KR20020026940A - 실란으로 개질된 연마제 입자를 함유하는 ｃｍｐ 조성물 - Google Patents

실란으로 개질된 연마제 입자를 함유하는 ｃｍｐ 조성물 Download PDF

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Abstract

적어도 하나의 표면 금속 수산화물을 갖는 1종 이상의 금속 산화물 연마제를 1종 이상의 실란 화합물과 결합시킴으로써 형성된 실란으로 개질된 연마제 입자의 분산액을 포함하는 연마 조성물, 및 상기 연마 조성물을 사용하여 금속 모양 (feature) 및 산화물 모양과 같은 기판 모양을 연마하는 방법을 개시한다.

Description

실란으로 개질된 연마제 입자를 함유하는 ＣＭＰ 조성물 {CMP Composition Containing Silane Modified Abrasive Particles}
컴퓨터 및 전자 산업에 사용되는 전자 부품의 소형화에서 큰 진보가 이루어지고 있다. 전자 부품의 소형화에는 전형적으로 전자 기판을 제작하기 위해 다중 금속 및 산화물층들을 침적시키고(시키거나) 에칭시키고(시키거나) 연마하는 것을 포함한다. 그러나 소형화는 부품 품질의 문제를 일으켰으며 그 중 많은 것은 컴퓨터 및 전자 기판 재료를 정밀하게 연마함으로써 극복된다. 전자 부품 표면을 정밀하게 연마하기 위해, 연마하고자 하는 표면들의 조합에 적합성인 화학 기계적 연마 슬러리를 개발하는 것이 필수적으로 되고 있다.
거의 개선되지 않은 것으로 보이는 화학 기계적 연마 슬러리의 한 성분이 연마제이다. 전형적으로, 금속 산화물 연마제가 화학 기계적 연마 슬러리에서 사용된다. 슬러리에 사용된 연마제 입자의 종류 또는 연마제 입자 크기를 정련하는 것 외에는 슬러리 연마제를 개선시키기 위한 노력이 거의 기울여지지 않았다.
최근, 연마제 입자의 표면 화학을 개질시키기 위해 수차례 시도되었다. 예를 들어 미국 특허 제5,645,736호에서는 연마제 입자를 연마하고자 하는 기판 상의 임시 필름 또는 매트릭스에 분산시키고 유지시키기 위해 유기폴리실록산 중합체를 사용하는 작업편을 연마하기 위한 방법을 개시하였다. 미국 특허 제5,767,106호에서는 γ-아미노프로필 트리에톡시 실란과 같은 유기 금속 화합물과 결합된 연마제 입자를 포함하는 연마 조성물을 개시하였다. 이들 입자는 후속적으로 반도체 장치를 연마하기 위해 슬러리에서 사용된다.
이들 개선에도 불구하고, 전자 기판과 관련된 금속 및(또는) 산화물층의 특수한 조합을 연마하기 위해 맞추어질 수 있는 화학 기계적 연마 조성물이 여전히 필요하다. 더 구체적으로, 기판 결함을 최소화하면서 특수한 금속 및(또는) 유전체층을 제어된 속도로 연마하기 위해 맞추어질 수 있는 연마제 입자가 여전히 필요하다.
<발명의 개요>
본 발명은 적어도 하나의 표면 금속 수산화물을 포함하는 1종 이상의 금속 산화물 연마제와 적어도 하나의 비가수분해성 치환체를 포함하는 1종 이상의 실란 화합물의 결합 생성물인 실란으로 개질된 연마제 입자의 분산액을 포함하는 화학 기계적 연마 조성물을 포함한다.
다른 실시태양에서, 본 발명은 적어도 하나의 표면 금속 수산화물을 갖는 금속 산화물 연마제와 하기 화학식 1의 1종 이상의 실란 화합물, 그의 이량체, 삼량체 및 올리고머의 결합 생성물인 1종 이상의 실란으로 개질된 연마제 입자를 포함하는 분산액을 함유하는 화학 기계적 연마 조성물에 관한 것이다.
Y-Si-(X1X2R)
상기 식에서,
Y는 히드록시 (-OH) 또는 가수분해성 치환체이고,
X1및 X2는 각각 독립적으로 히드록시, 가수분해성 치환체 및 비가수분해성 치환체 중에서 선택되며,
R은 비가수분해성 치환체이며,
상기 각 비가수분해성 치환체는 독립적으로 알킬, 시클로알킬, 방향족, 관능화 알킬, 관능화 방향족 및 관능화 시클로알킬로 이루어진 군 중에서 선택되며, 이들은 각각 산소, 질소, 황, 인, 할로겐 및 이들의 조합 중에서 선택된 하나 이상의 원자로 치환될 수 있으며, 상기 실란은 아미노실란이 아니다.
또 다른 실시태양에서, 본 발명은 적어도 하나의 표면 모양을 포함하는 기판을 연마하는 방법을 포함한다. 이 방법은 물 및 유기 용매 중에서 선택된 용액, 및 실란으로 개질된 연마제 입자를 제공하기 위해 적어도 하나의 표면 금속 수산화물을 포함하는 금속 산화물 연마제와 적어도 하나의 비가수분해성 치환체를 포함하는 1종 이상의 실란 화합물과의 결합물을 함유하는 화학 기계적 연마 슬러리를 제조하는 단계를 포함한다. 이어서, 연마 슬러리를 연마 패드에 도포하고, 기판 모양을 연마 패드와 접촉시키며, 기판 표면 모양의 적어도 일부가 기판으로부터 제거될 때까지 연마 패드를 기판 표면 모양과 연관되도록 이동시킨다.
또 다른 실시태양에서, 본 발명은 표면 금속 수산화물을 포함하는 1종 이상의 연마제 입자를 포함하는 연마 패드에 실란 용액을 도포하여 실란으로 개질된 연마제 입자를 형성시키고, 적어도 하나의 표면 모양을 포함하는 기판을 상기 연마 패드와 접촉시키며, 상기 기판을 연마 패드와 연관되도록 이동시켜 모양의 표면의 적어도 일부를 기판으로부터 제거하는 단계를 포함하는 연마용 연마 패드를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 조성물 및 방법은 집적 회로의 유전체층과 금속층 모두에 제어가능한 연마 특징을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
본 발명은 표면 금속 수산화물을 갖는 연마제와 적어도 하나의 비가수분해성 치환체를 포함하는 실란 화합물의 결합 생성물인 실란으로 개질된 금속 산화물 연마제 입자의 분산액을 포함하는 CMP 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 기판 표면과 관련된 모양(features)을 연마하기 위해 상기 실란으로 개질된 연마제 입자 분산액을 사용하는 방법 뿐만 아니라 실란 용액으로 개질된 연마제 함유 연마 패드를 사용하여 기판 모양을 연마하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 적어도 하나의 표면 금속 수산화물을 포함하는 1종 이상의 금속 산화물 연마제 입자와 적어도 하나의 비가수분해성 치환체를 포함하는 1종 이상의 실란 화합물의 결합 생성물인 실란으로 개질된 연마제 입자의 분산액을 함유하는 화학 기계적 연마 조성물에 관한 것이다. 본 방법은 또한 실란으로 개질된 연마제 입자의 분산액을 사용하여 기판 모양을 연마하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 연마제 함유 연마 패드 내의 연마제를 개질하기 위해 실란 용액을 사용하는 방법을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "기판 모양"은 바이어스 (vias) 및 구리 상호연결선과 같은 전자 표면 모양, 및 유전체층, 저-k 재료층, 접착층 및 금속층 등과 같은 모양 상에 또는 그러한 모양으로 침적된 재료들의 층을 나타낸다. 본 발명의 연마 조성물은 재료층들을 제거하기 위해 기판을 연마하는데 있어서 뿐만 아니라 노출된 기판 모양을 연마하는데 있어서 유용하다.
