KR100814416B1 - 고 평탄화 슬러리 조성물 및 이를 이용한 화학 기계적 연마방법 - Google Patents

고 평탄화 슬러리 조성물 및 이를 이용한 화학 기계적 연마방법 Download PDF

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Abstract

고 평탄화 슬러리 조성물 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법에서, 슬러리 조성물은 연마제 0.1 내지 10중량%와, 이온성 계면활성제 0.1 내지 3.0중량%와, 비이온성 계면활성제 0.01 내지 0.1중량%와 연마 가속제인 카르복실기를 갖는 아미노 화합물 0.01 내지 1.0중량% 및 염기성 pH 조절제를 포함하는 여분의 물을 포함하는 조성을 갖는다. 상기 슬러리 조성물은 비이온 계면활성제와 연마 가속제를 포함하고 있어 고 단차를 갖는 실리콘 산화막의 상부를 빠르게 연마할 수 있도록 할 수 있을 뿐만 아니라 실리콘 산화막의 저부에서 자체정지 특성을 갖도록 할 수 있다.

Description

고 평탄화 슬러리 조성물 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법{HIGH PLANARITY SLURRY COMPOSITION AND METHOD OF CHEMICAL MECHANICAL POLISHING USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고 평탄화 슬러리 조성물의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 아미노 화합물의 존재여부에 따른 세리아 연마제의 제타 전위의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예의 고 평탄화 슬러리 조성물에 따른 단차를 갖는 실리콘 산화막의 연마시간을 나타내는 그래프이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기판 120 : 실리콘 산화막
120a : 상부 실리콘 산화막 120b : 하부 실리콘 산화막
130 : 실리콘 산화막 패턴
본 발명은 슬러리 조성물, 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고 평탄화 슬러리 조성물 및 이를 이용한 화학 기계적 연마방법에 관한 것이다.
반도체 메모리 소자의 제조 공정에서는 평탄한 표면을 갖는 구조물을 형성할 것이 요구된다. 상기 반도체 메모리 소자의 구조물은 일반적으로 증착 공정, 패터닝 공정, 식각 공정, 연마 공정 등을 수행함으로써 형성된다. 상기 연마 공정 중에서 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP) 공정이 반도체 기판의 연마 공정에 자주 사용되고 있다.
화학 기계적 연마 공정이란, 연마 공정을 수행할 반도체 기판을 장착시키고 상기 반도체 기판과 연마 패드 사이에 연마제를 포함하는 슬러리 조성물을 제공한 후 상기 반도체 기판을 상기 연마 패드와 접촉시킨 상태에서 회전시켜 가압 및 회전에 의해 상기 반도체 기판의 표면을 평탄화(planarize)시키는 공정을 말한다. 즉, 연마용 슬러리 조성물에 포함된 연마제 및 연마 패드의 표면 돌기를 상기 반도체 기판의 표면과 기계적으로 마찰시켜 상기 반도체 기판의 표면을 기계적으로 연마하는 동시에 슬러리 조성물에 포함된 화학 성분과 상기 반도체 기판의 표면을 화학으로 반응시켜 상기 반도체 기판의 표면을 화학으로 제거하는 공정이다.
상기 화학 기계적 연마 공정의 연마 효율은 화학 기계적 연마 장비, 슬러리 조성물의 조성, 연마 패드의 종류 등에 의해 결정된다. 특히, 상기 슬러리 조성물의 조성은 연마 효율에 중요한 영향을 미친다.
동일한 조성의 슬러리 조성물에 대하여 막의 성질에 따라 막의 연마 속도가 달라질 수 있으며, 이러한 연마 속도의 차이를 이용하여 막의 연마 정도를 조절할 수 있다. 특히, 반도체 장치에 널리 이용되는 산화막, 질화막, 폴리실리콘막 또는 금속막들 간의 연마 속도의 차이에 의하여 화학 기계적 연마 공정을 수행하는 경우가 많다.
이러한 화학 기계적 연마 공정 중에서, 단차가 높은 실리콘 산화막의 평탄도를 개선하기 위해 패시베이션제(이온성 계면활성제)가 포함된 고 평탄도 슬러리 조성물을 사용하여 화학적 연마 공정을 수행하는 고 평탄도 슬러리 화학 기계적 연마 방법(high planarity slurry chemical mechanical polishing, 이하 "HPS-CMP"라 한다.)이 개발되었다.
상기 HPS-CMP 방법은 상기 고 평탄도 슬러리 조성물에 포함된 이온성 계면활성제가 상기 실리콘 산화막의 표면에 전기적으로 흡착되어 연마저지막을 형성함으로써 화학적 연마가 억제되고 주로 기계적으로 연마되는 방법이다. 따라서, 상기 실리콘 산화막의 표면에 형성된 단차부들이 그 상부부터 기계적으로 제거되어 평탄화되면 연마 패드와 접촉하는 연마저지막이 형성된 실리콘 산화막의 연마 면적이 넓어져 연마압력의 분산된다. 상기 연마압력의 분산은 상기 실리콘 산화막의 연마율을 급격하게 감소시켜 자체정지(self-stopping) 특성을 갖도록 한다. 따라서 HPS-CMP 방법을 수행함으로서 고 평탄도를 확보할 수 있다. 그러나 상기 HPS-CMP 방법을 사용하더라도 간격이 조밀한 고 단차부들과 상기 단차부들의 하부면 보다 낮게 형성된 간격이 넓은 저 단차부들이 인접하여 존재하는 경우 상기 자체정 지(self-stopping) 특성이 나타나지 않아 반도체 기판 상에 형성된 상부 구조물의 손상을 초래할 수 있다. 또한, 상기 HPS-CMP 방법은 일반적으로 사용되는 화학 기계적 연마 공정보다 약 4 내지 5배의 연마시간을 요구되어 그 사용이 제한된다.
