KR100497410B1 - Slurry Composition for Chemical Mechanical Polishing of Oxide with Enhanced Polishing Performance - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 디바이스의 산화막 연마용 슬러리 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 슬러리 조성물은 초순수 내에 금속산화물 미분말, 알칼리 염기, 1급 내지 3급 아민 중 1종, 4급 암모늄 염기, 및 폴리에틸렌 글리콜을 오리피스 내에서 전단력, 충돌력 및 공동화 등을 일으키게 하는 방법에 따라 분산시켜 제조되는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 슬러리 조성물은 연마속도와 연마균일도가 크게 개선되어 고품질의 경면 실리콘 웨이퍼 생산을 가능케 하고, 반도체 디바이스 외에도 포토마스크, 글래스 디스크 및 합성 수지 등과 같은 각종 공업제품의 연마에 적용 가능하다.The present invention relates to a slurry composition for polishing an oxide film of a semiconductor device, wherein the slurry composition of the present invention comprises an orifice containing fine metal oxide powder, alkali base, one of primary to tertiary amines, quaternary ammonium base, and polyethylene glycol in ultrapure water. It is characterized in that it is produced by dispersing according to a method that causes shear force, impact force and cavitation in the slurry composition of the present invention, the polishing rate and polishing uniformity is greatly improved to enable the production of high quality mirror silicon wafer, semiconductor In addition to the device, it is applicable to polishing of various industrial products such as photomasks, glass discs and synthetic resins.

Description

연마성능이 개선된 산화막 연마용 슬러리 조성물{Slurry Composition for Chemical Mechanical Polishing of Oxide with Enhanced Polishing Performance}Slurry Composition for Chemical Mechanical Polishing of Oxide with Enhanced Polishing Performance}

본 발명은 반도체 디바이스 웨이퍼의 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정에 사용되는 연마용 슬러리 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연마속도 및 연마균일도가 향상된 산화막 연마용 슬러리 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing slurry composition used in a chemical mechanical polishing (CMP) process of a semiconductor device wafer, and more particularly, to an oxide film polishing slurry composition having improved polishing speed and polishing uniformity.

반도체 디바이스는 고성능, 고집적화를 통해 256M 및 1G 비트급의 DRAM으로 대표되는 ULSI 시대로 돌입하고 있으며, 디바이스 제조의 최소가공 사이즈가 점점 작아짐에 따라 차세대 디바이스의 경우 0.18um, 0.12um 등의 선폭이 적용되어지고 있다.Semiconductor devices are entering the era of ULSI, which is represented by 256M and 1G bit DRAM through high performance and high integration, and the line width of 0.18um and 0.12um is applied in the next generation devices as the minimum processing size of device manufacturing is getting smaller. ought.

이와 같은 고집적 디바이스의 경우 사진공정(photolithography)시 원하는 해상도를 얻기 위해서는 스텝퍼(stepper)의 고성능화, 렌즈 개구수 증대, 및 빛의 단파장화가 필요하다. 그러나 이러한 조건을 진행시키면 초점심도(Depth Of Focus)가 얕아지고 디바이스 표면의 단차로 인해 충분한 해상도를 얻을 수 없게 된다. 또한 이러한 배선구조의 미세화와 더불어 고밀도의 집적회로를 구성하고자 할 때 배선층수의 다층화도 진행되는데, 논리 소자(logic element)의 경우 층수가 6~7층으로 증가하고 DRAM의 경우 2~3층으로 증가할 전망이다. 이처럼 배선층수가 많다는 사실은 소재의 표면구조가 복잡하게 되고 표면 요철의 정도가 심해진다는 것을 의미한다.In the case of such a high-density device, in order to obtain a desired resolution during photolithography, it is necessary to improve the performance of a stepper, increase the numerical aperture of the lens, and shorten the wavelength of light. However, proceeding with these conditions will result in a shallow depth of focus and insufficient resolution at the device surface. In addition to the miniaturization of the wiring structure, in order to construct a high-density integrated circuit, the number of wiring layers is also multiplied. In the case of logic elements, the number of layers increases to 6 to 7 layers and the DRAM to 2 to 3 layers. It is expected to increase. The fact that the number of wiring layers is large means that the surface structure of the material is complicated and the degree of surface irregularities is increased.

