KR100497412B1

KR100497412B1 - 실리콘 웨이퍼의 최종 연마용 슬러리 조성물

Info

Publication number: KR100497412B1
Application number: KR10-2002-0079245A
Authority: KR
Inventors: 박태원; 노현수; 이길성; 이인경
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2005-06-28
Also published as: KR20040057045A

Abstract

본 발명은 질소-함유 비이온성 계면활성제와 말단의 OH기가 탄소수 1~4개의 선형 또는 분지형 알킬기로 캡핑(Capping)된 비이온성 계면활성제의 사용에 의해 증점제로 사용된 고분자 셀룰로오스와 연마입자의 분산안정성이 극대화되고 상기 비이온성 계면활성제와 유기염기의 공동상승적인 작용에 의해 웨이퍼 상의 표면결함 발생률이 감소된 연마용 슬러리 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 연마용 슬러리를 사용하면 고품질의 경면 실리콘 웨이퍼를 효율적으로 생산할 수 있다.

Description

실리콘 웨이퍼의 최종 연마용 슬러리 조성물{Slurry Composition for Final Polishing of Silicon Wafers}

본 발명은 실리콘 웨이퍼 연마용 슬러리 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분산안정성이 극대화되고 웨이퍼의 표면결함 발생률이 감소된 연마용 슬러리 조성물에 관한 것이다.

반도체 제조시 기판이 되는 실리콘 웨이퍼는 단결정성장(single crystal

growing), 절단(slicing), 연마(lapping), 식각(etching), 경면연마(polishing),

세정(cleaning) 등의 여러 공정을 거쳐 제조된다. 웨이퍼 제조공정 중 연마공정은 실리콘 단결정 잉곳(ingot)의 성장으로 시작하여 최종 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정으로 마무리되는 과정의 모든 공정에서 생성되었거나 미처 제거되지 않은 웨이퍼 표면의 미세한 결함인 스크래치(scratch), 크랙(crack), 금속불순

물, LPD(Light Point Defect), 마이크로러프니스(microroughness) 등을 완벽하게 제거하고 표면을 거울처럼 만들어야 하는 공정이다.

웨이퍼의 CMP 공정은 다단계로 이루어지는데, 웨이퍼 표면의 딥 스크래치

(deep scratch)를 제거하기 위하여 빠른 연마속도를 요하는 1차 연마단계와 여전히 잔류하는 마이크로스크래치를 제거하고 표면의 미이크로러프니스를 낮추어(수 Å 수준까지) 경면을 구현하는 2차 연마단계로 구성된다.

웨이퍼의 CMP 공정에서는 화학적 연마와 기계적 연마가 동시에 이루어지게 되는데, 연질 혹은 경질의 우레탄 연마포는 기계적 연마의 역할을 하고, 연마액(슬러리)은 연마포의 기계적 연마를 보조함과 아울러 화학적 연마의 역할을 한다. 웨이퍼의 대구경화와 이에 따른 고도의 품질요구는 연마포와 슬러리의 성능 향상의 원인이 되고 있으며, 특히 슬러리는 웨이퍼 품질의 최종 조절제로 간주되기 때문에 다양한 물리화학적 성질을 갖는 제품이 출시되었고 계속적으로 연구되고 있다.

CMP 공정에 연마액으로 사용되는 슬러리(이하, "CMP 슬러리"라 함)는 연마제

(통상 실리카), pH 조절제, 그리고 초순수가 일반적인 성분이고, 웨이퍼 제조사의 연마 시스템과 요구되는 연마특성에 따라 특수한 연마품질을 발휘시키기 위하여 유기 혹은 무기 첨가제를 첨가하기도 한다.

CMP 슬러리는 연마단계별로 각 단계에서 요구되는 품질특성에 부합하는 별도의 슬러리를 사용하는 것이 보편화되어 있으며, 연마단계에 따라 두 종류 이하의 슬러리를 적용하고 있다. 다단계 연마가 적용되는 최근의 양산 체계에서도 초기 연마 슬러리와 최종 연마 슬러리, 두 종류만을 적용하는 실정이고 이들 두 종의 슬러리는 입자크기와 입자량, 점도, pH 등의 물성에 있어서 서로 구분된다. 즉, CMP 공정의 초기 연마단계에서는 상술한 바와 같이 높은 연마속도가 요구되기 때문에, 초기 슬러리의 제조시에는 이러한 요구에 부응하기 위하여 연마제의 입자크기