본 발명의 CMP 조성물에서 유용한 연마제는 적어도 하나의 표면 금속 수산화물 화합물을 포함하여야 한다. 용어 "표면 금속 수산화물 화합물"은 구조 P---OH (여기서, P는 연마제 입자를 나타낸다)를 나타낸다. 또한, 표면 금속 수산화물 화합물은 본 발명의 실란으로 개질된 접착제를 형성하기 위해 1종 이상의 실란 함유 화합물에 접근하기 쉬워야 한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 표면 금속 수산화물 화합물 함유 연마제는 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 게르마니아, 실리카, 세리아, 산화탄탈 (TaOx), 이들의 혼합물 및 이들의 화학적 혼합물을 포함한 금속 산화물 연마제 중에서 선택될 수 있다. 용어 "화학적 혼합물"은 전자적으로 혼합된 또는 코팅된 금속 산화물 연마제 혼합물을 포함하는 입자를 나타낸다. 가장 바람직한 금속 산화물 연마제는 실리카 (이산화규소)이다.
본 발명에서 유용한 연마제 입자는 금속 산화물 응집체 또는 개별적인 단일 입자로 이루어질 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "입자"는 하나 이상의 주입자의 응집체 및 단일 입자를 모두 나타낸다. 바람직한 금속 산화물 입자는 실리카 및 알루미늄이며, 실리카가 가장 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 금속 산화물 연마제는 상기 기록된 특징을 갖는 연마제 입자를 제공하기 위해 당업계의 숙련인에게 공지된 임의의 기술로 제조할 수 있다. 본 발명에서 유용한 금속 산화물 연마제는 연마제가 표면 금속 수산화물을 포함하는 한, 화염 공정, 졸-겔 공정, 열수 공정, 플라스마 공정, 에어로겔 공정, 발연 (fuming) 공정, 침전 공정, 기계화학적 분쇄 (milling), 채광 (mining)을 포함한 공정과 이들 공정의 임의의 조합으로부터 유래될 수 있다.
금속 산화물 연마제 입자는 1종 이상의 실란 조성물과 결합되어 실란으로 개질된 연마제 입자를 형성한다. 실란이 적어도 하나의 비가수분해성 치환체를 포함하는 한, 본 발명에서는 연마제 입자의 금속 수산화물 성분과 결합할 수 있는 임의의 실란 조성물을 사용할 수 있다. 본 발명에서 유용한 실란 화합물의 몇가지 종류로는 알콕시실란, 알킬실란, 관능화 실란, 디실란, 트리실란 및 이들의 조합을 포함한다.
바람직한 실란 조성물은 하기 화학식 1의 것이며 그의 이량체, 삼량체 및 올리고머를 포함하고, 여기서 용어 "올리고머"는 4 내지 15개의 실록산 단위를 함유하는 화합물을 나타낸다.
<화학식 1>
Y-Si-(X1X2R)
상기 식에서, Y는 히드록시 (-OH) 또는 가수분해성 치환체이고, X1및 X2는 각각 독립적으로 히드록시, 가수분해성 치환체 및 비가수분해성 치환체 중에서 선택되며,R은 비가수분해성 부분이다. 바람직한 실시태양에서, 실란 조성물은 Y가 히드록시 (-OH) 또는 가수분해성 치환체이고, R이 비가수분해성 치환체이며, X1및 X2가 각각 독립적으로 비가수분해성 치환체인 상기 화학식 1을 가질 것이다. 상기 식으로부터, 본 발명에서 사용되는 실란은 반드시 하나의 가수분해성 치환체 Y를 함유하여야 하고 반드시 하나의 비가수분해성 치환체 R을 함유하여야 하는 것이 명백하다. X1및 X2는 각각 가수분해성 또는 비가수분해성 치환체일 수 있거나, 또는 하나는 가수분해성 치환체이고 다른 하나는 비가수분해성 치환체일 수 있다.
일반적으로, "가수분해성" 치환체는 수성계에서 Si(OH)를 형성할 화합물이다. 이러한 부분은 알콕시드, Cl과 같은 할로겐, 카르복실레이트 및 아미드를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 비가수분해성 부분은 수용액에서 Si(OH)를 형성하는 가수분해를 하지 않는 임의의 화합물이다.
비가수분해성 치환체는 각각 독립적으로 알킬, 시클로알킬, 방향족, 관능화 알킬, 관능화 방향족, 관능화 시클로알킬, 알켄, 알킬실란 중에서 선택되며, 하나 이상의 이들의 탄소 원자는 산소, 질소, 황, 인, 할로겐, 규소 및 이들의 조합 중에서 선택된 하나 이상의 원자로 치환될 수 있으며, 여기서 각 비가수분해성 치환체는 탄소 원자수 1 내지 100, 바람직하게는 탄소 원자수 2 내지 25, 가장 바람직하게는 탄소 원자수 2 내지 10의 것을 포함한다.
바람직하게는, 각 비가수분해성 치환체는 탄소 원자수 2 내지 25의 알킬, 관능화 알킬 및 이들의 혼합물로 이루어진 화합물의 군 중에서 선택된다. 가장 바람직하게는, 각각의 비가수분해성 치환체는 알킬니트릴, 알킬아미드, 알킬카르복실산, 알킬 할라이드, 알코올, 알킬우레이도 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 관능화 알킬이다. 가장 바람직하게는, 비가수분해성 치환체의 적어도 하나는 관능화 프로필 알킬이다.
X1및 X2가 모두 히드록시 또는 가수분해성 치환체이면, 실란 화합물은 바람직하게는 글리시드옥시프로필트리알콕시실란, 이소시아네이토프로필트리알콕시실란, 우레이도프로필트리알콕시실란, 머캅토프로필트리알콕시실란, 시아노에틸트리알콕시실란, 4,5-디히드로-1-(3-트리알콕시실릴프로필)이미다졸, 3-(트리알콕시실릴)-메틸 에스테르 프로판산, 트리알콕시[3-(옥시라닐알콕시)프로필]-실란, 2-메틸, 3-(트리알콕시실릴)프로필 에스테르 2-프로펜산, [3-(트리알콕시실릴)프로필]우레아 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된다.
X1및 X2중에서 선택된 하나의 치환체가 비가수분해성 치환체이면, 실란은 바람직하게는 클로로프로필메틸디알콕시실란, 1,2-에탄디일비스[알콕시디메틸] 실란, 디알콕시메틸페닐 실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 실란의 군 중에서 선택된다.
X1및 X2가 각각 비가수분해성 부분이면, 실란은 바람직하게는 시아노프로필디메틸알콕시실란, N,N'-(알콕시메틸실릴렌)비스[N-메틸-벤즈아미드], 클로로메틸디메틸알콕시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 실란의 군 중에서 선택된다.