평탄화 기술은 이처럼 사진공정시 초점심도의 여유 감소와 배선구조의 다층화에 따른 문제점을 해결할 중요한 기술로 채택되고 있다. 그 이유는 광역 평탄화로 구현되는 표면은 사진공정과 배선형성을 쉽고 정확하게 할 수 있는 이상적인 상태이기 때문이다.The planarization technique is adopted as an important technique to solve the problems caused by the reduction of the depth of focus and the multilayer structure of the wiring structure during the photo process. The reason is that the surface realized by wide area planarization is an ideal state for easy and accurate photographic process and wiring formation.

반도체 디바이스 웨이퍼의 평탄화에는 리플로우(Reflow), SOG, 에치 백(Etch Back), ECR, Depo & Etch 등 여러 가지 방법이 제안되어 일부 실용화되고 있으나, 부분 평탄화(local planarization)가 그 주류를 이루고 있으며, 광역 평탄화를 실현할 수 있는 가장 능률적인 방법으로는 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, "CMP")가 각광받고 있다.The planarization of semiconductor device wafers has been proposed by several methods such as reflow, SOG, etch back, ECR, Depo & Etch, but partial planarization is the mainstream. For example, chemical mechanical polishing ("CMP") has been in the spotlight as the most efficient way to realize wide area planarization.

CMP 기술의 원리는 웨이퍼를 연마패드 표면과 접촉하도록 한 상태에서 연마액(slurry)을 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서 연마패드와 웨이퍼를 상대운동시켜 물리적으로 웨이퍼 표면의 요철부분을 평탄화하는 것이다.The principle of the CMP technology is to planarize uneven portions of the wafer surface by physically reacting the polishing pad and the wafer while chemically reacting the wafer surface by supplying a slurry with the wafer in contact with the polishing pad surface. .

반도체 CMP 공정에 사용되는 슬러리는 탈이온수와 금속산화물이 주성분으로, 금속산화물로는 발연법 또는 졸-겔(Sol-Gel)법으로 제조되어진 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2), 티타니아(TiO 2) 등이 주로 사용된다. 그리고 첨가제로서 피연마 재질에 따라 피연마 재질이 SiO2의 절연층일 경우 수산화칼륨, 수산화나트륨, 아민 등의 염기성 화합물을 사용하며, 피연마 재질이 배선이나 플러그(plug)처럼 금속일 경우 황산, 질산, 아세트산과 같은 산과 함께 과수 등의 산화제 등을 첨가하여 사용할 수 있다.The slurry used in the semiconductor CMP process is mainly composed of deionized water and a metal oxide, and as a metal oxide, silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), which is prepared by a fuming method or a sol-gel method, Ceria (CeO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), titania (TiO 2 ), and the like are mainly used. As the additive, basic compounds such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, and amine are used when the material to be polished is an insulating layer of SiO 2 , and sulfuric acid and nitric acid when the material to be polished is a metal such as a wire or a plug. And an oxidizing agent such as fruit water can be used together with an acid such as acetic acid.

