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KR101194881B1 - 절연막 연마용 ｃｍｐ 연마제, 연마 방법, 상기 연마 방법으로 연마된 반도체 전자 부품 - Google Patents

절연막 연마용 ｃｍｐ 연마제, 연마 방법, 상기 연마 방법으로 연마된 반도체 전자 부품 Download PDF

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KR101194881B1
KR101194881B1 KR1020087021286A KR20087021286A KR101194881B1 KR 101194881 B1 KR101194881 B1 KR 101194881B1 KR 1020087021286 A KR1020087021286 A KR 1020087021286A KR 20087021286 A KR20087021286 A KR 20087021286A KR 101194881 B1 KR101194881 B1 KR 101194881B1
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마사또 후까사와
가즈히로 에노모또
치아끼 야마기시
나오유끼 고야마
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히다치 가세고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 층간 절연막, BPSG막, 쉘로우ㆍ트렌치 분리용 절연막이나 배선간의 절연막층을 평탄화하는 CMP 기술에 있어서, Si02막이나 Si0C막이라는 절연막의 연마를 효율적이며 고속으로 행할 수 있는 절연막 연마용 CMP 연마제, 상기 연마제를 이용하여 연마하는 연마 방법 및 상기 연마 방법으로 연마된 반도체 전자 부품을 제공한다. 산화세륨 입자, 분산제, 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자 및 물을 함유하고, 절연막 연마용 CMP 연마제, 상기 연마제를 이용하여 연마하는 연마 방법 및 상기 연마 방법으로 연마된 반도체 전자 부품
절연막 연마용 CMP 연마제, 연마 방법, 반도체 전자 부품

Description

절연막 연마용 ＣＭＰ 연마제, 연마 방법, 상기 연마 방법으로 연마된 반도체 전자 부품{CMP ABRASIVE FOR POLISHING INSULATING FILM, POLISHING METHOD AND SEMICONDUCTOR ELECTRONIC COMPONENT POLISHED BY SUCH POLISHING METHOD}
본 발명은 절연막 연마용 CMP 연마제, 상기 연마제를 사용하여 연마하는 연마 방법 및 상기 연마 방법으로 연마된 반도체 전자 부품에 관한 것이다.
현재의 초대규모 집적 회로에서는 실장 밀도를 높이는 경향이 있어, 각종 미세 가공 기술이 연구 개발되고 있다. 이미 디자인 룰은 이미 서브-하프 마이크로미터 오더가 되었다. 이러한 엄격한 미세화에 대한 요구를 만족시키기 위해 개발되고 있는 기술의 하나로 화학 기계 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing) 기술이 있다.
이 기술은 반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 노광을 실시하는 층을 완전히 평탄화함으로써, 노광 기술의 부담을 경감시켜 수율을 안정시킬 수 있기 때문에, 예를 들어 층간 절연막, BPSG막의 평탄화 및 쉘로우ㆍ트렌치(shallow-trench) 분리 등을 행할 때 필수가 되는 기술이다.
종래 반도체 장치의 제조 공정에 있어서 플라즈마-CVD(Chemical Vapor Deposition; 화학적 증착법) 또는 저압-CVD 등의 방법으로 형성된 산화규소 절연막 등의 무기 절연막층을 평탄화하기 위한 CMP 연마제로서 발연 실리카계 연마제가 일반적으로 검토되었다.
발연 실리카계 연마제는 실리카 입자를 사염화규산으로 열분해하는 등의 방법으로 입자 성장시키고, pH 조정하여 제조하였다. 그러나 발연 실리카 자체가 연마 기판에 부착되어 버려 세정하여도 그 부착물을 완전히 제거할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 층간 절연막을 평탄화하는 CMP 기술에서는, 연마 속도가 기판 상의 피연마막 패턴에 크게 의존성을 가지고, 패턴의 밀도차 또는 크기차의 대소에 의해 볼록부의 연마 속도가 크게 다르며, 오목부의 연마도 진행되어 버리기 때문에, 웨이퍼면 내 전체에서 높은 수준의 평탄화를 실현할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 층간 절연막을 평탄화하는 CMP 기술에서는 층간 절연막의 도중에 연마를 종료할 필요가 있어, 연마량의 제어를 연마 시간에 행하는 공정 관리 방법이 일반적으로 행해지고 있다. 그러나, 패턴 단차 형상의 변화뿐만 아니라 연마천의 상태 등에 의해서도 연마 속도가 현저히 변화되어 버리기 때문에, 공정 관리가 어렵다고 하는 문제점이 있었다.
디자인 룰 0.3 ㎛ 이상의 세대에서 집적 회로 내의 소자 분리에는 LOCOS(실리콘 국소 산화)가 사용되었다. 그 후 가공 치수가 더 미세화되면서 소자 분리 폭이 좁은 기술이 요구되고, 쉘로우ㆍ트렌치 분리가 계속 사용되고 있다. 쉘로우ㆍ트렌치 분리에서는 기판 상에 성막된 여분의 산화규소막을 제거하기 위해 CMP가 사 용되고, 연마를 정지시키기 위해 산화규소막 아래에 연마 속도가 느린 스토퍼막이 형성된다. 스토퍼막에는 질화규소 등이 사용되고, 산화규소막과 스토퍼막과의 연마 속도비가 큰 것이 바람직하다.
한편, 포토마스크, 렌즈 등의 유리 표면 연마제로서 산화세륨 연마제가 사용되고 있다. 산화세륨 입자는 실리카 입자나 알루미나 입자에 비해 경도가 낮기 때문에, 연마 표면에 흠집이 잘 생기지 않으므로 마무리 경면 연마에 유용하다. 그러나 유리 표면 연마용 산화세륨 연마제에는 나트륨염을 포함하는 분산제를 사용하기 때문에 그대로 반도체용 연마제로서 적용할 수는 없었다. 또한, 산화세륨 연마제는 가격면에서 발연 실리카 연마제와 비교하면 비싸기 때문에, 연마제 농도가 저농도로 사용되는 경우가 많았다. 그 때문에, 산화세륨 연마제는 연마 초기 단계에서는 피연마면을 평탄하게 연마하는 능력이 낮아, 발연 실리카 연마제와 비교하여 연마 시간이 필요 이상으로 길어져 버린다고 하는 문제점이 있었다.
그 때문에, 일본 특허 공개 제2005-159351호 공보에 제안되어 있는 바와 같이, 피연마면의 단차를 해소하는 것을 목적으로 하는 초기 황삭(荒削) 공정에서는, 발연 실리카를 고농도로 함유하는 연마제로 연마한 후, 스토퍼막의 질화규소에 의해 연마를 스톱시키기 위한 공정에서는, 산화세륨 입자를 저농도로 함유하는 연마제로 연마하는 공정이 제안되었다.
본 발명의 목적은 층간 절연막, BPSG막, 쉘로우ㆍ트렌치 분리용 절연막이나 배선간의 절연막층을 평탄화하는 CMP 기술에 있어서, Si02막이나 Si0C막이라는 절연 막의 연마를 효율적이며 고속으로 행할 수 있는 절연막 연마용 CMP 연마제, 상기 연마제를 이용하여 연마하는 연마 방법 및 상기 연마 방법으로 연마된 반도체 전자 부품을 제공하는 것이다.
<발명의 개시>
본 발명은 (1) 산화세륨 입자, 분산제, 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자 및 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 절연막 연마용 CMP 연마제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (2) 산화세륨 입자량 및 연마 조건을 동일하게 한 경우에, 청구항 1에 기재된 연마제에서의 상기 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자를 포함하지 않는 연마제보다 연마 속도가 1.2배 이상이 되는 상기 (1)에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제.
또한, 본 발명은 (3) 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자가 하기 화학식 I 또는 하기 화학식 II로 표시되는 중합성 아미노 화합물의 적어도 1종 이상을 중합시켜 이루어지는 중합체인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제에 관한 것이다.
Figure 112008061821033-pct00001
(식 I 중, R1은 수소, 저급 알킬기, 페닐기, 벤질기, 할로겐 치환 저급 알킬기, 시아노기를, R2는 C1 내지 C18의 알킬렌기를, R3은 수소 또는 C1 내지 C18의 알킬기를, R4는 C1 내지 C18의 알킬기를 나타낸다.)
Figure 112008061821033-pct00002
(식 II 중, R5는 수소, 저급 알킬기, 페닐기, 벤질기, 할로겐 치환 저급 알킬기, 시아노기를, R6은 수소 또는 C1 내지 C18의 알킬기를, R7은 C1 내지 C18의 알킬렌기를, R8은 수소 또는 C1 내지 C18의 알킬기를, R9는 C1 내지 C18의 알킬기를 나타낸다.)
또한, 본 발명은 (4) 상기 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자가 하기 화학식 III으로 표시되는 화합물의 적어도 1종류 이상과 상기 (3)에 기재된 중합성 아미노 화합물을 중합시켜 이루어지는 중합체인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제에 관한 것이다.
Figure 112008061821033-pct00003
(식 III 중, R10은 수소, 저급 알킬기, 페닐기, 벤질기, 할로겐 치환 저급 알킬기, 시아노기를, R11 및 R12는 수소, C1 내지 C18의 알킬기, 저급 히드록시알킬렌기, 아실기를 나타내고, R11 및 R12는 서로 결합하여 모르폴리노기, 티오모르폴리노기, 피롤리디노기, 피페리디노기를 형성할 수도 있다.)
