(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体素子及びディスプレイ素子に適用される薄膜の表面平坦化工程を改善させ得る、コロイダルシリカの研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物の提供。【解決手段】コロイダルシリカの研磨粒子と、金属酸化物単分子錯化剤と、酸化剤と、ｐＨ調整剤、水溶性ポリマー又はこの２つとを含む、研磨用スラリー組成物。コロイダルシリカの研磨粒子は、スラリー組成物に対して０．０００１重量部ないし２０重量部で含まれる、研磨用スラリー組成物。【選択図】図１
2020002356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コロイダルシリカの研磨粒子と、
金属酸化物単分子錯化剤と、
酸化剤と、
ｐＨ調整剤、水溶性ポリマー又はこの２つと、含む、
研磨用スラリー組成物。
【請求項２】
前記コロイダルシリカの研磨粒子は、前記スラリー組成物に対して０．０００１重量部ないし２０重量部で含まれる、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項３】
前記コロイダル研磨粒子は、１０ｎｍ〜３００ｎｍである単一サイズ粒子であるか、１０ｎｍ〜３００ｎｍの２種以上の異なるサイズを有する混合粒子を含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項４】
前記コロイダルシリカの研磨粒子は、１０ｎｍ〜１５０ｎｍの第１サイズ及び１５０ｎｍ〜３００ｎｍサイズの第２サイズの粒子を含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項５】
前記金属酸化物単分子錯化剤は、前記スラリー組成物に対して０．００００１重量部ないし１０重量部で含まれる、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項６】
前記金属酸化物単分子錯化剤は、炭素数２以上５以下の酸性化合物であり、
ヒドロキシ基（−ＯＨ）、カルボニル基（Ｃ＝Ｏ）及びカルボン酸（−ＣＯＯＨ）からなる群から選択される１種以上の官能基を２つ以上含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項７】
金属酸化物単分子錯化剤は、グリオキシル酸、クエン酸、リンゴ酸、マレイン酸、マロン酸、シュウ酸、コハク酸、乳酸、酒石酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、酢酸、酪酸、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、グルタル酸、グリコール酸、ギ酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、フタル酸、プロピオン酸、ピルビン酸、ステアリン酸及び吉草酸からなる群から選択された１種以上を含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項８】
前記金属酸化物単分子錯化剤は、ｐＫａ１．０超過４．５以下である、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項９】
前記酸化剤の含量は、前記スラリー組成物の全体対比０．５％〜５％である、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１０】
前記酸化剤は、過酸化水素、尿素過酸化水素、尿素、過炭酸塩、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、過臭素酸、過臭素酸塩、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過マンガン酸、過マンガン酸塩、過硫酸塩、臭素酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸塩、ヨウ素酸塩、ヨウ素酸、過酸化硫酸アンモニウム、過酸化ベンゾイル、過酸化カルシウム、過酸化バリウム、過酸化ナトリウム及び過酸化尿素からなる群から選択された１種以上を含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１１】
前記ｐＨ調整剤は、酸性物質又は塩基性物質を含み、
前記酸性物質は、硝酸、塩酸、リン酸、硫酸、フッ化水素酸、臭素酸、ヨウ素酸、及びそれぞれの塩からなる群から選択された１種以上を含み、
前記塩基性物質は、アンモニウムメチルプロパノール（ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｍｅｔｈｙｌ  ｐｒｏｐａｎｏｌ：ＡＭＰ）、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ｔｅｔｒａ  ｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ：ＴＭＡＨ）、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、イミダゾール及びそれぞれの塩からなる群から選択された１種以上を含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１２】
前記水溶性ポリマーの含量は、１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍである、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１３】
前記水溶性ポリマーは、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリエチレングリコール、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、ビニルスルホン酸、及びビニルホスホン酸、ポリスチレンスルホン酸からなる群から選択される１種以上を含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１４】
前記研磨用スラリー組成物は、シリコン酸化膜、金属膜、金属酸化膜及び無機酸化膜からなる群から選択された１種以上を含む薄膜の研磨に適用される、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１５】
前記研磨用スラリー組成物は、半導体素子、ディスプレイ素子又はが２つの研磨工程に適用される、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１６】