본 발명의 목적에서, 실란의 명칭에 사용되는 용어 "알콕시"는 가수분해성기를 나타내며, -OR, Cl, Br, I 및 NRR' {여기서, R 및 R'는 탄소 원자수 1 내지 20의 것을 포함할 수 있다}를 포함할 수 있다.
실란 조성물로 연마제 함유 연마 패드를 개질시키는 방법을 제외하고는 본 발명의 대부분의 측면에서 실란은 아미노실란이 아닌 것이 바람직하다.
R, X1및 X2의 선택은 일반적으로 생성된 실란으로 개질된 연마제의 요망되는 연마 품질에 따를 것이다. R, X1및 X2에 상응하는 성분의 선택은 실란으로 개질된 연마제가 특수한 연마 용도에서 유용하도록 한다. 예를 들면, 치환체 R, X1및 X2는 제1 금속층의 연마율을 증강시키고 제2 금속층의 연마율을 억제시키도록 선택될 수 있다. 별법으로, 치환체들은 2가지 이상의 금속들의 연마율을 증강시키기 위해, 또는 2가지 이상의 금속들의 연마율을 억제시키기 위해, 또는 금속 및 산화물층들의 조합의 연마율을 억제시키거나 증강시키기 위해 선택될 수 있다.
본 발명의 실란으로 개질된 연마제 입자는 일반적으로 화학식 P---O(H)-Si-X1X2R로 표시된다. 실란 화합물이 연마제 입자와 결합되는 것이 본 발명의 중요한 측면이다. 이러한 결합은 화학식에서 입자 (P)와 산소 원자 (O) 사이에 대시선 (---)으로 도시된다. 본원에서 사용되는 용어 "-와 결합된"은 연마제 입자를 1종 이상의 실란올 화합물과 연결시키는 임의의 유형의 결합을 나타낸다. 이러한 결합의 예로는 축합으로부터의 공유 결합, 화학흡착, 물리적 흡착, 수소 결합 및(또는) 반데어 발스 (Van der Waals) 결합을 포함한다.
본 발명의 실란으로 개질된 연마제 입자는 단일 입자 표면 수산화물과 결합된 단일 실란, 또는 다수의 위치에서 입자와 결합된 단일 실란 화합물을 포함할 수 있다. 별도의 실시태양에서, 실란으로 개질된 연마제 입자는 실란 이량체, 삼량체, 올리고머로 개질될 수 있으며, 여기서 각각의 실란 이량체, 삼량체 또는 올리고머는 입자 상의 단일 또는 다수의 표면 금속 수산화물 위치와 결합된다.
본 발명의 실란으로 개질된 입자는 원하는 연마 결과를 성취하기에 충분한 실란 "커버율 (coverage)"를 가져야 한다. 용어 "커버율"은 실록산과 결합된 입자 표면 수산화물의 퍼센티지를 나타낸다. 일반적으로 실란 커버율은 약 10 내지 약 99% 또는 그 이상의 범위일 것이다. 그러나, 단층 이상의 커버율이 허용된다.
본 발명의 실란으로 개질된 연마제 입자는 집적 회로 및 다른 전자 기판의 제작과 관련하여 금속층, 접착층 및 산화물층을 포함한 무수한 기판층을 연마하기에 유용한 연마제 함유 연마 패드 내로 또는 화학 기계적 연마 슬러리 내로 포함시킬 수 있다. 본 발명의 실란으로 개질된 연마제 입자로 연마시킬 수 있는 층의 예로는 구리, 알루미늄, 니켈, 인화니켈, 텅스텐, 티탄, 질화티탄, 질화텅스텐, 규소, 게르마니아, 이산화규소, 질화규소 및 이들의 조합을 포함하는 층 등을 포함한다.
실란으로 개질된 연마제 입자를 초저(ultra low)-k 재료, 산화규소, 산화알루미늄, 인 또는 붕소 도핑된 실리카와 같은 기판 표면과 관련된 산화물 또는 유전체 모양을 연마하기 위해 사용하고 연마율 감소가 요구되는 경우, 연마제 입자를 개질시키기 위해 사용되는 실란 조성물은 하나 또는 2개의 히드록시 및(또는) 가수분해성 부분을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 실란 구조에 관련하여, R 및 X1은 바람직하게는 비가수분해성 치환체일 것이고, X2는 히드록시, 가수분해성 치환체 및 비가수분해성 치환체 중에서 선택될 수 있으며, Y는 히드록시 또는 다른 가수분해성 치환체이다. 연마제 입자의 표면에 실란올이 존재하면 산화물층의 급속하고 때때로 비제어되는 연마를 촉진시키기 때문에, 그러한 연마 용도에서 히드록시기 및 가수분해성 부분의 최소화가 요망된다. 그 결과, 연마제 표면으로부터 실란올 화합물을 최소화시키고 본질적으로 제거하면 산화물층 연마의 제어가 촉진된다.
유용한 실란의 R 치환체는 적절하게는 2가지 방식 중 한가지로 기능하도록 하는 크기일 수 있다. 먼저, R 치환체의 크기, 즉, 원자의 수의 선택은 입자의 기계적 측면을 개질시킬 수 있다. 즉, R이 많은 원자들을 포함하면, R 치환체는 형태, 크기 및 경도와 같은 입자의 물성을 개질시킬 수 있으며, 이는 다시 본 발명의 실란으로 개질된 연마제 입자를 사용하여 연마된 기판의 결함도에 영향을 끼친다. 큰 R기는 또한 실란과 반응하지 않은 임의의 연마제 표면 수산화물을 차폐하여 연마하는 동안 보다 덜 접근가능하도록 만들어 이용가능한 표면 수산화물이 산화물층 연마에 참여하는 것을 방지할 수 있다. 별법으로, R기 및 다른 치환체들은 실란으로 개질된 연마제 입자가 연마하고자 하는 기판 모양과 화학적으로 상호작용하는 방식에 영향을 끼치도록 선택될 수 있다. 화합물로 처리된 연마제 입자의 화학적 측면을 변경시키면 입자들이 연마 촉진제, 연마 억제제 또는 이들의 조합으로서 맞추어질 수 있다.
본 발명의 CMP 조성물의 실란으로 개질된 연마제와 결합된 히드록시기 및 가수분해성 부분의 수가 최소화되는 것이 바람직하다. 따라서, X1또는 X2중 하나는 R과 함께 비가수분해성 부분인 것이 바람직하다. X1, X2및 R이 모두 비가수분해성 부분인 것이 가장 바람직하다.