(80~120nm)와 농도(2~30중량%)가 비교적 큰 값을 갖도록 조절하고, pH는 11~12가 되도록 하여 슬러리의 기계적 화학적 연마력을 모두 강화시킨다. 반면에 2차 내지는 최종 연마단계에서는 높은 연마속도보다는 표면결함의 제거가 중요 공정특성이기 때문에, 최종 슬러리의 제조시에는 연마제의 입자크기(10~80nm)와 농도(0.2~10중량%)를 비교적 낮게 함으로서 기계적 연마효과는 낮추면서 화학적 연마효과를 강화시킨다. 특히 최종 슬러리에는 깨끗한 경면을 얻기 위하여 다양한 기능성 첨가제들이 첨가되는데, 이러한 첨가제들은 연마제로 사용된 실리카 입자의 분산안정성 감소와 그에 따른 응집체 형성을 초래할 수 있다. 이러한 응집체는 웨이퍼 표면의 균일한 연마를 저해하고, 특히 입경 500nm 이상의 응집체는 딥 스크래치와 같은 킬러 디펙트(killer defect)의 원인이 되기 때문에 최종 슬러리의 분산안정성 확보는 매우 중요한 문제이다.

더욱이, 최근에는 헤이즈(Haze)나 LPD 등의 결함 이외에도, IC(integrated circuit)를 제작하는 포토리소그래피(photolithography) 공정에 장애를 일으키는 결함인 웨이비니스(waviness)와 같은 표면지형(topography) 측면을 고려한 품질 사양의 슬러리가 요구되고 있는 실정이다. 웨이비니스의 검출에는 KLA-Tencor사(미국)의 SURFSCAN SP1과 같은, 산란현상을 응용하는 표면분석기가 사용된다. SP1 결함은 헤이즈를 유발하는 마이크로러프니스와 유사한 표면지형으로서 표면의 굴곡을 나타낸다. 현재 각 웨이퍼 제조사들은 웨이퍼의 결함, 특히 SP1 결함을 감소시키도록 최종 슬러리의 성능을 개선하거나 공정 변수 등의 조절을 시도하고 있다.

롱카이(Loncki) 등은 국제공개 제96/38262호에서 서브미크론 수준의 실리카 0.2~0.5중량%, 100 내지 1000ppm의 염, 및 20 내지 500ppm의 고분자전해질

(polyelectrolyte) 분산제를 포함하고 아민을 사용하여 pH가 8~11로 조정된 최종 연마용 슬러리를 제조한 바 있다. 이 슬러리는 150mm 웨이퍼 연마에 사용시 헤이즈 수준은 0.06ppm, 0.1~0.3 미크론의 LPD는 평균 90개 이하의 품질을 얻을 수 있는 것으로 기술되어 있으나, 이 문헌에서는 기타 결함에 관하여는 주목하지 않았다.

한편, 크리슈나(Krishna) 등은 유럽특허 제0684634A2호에, 초기(1차)연마에서 Syton HT50을 사용하고 최종(2차)연마에서 Glanzox3900을 사용하는 기존의 2단계 연마공정에서 연마기의 추가없이 기존 슬러리의 투입방식을 조절함으로써 LPD의 감소와 헤이즈 개선 효과를 얻었다고 개시하고 있다. 그러나 이 문헌 역시 헤이즈나 LPD 이외에 SP1 결함에 관해서는 전혀 언급하지 않고 있다.

이노우에 등은 대한민국 특허공개 제2000-0006327호에서 2차 혹은 최종 연마에 사용되는 연마용 조성물을 제시하였다. 이 조성물의 연마제로는 1차 입경이 35nm, 그리고 2차 입경이 70nm인 실리카를 사용하였고, 염기로는 TMAH를 0.001~0.3중량%로 사용하였다. 그리고 특이한 점으로, 분자량 130만 이상인 수산화에틸셀룰로오스(HEC)를 첨가하여 연마 후 웨이퍼 표면의 친수성을 개선한 것을 언급하였는데, 일반적인 연마용 슬러리의 조성에서 벗어나지 못하였다. 이러한 조성물에 의한 연마결과로 헤이즈는 혼입물의 홈이라는 항목에서 3가지로 구분하여 평가하였고 표면조도는 Ra 값으로 정량화하여 평가하였는데, 혼입물의 홈 평가가 정량화되지 않았고 비교예의 대상이 명확하지 않아 혼입물의 홈과 표면조도의 우수함을 판단하는데 어려움이 있고, 특히 SP1 결함은 아예 언급하지 않았다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 분산안정성이 우수하고 SP 1 결함을 포함한 웨이퍼의 표면결함 발생을 최소화할 수 있는 연마용 조성물을 제공함을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 다음을 포함하는 연마용 슬러리 조성물을 제공한다:

(a) 실리카;

(b) pH 조절제;

(c) 유기염기;

(d) 증점제;

(e) 하기 화학식 1 및/또는 하기 화학식 2의 비이온성 계면활성제:

[화학식 1]

RN(R'O)_m(R"O)_nH

상기 식에서,

R은 C₅~C₂₀의 알킬이고;

R' 및 R"은 에틸렌이며;

m+n은 5~100임;

[화학식 2]

R(R'O)_nR"

상기 식에서,

R은 C₅~C₁₅의 알킬이고;

R'은 에틸렌이며;

R"은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 또는 t-부틸이고;

n은 5 내지 30임; 및

(f) 초순수.

이하, 본 발명의 연마용 슬러리 조성물을 각 성분별로 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 연마제(성분 a)로서 콜로이달 실리카 또는 발연 실리카(fumed silica)를 사용하되, 기계적 연마의 효과를 낮추기 위하여 실리카 입자의 1차 입경은 30~50nm, 2차 입경은 60~80nm, 그리고 평균 입경은 35~80nm로 제한하고, 그 함량은 슬러리 총중량의 0.25~20중량%로 제한한다. 발연 실리카를 사용하는 경우에는 응집체의 평균 입경이 상기 범위 내에 들도록 단분산시키는 과정이 필요한데, 이는 모든 구성성분들이 배합된 슬러리를 고압으로 가속시켜 오리피스 내에서 전단력(shearing force), 충돌력(impact) 및 공동화(cavitation) 등을 일으키게 하는 방법(참조: 대한민국 특허출원 제1998-39212호 및 대한민국 특허출원 제1999-34608호)을 사용하여 달성될 수 있다. 본 발명의 슬러리 조성물에서 실리카 입자의 크기나 너무 작거나 그 함량이 부족하면 연마속도가 감소하여 실제 연마공정에 적용하는 것이 어렵게 되고, 반면에 실리카 입자의 크기가 너무 크거나 그 함량이 과다하면 웨이퍼의 표면결함이 다량 발생하게 되어 본 발명의 목적을 벗어나게 된다.

상기 실리카 입자의 분산안정화를 돕기 위해서는 pH 조절제가 필요한데, 본 발명에서는 pH 조절제(성분 b)로서 슬러리 총중량의 0.1 내지 5.0중량%에 해당하는 양의 암모니아를 사용하여 슬러리의 최종 pH를 10.5~12.0으로 조절한다. 한편, 암모니아는 pH 조절제로서의 역할 이외에도, 연마공정 중에 금속과 착물을 형성하여 금속 잔류를 억제하는 기능도 가지고 있으며, 이러한 기능에 의해 연마속도를 향상시키는 이로운 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 사용된 유기염기(성분 c)는 테트라메틸암모늄히드록사이드, 테트라에틸암모늄히드록사이드, 트라이메틸에톡시암모늄히드록사이드, 및 N,N-디메틸피페리딘히드록사이드로 구성된 군에서 선택되는 1종이고, 그 사용량은 슬러리 총중량의 0.05~1.0중량% 이내로 제한된다. 이러한 유기염기는 연마시 이탈되는 실록산 입자나 금속 불순물을 웨이퍼 표면으로부터 제거하는 세정제로서 기능하며, 그 함량을 상기 범위로 제한하는 이유는 과다한 유기염기의 사용은 오히려 표면결함을 증가시킬 수 있기 때문이다.

본 발명에서는 기계적 연마효과를 완화시키면서 원하는 정도의 연마수준을 얻기 위하여 슬러리가 층류(laminar)를 생성하도록 하는 역할을 하는 증점제(성분 d)로서 긴 사슬구조를 가진 수용성 고분자인 셀룰로오스류를 사용한다. 바람직하게는, 본 발명에 사용된 셀룰로오스는 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시부틸메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 친유성으로 조절된 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 및 메틸셀룰로오스로 구성된 군에서 선택되는 1종이며, 소량으로 고점도를 유지하기 위하여 이들의 분자량은 10만 내지 150만으로 제한된다. 본 발명에서는 상기 고분자 셀룰로오스를 슬러리 총중량의 0.02∼2중량%로 사용하여, 본 발명의 슬러리 조성물의 최종 점도가 2∼80 cP가 되도록 한다.