前記金属膜及び金属酸化膜は、それぞれ、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ガリウム（Ｇａ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、ジンク（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニオビウム（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、ネオジム（Ｎｄ）、ルビジウム（Ｒｂ）、金（Ａｕ）及び白金（Ｐｔ）からなる群から選択された１種以上を含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１７】
前記無機酸化膜は、FTO(fluorine doped tin oxide、SnO2:F)、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、IGZO(indium gallium zinc oxide)、AZO(Al-doped ZnO)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、SnO2、ZnO、IrOx、RuOx及びNiOからなる群から選択された１種以上を含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１８】
前記研磨用スラリー組成物を用いた対象膜の研磨時の対象膜に対する研磨速度は、１００Å／ｍｉｎ以上である、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１９】
前記スラリー組成物を用いた対象膜の研磨後に表面の平坦度は、５％以下である、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項２０】
前記スラリー組成物を用いた対象膜の研磨後の素子の透明度は、研磨以前に比べて５％以上増加する、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨用スラリー組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では半導体及びディスプレイ産業分野において素子を構成する様々な薄膜の化学機械的な研磨（ＣＭＰ）工程が多く求められている。
【０００３】
化学機械的な研磨（ＣＭＰ）工程は、半導体ウェハー表面を研磨パッドに接して回転運動しながら研磨材と各種の化合物の含まれたスラリーを用いて平坦に研磨する工程を指す。一般的に、金属の研磨工程は、酸化剤によって金属酸化物（ＭＯｘ）が形成される過程と、形成された金属酸化物を研磨粒子が除去する過程が繰り返して生じるものと知られている。
【０００４】
半導体素子の配線として多く用いられるタングステン層の研磨工程も酸化剤と電位調節剤によってタングステン酸貨物（ＷＯ３）が形成される過程と、研磨粒子によってタングステン酸化物が除去される過程とを繰り返すメカニズムによって行われる。また、タングステン層の下部には絶縁膜が形成されたり、トレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）などのパターンが形成されてもよい。この場合、ＣＭＰ工程でタングステン層と絶縁膜の高い研磨選択比（ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）が求められる。ここで、絶縁膜に対するタングステンの研磨選択比を向上させるために、スラリーに様々な成分を添加したり、スラリーに含まれる酸化剤と触媒剤の含量を制御する。このような努力にもかかわらず、まだ高い研磨選択比を実現したり所望する研磨選択比を調節して研磨性能を向上させ得るタングステン研磨用スラリーが開発されていない。
【０００５】
また、高い伝導性と光透過率を有する無機物質として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）などが幅広く使用され、これはディスプレイ装置で基板の表面を覆うＩＴＯの薄層、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などのディスプレイ基板、及びパネル、タッチパネル、太陽電池などに透明電極、帯電防止フィルムなどで用いられている。一般的に、ＩＴＯ薄膜を基板に蒸着するために、ＤＣマグネトロンスパッタリング（ＤＣ−Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、ＲＦ−スパッタリング（ＲＦ−Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、イオンビームスパッタリング（Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、電子ビーム蒸発蒸着法（ｅ−Ｂｅａｍ  Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）などの物理的蒸着法と、ゾル−ゲル（Ｓｏｌ−Ｇｅｌ）、スプレー熱分解（Ｓｐｒａｙ  Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ）などの化学的蒸着法が用いられるが、この中で最も幅広く用いられるＤＣ−マグネトロンスパッタリングで製造された薄膜は、Ｒｒｍｓ１ｎｍ以上、Ｒｐｖ２０ｎｍ以上の高い表面の粗さを有するため、これを有機発光ダイオードに適用すれば、電流密度の集中により有機物が損傷して黒点などの不良が発生し、ＩＴＯ薄膜の不均一スクラッチ及び表面残留物（ＩＴＯ表面上に吸着した異質物）と共に、ＩＴＯ層に隣接するダイオードを介して流れる電流漏れの経路を提供し、混線及び低い抵抗を招く。
【０００６】
ＩＴＯ膜の平坦化により前記言及した問題を解決するための試みが行われている。代表的に、イオンビームスパッタリングとイオンメッキ法がある。しかし、このようなイオン補助蒸着法は、平らな表面を有する薄膜を蒸着することは可能であるが、蒸着速度が遅く、大面積化が難しいことから量産に適用し難く、製造された薄膜の表面を微細研磨して平坦化する方法、研磨能を有する表面を有するロード部材による平坦化方法、表面改質剤の沈着を用いる液体平坦化剤の適用、平坦化エッチング、加圧平坦化及び剥離（ａｂｌａｔｉｏｎ）などに提示されているが、従来における研磨、表面改質剤沈着、エッチングなどによる平坦化工程は、平坦化工程の後にＩＴＯ膜の表面に所望しないスクラッチ欠陥、表面の汚れなどを発生させる問題がある。
【０００７】
集積回路は、珪素支持体内又はその上で形成された数百個の活性装置から構成されるが、短絡されている活性装置は、機能性回路を形成できるように相互接続され、活性装置の各層は多重レベル相互連結方式によって連結されている。集積回路内の相互連結層は、一般的に第１金属層、相互連結層、第２金属層、相互連結層、そして第３金属層に連結された金属化レベルを有する。相互連結層として使用されているドーピング及び非ドーピング二酸化珪素（ＳｉＯ２）のような誘電体は、珪素支持体においても互いに異なるレベルの金属層を電気的に短絡させるために用いられる。
【０００８】
集積回路及び他の電子機器の製造において、伝導性、反伝導性、及び誘電性材料の多重層は、基板の表面上に蒸着されたり、表面から除去される。伝導性、反伝導性、及び誘電性材料の薄層は、数多くの蒸着技術によって蒸着される。現代の加工で普遍的な蒸着技術として、スパッタリングで公示されている物理的蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）及び電気化学プレーティング（ＥＣＰ）がある。