비가수분해성 부분을 갖는 유용한 실란의 예로는 알킬 실란; 관능화 알킬 실란, 예를 들면, 알킬 에폭시드, 알킬 히드록시드, 알킬니트릴, 알킬카르복실산 및 알킬아미드; 방향족 실란; 헤테로시클릭 실란; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 유용한 비가수분해성 실란 조성물의 특정한 예로는 글리시드옥시프로필트리알콕시실란, 이소시아네이토프로필트리알콕시실란, 우레이도프로필트리알콕시실란, 머캅토프로필트리알콕시실란, 시아노에틸트리알콕시실란, 4,5-디히드로-1-(3-트리알콕시실릴프로필)이미다졸, 3-(트리알콕시실릴)-메틸 에스테르 프로판산, 트리알콕시[3-(옥시라닐알콕시)프로필]-실란, 2-메틸, 3-(트리알콕시실릴)프로필 에스테르 2-프로펜산, [3-(트리알콕시실릴)프로필]우레아, 클로로프로필메틸디알콕시실란, 1,2-에탄디일비스[알콕시디메틸] 실란, 디알콕시메틸페닐 실란, 시아노프로필디메틸알콕시실란, N,N'-(알콕시메틸실릴렌)비스[N-메틸-벤즈아미드], 클로로메틸디메틸알콕시실란 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 실란으로 개질된 연마제를 제조하기 위해 사용되는 실란은 산화물 모양 연마율을 증강시키도록 선택될 수 있다. 산화물 모양 연마율을 증강시키기 위해, 연마제 입자를 개질시키기 위해 사용되는 실란은 바람직하게는 히드록시 또는 플루오라이드 부분과 같은 산화물 연마 가속화제를 포함하는 치환체 R을 포함할 것이다. 바람직한 산화물 속도 증진 실란 화합물은 가수분해되어 디올로 되는 글리시드옥시프로필트리알콕시실란이다.
산화물 층을 연마하는 것 외에, 본 발명의 연마 조성물은 기판과 관련된 하나 이상의 금속 모양을 연마하기 위해 사용할 수 있다. 기판 금속 모양을 연마하기 위해 사용되는 실란으로 개질된 연마제 입자는 바람직하게는 적어도 하나의 비가수분해성 치환체 R과 임의로 X1또는 X2또는 이들의 조합이 연마 가속화제 부분을 포함하는 상기 화학식 1의 실란으로 개질될 것이다. 금속 연마 가속화제 부분은 화학 기계적 공정 동안 금속 해리를 촉진시키기 위해 당업계에 공지된 임의의 부분일 수 있다. 금속 연마 가속화제 부분의 예로는 카르복실산, 포스폰산, 티올, 니트릴, 인산염 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 증진된 금속 연마를 위한 실란으로 개질된 연마제를 제조하는데 유용한 실란 화합물로는 메타크릴옥시프로필트리알콕시실란, 이소시아네이토프로필트리알콕시실란, 우레이도프로필트리알콕시실란, 머캅토프로필트리알콕시실란, 시아노에틸트리알콕시실란, 이소시아네이토프로필트리알콕시실란, 4,5-디히드로-1-(3-트리알콕시실릴프로필)이미다졸 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 실란으로 개질된 연마제 입자는 분산액으로서 제조된다. 분산액에 사용되는 용매는 물 또는 일단 연마제 입자가 용매 중에 분산되면 연마제 입자의 표면의 히드록시기를 형성할 수 있는 유기 용매 중에서 선택할 수 있다. 바람직한 용매는 알코올 및 물이며, 물이 가장 바람직하다.
본 발명의 연마 조성물은 하나 이상의 선택적인 화학 기계적 연마 슬러리 첨가제를 포함할 수 있다. 유용한 연마 슬러리 첨가제의 예로는 착화제, 산화제, 촉매, 안정화제, 분산제, 계면활성제, 부식 억제제, 완충제, 용액 pH 조정용 화합물 등을 포함한다. 화학 기계적 연마 슬러리 및 조성물에 유용한 것으로 당업계에 알려져 있는 임의의 성분을 본 발명의 실란으로 개질된 연마제 입자의 연마 조성물 내에 포함시킬 수 있다.
본 발명의 연마 조성물은 하나 또는 하나 이상의 실란 조성물로 연마제 입자를 개질시켜 실란의 혼합물로 개질된 입자를 제공함으로써 특정 연마 용도에 맞추어질 수 있다. 금속 수산화물 함유 연마제 입자를 하나 이상의 실란 조성물과 결합시키면, 실란 조성물의 상대적인 양은 원하는 연마 특성을 갖는 실란으로 개질된 연마제 입자를 성취하기 위해 조정될 수 있다. 별법으로, 본 발명의 실란으로 개질된 연마제 입자는 제1 실란 조성물로 개질된 제1 개질된 연마제 입자와 제2 실란 조성물로 개질된 제2 개질된 연마제 입자를 포함할 수 있다. 실제로, 별개의 실란 조성물로 각각 개별적으로 개질된 2종, 3종 또는 4종 이상의 연마제 입자들의 혼합물을 본 발명의 화학 기계적 연마 슬러리에 포함시킬 수 있다.
본 발명의 실란으로 개질된 연마제 입자 및 그의 조합은 화학 기계적 연마 슬러리 내로 포함시킬 수 있다. 별법으로, 실란을 용액 내에 포함시키고 연마제 함유 패드에 도포할 수 있어서, 그에 의해 금속 수산화물을 포함하는 연마제를 연마 공정 동안 연속적으로 개질시킨다. 연마제 함유 패드의 예를 포함한 연마 패드의 예는 그 명세서를 본원에 참고로 인용한 미국 특허 제5,849,051호와 동 제5,849,052호에 개시되어 있다. 연마제 함유 연마 패드는 기판 연마 이전, 연마 동안 또는 연마 이후에 실란 함유 용액으로 개질시킬 수 있으며, 기판 연마 직전 및 연마 동안 개질시키는 것이 가장 바람직하다. 상기 논의된 실란 "용액"은 용매 중에 용해된 실란의 용액 뿐만 아니라 실란/용매 에멀젼도 포함한다.
본 발명의 연마제 입자를 기판 또는 연마용 연마 패드에 도포하는 방법에는 제한이 없다. 사용된 연마제 입자가 실란 조성물과 결합된 표면 수산화물을 포함하는 것이 중요하다.
본 발명의 실란으로 개질된 연마제 입자는 실란 조성물을 표면 금속 수산화물 함유 연마제 입자와 결합시키기 위해 공지된 임의의 방법으로 제조할 수 있다. 한 방법에서, 실란 조성물을 물과 같은 용매에 용해시키고 연마제 입자의 표면 상으로 분무할 수 있으며, 이후 이룰 건조시켜 실란으로 개질된 연마제 입자를 제조한다. 일단 건조되면, 실란으로 개질된 연마제 입자를 분산액 내로 포함시킬 수 있다. 별법으로, 실란으로 개질된 연마제 입자는 표면 금속 수산화물 함유 연마제 입자를 물과 같은 용매와 혼합하고 연마제를 용매 중에 기계적으로 분산시킴으로써 제조할 수 있다. 일단 연마제 입자가 용매 중에 분산되면, 실란 조성물 또는 용액을 분산액에 첨가하여 실란으로 개질된 연마제 입자를 제조할 수 있으며, 여기서 실란은 주로 수소 결합과 같은 공유 결합 이외의 방법에 의해 연마제의 표면의 금속 수산화물에 결합한다. 실란으로 개질된 연마제 입자를 처리 용액으로부터 분리하고 건조시킬 수 있거나, 또는 실란으로 개질된 연마제 입자의 분산액을 화학 기계적 연마 슬러리의 제조에 직접 사용할 수 있다.
