(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、鉄置換の研磨粒子を含む、研磨用スラリー組成物を提供する。【解決手段】鉄置換の研磨粒子と、ｐＨ調整剤と、キレート剤と、酸化剤、又は両方を含む、研磨用スラリー組成物。前記鉄置換の研磨粒子は、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、研磨用スラリー組成物。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄置換の研磨粒子と、
ｐＨ調整剤と、
キレート剤と、酸化剤、又は両方を含む、
研磨用スラリー組成物。
【請求項２】
前記鉄置換の研磨粒子は、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】
前記鉄置換の研磨粒子は、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る、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項４】
前記鉄置換の研磨粒子の大きさは、１０ｎｍ〜３００ｎｍである、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項５】
前記鉄置換の研磨粒子は、前記鉄置換の研磨粒子の表面から中心までの長さ（１００％）のうち、表面から３０％以下の長さ領域に位置する原子位置に鉄が置換されたものである、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項６】
前記鉄置換の研磨粒子は、金属酸化物と、有機物又は無機物でコーティングされた金属酸化物のうち１種以上を含み、
前記金属酸化物は、コロイド状態であり、
前記金属酸化物は、シリカ、セリア、ジルコニア、アルミナ、チタニア、チタン酸バリウム、ゲルマニウム、二酸化マンガン及び酸化マグネシウム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７】
前記鉄置換の研磨粒子は、四面体配位を有する鉄イオンを含み、
前記鉄置換の研磨粒子は、金属（Ｍ）−Ｏ−Ｆｅ結合、金属（Ｍ）−Ｆｅ結合（ここで、ＭはＳｉ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂａ、Ｇｅ、Ｍｎ及びＭｇから選択される）、又は、両方を含む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項８】
前記鉄置換の研磨粒子は、ｐＨ１ないし１２で、−１ｍＶないし−１００ｍＶジェッタ電位を有する、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項９】
前記鉄置換の研磨粒子は、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む、請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１０】
前記鉄置換の研磨粒子は、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１１】
前記キレート剤は、有機酸を含み、
前記有機酸は、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種以上を含み、
前記キレート剤は、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１２】
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、
前記酸化剤は、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１３】
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、酢酸、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１4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)、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種以上を含む、請求項１4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、半導体素子及びディスプレイ素子に対する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剤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、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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、鉄置換の研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に応じて、鉄置換の研磨粒子と、ｐＨ調整剤と、キレート剤と、酸化剤、又は両方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、前記鉄置換の研磨粒子は、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、前記鉄置換の研磨粒子は、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、前記鉄置換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、前記鉄置換の研磨粒子は、前記鉄置換の研磨粒子の表面から中心までの長さ（１００％）のうち、表面から３０％以下の長さ領域に位置する原子位置に鉄が置換されたものであり得る。
本発明の一実施形態により、前記鉄置換の研磨粒子は、金属酸化物と、有機物又は無機物でコーティングされた金属酸化物のうち１種以上を含み、前記金属酸化物は、コロイド状態であり、前記金属酸化物は、シリカ、セリア、ジルコニア、アルミナ、チタニア、チタン酸バリウム、ゲルマニウム、二酸化マンガン及び酸化マグネシウム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、前記鉄置換の研磨粒子は、四面体配位を有する鉄イオンを含み、前記鉄置換の研磨粒子は、金属（Ｍ）−Ｏ−Ｆｅ結合、金属（Ｍ）−Ｆｅ結合（ここで、ＭはＳｉ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂａ、Ｇｅ、Ｍｎ及びＭｇから選択される）、又は、両方を含み得る。