따라서, 기존의 HPS-CMP 방법의 우수한 특성을 유지하면서 보다 빠른 속도로 실리콘 산화막을 연마할 수 있는 고 평탄도 슬러리 조성물이 요구되고 있는 실정이나 이러한 슬러리 조성물에 대한 개발은 미미하다.
본 발명의 제1 목적은 고 평탄도의 특성을 유지하면서 연마 시간을 감소시킬 수 있는 고 평탄화 슬러리 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 제2 목적은 상기 고 평탄화 슬러리 조성물을 이용한 화학 기계적 연마 방법을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고 평탄화 슬러리 조성물은 연마제 0.1 내지 10중량%와, 이온성 계면활성제 0.1 내지 3.0중량%와, 비이온성 계면활성제 0.01 내지 0.1중량%와 연마 가속제인 카르복실(carboxyl)기를 갖는 아미노 화합물 0.01 내지 1.0중량% 및 염기성 pH 조절제를 포함하는 여분의 물을 포함하는 조성을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연마제는 50 내지 500nm의 크기를 갖고, 실리카 입자, 세리아 입자, 지르코니아 입자, 알루미나 입자, 티타니아 입자 등을 포함할 수 있다.
상기 이온성 계면활성제의 예로서는 폴리아크릭산(Poly Acrylic Acid),폴리아크릭산-코-말릭산(Poly Acrylic Acid-co-Maleic Acid), 폴리아크릴아미드(Poly Acrylamide), 폴리아크릴아미드-코-아크릭산(Poly Acrylamide-co-Acrylic Acid), 폴리에틸렌글리콜 비핸일에테르 메타아크릴레이트(Poly Ethylene Glycol Behenyl Ether Methacrylate), 폴리에틸렌글리콜디에시드(Polyehtylene Glycol Diacid)등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제의 예로서는 폴리옥시에틸렌계 에테르, 폴리옥시에틸렌계 에스테르, 솔비탄지방산계 에테르 등을 들 수 있고, 상기 카르복실기를 갖는 아미노 화합물의 예로서는 글루타믹산(Glutamic Acid), 아스파틱산(Aspartic Acid), 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상기 염기성 pH 조절제의 예로서는 수산화 테트라 에틸 암모늄 (Tetra-Ethyl Ammonium Hydroixde), 수산화 테트라메틸 암모늄(Tetra-Methyl Ammonium Hydroixe), 수산화 테트라부틸 암모늄(Tetra-Butyl Ammonium Hydroxide), 수산화 테트라프로필 암모늄(Tetra-Propyl Ammonium Hydroxide)등을 들 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 슬러리 조성물은 상기 pH 조절제에 의해 pH가 약 4 내지 6.5의 값을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 방법에 있어서, 단차로 인해 상부 실리콘 산화막와 저부 실리콘 산화막을 포함하는 실리콘 산화막에 고 평탄화 슬러리 조성물을 제공하여 상기 저부 실리콘 산화막이 노출되기 전까지 상기 상부 실리콘 산화막을 제1 화학 기계적 연마한다. 이후, 상기 고 평탄화 슬러리 조성물을 제공하여 상기 저부 실리콘 산화막이 셀프 연마 정지막으로 작용할 때까지 나머지 상부 실리콘 산화막을 제2 화학적 기계적 연마한다. 이때, 상기 고 평탄화 슬러리 조성물은 연마제 0.1 내지 10중량%, 이온성 계면활성제 0.1 내지 3.0중량%, 비이온성 계면활성제 0.01 내지 0.1중량%, 연마 가속제인 카르복실(carboxyl)기를 갖는 아미노 화합물 0.01 내지 1.0% 및 염기성 pH 조절제를 포함하는 여분의 물을 포함하는 조성을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 화학 기계적 연마 방법의 일 실시예에 따르면, 상기 실리콘 산화막의 상부는 4.5 내지 8psi의 연마 압력에서 제1 화학 기계적 연마될 수 있고, 상기 실리콘 산화막의 저부는 1.5 내지 4psi의 연마압력에서 제2 화학적 기계적 연마될 수 있다. 또한, 상기 1 화학 기계적 연마에 대한 제2 화학 기계적 연마의 연마 선택비는 1 : 25 내지 40일 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마 방법에 있어서, 구조물이 형성된 기판 상에 상기 구조물의 상부보다 높은 제1 상부를 갖는 제1 단차부와 상기 제1 단차부의 제1 상부 보다 낮은 제2 상부를 갖는 제2 단차부를 포함하는 실리콘 산화막을 마련한다.
이어서, 상기 실리콘 산화막에 고 평탄화 슬러리 조성물을 제공하여 상기 제2 상부의 표면이 노출되기 전까지 상기 제1 단차부를 제1 화학 기계적 연마함으로써 상기 제1 단차부의 높이를 감소된 실리콘 산화막 패턴을 형성한다. 이어서, 상기 제1 화학 기계적 연마공정의 연마 압력이 상기 제2 상부에서 분산되어 상기 제2 단차부가 셀프 연마 정지막으로 작용할 때까지 상기 실리콘 산화막 패턴을 제 2 화학 기계적 연마한다. 이때, 상기 고 평탄화 슬러리 조성물은 연마제 0.1 내지 10중량%, 이온성 계면활성제 0.1 내지 3.0중량%, 비이온성 계면활성제 0.01 내지 0.1중량%, 연마 가속제인 카르복실(carboxyl)기를 갖는 아미노 화합물 0.01 내지 1.0중량% 및 염기성 pH 조절제를 포함하는 여분의 물을 포함하는 조성을 갖는다.
