 적어도 70% 더 큰, 또는 적어도 80% 더 큰) 보로포스포실리케이트 유리 제거 속도를 제공한다.
본 발명의 연마 조성물은 바람직하게는 기판의 연마 시 적합한 기술에 의해 결정되는 바와 같은 낮은 입자 결함을 나타낸다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 화학-기계적 연마 조성물은 낮은 결함에 기여하는 습식-공정 세리아를 포함한다. 본 발명에 따른 연마 조성물에 의해 연마된 기판 상의 입자 결함은 임의의 적합한 기술에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 레이저 광 산란 기술, 예컨대 다크 필드 노말 빔 컴포지트(dark field normal beam composite) (DCN) 및 다크 필드 오블릭 빔 컴포지트(dark field oblique beam composite) (DCO)가 연마된 기판 상의 입자 결함을 결정하는 데에 사용될 수 있다. 입자 결함을 평가하는 데에 적합한 장비는 예를 들어, 케이엘에이-텐코(KLA-Tencor)로부터 입수 가능하다 (예를 들어, 120 nm 문턱값 또는 160 nm 문턱값에서 작동되는 서프스캔(SURFSCAN)™ SPI 장비).
본 발명에 따른 연마 조성물에 의해 연마된 기판 (예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 폴리실리콘, 또는 이들의 조합), 특히 실리콘 산화물 및/또는 폴리실리콘을 포함하는 실리콘은 바람직하게는 약 20,000 카운트 이하, 예를 들어, 약 17,500 카운트 이하, 약 15,000 카운트 이하, 약 12,500 카운트 이하, 약 3500 카운트 이하, 약 3000 카운트 이하, 약 2500 카운트 이하, 약 2000 카운트 이하, 약 1500 카운트 이하, 또는 약 1000 카운트 이하의 DCN 값을 갖는다. 바람직하게는 본 발명의 실시양태에 따라 연마된 기판은 약 750 카운트 이하, 예를 들어, 약 500 카운트 이하, 약 250 카운트 이하, 약 125 카운트 이하, 또는 심지어 약 100 카운트 이하의 DCN 값을 갖는다.
대안적으로, 또는 추가적으로, 본 발명의 화학-기계적 연마 조성물에 의해 연마된 기판은 바람직하게는 적합한 기술에 의해 결정된 바와 같은 낮은 스크래치를 나타낸다. 예를 들어, 본 발명의 실시양태에 따라 연마된 실리콘 웨이퍼는, 관련 기술분야에 공지되어 있는 임의의 적합한 방법, 예컨대, 예를 들어, 레이저 광 산란 기술에 의해 결정된 바와 같은, 바람직하게는 약 250개 이하의 스크래치, 또는 약 125개 이하의 스크래치를 갖는다.
본 발명의 화학-기계적 연마 조성물 및 방법은 화학-기계적 연마 장치와 함께 사용되기에 특히 적합하다. 전형적으로, 장치는, 사용 시 운동하며 궤도 운동, 선형 운동, 또는 원 운동으로부터 초래된 속도를 갖는 플래튼, 운동 시 플래튼과 접촉하고 플래튼과 함께 이동하는 연마 패드, 및 기판을 연마 패드의 표면과 접촉시키고 이에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 연마될 기판을 붙잡는 캐리어를 포함한다. 기판의 연마는 기판을 연마 패드 및 본 발명의 연마 조성물과 접촉시킨 후에, 연마 패드를 기판에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 기판의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마함으로써 수행된다.
기판은 임의의 적합한 연마 패드 (예를 들어, 연마 표면)를 사용하여 화학-기계적 연마 조성물에 의해 연마될 수 있다. 적합한 연마 패드는, 예를 들어, 직조 및 부직 연마 패드를 포함한다. 게다가, 적합한 연마 패드는 다양한 밀도, 경도, 두께, 압축성, 압축 시 반동 능력, 및 압축 모듈러스를 갖는 임의의 적합한 중합체를 포함할 수 있다. 적합한 중합체는, 예를 들어, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 나일론, 플루오로카본, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 이들의 공동-형성된 생성물, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 연질 폴리우레탄 연마 패드는 본 발명에 따른 연마 방법과 관련하여 특히 유용하다. 전형적인 패드는 서핀(SURFIN)™ 000, 서핀™ SSW1, SPM3100 에미네스 테크놀로지즈(Eminess Technologies)), 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company) (미국 델라웨어주 뉴어크 소재)로부터 상업적으로 입수 가능한 폴리텍스(POLITEX)™, 및 후지보(Fujibo) (일본 오사카 소재)로부터 상업적으로 입수 가능한 폴리파스(POLYPAS)™ 27, 및 캐보트 마이크로일렉트로닉스(Cabot Microelectronics) (미국 일리노이주 오로라 소재)로부터 상업적으로 입수 가능한 에픽(EPIC)™ D100 패드 또는 넥스플라나(NEXPLANAR)™ E6088을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 바람직한 연마 패드는 다우 케미칼로부터 상업적으로 입수 가능한 경질 미세다공성 폴리우레탄 패드 (IC1010™)이다.
바람직하게는, 화학-기계적 연마 장치는 추가로 현장 연마 종료점 감지 시스템을 포함하며, 이들 중 다수는 관련 기술분야에 공지되어 있다. 연마되는 기판의 표면으로부터 반사된 빛 또는 다른 방사선을 분석함으로써 연마 공정을 검사하고 모니터링하는 기술은 관련 기술분야에 공지되어 있다. 이러한 방법은, 예를 들어, U.S. 특허 5,196,353, U.S. 특허 5,433,651, U.S. 특허 5,609,511, U.S. 특허 5,643,046, U.S. 특허 5,658,183, U.S. 특허 5,730,642, U.S. 특허 5,838,447, U.S. 특허 5,872,633, U.S. 특허 5,893,796, U.S. 특허 5,949,927, 및 U.S. 특허 5,964,643에 기술되어 있다. 바람직하게는, 연마되는 기판에 대해 연마 공정의 진행을 검사하거나 모니터링함으로써 연마 종료점을 결정할 수 있으며, 즉, 특정 기판에 대해 연마 공정을 언제 끝낼 것인지를 결정할 수 있다.