여러 금속산화물 중에서도 상업적으로 용이하게 입수가능하고 저렴하며 반도체 절연층(SiO2)과 동일 재질이기 때문에 오염의 우려가 없다는 장점 등으로 인해서 발연 실리카(fumed silica)가 가장 널리 사용되고 있다. 지금까지 발연 실리카를 연마제로 사용한 CMP 슬러리의 연마 성능을 개선시키기 위하여 다양한 방안들이 제안되어 왔다. 예를 들어, 연마속도를 증가시키기 위한 방법으로서, 아미노에틸에탄올아민 등과 같은 에칭제를 첨가하는 방법(참조: 미국특허 제 4,169,337호), SiO2 제조시에 CeO2와 같은 타성분 입자를 소량 공침시킨후 조성하여 제조하는 방법(참조: 미국특허 제 3,262,766호 및 제 3,768,989호), 제조된 슬러리에 Ce(OH)4, NH4SO4, Fe(SO4)등과 같은 무기염들을 후첨하는 방법(참조: Mechanism of Glass Polishing(1971) Vol.152, p. 1729) 등이 공지되어 있다. 또한, 실리카/아민/무기염/폴리하이드릭알코올(Polyhydricalcohol)로 구성된 슬러리(참조: 미국특허 제 4,169,337호), 실리카/4급암모늄염으로 구성된 슬러리(참조: 미국특허 제 5,139,571호), 세리아/카르복시산/실리카로 구성된 슬러리(참조: 미국특허 제 5,759, 917호), 테트라메틸암모늄염/과수/실리카로 구성된 슬러리(참조: 미국특허 제 5,938,505호), 전자주게 화합물/TMAH/실리카로 구성된 슬러리(참조: 미국특허 제 6,009,604호) 등이 공지되어 있는데, 이들 슬러리는 공통적으로 안정제로서 알칼리 염기를 사용하고 있다.Among the various metal oxides, fumed silica is most widely used due to its commercially available and inexpensive and the same material as that of the semiconductor insulating layer (SiO 2 ), so that there is no fear of contamination. Until now, various methods have been proposed to improve the polishing performance of CMP slurry using fumed silica as an abrasive. For example, as a method for increasing the polishing rate, a method of adding an etchant such as aminoethylethanolamine or the like (see US Patent No. 4,169,337), and co-precipitating a small amount of other component particles such as CeO 2 in preparing SiO 2 After the composition (see US Pat. Nos. 3,262,766 and 3,768,989), and a method of adding inorganic salts such as Ce (OH) 4 , NH 4 SO 4 , Fe (SO 4 ) and the like to the prepared slurry ( See Mechanism of Glass Polishing (1971) Vol. 152, p. 1729). Further, a slurry composed of silica / amine / inorganic salt / polyhydriccohol (see US Patent No. 4,169,337), a slurry composed of silica quaternary ammonium salt (US Pat. No. 5,139,571), ceria / carboxylic acid Slurry consisting of silica (see US Pat. No. 5,759,917), slurry consisting of tetramethylammonium salt / fruit tree / silica (US Pat. No. 5,938,505), slurry consisting of electron donor compound / TMAH / silica U.S. Patent No. 6,009,604) and the like are known, and these slurries commonly use alkaline bases as stabilizers.

이러한 슬러리들은 현재 반도체 생산공정에 실제로 적용되고 있고, 연마성능면에서도 연마속도, 균일도, 평탄도, 선택비 등의 항목에서는 어느 정도 만족할 만한 수준에 도달한 것으로 평가되고 있다. 그러나 디바이스의 고집적화가 가속화될 수록 이들 단위 항목에 대한 품질 요구는 더욱 엄격해지기 때문에 반도체 제조사들로 부터 연마용 슬러리의 지속적인 성능 개선이 요구되고 있는 실정이고, 단일 제품으로 여러 품질 항목들을 동시에 만족시키기에는 여전히 어려움이 남아 있다. 나아가, 칩(chip)의 크기는 작아지고 회로의 구조는 미세화되는 추세에 부응하여 웨이퍼 표면의 평탄성(planarity)과 균일성(uniformity) 양자 모두를 확보하기 위해서, 연마패드와 슬러리의 다양한 품질 특성에 도달하려는 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 슬러리 측면에서 본다면 웨이퍼의 표면 특성과 다양한 연마패드의 특성에 모두 부합되어야 하는 종속성으로 인하여, 각 슬러리 제조사는 고도의 제조기술과 고성능의 제품 개발에 노력을 경주하고 있는 상황이다.These slurries are actually applied to the semiconductor production process, and are evaluated to have reached a satisfactory level in terms of polishing speed, uniformity, flatness, and selection ratio in terms of polishing performance. However, as the high integration of devices accelerates, the quality requirements for these unit items become more stringent. Therefore, semiconductor manufacturers are required to continuously improve the polishing slurry, and to satisfy multiple quality items simultaneously with a single product. Is still difficult. Furthermore, in response to the trend of smaller chip sizes and miniaturization of circuit structures, various quality characteristics of the polishing pad and slurry are applied to ensure both planarity and uniformity of the wafer surface. A lot of research is going on. In particular, in terms of slurry, each slurry manufacturer is striving to develop high-tech manufacturing technology and high-performance products due to the dependency that the surface characteristics of the wafer and the characteristics of various polishing pads must be matched.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 반도체 디바이스 제조시 CMP 기술이 적용되고 있는 층간 절연막 연마에 있어서, 연마속도를 크게 향상시키고 웨이퍼내 표면 불균일도(Within Wafer Non-Uniformity)를 낮추는 특성이 상당히 개선되어 고도의 디바이스 형성 기술에 적용가능한 연마용 조성물을 제공함을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, in the polishing of the interlayer insulating film to which the CMP technology is applied in the manufacture of semiconductor devices, greatly improves the polishing rate and surface non-uniformity within the wafer (Within Wafer Non-Uniformity) It is an object of the present invention to provide a polishing composition which is significantly improved in the property of lowering), which is applicable to a high device forming technique.