本発明の一実施形態により、前記鉄置換の研磨粒子は、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、前記鉄置換の研磨粒子は、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、前記鉄置換の研磨粒子は、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、前記キレート剤は、有機酸を含み、前記有機酸は、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種以上を含み得る。
本発明の一実施形態により、前記キレート剤は、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)、GZO(Ga-doped ZnO)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium 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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、鉄置換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。
【００１０】
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、半導体素子に用いられる絶縁膜、酸化膜、半導体膜、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。
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る水熱合成によって鉄（Ｆｅ）イオンに置換されるコロイダルシリカ研磨粒子の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、鉄置換の研磨粒子と、ｐＨ調整剤と、キレート剤、酸化剤、又は両方を含み得る。
【００１８】
本発明の一実施形態に応じて、前記鉄置換の研磨粒子は、前記スラリー組成物に対して０．０００１重量部ないし２０重量部を含んでもよく、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。好ましくは、０．０００１重量部ないし１０重量部であり、さらに好ましくは、０．５超過ないし５重量部以下であってもよい。
【００１９】
本発明の一実施形態に応じて、前記鉄置換の研磨粒子は、研磨粒子の一部に鉄イオンが置換された研磨粒子であってもよい。前記鉄置換の研磨粒子は、アルカリ領域で四面体配位（ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ）を有する鉄イオンの特性を用いて、水熱合成の条件下で研磨粒子の表面の金属酸化物の元素イオン（例えば、研磨粒子がシリカである場合にＳｉイオン、研磨粒子がセリアである場合にＣｅ、研磨粒子がジルコニアである場合にＺｒなど）と鉄イオンを置換させて表面を改質することで、酸性領域でも分散安定性を向上させ、スラリー組成物の陰電荷を増加させることで、研磨時のスクラッチ性の欠陥をフリー又は最小化できる。
【００２０】
前記鉄置換の研磨粒子は、前記鉄置換の研磨粒子の表面から中心までの長さ（１００％）の中、表面から３０％以下の長さ領域に位置する原子位置（ａｔｏｍｉｃ  ｓｉｔｅ）に鉄イオンが置換されたものであり、前記研磨粒子の表面の内部で前記鉄（Ｆｅ）イオンは、前記研磨粒子の一部成分と置換されたものであってもよい。
【００２１】
前記鉄置換の研磨粒子で研磨粒子は、金属酸化物と、有機物又は無機物でコーティングされた金属酸化物からなる群から選択された１種以上を含み、前記鉄置換の研磨粒子及び／又は金属酸化物は、コロイド状態であり得る。前記金属酸化物は、シリカ、セリア、ジルコニア、アルミナ、チタニア、チタン酸バリウム、ゲルマニウム、二酸化マンガン及び酸化マグネシウムからなる群から選択された１種以上を含んでもよい。
【００２２】
前記鉄イオンは四面体配位を有してもよく、前記鉄置換の研磨粒子は、金属（Ｍ）−Ｏ−Ｆｅ結合、金属（Ｍ）−Ｆｅ、又は、両方を含み得る。ここで、金属（Ｍ）は、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂａ、Ｇｅ、Ｍｎ及びＭｇからなる群から選択された１種以上を含んでもよい。例えば、図１は、本発明の一実施形態に係る鉄（Ｆｅ）イオンに置換されたコロイダルシリカ研磨粒子の模式図である。図１を参照すると、コロイダルシリカ研磨粒子内のシリコン（Ｓｉ）イオンのうち１つが鉄（Ｆｅ）イオンに置換され、Ｓｉ−Ｏ−Ｆｅ及びＳｉ−Ｆｅを含んでいることが確認される。
【００２３】
前記鉄置換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。
【００２４】
前記鉄置換の研磨粒子は、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、前記鉄置換の研磨粒子は、１０ｎｍ〜１５０ｎｍの第１サイズ及び１５０ｎｍ〜３００ｎｍサイズの第２サイズの粒子を含んでもよい。
【００２５】
前記鉄置換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。
【００２６】
前記鉄置換の研磨粒子は、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。
【００２７】
前記鉄置換の研磨粒子は、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。
【００２８】
前記鉄置換の研磨粒子は、アルカリ領域で金属イオンが四面体配位を有する特性を用いて、水熱合成の条件下で研磨粒子の表面の金属酸化物の元素イオン（例えば、研磨粒子がシリカである場合にＳｉイオン、研磨粒子がセリアである場合にＣｅ、研磨粒子がジルコニアである場合にＺｒなど）と鉄イオンを置換させて表面を改質することで、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、研磨粒子の表面に金属酸化物の元素イオンと置換された鉄イオンは、研磨対象膜、例えば、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。
【００２９】
本発明の一実施形態に応じて、鉄置換の研磨粒子の製造方法は、研磨粒子を鉄含有塩、金属イオン化合物、又は前記２つと混合して混合物を製造するステップと、前記混合物を水熱合成条件で合成するステップとを含む。
【００３０】
前記金属−置換研磨粒子の製造方法は、アルカリ条件で金属イオンが四面体配位を有する特性を用いて研磨粒子の金属酸化物の元素イオンと鉄イオンを置換する。
【００３１】