【０００９】
材料の層が連続的に蒸着されて除去されるため、基板の最上層の表面は、表面の全般にわたって平坦でなく、平坦化が求められる。表面の平坦化、又は表面の「研磨」は、基板の表面から材料を除去して一般に平らな表面を形成させる工程である。平坦化は、粗い表面、凝集した材料、結晶格子、損傷部位、かかれた跡、及び汚染された層、又は汚染された材料のような、好ましくない表面形態及び表面欠陥を除去するために有効である。また、平坦化は、金属化及び加工の後続段階のためにフィーチャーを充填せ、平坦な表面を提供するために使用された蒸着し過ぎた材料を除去することによって、基板上にフィーチャーを形成させるために有効である。
【００１０】
金属ＣＭＰ工程は、酸化剤によって形成された酸化膜を研磨粒子が除去する過程を繰り返し行われるものと知られ、研磨率の向上のためには酸化過程をはやくしたり、形成された酸化膜を円滑に除去する側面を考慮してスラリーをデザインする。金属を容易に腐食させる酸化物の濃度を増加させて研磨速度を向上させる方法があるが、腐食速度の上昇によりシーム（ｓｅａｍ）やコンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）部分などの素子の電気的特性のために配線層を形成しなければならない部分まで腐食が発生し、むしろ、素子の信頼度及び収率が減少することもある。
スラリーに含まれた酸化剤によって形成された酸化膜を除去する過程は、物理的な作用と化学的な作用が同時に考慮される。物理的な部分は主に研磨粒子に関するもので、研磨粒子の濃度又は大きさに関わっている。研磨粒子の濃度が高いほど研磨速度は向上するものの、高い濃度の研磨粒子は、スクラッチなどの欠陥を引き起こし、スラリーの分散安定性を阻害させて使用できる期間を短縮させることもする。研磨粒子の大きさは、適切な領域があるものとして知られ、小さ過ぎたり大き過ぎる場合はむしろ研磨速度が減少されてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述した問題を解決するためのもので、半導体素子及びディスプレイ素子に適用される薄膜の表面平坦化工程を改善させ得る、コロイダルシリカの研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物を提供する。
より具体的に、本発明の一実施形態により、コロイダルシリカの研磨粒子と、酸化剤と、金属酸化物単分子錯化剤と、水溶性ポリマーとを含む研磨用スラリー組成物を提供する。
本発明の一実施形態により、コロイダルシリカの研磨粒子と、酸化剤と、金属酸化物単分子錯化剤と、ｐＨ調整剤とを含む研磨用スラリー組成物に関する。
しかし、本発明が解決しようとする課題は、以上で言及したものなどにより制限されることなく、言及されない更なる課題は、下記の記載によって当該の分野当業者にとって明確に理解されるのであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施形態に応じて、コロイダルシリカの研磨粒子と、金属酸化物単分子錯化剤と、酸化剤と、ｐＨ調整剤、水溶性ポリマー又はこの２つとを含む研磨用スラリー組成物に関する。
本発明の一実施形態に応じて、コロイダルシリカの研磨粒子と、酸化剤と、金属酸化物単分子錯化剤と、ｐＨ調整剤とを含む研磨用スラリー組成物に関する。
本発明の一実施形態に係る研磨用スラリー組成物は、コロイダルシリカの研磨粒子と、酸化剤と、金属酸化物単分子錯化剤と、水溶性ポリマーとを含む研磨用スラリー組成物に関する。
本発明の一実施形態により、前記コロイダルシリカの研磨粒子は、前記スラリー組成物に対して０．０００１重量部ないし２０重量部で含まれ得る。
本発明の一実施形態により、前記コロイダルシリカの研磨粒子は、前記スラリー組成物に対して０．５重量部超過及び５重量部以下で含まれ得る。
本発明の一実施形態により、前記コロイダルシリカの研磨粒子の大きさは、１０ｎｍ〜３００ｎｍであり得る。
本発明の一実施形態により、前記コロイダルシリカの研磨粒子は、ｐＨ１ないし１２で、−１ｍＶないし−１００ｍＶジェッタ電位を有し得る。
本発明の一実施形態により、前記コロイダルシリカの研磨粒子は、１０ｎｍ〜３００ｎｍである単一サイズ粒子であるか、１０ｎｍ〜３００ｎｍの２種以上の異なるサイズを有する混合粒子を含み得る。
本発明の一実施形態により、前記コロイダルシリカの研磨粒子は、１０ｎｍ〜１５０ｎｍの第１サイズ及び１５０ｎｍ〜３００ｎｍサイズの第２サイズの粒子を含み得る。
本発明の一実施形態により、前記金属酸化物単分子錯化剤は、有機酸を含み、前記有機酸は、グリオキシル酸、クエン酸、リンゴ酸、マレイン酸、マロン酸、シュウ酸、コハク酸、乳酸、酒石酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、酢酸、酪酸、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、グルタル酸、グリコール酸、ギ酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、フタル酸、プロピオン酸、ピルビン酸、ステアリン酸及び吉草酸からなる群から選択された１種以上を含み得る。
本発明の一実施形態により、前記金属酸化物単分子錯化剤は、前記スラリー組成物に対して０．００００１重量部ないし１０重量部で含まれ得る。
本発明の一実施形態により、前記ｐＨ調整剤は、酸性物質又は塩基性物質を含み、前記酸性物質は、硝酸、塩酸、リン酸、硫酸、フッ化水素酸、臭素酸、ヨウ素酸、ギ酸、マロン酸、マレイン酸、シュウ酸、酢酸、アジピン酸、クエン酸、プロピオン酸、フマル酸、乳酸、サリチル酸、ピメリン酸、安息香酸、コハク酸、フタル酸、酪酸、グルタル酸、グルタミン酸、グリコール酸、アスパラギン酸、酒石酸及びそれぞれの塩からなる群から選択された１種以上を含み、前記塩基性物質は、アンモニウムメチルプロパノール（ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｍｅｔｈｙｌ  ｐｒｏｐａｎｏｌ：ＡＭＰ）、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ｔｅｔｒａ  ｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ：ＴＭＡＨ）、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、イミダゾール及びそれぞれの塩からなる群から選択された１種以上を含み得る。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物は、シリコン酸化膜、金属膜、金属酸化膜及び無機酸化膜からなる群から選択された１種以上を含む薄膜の研磨に適用され得る。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物は、半導体素子、ディスプレイ素子又はが２つの研磨工程に適用され得る。