분산된 본 발명의 실란으로 개질된 연마제를 사용하는 분산액 및(또는) 화학 기계적 연마 슬러리는 약 15 중량% 미만의 실란으로 개질된 연마제 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 실란으로 개질된 연마제 입자가 금속층을 연마하기 위해 사용되는 경우, 최종 화학 기계적 연마 조성물이 약 0.1 내지 7 중량%의 실란으로 개질된 연마제 입자를 포함하는 것이 가장 바람직하다. 실란으로 개질된 연마제가 산화물층을 연마하기 위해 사용되는 경우, 연마 조성물이 약 5 내지 약 15 중량%의 실란으로 개질된 연마제 입자를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 연마 조성물에 사용된 연마제 입자를 개질시키기 위해 사용된 실란을 맞춤으로써 연마 조성물의 연마 성능을 맞추는 것 외에, 실란 조성물로 개질된 연마제 입자는 개질된 연마제 입자를 포함하는 분산된 연마 조성물을 안정화시킬 수 있다. 더 특히, 실란으로 개질된 연마제 입자의 분산액은 수성 용액 내에 포함될 때 응집하고 침강하는 경향이 더 적을 수 있다. 따라서, 실란으로 개질된 연마제 입자의 분산액은 비개질된 연마제 입자의 분산액에 비해 저장 안정성이 개선될 수 있다.
바람직하게는, 실란으로 개질된 연마제는 수성 CMP 연마 슬러리 내에 약 3% 내지 약 45% 고형분, 바람직하게는 10% 내지 20% 고형분 범위의 농축 수성 분산액으로서 포함될 수 있다. 실란으로 개질된 연마제의 수성 분산액은 금속 산화물 연마제를 적절한 매질, 예를 들면, 탈이온수에 서서히 첨가하여 콜로이드성 분산액을 형성함으로써와 같은 통상의 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 분산은 대개 당업계의 숙련인에게 공지된 고전단 혼합 조건으로 함으로써 안료된다.
본 발명의 연마 조성물은 통상의 연마기를 사용하여 통상의 수단에 의해 기판 모양을 연마하기 위해 사용된다. 본 발명의 연마 조성물은 기판에 직접 도포할 수 있거나, 또는 연마 패드에 도포할 수 있거나, 또는 기판 연마 동안 제어된 방식으로 둘 모두에 도포할 수 있다. 그러나, 연마 조성물을 이후 기판 표면에 접촉하게 되는 연마 패드에 도포하는 것이 바람직하며, 그 후 패드를 기판 연마를 성취하기 위해 기판 표면 모양과 연관되도록 이동시킨다. 이어서, 본 발명의 연마 조성물을 패드/기판 표면에서 충분량의 연마 조성물을 유지시키기 위해 연마 패드에 연속적으로 또는 간헐적으로 도포한다. 연마 종점에 도달하면, 연마 패드로의 연마 조성물의 유동을 중단시키고, 과도한 연마 조성물을 탈이온수 또는 다른 용매를 사용하여 기판으로부터 세척해낸다.
<실시예 1>
본 실시예에서 실란으로 개질된 실리카 연마제 입자를 CMP 슬러리에 포함시켰다. 연마제는 슬러리 내에 5.0 중량%로 포함된 캐보트 코오퍼레이션 (Cabot Corp.)에서 제조된 발연 실리카 (LM150 등급)의 분산액이었다. 연마제와 실란 화합물을 함유하는 것 외에, 슬러리는 4.0 중량%의 과산화수소, 0.018 중량%의 질산제2철 9수화물, 0.014 중량%의 말론산 및 0.042 중량%의 피라진을 포함하였다. 슬러리의 pH는 질산을 사용하여 2.3으로 조정하였다.
슬러리를 사용하여 5 psi의 하방력, 60 rpm의 테이블 속도, 40 rpm의 캐리어속도 및 150 ㎖/분의 슬러리 유속에서 IPEC 472 기계 상에서 로델(Rodel) IC 1000 천공 패드를 사용하여 패턴화된 텅스텐 웨이퍼를 연마하였다. 결과를 하기 표 1에 기록하였다.
패턴화된 웨이퍼를 시각적 종점까지 연마한 다음, 잔류 금속을 제거하고 제조 환경에서 요구되는 전형적인 공정 마진 (margin)을 제공하기 위해 여분으로 20% 연마하였다.
실행 실란 W 속도Å/분 종점 시간 (초) 과연마 시간 (초) 필드 영역 내의 남아있는 산화물 (Å)
1 없음 3581 133 27 5040
2 0.39 중량% 3-시아노프로필 디메틸 클로로실란 2579 181 36 5186
표 1의 연마 결과는 실란으로 개질된 실리카 연마제 입자를 함유하는 본 발명의 CMP 조성물을 이용함으로써 필드 영역에서 산화물 손실이 실질적으로 감소된 것을 보여준다 (예, 필드가 더 두껍다). 이러한 감소는 실란으로 개질된 연마제를 갖는 CMP 슬러리를 필드 상에서 보다 장시간 동안 연마하더라도 명백하다.
<실시예 2>
본 실시예에서 실란으로 개질된 연마제 입자를 CMP 슬러리에 포함시켰다. 연마제 입자는 슬러리 내에 2.0 중량%로 포함된 캐보트 코오퍼레이션에서 제조된 발연 실리카 (LM150 등급)의 분산액이었다. 실란 화합물을 연마제 슬러리에 첨가하고, 4.0 중량%의 과산화수소, 0.036 중량%의 질산제2철 9수화물, 0.028 중량%의 말론산 및 0.02 중량%의 글리신을 첨가하였다. 슬러리의 pH는 질산을 사용하여2.3으로 조정하였다.
두 슬러리를 사용하여 5 psi의 하방력, 60 rpm의 테이블 속도, 40 rpm의 캐리어 속도 및 150 ㎖/분의 슬러리 유속에서 IPEC 472 기계 상에서 로델 IC 1000 천공 패드를 사용하여 블랭킷 (blanket) 텅스텐과 BPSG 산화물 웨이퍼를 연마하였다. 연마 결과를 하기 표 2에 기록하였다.
실행 실란 W 속도Å/분 BPSG 산화물 속도Å/분
3 없음 2301 229
4 0.084 중량% 3-시아노프로필 디메틸 클로로실란 2328 178
BPSG 웨이퍼를 1분 동안 연마하였으며, 실란으로 개질된 연마제 입자를 갖는 분산액에서는 블랭킷 산화물 연마율에서 유의한 감소를 보였다.
<실시예 3>
본 실시예에서 실란으로 개질된 실리카 연마제 입자를 CMP 슬러리에 포함시켰다. 연마제는 슬러리 내에 3.0 중량%로 포함된 캐보트 코오퍼레이션에서 제조된 발연 실리카 (LM150 등급)의 분산액이었다. 실란 화합물을 연마제 슬러리에 첨가하고, 4.0 중량%의 과산화수소, 0.036 중량%의 질산제2철 9수화물, 0.028 중량%의 말론산 및 0.057 중량%의 피라진을 첨가하였다. 슬러리의 pH는 질산을 사용하여 2.3으로 조정하였다.
슬러리를 사용하여 5 psi의 하방력, 60 rpm의 테이블 속도, 40 rpm의 캐리어 속도 및 150 ㎖/분의 슬러리 유속에서 IPEC 472 기계 상에서 로델 IC 1000 천공 패드를 사용하여 블랭킷 텅스텐 및 패턴화된 텅스텐 웨이퍼를 연마하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 기록하였다.