즉, 본 발명은 다음의 성분들을 포함하는 연마용 조성물을 제공한다: That is, the present invention provides a polishing composition comprising the following components:

(a) 금속산화물 미분말;(a) fine metal oxide powder;

(b) 알칼리 염기;(b) alkali bases;

(c) 1급 내지 3급 아민 중 1종;(c) one of the primary to tertiary amines;

(d) 4급 암모늄 염기;(d) quaternary ammonium bases;

(e) 폴리에틸렌 글리콜; 및(e) polyethylene glycol; And

(f) 초순수. (f) ultrapure water.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에서 연마제로서 사용되는 금속산화물은 실리카, 알루미나, 세리아, 지르코니아 및 티타니아로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상으로, 발연법과 졸-겔법 중 어떤 방법으로 제조된 것이든 모두 사용 가능하며, 그 중에서도 실리카를 사용하는 것이 경제성 및 웨이퍼 오염 방지의 측면에서 가장 바람직하다. 이들 금속산화물의 1차 입자크기(TEM 측정 결과)는 10~70nm, 바람직하게는 20~40nm이고, 비표면적은 100~300m2/g인 것이 바람직하다. 1차 입자가 10nm 미만으로 너무 작으면 연마속도(removal rate)가 떨어져 생산성(throughput) 측면에서 바람직하지 못하고, 반대로 70nm보다 클 경우에는 연마속도가 증가하여 생산성 측면에서는 유리하나 분산에 어려움이 있고 거대입자(large particle)가 다량 존재하여 μ-스크래치를 다량 유발하므로 바람직하지 않다. 이들 금속산화물은 수분산상태에서의 2차 입자가 평균 100~200nm의 크기를 갖도록 분산되는 것이 바람직하고, 장기간 분산안정성을 유지하기 위해서는 금속산화물 표면의 수산기 농도가 0.5~4/nm2인 것이 바람직하다. 상기 금속산화물의 슬러리 내 함량은 슬러리 총 중량의 0.1~50중량%, 바람직하게는 1~50중량%이다.The metal oxide used as the abrasive in the present invention is one or more selected from the group consisting of silica, alumina, ceria, zirconia, and titania, and any one produced by any of the fume method and the sol-gel method may be used. The use of silica is most preferred in view of economics and wafer contamination prevention. these The primary particle size (TEM measurement result) of the metal oxide is 10 to 70 nm, preferably 20 to 40 nm, and the specific surface area is preferably 100 to 300 m 2 / g. If the primary particles are too small, less than 10 nm, the removal rate is low, which is undesirable in terms of throughput. On the contrary, when the primary particles are larger than 70 nm, the removal rate is increased, which is advantageous in terms of productivity, but difficult to disperse and large. It is not preferable because a large amount of particles are present to cause a large amount of μ-scratches. These metal oxides are preferably dispersed such that secondary particles in an aqueous dispersion state have an average size of 100 to 200 nm, and in order to maintain dispersion stability for a long time, the hydroxyl group concentration on the surface of the metal oxide is preferably 0.5 to 4 / nm 2 . Do. The content of the metal oxide in the slurry is 0.1 to 50% by weight, preferably 1 to 50% by weight of the total weight of the slurry.