本発明の一実施形態により、前記金属膜及び金属酸化膜は、それぞれ、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ガリウム（Ｇａ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、ジンク（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニオビウム（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、ネオジム（Ｎｄ）、ルビジウム（Ｒｂ）、金（Ａｕ）及び白金（Ｐｔ）からなる群から選択された１種以上を含み得る。
本発明の一実施形態により、前記無機酸化膜は、FTO(fluorine doped tin oxide、SnO2:F)、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、IGZO(indium gallium zinc oxide)、AZO(Al-doped ZnO)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、 IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、SnO2、ZnO、IrOx、RuOx及びNiOからなる群から選択された１種以上を含み得る。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物を用いた対象膜の研磨時の対象膜に対する研磨速度は、１００Å／ｍｉｎ以上であり得る。
本発明の一実施形態により、前記スラリー組成物を用いた対象膜の研磨後に表面の平坦度は、５％以下であり得る。
本発明の一実施形態により、前記スラリー組成物を用いた対象膜の研磨後の素子の透明度は、研磨以前に比べて５％以上増加し得る。
本発明の一実施形態により、前記研磨用スラリー組成物を用いた酸化膜の研磨時、酸化膜に対する研磨率は、１００Å／ｍｉｎ〜２００Å／ｍｉｎであり得る。
本発明の一実施形態により、前記金属酸化物単分子錯化剤は、ｐＫａ１．０超過４．５以下であり得る。
本発明の一実施形態により、前記金属酸化物単分子錯化剤は、炭素数２以上５以下の酸性化合物であり、ヒドロキシ基（−ＯＨ）、カルボニル基（Ｃ＝Ｏ）及びカルボン酸（−ＣＯＯＨ）からなる群から選択される１種以上の官能基を２つ以上含み得る。
本発明の一実施形態により、前記金属酸化物単分子錯化剤は、研磨用スラリー組成物に対して０．１重量部ないし１．０重量部であり得る。
本発明の一実施形態により、前記金属酸化物単分子錯化剤は、マロン酸、酒石酸、グリオキシル酸、シュウ酸、乳酸及びグルタル酸からなる群から選択される１種以上を含み得る。
本発明の一実施形態により、前記コロイダルシリカの研磨粒子の含量は、前記スラリー組成物に対して１重量部ないし１０重量部であり得る。
本発明の一実施形態により、前記酸化剤は、過酸化水素、尿素過酸化水素、尿素、過炭酸塩、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、過臭素酸、過臭素酸塩、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過マンガン酸、過マンガン酸塩、過硫酸塩、臭素酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸塩、ヨウ素酸塩、ヨウ素酸、過酸化硫酸アンモニウム、過酸化ベンゾイル、過酸化カルシウム、過酸化バリウム、過酸化ナトリウム及び過酸化尿素からなる群から選択された１種以上を含み得る。
本発明の一実施形態により、前記酸化剤の含量は、前記スラリー組成物に対して０．５重量部ないし５重量部であり得る。
本発明の一実施形態により、前記水溶性ポリマーは、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリエチレングリコール、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、ビニルスルホン酸、及びビニルホスホン酸、ポリスチレンスルホン酸からなる群から選択される１種以上を含み得る。
本発明の一実施形態により前記水溶性ポリマーの含量は、１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍであり得る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、コロイダルシリカの研磨粒子を適用して各研磨対象の膜質に対する十分な研磨量を確保し、研磨工程の際にスクラッチ性の欠陥がフリー又は最小化される研磨用スラリー組成物を提供できる。
【００１４】
本発明の研磨用スラリー組成物は、化学機械的な研磨工程（ＣＭＰ）によって半導体素子及びディスプレイ素子の平坦化工程に適用され、具体的には、無機酸化膜及びディスプレイ素子に用いられる無機酸化膜の平坦化工程に適用することができる。
【００１５】
本発明の研磨用スラリー組成物は、酸化膜、金属膜、及び無機酸化膜の平坦化工程が必要な半導体配線用素子、ディスプレイ基板、パネルなどに平坦度及び／又は透過度を確保し、後工程に対する効率性を増大させ得る。
【００１６】
本発明の研磨用スラリー組成物は、１次粒子及び２次粒子の大きさが異なるコロイダルシリカの研磨粒子を適用して各研磨対象膜質に対する十分な研磨量を確保し、研磨工程の後に研磨膜質の表面の粗さ（Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）及びヘイズ（Ｈａｚｅ）を改善し、後工程で光学物性を確保できる研磨用スラリー組成物を提供することができ、金属錯化剤をさらに含んで、金属酸化物の化学的研磨速度が向上して被研磨膜の研磨率を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態５乃至９及び比較例４乃至６によって製造されたスラリー組成物の研磨率グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付する図面を参照しながら実施形態を詳細に説明する。しかし、実施形態には様々な変更が加えられ、特許出願の権利範囲がこのような実施形態によって制限されたり限定されることはない。実施形態に対する全ての変更、均等物ないし代替物が権利範囲に含まれるものとして理解されなければならない。
【００１９】
本明細書で用いた用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられるものであって、本発明を限定しようとする意図はない。単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味をもたない限り複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。
【００２０】
異なる定義がされない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含むここで用いる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。