상기 화학 기계적 연마 방법의 일 실시예에 따르면, 상기 실리콘 산화막의 제1 단차부는 구조물이 존재하는 기판의 셀 영역 상에 존재하고, 상기 실리콘 산화막의 제2 단차부는 상기 기판의 폐리 영역 상에 존재한다. 상기 구조물은 트랜지스터의 불순물 영역에 전기적으로 연결된 커패시터인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고 평탄화 슬러리 조성물은 연마 가속제를 포함하고 있어 산화막의 고 단차부를 약 4 내지 4.5psi의 낮은 압력조건에서도 매우 빠르게 연마할 수 있어 상기 고 평탄화 공정 시간을 약 45% 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 실리콘 산화막의 고 단차부를 낮은 압력 조건하에서 연마할 수 있어 화학 기계적 연마장치의 손상을 최소화 할 수 있다. 또한, 상기 고 평탄화 슬러리 조성물은 상기 산화막의 저부에서 자체정지(self-stopping) 특성이 높아 산화막 저부의 연마손실을 최소화 할 수 있고 반도체 메모리 소자 산화막 평탄화 공정에 널리 이용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 고 평탄화 슬러리 조성물, 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발 명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 첨부된 도면에 있어서, 기판, 층(막), 영역, 패드, 패턴들 또는 구조물들 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 각 층(막), 영역, 전극, 패드, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 전극, 패드 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 영역, 전극, 패드, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 패드, 다른 전극, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다. 또한, 물질, 화합물, 층(막), 영역, 패드, 전극, 패턴 또는 구조물들이 "제1", "제2", "제3", "제4", "제5" 및/또는 "제6"으로 언급되는 경우, 이러한 부재들을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 각 물질, 가스, 화합물, 층(막), 영역, 전극, 패드, 패턴 또는 구조물들을 구분하기 위한 것이다. 따라서 "제1", "제2", "제3", "제4", "제5" 및/또는 "제6"은 각 물질, 화합물, 층(막), 영역, 전극, 패드, 패턴 또는 구조물들에 대하여 각기 선택적으로 또는 교환적으로 사용될 수 있다.
고 평탄화 슬러리 조성물
본 발명에 따른 고 평탄화 슬러리 조성물은 기존의 고 평탄화 슬러리 조성물에 비해 연마 대상막의 상부를 보다 빠른 속도로 제거할 수 있는 높은 단차 제거 특성을 갖는 동시에 연마 대상막의 저부에서 연마정지 특성이 향상될 수 있다. 상 기 연마 대상막은 표면이 비 선형을 갖는 실리콘 산화막이다. 이러한 특성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 고 평탄화 슬러리 조성물은 연마제, 이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 연마 가속제 및 염기성 pH 조절제가 포함된 여분을 포함한다.
따라서, 상기 고 평탄화 슬러리 조성물을 이용하여 단차를 갖는 연마 대상막에 화학 기계적 연마공정을 수행할 경우 상부에 해당하는 연마 대상막의 제거속도(Removal Rate) 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 고 평탄화 슬러리 조성물은 도 1에 도시된 그래프와 연마 특성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고 평탄화 슬러리 조성물의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 상기 평탄화 슬러리 조성물(A)은 비이온성 계면활성제와 연마 가속제를 포함하고 있기 때문에 기존에 사용된 고 평탄화 슬러리 조성물(B) 대비 상기 화학 기계적 연마 공정의 문턱 압력(Threshold Pressure)이 약 4 psi로 낮은 특성을 갖는다. 또한, 약 4 내지 4.5 psi이상의 압력 조건에서 연마 대상막의 상부 연마 속도를 급격히 증가시키는 특성을 가짐을 알 수 있다. 반면에 상기 기존에 사용된 고 평탄화 슬러리 조성물(B)은 약 5psi의 높은 연마 압력을 갖고, 5psi 이상의 압력에서 산화물의 연마속도의 증가율이 작은 것을 확인할 수 있었다.
상기 고 평탄화 슬러리 조성물에 포함된 연마제는 비 선형의 연마 대상막인 단차를 갖는 실리콘 산화막을 기계적으로 연마하기 위해 사용된다. 상기 연마제의 예로서는 실리카 입자, 세리아 입자, 지르코니아 입자, 알루미나 입자, 티타니아 입자 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 적어도 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 고 평탄화 슬러리 조성물에 포함된 연마제의 함량이 0.1중량% 미만일 경우 상기 단차를 갖는 실리콘 산화막의 상부 연마 효율이 크게 낮아지고, 연마제가 서로 응집되는 문제점이 초래된다. 또한, 상기 연마제의 함량이 10중량%를 초과할 경우 상기 단차를 갖는 실리콘 산화막의 상부 연마속도가 급격히 증가되나 상기 단차를 갖는 실리콘 산화막의 저부에서 자체 연마정지 특성이 발생되지 않는다. 따라서, 상기 연마제는 전체 고 평탄화 슬러리 조성물에 대하여 약 0.1 내지 10중량% 포함되며, 바람직하게는 약 0.5 내지 5중량% 포함된다.
일 예로서, 상기 실리콘 산화막의 상부는 구조물이 형성된 기판의 셀 영역에 존재하는 제1 단차를 갖는 실리콘 산화막이고, 상기 실리콘 산화막의 저부는 상기 기판의 에지 영역 또는 기판의 폐리 영역에 존재하는 제2 단차를 갖는 실리콘 산화막이다.
또한, 본 발명의 고 평탄화 슬러리 조성물에 포함되는 상기 연마제의 입자 크기와 사용량은 연마 공정시 연마 효율에 영향을 미친다. 상기 연마제의 입자 크기가 너무 크면, 상기 고 평탄화 슬러리와 상기 실리콘 산화막이 접촉했을 때 실리콘 산화막의 연마속도가 급격히 증가되어 연마공정을 작업자가 정확하게 컨트롤 할 수 없고, 상기 실리콘 산화막의 저부에서 자체 연마정지 특성이 감소된다.
반면에 상기 연마제의 입자 크기가 작을 경우 연마속도가 감소되어 연마 공정시간이 증가되는 문제점이 발생한다. 이에 따라, 상기 연마제는 바람직하게는 약 50 내지 500nm의 입자 크기를 가지며, 약 120 내지 400nm의 입자 크기를 갖는 것이 보다 바람직하다.