前記鉄含有塩は、硝酸第二鉄（Ｆｅ（ＮＯ３）３、ｆｅｒｒｉｃ  ｎｉｔｒａｔｅ）、硫酸第二鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３、ｆｅｒｒｉｃ  ｓｕｌｆａｔｅ）、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３、ｆｅｒｒｉｃ  ｏｘｉｄｅ）及び塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３、ｆｅｒｒｉｃ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）からなる群から選択された１種以上を含んでもよい。硝酸第二鉄の場合、水から解離して鉄イオン（Ｆｅ２＋、Ｆｅ３）を提供する。
【００３２】
前記金属イオン化合物は、硝酸ナトリウム、硝酸リチウム、硝酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸リチウム、硫酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化リチウム、塩化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム及び炭酸カリウムからなる群から選択された１種以上を含んでもよい。
【００３３】
前記鉄含有塩は、前記研磨粒子１００重量部を基準として、０．００１重量部ないし２０重量部であり得る。前記金属塩が０．００１重量部未満である場合、十分なジェッタ電荷を取得し難いため、分散安定性が低下し、前記鉄含有塩が２０重量部を超過すると、未反応された鉄含有塩によって汚染問題が発生する可能性がある。
【００３４】
前記金属イオン化合物は、前記研磨粒子１００重量部を基準として０．００１重量部ないし２０重量部であり得る。前記金属イオン化合物が０．００１重量部未満である場合、鉄イオンの置換が円滑に行われない問題があり、前記金属イオン化合物が２０重量部を超過すると、汚染問題が発生して分散安定性が低下する問題がある。
【００３５】
鉄置換反応を効率よく向上させるために実行する、前記混合物を水熱合成条件で合成するステップは、１００℃〜３００℃の温度範囲で０．５時間ないし７２時間の間に水熱合成したものである。
【００３６】
水熱合成を向上する前に、前記混合物のｐＨを９〜１２に調整し、水熱合成の完了後にはｐＨを１〜５に調整する。ここで、使用するｐＨ調整剤は、酸又は塩基を制限することなく使用され、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア、アンモニア誘導体、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸、リン酸、ホウ酸、アミノ酸、クエン酸、酒石酸、ギ酸、マレイン酸、シュウ酸からなる群から選択された１種以上を用いて、ｐＨを合わせる量に使用できる。
【００３７】
例えば、図１を参照すると、図１は、本発明の一実施形態に係る水熱合成によって鉄（Ｆｅ）イオンに置換されるコロイダルシリカ研磨粒子の模式図である。図１において、コロイダルシリカ研磨粒子内のシリコン（Ｓｉ）イオンのうち１つが鉄（Ｆｅ）イオンに置換される過程が確認される。アルカリ条件で、鉄（Ｆｅ）イオンが四面体配位を有する特性を用いたものである。金属塩として硝酸第二鉄（Ｆｅ（ＮＯ３）３）と金属イオン化合物として硝酸ナトリウムを混合した後、水熱合成の条件下で金属置換反応が効率よく反応してシリコン（Ｓｉ）イオンのうちの１つが鉄（Ｆｅ）イオンに置換されたものが確認される。
【００３８】
本発明の一実施形態に応じて、前記キレート剤は有機酸を含み、前記有機酸は、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。
【００３９】
前記キレート剤は、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、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ことができる。
【００４０】
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、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種以上を含んでもよい。
【００４１】
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。
【００４２】
前記酸化剤は、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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の研磨工程に適用されてもよい。
【００４６】
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。
【００４７】
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、ガリウム、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）、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。
【００４８】
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、ガリウム、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）、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)、IGZO(Indium Gallium 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。
【００４９】
前記半導体素子及びディスプレイ素子の平坦化工程は、前記言及した元素の窒化膜、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、１０００Å／ｍｉｎ又は２０００Å／ｍｉｎ以上であってもよい。
【００５３】
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、研磨対象膜に対する高い研磨選択比を示し、例えば、研磨対象膜対絶縁膜の選択比は１０：１ないし１００：１であってもよい。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
実施形態１：Ｆｅイオン−置換されたコロイダルシリカ研磨粒子の製造