【００２１】
また、添付図面を参照して説明することにおいて、図面符号に関係なく同じ構成要素は同じ参照符号を付与し、これに対する重複する説明は省略する。実施形態の説明において関連する公知技術に対する具体的な説明が実施形態の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
【００２２】
以下、本発明の研磨用スラリー組成物について実施形態を参照して具体的に説明する。しかし、本発明がこのような実施形態に制限されることはない。
【００２３】
本発明は、研磨用スラリー組成物に関し、本発明の一実施形態に応じて、前記スラリー組成物は、コロイダルシリカの研磨粒子と、酸化剤と、金属酸化物単分子錯化剤と、ｐＨ調整剤、水溶性ポリマー又はこの２つを含み得る。
【００２４】
本発明の一実施形態に応じて、前記コロイダルシリカの研磨粒子は、前記スラリー組成物に対して０．０００１重量部ないし２０重量部、０．０００１重量部ないし１０重量部、１重量部ないし１０重量部、又は０．５超過ないし５重量部以下に含み得る。前記範囲内に含まれれば、研磨後に透明度及び／又は平坦化を改善させ、欠陥及びスクラッチなどの欠点を最小化する。
【００２５】
前記コロイダルシリカの研磨粒子は、非晶質シリカ微粒子が流体で安定的な分散状態であるコロイド状態をなしていることを意味し、様々な応用分野に適用されているが、その一例として、無機ペイント製造のためのバインダ、耐熱及び光学コーティング剤、研磨用としてＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）スラリーなどに適用され得る。
【００２６】
前記コロイダルシリカの研磨粒子は、研磨用スラリー組成物内で研磨粒子の機能を行うだけではなく、金属膜を酸化させる酸化剤の機能を同時に行うこともできる。前記ＣＭＰは、加工対象と目的に応じて層間絶縁膜（ＩＬＤ：ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）を形成する酸化膜（ｏｘｉｄｅ）ＣＭＰ、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）のような金属配線を形成させる金属（Ｍｅｔａｌ）ＣＭＰ、素子間の電気的な絶縁性を高め、その動作特性と集積度を向上させる素子分離（ＳＴＩ：ｓｈａｌｌｏｗ  ｔｒｅｎｃｈ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）ＣＭＰに分類されるが、その中で本発明では酸化膜（ｏｘｉｄｅ）ＣＭＰにおいて主に使用しているスラリーの種類としてｏｘｉｄｅ  ＣＭＰに用いられるシリカ研磨粒子を使用する。
【００２７】
前記コロイダルシリカの研磨粒子の大きさは、１０ｎｍ〜３００ｎｍであり得る。前記粒子の大きさが１０ｎｍ未満の場合には、小さい粒子が発生し過ぎて研磨対象膜の平坦性が低下し、研磨対象膜の表面に過量の欠陥が発生して研磨率が低下し、３００ｎｍ超過の場合は、単分散性を達成できず機械的な研磨後に平坦度、透明度、及び欠陥の調節に困難が生じる。前記の大きさは、粒子の形態に応じて直径、長さ、厚さなどを意味する。
【００２８】
前記コロイダルシリカの研磨粒子は、スラリー内の分散性、研磨対象膜の研磨性能、平坦化及び透明度を改善させるために、１０ｎｍ〜３００ｎｍである単一サイズ粒子であるか、１０ｎｍ〜３００ｎｍの２種以上の異なるサイズを有する混合粒子を含んでもよい。例えば、前記コロイダルシリカの研磨粒子は、１０ｎｍ〜１５０ｎｍ、又は１０ｎｍ〜４０ｎｍの第１サイズ（１次粒子）及び４０ｎｍ〜１００ｎｍサイズ、又は１５０ｎｍ〜３００ｎｍサイズの第２サイズ（２次粒子）の粒子を含んでもよい。
【００２９】
前記コロイダルシリカの研磨粒子の形状は、球形、角形、針状及び板状からなる群から選択された１種以上を含んでもよい。
【００３０】
前記コロイダルシリカの研磨粒子は、ｐＨ１ないし１２で、−１ｍＶないし−１００ｍＶジェッタ電位、ｐＨ１ないし６で、−１０ｍＶないし−７０ｍＶのジェッタ電位、又はｐＨ２．５ないし６で、−１０ｍＶないし−７０ｍＶを有してもよい。これは酸性領域でも高いジェッタ電位の絶対値を示し、これによって分散安定性が高くて研磨対象膜に対する優秀な研磨力を実現することができる。
【００３１】
前記コロイダルシリカの研磨粒子は、研磨用スラリー組成物内で研磨粒子の機能を行うだけではなく、金属膜を酸化させる酸化剤の機能を同時に行うこともできる。
【００３２】
前記コロイダルシリカの研磨粒子は、高い分散安定性を有する研磨用スラリー組成物を製造できる。また、研磨対象膜、たとえは、無機酸化膜の酸化を促進して無機酸化膜を容易に研磨させることができる高い研磨特性を実現し、スクラッチ欠陥を最小化し、ＩＴＯなどのような無機酸化膜の平坦度及び透明度を向上させ得る。
【００３３】
前記コロイダルシリカの研磨粒子の製造方法は、当業界で知られている粒子製造方法であれば、特に制限されないが、その一例として、水熱合成法、ゾルゲル法、沈殿法、又は直接酸化法が挙げられる。
【００３４】
前記コロイダルシリカの研磨粒子の粒子大きさが増加するほど研磨率は増加するが、被研磨膜の表面の粗さが発生し、ヘイズ低減などの問題が生じる。
【００３５】
前記コロイダルシリカの研磨粒子の大きさ及びそれぞれ異なる大きさによる凝集度は、研磨される被研磨膜の表面スクラッチ発生の有無と関係のある要素である。ここで、前記１次粒子及び２次粒子による凝度の比率を適切な程度に制御すれば、研磨工程後に研磨膜質の表面の粗さ及びヘイズを改善して後工程で光学物性を確保できる研磨用スラリー組成物を提供し、また、研磨選択比を向上させることができ、研磨工程の時間を減らして生産性を向上することができる。
【００３６】
前記大きさの異なる１次粒子及び２次粒子のコロイダルシリカ粒子の粒子サイズごとの研磨特性は互いに異なり、これを適切に混合することで上昇した作用効果を達成することができる。
【００３７】
前記１次粒子及び２次粒子は、研磨粒子のアンサンブル構造及び性質を調節できる好ましい方法として、自ら組立形成することができ、前記１次粒子が互いに凝集されて２次粒子を形成し得る。
【００３８】
前記コロイダルシリカの研磨粒子の１０ｍ２／ｇ〜１５０ｍ２／ｇ範囲内の比表面積を有する場合、相対的に低い多孔性を有して研磨効率を改善させることができる。
【００３９】
前記コロイダルシリカの研磨粒子の比表面積は、ＮａＯＨを用いて滴定することによって測定される。
【００４０】
本発明の一実施形態に応じて、前記金属酸化物単分子錯化剤は、酸化剤と共に相互作用して研磨結果を向上させる。前記金属酸化物単分子錯化剤は、表面錯化現象を介して表面の粗さに影響を与える金属イオンを錯化合物として結合し、表面の粗さ向上効果をもたらす。また、前記金属酸化物単分子錯化剤は、キレート剤として適用され得る。
【００４１】
前記金属酸化物単分子錯化剤は、ｐＫａ１．０超過４．５以下であってもよい。前記金属酸化物単分子錯化剤は、ｐＫａ値が１．０超過４．５以下を満足するだけではなく、炭素個数が２ないし５以下、及び／又は無機膜質に対する研磨率が１００Å／ｍｉｎ超過であることを同時に満足する。
【００４２】