# 실란 W 속도Å/분 45초의 과연마 후 패턴화된 웨이퍼의 필드 영역의 산화물 두께의 변화
5 없음 2580 Å/분 Δ두께 = 76 Å
6 0.13 중량% 3-시아노프로필 디메틸 클로로실란 2779 Å/분 Δ두께 = 41 Å
7 0.19 중량% 감마 글리시드옥시프로필 트리메톡시실란 2539 Å/분 Δ두께 = 116 Å
패턴화된 웨이퍼를 미리 시각적 종점 + 여분으로 20% 연마하였다. 본 실시예의 슬러리를 평가하여 텅스텐 바이어스와 PETEOS 산화물이 모두 노출되는 경우 45초의 과연마 동안 연마에 대한 CMP 조성물 내의 실란으로 개질된 연마제의 영향을 측정하였다. 데이타는 실란, 3-시아노프로필 디메틸클로로실란을 첨가한 후 필드 영역에서의 산화물 손실의 감소를 보여주는 한편, 가수분해되어 디올로 되는 실란 글리시드옥시프로필 트리알콕시실란은 산화물 제거를 증가시켰다.
<실시예 4>
본 실시예에서는 구리 웨이퍼를 연마하는 용액 중에 다양한 양의 실란을 포함하는 연마 슬러리의 능력을 연구하였다. 사용된 각 연마 조성물은 3 중량%의 발연 알루미늄, 0.7 중량%의 옥살산암모늄 및 2.5 중량%의 과산화수소를 포함하는 수용액이었다. 각 슬러리의 pH는 KOH를 사용하여 7.7로 조정하였다. 각 연마 조성물은 다양한 종류와 양의 실란을 포함하였다. 하기 표 4는 시험된 각 연마 조성물 중에 포함된 실란의 양과 종류 뿐만 아니라 연마 후 용액 중에 검출된 실란의 양을나타낸다. 하기 표 4는 또한 시험된 각 슬러리에 대한 구리 연마율, TEOS 연마율 및 탄탈 제거율을 요약하였다.
웨이퍼 연마는 4/4.5/4/63/57의 MP/IP/RRP/PS로 어플라이드 머티리얼스 미라 (Applied Materials Mirra) 연마기와 단일 단계 공정을 이용하여 수행하였다. 연마는 수바 (Suba) IV 연마 패드 상에서 로델 IC1000을 사용하여 수행하였다.
실행 실란 용액 중에 검출된 실란 Cu 속도 (Å/분) Dia wiwnn Ta 속도 (Å/분) TEOS 속도 (Å/분)
8 없음 8392 5.6 255 11
9 0.25% 3-[비스(2-히드록시에틸)아미노]프로필트리에톡시실란 0.165% 8784 10.1 300 163
10 1.25% 3-[비스(2-히드록시에틸)아미노]프로필트리에톡시실란 0.867% 8873 12.5 279 224
11 0.03% 3-시아노프로필디메틸 클로로실란 0.010% 12021 13.2 213 13
12 0.08% 3-시아노프로필디메틸 클로로실란 0.015% 10728 14.5 242 9
13 0.3% 3-시아노프로필디메틸 클로로실란 0.05% 10842 14.4 240 7
14 없음 9493 19.7 212 47
표 4의 연마 결과는 실란으로 개질된 연마제 입자를 함유하는 연마 조성물이 실란을 함유하지 않는 대조 연마 조성물보다 구리 모양을 더 빠른 속도로, 산화물 모양을 더 느린 속도로 연마하는 것을 보여준다.

Claims (65)

  1. 적어도 하나의 표면 금속 수산화물을 갖는 금속 산화물 연마제와 하기 화학식 1의 1종 이상의 실란 화합물, 이의 이량체, 삼량체 및 올리고머의 결합 생성물인, 적어도 1종의 실란으로 개질된 연마제 입자를 함유하는 분산액을 포함하는 화학 기계적 연마 조성물.
    <화학식 1>
    Y-Si-(X1X2R)
    상기 식에서,
    Y는 히드록시 (-OH) 또는 가수분해성 치환체이고,
    X1및 X2는 각각 독립적으로 히드록시, 가수분해성 치환체 및 비가수분해성 치환체 중에서 선택되며,
    R은 비가수분해성 치환체이며,
    상기 비가수분해성 부분은 각각 독립적으로 알킬, 시클로알킬, 방향족, 관능화 알킬, 관능화 방향족, 관능화 시클로알킬, 알켄, 디실란 및 트리실란으로 이루어진 군 중에서 선택되며, 이들의 탄소 원자 중 하나 이상은 산소, 질소, 황, 인, 할로겐 및 이들의 조합 중에서 선택된 하나 이상의 원자로 치환될 수 있으며, 상기 실란은 아미노실란이 아니다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분산액이 물, 알코올 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 용매를 포함하는 것인 화학 기계적 연마 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 용매가 물인 화학 기계적 연마 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 수성 분산액의 pH가 2 내지 11인 화학 기계적 연마 조성물.
  5. 제3항에 있어서, 상기 수성 분산액의 pH가 5 내지 9인 화학 기계적 연마 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 X1및 X2가 각각 히드록시 또는 가수분해성 치환체로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 화학 기계적 연마 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 R이 알킬 및 관능화 알킬을 포함하는 화합물의 군 중에서 선택된 것인 화학 기계적 연마 조성물.
  8. 제6항에 있어서, 상기 실란 화합물이 글리시드옥시프로필트리알콕시실란, 이소시아네이토프로필트리알콕시실란, 우레이도프로필트리알콕시실란, 머캅토프로필트리알콕시실란, 시아노에틸트리알콕시실란, 4,5-디히드로-1-(3-트리알콕시실릴프로필)이미다졸, 3-(트리알콕시실릴)-메틸 에스테르 프로판산, 트리알콕시[3-(옥시라닐알콕시)프로필]-실란, 2-메틸, 3-(트리알콕시실릴)프로필 에스테르 2-프로펜산, [3-(트리알콕시실릴)프로필]우레아 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 화학 기계적 연마 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 X1및 X2중에서 선택된 하나의 치환체가 비가수분해성 치환체인 화학 기계적 연마 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 R과 상기 X1및 X2중에서 선택된 비가수분해성 치환체가 각각 독립적으로 알킬, 관능화 알킬 및 이들의 혼합물을 포함하는 화합물의 군 중에서 선택된 것인 화학 기계적 연마 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 실란이 클로로프로필메틸디알콕시실란, 1,2-에탄디일비스[알콕시디메틸] 실란, 디알콕시메틸페닐 실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 화학 기계적 연마 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 X1및 X2가 각각 비가수분해성 부분인 화학 기계적 연마 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 R, X1및 X2가 각각 독립적으로 알킬 및 관능화 알킬을 포함하는 화합물의 군 중에서 선택된 것인 화학 기계적 연마 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 상기 알킬 및 관능화 알킬이 탄소 원자수 2 내지 25의 것인 화학 기계적 연마 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 각 비가수분해성 치환체가 알킬니트릴, 알킬아미드, 알킬카르복실산, 알킬 할라이드, 알코올, 알킬우레이도 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 관능화 알킬인 화학 기계적 연마 조성물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 비가수분해성 부분 중 적어도 하나가 관능화 프로필 알킬인 화학 기계적 연마 조성물.
  17. 제12항에 있어서, 상기 실란이 시아노프로필디메틸알콕시실란, N,N'-(알콕시메틸실릴렌)비스[N-메틸-벤즈아미드], 클로로메틸디메틸알콕시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 화학 기계적 연마 조성물.