コロイダルシリカ研磨粒子３重量％、硝酸鉄（Ｆｅ（ＮＯ３）３）０．０５重量％及び硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）０．１重量％の混合溶液を添加した。その後、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を用いてｐＨ１０になるまで滴定した。ｐＨの調節されたコロイダルシリカが含まれた混合溶液を水熱反応器に入れて１４０℃で２４時間水熱反応させ、Ｆｅイオン−置換されたコロイダルシリカ研磨粒子を製造した。
【００５９】
実施形態２：Ｆｅイオン−置換されたコロイダルシリカ研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物
実施形態１のＦｅイオン置換されたコロイダルシリカ研磨粒子４重量％、酸化剤として過酸化水素０．５重量％、キレート剤としてマロン酸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。
【００６０】
実施形態３：Ｆｅイオン−置換されたコロイダルシリカ研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物
キレート剤を１．００重量％で含有した他は実施形態２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。
【００６１】
実施形態４：Ｆｅイオン−置換されたコロイダルシリカ研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物
Ｆｅイオン置換されたコロイダルシリカ研磨粒子６重量％及びキレート剤を０．０７重量％で含有した他は実施形態２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。
【００６２】
実施形態５：Ｆｅイオン−置換されたコロイダルシリカ研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物
Ｆｅイオン置換されたコロイダルシリカ研磨粒子０．５重量％及びキレート剤を０．５重量％で含有した他は実施形態２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。
【００６３】
実施形態６：Ｆｅイオン−置換されたコロイダルシリカ研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物
実施形態１のＦｅイオン置換されたコロイダルシリカ研磨粒子１．５重量％、酸化剤として過酸化水素１．５重量％、キレート剤としてマロン酸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。
【００６４】
実施形態７：Ｆｅイオン−置換されたコロイダルシリカ研磨粒子を含む研磨用スラリー組成物
過酸化水素含量を４．０重量％に適用した他は実施形態６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。
【００６５】
比較例１：
市販されている一般コロイダルシリカ研磨粒子を備えた。
【００６６】
比較例２：一般コロイダルシリカ研磨粒子の研磨用スラリー組成物
市販されているコロイダルシリカ研磨粒子を用いてキレート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２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。
【００６７】
比較例３：一般コロイダルシリカ研磨粒子の研磨用スラリー組成物
市販されているコロイダルシリカ研磨粒子を使用した他は実施形態６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。
【００６８】
（１）Ｆｅイオン置換確認
実施形態１のＦｅイオン−置換されたコロイダルシリカ研磨粒子のＦｅイオン置換が円滑に行われているかを確認するために、実施形態１のＦｅイオン−置換されたコロイダルシリカ研磨粒子を遠心分離して粒子ケーキ（ｃａｋｅ）を１１０℃で２４時間乾燥した後、ＫＢｒを混合してペレット（ｐｅｌｌｅｔ）を製造し赤外線分光器で測定した。図１は、本発明の実施形態１のＦｅイオン−置換されたコロイダルシリカ研磨粒子と比較例１のシリカ研磨粒子の赤外線吸収のスペクトル図である。横軸は波数（ｗａｖｅ  ｎｕｍｂｅｒ）を示し、縦軸は透過度（ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）を示す。赤外線吸収のスペクトルで６６８ｃｍ−１でＳｉ−Ｏ−Ｆｅ結合ピーク（ｂｏｄｉｎｇ  ｐｅａｋ）が確認される。この分析によって、Ｆｅ−置換が円満に行われることが分かる。
【００６９】
（２）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。
【００７０】
【表１】
2019210461.tif 000003
【００７１】
表１を参照すると、本発明のＦｅイオン−置換されたシリカ研磨粒子の場合、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。
【００７２】
（３）研磨特性評価
（ｉ）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
【００７３】
研磨特性を評価するために、実施形態２ないし実施形態５及び比較例２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２及び比較例２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。
【００７４】
【表２】
2019210461.tif 000004
【００７５】
表２を参照すると、本発明の実施形態２〜５に係るＦｅイオン−置換された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。
【００７６】
（ｉｉ）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タングステン膜の含有基板を研磨した。
［研磨条件］
１．研磨装備：ＫＣＴｅｃｈ社ＳＴ−０１
２．プラテンスピード：１００ｒｐｍ
３．キャリアスピード：１０３ｒｐｍ
４．ウェハー圧力：３．０ｐｓｉ
５．スラリー流量：２５０ｍｌ／ｍｉｎ
６．パッド：ＩＣ１０００
【００７７】
【表３】
2019210461.tif 000005
【００７８】
表３を参照すると、本発明の実施形態６〜７に係るＦｅイオン−置換された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、タングステン膜に対する高い研磨率及び研磨選択比を提供することが確認される。
【００７９】
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。
【００８０】
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】
2019210461.tif 000006