실시양태
(1) 실시양태 (1)에서,
(a) 약 3.0 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제;
(b) 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 음이온성 중합체; 및
(c) 물
을 포함하고,
적어도 약 1 cPs의 점도, 약 0.2 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비, 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는
화학-기계적 연마 조성물이 제시된다.
(2) 실시양태 (2)에서, 연마 조성물이 약 3.5 wt% 내지 약 8 wt%의 실리카 연마제를 포함하는 것인, 실시양태 1의 연마 조성물이 제시된다.
(3) 실시양태 (3)에서, 연마 조성물이 약 3.5 wt% 내지 약 5 wt%의 실리카 연마제를 포함하는 것인, 실시양태 1 또는 실시양태 2의 연마 조성물이 제시된다.
(4) 실시양태 (4)에서, 연마 조성물이 약 10 내지 약 12의 pH를 갖는 것인, 실시양태 1-3 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(5) 실시양태 (5)에서, 연마 조성물이 약 10 내지 약 11의 pH를 갖는 것인, 실시양태 1-4 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(6) 실시양태 (6)에서, 연마 조성물이 적어도 약 1.3 cPs의 점도를 갖는 것인, 실시양태 1-5 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(7) 실시양태 (7)에서, 연마 조성물이 적어도 약 2 cPs의 점도를 갖는 것인, 실시양태 1-6 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(8) 실시양태 (8)에서, 연마 조성물이 약 0.3 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비를 갖는 것인, 실시양태 1-7 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(9) 실시양태 (9)에서, 연마 조성물이 약 0.4 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비를 갖는 것인, 실시양태 1-8 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(10) 실시양태 (10)에서, 중합체가 약 1000 kDa 내지 약 7000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 것인, 실시양태 1-9 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(11) 실시양태 (11)에서, 중합체가 약 2000 kDa 내지 약 4000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 것인, 실시양태 1-10 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(12) 실시양태 (12)에서, 중합체가 카르복실레이트 기, 포스포네이트 기, 술포네이트 기, 또는 이들의 조합을 포함하는 음이온성 단량체를 포함하는 음이온성 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 1-11 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(13) 실시양태 (13)에서, 중합체가 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산, 스티렌 술포네이트, 2-아크릴아미도-2-메틸부탄 술폰산, [2-메틸-2-[(1-옥소-2-프로페닐)아미노]프로필]-포스폰산, 말레산, 메타크릴산, 아크릴산, 이들의 염, 및 이들의 조합으로부터 선택된 음이온성 단량체를 포함하는 음이온성 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 1-12 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(14) 실시양태 (14)에서, 중합체가 카르복시메틸 셀룰로스, 소수성으로 개질된 폴리아크릴레이트 공중합체, 폴리-2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산, 폴리스티렌술포네이트, 이들의 염, 및 이들의 조합으로부터 선택된 음이온성 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 1-13 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(15) 실시양태 (15)에서, 연마 조성물이 약 50 ppm 내지 약 5000 ppm의 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 1-14 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(16) 실시양태 (16)에서, 연마 조성물이 약 100 ppm 내지 약 2000 ppm의 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 1-15 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(17) 실시양태 (17)에서, 실리카 연마제가 약 60 nm 내지 약 150 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경을 갖는 것인, 실시양태 1-16 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(18) 실시양태 (18)에서, 실리카 연마제가 약 80 nm 내지 약 120 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경을 갖는 것인, 실시양태 1-17 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(19) 실시양태 (19)에서, 실리카 연마제가 적어도 1.1의 평균 종횡비를 갖는 것인, 실시양태 1-18 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(20) 실시양태 (20)에서, 실리카 연마제가 적어도 1.25의 평균 종횡비를 갖는 것인, 실시양태 1-19 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(21) 실시양태 (21)에서, 실리카 연마제가 약 20 cm2/g 내지 약 60 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는 것인, 실시양태 1-20 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(22) 실시양태 (22)에서, 실리카 연마제가 약 30 cm2/g 내지 약 45 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는 것인, 실시양태 1-21 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(23) 실시양태 (23)에서, 실리카 연마제가 콜로이드성 실리카인 것인, 실시양태 1-22 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(24) 실시양태 (24)에서,
(a) 약 3.0 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제;
(b) 약 300 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 비이온성 중합체; 및
(c) 물
을 포함하고,
적어도 약 1.2 cPs의 점도 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는
화학-기계적 연마 조성물이 제시된다.
(25) 실시양태 (25)에서, 비이온성 중합체가 폴리알킬렌 옥시드, 폴리에테르아민, 폴리에틸렌 옥시드/폴리프로필렌 옥시드 공중합체, 폴리아크릴아미드, 소수성으로 개질된 폴리아크릴아미드, 셀룰로스, 소수성으로 개질된 셀룰로스, 실록산 폴리알킬렌옥시드 공중합체, 소수성으로 개질된 폴리아크릴레이트 중합체, 폴리사카라이드, 소수성으로 개질된 폴리사카라이드, 폴리스티렌, 및 이들의 조합으로부터 선택된 것인, 실시양태 24의 연마 조성물이 제시된다.