前記金属酸化物単分子錯化剤は、炭素数２以上５以下の酸性化合物であり、ヒドロキシ基（−ＯＨ）、カルボニル基（Ｃ＝Ｏ）及びカルボン酸（−ＣＯＯＨ）からなる群から選択される１種以上の官能基を２つ以上含み得る。
【００４３】
前記金属酸化物単分子錯化剤は、酸化剤と共に相互作用して研磨結果を向上させる。
【００４４】
前記金属酸化物単分子錯化剤は酸性化合物として、好ましくは、ｐＫａ１．０超過４．５以下であってもよく、より好ましくは、１．２５以上４．３以下であり、同時に、炭素個数が２ないし５以下であり、無機膜質に対する研磨率が１００Å／ｍｉｎ超過であり得る。
【００４５】
前記ｐＫａ条件、炭素個数及び無機膜質に対する研磨率の条件を全て満足する金属酸化物単分子錯化剤は、表面の錯化現象を介して表面の粗さに影響を与える金属イオンを錯化合物として結合し、表面の粗さの向上効果をもたらすことができる。
【００４６】
前記金属酸化物単分子錯化剤は、前記化学分析を介して酸化剤含量による同電位分極の曲線を描写するとき、相対的に高い電流密度値を示し、これは、電流密度値が高いほど腐食速度が速いため、酸化による研磨が盛んに起きるものとして理解される。
【００４７】
前記金属酸化物単分子錯化剤は、ヒドロキシ基（−ＯＨ）、カルボニル基（Ｃ＝Ｏ）及びカルボキシ基（−ＣＯＯＨ）からなる群から選択される１種以上の官能基を２つ以上含み、前記官能基は、電気陰性度の高い酸素が電子を引っ張って酸度を有するものである。
【００４８】
前記金属酸化物単分子錯化剤を用いる場合、ＣＭＰ研磨が持続しながら続けて発生する金属酸化物を持続的にキレート化し、金属酸化物が再び研磨される金属層に再吸着されることを持続的に防止できる。
【００４９】
前記金属酸化物単分子錯化剤は、クエン酸、リンゴ酸、マレイン酸、マロン酸、シュウ酸、コハク酸、乳酸、酒石酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、酢酸、酪酸、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、グルタル酸、グリコール酸、ギ酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、フタル酸、プロピオン酸、ピルビン酸、ステアリン酸及び吉草酸からなる群から選択された１種以上を含んでもよい。
【００５０】
前記金属酸化物単分子錯化剤は、マロン酸、酒石酸、グリオキシル酸、シュウ酸、乳酸及びグルタル酸からなる群から選択される１種以上を含み得る。
【００５１】
前記金属酸化物単分子錯化剤は、前記スラリー組成物に対して０．００００１重量部〜１０重量部；０．０１重量部〜５重量部、又は、０．１重量部ないし１．０重量部で含まれ、前記範囲内に含まれれば、スラリー組成物の粒子分散性及び安定性を確保するだけではなく、前記金属酸化物単分子錯化剤が酸化剤との相互作用又は反作用効果を高めると同時に、研磨用スラリー組成物内で安定性を保持して均一な酸化膜を形成することができる。
【００５２】
前記金属酸化物単分子錯化剤は、酸化剤が金属表面を酸化させて研磨を容易にする役割を果たすとき、過酸化が生じて不動態層が生成し過ぎれば、むしろ研磨率及び表面の荒さが低下することを防止できる。
【００５３】
前記金属酸化物単分子錯化剤を使用することにより、研磨速度を持続的に増加させ、表面の欠陥減少を具現することができる。
【００５４】
前記金属酸化物単分子錯化剤は、単独で使用されたり、又は補助錯化剤をさらに含んで使用されてもよい。
【００５５】
本発明の一実施形態に応じて、前記ｐＨ調整剤は、研磨対象膜の腐食又は研摩機の腐食を防止して研磨性能に適切なｐＨ範囲を実現するためのものとして、酸性物質又は塩基性物質を含み、前記酸性物質は、硝酸、塩酸、リン酸、硫酸、フッ化水素酸、臭素酸、ヨウ素酸、ギ酸、マロン酸、マレイン酸、シュウ酸、酢酸、アジピン酸、クエン酸、酢酸、プロピオン酸、フマル酸、サリチル酸、ピメリン酸、安息香酸、コハク酸、フタル酸、酪酸、グルタル酸、グルタミン酸、グリコール酸、乳酸、アスパラギン酸、酒石酸及びそれぞれの塩からなる群から選択された１種以上を含み、前記塩基性物質は、アンモニウムメチルプロパノール（ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｍｅｔｈｙｌ  ｐｒｏｐａｎｏｌ；ＡＭＰ）、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ｔｅｔｒａ  ｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ；ＴＭＡＨ）、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、イミダゾール及びそれぞれの塩からなる群から選択された１種以上を含んでもよい。
【００５６】
本発明の一実施形態に応じて、前記酸化剤は、過酸化水素、尿素過酸化水素、尿素、過炭酸塩、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、過臭素酸、過臭素酸塩、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過マンガン酸、過マンガン酸塩、過硫酸塩、臭素酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸塩、ヨウ素酸塩、ヨウ素酸、過酸化硫酸アンモニウム、過酸化ベンゾイル、過酸化カルシウム、過酸化バリウム、過酸化ナトリウム及び過酸化尿素からなる群から選択された１種以上を含んでもよい。
【００５７】
前記酸化剤は、前記スラリー組成物に対して０．００５重量部ないし１０重量部、０．０５重量部ないし５重量部、又は０．５重量部ないし５重量部で含まれてもよい。前記範囲内に含まれれば、研磨対象膜に対する適切な研磨速度を提供し、酸化剤の含量増加による研磨対象膜の腐食、エロージョンの発生及び表面がハード（ｈａｒｄ）になることを防止できる。
【００５８】
本発明の一実施形態に係る前記水溶性ポリマーは、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリエチレングリコール、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、ビニルスルホン酸、及びビニルホスホン酸、ポリスチレンスルホン酸からなる群から選択される１種以上を含み得る。
【００５９】
前記水溶性ポリマーは、好ましくは、ポリアクリル酸、ポルリスチレンスルホン酸又は両方を含み得る。
【００６０】
前記水溶性ポリマーは、他の添加剤と共に作用して被研磨膜に対する選択比の調節を可能に調節できる。
【００６１】
前記水溶性ポリマーの含量は、１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍであり得る。
【００６２】
前記水溶性ポリマーの含量が１ｐｐｍ未満である場合、添加剤の含量が低くて添加剤に対する作用がほとんどなく、５０ｐｐｍを超過して使用する場合、共に添加された他の種類の添加剤が役割を十分に行うことができず、選択比の調節が難しい。
【００６３】