또한, 본 발명은 (5) 상기 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자의 첨가량이 연마제 100 중량부에 대하여 0.00001 중량부 이상 1 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (6) 수용성 비이온성 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (7) 상기 수용성 비이온성 화합물의 첨가량이 연마제 100 중량부에 대하여 0.00001 중량부 이상 1 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (6)에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (8) 상기 산화세륨 입자의 평균 입경이 80 nm 내지 1000 nm이고, 산화세륨 입자의 첨가량이 연마제 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상 15 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (9) 상기 산화세륨 입자, 상기 분산제 및 물을 함유하는 산화세륨 슬러리(A액)와 상기 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자 및 물을 함유하는 첨가액(B액)을 연마 전에 적절하게 혼합한 후에 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (10) 산화세륨 입자, 상기 분산제 및 물을 함유하는 산화세륨 슬러리(A액)와 상기 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자, 물 및 수용성 비이온성 화합물을 함유하는 첨가액(C액)을 연마 전에 적절하게 혼합한 후에 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 (6)에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (11) 피연마막을 형성한 기판을 연마 정반의 연마천에 대고 눌러 가압하고, 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 한 항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제를 연마막과 연마천 사이에 공급하면서 기판과 연마 정반을 움직여 피연마막을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (12) 상기 산화세륨 입자와 상기 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자가 연마천 상에 균일하게 흡착되고, 산화세륨 입자가 피연마막 상에 균일하게 기능함으로써 연마 속도 분포의 균일성이 0.1 ％ 내지 10 ％가 되는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 한 항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연 마제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (13) 연마 종료시에, 연마천 상에 흡착된 상기 산화세륨 입자를 물 또는 수용액으로 씻어냄으로써 피연마 기판 상에 존재하는 연마 결함을 90 ％ 이하로 감소시키는 것이 가능해지는 상기 (6)에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (14) 상기 산화세륨 입자량 및 연마 조건을 동일하게 한 경우에, 상기 (1) 내지 (10) 또는 상기 (12) 내지 (13) 중 어느 한 항에 기재된 연마제에서의 상기 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자를 포함하지 않는 연마제보다 연마 속도가 1.2배 이상이 되는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (10) 또는 상기 (12) 내지 (13) 중 어느 한 항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (15) 상기 산화세륨 입자량 및 연마 조건을 동일하게 한 경우에, 상기 (1) 내지 (10) 또는 상기 (12) 내지 (13) 중 어느 한 항에 기재된 연마제에 있어서의 수용성 고분자를 포함하지 않는 연마제보다, 단차를 갖는 절연막 표면의 볼록부 연마 속도가 1.5배 이상이 되는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (10) 또는 상기 (12) 내지 (13) 중 어느 한 항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (16) 발연 실리카를 주성분으로서 함유하는 평탄화 연마제의 대체 연마제로서 이용하는 것이 가능한 상기 (1) 내지 (10) 또는 상기 (12) 내지 (15) 중 어느 한 항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (17) 초기 단차 황삭 공정으로 발연 실리카를 주성분으로 하는 연마제를 이용하여 연마하는 연마 공정을, 상기 (1) 내지 (10) 또는 상기 (12) 내지 (16) 중 어느 한 항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제를 이용하여 연마하는 것을 특징으로 하는 연마 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (18) 단차를 갖는 피연마막을 형성한 기판을 상기 (1) 내지 (10) 또는 상기 (12) 내지 (17) 중 어느 한 항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제로 연마하는 것을 특징으로 하는 연마 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (19) 상기 피연마막이 적어도 SiO2막, SiOC막, BPSG막을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (18)에 기재된 연마 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (20) 상기 단차를 갖는 피연마막을 형성한 기판이 전자 부품인 것을 특징으로 하는 상기 (18) 또는 (19)에 기재된 연마 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (21) 상기 (11) 또는 상기 (17) 내지 (20) 중 어느 한 항에 기재된 연마 방법으로 연마된 것을 특징으로 하는 반도체 전자 부품에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (22) 피연마막을 형성한 기판을 연마 정반의 연마천에 대고 눌러 가압하고, CMP 연마제를 피연마막과 연마천 사이에 공급하면서 기판과 연마 정반을 움직여 피연마막을 연마하는 기판의 연마 방법이고, 상기 CMP 연마제는 산화세륨 입자를 포함하고, 상기 산화세륨 입자는 연마천 상에 유지되는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (23) 상기 산화세륨 입자가 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자를 통해 연마천에 유지되는 것을 특징으로 하는 상기 (22)에 기재된 기판의 연마 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (24) 상기 산화세륨 입자가 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자 및 수용성 비이온성 화합물을 통해 연마천에 유지되는 것을 특징으로 하는 상기 (22)에 기재된 기판의 연마 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (25) 연마 도중 또는 연마 종료시에 물 또는 수용액에 의해 연마천을 씻어내는 것을 특징으로 하는 상기 (22) 내지 (24) 중 어느 한 항에 기재된 기판의 연마 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 층간 절연막, BPSG막, 쉘로우ㆍ트렌치 분리용 절연막이나 배선간의 절연막층을 평탄화하는 CMP 기술에 있어서, SiO2막이나 SiOC막이라는 절연막의 연마를 효율적이며 고속으로 행할 수 있는 절연막 연마용 CMP 연마제, 상기 CMP 연마제를 이용하여 연마하는 연마 방법 및 상기 연마 방법으로 연마된 반도체 전자 부품을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 지금까지 발연 실리카 연마제, 산화세륨 연마제와 복수개의 연마제가 필요하였던 연마 공정에 있어서, 본 발명의 CMP 연마제만으로 연마할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 작업 처리량 및 가격면에서도 문제없는 절연막 연마용 CMP 연마제를 제공할 수 있다.
도 1은 산화세륨 입자, 첨가제 성분의 흡착 메카니즘을 나타내는 개략도이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명의 절연막 연마용 CMP 연마제는 산화세륨 입자, 분산제, 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자 및 물을 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 연마제로서 사용되는 산화세륨 입자는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 탄산염, 질산염, 황산염, 옥살산염 등의 세륨 화합물을 산화함으로써 얻어진다. TEOS-CVD(테트라 에틸 오르토 실리케이트-화학적 증착)법 등등으로 형성되는 산화규소 절연막의 연마에 사용되는 산화세륨 연마제는 일차 입경이 크고, 결정 변형이 적을수록, 즉 결정성이 양호할수록, 고속 연마가 가능하지만, 연마 흠집이 생기기 쉬운 경향이 있다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 산화세륨 입자는 산화세륨 입자의 결정자 직경은 5 nm 이상 300 nm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 반도체 전자 부품의 연마에 사용하는 경우에는, 알칼리 금속 및 할로겐류의 함유율은 산화세륨 입자 중 10 ppm 이하로 억제하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 산화세륨 입자를 제조하는 방법으로서, 탄산염, 질산염, 황산염, 옥살산염 등의 세륨 화합물을 소성하는 방법 또는 과산화수소 등에 의해 산화하는 방법 등을 사용할 수 있다. 소성 온도는 350 ℃ 이상 900 ℃ 이하인 것이 바람직하다.
상기 방법에 의해 제조된 산화세륨 입자는 응집되어 있기 때문에 기계적으로 분쇄하는 것이 바람직하다. 분쇄 방법으로서는, 제트 밀 등에 의한 건식 분쇄 방법, 유성형 볼 밀 또는 비드 밀 등에 의한 습식 분쇄 방법이 바람직하다. 제트 밀은, 예를 들면 문헌[화학 공업 논문집, 제6권 제5호, 1980년, 527 내지 532 페이지]에 설명되어 있다.
본 발명의 절연막 연마용 CMP 연마제는, 예를 들면 산화세륨 입자와 분산제와 물을 배합하여 산화세륨 입자를 분산시킨 분산액을 제조하고, 이어서 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자를 첨가함으로써 얻어지지만, 이것은 일례이고, 각 성분의 첨가 순서는 특별히 한정되지 않는다. 산화세륨 입자를 분산시키는 경우, 분산액 중의 산화세륨 입자의 농도는 특별히 한정되지 않지만, 분산액의 취급 용이성에서 0.5 중량％ 이상 20 중량％ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 분산제는 반도체 칩 연마에 사용하기 때문에, 나트륨 이온, 칼륨 이온 등의 알칼리 금속 및 할로겐, 황의 함유율은 10 ppm 이하로 억제하는 것이 바람직하고, 예를 들면 중합 성분으로서 아크릴산암모늄염을 포함하는 고분자 분산제가 바람직하고, 폴리아크릴산암모늄이 특히 바람직하다.
또한, 상기 아크릴산암모늄염을 포함하는 고분자 분산제와 수용성 음이온성 분산제, 수용성 비이온성 분산제, 수용성 양이온성 분산제, 수용성 양쪽성 분산제로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 분산제를 사용할 수 있어, 2종 이상의 분산제를 사용하더라도 지장이 없다.
수용성 음이온성 분산제로서는, 예를 들면 라우릴황산트리에탄올아민, 라우릴황산암모늄, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 황산트리에탄올아민, 특수 폴리카르복실산형 고분자 분산제 등을 들 수 있다.
수용성 비이온성 분산제로서는, 예를 들면 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌세틸에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌 고급 알코올에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 유도체, 폴리옥시에틸렌 소르비탄모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄트리스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄모노올레에이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄트리올레에이트, 테트라올레인산폴리옥시에틸렌소르비트, 폴리에틸렌글리콜 모노라우레이트, 폴리에틸렌글리콜 모노스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜 디스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜 모노올레에이트, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유, 알킬알칸올아미드 등을 들 수 있다.
수용성 양이온성 분산제로서는, 예를 들면 폴리비닐피롤리돈, 코코넛 아민아세테이트, 스테아릴아민아세테이트 등을 들 수 있고, 또한 수용성 양성 분산제로서는, 예를 들면 라우릴베타인, 스테아릴베타인, 라우릴디메틸아민옥시드, 2-알킬-N-카르복시메틸-N-히드록시에틸이미다졸리늄베타인 등을 들 수 있다.
분산제의 첨가량은, CMP 연마제 중의 산화세륨 입자의 분산성, 침강 방지, 및 연마 흠집과 분산제 첨가량과의 관계로부터 산화세륨 입자 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 이상 2.0 중량부 이하의 범위인 것이 바람직하고, 0.2 중량부 이상 1.2 중량부 이하인 것이 보다 바람직하다. 분산제의 분자량은 100 내지 50,000인 것이 바람직하고, 1,000 내지 10,000인 것이 보다 바람직하다. 분산제의 분자량이 100 미만인 경우에는, 산화규소막 또는 질화규소막을 연마할 때 충분한 연마 속도가 얻어지지 않는 경향이 있고, 분산제의 분자량이 50,000을 초과하는 경우에는, 점도가 높아져 CMP 연마제의 보존 안정성이 저하되는 경향이 있다.
이들 산화세륨 입자를 수 중에 분산시키는 방법으로서는, 통상적인 교반기에 의한 분산 처리 외에 균질기, 초음파 분산기, 습식 볼 밀 등을 사용할 수 있다.
이와 같이 하여 제조된 CMP 연마제 중의 산화세륨 입자의 평균 입경은 80 내지 1,000 nm인 것이 바람직하고, 80 내지 300 nm인 것이 보다 바람직하다. 산화세륨 입자의 평균 입경이 0.01 ㎛ 미만인 경우에는 연마 속도가 낮아지는 경향이 있고, 1.0 ㎛를 초과하는 경우에는 연마 흠집이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다.
본 발명에 있어서의 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자는 화학식 I 또는 하기 화학식 II로 표시되는 중합성 아미노 화합물의 적어도 1종 이상을 중합시켜 이루어지는 중합체이다.
<화학식 I>
Figure 112008061821033-pct00004
(식 I 중, R1은 수소, 저급 알킬기, 페닐기, 벤질기, 할로겐 치환 저급 알킬기, 시아노기를, R2는 C1 내지 C18의 알킬렌기를, R3은 수소 또는 C1 내지 C18의 알킬기를, R4는 C1 내지 C18의 알킬기를 나타낸다.)
<화학식 II>
Figure 112008061821033-pct00005
(식 II 중, R5는 수소, 저급 알킬기, 페닐기, 벤질기, 할로겐 치환 저급 알킬기, 시아노기를, R6은 수소 또는 C1 내지 C18의 알킬기를, R7은 C1 내지 C18의 알킬렌기를, R8은 수소 또는 C1 내지 C18의 알킬기를, R9는 C1 내지 C18의 알킬기를 나타낸다.)