본 발명의 연마용 조성물의 가장 특징적인 성분은 비이온성 계면활성제(성분 e)이다. 본 발명에 사용된 비이온성 계면활성제는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 질소-함유 비이온성 계면활성제와 하기 화학식 2의 구조를 갖는 말단의 OH기가 탄소수 1~4개의 선형 또는 분지형 알킬기로 캡핑(Capping)된 비이온성 계면활성제이며, 이들 두 계면활성제는 각각 단독으로 사용되기도 하지만 양자를 혼합하여 사용할 때 슬러리의 분산성이 극대화된다:

RN(R'O)_m(R"O)_nH

상기 식에서,

R은 C₅~C₂₀의 알킬이고;

R' 및 R"은 에틸렌이며;

m+n은 5~100, 바람직하게는 15~30임;

R(R'O)_nR"

상기 식에서,

R은 C₅~C₁₅의 알킬이고;

R'은 에틸렌이며;

n은 5 내지 30임.

상기 계면활성제의 구체적인 역할은 다음과 같다. 첫째, 본 발명에서 증점제로 사용된 고분자 셀룰로오스는 용해도 감소 등의 원인으로 인해 석출될 수 있는데, 이와 같이 고분자가 입자로 석출되는 경우에는 연마제로 사용된 실리카 입자의 응집 또한 가속화된다. 본 발명의 계면활성제는 셀룰로오스의 분산성을 증가시키는 효과가 있어, 이러한 문제를 방지하는데 기여한다. 이미 상술하였다시피, 본 발명에서는 서로 다른 두 가지 구조를 가지는 비이온성 계면활성제를 사용할 수 있는데, 셀룰로오스의 분산성 향상에 특히 효과적인 것은 상기 화학식 2의 구조를 갖는 계면활성제이다. 실제로 상기 화학식 2의 구조를 갖는 계면활성제의 첨가에 의해 슬러리의 입자침하비가 크게 개선되는 것으로 확인되었다(참조: 실시예 1). 둘째, 본 발명에서 pH 조절제이자 금속 착화제로 사용된 암모니아는 주지된 바와 같이 높은 휘발성을 가지고 있기 때문에, 슬러리의 암모니아 함량은 시간에 따라 가변적이어서 슬러리의 적정 pH를 유지하고 금속 잔류를 억제하는 본래의 기능을 수행하는데 부족하게 될 수 있으며, 특히 pH의 불안정화는 슬러리의 분산성에도 악영향을 미칠 수 있다. 상기 화학식 1의 구조를 갖는 질소-함유 계면활성제는 암모니아의 휘발성을 감소시키는 역할을 함으로써 이러한 문제를 방지하는데 기여할 뿐만 아니라, 그 자체가 보조 pH 조절제로 작용할 수 있고 나아가 금속과 착물을 형성하여 금속 잔류를 억제할 수도 있다. 실제로 암모니아 휘발에 대한 억제효과를 알아보기 위해서, 상기 화학식 1의 구조를 갖는 계면활성제가 포함된 슬러리와 포함되지 않은 슬러리 각각의 총아민가를 측정하여 비교해본 결과, 전자의 슬러리가 총아민가가 감소되는 비율이 훨씬 더 적은 것으로 확인되었다(참조: 실시예 7-9). 셋째, 계면활성제의 가장 대표적이고 일반적인 특징은 세정성이므로, 본 발명에 사용된 계면활성제들 역시 유기오염물 세정제로서 작용한다.