본 발명에서는 pH 조절과 연마속도 개선을 위한 첨가제로서, 알칼리 염기와 1급 내지 3급 아민 중 1종의 아민을 슬러리의 pH가 10.0~11.0이 되도록 하는 양으로 사용한다. 바람직한 알칼리 염기의 예에는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄이 포함되며, 알칼리 염기의 사용량은 가능한 한 슬러리 총 중량의 0.1~1중량%의 범위 내에 드는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에 사용가능한 1차 아민의 예로는 메틸 아민, 이소프로필 아민, 에탄올 아민, 및 tert-부틸아민을 들 수 있고, 2차 아민의 예로는 디에틸 아민, 디메틸아민 및 에틸메틸아민을 들 수 있으며, 3차 아민의 예로는 sec-부틸디메틸아민, 트리에틸아민 및 트리에탄올 아민을들 수 있다. 그 중에서도 가장 바람직하게 사용되는 것은 메틸 아민, 이소프로필 아민 및 디에틸 아민인데, 그 이유는 아민류의 탄소수가 너무 많을 경우 절연막 표면에 흡착되어 막을 형성하여 오히려 연마성능을 감소시키는 효과를 나타낼 수도 있기 때문이다. 본 발명의 슬러리 조성물의 아민 함량은 대략 0.01~1중량%이다. In the present invention, as an additive for adjusting the pH and improving the polishing rate, one type of amine among the alkali base and the primary to tertiary amines is used in an amount such that the pH of the slurry is 10.0 to 11.0. Examples of preferred alkali bases include sodium hydroxide, potassium hydroxide and ammonium hydroxide, and the amount of the alkaline base used is preferably within the range of 0.1 to 1% by weight of the total weight of the slurry. Meanwhile, examples of primary amines usable in the present invention include methyl amine, isopropyl amine, ethanol amine, and tert-butylamine, and examples of secondary amines include diethyl amine, dimethylamine and ethylmethylamine. And tertiary amines include sec-butyldimethylamine, triethylamine and triethanol amine. Among them, methyl amine, isopropyl amine, and diethyl amine are most preferably used, because when the amines have too many carbon atoms, they may be adsorbed on the surface of the insulating film to form a film, thereby reducing the polishing performance. to be. The amine content of the slurry composition of the present invention is approximately 0.01 to 1% by weight.

본 발명에서는 연마속도를 향상시키기 위하여 4급 암모늄 염기를 사용하는데, 그 사용량은 슬러리의 최종 pH가 10.5~11.5가 될 수 있도록 슬러리 총 중량의 0.01~1중량% 범위 내에서 조절된다. 4급 암모늄 염기는 연마촉진제의 역할 이외에, 연마 품질 특히 웨이퍼 표면의 잔류 LPD(Light Point Defect) 농도와 표면 균일도의 개선에 핵심적인 첨가제로서 작용한다. 4급 암모늄 염기의 기능을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 테트라메틸암모늄히드록사이드(TMAH), 테트라메틸암모늄클로라이드, 테트라메틸암모늄나이트레이트, 테트라메틸암모늄설페이트 등을 포함하는 4급 암모늄 염기는 연마제거물인 실록산류의 Si-OH와 수소결합 혹은 이온결합을 통하여 Si-OH의 반응성을 감소시키기 때문에, 이러한 연마제거물이 피연마 재질의 표면에 재흡착하거나 또는 연마제거물 간의 고분자화 축중합에 의해 콜로이드 크기의 불안정한 무정형 입자로 성장하거나 또는 더욱 치명적으로는 그러한 반응성 중합체가 연마제 입자와 입자 간의 가교화 반응을 유발하여 연마제 입자의 불안정화를 촉진하는 경우에 발생되는, 연마속도의 감소, μ-스크래치의 발생, 그리고 입자의 잔류와 같은 바람직하지 않은 반응경로가 감소되어, 연마속도가 증가됨은 물론 표면결함인 μ-스크래치에 의해 분석장비에 의해 검출되는 LPD가 감소되는 연마특성이 발휘되는 것이다.In the present invention, the quaternary ammonium base is used to improve the polishing rate, and the amount of the quaternary ammonium is adjusted in the range of 0.01 to 1% by weight of the total weight of the slurry so that the final pH of the slurry can be 10.5 to 11.5. Quaternary ammonium bases, in addition to the role of polishing accelerators, serve as a key additive in improving polishing quality, in particular the residual Light Point Defect (LPD) concentration and surface uniformity of the wafer surface. In more detail, the function of the quaternary ammonium base is as follows. The quaternary ammonium bases, including tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium nitrate, tetramethylammonium sulfate, etc., form hydrogen bonds or ionic bonds with Si-OH of siloxanes, which are abrasive removal products. As this reduces the reactivity of the Si-OH, these degreasers grow into colloidal size unstable amorphous particles by re-adsorption on the surface of the abrasive material or by polymerisation condensation between the degreasers or more critically Undesirable reaction paths such as a decrease in polishing rate, the occurrence of micro-scratches, and the retention of particles, which occur when the polymer triggers crosslinking reactions between the abrasive particles and the particles, thereby promoting destabilization of the abrasive particles, , The polishing rate is increased as well as the surface defect μ-scratch The polishing property is reduced to reduce the LPD detected by the equipment.