(26) 실시양태 (26)에서, 연마 조성물이 약 50 ppm 내지 약 5000 ppm의 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 24-25 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(27) 실시양태 (27)에서, 연마 조성물이 약 100 ppm 내지 약 2000 ppm의 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 24-26 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(28) 실시양태 (28)에서, 실리카 연마제가 약 60 nm 내지 약 150 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경을 갖는 것인, 실시양태 24-27 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(29) 실시양태 (29)에서, 실리카 연마제가 약 80 nm 내지 약 120 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경을 갖는 것인, 실시양태 24-28 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(30) 실시양태 (30)에서, 실리카 연마제가 적어도 1.1의 평균 종횡비를 갖는 것인, 실시양태 24-29 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(31) 실시양태 (31)에서, 실리카 연마제가 적어도 1.25의 평균 종횡비를 갖는 것인, 실시양태 24-30 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(32) 실시양태 (32)에서, 실리카 연마제가 약 20 cm2/g 내지 약 60 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는 것인, 실시양태 24-31 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(33) 실시양태 (33)에서, 실리카 연마제가 약 30 cm2/g 내지 약 45 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는 것인, 실시양태 24-32 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(34) 실시양태 (34)에서, 실리카 연마제가 콜로이드성 실리카인 것인, 실시양태 24-33 중 어느 하나의 연마 조성물이 제시된다.
(35) 실시양태 (35)에서,
(i) 기판을 제공하는 단계,
(ii) 연마 패드를 제공하는 단계,
(iii) (a) 약 3.0 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제;
(b) 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 음이온성 중합체; 및
(c) 물
을 포함하고,
적어도 약 1 cPs의 점도, 약 0.2 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비, 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는
화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계,
(iv) 기판을 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계,
(v) 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물을 기판에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 기판의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 단계
를 포함하는, 기판의 화학-기계적 연마 방법이 제시된다.
(36) 실시양태 (36)에서, 연마 조성물이 약 3.5 wt% 내지 약 8 wt%의 실리카 연마제를 포함하는 것인, 실시양태 35의 방법이 제시된다.
(37) 실시양태 (37)에서, 연마 조성물이 약 3.5 wt% 내지 약 5 wt%의 실리카 연마제를 포함하는 것인, 실시양태 35 또는 실시양태 36의 방법이 제시된다.
(38) 실시양태 (38)에서, 연마 조성물이 약 10 내지 약 12의 pH를 갖는 것인, 실시양태 35-37 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(39) 실시양태 (39)에서, 연마 조성물이 약 10 내지 약 11의 pH를 갖는 것인, 실시양태 35-38 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(40) 실시양태 (40)에서, 연마 조성물이 적어도 약 1.3 cPs의 점도를 갖는 것인, 실시양태 35-39 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(41) 실시양태 (41)에서, 연마 조성물이 적어도 약 2 cPs의 점도를 갖는 것인, 실시양태 35-40 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(42) 실시양태 (42)에서, 연마 조성물이 약 0.3 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비를 갖는 것인, 실시양태 35-41 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(43) 실시양태 (43)에서, 연마 조성물이 약 0.4 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비를 갖는 것인, 실시양태 35-42 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(44) 실시양태 (44)에서, 중합체가 약 1000 kDa 내지 약 7000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 것인, 실시양태 35-43 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(45) 실시양태 (45)에서, 중합체가 약 2000 kDa 내지 약 4000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 것인, 실시양태 35-44 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(46) 실시양태 (46)에서, 중합체가 음이온성 중합체, 비이온성 중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 실시양태 35-45 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(47) 실시양태 (47)에서, 중합체가 폴리알킬렌 옥시드, 폴리에테르아민, 폴리에틸렌 옥시드/폴리프로필렌 옥시드 공중합체, 폴리아크릴아미드, 소수성으로 개질된 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 소수성으로 개질된 셀룰로스, 실록산 폴리알킬렌옥시드 공중합체, 소수성으로 개질된 폴리아크릴레이트 중합체, 폴리사카라이드, 소수성으로 개질된 폴리사카라이드, 폴리스티렌, 및 이들의 조합으로부터 선택된 비이온성 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 35-46 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(48) 실시양태 (48)에서, 중합체가 카르복실레이트 기, 포스포네이트 기, 술포네이트 기, 또는 이들의 조합을 포함하는 음이온성 단량체를 포함하는 음이온성 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 35-47 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(49) 실시양태 (49)에서, 중합체가 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산, 스티렌 술포네이트, 2-아크릴아미도-2-메틸부탄 술폰산, [2-메틸-2-[(1-옥소-2-프로페닐)아미노]프로필]-포스폰산, 말레산, 메타크릴산, 아크릴산, 이들의 염, 및 이들의 조합으로부터 선택된 음이온성 단량체를 포함하는 음이온성 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 35-48 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(50) 실시양태 (50)에서, 중합체가 카르복시메틸 셀룰로스, 소수성으로 개질된 폴리아크릴레이트 공중합체, 폴리-2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산, 폴리스티렌술포네이트, 이들의 염, 및 이들의 조합으로부터 선택된 음이온성 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 35-49 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(51) 실시양태 (51)에서, 연마 조성물이 약 50 ppm 내지 약 5000 ppm의 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 35-50 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(52) 실시양태 (52)에서, 연마 조성물이 약 100 ppm 내지 약 2000 ppm의 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 35-51 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(53) 실시양태 (53)에서, 실리카 연마제가 약 60 nm 내지 약 150 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경을 갖는 것인, 실시양태 35-52 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(54) 실시양태 (54)에서, 실리카 연마제가 약 80 nm 내지 약 120 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경을 갖는 것인, 실시양태 35-53 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(55) 실시양태 (55)에서, 실리카 연마제가 적어도 1.1의 평균 종횡비를 갖는 것인, 실시양태 35-54 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(56) 실시양태 (56)에서, 실리카 연마제가 적어도 1.25의 평균 종횡비를 갖는 것인, 실시양태 35-55 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(57) 실시양태 (57)에서, 실리카 연마제가 약 20 cm2/g 내지 약 60 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는 것인, 실시양태 35-56 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(58) 실시양태 (58)에서, 실리카 연마제가 약 30 cm2/g 내지 약 45 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는 것인, 실시양태 35-57 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(59) 실시양태 (59)에서, 실리카 연마제가 콜로이드성 실리카인 것인, 실시양태 35-58 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(60) 실시양태 (60)에서, 기판이 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 폴리실리콘, 또는 이들의 조합을 포함하고, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 폴리실리콘, 또는 이들의 조합 중 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 단계인, 실시양태 35-59 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(61) 실시양태(61)에서,
(i) 기판을 제공하는 단계,
(ii) 연마 패드를 제공하는 단계,
(iii) (a) 약 3.0 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제;
(b) 약 300 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 비이온성 중합체; 및
(c) 물
을 포함하고,
적어도 약 1.2 cPs의 점도, 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는
화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계
를 포함하는, 기판의 화학-기계적 연마 방법이 제시된다.