상기 화학식 I의 R1 또는 화학식 II의 R5에서의 저급 알킬기는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, 터셔리부틸기, 펜틸기 등이 예시되고, 그 중에서도 탄소수 1 내지 3의 알킬기가 바람직하고, 메틸기가 보다 바람직하다. 또한, 상기 화학식 I의 R1 또는 화학식 II의 R5에서의 할로겐 치환 저급 알킬기는, 탄소수 1 내지 5의 알킬기의 수소 원자가 할로겐으로 치환된 것이고, 예를 들면 모노플루오로메틸기, 모노클로로메틸기, 모노브로모메틸기, 디플루오로메틸기, 디클로로메틸기, 디브로모메틸기, 트리플루오로메틸기, 트리클로로메틸기, 트리브로모메틸기, 트리플루오로에틸기, 트리클로로에틸기, 펜타플루오로에틸기, 테트라플루오로프로필기, 헵타플루오로프로필기, 옥타플루오로펜틸기 등이 예시되고, 그 중에서도 불소 치환 저급 알킬기가 바람직하고, 디플루오로메틸기, 트리플루오로메틸기가 보다 바람직하다. 또한, 상기 화학식 I의 R2 또는 화학식 II의 R7은 C1 내지 C18의 알킬렌기이고, 메틸렌기, 디메틸렌기, 트리메틸렌기, 테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기, 헥사메틸렌기, 헵타메틸렌기, 옥타메틸렌기, 노나메틸렌기, 데카메틸렌기, 운데카메틸렌기, 도데카메틸렌기, 트리데카메틸렌기, 테트라데카메틸렌기, 펜타데카메틸렌기, 헥사데카메틸렌기, 헵타데카메틸렌기, 옥타데카메틸렌기 등이 예시되고, 그 중에서도 C1 내지 C5의 알킬렌기가 바람직하고, C1 내지 C3의 알킬렌기가 보다 바람직하다. 상기 화학식 I의 R3, R4, 화학식 II의 R9, R8의 C1 내지 C18의 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, 터셔리부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 헵타데실기, 옥타데실기 등이 예시되고, 그 중에서도 C1 내지 C5의 알킬기가 바람직하고, C1 내지 C3의 알킬기가 보다 바람직하다.
이러한 화학식 I 또는 II로 표시되는 중합성 아미노 화합물의 구체예로서는, 아미노에틸아크릴레이트, N-메틸아미노에틸아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트, N-에틸아미노에틸아크릴레이트, N,N-디에틸아미노에틸아크릴레이트, N-메틸아미노프로필아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필아크릴레이트, N-에틸아미노프로필아크릴레이트, 아미노프로필아크릴레이트, N-에틸아미노프로필아크릴레이트, N,N-디에틸아미노프로필아크릴레이트, 아미노에틸메타크릴레이트, N-메틸아미노에틸메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, N-에틸아미노에틸메타크릴레이트, N,N-디에틸아미노에틸메타크릴레이트, 아미노프로필메타크릴레이트, N-메틸아미노프로필메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필메타크릴레이트, N-에틸아미노프로필메타크릴레이트, N,N-디에틸아미노프로필메타크릴레이트, 아미노프로필아크릴아미드, N-메틸아미노프로필아크릴아미드, N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드, N-에틸아미노프로필아크릴아미드, N,N-디에틸아미노프로필아크릴아미드, 아미노프로필메타크릴아미드, N-메틸아미노프로필메타크릴아미드, N,N-디메틸아미노프로필메타크릴아미드, N-에틸아미노프로필메타크릴아미드, N,N-디에틸아미노프로필메타크릴아미드 등이 예시된다. 이들 중에서도 N,N-이치환의 중합성 아미노 화합물이 바람직하고, N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필메타크릴아미드가 보다 바람직하다.
본 발명에서는 이들 화학식 I 또는 화학식 II로 표시되는 중합성 아미노 화합물을 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자는 화학식 I 또는 화학식 II로 표시되는 중합성 아미노 화합물과 중합 가능한 다른 단량체를 중합하여 이루어지는 공중합체일 수도 있다. 이러한 단량체 성분으로서, 아크릴산, C1 내지 C18의 아크릴산에스테르, 메타크릴산, C1 내지 C18의 메타크릴산에스테르, 비닐알코올, 아크릴로니트릴, 비닐피롤리돈, 비닐피리딘, 하기 화학식 III으로 표시되는 화합물이 예시되고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
화학식 III으로 표시되는 화합물에 있어서의 저급 알킬기, 할로겐 치환 저급 알킬기, C1 내지 C18의 알킬기는 상기 화학식 I 또는 화학식 II에서 예시한 것과 동일한 것이 예시된다.
<화학식 III>
Figure 112008061821033-pct00006
(식 III 중, R10은 수소, 저급 알킬기, 페닐기, 벤질기, 할로겐 치환 저급 알킬기, 시아노기를, R11 및 R12는 수소, C1 내지 C18의 알킬기, 저급 히드록시알킬렌기, 아실기를 나타내고, R11 및 R12는 서로 결합하여 모르폴리노기, 티오모르폴리노기, 피롤리디노기, 피페리디노기를 형성할 수도 있다.)
화학식 III의 저급 히드록시알킬렌기로서는 히드록시메틸렌기, 히드록시에틸렌기, 히드록시프로필렌기, 히드록시부틸렌기, 히드록시펜틸렌기 등이 예시되고, 그 중에서도 C1 내지 C3의 저급 히드록시알킬렌기가 바람직하고, 히드록시메틸기가 보다 바람직하다. 화학식 III의 아실기로서는 아세틸기, 프로피오닐기, 부티릴기, 이소부티릴기 등이 예시되고, 그 중에서도 아세틸기가 바람직하다.
이러한 화학식 III으로 표시되는 화합물의 구체예로서는, 아크릴아미드, 메틸아크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, N-에틸아크릴아미드, N-프로필아크릴아미드, N-이소프로필아크릴아미드, N-부틸아크릴아미드, N-이소부틸아크릴아미드, N-터셔리부틸아크릴아미드, N-헵틸아크릴아미드, N-옥틸아크릴아미드, N-터셔리옥틸아크릴아미드, N-도데실아크릴아미드, N-옥타데실아크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드, N-아세틸아크릴아미드, N-디아세톤아크릴아미드, N-메틸메타크릴아미드, N-에틸메타크릴아미드, N-프로필메타크릴아미드, N-이소프로필메타크릴아미드, N-부틸메타크릴아미드, N-이소부틸메타크릴아미드, N-터셔리부틸메타크릴아미드, N-헵틸메타크릴아미드, N-옥틸메타크릴아미드, N-터셔리옥틸메타크릴아미드, N-도데실메타크릴아미드, N-옥타데실메타크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, N-아세틸메타크릴아미드, N-디아세톤메타크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-디에틸아크릴아미드, N,N-디프로필아크릴아미드, N,N-디이소프로필아크릴아미드, N,N-디부틸아크릴아미드, N,N-디이소부틸아크릴아미드, N,N-디터셔리부틸아크릴아미드, N,N-디헵틸아크릴아미드, N,N-디옥틸아크릴아미드, N,N-디터셔리옥틸아크릴아미드, N,N-디도데실아크릴아미드, N,N-디옥타데실아크릴아미드, N,N-디메틸올아크릴아미드, N,N-디아세틸아크릴아미드, N,N-디아세톤아크릴아미드, N,N-디메틸메타크릴아미드, N,N-디에틸메타크릴아미드, N,N-디프로필메타크릴아미드, N,N-디이소프로필메타크릴아미드, N,N-디부틸메타크릴아미드, N,N-디이소부틸메타크릴아미드, N,N-디터셔리부틸메타크릴아미드, N,N-디헵틸메타크릴아미드, N,N-디옥틸메타크릴아미드, N,N-디터셔리옥틸메타크릴아미드, N,N-디도데실메타크릴아미드, N,N-디옥타데실메타크릴아미드, N,N-디메틸올메타크릴아미드, N,N-디아세틸메타크릴아미드, N,N-디아세톤메타크릴아미드, 아크릴로일피페리딘, 아크릴로일모르폴린, 아크릴로일티오모르폴린, 아크릴로일피롤리딘 등이 예시된다. 이들 중에서도 N,N-이치환의 화합물이 바람직하고, N,N-디메틸아크릴아미드 또는 아크릴로일모르폴린이 보다 바람직하다.
본 발명의 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자는, 화학식 I 또는 화학식 II로 표시되는 중합성 아미노 화합물 및 임의로 중합 가능한 다른 단량체를 사용하여 라디칼 중합 등의 일반적으로 알려져 있는 수법에 의해 중합함으로써 얻어진다.
본 발명의 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자의 중량 평균 분자량은 500 이상인 것이 바람직하고, 500 내지 1,000,000인 것이 보다 바람직하고, 500 내지 5,000인 것이 특히 바람직하다. 상기 중량 평균 분자량이 500 미만인 경우에는, 피막에 충분히 흡착되지 않게 되는 경향이 있다.
측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자의 첨가량은 CMP 연마제 100 중량부에 대하여 0.00001 중량부 이상 1 중량부 이하의 범위인 것이 바람직하고, 0.0001 중량부 이상 0.5 중량부 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다. 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자의 첨가량이 너무 적으면 고속 연마 특성이 얻어지지 않는 경향이 있고, 너무 많으면 연마제의 점도가 상승하여 유동성이 저하되는 경향이 있다.
또한, 본 발명의 절연막 연마용 고속 CMP 연마제는 다른 수용성 중합체를 병용할 수도 있다.
수용성 중합체로서는, 중량 평균 분자량이 500 이상이면 특별히 제한은 없고, 예를 들면 알긴산, 펙틴산, 카르복시메틸셀룰로오스, 한천, 커들란, 풀룰란 등의 다당류, 폴리아스파라긴산, 폴리글루탐산, 폴리리신, 폴리말산, 폴리메타크릴산, 폴리메타크릴산암모늄염, 폴리메타크릴산나트륨염, 폴리아미드산, 폴리말레산, 폴리이타콘산, 폴리푸마르산, 폴리(p-스티렌카르복실산), 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드, 아미노폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산암모늄염, 폴리아크릴산나트륨염, 폴리아미드산, 폴리아미드산암모늄염, 폴리아미드산나트륨염, 폴리글리옥실산 등의 폴리카르복실산 및 그의 염, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크롤레인 등의 비닐계 중합체 등을 들 수 있다.
본 발명의 CMP 연마제는 수용성 비이온성 화합물을 더 함유할 수 있다. 수용성 비이온성 화합물은 분자량이 100 내지 1,000,000인 것이 바람직하고, 100 내지 100,000인 것이 보다 바람직하다. 수용성 비이온성 화합물의 분자량이 1,000,000을 초과하는 경우에는, CMP 연마제의 점도가 상승하여 산화세륨 입자의 응집을 야기하는 경향이 있다. 또한, 수용성 비이온성 화합물의 분자량이 100 미만인 경우에는, 실온하에서 액체가 아닌 경향이 있다.