상기 고 평탄화 슬러리 조성물은 이온성 계면활성제를 포함한다. 상기 이온성 계면활성제는 단차를 갖는 실리콘 산화막에 흡착되어 상기 실리콘 산화막의 표면에 제1 보호막을 형성하는 역할을 한다. 또한, 상기 이온성 계면활성제는 상기 슬러리 조성물 내에서 연마제의 입자들이 서로 응집되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 이온성 계면활성제의 예로서 폴리아크릭산(Poly Acrylic Acid), 폴리아크릭산-코-말릭산(Poly Acrylic Acid-co-Maleic Acid), 폴리아크릴아미드(Poly Acrylamide), 폴리아크릭아미드-코-아크릭산(Poly Acrylamide-co-Acrylic Acid), 폴리에틸렌글리콜 비핸일에테르 메타아크릴레이트(Poly Ethylene Glycol Behenyl Ether Methacrylate), 폴리에틸렌글리콜디에시드(Polyehtylene Glycol Diacid)등을 들 수 있다. 이들은 단 독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
특히, 본 실시예에서는 이온성 계면활성제로 약 2000 내지 25,000의 분자량을 갖는 폴리아크릭산을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고 평탄화 슬러리 조성물에 포함된 이온성 계면활성제의 함량이 0.1중량% 미만일 경우 실리콘 산화막의 표면에 제1 보호막의 형성이 용이하지 않아 단차를 갖는 실리콘 산화막의 저부가 연마 보호되지 않고 빠르게 연마되는 문제점이 초래된다. 반면에 이온성 계면활성제의 함량이 3.0중량%를 초과할 경우 실리콘 산화막의 상부의 연마속도가 감소되는 문제점이 초래된다. 이에 따라, 상기 이온성 계면활성제는 전체 슬러리에 대하여 약 0.1 내지 3.0중량% 포함되며, 바람직하게는 약 0.04 내지 1.5중량% 포함된다.
또한, 본 발명의 고 평탄화 슬러리 조성물은 비이온성 계면활성제를 포함한다. 상기 비이온성 계면활성제는 소수성 부분과 친수성 부분을 포함할 수 있다. 상기 비이온성 계면활성제의 친수성 부분은 상기 실리콘 산화막의 표면에 흡착된 이온성 계면활성제에 결합되어 추가적인 제2 보호막을 형성하는 역할을 한다.
구체적으로 상기 비이온성 계면활성제는 실리콘 산화막의 표면에 흡착되지는 않지만, 상기 이온성 계면활성제에 결합됨으로써 상기 단차를 갖는 실리콘 산화막 저부에 존재하게된다. 이로 인해, 상기 비이온성 계면활성제는 실리콘 산화막 연마 공정시 상기 저부에 해당하는 상기 실리콘 산화막에서 연마제의 기계적 장애(Mechanical Hidrance)를 초래하여 실리콘 산화막의 저부에서의 과도한 연마를 방지한다.
상기 비이온성 계면활성제의 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 연마 공정시 상기 연마제에 대한 기계적 장애의 효과가 감소되어 상기 실리콘 산화막의 저부에서 자체 연마정지 특성이 감소되는 문제점이 초래된다. 반면에 상기 비이온성 계면활성제의 함량이 0.1중량%를 초과할 경우에는 연마 공정시 고 평탄화 슬러리 조성물의 점도의 증가로 슬러리 조성물에서 거품이 발생되고, 실리콘 산화막의 상부의 연마속도가 감소되는 문제점이 초래된다.
이에 따라, 상기 비이온성 계면활성제는 전체 고 평탄화 슬러리 조성물에 대하여 약 0.01 내지 0.1중량% 포함되며, 바람직하게는 약 0.03 내지 0.08중량% 포함된다.
상기 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌계 에테르, 폴리옥시에틸렌계 에스테르, 솔비탄지방산계 에테르등을 포함할 수 있다.
상기 폴리옥시에틸렌계 에테르의 예로서는 폴리옥시에틸렌 글리콜 도데실 에테르(Polyoxyethylene glycol dodecyl ether), 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(Polyoxyethylene lauryl ether; 상품명(Brij 35)), 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르(Polyoxyethylene cetyl ether), 폴리옥시에틸렌 글리콜 헥사데실 에테르( Polyoxyethylene glycol hexadecyl ether), 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르(Polyoxyethylene stearyl ether), 폴리옥시에틸렌 글리콜 옥타데실 에스테르(Polyoxyethylene glycol octadecyl ether), 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르(Polyoxyethylene oleyl ether ;상품명(Brij 97)), 폴리옥시에틸렌 이소옥틸페닐 에테르(Polyoxyethylene isooctylphenyl ether; 상품명(Triton X-100, Triton X-405)), 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르(Polyoxyethylene nonylphenyl ether), 폴리옥시에틸렌 이소옥틸싸이클로헥실 에테르(Polyoxyethylene isooctylcyclohexyl ether), 폴리옥시에틸렌 노닐싸이클로헥실 에테르(Polyoxyethylene nonylcycloheyxl ether)등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
일 예로서, 상기 상품명 Brij 35인 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르의 구조식은 하기 화학식 1로 표기될 수 있다.
C12H25(OCH2CH2)nOH (n은 20~25이다.) ---------[화학식 1]
일 예로서, 상기 상품명 Brij 97인 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르는 하기 화학식 2로 표기될 수 있다.
C18H35(OCH2CH2)nOH (n은 8~12이다.) ---------[화학식 2]
일 예로서, 상기 상품명 Triton X-100인 폴리옥시에틸렌 이소옥틸페닐 에테르의 구조식은 하기 화학식 3으로 표기될 수 있다.
4-(C8H17)C6H4(OCH2CH2)nOH (n은 8~12이다.) ---------[화학식 3]
일 예로서, 상기 상품명이 Triton X-405인 폴리옥시에틸렌 이소옥틸페닐 에테르의 구조식은 하기 화학식 4로 표기될 수 있다.