(62) 실시양태 (62)에서, 비이온성 중합체가 폴리알킬렌 옥시드, 폴리에테르아민, 폴리에틸렌 옥시드/폴리프로필렌 옥시드 공중합체, 폴리아크릴아미드, 소수성으로 개질된 폴리아크릴아미드, 셀룰로스, 소수성으로 개질된 셀룰로스, 실록산 폴리알킬렌옥시드 공중합체, 소수성으로 개질된 폴리아크릴레이트 중합체, 폴리사카라이드, 소수성으로 개질된 폴리사카라이드, 폴리스티렌, 및 이들의 조합으로부터 선택된 것인, 실시양태 61의 방법이 제시된다.
(63) 실시양태 (63)에서, 연마 조성물이 약 50 ppm 내지 약 5000 ppm의 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 61-62 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(64) 실시양태 (64)에서, 연마 조성물이 약 100 ppm 내지 약 2000 ppm의 중합체를 포함하는 것인, 실시양태 61-63 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(65) 실시양태 (65)에서, 실리카 연마제가 약 60 nm 내지 약 150 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경을 갖는 것인, 실시양태 61-64 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(66) 실시양태 (66)에서, 실리카 연마제가 약 80 nm 내지 약 120 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경을 갖는 것인, 실시양태 24-28 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(67) 실시양태 (67)에서, 실리카 연마제가 적어도 1.1의 평균 종횡비를 갖는 것인, 실시양태 24-29 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(68) 실시양태 (68)에서, 실리카 연마제가 적어도 1.25의 평균 종횡비를 갖는 것인, 실시양태 24-30 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(69) 실시양태 (69)에서, 실리카 연마제가 약 20 cm2/g 내지 약 60 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는 것인, 실시양태 24-31중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(70) 실시양태 (70)에서, 실리카 연마제가 약 30 cm2/g 내지 약 45 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는 것인, 실시양태 24-32 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
(71) 실시양태 (71)에서, 실리카 연마제가 콜로이드성 실리카인 것인, 실시양태 24-33 중 어느 하나의 방법이 제시된다.
실시예
하기 본 실시예는 본 발명을 추가로 예시하지만, 물론, 어떤 방식으로든 그 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
하기 약어가 실시예 전반에 걸쳐 사용된다: 제거 속도 (RR); 테트라에틸 오르토실리케이트 (TEOS); 실리콘 질화물 (SiN); 폴리실리콘 (폴리Si); 보로포스포실리케이트 유리 (BPSG); 폴리에틸렌 옥시드 (PEO); 사용 지점 (POU); 및 중량 평균 분자량 (MW).
하기 실시예에서, 기재 TEOS (즉, 실리콘 산화물), SiN (즉, 실리콘 질화물), 및/또는 폴리Si를 미코팅(bare) 실리콘 기판 상에 코팅하였고, 미라(MIRRA)™ (어플라이드 머터리얼즈, 인크.(Applied Materials, Inc.)) 연마 도구, AP-300™ (씨티에스 컴퍼니 리미티드(CTS Co., Ltd)) 연마 도구, 로지텍(Logitech)™ 연마 도구 (로지텍, 리미티드.(Logitech, Ltd.)), 또는 레플렉션(REFLEXION)™ (어플라이드 머터리얼즈, 인크.) 연마 도구를 사용하여 연마하였다. IC 1010™ 연마 패드 (롬 앤드 하스 일렉트로닉 머터리얼즈(Rohm and Haas Electronic Materials)) 또는 넥스플라나™ E6088 연마 패드 (캐보트 마이크로일렉트로닉스, 미국 일리노이주 오로라 소재)를 모든 조성물에 대해 동일한 연마 매개변수를 갖고서 사용하였다. 패드를 쓰리엠(3M)으로부터의 189L 디스크를 사용하여 컨디셔닝하였다. 달리 언급되지 않는 한, 표준 레플렉션™ 연마 매개변수는 하기와 같다: IC1010™ 패드, 하향력(downforce) = 20.68 kPa (3 psi), 헤드 속도 = 110 rpm, 플래튼 속도 = 120 rpm, 총 유량 = 200 mL/min. 달리 언급되지 않는 한, 표준 로지텍™ 연마 매개변수는 하기와 같다: 하향력 = 27.58 kPa (4.0 psi), 헤드 속도 = 87 rpm, 플래튼 속도 = 93 rpm, 총 유량 = 50 mL/min. 달리 언급되지 않는 한, 표준 AP-300™ 연마 매개변수는 하기와 같다: IC1010™ 패드, 하향력 = 20.68 kPa (3 psi), 헤드 속도 = 110 rpm, 플래튼 속도 = 120 rpm, 총 유량 = 200 mL/min. 달리 언급되지 않는 한, 표준 미라™ 연마 매개변수는 하기와 같다: IC1010™ 또는 넥스플라나™ E6088 패드, 하향력 = 27.58 kPa (4 psi), 헤드 속도 = 57 rpm, 플래튼 속도 = 63 rpm, 총 유량 = 175 mL/min. 제거 속도를, 타원편광 분광분석법(spectroscopic elipsometry)을 사용하여 필름 두께를 측정하고 초기 두께로부터 최종 두께를 뺌으로서 계산하였다.