여기서, 수용성 비이온성 화합물의 「수용성」이란, 순수 100 g 중에 비이온성 화합물이 0.01 g 이상 용해되는 것을 나타낸다. 비이온성 화합물이 0.01 g 용해되었을 때, 부유분이 보이지 않는 상태를 용해라 한다. 순수에 용해되는 비이온성 화합물의 농도가 낮으면, 세정성의 효과가 감소되기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 수용성 비이온성 화합물의 「비이온성」이란, 극미량의 산화세륨 입자를 수용성 비이온성 화합물만을 함유하는 수용액 중에 분산시킨 상태에서의 산화세륨 입자의 전위를 나타내고, 제타 전위가 -15 mV 내지 +15 mV인 것이 바람직하고, -5 mV 내지 +5 mV인 것이 보다 바람직하다. 제타 전위가 +15 mV를 초과하는 경우에는, 반도체 기판의 절연막과 연마 입자인 산화세륨 입자 사이의 부착성을 높이는 경향이 있고, 제타 전위가 -15 mV 미만인 경우에는, 산화세륨 입자의 연마 능력이 현저히 저하되는 경향이 있다.
수용성 비이온성 화합물로서는, 예를 들면 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌세틸에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌 고급 알코올에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 유도체, 폴리옥시에틸렌 소르비탄모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄트리스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄모노올레에이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄트리올레이트, 테트라올레산폴리옥시에틸렌소르비트, 폴리에틸렌글리콜 모노라우레이트, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 모노스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜 디스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜 모노올레에이트, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르, 에틸렌글리콜 디메틸아세테이트, 1-데신-, 5-데신-2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올, 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올에톡실레이트, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르, 에틸렌글리콜 모노메틸아세테이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 폴리옥시에틸렌 소르비탄트리스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 모노스테아레이트, 5-데신-2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올 등이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서 분산제, 및 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 중합체, 수용성 비이온성 화합물 또는 그 밖의 수용성 중합체는 각각 둘다의 기능을 겸비하는 물질이 존재한다. 그 때는 분산제, 및 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 중합체, 수용성 비이온성 화합물 또는 그 밖의 수용성 중합체로서, 각각에 동일한 물질을 사용할 수도 있고, 다른 물질을 사용할 수도 있다. 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 중합체, 수용성 비이온성 화합물 또는 그 밖의 수용성 중합체로서 사용하는 경우에는 분산제로서 사용하는 것보다 함유량을 많게 할 필요가 있는 경우가 대부분이기 때문에, 산화세륨 입자의 응집을 억제하기 위해서 이액으로 보존하거나, 일액 보존시에는 pH를 낮추는 것이 바람직하다.
수용성 비이온성 화합물의 첨가량은 CMP 연마제 100 중량부에 대하여 0.00001 중량부 이상 1 중량부 이하인 것이 바람직하고, 0.01 중량부 이상 0.5 중량부 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.03 중량부 이상 0.2 중량부 이하인 것이 더욱 바람직하다. 수용성 비이온성 화합물의 첨가량이 0.00001 중량부 미만인 경우에는, 세정성의 효과가 작아져 웨이퍼 표면 상에 다수개의 연마 결함을 야기하는 경향이 있고, 1 중량부를 초과하는 경우에는, CMP 연마제의 점도가 상승하여 산화세륨 입자의 응집을 야기하는 경향이 있다.
본 명세서에 있어서 「연마 결함」이란 연마시에 발생하는 결함을 나타내고, 피연마면의 연마 흠집, 피연마면에 부착된 연마제나 고분자 화합물의 겔상물 등의 부착물 등을 포함한다.
CMP 연마제에 함유하는 산화세륨 입자의 평균 입경은 80 내지 1000 nm인 것이 바람직하고, 100 내지 400 nm인 것이 보다 바람직하고, 130 내지 300 nm인 것이 더욱 바람직하다. 산화세륨 입자의 평균 입경이 80 nm 미만인 경우에는, 원하는 고속 연마 속도가 얻어지지 않게 되는 경향이 있고, 산화세륨 입자의 평균 입경이 1000 nm를 초과하는 경우에는, 웨이퍼 표면 상에 다수개의 연마 흠집이 발생할 가능성이 있다.
산화세륨 입자의 첨가량은 CMP 연마제 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상 15 중량부 이하인 것이 바람직하고, 0.1 중량부 이상 1 중량부 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.2 중량부 이상 1.2 중량부 이하인 것이 더욱 바람직하다. 상기 산화세륨 입자의 첨가량이 0.1 중량부 미만인 경우에는, 요구되는 연마 속도가 얻어지지 않는 경향이 있고, 15 중량부를 초과하는 경우에는, 연마 결함을 야기하는 경향이 있다.
또한, 본 발명의 CMP 연마제에는 상술한 각 성분 외에, 염료, 안료 등의 착색제, pH 조정제 등의 일반적으로 연마제에 첨가되는 첨가제를 연마제의 작용 및 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 첨가할 수 있다.
본 발명의 CMP 연마제의 pH는 4 이상 10 이하인 것이 바람직하고, 5 이상 9 이하인 것이 보다 바람직하다. pH는 산이나 알칼리 성분에 의해서 적절하게 조정 가능하다.
본 발명의 CMP 연마제는 산화세륨 입자, 분산제, 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자 및 물을 함유하는 일액식 연마제로서 보존할 수도 있다. 또한, 산화세륨 입자, 분산제 및 물을 함유하는 산화세륨 슬러리(A액)와 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자 및 물을 함유하는 첨가액(B액)으로 나눈 이액식 연마제, 또는 산화세륨 입자, 분산제 및 물을 함유하는 산화세륨 슬러리(A액)와 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자, 물 및 수용성 비이온성 화합물을 함유하는 첨가액(C액)으로 나눈 이액식 연마제로서 보존할 수도 있다. 상기 일액식 연마제 또는 이액식 연마제 모두 안정한 특성이 얻어진다. 또한, 이액식 연마제로서 보존하는 경우, 이들 이액의 배합을 임의로 변화시킴으로써 연마 속도 등의 특성을 조정할 수 있다. 이액식 연마제의 경우에는, 산화세륨 슬러리와 첨가액을 개개의 배관으로 송액하고, 이들 배관을 합류시켜 공급 배관 출구 직전에 혼합하여 연마 정반 상에 공급하는 방법, 산화세륨 슬러리와 첨가액을 연마 직전에 혼합하는 방법, 산화세륨 슬러리와 첨가액을 따로따로 연마 정반 상에 공급하여 연마 정반 상에서 혼합하는 방법 등으로 이용한다. 또한, 이액식 연마제의 경우에는, 별도로 물을 더 첨가한 상태로 연마하여도 문제없다.
본 발명의 CMP 연마제는 산화세륨 입자와 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자가 균일하게 연마천 상에 흡착된다. 흡착 방법은 연마천 상에 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 화합물을 통해 산화세륨 입자가 부착되는 형태라고 생각된다. 또한, 본 발명의 CMP 연마제는 산화세륨 입자, 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자 및 수용성 비이온성 화합물이 균일하게 연마천 상에 흡착된다. 흡착 방법은 연마천 상에 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 화합물 및 수용성 비이온성 화합물을 통해 산화세륨 입자가 부착되는 형태라고 생각된다. 그 때문에, 연마천 전체면에 등량의 산화세륨 입자를 갖는 형태가 되고, 산화세륨 입자가 피연마막 상에 균일하게 기능하여, 결과적으로는 연마 속도 분포의 균일성이 향상된다. 여기서 「균일성」이란, 8 인치의 p-TEOS막(두께 1 ㎛)이 성막된 Si 웨이퍼를 연마하였을 때의 연마된 막 두께 분포(65 포인트의 측정 결과)의 표준 편차값/평균 연마막 두께값(퍼센트값)으로 나타내어지고, 이 수치가 0.1 내지 10 ％가 되는 것이 바람직하다. 상기 수치가 작은 값일수록 균일성이 양호한 것을 나타내기 때문에, 상기 수치가 10 ％를 초과하는 경우에는 반도체 디바이스의 수율에 영향을 주는 경향이 있다. 10 ％를 초과하지 않도록 하기 위해서 CMP 연마제의 조성이 적절하게 선택된다.
본 발명의 CMP 연마제는 연마 종료시에 연마천 상에 흡착된 산화세륨 입자를 물 또는 수용액으로 씻어냄으로써 피연마 기판 상에 존재하는 연마 결함을 감소시킬 수 있다. 물로서는 순수가 바람직하다. 수용액으로서는, 예를 들면 질산수, 황산수, 암모니아수, 비이온성 화합물 수용액 등을 들 수 있다. 조작 방법으로서는, 예를 들면 연마 종료시에 연마천 상에 2 내지 10 초간 순수를 흐르게 하고, 연마 하중을 가하지 않고 피연마막을 형성한 기판을 유지하는 홀더와 연마천(정반)을 회전시키면, 산화세륨 입자, 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 화합물, 수용성 비이온성 화합물이 제거되어 피연마막의 표면 상에 부착되는 결함 성분을 감소시킬 수 있는 것으로 생각되었다.
연마천 상에 잔존하는 연마 입자를 포함하는 연마제 구성 성분을 제거하기 위해서, 수용성 비이온성 화합물이 효과적이다. 수용성 비이온성 화합물은 연마시에는 연마에 기능하지 않지만, 연마천 상에 가장 빠르게 흡착되기 쉬운 성질을 살려 연마천에 접촉되어 흡착되는 기능을 갖는다(도 1 참조). 도 1에 나타낸 바와 같이 수용성 비이온성 화합물 (1)의 상층에 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자 (2), 산화세륨 입자 (3)의 순서로 흡착이 진행되고, 그것에 접하는 연마 기판 표면상의 피연마막 (4)는 상기 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자의 효과에 의해 양호한 효율로 고속으로 연마하는 것이 가능해진다. 즉, 연마 중에는 샌드위치 구조로 산화세륨 입자 (3)을 둘러싸고 있기 때문에, 산화세륨 입자 (3)이 연마 중에 유지된다.
한편, 연마 종료시에는 상기 수용성 비이온성 화합물 (1)의 작용에 의해서 대량의 물 또는 수용액 (5)의 존재하에서 연마천 상에 존재한 수용성 비이온성 화합물 (1)이 용출되고, 연마천 상에 존재한 모든 성분이 씻어내어짐으로써 연마 결함을 감소시키는 작용이 있다. 즉, 연마 종료시에는 물 또는 수용액 (5)의 첨가에 의해 수용성 비이온성 화합물 (1)이 연마천, 피연마막 (4)로부터 박리되고, 샌드위치 구조에 둘러싸여 있었던 산화세륨 입자 (3)이 제거된다.
수용성 비이온성 화합물을 포함하는 CMP 연마제는 수용성 비이온성 화합물을 포함하지 않는 CMP 연마제에 비해 연마 결함이 90 ％ 이하가 된다. 연마 결함은 디바이스 제조시에 수율 저하를 야기하는 결과로 연결되기 때문에, 적은 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 연마 방법은, 피연마막을 형성한 기판을 연마 정반의 연마천에 대고 눌러 가압하고, 상기 CMP 연마제를 피연마막과 연마천 사이에 공급하면서 기판과 연마 정반을 움직여 피연마막을 연마하는 것을 특징으로 한다. 연마 대상인 피연마막 절연막으로서, 산화규소 절연막, 질화규소 절연막 등의 무기 절연막이 예시된다. 이러한 무기 절연막의 제조 방법으로서는, 저압 CVD법, 플라즈마 CVD법 등을 들 수 있다. 저압 CVD법에 의한 산화규소 절연막 형성은 일반적으로는 Si원으로서 모노실란(SiH4), 트리메틸실란(CH3SiH) 등을, 산소원으로서 산소(O2), 이질화산소(N2O) 등을 이용한다. 이 SiH4-O2계 산화 반응을 400 ℃ 이하의 저온에서 행하게 함으로써 얻어진다. 경우에 따라서는, CVD 후 1000 ℃ 또는 그 이하의 온도에서 열 처리된다. 고온 리플로우에 의한 표면 평탄화를 도모하기 위해서 인(P)을 도핑할 때에는, SiH4-O2-PH3계 반응 가스를 이용하는 것이 바람직하다.