4-(C8H17)C6H4(OCH2CH2)nOH (n은 35~45이다.) ---------[화학식 4]
또한, 상기 폴리옥시에티렌계 에스테르의 예로서는 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노팔미테이트(polyoxyethylene sorbitan monopalmitate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노세트레이트(polyoxyethylene sorbitan monostearate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올에이트(polyoxyethylene sorbitan trioleate)등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 솔비탄 지방산계 에테르의 예로서는 솔비탄 모노올레이트(Sorbitan monooleate), 솔비탄 모노세트레이트(Sorbitan monostearate), 솔비탄 모노팔미테이트(Sorbitan monopalmitate), 솔비탄 세스쿠이올에이트(Sorbitan sesquioleate), 솔비탄 트리올에이트(Sorbitan trioleate), 솔비탄 모노라우레이 트(Sorbitan monolaurate)등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 고 평탄화 슬러리 조성물은 연마 가속제인 카르복실기를 갖는 아미노 화함물을 포함한다. 특히, 상기 연마 가속제는 2개의 카르복실기를 포함하는 아미노 화합물인 것이 바람직하다.
상기 아미노 화합물은 연마제인 세리아 입자에 표면에 흡착되어 상기 세리아 입자의 표면을 양 전하(Charge)로 대전되도록 함으로써 상기 연마제의 제타전위(Zeta Potential)를 증가시킨다. 이러한 연마제의 표면전하 증가는 실리콘 산화막과의 연마제와 친화력(Attraction force) 증가시켜 실리콘 산화막의 연마속도를 증가시킬 수 있다. 일 예로서, 상기 아미노 화합물은 아미노 화합물에 포함된 카르복실기에 의해 상기 연마제의 표면에 흡착되고, 상기 연마제는 아미노 화합물에 포함된 아미노기에 의해 양 전하의 특성을 갖는다.
상기 고 평탄화 조성물에 포함된 연마 가속제인 아미노 화합물의 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 연마제의 제타전위를 증가시키는 효과가 미미하여 실리콘 산화막과의 연마제의 친화력(Attraction force)이 감소되는 문제점을 초래한다. 즉, 화학적 기계 연마 공정시 실리콘 산화막 상부의 연마 속도가 감소되는 문제점이 발생된다. 반면에 상기 아미노 화합물의 함량이 1.0중량%을 초과할 경우에는 실리콘 산화막과 연마제의 친화력이 크게 증가되어 실리콘 산화막의 상부 연마 속도를 증가시킬 수 있으나 상기 연마제가 상기 실리콘 산화막의 표면에 흡착되어 화학적 기계적 연마공정 이후에 반도체 기판의 파티클로 작용하는 문제점이 초래된다.
이에 따라, 상기 연마 가속제는 전체 고 평탄화 슬러리 조성물에 대하여 약 0.01 내지 1.0중량% 포함되며, 바람직하게는 약 0.03 내지 0.3중량% 포함된다.
상기 아미노 화합물의 예로서는 2개의 카르복실기를 포함하는 글루타믹산(Glutamic Acid), 아스파틱산(Aspartic Acid) 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
도 2는 본 발명의 아미노 화합물의 존재여부에 따른 세리아 연마제의 제타전위의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 일반적으로 pH 4 내지 7 대역에서 세리아 입자(-■-; CeO2)는 IEP(Isoelectric Point)로 거의 전하를 띄지 않고, 상기 실리콘 산화막(-●-; SiO2)은 제타 전위가 음 전하(negative charge)를 띄고 있다.
그러나, 고 평탄화 슬러리 조성물에 포함되어 아미노 화합물이 흡착된 세리아 연마제(-▲-)는 pH 4 내지 7 대역에서 제타 전위가 양 전하의 특성을 갖는다. 따라서, 상기 아미노 화합물이 흡착된 세리아 입자와 음 전하를 띄는 실리콘 산화막 사이에는 전기적 친화력(Attraction force)이 작용하게 된다. 이러한 친화력은 연마제와 실리콘 산화막의 접촉특성을 증가시켜 실리콘 산화막의 연마 속도를 향상시킬 수 있다. 특히, 상기 아미노 화합물 중에서 모노카르복실기를 포함하는 아미노 화합물보다는 디카르복실기를 갖는 아미노 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 일 실시예에 다른 고 평탄화 슬러리 조성물은 pH 조절제가 포함된 물을 포함한다. 상기 물은 상기 고 평탄화 슬러리 조성물이 연마 공정시 최 상의 효과를 가질 수 있도록 상기 고 평탄화 슬러리 조성물의 점도를 조정하기 위해 사용된다. 상기 고 평탄화 슬러리 조성물의 점도가 기준치 이상일 경우 화학 기계적 연마 과정에서 화학 기계적 연마 장치가 손상될 수 있기 때문에 바람직하지 않고, 조성물의 점도가 기준치 이하일 경우 실리콘 산화막의 기계적 연마 효율이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 상기 pH 조절제는 산의 특성을 갖는 상기 이온성 계면활성제와, 비이온성 계면활성제를 포함하는 고 평탄화 슬러리 조성물의 pH를 4 내지 7의 대역으로 설정하기 위해 사용되고, 바람직하게는 pH를 5 내지 6.5 대역으로 설정하기 위해 사용된다.
이는 상기 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 공정은 pH 5 내지 6.5의 고 평탄화 슬러리 조성물을 이용할 경우 가장 우수한 특성을 갖기 때문이다. 상술한 조성을 갖는 본 발명의 고 평탄화 슬러리 조성물은 비이온성 계면활성제 및 연마 가속제를 포함하고 있어 기존의 고 평탄화 슬러리 조성물에 비해 약 45%의 연마 시간을 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 세리아 슬러리 제조의 실시예 1, 2 및 비교예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다.