本発明の係る研磨用スラリー組成物のｐＨは、研磨粒子により分散安定性及び滴定な研磨速度を出すために調節されることが好ましく、前記研磨用スラリー組成物のｐＨは、１〜１２、好ましくは、１〜６の酸性ｐＨ範囲を有し得る。
【００６４】
前記研磨用スラリー組成物は、−１ｍＶないし−１００ｍＶジェッタ電位、好ましくは、−１０ｍＶないし−７０ｍＶジェッタ電位を有し得る。ジェッタ電位の絶対値が高ければ、粒子どうしに押し出す力が強くなって凝集がよく発生しない。したがって、本発明の前記研磨用スラリー組成物は、酸性領域でも高いジェッタ電位絶対値を示し、これによって分散安定性が高くて優秀な研磨力を実現することができる。
【００６５】
本発明の一実施形態に応じて、前記研磨用スラリー組成物は、半導体素子及びディスプレイ素子、又はこの２つの研磨工程に適用されてもよい。
【００６６】
前記研磨用スラリー組成物は、絶縁膜、金属膜、金属酸化膜、及び無機酸化膜からなる群から選択された１種以上を含む薄膜を研磨対象膜にする半導体素子及びディスプレイ素子の平坦化工程に適用されてもよい。例えば、絶縁膜、金属膜、金属酸化膜及び／又は無機酸化膜が適用された半導体素子及び無機酸化膜が適用されたディスプレイ素子の平坦化工程に適用されてもよい。
【００６７】
前記絶縁膜は、珪素又は酸化珪素膜であってもよく、前記金属膜及び金属酸化膜は、それぞれ、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ガリウム（Ｇａ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、ジンク（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニオビウム（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、ネオジム（Ｎｄ）、ルビジウム（Ｒｂ）、金（Ａｕ）及び白金（Ｐｔ）からなる群から選択された１種以上を含んでもよい。
【００６８】
前記無機酸化膜は、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ガドリニウム、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、ジンク（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニオビウム（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、アンチモニー（Ｓｂ）、及びイリジウム（Ｉｒ）からなる群から選択された１種以上を含む酸化物、窒化物又はこの２つを含み、ハロゲンなどがドーピングされる。例えば、FTO(fluorine doped tin oxide、SnO2:F)、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、IGZO(indium gallium zinc oxide)、AZO(Al-doped ZnO)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、GZO(Ga-doped ZnO)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、 IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、SnO2、ZnO、IrOx、RuOx及びNiOからなる群から選択された１種以上を含んでもよい。好ましくは、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）であってもよい。
【００６９】
前記半導体素子及びディスプレイ素子の平坦化工程は、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ガリウム（Ｇａ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、ジンク（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニオビウム（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、アンチモニー（Ｓｂ）、及びイリジウム（Ｉｒ）からなる群から選択された１種以上を含む元素の窒化膜、例えば、ＳｉＮなどの窒化膜、Ｈｆ系、Ｔｉ系、Ｔａ系の酸化物などの高誘電率膜と、シリコン、非晶質シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、有機半導体などの半導体膜と、ＧｅＳｂＴｅなどの相変化膜と、ポリイミド系、ポリベンゾオキサゾール系、アクリル系、エポキシ系、フェノール系などの重合体の樹脂膜などにさらに適用されてもよい。
【００７０】
前記ディスプレイ素子は、基板又はパネルであってもよく、ＴＦＴ又は有機電界発光ディスプレイ素子であってもよい。
【００７１】
本発明の一実施形態に応じて、前記研磨用スラリー組成物は、ガラス、シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、サファイア、プラスチックなどからなる群から選択された１種以上を含む基板の研磨工程にさらに適用されてもよい。
【００７２】
本発明の一実施形態に応じて、前記研磨用スラリー組成物の研磨対象膜に対する研磨速度は、１００Å／ｍｉｎ以上、５００Å／ｍｉｎ以上、又は１０００Å／ｍｉｎ以上であってもよい。例えば、前記研磨用スラリー組成物を用いた酸化膜の研磨時、酸化膜に対する研磨率は、１００Å／ｍｉｎ〜２００Å／ｍｉｎであってもよい。
【００７３】
前記研磨率は、研磨が終了したウェハー薄膜コーティングの厚さ測定機で酸化膜の厚さを測定したものである。前記研磨率は、［研磨前ウェハーの厚さ−研磨後ウェハーの厚さ］／１ｍｉｎを測定した値である。前記研磨率が１００Å／ｍｉｎ未満である場合、十分な研磨速度及びこれによる選択比が裏付けられないため、品質が低下する恐れがあり、２００Å／ｍｉｎを超過する場合はエッチングし過ぎる恐れがある。  本発明の一実施形態に応じて、前記研磨用スラリー組成物を用いた前記研磨対象膜の研磨後に表面の平坦度は５％以下であってもよい。
【００７４】
本発明の一実施形態に応じて、前記研磨用スラリー組成物を用いた前記研磨対象膜の研磨後、表面の山対谷（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｖａｌｌｅｙ；ＰＶ）の値が１００ｎｍ以下であるか、表面の粗さ（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）が１０ｎｍ以下である。山対谷値及び表面の粗さ程度は、原子顕微鏡で測定し得る。
【００７５】
本発明の一実施形態に応じて、前記研磨用スラリー組成物を用いた前記研磨対象膜の研磨後、素子の透明度は５％以上増加し得る。
【００７６】
以下、下記の実施形態及び比較例を参照して本発明を詳細に説明する。しかし、本発明の技術的な思想がこれによって制限されたり限定されることはない。
【００７７】