실시예 1
본 실시예는 실리카 연마제 입자의 유형 및 약 540 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리아크릴산 중합체가 TEOS, SiN, 폴리Si 및 BPSG 제거 속도에 미치는 영향을 입증한다.
본 실시예의 연마 조성물 1A-1P에 사용된 실리카 연마제 입자 A1-A8이 표 1에 기재되어 있다.
<표 1> 실리카 연마제 입자
Figure pct00001
본 실시예에서 사용되는, 중합체를 함유하는 각각의 연마 조성물을 위해, 540 kDa MW 폴리아크릴산 (PAA)을 수산화칼륨 (KOH) 및 실리카 연마제 입자 A1-A8로부터 선택된 콜로이드성 실리카 연마제를 함유하는 콜로이드성 실리카 슬러리에 첨가하였다.
이로부터 수득된 조성물을 사용 지점에서 희석하여 8 wt%의 콜로이드성 실리카, 2500 ppm의 KOH 및 1000 ppm의 540 kDa MW 폴리아크릴산 (PAA)을 함유하는 연마 조성물을 제공하였다.
TEOS, SiN, 폴리Si 또는 BPSG를 함유하는 개별 블랭킷 웨이퍼 (200 mm 웨이퍼)를 27.6 kPa (4 psi)의 하향력에서 연마 조성물 1A-1P를 사용하고 넥스플라나™ E6088 연마 패드를 사용하여 미라™ 도구 상에서 연마하였다. 조성물의 동적 광 산란 (nm) 및 점도 (cPs)를 측정하고 TEOS, SiN, 폴리Si 및 BPSG 제거 속도를 결정하였고, 그 결과가 표 2에 기재되어 있다.
<표 2> 연마제 입자 및 중합체의 함수로서의 제거 속도
Figure pct00002
표 4에 기재된 결과로부터 명백한 바와 같이, 1000 ppm의 540 kDa MW 폴리아크릴산 (PAA)을 함유하는 연마 조성물 1A, 1C, 1E, 1G, 1I, 1K, 1M 및 1O는 중합체를 함유하지 않는 연마 조성물 1B, 1D, 1F, 1H, 1J, 1L, 1N 및 1P에 비해 일반적으로 증가된 TEOS, SiN 및 BPSG 제거 속도를 나타내었다. 이러한 결과는 450 kDa MW 폴리아크릴산 (PAA) 중합체를 연마 조성물에 첨가함으로써 TEOS, SiN 및 BPSG 제거 속도를 증가시킬 수 있다는 것을 입증한다.
추가적으로, 표 4에 기재된 연마 조성물의 TEOS 제거 속도를 동적 광 산란 (DLS) 입자 크기의 함수로서 플롯팅하였고, 그 결과가 도 1에 기재되어 있다. 중합체 첨가제를 함유하지 않는 연마 조성물을 삼각형으로 플롯팅하고, 중합체 첨가제를 함유하는 연마 조성물을 원으로 플롯팅한다. 도 1은 DLS 입자 크기가 증가함에 따라 TEOS 제거 속도가 일반적으로 증가한다는 것을 보여준다.
실시예 2
본 실시예는 약 400 kDa 내지 약 7000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 중합체가 TEOS, SiN 및 폴리Si 제거 속도에 미치는 영향을 입증한다.
본 실시예의 연마 조성물 2B-2R에 사용하기 위한 중합체 P1-P9가 표 3에 기재되어 있다.
<표 3> 중합체
Figure pct00003
본 실시예에서 사용되는 각각의 연마 조성물을 위해, 중합체 P1-P9를, 약 108 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경, 약 1.15의 평균 종횡비, 및 약 29 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는 콜로이드성 실리카 연마제 및 수산화칼륨 (KOH)을 함유하는 콜로이드성 실리카 슬러리에 첨가하였다.
이로부터 수득된 조성물을 사용 지점에서 희석하여 8 wt%의 콜로이드성 실리카, 2500 ppm의 KOH 및 표 4에 제공된 농도의 중합체를 함유하는 연마 조성물을 제공하였다.
TEOS 또는 SiN을 함유하는 개별 블랭킷 웨이퍼 (2 x 2인치 쿠폰 웨이퍼)를 27.6 kPa (4 psi)의 하향력에서 연마 조성물 2A-2R을 사용하고 넥스플라나™ E6088 연마 패드를 사용하여 로지텍™ 도구 상에서 연마하였다. 조성물의 점도 (cPs)를 측정하고 TEOS, SiN 및 폴리Si 제거 속도를 결정하였다. 그 결과가 표 4에 기재되어 있다.
<표 4> 중합체 유형의 함수로서의 제거 속도
Figure pct00004
표 2에 기재된 결과로부터 명백한 바와 같이, 청구된 발명의 중합체를 함유하는 연마 조성물은 중합체를 함유하지 않는 대조군 연마 조성물 2A에 비해 일반적으로 증가된 TEOS 및 SiN 제거 속도를 나타내었다. 연마 조성물 2J 및 2K는 각각 1.2 및 1.3의 점도를 갖는 것으로 측정되었다. 추가적으로, 400 kDa 미만의 중량 평균 분자량을 갖는 중합체를 함유하는 연마 조성물 2B 및 2C는 중합체를 함유하지 않는 대조군 연마 조성물 2A에 비해 감소된 TEOS 및 SiN 제거 속도를 나타내었다. 이러한 결과는 본 발명의 중합체를 연마 조성물에 첨가함으로써 TEOS 및 SiN 제거 속도를 증가시킬 수 있다는 것을 입증한다.
실시예 3
본 실시예는 실리카 연마제의 양 및 중합체의 분자량이 TEOS 및 SiN 제거 속도에 미치는 영향을 입증한다.
본 실시예에서 사용되는, 중합체를 함유하는 각각의 연마 조성물을 위해, 폴리아크릴산 (PAA)을, 약 66 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경, 약 1.3의 평균 종횡비, 및 약 40 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는 콜로이드성 실리카 연마제 및 수산화칼륨 (KOH)을 함유하는 콜로이드성 실리카 슬러리에 첨가하였다.