플라즈마 CVD법은 통상적인 열 평형하에서는 고온을 필요로 하는 화학 반응이 저온에서 가능한 이점을 갖는다. 플라즈마 발생법에는, 용량 결합형과 유도 결합형의 2 가지를 들 수 있다. 반응 가스로서는, Si원으로서 SiH4, 산소원으로서 N2O를 이용한 SiH4-N2O계 가스와 테트라에톡시실란(TEOS)을 Si원에 이용한 TEOS-O2계 가스(TEOS-플라즈마 CVD법)를 들 수 있다. 기판 온도는 250 내지 400 ℃, 반응 압력은 67 내지 400 Pa의 범위인 것이 바람직하다. 이와 같이, 본 발명의 CMP 연마제가 적용되는 산화규소 절연막에는 인, 붕소 등의 원소가 도핑될 수도 있다. 동일하게, 저압 CVD법에 의한 질화규소 절연막 형성은 Si원으로서 디클로로실란(SiH2Cl2), 질소원으로서 암모니아(NH3)를 이용한다. 이 SiH2Cl2-NH3계 산화 반응을 900 ℃의 고온에서 행하게 함으로써 얻어진다. 플라즈마 CVD법은 반응 가스로서는 Si원으로서 SiH4, 질소원으로서 NH3을 이용한 SiH4-NH3계 가스를 들 수 있다. 기판 온도는 300 ℃ 내지 400 ℃인 것이 바람직하다.
연마하는 장치로서는, 반도체 기판을 유지하는 홀더와 연마천(패드)이 접착되어 있고, 회전수가 변경 가능한 모터 등이 부착된 연마 정반을 갖는 일반적인 연마 장치를 사용할 수 있다.
연마천으로서는, 일반적인 부직포, 발포 폴리우레탄, 다공질 불소 수지 등을 사용할 수 있고, 특별히 제한은 없다. 또한 연마천에는 CMP 연마제가 유지되도록 트렌치 가공을 실시하는 것이 바람직하다.
연마 조건에 대해서도 제한은 없지만, 연마 정반의 회전 속도는 반도체 기판이 비산되지 않도록 200 분-1 이하의 저회전이 바람직하고, 반도체 기판에 가해지는 압력은 연마 후에 흠집이 발생하지 않도록 0.098 MPa(1 kg/cm2) 이하인 것인 바람직하다. 연마되고 있는 동인에, 연마천에는 CMP 연마제를 펌프 등으로 연속적으로 공급한다. 이 공급량에 제한은 없지만, 연마천의 표면이 항상 CMP 연마제로 덮혀 있는 것이 바람직하다.
연마 종료 후의 반도체 기판은 흐르는 물 중에서 잘 세정 후, 반도체 기판 상에 부착된 물방울을 떨쳐내고 나서 스핀 드라이어 등을 이용하여 건조시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여 평탄화된 쉘로우ㆍ트렌치를 형성한 후, 산화규소 절연막층 위에 알루미늄 배선을 형성하고, 그 배선간 및 배선 상에 재차 상기 방법에 의해 산화규소 절연막을 형성 후, 상기 CMP 연마제를 이용하여 연마함으로써 절연막 표면의 요철을 해소하고, 반도체 기판 전체면에 걸쳐 평활한 면으로 만든다. 이 공정을 소정수 반복함으로써 원하는 층수의 반도체를 제조한다.
여기서 말하는 연마 속도란, 상술된 연마 기판을 상술된 연마 방법으로 연마하였을 때의 막 두께 감소량을 나타내고, 일반적으로는 1 분간당 연마량을 수치화한다.
본 발명의 절연막 연마용 고속 CMP 연마제는 산화세륨 입자량 및 연마 조건을 동일하게 한 경우에 상기 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자를 포함하지 않는 연마제보다 연마 속도가 1.2배 이상이 된다.
본 발명에서 말하는 볼록부가 있는 기판으로서, 반도체 기판, 즉 회로 소자와 배선 패턴이 형성된 단계의 반도체 기판, 회로 소자가 형성된 단계의 반도체 기판 등의 반도체 기판 상에 산화규소 절연막층 또는 질화규소 절연막층이 형성된 기판을 사용할 수 있다.
이러한 반도체 기판 상에 형성된 산화규소 절연막층을 상기 CMP 연마제로 연마함으로써 산화규소 절연막층의 표면의 요철을 해소하여 반도체 기판 전체면에 걸쳐 신속하게 평활한 면으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에서 말하는 볼록부의 연마 속도란, 상술한 요철을 갖는 기판의 볼록부를 연마한 경우의 연마 속도를 나타낸다. 여기서 말하는 연마 속도란, 100 ㎛폭의 볼록부/100 ㎛폭의 오목부가 연속적으로 존재하는 단차 기판을 연마한 경우에 볼록부 부분의 1 분간당 막 두께 감소량을 나타낸다. 단차량에는 제약은 없지만, 0.2 내지 5 ㎛의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 CMP 연마제는 산화세륨 입자량 및 연마 조건을 동일하게 한 경우에 상기 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자를 포함하지 않는 연마제보다 볼록부의 연마 속도가 1.5배 이상이 된다.
본 발명의 CMP 연마제는 반도체용 평탄화 연마제로서 일반적으로 사용되는 발연 실리카를 주성분으로서 함유하는 연마제의 대체 연마제로서 이용하는 것이 가능하다. 볼록부를 고속으로 연마할 수 있기 때문에, 발연 실리카를 주성분으로 하는 연마제보다 작업 처리량이 우수하며, 저렴하기 때문에 비용면에서도 우수하였다.
본 발명의 CMP 연마제는, 초기 단차 황삭 공정을 발연 실리카를 주성분으로 하는 연마제를 이용한 연마 공정에서, 상기 발연 실리카를 주성분으로 하는 연마제의 대체 연마제로서 적용하는 것이 효과적이다. 연마 대상은 단차가 있는 절연막 기판이면 종류는 상관없지만, 일반적으로는 쉘로우ㆍ트렌치 구조, ILD 구조, IMD 구조 등이라는 절연막 구조를 가리킨다.
또한, 쉘로우ㆍ트렌치 구조에서의 연마의 경우에는, 일본 특허 제3462052호 공보, 일본 특허 제3649279호 공보에 기재된 산화세륨 입자, 분산제, 폴리아크릴산 및 순수로 이루어지는 연마제를 본 발명의 CMP 연마제로 연마한 후에 이용하는 것이 바람직하다. 산화세륨 입자, 분산제, 폴리아크릴산 및 순수로 이루어지는 연마제의 경우, 질화규소 절연막 상에서는 연마가 진행되지 않는 오토스톱 효과가 있기 때문에, 초기 황삭 공정에서 본 발명의 CMP 연마제를 이용하여 연마한 후에, 오토스톱 효과가 있는 상기 산화세륨 입자, 분산제, 폴리아크릴산 및 순수로 이루어지는 연마제로 마무리하여 연마를 행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 CMP 연마제로 연마되는 기판 상의 표면에 형성한 피연마막은 절연막이고, 적어도 SiO2, SiOC, BPSG막을 함유하는 것이 바람직하다. 소정의 배선을 갖는 배선판에 형성된 산화규소 절연막, 유리 등의 무기 절연막 등의 절연막이 기판 전체 면적에 대하여 1 ％ 이상 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 연마 방법으로 연마하는 전자 부품은 반도체 전자 부품이 바람직하고, 반도체 소자가 보다 바람직하지만, 반도체 소자로 한정되지 않고 ITO 등의 무기 도전막; 유리 및 결정질 재료로 구성되는 광 집적 회로ㆍ광 스위칭 소자ㆍ광 도파로, 광 섬유의 단면, 신틸레이터 등의 광학용 단결정; 고체 레이저 단결정, 청색 레이저 LED용 사파이어 기판, SiC, GaP, GaAS 등의 반도체 단결정; 이 외에 자기 디스크용 유리 기판, 자기 헤드 등도 연마할 수도 있다.
또한, 상기 전자 부품으로서는, 반도체 소자, 다층 배선판 등의 절연막을 갖는 디바이스를 들 수 있다. 구체적으로는, 반도체 소자에 있어서는 표면 보호막(패시베이션막), 버퍼 코팅막, 층간 절연막 등으로서 사용할 수 있다. 한편, 다층 배선판에 있어서는 층간 절연막으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 반도체 소자로서 다이오드, 트랜지스터, 화합물 반도체, 서미스터, 바리스터, 사이리스터 등의 개별 반도체; DRAM(다이나믹ㆍ랜덤 액세스 메모리), SRAM(스태틱ㆍ랜덤 액세스 메모리), EPROM(이레이저블ㆍ프로그래머블ㆍ리드ㆍ온리ㆍ메모리), 마스크 ROM(마스크ㆍ리드ㆍ온리ㆍ메모리), EEPROM(일렉트로ㆍ이레이저블ㆍ프로그래머블ㆍ리드ㆍ온리ㆍ메모리), 플래시 메모리 등의 기억 소자; 마이크로프로세서, DSP, ASIC 등의 이론 회로 소자; MMIC(모노릭ㆍ마이크로웨이브 집적 회로)로 대표되는 화합물 반도체 등의 집적 회로 소자; 혼성 집적 회로(혼성 IC), 발광 다이오드, 전하 결합 소자 등의 광전 변환 소자 등을 들 수 있다. 또한, 다층 배선판으로서는, MCM과 같은 고밀도 배선판 등을 들 수 있다.
(산화세륨 입자의 제조)
탄산세륨 수화물 2 kg을 백금제 용기에 넣고, 공기 중에 800 ℃에서 2 시간 소성시켜 황백색의 분말을 약 1 kg 얻었다. 이 분말을 X선 회절법으로 상 동정을 행한 결과 산화세륨인 것을 확인하였다. 소성 분말 입경은 30 내지 100 ㎛였다. 소성 분말 입자 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 산화세륨의 입계가 관찰되었다.
입계에 둘러싸인 산화세륨 일차 입경을 측정한 결과, 부피 분포의 중앙값이 190 nm, 최대값이 500 nm였다.
다음에, 얻어진 산화세륨 분말 1 kg을 제트 밀로 건식 분쇄를 행하였다. 분쇄한 입자에 대하여 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 일차 입경과 동등한 크기의 작은 입자 외에, 1 내지 3 ㎛의 큰 분쇄 잔여 입자와 0.5 내지 1 ㎛의 분쇄 잔여 입자가 혼재하였다.
(수용성 고분자의 합성)
이하에 나타내는 배합 비율에 있어서는 중량부를 나타낸다.