실시예 1
세리아 연마제 3중량%, 이온성 계면활성제로 폴리아크릭산 중량 0.8%, 비이온성 계면활성제로 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 0.03중량% 및 연마 가속제인 글 루타믹산 0.05중량% 및 pH 조절제가 포함된 여분의 물을 포함하는 고 평탄화 슬러리 조성물을 준비하였다. 상기 pH 조절제는 수산화 테트라메틸암모늄이고, 상기 고 평탄화 슬러리 조성물은 pH 값이 약 6 이다.
실시예 2
세리아 연마제 3중량%, 이온성 계면활성제로 폴리아크릭산 중량 0.8%, 비이온성 계면활성제로 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 0.03중량% 및 pH 조절제가 포함된 여분의 물을 포함하는 고 평탄화 슬러리 조성물을 준비하였다. 상기 pH 조절제는 수산화 테트라메틸 암모늄이고, 상기 고 평탄화 슬러리 조성물은 pH 값이 약 6 이다.
비교예
세리아 연마제 3중량%, 이온성 계면활성제로 폴리아크릭산 중량 0.8% 및 pH 조절제가 포함된 여분의 물을 포함하는 고 평탄화 슬러리 조성물을 준비하였다. 상기 pH 조절제는 수산화 테트라메틸 암모늄이고, 상기 고 평탄화 슬러리 조성물은 pH 값이 약 6 이다.
비이온성 계면활성제와 연마 가속제의 함량에 따른 연마시간 평가
비이온성 계면활성제 및 연마 가속제의 함량 변화에 따른 고 평탄화 슬러리 조성물을 이용한 단차를 갖는 실리콘 산화막의 연마시간 변화를 평가하기 위해 셀 영역과 폐리 영역에서 단차를 갖는 실리콘 산화막이 형성된 기판들을 준비하였다. kr 상기 각각의 기판에 상기 실시예 1 내지 2 및 비교예에 따라 준비된 고 평탄화 슬러리 조성물을 적용하여 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 실시하였다. 이때 상기 화학기계적 연마공정은 AMAT사(社)의 Reflexion을 이용하여 실시되었으며, 상기 연마조건으로 platen RPM/ Head RMP/Down Force/Back압력은 각각 93/87/4.5pis/1.5pis이다.
도 3은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예의 고 평탄화 슬러리 조성물에 따른 단차를 갖는 실리콘 산화막의 연마시간을 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 비교예의 고 평탄화 슬러리 조성물을 이용하면 약 100초 동안 3000Å의 단차를 갖는 실리콘 산화막을 화학 기계적 연마 공정으로 평탄화 시킬 수 있다. 반면에 실시예 1의 고 평탄화 슬러리 조성물을 이용하면 약 55초 동안에 단차를 갖는 실리콘 산화막을 화학 기계적 연마 공정으로 평탄화 시킬 수 있다. 또한, 실시예 2의 고 평탄화 슬러리 조성물을 이용하면 약 61초 동안에 단차를 갖는 실리콘 산화막을 화학 기계적 연마 공정으로 평탄화 시킬 수 있다. 즉, 비이온성 계면활성제와 연마 가속제를 포함하는 실시예 1의 고 평탄화 슬러리 조성물이 연마속도가 가장 우수함을 확인할 수 있었다.
화학 기계적 연마 방법
도 4 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 단차로 인해 상부와 상기 저부를 갖는 연마 대상막(120)이 형성된 기판(100)을 마련한다.
상기 기판은 셀 영역과 폐리 영역을 포함하는 실리콘 기판으로 전극, 도전막, 도전막 패턴, 절연막, 금속 배선 또는 절연막 패턴과 같은 구조물이 형성될 수 있다. 특히 상기 구조물은 상기 기판의 셀 영역에 형성된다.
일 예로서, 상기 연마 대상막인 실리콘 산화막(120)은 단차로 인해 제1 높이의 상면을 갖는 상부 실리콘 산화막(120a)과 상기 제1 높이의 상면 보다 낮은 제2 높이의 상면을 갖는 저부 실리콘 산화막(120b)을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 상기 연마 대상막(120)은 구조물이 형성된 기판(100) 상에 상기 구조물의 상부보다 높은 제1 상부를 갖는 제1 단차부(120a)와 제1 단차부의 제1 상부 보다 낮은 제2 상부를 갖는 제2 단차부(120b)를 포함한다. 여기서, 상기 실리콘 산화막의 제1 단차부(120a)는 구조물이 형성된 기판의 셀 영역에 형성되고, 상기 실리콘 산화막의 제2 단차부(120b)는 기판의 폐리 영역에 존재한다.
상기 연마 대상막(120)은 산화물을 포함하는 실리콘 산화막이다. 상기 연마 대상막은 플라즈마 화학 기상 증착 방식(plasma enhanced chemical vapor deposition method) 또는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 방식(high density plasma chemical vapor deposition method)에 의하여 형성될 수 있다. 상기 실리콘 산화물의 예로서는 BPSG(boro-phosphor silicate glass), PSG(phosphor silicate glass), USG(undoped silicate glass), SOG(spin on glass) 등을 들 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 실리콘 산화막(120)은 기판의 셀 영역에 형성된 구조 물의 사이 공정을 충분히 매립하는 두께를 갖도록 형성된다.
도 5를 참조하면, 상기 저부 실리콘 산화막(120b)의 표면이 노출되기 전까지 상기 상부 실리콘 산화막(120a)을 고 평탄화 슬러리 조성물을 이용하여 제1 속도로 제1 화학 기계적 연마한다. 그 결과 상부 실리콘 산화막은 그 일부가 제거된 실리콘 산화막 패턴(미도시)으로 형성된다.
구체적으로 상기 연마 패드에 연마제 3 내지 20중량%와, 이온성 계면활성제 0.1 내지 3.0중량%와 비이온성 계면활성제 0.01 내지 0.1중량%와, 연마 가속제인 카르복실(carboxyl)기를 갖는 아미노 화합물 0.01 내지 1.0중량%와 염기성 pH 조절제를 함유하는 여분의 물을 포함하는 고 평탄화 슬러리 조성물을 제공한다. 이후, 상기 고 평탄화 슬러리가 제공된 연마 패드 표면에 상부 실리콘 산화막을 접촉시켜 기계적으로 연마한다.