이로부터 수득된 조성물을 사용 지점에서 희석하여 3 wt% 또는 5 wt%의 콜로이드성 실리카, 2500 ppm의 KOH, 및 표 5에 표시된 분자량을 갖는 250 ppm의 폴리아크릴산 중합체를 함유하는 연마 조성물을 제공하였다.
TEOS 또는 SiN을 함유하는 개별 블랭킷 웨이퍼 (2 x 2인치 쿠폰 웨이퍼)를 20.68 kPa (3 psi)의 하향력에서 연마 조성물 3A-3P를 사용하고 넥스플라나™ E6088 연마 패드를 사용하여 로지텍™ 도구 상에서 연마하였다. 조성물의 동적 광 산란 (nm) 및 점도 (cPs)를 측정하고 TEOS 및 SiN 제거 속도를 결정하였고, 그 결과가 표 5에 기재되어 있다.
<표 5> 폴리아크릴산 분자량의 함수로서의 제거 속도
Figure pct00005
표 5에 제시된 결과로부터 명백한 바와 같이, 3 wt% 또는 5 wt%의 콜로이드성 실리카를 함유하는 연마 조성물의 경우에, 폴리아크릴산 (PAA) 중합체의 분자량이 증가함에 따라 TEOS 및 SiN 제거 속도가 증가하였다. 더 특히, 약 500 kDa 내지 약 1250 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 PAA 중합체를 함유하는 연마 조성물 3I-3K 및 3N-3P는 각각 중합체를 함유하지 않거나 250 kDa 미만의 중량 평균 분자량을 갖는 PAA 중합체를 함유하는 연마 조성물 3A-3H 및 3L-3M에 비해 증가된 TEOS 및 SiN 제거 속도를 나타내었다.
3 wt% 또는 5 wt%의 콜로이드성 실리카를 함유하는 연마 조성물 3A-3P에 대한 TEOS 및 SiN 제거 속도를 PAA 중합체의 중량 평균 분자량의 함수로서 플롯팅하였고, 그 결과는 도 2a 및 도 2b에 기재되어 있다. 도 2a 및 도 2b에 플롯팅된 결과로부터 명백한 바와 같이, PAA 중합체의 중량 평균 분자량이 증가함에 따라 TEOS 및 SiN 제거 속도가 증가한다. 이러한 결과는 약 400 kDa 내지 약 7000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 중합체를 연마 조성물에 첨가함으로써 TEOS 및 SiN 제거 속도를 증가시킬 수 있다는 것을 입증한다.
3 wt% 또는 5 wt%의 콜로이드성 실리카를 함유하는 연마 조성물 3A-3P에 대한 TEOS 제거 속도를 점도의 함수로서 플롯팅하였고, 그 결과가 도 3에 기재되어 있다. 도 3에 플롯팅된 결과로부터 명백한 바와 같이, 연마 조성물의 점도가 증가함에 따라 TEOS 제거 속도는 증가한다.
추가적으로, 연마 조성물 3B-3K (도 4a 및 4b에서 6B-6K로서 명시됨)에 대한 점도 및 TEOS 제거 속도를 PAA 중합체의 중량 평균 분자량의 함수로서 플롯팅하였고, 그 결과가 각각 도 4a 및 도 4b에 기재되어 있다. 도 4a 및 도 4b에 플롯팅된 결과로부터 명백한 바와 같이, 연마 조성물이 적어도 약 1 cPs의 점도 및 약 0.2 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비를 갖는다는 전제 하에, PAA 중합체의 중량 평균 분자량이 증가함에 따라 슬러리의 점도가 증가하고, 또한 이로 인해 TEOS 제거 속도가 증가하였다.
실시예 4
본 실시예는 실리카 연마제 입자의 양이 TEOS 및 SiN 제거 속도에 미치는 영향을 입증한다.
본 실시예에서 사용되는, 중합체를 함유하는 각각의 연마 조성물을 위해, 900 kDa MW 폴리아크릴산 (PAA)을, 약 66 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경, 약 1.3의 평균 종횡비, 및 약 40 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는 콜로이드성 실리카 연마제에 첨가하였다.
이로부터 수득된 조성물을 사용 지점에서 희석하여 2500 ppm의 KOH, 250 ppm의 900 kDa MW 폴리아크릴산 (PAA), 및 표 6에 표시된 양의 실리카 연마제를 함유하는 연마 조성물을 제공하였다.
TEOS 또는 SiN을 함유하는 개별 블랭킷 웨이퍼 (2 x 2인치 쿠폰 웨이퍼)를 27.6 kPa (4 psi)의 하향력에서 연마 조성물 6A-6N을 사용하고 넥스플라나™ E6088 연마 패드를 사용하여 로지텍™ 도구 상에서 연마하였다. 조성물의 동적 광 산란 (nm) 및 점도 (cPs)를 측정하고 TEOS 및 SiN 제거 속도를 결정하였고, 그 결과가 표 6에 기재되어 있다.
<표 6> 실리카 연마제 (wt%)의 함수로서의 제거 속도
Figure pct00006
표 6에 제시된 결과로부터 명백한 바와 같이, 900 kDa MW 폴리아크릴산 (PAA) 중합체를 함유하는 연마 조성물 4I, 4K 및 4M은 중합체를 함유하지 않는 연마 조성물 4J, 4L 및 4N에 비해 현저히 증가된 TEOS 및 SiN 제거 속도를 나타내었다. 이러한 결과는 800 kDa MW 폴리아크릴산 (PAA) 중합체를 연마 조성물에 첨가함으로써 TEOS 및 SiN 제거 속도를 증가시킬 수 있다는 것을 입증한다.