그러나 연마제 입자의 분산안정화 측면에서 고려한다면, 강염기인 4급 암모늄 염기는 연마제 입자의 전기이중층을 급격히 약화시켜 분산성을 저해하는 것으로 알려져 있다. 본 발명에서는 분산 방식의 최적화를 통하여, 4급 암모늄 염기가 균일하게 연마제 입자들 간에 분배되어 연마제 입자와 화학적으로 반응을 일으켜 4급 암모늄 염기의 알킬기가 연마제 입자 표면의 입체장애물로서 작용하도록 하였고, 이렇게 함으로써 결과적으로는 오히려 연마제 입자의 분산성이 개선된 것을 다양한 평가를 통하여 확인할 수 있었다. 본 발명의 분산 방식은 상술한 각 성분들을 초순수와 혼합하여 얻은 1차 혼합 슬러리를 고압으로 가속시켜 오리피스 내에서 전단력(shearing force), 충돌력(impact) 및 공동화(cavitation) 등을 일으키게 하는 방법을 따른다(참조: 대한민국 특허출원 제 98-39212호, 대한민국 특허출원 제 99-34608호).However, considering the dispersion stability of the abrasive particles, it is known that the strong base quaternary ammonium base weakens the electrical double layer of the abrasive particles to inhibit dispersibility. In the present invention, through the optimization of the dispersion method, the quaternary ammonium base is uniformly distributed among the abrasive particles to chemically react with the abrasive particles so that the alkyl group of the quaternary ammonium base acts as a steric obstacle on the surface of the abrasive particles. As a result, it was confirmed through various evaluations that the dispersibility of the abrasive particles was improved. The dispersion method of the present invention is to accelerate the primary mixed slurry obtained by mixing each of the above components with ultrapure water at high pressure to generate shearing force, impact and cavitation in the orifice. (Reference: Korean Patent Application No. 98-39212, Korean Patent Application No. 99-34608).

본 발명에서는 연마제 입자의 분산안정성을 보다 향상시키고 피연마 재질의 표면 거칠기(roughness)를 개선하기 위해 폴리에틸렌 글리콜(PEG)을 사용한다. 본 발명에 사용되는 폴리에틸렌 글리콜의 분자량은 15,000~25,000인 것이 바람직한데, 그 이상의 분자량을 가지면 최종 수지 조성물의 점도가 비이상적으로 상승하기 때문이다. 폴리에틸렌 글리콜의 슬러리 내 함량은 슬러리 총 중량의 0.001~0.1중량%인 것이 바람직한데, 그 양이 너무 적으면 본 발명에서 목적한 효과를 달성할 수 없는 반면, 그 양이 과다하면 오히려 분산안정성을 저해하는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다.In the present invention, polyethylene glycol (PEG) is used to further improve the dispersion stability of the abrasive particles and to improve the surface roughness of the material to be polished. It is preferable that the molecular weight of polyethyleneglycol used for this invention is 15,000-25,000, since the viscosity of a final resin composition will rise non-ideally if it has a molecular weight more than that. The content of polyethylene glycol in the slurry is preferably 0.001 to 0.1% by weight of the total weight of the slurry, if the amount is too small to achieve the desired effect in the present invention, while the amount is excessively inhibited dispersion stability It is not preferable because a problem occurs.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but these examples are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the present invention.