  18. 제1항에 있어서, 상기 실란이 글리시드옥시프로필트리알콕시실란, 이소시아네이토프로필트리알콕시실란, 우레이도프로필트리알콕시실란, 머캅토프로필트리알콕시실란, 시아노에틸트리알콕시실란, 4,5-디히드로-1-(3-트리알콕시실릴프로필)이미다졸, 3-(트리알콕시실릴)-메틸 에스테르 프로판산, 트리알콕시[3-(옥시라닐알콕시)프로필]-실란, 2-메틸, 3-(트리알콕시실릴)프로필 에스테르 2-프로펜산, [3-(트리알콕시실릴)프로필]우레아, 클로로프로필메틸디알콕시실란, 1,2-에탄디일비스[알콕시디메틸] 실란, 디알콕시메틸페닐 실란, 시아노프로필디메틸알콕시실란, N,N'-(알콕시메틸실릴렌)비스[N-메틸-벤즈아미드], 클로로메틸디메틸알콕시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 화학 기계적 연마 조성물.
  19. 제1항에 있어서, 상기 연마제가 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 게르마니아, 실리카, 세리아, 산화탄탈 (TaOx), 이들의 혼합물 및 이들의 화학적 혼합물 중에서 선택된 것인 화학 기계적 연마 조성물.
  20. 제1항에 있어서, 상기 연마제가 실리카인 화학 기계적 연마 조성물.
  21. (a) 물 및 유기 용매 중에서 선택된 용매와, 적어도 하나의 표면 금속 수산화물을 갖는 금속 산화물 연마제와 하기 화학식 1의 1종 이상의 실란 화합물, 이의 이량체, 삼량체 및 올리고머의 결합 생성물을 포함하는 화학 기계적 연마 조성물을 제조하고,
    (b) 상기 화학 기계적 조성물을 연마 패드에 도포하고,
    (c) 기판 표면 모양(features)을 연마 패드와 접촉하도록 이동시키고, 모양의 적어도 일부가 기판으로부터 제거될 때까지 상기 연마 패드를 기판 표면 모양과 연관되도록 이동시키는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 표면 모양을 포함하는 기판을 연마하는 방법.
    <화학식 1>
    Y-Si-(X1X2R)
    상기 식에서,
    Y는 히드록시 (-OH) 또는 가수분해성 치환체이고,
    X1및 X2는 각각 독립적으로 히드록시, 가수분해성 치환체 및 비가수분해성 치환체 중에서 선택되며,
    R은 비가수분해성 치환체이며,
    상기 비가수분해성 부분은 각각 독립적으로 알킬, 시클로알킬, 방향족, 관능화 알킬, 관능화 방향족 및 관능화 시클로알킬로 이루어진 군 중에서 선택되며, 이들의 탄소 원자 중 하나 이상은 산소, 질소, 황, 인, 할로겐 및 이들의 조합 중에서 선택된 하나 이상의 원자로 치환될 수 있으며, 상기 실란은 아미노실란이 아니다.
  22. 제21항에 있어서, 기판 표면 모양을 연마 패드와 접촉하도록 이동시키기 전,기판 표면 모양을 연마 패드와 접촉하도록 이동시킨 후 및 이들의 조합 중에서 선택된 시간에서 연마하는 동안 상기 연마 조성물을 연마 패드에 도포하는 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 용매가 물인 방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 X1및 X2가 각각 히드록시 또는 가수분해성 치환체로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 R이 알킬 및 관능화 알킬을 포함하는 화합물의 군 중에서 선택된 비가수분해성 치환체인 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 실란 화합물이 글리시드옥시프로필트리알콕시실란, 이소시아네이토프로필트리알콕시실란, 우레이도프로필트리알콕시실란, 머캅토프로필트리알콕시실란, 시아노에틸트리알콕시실란, 4,5-디히드로-1-(3-트리알콕시실릴프로필)이미다졸, 3-(트리알콕시실릴)-메틸 에스테르 프로판산, 트리알콕시[3-(옥시라닐알콕시)프로필]-실란, 2-메틸, 3-(트리알콕시실릴)프로필 에스테르 2-프로펜산, [3-(트리알콕시실릴)프로필]우레아 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 방법.
  27. 제21항에 있어서, 상기 X1및 X2중에서 선택된 하나의 치환체가 비가수분해성 치환체인 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 R과 상기 X1및 X2중에서 선택된 비가수분해성 치환체가 각각 독립적으로 알킬, 관능화 알킬 및 이들의 혼합물을 포함하는 화합물의 군 중에서 선택된 것인 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 실란이 클로로프로필메틸디알콕시실란, 1,2-에탄디일비스[알콕시디메틸] 실란, 디알콕시메틸페닐 실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 방법.
  30. 제21항에 있어서, 상기 X1및 X2가 각각 비가수분해성 부분인 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 R, X1및 X2가 각각 독립적으로 알킬, 관능화 알킬 및 이들의 혼합물을 포함하는 화합물의 군 중에서 선택된 것인 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 알킬 및 관능화 알킬이 탄소 원자수 2 내지 25의 것인 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 각 비가수분해성 치환체가 알킬니트릴, 알킬아미드, 알킬카르복실산, 알킬 할라이드, 알코올, 알킬우레이도 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 관능화 알킬인 것인 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 비가수분해성 부분 중 적어도 하나가 관능화 프로필 알킬인 방법.
  35. 제30항에 있어서, 상기 실란이 시아노프로필디메틸알콕시실란, N,N'-(알콕시메틸실릴렌)비스[N-메틸-벤즈아미드], 클로로메틸디메틸알콕시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 방법.
  36. 제21항에 있어서, 상기 실란이 글리시드옥시프로필트리알콕시실란, 이소시아네이토프로필트리알콕시실란, 우레이도프로필트리알콕시실란, 머캅토프로필트리알콕시실란, 시아노에틸트리알콕시실란, 4,5-디히드로-1-(3-트리알콕시실릴프로필)이미다졸, 3-(트리알콕시실릴)-메틸 에스테르 프로판산, 트리알콕시[3-(옥시라닐알콕시)프로필]-실란, 2-메틸, 3-(트리알콕시실릴)프로필 에스테르 2-프로펜산, [3-(트리알콕시실릴)프로필]우레아, 클로로프로필메틸디알콕시실란, 1,2-에탄디일비스[알콕시디메틸] 실란, 디알콕시메틸페닐 실란, 시아노프로필디메틸알콕시실란, N,N'-(알콕시메틸실릴렌)비스[N-메틸-벤즈아미드], 클로로메틸디메틸알콕시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 방법.
  37. 제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 표면 금속 수산화물을 갖는 금속 산화물 연마제가 알루미나, 실리카, 세리아, 게르마니아, 티타니아 및 이들의 조합 중에서 선택된 것인 방법.
  38. 제21항에 있어서, 상기 연마제가 실리카로부터 선택된 것인 방법.
  39. 제21항에 있어서, 상기 기판 표면 모양이 산화물, 접착 재료, 금속층 또는 이들의 조합을 포함하는 층들로 이루어진 군 중에서 선택된 물질인 방법.
  40. 제21항에 있어서, 상기 기판이 각 표면 모양이 산화물, 접착 재료, 금속 및 이들의 조합 중에서 선택된 물질인 것인 다수의 표면 모양을 포함하는 것인 방법.