연마 조성물 4A-4N의 점도를 실리카 연마제 입자 양의 함수로서 플롯팅하였고, 그 결과는 도 5에 기재되어 있다. 중합체 첨가제를 함유하지 않는 연마 조성물을 삼각형으로 플롯팅하였고, 중합체 첨가제를 함유하는 연마 조성물을 원으로 플롯팅하였다. 도 5는 실리카 연마제 입자의 양이 증가함에 따라 점도가 증가한다는 것을 보여준다. 게다가, 900 kDa MW 폴리아크릴산 (PAA) 중합체를 첨가하면 모든 실리카 연마제 입자 로딩에 대해 연마 조성물의 점도가 급격하게 증가한다.
추가적으로, 연마 조성물 4A-4N에 대한 TEOS 및 SiN 제거 속도를 실리카 연마제 입자의 양 또는 점도의 함수로서 플롯팅하였고, 그 결과는 도 6a-6d에 기재되어 있다. 중합체 첨가제를 함유하지 않는 연마 조성물을 삼각형으로 플롯팅하였고, 중합체 첨가제를 함유하는 연마 조성물을 원으로 플롯팅하였다. 도 6a-6d에 플롯팅된 결과로부터 명백한 바와 같이, 실리카 연마제 입자의 양 및 점도가 증가함에 따라 TEOS 및 SiN 제거 속도가 증가하였다. 게다가, 도 6a-6d는 900 kDa MW 폴리아크릴산 (PAA) 중합체를 함유하는 연마 조성물 4A, 4C, 4E, 4G, 4I, 4K 및 4M이 모든 실리카 연마제 입자 로딩 및 점도에 대해 중합체를 함유하지 않는 연마 조성물 4B, 4D, 4F, 4H, 4J, 4L, 및 4N보다 일반적으로 성능이 우수하다는 것을 보여준다. TEOS 제거 속도의 극적인 증가가 250 ppm의 800 kDa MW 폴리아크릴산 (PAA) 중합체와 조합된 3 wt%의 실리카의 경우에 발생했지만, 본 발명에 따른 다른 중합체는 약 3 wt% 이상의 실리카 농도에서 필적할 만한 TEOS 제거 속도를 초래할 것으로 예상될 수 있었다.
실시예 5
본 실시예는 비이온성 중합체의 분자량, 및 이에 따른 슬러리 점도 증가가 TEOS 및 SiN 제거 속도에 미치는 영향을 입증한다.
다양한 분자량 (MW)의 히드록시에틸셀룰로스 (HEC)를 이전에 기술된 바와 같이 2000 ppm (중량 기준)의 KOH 및 5 wt%의 콜로이드성 실리카를 함유하는 수용액에 첨가하였다. 중합체를 500 ppm (중량 기준)의 농도에서 시험하였다. TEOS 또는 SiN을 함유하는 개별 블랭킷 웨이퍼 (2 x 2인치 쿠폰 웨이퍼)를 3 psi의 하향력에서 E6088 패드 및 쓰리엠 A189L 컨디셔너를 사용하여 로지텍™ 도구 상에서 연마하였다. 조성물의 점도 (cPs)를 측정하고 TEOS 및 SiN 제거 속도를 결정하였다. 그 결과가 표 7에 기재되어 있다.
<표 7> 비이온성 중합체의 MW의 함수로서의 제거 속도
Figure pct00007
표 7의 데이터는 낮은 MW의 비이온성 중합체 (HEC)를 슬러리 (90k MW)에 첨가하면 중합체를 함유하지 않는 대조군에 비해 슬러리 점도 또는 제거 속도에 미치는 영향이 관찰되지 않는다는 것을 암시한다. 그러나, 높은 MW의 비이온성 중합체 (HEC 1.3M MW)를 첨가하면 점도가 2 cps 초과로 증가하고 TEOS 제거 속도가 959 A/min으로부터 1374 A/min으로 증가한다.
본원에서 인용된 간행물, 특허 출원, 및 특허를 포함하는 모든 참고문헌은, 마치 각각의 참고문헌이 개별적으로 및 구체적으로 참고로 포함되는 것으로 암시되고 그 전체가 본원에 기재된 것처럼 본원에 참고로 포함된다.
본 발명을 기술하는 맥락에서 (특히 하기 청구범위의 맥락에서) 용어 "한(a)", "한(an)" 및 "그(the)" 및 "적어도 하나" 및 유사한 지시어의 사용은, 본원에 달리 암시되지 않거나 맥락상 명확히 모순되지 않는 한, 단수 및 복수 둘 다를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 하나 이상의 항목들의 목록에 뒤이은 용어 "적어도 하나"의 사용 (예를 들어, "A와 B 중 적어도 하나")은, 본원에 달리 암시되지 않거나 맥락상 명확히 모순되지 않는 한, 나열된 항목으로부터 선택된 하나의 항목 (A 또는 B) 또는 나열된 항목 중 둘 이상의 임의의 조합 (A 및 B)을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 용어 "포함하는(comprising)," "갖는(having)", "포함하는(including)", 및 "함유하는(containing)"은, 달리 명시되지 않는 한, 개방형 용어 (즉, "포함하지만 이로 제한되지 않음"을 의미함)로 해석되어야 한다. 본원에서 값의 범위를 언급하는 것은, 본원에 달리 암시되지 않는 한, 단지 그 범위 내에 속하는 각각의 개별 값을 개별적으로 언급하기 위한 속기 방법으로서 사용되도록 의도되며, 각각의 개별 값은 마치 그것이 본원에서 개별적으로 언급된 것처럼 명세서에 포함된다. 본원에서 기술된 모든 방법은, 본원에 달리 암시되지 않거나 맥락상 명확히 모순되지 않는 한, 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원에서 제공된 임의의 및 모든 예 또는 예시적인 언어 (예를 들어, "예컨대")의 사용은 단지 본 발명을 더 잘 예시하기 위한 것이며, 달리 청구되지 않는 한, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 명세서에서 사용된 어떤 언어도 임의의 청구되지 않은 요소를 본 발명의 실시에 필수적인 것임을 암시하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명을 수행하기 위해 발명자들에게 공지된 최선의 양식을 포함하여 본 발명의 바람직한 실시양태가 본원에 기술되어 있다. 그러한 바람직한 실시양태의 변형양태는 전술한 설명을 읽을 때 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백해질 수 있다. 발명자들은 통상의 기술자가 이러한 변형양태를 적절한 범위 내에서 채택할 것을 기대하고, 발명자는 본 발명이 본원에서 구체적으로 기술된 것과 달리 실시되기를 의도한다. 따라서, 본 발명은 해당 법률에 의해 허용되는 바에 따라 본원에 첨부된 청구범위에서 언급된 특허대상의 모든 수정물 및 균등물을 포함한다. 게다가, 본원에 달리 암시되지 않거나 맥락상 명확히 모순되지 않는 한, 모든 가능한 변형양태의 상기-기술된 요소들의 임의의 조합은 본 발명에 포함된다.