합성예 1
탈이온수 300 부를 1 리터의 플라스크에 투입하고, 질소 가스 분위기하에서 교반하면서 90 ℃로 승온한 후, N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트 80 부 및 아크릴로일모르폴린 20 부에 중합 개시제(와꼬 준아꾸 고교 가부시끼가이샤 제조, 상품명: VA-061) 1 부를 용해시킨 것을 1 시간에 걸쳐 플라스크 중에 주입하였다. 그 후 90 ℃에서 5 시간 보온한 후, 30 ℃ 이하까지 냉각시켜 취출하여 수용성 고분자(I) 용액을 얻었다. 그 불휘발분을 측정한 결과, 25 중량％였다.
또한, 시차 굴절계(가부시끼가이샤 히따찌 세이사꾸쇼 제조, L-3300)를 구비한 HPLC 펌프(가부시끼가이샤 히따찌 세이사꾸쇼 제조, L-7100)에 GPC 칼럼(히따찌 가세이 고교 가부시끼가이샤 제조, W550)을 접속시키고, 0.3 M NaCl을 이동상으로서 이용하여 얻어진 수용성 고분자(I)의 분자량 측정을 행한 결과, 수용성 고분자(I)의 중량 평균 분자량은 78,000(폴리에틸렌글리콜 환산값)이었다.
합성예 2
아크릴로일모르폴린 20 부 대신에 N,N-디메틸아크릴아미드 20 부를 이용하는 것 이외에는, 합성예 1과 동일하게 조작하여 수용성 고분자(II) 용액을 얻었다. 그 불휘발분을 측정한 결과, 25 중량％였다.
또한, 합성예 1의 방법과 동일하게 분자량 측정을 행한 결과, 수용성 고분자(II)의 중량 평균 분자량은 58,000(폴리에틸렌글리콜 환산값)이었다.
합성예 3
N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트 80 부 대신에 N,N-디메틸아미노프로필메타크릴레이트 80 부를 이용하는 것 이외에는, 합성예 1과 동일하게 조작하여 수용성 고분자(II) 용액을 얻었다. 그 불휘발분을 측정한 결과, 25 중량％였다.
또한, 합성예 1의 방법과 동일하게 분자량 측정을 행한 결과, 수용성 고분자(III)의 중량 평균 분자량은 250,000(폴리에틸렌글리콜 환산값)이었다.
합성예 4
N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트 80 부 및 아크릴로일모르폴린 20 부 대신에 N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드 100 부를 이용하는 것 이외에는, 합성예 1과 동일하게 조작하여 수용성 고분자(IV) 용액을 얻었다. 그 불휘발분을 측정한 결과, 25 중량％였다.
또한, 합성예 1의 방법과 동일하게 분자량 측정을 행한 결과, 수용성 고분자(IV)의 중량 평균 분자량은 100,000(폴리에틸렌글리콜 환산값)이었다.
합성예 5
N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트 80 부 대신에 N,N-디메틸아미노프로필메타크릴레이트 80 부를 이용하는 것 이외에는, 합성예 1과 동일하게 조작하여 수용성 고분자(V) 용액을 얻었다. 그 불휘발분을 측정한 결과, 25 중량％였다.
또한, 합성예 1의 방법과 동일하게 분자량 측정을 행한 결과, 수용성 고분자(V)의 중량 평균 분자량은 74,000(폴리에틸렌글리콜 환산값)이었다.
합성예 6
N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트 80 부 및 아크릴로일모르폴린 20 부 대신 에 아크릴로일모르폴린 95 부 및 N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드 5 부를 이용하는 것 이외에는, 합성예 1과 동일하게 조작하여 수용성 고분자(VI) 용액을 얻었다. 그 불휘발분을 측정한 결과, 25 중량％였다.
또한, 합성예 1의 방법과 동일하게 분자량 측정을 행한 결과, 수용성 고분자(VI)의 중량 평균 분자량은 280,000(폴리에틸렌글리콜 환산값)이었다.
합성예 7
N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트 80 부 및 아크릴로일모르폴린 20 부 대신에 N,N-디메틸아크릴아미드 95 부 및 N,N-디메틸아미노프로필메타크릴레이트 5 부를 이용하는 것 이외에는, 합성예 1과 동일하게 조작하여 수용성 고분자(VII) 용액을 얻었다. 그 불휘발분을 측정한 결과, 25 중량％였다.
또한, 합성예 1의 방법과 동일하게 분자량 측정을 행한 결과, 수용성 고분자(VII)의 중량 평균 분자량은 450,000(폴리에틸렌글리콜 환산값)이었다.
합성예 8
N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트 80 부 및 아크릴로일모르폴린 20 부 대신에 N,N-디메틸아크릴아미드 95 부 및 N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트 5 부를 이용하는 것 이외에는, 합성예 1과 동일하게 조작하여 수용성 고분자(VIII) 용액을 얻었다. 그 불휘발분을 측정한 결과, 25 중량％였다.
또한, 합성예 1의 방법과 동일하게 분자량 측정을 행한 결과, 수용성 고분자(VIII)의 중량 평균 분자량은 180,000(폴리에틸렌글리콜 환산값)이었다.
합성예 9
N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트 80 부 및 아크릴로일모르폴린 20 부 대신에 N,N-디메틸아크릴아미드 95 부 및 N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드 5 부를 이용하는 것 이외에는, 합성예 1과 동일하게 조작하여 수용성 고분자(IX) 용액을 얻었다. 그 불휘발분을 측정한 결과, 25 중량％였다.
또한, 합성예 1의 방법과 동일하게 분자량 측정을 행한 결과, 수용성 고분자(IX)의 중량 평균 분자량은 380,000(폴리에틸렌글리콜 환산값)이었다.
(연마제의 제조)
실시예 1
상기에서 제조한 산화세륨 입자 1 kg, 폴리아크릴산암모늄염 수용액(중량 평균 분자량 9000, 40 중량％ 수용액) 23 g 및 탈이온수 8977 g을 혼합하고, 교반하면서 초음파 분산을 10 분간 실시하였다. 얻어진 슬러리를 1 마이크로미터 필터로 여과하고, 탈이온수를 첨가함으로써 고형분 5 중량％의 산화세륨 슬러리를 얻었다. 산화세륨 슬러리의 pH는 8.3이었다. 슬러리 입자를 적당한 농도로 희석하여 레이저 산란식 입도 분포계(마스터 사이저 마이크로플러스(Master Sizer Microplus), 맬버른(Malvern) 제조)를 이용하여 굴절률 1.93으로서 측정한 결과, 입경의 중앙값은 190 nm였다.
상기 산화세륨 슬러리(고형분: 5 중량％) 600 g, 합성예 1의 수용성 고분자(I) 용액 3.6 g 및 탈이온수 2396.4 g을 혼합하여 연마제(A)(고형분: 1 중량％)를 제조하였다. 연마제(A)의 pH는 8.1이었다.
또한, 연마제(A) 중의 입자를 적당한 농도로 희석하여 레이저 산란식 입도 분포계(마스터 사이저 마이크로플러스, 맬버른 제조)를 이용하여 굴절률 1.93으로서 측정한 결과, 입경의 중앙값은 모두 190 nm였다.
(절연막층의 연마)
패턴이 형성되지 않은 1 ㎛의 P-TEOS막이 성막된 웨이퍼(블랭킷 웨이퍼)와 쉘로우ㆍ트렌치 구조가 형성된 패턴 CMP 평가용 시험 웨이퍼로서, 세마테크(SEMATECH) 제품 864 웨이퍼(직경 φ200 mm)를 이용하였다. 트렌치 깊이는 500 nm, 액티브부 상의 LP-CVD법으로 형성된 질화규소막의 막 두께는 150 nm이고, TEOS-플라즈마 CVD법으로 웨이퍼 전체에 형성된 산화규소막의 막 두께는 600 nm였다.
연마 장치(어플라이드 머티리얼즈(Applied Materials), 미라(Mirra) 제조)에서, 유지되는 기판 부착용 흡착 패드를 접착시킨 홀더에 상기 각 웨이퍼를 세팅하고, 한편 직경 φ480 mm의 연마 정반에 로델사 제품 다공질 우레탄 수지제 연마 패드 IC-1000(K 트렌치)을 접착시켰다. 상기 패드 상에 절연막 표면을 아래로 하여 상기 홀더를 적재하며, 가공 하중으로서 멤브레인, 리테이너 링, 이너 튜브의 압력을 각각 3.3, 4.4, 3.3 psi로 설정하였다.
정반 상에 연마제(A)를 200 mL/분의 속도로 적하하면서 정반과 웨이퍼를 각각 93 분-1 및 87 분-1의 조건에서 작동시켜 각 웨이퍼를 40 초간 연마하였다. 연마 후의 웨이퍼를 0.5 ％ 묽은 플루오르화수소산에 1 분간 침지시킨 후, 순수를 흘리면서 PVA 브러시로 문지르면서 세정한 후, 건조시켰다.
그 후, 광 간섭식 막 두께 장치(다이니폰 스크린 제조 가부시끼가이샤 제조, RE-3000)를 이용하여 블랭킷 웨이퍼의 잔여 막 두께, 볼록부의 절연막의 잔여 막 두께를 측정하였다. 초기 막 두께와 잔여 막 두께의 차로부터 40 초간의 연마량을 결정하였다.
실시예 2
수용성 고분자(I) 용액 대신에 합성예 2의 수용성 고분자(II) 용액을 이용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(B)(고형분: 1 중량％)를 제조하였다. 연마제(B)의 pH는 8.3이었다. 또한 실시예 1과 동일한 방법으로 연마제(B) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값은 모두 190 nm였다.
연마제(A) 대신에 연마제(B)를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과 표 1에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 3
수용성 고분자(I) 용액 대신에 합성예 3의 수용성 고분자(III) 용액을 이용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(C)(고형분: 1 중량％)를 제조하였다. 연마제(C)의 pH는 8.2였다. 또한 실시예 1과 동일한 방법으로 연마제(C) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값은 모두 190 nm였다.
연마제(A) 대신에 연마제(C)를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과 표 1에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 4
수용성 고분자(I) 용액 3.6 g 및 탈이온수 2396.4 g을 변경하여 합성예 4의 수용성 고분자(IV) 용액 1.2 g 및 탈이온수 2398.8 g을 이용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(D)(고형분: 1 중량％)를 제조하였다. 연마제(D)의 pH는 8.3이었다. 또한 실시예 1과 동일한 방법으로 연마제(D) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값은 모두 190 nm였다.
연마제(A) 대신에 연마제(D)를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과 표 1에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 5
수용성 고분자(I) 용액 3.6 g 및 탈이온수 2396.4 g을 변경하여 합성예 5의 수용성 고분자(V) 용액 12 g 및 탈이온수 2388 g을 이용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(E)(고형분: 1 중량％)를 제조하였다. 연마제(E)의 pH는 8.4였다. 또한 실시예 1과 동일한 방법으로 연마제(E) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값은 모두 190 nm였다.
연마제(A) 대신에 연마제(E)를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과 표 1에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 6
수용성 고분자(I) 용액 대신에 합성예 6의 수용성 고분자(VI) 용액을 이용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(F)(고형분: 1 중량％)를 제조하였다. 연마제(F)의 pH는 8.4였다. 또한 실시예 1과 동일한 방법으로 연마제(F) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값은 모두 190 nm였다.