  41. 제21항에 있어서, 상기 기판 표면 모양이 산화물 모양인 방법.
  42. 제21항에 있어서, 상기 기판 모양이 구리 또는 구리 합금 모양인 방법.
  43. 제21항에 있어서, 상기 선택된 실란이 금속 모양의 존재 하에 산화물 모양 연마율을 감소시키는 것인 방법.
  44. 제21항에 있어서, 상기 기판 모양이 금속 모양인 방법.
  45. 제21항에 있어서, 상기 실란 화합물이 기판 금속 모양 연마를 촉진시키는 것인 방법.
  46. (a) 물 및 적어도 하나의 표면 금속 수산화물을 갖는 1종 이상의 금속 산화물 연마제를 혼합하고,
    (b) 아미노실란, 이의 이량체, 삼량체 및 올리고머 중에서 선택된 1종 이상의 실란을 상기 단계 (a)의 생성물에 첨가하여 화학 기계적 연마 슬러리를 형성하고,
    (c) 상기 화학 기계적 연마 슬러리를 연마 패드에 도포하고,
    (d) 기판 표면 모양을 상기 연마 패드와 접촉하도록 이동시키고, 상기 기판 표면 모양의 적어도 일부가 기판으로부터 제거될 때까지 상기 연마 패드를 기판 표면 모양과 연관되도록 이동시키는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 표면 모양을 포함하는 기판을 연마하는 방법.
  47. (a) 하기 화학식 1의 실란 화합물, 이의 이량체, 삼량체 및 올리고머를 표면 금속 수산화물을 갖는 적어도 1종의 연마제 입자를 포함하는 연마 패드에 도포하여 실란으로 개질된 연마제 입자를 포함하는 연마 패드를 형성하고,
    (b) 적어도 하나의 표면 모양을 포함하는 기판을 상기 실란으로 개질된 연마제 입자를 포함하는 연마 패드와 접촉시키고, 상기 기판을 상기 연마 패드와 연관되도록 이동시켜 표면 모양의 적어도 일부를 기판으로부터 제거하는 단계를 포함하는, 연마용 연마 패드를 개질시키는 방법.
    <화학식 1>
    Y-Si-(X1X2R)
    상기 식에서,
    Y는 히드록시 (-OH) 또는 가수분해성 치환체이고,
    X1및 X2는 각각 독립적으로 히드록시, 가수분해성 치환체 및 비가수분해성 치환체 중에서 선택되며,
    R은 비가수분해성 치환체이며,
    상기 비가수분해성 부분은 각각 독립적으로 알킬, 시클로알킬, 방향족, 할로겐, 관능화 알킬, 관능화 방향족 및 관능화 시클로알킬로 이루어진 군 중에서 선택되며, 이들의 탄소 원자 중 하나 이상은 산소, 질소, 황, 인, 할로겐 및 이들의 조합 중에서 선택된 하나 이상의 원자로 치환될 수 있다.
  48. 제47항에 있어서, 상기 실란 용액을 상기 패드를 콘디셔닝하기 전, 패드의 콘디셔닝 동안, 패드의 콘디셔닝 후 및 연마 이전, 연마 동안, 연마 이후 및 이들의 임의 조합된 시간에서 연마 패드에 도포하는 방법.
  49. 제47항에 있어서, 상기 실란을 연마 패드에 수성 실란 용액으로서 도포하는 방법.
  50. 제47항에 있어서, 상기 X1및 X2가 각각 히드록시 또는 가수분해성 치환체로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 방법.
  51. 제50항에 있어서, 상기 R이 알킬 및 관능화 알킬을 포함하는 화합물의 군 중에서 선택된 비가수분해성 치환체인 방법.
  52. 제51항에 있어서, 상기 실란 화합물이 글리시드옥시프로필트리알콕시실란, 이소시아네이토프로필트리알콕시실란, 우레이도프로필트리알콕시실란, 머캅토프로필트리알콕시실란, 시아노에틸트리알콕시실란, 4,5-디히드로-1-(3-트리알콕시실릴프로필)이미다졸, 3-(트리알콕시실릴)-메틸 에스테르 프로판산, 트리알콕시[3-(옥시라닐알콕시)프로필]-실란, 2-메틸, 3-(트리알콕시실릴)프로필 에스테르 2-프로펜산, [3-(트리알콕시실릴)프로필]우레아 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 방법.
  53. 제47항에 있어서, 상기 X1및 X2중에서 선택된 하나의 치환체가 비가수분해성 치환체인 방법.
  54. 제53항에 있어서, 상기 R과 상기 X1및 X2중에서 선택된 비가수분해성 치환체가 각각 독립적으로 알킬, 관능화 알킬 및 이들의 혼합물을 포함하는 화합물의 군 중에서 선택된 것인 방법.
  55. 제54항에 있어서, 상기 실란이 클로로프로필메틸디알콕시실란, 1,2-에탄디일비스[알콕시디메틸] 실란, 디알콕시메틸페닐 실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 방법.
  56. 제47항에 있어서, 상기 X1및 X2가 각각 비가수분해성 부분인 방법.
  57. 제56항에 있어서, 상기 R, X1및 X2가 각각 독립적으로 알킬, 관능화 알킬 및 이들의 혼합물을 포함하는 화합물의 군 중에서 선택된 것인 방법.
  58. 제57항에 있어서, 상기 알킬 및 관능화 알킬이 탄소 원자수 2 내지 25의 것인 방법.
  59. 제58항에 있어서, 상기 각 비가수분해성 치환체가 알킬니트릴, 알킬아미드, 알킬카르복실산, 알킬 할라이드, 알코올, 알킬우레이도 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 관능화 알킬인 방법.
  60. 제59항에 있어서, 상기 비가수분해성 부분 중 적어도 하나가 관능화 프로필 알킬인 방법.
  61. 제56항에 있어서, 상기 실란이 시아노프로필디메틸알콕시실란, N,N'-(알콕시메틸실릴렌)비스[N-메틸-벤즈아미드], 클로로메틸디메틸알콕시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 방법.
  62. 제47항에 있어서, 상기 실란이 글리시드옥시프로필트리알콕시실란, 이소시아네이토프로필트리알콕시실란, 우레이도프로필트리알콕시실란, 머캅토프로필트리알콕시실란, 시아노에틸트리알콕시실란, 4,5-디히드로-1-(3-트리알콕시실릴프로필)이미다졸, 3-(트리알콕시실릴)-메틸 에스테르 프로판산, 트리알콕시[3-(옥시라닐알콕시)프로필]-실란, 2-메틸, 3-(트리알콕시실릴)프로필 에스테르 2-프로펜산, [3-(트리알콕시실릴)프로필]우레아, 클로로프로필메틸디알콕시실란, 1,2-에탄디일비스[알콕시디메틸] 실란, 디알콕시메틸페닐 실란, 시아노프로필디메틸알콕시실란, N,N'-(알콕시메틸실릴렌)비스[N-메틸-벤즈아미드], 클로로메틸디메틸알콕시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 방법.
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  64. 제47항에 있어서, 상기 연마제가 실리카로부터 선택된 것인 방법.
  65. 제47항에 있어서, 상기 연마하고자 하는 기판 모양이 구리 모양 또는 구리 합금 모양 중에서 선택된 것인 방법.
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