Claims (22)

  1. (a) 약 3.0 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제;
    (b) 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 음이온성 중합체; 및
    (c) 물
    을 포함하고,
    적어도 약 1 cPs의 점도, 약 0.2 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비, 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는
    화학-기계적 연마 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 약 3.5 wt% 내지 약 8 wt%의 실리카 연마제를 포함하는 연마 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 약 3.5 wt% 내지 약 5 wt%의 실리카 연마제를 포함하는 연마 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 약 10 내지 약 12의 pH를 갖는 연마 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 적어도 약 2 cPs의 점도를 갖는 연마 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 약 0.4 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비를 갖는 연마 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 중합체가 약 1000 kDa 내지 약 7000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 것인 연마 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 중합체가 약 2000 kDa 내지 약 4000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 것인 연마 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 중합체가 카르복실레이트 기, 포스포네이트 기, 술포네이트 기, 또는 이들의 조합을 포함하는 음이온성 단량체를 포함하는 음이온성 중합체를 포함하는 것인 연마 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 중합체가 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산, 스티렌 술포네이트, 2-아크릴아미도-2-메틸부탄 술폰산, [2-메틸-2-[(1-옥소-2-프로페닐)아미노]프로필]-포스폰산, 말레산, 메타크릴산, 아크릴산, 이들의 염, 및 이들의 조합으로부터 선택된 음이온성 단량체를 포함하는 음이온성 중합체를 포함하는 것인 연마 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 중합체가 카르복시메틸 셀룰로스, 소수성으로 개질된 폴리아크릴레이트 공중합체, 폴리-2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산, 폴리스티렌술포네이트, 이들의 염, 및 이들의 조합으로부터 선택된 음이온성 중합체를 포함하는 것인 연마 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 약 100 ppm 내지 약 2000 ppm의 중합체를 포함하는 연마 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 실리카 연마제가 약 60 nm 내지 약 150 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경을 갖는 것인 연마 조성물.
  14. 제1항에 있어서, 실리카 연마제가 약 80 nm 내지 약 120 nm의 평균 투과 전자 현미경 (TEM) 등가 직경을 갖는 것인 연마 조성물.
  15. 제1항에 있어서, 실리카 연마제가 적어도 1.1의 평균 종횡비를 갖는 것인 연마 조성물.
  16. 제1항에 있어서, 실리카 연마제가 적어도 1.25의 평균 종횡비를 갖는 것인 연마 조성물.
  17. 제1항에 있어서, 실리카 연마제가 약 20 cm2/g 내지 약 60 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는 것인 연마 조성물.
  18. 제1항에 있어서, 실리카 연마제가 약 30 cm2/g 내지 약 45 cm2/g의 평균 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 표면적을 갖는 것인 연마 조성물.
  19. (a) 약 3.0 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제;
    (b) 약 300 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 비이온성 중합체; 및
    (c) 물
    을 포함하고,
    적어도 약 1.2 cPs의 점도 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는
    화학-기계적 연마 조성물.
  20. 제19항에 있어서, 비이온성 중합체가 폴리알킬렌 옥시드, 폴리에테르아민, 폴리에틸렌 옥시드/폴리프로필렌 옥시드 공중합체, 폴리아크릴아미드, 소수성으로 개질된 폴리아크릴아미드, 셀룰로스, 소수성으로 개질된 셀룰로스, 실록산 폴리알킬렌옥시드 공중합체, 소수성으로 개질된 폴리아크릴레이트 중합체, 폴리사카라이드, 소수성으로 개질된 폴리사카라이드, 폴리스티렌, 및 이들의 조합으로부터 선택된 것인 연마 조성물.
  21. (i) 기판을 제공하는 단계,
    (ii) 연마 패드를 제공하는 단계,
    (iii) (a) 약 3.0 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제;
    (b) 약 400 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 음이온성 중합체; 및
    (c) 물
    을 포함하고,
    적어도 약 1 cPs의 점도, 약 0.2 cPs/wt% 내지 약 1.5 cPs/wt%의 실리카 연마제의 wt%에 대한 점도 (cPs)의 비, 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는
    화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계,
    (iv) 기판을 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물과 접촉시키는 단계,
    (v) 연마 패드 및 화학-기계적 연마 조성물을 기판에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 기판의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마하는 단계
    를 포함하는, 기판의 화학-기계적 연마 방법.
  22. (i) 기판을 제공하는 단계,
    (ii) 연마 패드를 제공하는 단계,
    (iii) (a) 약 3.0 wt% 내지 약 10 wt%의 실리카 연마제;
    (b) 약 300 kDa 내지 약 7,000 kDa의 중량 평균 분자량을 갖는 비이온성 중합체; 및
    (c) 물
    을 포함하고,
    적어도 약 1.2 cPs의 점도, 및 약 9 내지 약 12의 pH를 갖는
    화학-기계적 연마 조성물을 제공하는 단계
    를 포함하는, 기판의 화학-기계적 연마 방법.
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