연마제(A) 대신에 연마제(F)를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막 층의 연마를 행한 결과 표 1에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 7
수용성 고분자(I) 용액 3.6 g 및 탈이온수 2396.4 g을 변경하여 합성예 7의 수용성 고분자(VII) 용액 6.0 g 및 탈이온수 2394 g을 이용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(G)(고형분: 1 중량％)를 제조하였다. 연마제(G)의 pH는 8.3이었다. 또한 실시예 1과 동일한 방법으로 연마제(G) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값은 모두 190 nm였다.
연마제(A) 대신에 연마제(G)를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과 표 1에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 8
수용성 고분자(I) 용액 대신에 합성예 8의 수용성 고분자(VIII) 용액을 이용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(H)(고형분: 1 중량％)를 제조하였다. 연마제(H)의 pH는 8.5였다. 또한 실시예 1과 동일한 방법으로 연마제(H) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값은 모두 190 nm였다.
연마제(A) 대신에 연마제(H)를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과 표 1에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 9
수용성 고분자(I) 용액 대신에 합성예 9의 수용성 고분자(IX) 용액을 이용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(I)(고형분: 1 중량％)를 제조하였다. 연마제(I)의 pH는 8.4였다. 또한 실시예 1과 동일한 방법으로 연마제(I) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값은 모두 190 nm였다.
연마제(A) 대신에 연마제(I)를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과 표 1에 나타내는 결과가 얻어졌다.
비교예 1
수용성 고분자(I) 용액 3.6 g 및 탈이온수 2396.4 g을 변경하여 탈이온수 2400 g을 이용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(J)(고형분: 1 중량％)를 제조하였다. 연마제(J)의 pH는 8.3이었다. 또한, 실시예 1과 동일한 방법으로 연마제(J) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값은 190 nm였다.
연마제(A) 대신에 연마제(J)를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과 표 1에 나타내는 결과가 얻어졌다.
비교예 2
수용성 고분자(I) 용액 3.6 g 및 탈이온수 2396.4 g을 변경하여 폴리아크릴산암모늄 수용액(중량 평균 분자량 9000, 40 중량％ 수용액) 45 g 및 탈이온수 2355 g을 이용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(K)(고형분: 1 중량％)를 제조하였다. 연마제(K)의 pH는 7.0이었다. 또한, 실시예 1과 동일한 방법으로 연마제(K) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값은 190 nm였다.
연마제(A) 대신에 연마제(K)를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과 표 1에 나타내는 결과가 얻어졌다.
Figure 112008061821033-pct00007
표 1에 나타낸 바와 같이, 수용성 고분자를 포함하지 않는 연마제(J)를 이용하는 비교예 1 및 폴리아크릴산암모늄을 포함하는 연마제(K)를 이용하는 비교예 2에서는, 40 초 연마 후의 연마량이 109 내지 124 nm로 적어 고속으로 연마할 수 없는 것, 단차가 412 내지 414 nm로 커서 평탄하게 연마할 수 없는 것, 질화규소막이 노출되기까지 소요되는 시간이 120 내지 180 초이어서 긴 연마 시간이 소요되는 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자를 포함하는 본 발명의 연마제(A) 내지 (K)를 이용하는 실시예 1 내지 9에서는, 40 초 연마 후의 연마량은 244 내지 343 nm로 많아 비교예 1 및 2의 2배 이상이나 고속으로 연마되는 것, 단차가 223 내지 336 nm으로 작아 평탄하게 연마할 수 있는 것, 질화규소막이 노출되기까지 소요되는 시간이 70 내지 105 초로 단시간인 것이 분명하였다.
실시예 10
상기에서 제조한 산화세륨 입자 1 kg, 폴리아크릴산암모늄염 수용액(중량 평균 분자량 9000, 40 중량％ 수용액) 23 g 및 탈이온수 8977 g을 혼합하고, 교반하면서 초음파 분산을 10 분간 실시하였다. 얻어진 슬러리를 1 마이크로미터 필터로 여과하고, 탈이온수를 첨가함으로써 고형분 5 중량％의 산화세륨 슬러리를 얻었다. 산화세륨 슬러리의 pH는 8.3이었다. 또한 슬러리 입자를 적당한 농도로 희석하여 레이저 산란식 입도 분포계(마스터 사이저 마이크로플러스, 맬버른 제조)를 이용하여 굴절률 1.93으로서 측정한 결과, 입경의 중앙값은 190 nm였다.
상기 산화세륨 슬러리(고형분: 5 중량％) 300 g, 합성예 7의 수용성 고분자(VII) 용액 3.6 g, 폴리에틸렌글리콜(중량 평균 분자량 20000) 1.5 g 및 탈이온수 2694.9 g을 혼합하여 연마제(L)(고형: 0.5 중량％)을 제조하였다. 연마제(L)의 pH는 8.1이었다.
또한, 연마제(L) 중의 입자를 적당한 농도로 희석하여 레이저 산란식 입도 분포계(마스터 사이저 마이크로플러스, 맬버른 제조)를 이용하여 굴절률 1.93으로서 측정한 결과, 입경의 중앙값이 모두 190 nm였다.
(절연막층의 연마)
패턴이 형성되지 않은 1 ㎛의 P-TEOS막이 성막된 웨이퍼(블랭킷 웨이퍼)와 쉘로우ㆍ트렌치 구조가 형성된 패턴 CMP 평가용 시험 웨이퍼로서, 세마테크 제조 864 웨이퍼(직경 φ200 mm)를 이용하였다. 트렌치 깊이는 500 nm, 액티브부 상의 LP-CVD법으로 형성된 질화규소막의 막 두께는 150 nm 및 TEOS-플라즈마 CVD법으로 웨이퍼 전체에 형성된 산화규소막의 막 두께는 600 nm였다.
연마 장치(어플라이드 머티리얼즈, 미라 제조)에서, 유지되는 기판 부착용 흡착 패드를 접착시킨 홀더에 상기 각 웨이퍼를 세팅하고, 한편 직경 φ480 mm의 연마 정반에 로델사 제품 다공질 우레탄 수지제 연마 패드 IC-1000(K 트렌치)을 접착시켰다. 상기 패드 상에 절연막 표면을 아래로 하여 상기 홀더를 적재하며, 가공 하중으로서 멤브레인, 리테이너 링, 이너 튜브의 압력을 각각 3.3, 4.4, 3.3 psi로 설정하였다.
정반 상에 연마제(L)을 200 mL/분의 속도로 적하하면서 정반과 웨이퍼를 각각 93 분-1 및 87 분-1의 조건에서 작동시켜 각 웨이퍼를 40 초간 연마하였다. 연마 후의 웨이퍼를 0.5 ％ 묽은 플루오르화수소산에 1 분간 침지시킨 후, 순수를 흘리면서 PVA 브러시로 문지르면서 세정한 후, 건조시켰다.
그 후, 광 간섭식 막 두께 장치(다이니폰 스크린 제조 가부시끼가이샤 제조, RE-3000)를 이용하여 블랭킷 웨이퍼의 잔여 막 두께, 볼록부의 절연막의 잔여 막 두께를 측정하였다. 초기 막 두께와 잔여 막 두께의 차로부터 40 초간의 연마량을 결정하였다.
또한, 연마 후의 P-TEOS막을 KLA 텐코(Tencor)사 「서프스캔(Surfscan)6220」과 올림푸스사「LA-2000」을 이용하여 0.2 ㎛ 이상의 연마 흠집을 카운팅하였다. 이들 결과를 통합하여 표 2에 나타낸다.
참고예 1
폴리에틸렌글리콜을 혼합하지 않는 것, 탈이온수를 2696.4 g 이용하는 것 이외에는, 실시예 10과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(M)(고형: 0.5 중량％)을 제조하였다. 연마제(M)의 pH는 8.1이었다. 또한, 실시예 10과 동일한 방법으로 연마제(M) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값은 190 nm였다.
연마제(L) 대신에 연마제(M)을 이용하여 실시예 10과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과, 표 2에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 11
수용성 고분자(VII) 용액 대신에 합성예 2의 수용성 고분자(II) 용액을 이용하는 것 이외에는, 실시예 10과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(N)(고형: 0.5 중량％))을 제조하였다. 연마제(N)의 pH는 8.3이었다. 또한 실시예 10과 동일한 방법으로 연마제(N) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값이 모두 190 nm였다.
연마제(L) 대신에 연마제(N)을 이용하여 실시예 10과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과, 표 2에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 12
수용성 고분자(VII) 용액 대신에 합성예 3의 수용성 고분자(III) 용액을 이용하는 것 이외에는, 실시예 10과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(O)(고형: 0.5 중량％))를 제조하였다. 연마제(O)의 pH는 8.2였다. 또한 실시예 10과 동일한 방법으로 연마제(O) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값이 모두 190 nm였다.
연마제(L) 대신에 연마제(O)를 이용하여 실시예 10과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과, 표 2에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 13
수용성 고분자(VII) 용액 대신에 합성예 9의 수용성 고분자(IX) 용액을 2.4 g, 폴리에틸렌글리콜 대신에 폴리에틸렌글리콜 모노스테아레이트를 3.0 g 및 탈이온수를 2398.8 g 이용하는 것 이외에는, 실시예 10과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(P)(고형: 0.5 중량％))를 제조하였다. 연마제(P)의 pH는 8.3이었다. 또한 실시예 10과 동일한 방법으로 연마제(P) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값이 모두 190 nm였다.
연마제(L) 대신에 연마제(P)를 이용하여 실시예 10과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과, 표 2에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 14
수용성 고분자(VII) 용액을 4.8 g, 폴리에틸렌글리콜 대신에 5-데신-2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올을 4.8 g 및 탈이온수를 2690.4 g 이용하는 것 이외에는, 실시예 10과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(Q)(고형: 0.5 중량％))를 제조하였다. 연마제(Q)의 pH는 8.4였다. 또한 실시예 10과 동일한 방법으로 연마제(Q) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값이 모두 190 nm였다.
연마제(L) 대신에 연마제(Q)를 이용하여 실시예 10과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과, 표 2에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 15
수용성 고분자(VII) 용액 대신에 합성예 2의 수용성 고분자(II) 용액을 3.6 g, 폴리에틸렌글리콜 대신에 폴리옥시에틸렌 소르비탄트리스테아레이트 3.6 g 및 탈이온수를 2692.8 g 이용하는 것 이외에는, 실시예 10과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(R)(고형: 0.5 중량％))을 제조하였다. 연마제(R)의 pH는 8.4였다. 또한 실시예 10과 동일한 방법으로 연마제(R) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값이 모두 190 nm였다.
연마제(L) 대신에 연마제(R)을 이용하여 실시예 10과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과, 표 2에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 16
수용성 고분자(VII) 용액 대신에 합성예 3의 수용성 고분자(III) 용액을 4.8 g, 폴리에틸렌글리콜 대신에 폴리옥시에틸렌 소르비탄트리스테아레이트 3.6 g 및 탈이온수를 2691.6 g 이용하는 것 이외에는, 실시예 10과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(S)(고형: 0.5 중량％))를 제조하였다. 연마제(S)의 pH는 8.3이었다. 또한 실시예 10과 동일한 방법으로 연마제(S) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값이 모두 190 nm였다.