실시예 1Example 1

20중량% KOH 용액 30g을 탈이온수 1682g이 담긴 4ℓ의 폴리에틸렌 용기에 투입하고, 25중량%-TMAH 10g, 메틸 아민 8g, 및 PEG 0.3g을 투입한 후, 50rpm으로 10분간 교반하였다. 상기 혼합물을 500rpm으로 교반을 하면서 280g의 실리카를 적가하고 40분 동안 더 교반하여 1차 혼합을 완료하였다. 이어서, 상기 1차 혼합 슬러리를 고압으로 가속시켜 오리피스 내에서 전단력, 충돌력 및 공동화 등을 일으키게 하는 방법(참조: 대한민국 특허출원 제 98-39212호, 대한민국 특허출원 제 99-34608호)을 사용하여 분산시켰다. 분산이 완료된 슬러리를 1미크론 필터를 사용하여 여과한 후, 아래와 같은 조건에서 2분간 연마하였다. 연마에 의해 제거된 웨이퍼의 두께 변화로 연마속도를 측정하였고, 웨이퍼 표면의 LPD 발생량은 KLA-TENCOR사의 Surfscan 6420을 이용하여 측정하였다. 평가결과는 하기 표 1에 나타내었다.30 g of a 20 wt% KOH solution was added to a 4 liter polyethylene container containing 1682 g of deionized water, 10 g of 25 wt% -TMAH, 8 g of methyl amine, and 0.3 g of PEG were added, followed by stirring at 50 rpm for 10 minutes. While stirring the mixture at 500 rpm, 280 g of silica was added dropwise and further stirred for 40 minutes to complete the first mixing. Subsequently, using the method of accelerating the primary mixed slurry to a high pressure to cause shear force, impact force and cavitation in the orifice (see Korean Patent Application No. 98-39212, Korean Patent Application No. 99-34608) Dispersed. The dispersed slurry was filtered using a 1 micron filter, and then ground for 2 minutes under the following conditions. The polishing rate was measured by changing the thickness of the wafer removed by polishing, and the LPD generation amount on the wafer surface was measured by using Surfscan 6420 of KLA-TENCOR. The evaluation results are shown in Table 1 below.

▷ 연마기 모델 : STRASBAUGH 6EC   ▷ Grinding Machine Model: STRASBAUGH 6EC

▷ 연마 패드 : IC1400(Rodel사)   ▷ Polishing pad: IC1400 (Rodel)

▷ 연마 대상 : PTEOS, 6" 블랑켓 웨이퍼   ▷ Polishing target: PTEOS, 6 "Blanket Wafer

▷ 연마조건   ▷ Polishing condition

평탄화 속도Flattening speed 주축속도(Spindle speed)Spindle speed 다운 포스(Down Force)Down Force 배압Back pressure 슬러리 유속Slurry flow rate 온도Temperature 오실레이션(Oscillation)Oscillation 60rpm60 rpm 40rpm40 rpm 8.0 psi8.0 psi 3.0 psi3.0 psi 150㎖/min150ml / min 25℃25 ℃ ±10mm± 10mm

실시예 2~3Examples 2-3

메틸 아민 대신에 디에틸 아민 및 이소프로필 아민을 각각 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방식으로 슬러리를 제조하고 연마성능을 평가하였다. 평가결과는 하기 표 1에 나타내었다.A slurry was prepared in the same manner as in Example 1 except that diethyl amine and isopropyl amine were used instead of methyl amine, and the polishing performance was evaluated. The evaluation results are shown in Table 1 below.

비교예 1Comparative Example 1

PEG를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 2에서와 동일한 방식으로 슬러리를 제조하고 연마성능을 평가하였다. 평가결과는 하기 표 1에 나타내었다.A slurry was prepared and the polishing performance was evaluated in the same manner as in Example 2, except that PEG was not added. The evaluation results are shown in Table 1 below.

비교예 2Comparative Example 2

메틸 아민을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방식으로 슬러리를 제조하고 연마성능을 평가하였다. 평가결과는 하기 표 1에 나타내었다.A slurry was prepared in the same manner as in Example 1 except that methyl amine was not added, and the polishing performance was evaluated. The evaluation results are shown in Table 1 below.