이때, 상기 상부 실리콘 산화막(120a)은 상기 연마패드 표면이 상기 저부 실리콘 산화막(120b) 표면에 실질적으로 면접될 때까지 연마하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 상부 실리콘 산화막(120a)은 단차로 인해 표면이 비 선형성을 갖기 때문에 상기 연마패드와 접촉하는 면적이 작다.
따라서, 상기 상부 실리콘 산화막은 화학적으로 연마되기보다는 4.5psi 이상의 연마압력이 가해진 연마제에 의해 제1 속도로 기계적으로 빠르게 연마될 수 있다. 본 실시예 있어서, 상기 상부 실리콘 산화막은 4.5 내지 8psi의 연마 압력에서 제1 화학 기계적 연마될 수 있다. 상기 고 평탄화 슬러리 조성물에 대한 구체적인 설명은 상술한 바와 같으므로 생략된다.
이어서, 상기 제1 화학 기계적 연마공정과 동일한 조건하에서 상기 저부 실리콘 산화막(120b)의 셀프 연마 정지막으로 하여 상기 실리콘 산화막 패턴의 표면을 제2 화학적 기계적 연마한다.
즉, 상기 제1 화학 기계적 연마공정의 연마압력이 상기 저부 실리콘 산화막의 상면에서 분산되어 상기 저부 실리콘 산화막이 셀프 연마 정지막으로 작용할 때까지 상기 실리콘 산화막 패턴의 표면을 제 2 화학 기계적 연마한다. 그 결과 상기 기판 상에는 평탄한 표면을 갖는 실리콘 산화막 패턴(130)이 형성된다. 상기 실리콘 산화막 패턴은 상기 제1 연마 공정이 수행된 실리콘 산화막이다.
구체적으로 상기 고 평탄화 슬러리 조성물을 이용하여 상기 제2 화학적 기계적 연마공정을 수행할 경우 연마된 상부 실리콘 산화막의 표면과 상기 저부 실리콘 산화막의 표면의 높이차이가 최소화되기 때문에 연마 패드와 연마면인 상기 실리콘 산화막 패턴이 접촉되는 면적이 넓어져 자체 정지특성을 갖는다. 따라서, 상기 저부 실리콘 산화막의 표면 및 연마된 상부 실리콘 산화막 표면에서의 산화물의 연마속도가 현저하게 감소되어 상기 저부 실리콘 산화막이 과 연마되는 문제점을 방지할 수 있다.
상기 자체정지(self-stopping) 특성은 화학 기계적 연마공정시 이온성 계면활성제와 비이온성 계면활성제로 인해 연마제의 기계적 장애(Mechanical Hidrance)가 발생되고, 상기 실리콘 산화막 패턴의 표면이 이온성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제가 흡착됨으로 인해 물리적으로 치밀화 되었기 때문에 발생된다. 또한, 자체정지(self-stopping) 특성은 상기 연마 패드에 인가되는 연마압력이 상기 실리 콘 산화막 패턴의 표면으로 분산되어 실질적으로 상기 실리콘 산화막 패턴에 표면에 가해지는 연마압력이 감소되었기 때문에 발생된다.
상기 평탄화된 실리콘 산화막 패턴(130)의 자체정지 특성에 의해 상기 저부 실리콘 산화막과 상기 평탄화된 상부 실리콘 산화막은 1.5 내지 4psi의 연마압력에서 제2 속도로 제2 화학적 기계적 연마될 수 있다. 상기 제2 속도는 상기 제1 속도보다 작다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 방법은 게이트 구조물, 배선 구조물, 패드 구조물, 콘택, 커패시터, 금속 배선을 절연시키는 층간절연막을 평탄화시키는 반도체 장치의 제조 공정에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 고 평탄화 슬러리 조성물은 비이온성 계면활성제와 연마 가속제를 포함하고 있어 산화막의 고 단차부를 약 4 내지 4.5psi의 낮은 압력조건에서도 매우 빠르게 연마할 수 있어 상기 고 평탄화 공정 시간을 약 45% 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 산화막의 고 단차부를 낮은 압력 조건하에서 연마할 수 있어 화학 기계적 연마장치의 손상을 최소화 할 수 있다. 또한, 상기 고 평탄화 슬러리 조성물은 상기 산화막이 저부에서 자체정지(self-stopping) 특성을 향상시킬 수 있어 산화막 저부의 연마손실을 최소화 할 수 있다. 따라서, 상기 고 평탄화 슬러리 조성물을 이용한 화학 기계적 연마 공저은 반도체 메모리 소자의 제조 공정에 널리 이용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 세리아 연마제 0.1 내지 10중량%;
    이온성 계면활성제 0.1 내지 3.0중량%;
    비이온성 계면활성제 0.01 내지 0.1중량%;
    연마 가속제인 카르복실(carboxyl)기를 갖는 아미노 화합물에 해당하는 글루타믹산(Glutamic Acid), 아스파틱산(Aspartic Acid) 또는 이들의 혼합물 0.01 내지 1.0중량%; 및
    염기성 pH 조절제를 포함하는 여분의 물을 포함하는 것을 특징으로 하고, 단차로 인해 상부 실리콘 산화막과 저부 실리콘 산화막을 포함하는 실리콘 산화막을 고 평탄화시키는데 적용되는 고 평탄도 슬러리 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 이온성 계면활성제는 폴리아크릭산(Poly Acrylic Acid),폴리아크릭산-코-말릭산(Poly Acrylic Acid-co-Maleic Acid), 폴리아크릴아미드(Poly Acrylamide), 폴리아크릭아미드-코-아크릭산(Poly Acrylamide-co-Acrylic Acid), 폴리에틸렌글리콜 비핸일에테르 메타아크릴레이트(Poly Ethylene Glycol Behenyl Ether Methacrylate) 및 폴리에틸렌글리콜디에시드(Polyehtylene Glycol Diacid)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징 으로 하는 고 평탄도 슬러리 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌계 에테르, 폴리옥시에틸렌계 에스테르 및 솔비탄지방산계 에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 평탄도 슬러리 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 폴리옥시에틸렌계 에테르는 폴리옥시에틸렌 글리콜 도데실 에테르(Polyoxyethylene glycol dodecyl ether), 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(Polyoxyethylene lauryl ether), 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르(Polyoxyethylene cetyl ether), 폴리옥시에틸렌 글리콜 헥사데실 에테르( Polyoxyethylene glycol hexadecyl ether), 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르(Polyoxyethylene stearyl ether), 폴리옥시에틸렌 글리콜 옥타데실 에스테르(Polyoxyethylene glycol octadecyl ether), 폴리옥시에틸렌 오레일 에테르(Polyoxyethylene oleyl ether), 폴리옥시에틸렌 이소옥틸페닐 에테르(Polyoxyethylene isooctylphenyl ether), 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르(Polyoxyethylene nonylphenyl ether), 폴리옥시에틸렌 이소옥틸싸이클로헥실 에테르(Polyoxyethylene isooctylcyclohexyl ether) 및 폴리옥시에틸렌 노닐싸이클로헥실 에테르(Polyoxyethylene nonylcycloheyxl ether)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 평탄도 슬러리 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 상기 폴리옥시에티렌계 에스테르는 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노팔미테이트(polyoxyethylene sorbitan monopalmitate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노세트레이트(polyoxyethylene sorbitan monostearate) 및 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올에이트(polyoxyethylene sorbitan trioleate)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 평탄도 슬러리 조성물.