実施形態１：コロイダルシリカの研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物
コロイダルシリカの研磨粒子４重量％、酸化剤として過酸化水素０．５重量％、金属酸化物単分子錯化剤としてマロン酸０．１重量％、及びｐＨ調整剤として硝酸を添加し、ｐＨ２．５の研磨用スラリー組成物を製造した。
【００７８】
実施形態２：コロイダルシリカの研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物
金属酸化物単分子錯化剤を１．００重量％で含有した他は実施形態１と同じ方法に基づいて研磨用スラリー組成物を製造した。
【００７９】
実施形態３：コロイダルシリカの研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物
コロイダルシリカの研磨粒子６重量％及び金属酸化物単分子錯化剤を０．０７重量％で含有した他は実施形態１と同じ方法に基づいて研磨用スラリー組成物を製造した。
【００８０】
実施形態４：コロイダルシリカの研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物
コロイダルシリカの研磨粒子０．５重量％及び金属酸化物単分子錯化剤を０．５重量％で含有した他は実施形態１と同じ方法に基づいて研磨用スラリー組成物を製造した。
【００８１】
比較例１：シリカ研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物
市販されているシリカ研磨粒子を用いて金属酸化物単分子錯化剤を適用することなく研磨粒子２重量％を適用したこと他は実施形態１と同じ方法に基づいて研磨用スラリー組成物を製造した。
【００８２】
（１）分散安定性の評価（ジェッタ電位変化）
実施形態１及び比較例１の研磨粒子の分散安定性を評価するために、実施形態１及び比較例１に係る研磨粒子の初期ジェッタ電位と１０日後のジェッタ電位とを比較した。下記の表１は、本発明の実施形態１及び比較例１に係る研磨粒子の初期ジェッタ電位と１０日後のジェッタ電位を比較したものである。
【００８３】
【表１】
2020002356.tif 000003
【００８４】
表１を参照すると、本発明のコロイダルシリカの研磨粒子の場合、１０日後にも高いジェッタ電位絶対値によって比較例１の研磨粒子よりも分散安の定性が高いことが確認される。
【００８５】
（２）研磨特性評価
実施形態及び比較例の研磨用スラリー組成物を用いて下記のような研磨条件でＩＴＯ膜の含有基板を研磨した。
［研磨条件］
１．研磨装備：Ｂｒｕｋｅｒ社のＣＥＴＲ  ＣＰ−４
２．ウェハー：６ｃｍＸ６ｃｍ  ＩＴＯ膜透明基板
３．プラテン圧力（ｐｌａｔｅｎ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）：３ｐｓｉ
４．スピンドルスピード（ｓｐｉｎｄｌｅ  ｓｐｅｅｄ）：６９ｒｐｍ
５．プラテンスピード（ｐｌａｔｅｎ  ｓｐｅｅｄ）：７０ｒｐｍ
６．流量（ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）：１００ｍｌ／ｍｉｎ
【００８６】
研磨特性を評価するために、実施形態及び比較例に係る研磨用スラリー組成物を用いてＩＴＯ膜基板の研磨後の研磨速度及び平坦度を比較した。下記の表２は、本発明の実施形態及び比較例に係る研磨用スラリー組成物を用いてＩＴＯ膜基板の研磨後の研磨速度及び平坦度を示したものである。
【００８７】
【表２】
2020002356.tif 000004
【００８８】
表２を参照すると、本発明の実施形態１〜４に係るコロイダルシリカを適用した研磨用スラリー組成物を使用する場合、ＩＴＯ膜に対する研磨速度及び平坦度が全て優秀であり、スクラッチ性の欠陥を最小化して基板の透明度が改善されたことが確認される。
【００８９】
実施形態５
研磨材としてコロイダルシリカを０．５％含量、酸化剤として、過酸化水素０．５％、ｐＫａ４．５以下の炭素数２〜５を有する金属酸化物錯化剤としてマロン酸（ｐＫａ２．８）０．５重量％添加し、水溶性ポリマーとしてポリアクリル酸及びポリスチレンスルホン酸を２５ｐｐｍ含量に追加した。
【００９０】
実施形態６
ｐＫａ４．５以下の炭素数２〜５を有する金属酸化物錯化剤として、マロン酸の代わりに酒石酸（ｐＫａ２．９）を添加したことを除いては、前記実施形態１と同一に製造した。
【００９１】
実施形態７
ｐＫａ４．５以下の炭素数２〜５を有する金属酸化物錯化剤として、マロン酸の代わりにグリオキシル酸（ｐＫａ３．１８）を添加したことを除いては、前記実施形態１と同一に製造した。
【００９２】
実施形態８
ｐＫａ４．５以下の炭素数２〜５を有する金属酸化物錯化剤として、マロン酸の代わりにシュウ酸（ｐＫａ１．２５）を添加したことを除いては、前記実施形態１と同一に製造した。
【００９３】
実施形態９
ｐＫａ４．５以下の炭素数２〜５を有する金属酸化物錯化剤として、マロン酸の代わりに乳酸（ｐＫａ３．８３）を添加したことを除いては、前記実施形態１と同一に製造した。
【００９４】
実施形態１０
ｐＫａ４．５以下の炭素数２〜５を有する金属酸化物錯化剤として、マロン酸の代わりにグルタル酸（ｐＫａ４．３）を添加したことを除いては、前記実施形態１と同一に製造した。
【００９５】
比較例２
前記実施形態１と同じ条件で試験するが、金属酸化物錯化剤を添加しなかった。
【００９６】
比較例３
金属酸化物錯化剤としてクエン酸を０．５重量％添加したことを除いては、前記比較例１と同一に製造した。
【００９７】
比較例４
金属酸化物錯化剤としてイソニコチン酸を０．５重量％添加したことを除いては、前記比較例１と同一に製造した。
【００９８】
前記実施形態５〜１０及び比較例２〜４によるスラリー組成物として酸化膜を研磨し、研磨率を測定したが、Ｆｅｅｄｉｎｇ  ｒａｔｅ：３００ｍｌ、Ｐｒｅｓｓｕｒｅ：４ｐｓｉ、Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  Ｔｉｍｅ：１ｍｉｎに研磨した。
【００９９】
より具体的に、実施形態５〜１０及び比較例２〜４に使用された金属酸化物錯化剤の特性であるｐＫａ値、炭素個数及び無機膜質に対する研磨率の測定に対する内容は下記の表３のとおりである。
【０１００】
【表３】
2020002356.tif 000005
【０１０１】
実施形態５〜１０によって製造されたスラリー組成物は、適切な含量で添加された金属酸化物単分子錯化剤が酸化剤と相互作用して研磨率を改善させることが確認された。
【０１０２】
上述したように実施形態は、たとえ限定された図面によって説明されたが、当技術分野で通常の知識を有する者であれば、前記に基づいて様々な技術的な修正及び変形を適用し得る。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順に実行されたり、及び／又は説明された構成要素が説明された方法と異なる形態に組み合わせられたり、他の構成要素又は均等物によって置き換えたり置換されても適切な結果を達成することができる。
【０１０３】
したがって、他の実現、他の実施形態及び特許請求の範囲と均等なものなども後述する請求の範囲の範囲に属する。
【図１】
2020002356.tif 000006