연마제(L) 대신에 연마제(S)를 이용하여 실시예 10과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과, 표 2에 나타내는 결과가 얻어졌다.
실시예 17
수용성 고분자(VII) 용액 대신에 합성예 9의 수용성 고분자(IX) 용액을 6.0 g 이용하는 것 이외에는, 실시예 10과 동일한 방법으로 조작하여 연마제(T)(고형: 0.5 중량％))을 제조하였다. 연마제(T)의 pH는 8.5였다. 또한 실시예 10과 동일한 방법으로 연마제(T) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값이 모두 190 nm였다.
연마제(L) 대신에 연마제(T)를 이용하여 실시예 10과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과, 표 2에 나타내는 결과가 얻어졌다.
비교예 3
상기에서 제조한 산화세륨 입자 1 kg, 폴리아크릴산암모늄염 수용액(중량 평균 분자량 9000, 40 중량％ 수용액) 23 g 및 탈이온수 8977 g을 혼합하고, 교반하면서 초음파 분산을 10 분간 실시하였다. 얻어진 슬러리를 1 마이크로미터 필터로 여과하고, 탈이온수를 첨가함으로써 고형분 5 중량％의 산화세륨 슬러리를 얻었다. 산화세륨 슬러리의 pH는 8.3이었다.
상기 산화세륨 슬러리(고형분: 5 중량％) 300 g 및 탈이온수 2700 g을 혼합하여 연마제(U)(고형분: 0.5 중량％)를 제조하였다. 연마제(U)의 pH는 8.3이었다. 또한 실시예 10과 동일한 방법으로 연마제(U) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값이 190 nm였다.
연마제(L) 대신에 연마제(U)를 이용하여 실시예 10과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과, 표 2에 나타내는 결과가 얻어졌다.
비교예 4
비교예 3의 산화세륨 슬러리(고형분: 5 중량％) 300 g, 폴리아크릴산암모늄 수용액(40 중량％ 수용액) 45 g 및 탈이온수 2655 g을 혼합하고, 산화세륨 연마제(V)(고형분: 0.5 중량％)를 제조하였다. 연마제(V)의 pH는 7.0이었다. 또한 실시예 10과 동일한 방법으로 연마제(V) 중의 입경을 측정한 결과, 입경의 중앙값이 190 nm였다.
연마제(L) 대신에 연마제(V)를 이용하여 실시예 10과 동일한 방법으로 절연막층의 연마를 행한 결과, 표 2에 나타내는 결과가 얻어졌다.
Figure 112008061821033-pct00008
표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예 3 및 4의 연마제를 이용한 경우, 40 초 연마 후의 연마량은 109 내지 124 nm로 연마 속도가 저속이고, P-TEOS 블랭킷막의 연마 속도도 저속으로서 240 내지 290 nm/분으로 저속인 것이 분명하였다.
이에 대하여, 표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예 10 내지 17의 연마제를 이용한 경우, 40 초 연마 후의 연마량은 244 내지 343 nm로, 비교예 3 및 4의 2배 이상이나 고속으로 연마된 것이 분명하였다.
또한, P-TEOS 블랭킷막의 연마 속도는 고속으로서 590 내지 850 nm/분이고, P-TEOS 상의 결함수는 참고예 1과 비교하면 90 ％ 이내로 감소된 것이 분명하였다.

Claims (27)

  1. 산화세륨 입자, 분산제, 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자 및 물을 함유하여 이루어지며,
    측쇄에 아미노기를 갖는 상기 수용성 고분자가 하기 화학식 I 또는 하기 화학식 II로 표시되는 중합성 아미노 화합물의 적어도 1종 이상을 포함하는 단량체를 중합시켜 이루어지는 중합체인 것을 특징으로 하는 절연막 연마용 CMP 연마제.
    <화학식 I>
    Figure 112011017425960-pct00009
    (식 I 중, R1은 수소, C1 내지 C5의 알킬기, 페닐기, 벤질기, 할로겐 치환 C1 내지 C5의 알킬기 또는 시아노기를, R2는 C1 내지 C18의 알킬렌기를, R3은 수소 또는 C1 내지 C18의 알킬기를, R4는 C1 내지 C18의 알킬기를 나타낸다.)
    <화학식 II>
    Figure 112011017425960-pct00010
    (식 II 중, R5는 수소, C1 내지 C5의 알킬기, 페닐기, 벤질기, 할로겐 치환 C1 내지 C5의 알킬기 또는 시아노기를, R6은 수소 또는 C1 내지 C18의 알킬기를, R7은 C1 내지 C18의 알킬렌기를, R8은 수소 또는 C1 내지 C18의 알킬기를, R9는 C1 내지 C18의 알킬기를 나타낸다.)
  2. 산화세륨 입자, 분산제, 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자 및 물을 함유하여 이루어지며,
    측쇄에 아미노기를 갖는 상기 수용성 고분자가 하기 화학식 III으로 표시되는 화합물의 적어도 1종 이상과 하기 화학식 I 또는 하기 화학식 II로 표시되는 중합성 아미노 화합물을 중합시켜 이루어지는 중합체인 것을 특징으로 하는 절연막 연마용 CMP 연마제.
    <화학식 I>
    Figure 112011017425960-pct00013
    (식 I 중, R1은 수소, C1 내지 C5의 알킬기, 페닐기, 벤질기, 할로겐 치환 C1 내지 C5의 알킬기 또는 시아노기를, R2는 C1 내지 C18의 알킬렌기를, R3은 수소 또는 C1 내지 C18의 알킬기를, R4는 C1 내지 C18의 알킬기를 나타낸다.)
    <화학식 II>
    Figure 112011017425960-pct00014
    (식 II 중, R5는 수소, C1 내지 C5의 알킬기, 페닐기, 벤질기, 할로겐 치환 C1 내지 C5의 알킬기 또는 시아노기를, R6은 수소 또는 C1 내지 C18의 알킬기를, R7은 C1 내지 C18의 알킬렌기를, R8은 수소 또는 C1 내지 C18의 알킬기를, R9는 C1 내지 C18의 알킬기를 나타낸다.)
    <화학식 III>
    Figure 112011017425960-pct00011
    (식 III 중, R10은 수소, C1 내지 C5의 알킬기, 페닐기, 벤질기, 할로겐 치환 C1 내지 C5의 알킬기 또는 시아노기를, R11 및 R12는 수소, C1 내지 C18의 알킬기, C1 내지 C5의 히드록시알킬렌기 또는 아실기를 나타내고, R11 및 R12는 서로 결합하여 모르폴리노기, 티오모르폴리노기, 피롤리디노기, 피페리디노기를 형성할 수도 있다.)
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 절연막 연마용 CMP 연마제에 함유된 산화세륨 입자량 및 연마 조건을 동일하게 한 경우에, 상기 연마제에서의 측쇄에 아미노기를 갖는 상기 수용성 고분자를 포함하지 않는 연마제보다 연마 속도가 1.2배 이상이 되는 절연막 연마용 CMP 연마제.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 측쇄에 아미노기를 갖는 상기 수용성 고분자의 첨가량이 연마제 100 중량부에 대하여 0.00001 중량부 이상 1 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 절연막 연마용 CMP 연마제.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수용성 비이온성 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 절연막 연마용 CMP 연마제.
  6. 제5항에 있어서, 상기 수용성 비이온성 화합물의 첨가량이 연마제 100 중량부에 대하여 0.00001 중량부 이상 1 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 절연막 연마용 CMP 연마제.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산화세륨 입자의 평균 입경이 80 nm 내지 1,000 nm이며, 산화세륨 입자의 첨가량이 연마제 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상 15 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 절연막 연마용 CMP 연마제.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산화세륨 입자, 상기 분산제 및 물을 함유하는 산화세륨 슬러리(A액)와 측쇄에 아미노기를 갖는 상기 수용성 고분자 및 물을 함유하는 첨가액(B액)을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 절연막 연마용 CMP 연마제.
  9. 제5항에 있어서, 산화세륨 입자, 상기 분산제 및 물을 함유하는 산화세륨 슬러리(A액)와 측쇄에 아미노기를 갖는 상기 수용성 고분자, 물 및 수용성 비이온성 화합물을 함유하는 첨가액(C액)을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 절연막 연마용 CMP 연마제.
  10. 피연마막을 형성한 기판을 연마 정반의 연마천에 대고 눌러 가압하고, 제1항 또는 제2항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제를 피연마막과 연마천 사이에 공급하면서 기판과 연마 정반을 움직여 피연마막을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산화세륨 입자와 측쇄에 아미노기를 갖는 상기 수용성 고분자가 연마천 상에 흡착되고, 산화세륨 입자가 피연마막 상에 기능함으로써 연마 속도 분포의 균일성이 0.1 ％ 내지 10 ％가 되는 것을 특징으로 하는 절연막 연마용 CMP 연마제.
  12. 제5항에 있어서, 연마 종료시에, 연마천 상에 흡착된 상기 산화세륨 입자를 물 또는 수용액으로 씻어냄으로써 피연마 기판 상에 존재하는 연마 결함을 90 ％ 이하로 감소시키는 것이 가능해지는 절연막 연마용 CMP 연마제.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 발연 실리카를 주성분으로서 함유하는 평탄화 연마제의 대체 연마제로서 이용하는 것이 가능한 절연막 연마용 CMP 연마제.
  14. 초기 단차 황삭 공정으로 제1항 또는 제2항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제를 이용하여 연마하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  15. 단차를 갖는 피연마막을 형성한 기판을 제1항 또는 제2항에 기재된 절연막 연마용 CMP 연마제로 연마하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 피연마막이 적어도 SiO2막, SiOC막, BPSG막을 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 단차를 갖는 피연마막을 형성한 기판이 전자 부품인 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  18. 제10항에 기재된 연마 방법으로 연마된 것을 특징으로 하는 반도체 전자 부품.
  19. 피연마막을 형성한 기판을 연마 정반의 연마천에 대고 눌러 가압하고, 제1항 또는 제2항에 기재된 CMP 연마제를 피연마막과 연마천 사이에 공급하면서 기판과 연마 정반을 움직여 피연마막을 연마하는 기판의 연마 방법이며, 상기 CMP 연마제는 산화세륨 입자를 포함하고, 상기 산화세륨 입자는 연마천 상에 유지되는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 산화세륨 입자가 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자를 통해 연마천에 유지되는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 산화세륨 입자가 측쇄에 아미노기를 갖는 수용성 고분자 및 수용성 비이온성 화합물을 통해 연마천에 유지되는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 방법.
  22. 제19항에 있어서, 연마 도중 또는 연마 종료시에 물 또는 수용액에 의해 연마천을 씻어내는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 방법.
  23. 제16항에 있어서, 상기 단차를 갖는 피연마막을 형성한 기판이 전자 부품인 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  24. 제14항에 기재된 연마 방법으로 연마된 것을 특징으로 하는 반도체 전자 부품.
  25. 제15항에 기재된 연마 방법으로 연마된 것을 특징으로 하는 반도체 전자 부품.
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