  7. 제4항에 있어서, 상기 솔비탄 지방산계 에테르는 솔비탄 모노올레이트(Sorbitan monooleate), 솔비탄 모노세트레이트(Sorbitan monostearate), 솔비탄 모노팔미테이트(Sorbitan monopalmitate), 솔비탄 세스쿠이올에이트(Sorbitan sesquioleate), 솔비탄 트리올에이트(Sorbitan trioleate), 솔비탄 모노라우레이트(Sorbitan monolaurate)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 평탄도 슬러리 조성물.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 염기성 pH 조절제는 수산화 테트라 에틸 암모늄 (Tetra-Ethyl Ammonium Hydroixde), 수산화 테트라메틸 암모늄(Tetra-Methyl Ammonium Hydroixe), 수산화 테트라부틸 암모늄(Tetra-Butyl Ammonium Hydroxide) 및 수산화 테트라프로필 암모늄(Tetra-Propyl Ammonium Hydroxide)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 평탄도 슬러리 조성물.
  10. 제1항에 있어서, pH가 4 내지 6.5인 것을 특징으로 하는 고 평탄도 슬러리 조성물.
  11. 단차로 인해 상부 실리콘 산화막와 저부 실리콘 산화막을 포함하는 실리콘 산화막에 고 평탄화 슬러리 조성물을 제공하여 상기 저부 실리콘 산화막의 표면이 노출되기 전까지 상기 상부 실리콘 산화막을 제1 화학 기계적 연마하는 단계; 및
    상기 고 평탄화 슬러리 조성물을 제공하여 상기 저부 실리콘 산화막이 셀프 연마 정지막으로 작용할 때까지 나머지 상부 실리콘 산화막을 제2 화학적 기계적 연마하는 단계를 포함하되,
    상기 고 평탄화 슬러리 조성물은 세리아 연마제 0.1 내지 10중량%, 이온성 계면활성제 0.1 내지 3.0중량%, 비이온성 계면활성제 0.01 내지 0.1중량%, 연마 가속제인 카르복실(carboxyl)기를 갖는 아미노 화합물에 해당하는 글루타믹산(Glutamic Acid), 아스파틱산(Aspartic Acid) 또는 이들의 혼합물 0.01 내지 1.0중량% 및 염기성 pH 조절제를 포함하는 여분의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 상부 실리콘 산화막은 4.5 내지 8psi의 연마 압력에서 제1 화학 기계적 연마되고, 상기 저부 실리콘 산화막은 1.5 내지 4psi의 연마압력에서 제2 화학 기계적 연마되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 슬러리 조성물은 pH가 4 내지 6.5인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
  14. 삭제
  15. 구조물이 형성된 기판 상에 상기 구조물의 상부보다 높은 제1 상부를 갖는 제1 단차부와 상기 제1 단차부의 제1 상부 보다 낮은 제2 상부를 갖는 제2 단차부를 포함하는 실리콘 산화막을 마련하는 단계;
    상기 실리콘 산화막에 고 평탄화 슬러리 조성물을 제공하여 상기 제2 상부의 표면이 노출되기 전까지 상기 제1 단차부를 제1 화학 기계적 연마함으로써 상기 제1 단차부의 높이를 감소된 실리콘 산화막 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 화학 기계적 연마공정의 연마압력이 상기 제2 상부에서 분산되어 상기 제2 단차부가 셀프 연마 정지막으로 작용할 때까지 상기 실리콘 산화막 패턴을 제 2 화학 기계적 연마하는 단계를 포함하되,
    상기 고 평탄화 슬러리 조성물은 세리아 연마제 0.1 내지 10중량%, 이온성 계면활성제 0.1 내지 3.0중량%, 비이온성 계면활성제 0.01 내지 0.1중량%, 연마 가속제인 카르복실(carboxyl)기를 갖는 아미노 화합물에 해당하는 글루타믹산(Glutamic Acid), 아스파틱산(Aspartic Acid) 또는 이들의 혼합물 0.01 내지 1.0중량% 및 염기성 pH 조절제를 포함하는 여분의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 실리콘 산화막의 제1 단차부는 구조물이 존재하는 기판의 셀 영역 상에 존재하고, 상기 실리콘 산화막의 제2 단차부는 상기 기판의 폐리 영역 상에 존재하는 것을 특징으로 화학 기계적 연마 방법.
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