비교예 3Comparative Example 3

디에틸 아민을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 비교예 1에서와 동일한 방식으로 슬러리를 제조하고 연마성능을 평가하였다. 평가결과는 하기 표 1에 나타내었다.A slurry was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that diethyl amine was not added, and the polishing performance was evaluated. The evaluation results are shown in Table 1 below.

금속산화물Metal oxide 첨가제(중량%)Additive (% by weight) pHpH 연마성능Polishing performance 메틸아민Methylamine 디에틸아민Diethylamine 이소프로필아민Isopropylamine PEGPEG 산화막연마속도 (Å/min) Oxide polishing rate (Å / min) WIWNU(%)WIWNU (%) LPD>0.3㎛(개) LPD> 0.3 μm 실시예1Example 1 실리카Silica 0.40.4 ×× ×× 0.0150.015 11.211.2 6,6206,620 4.64.6 3939 실시예2Example 2 실리카Silica ×× 0.40.4 ×× 0.0150.015 11.211.2 6,8506,850 4.34.3 2121 실시예3Example 3 실리카Silica ×× ×× 0.40.4 0.0150.015 11.311.3 6,5956,595 4.94.9 2525 비교예1Comparative Example 1 실리카Silica ×× 0.40.4 ×× ×× 10.510.5 6,7506,750 5.85.8 4343 비교예2Comparative Example 2 실리카Silica ×× ×× ×× 0.0150.015 11.011.0 5,8635,863 5.15.1 5656 비교예3Comparative Example 3 실리카Silica ×× ×× ×× ×× 10.810.8 5,7405,740 6.86.8 7979

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 슬러리 조성물은 연마속도와 연마균일도가 크게 개선되어 고품질의 경면 실리콘 웨이퍼 생산을 가능케 하며, 반도체 디바이스 외에도 포토마스크, 글래스 디스크 및 합성 수지 등과 같은 각종 공업제품의 연마에 적용 가능하다.As described in detail above, the slurry composition of the present invention greatly improves the polishing rate and the polishing uniformity to enable the production of high quality mirror silicon wafers, and the semiconductor In addition to the device, it is applicable to polishing of various industrial products such as photomasks, glass discs and synthetic resins.

Claims (6)

(a) 금속산화물 미분말 0.1~50중량%; (b) 알칼리 염기 0.1~1중량%; (c) 1급 내지 3급 아민 중 1종 0.01~1중량%; (d) 4급 암모늄 염기 0.01~1중량%; (e) 분자량이 15,000~25,000인 폴리에틸렌 글리콜 0.001~0.1중량%; 및 (f) 초순수를 잔량으로 포함하는 산화막 연마용 슬러리 조성물.(a) 0.1-50% by weight of fine metal oxide powder; (b) 0.1-1% by weight of alkaline base; (c) 0.01 to 1% by weight of one kind of primary to tertiary amine; (d) 0.01-1 weight percent of quaternary ammonium base; (e) 0.001 to 0.1% by weight of polyethylene glycol having a molecular weight of 15,000 to 25,000; And (f) an oxide film polishing slurry composition comprising ultrapure water as a residual amount. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 금속산화물 미분말이 실리카, 알루미나, 세리아, 지르코니아 및 티타니아로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상으로, 1차 입자크기가 10~70nm이고 비표면적은 100~300m2/g이며 2차 입자크기가 100~200nm이고 표면의 수산기 농도가 0.5~4/nm2인 것을 특징으로 하는 조성물.According to claim 1, wherein the fine metal oxide powder is one or more selected from the group consisting of silica, alumina, ceria, zirconia and titania, the primary particle size is 10 ~ 70nm and specific surface area is 100 ~ 300m 2 / g The composition characterized in that the secondary particle size is 100 ~ 200nm and the hydroxyl concentration of the surface is 0.5 ~ 4 / nm 2 . 제 1항에 있어서, 상기 아민이 메틸 아민, 이소프로필 아민, 또는 디에틸 아민인 것을 특징으로 하는 조성물.The composition of claim 1 wherein the amine is methyl amine, isopropyl amine, or diethyl amine. 제 1항에 있어서, 상기 4급 암모늄 염기가 테트라메틸암모늄히드록사이드인 것을 특징으로 하는 조성물.The composition of claim 1 wherein the quaternary ammonium base is tetramethylammonium hydroxide. 삭제delete
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