본 발명의 슬러리 조성물의 구성성분들 중에서, SP1 결함과 직접적인 관련을 갖는 성분은 유기염기(성분 c)와 비이온성 계면활성제(성분 e)이다. SP1 결함과 같은 표면지형은 연마 제거물인 규산(silic acid)의 영향이다. 반응활성이 큰 규산은 독립적으로 중합반응을 일으켜 고분자화하기도 하고, 단량체 혹은 고분자의 형태로 웨이퍼 표면에 재흡착되거나 실리카 입자 간에 가교를 형성하여 응집시키고, 패드 막힘 현상을 초래한다. 웨이퍼 표면에의 재흡착은 웨이퍼 표면에 불균일한 산화막을 생성하고, 이는 결국 피트(pit) 혹은 돌출부(jut)의 SP1 결함을 초래하게 된다. 또한, 응집된 실리카 입자는 균일한 연마를 저해하며 웨이퍼 표면 이하에 기계적인 충격을 가하여 치명적인 결함을 유발하게 된다. 이러한 부반응을 억제하기 위해서는 규산의 반응기인 수산기를 가려주는(screening) 것이 효과적인데, 이러한 작용을 하는 것이 바로 본 발명에 사용된 유기염기이며, 본 발명에 따르면 유기염기의 이러한 작용은 비이온성 계면활성제의 사용에 의해 공동상승적으로 촉진된다.

본 발명에서 상기 계면활성제의 사용량은 주의 깊게 결정되어야 하는데, 그 이유는 슬러리와 패드 사이의 표면장력이 너무 낮을 경우에는 미끄러짐 현상으로 인해 연마속도가 저하되는 반면, 표면장력이 너무 높을 경우에는 슬러리 액적의 뭉침 현상으로 인해 LPD와 같은 표면결함이 증가하는 경향이 있기 때문이다. 따라서, 본 발명에서는 슬러리의 표면 장력이 40~60dyne/cm²가 되도록 계면활성제의 사용량을 슬러리 총중량의 0.03~0.5중량%로 한정한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

[비교예 1]

1차 입경이 35~45nm이고 2차 입경이 65~80nm인 콜로이달 실리카를 초순수로 희석하여 실리카 함량이 슬러리 총중량에 대하여 4중량%가 되도록 하였다. 여기에 암모니아 1중량%, 테트라메톡시암모늄히드록사이드 0.08중량%, 및 중량평균분자량이 130만인 히드록시에틸셀룰로오스 0.4중량%를 첨가한 후, 각 성분들을 고르게 혼합하기 위하여 IKA사(독일)의 HOMOGENIZER를 사용하여 22,000RPM의 속도로 교반하였다. 완성된 슬러리의 pH는 10.56이고, 점도는 70cP 이었다.

이와 같이 제조된 슬러리의 분산안정성은 입자침하비, 거대입자량, 및 Zeta-전위 등의 3개 항목으로 나누어 평가되었다. 이어서, 상기 슬러리를 초순수로 10배 희석하여 CMP 공정의 2차 및 최종 연마를 수행한 후, 연마성능을 평가하였다. 이때, 연마대상으로는 (1 0 0) 배향의 p형(p-type) 200mm 플랫(flat) 웨이퍼를 사용하였고, 연마기로는 경질의 우레탄 연마포가 부착된 Speedfam multihead 연마기를 사용하였다. 연마가 완료된 후, 웨이퍼 표면의 스크래치는 0.1 미크론 이상의 피트성 마이크로스크래치(하기 표 1의 LPD-N 항목)와 딥 스크래치(하기 표 1의 AREA DEFECT 항목)로 구별하여 KLA-Tencor사(미국)의 SURFSCAN SP1으로 분석하였으며, 각 데이터는 총 20장의 웨이퍼에 대한 평균치로 나타내었다.

[비교예 2~3 및 실시예 1~3]

하기 표 1에 기재된 바와 같은 비이온성 계면활성제들을 슬러리 총중량에 대하여 0.1중량%로 첨가한 것을 제외하고는, 상기 비교예 1에서와 동일한 방식으로 연마용 슬러리를 제조하고 연마성능을 측정하였다. 측정결과는 하기 표 1과 같다.

#	계면활성제	²⁾침하비(%)	³⁾거대입자량(ppm)	Zeta전위(mV)	LPD-N(ea)	AREADEFECT(ea)	연마속도(㎛/min)
비교예 1	미첨가	4.0	360	-4.3	10	6	0.98
실시예 1	^1-1) R(R'O)_nCH₃	2.4	77	-13.4	7	3	1.0
비교예 2	^1-2) R(R'O)_nH	3.6	188	-6.7	12	9	0.77
비교예 3	^1-3) R(R'O)_nH	3.4	134	-7.4	10	7	1.05
실시예 2	^1-4) RN(R'O)_m(R'O)_nH	2.7	72	-7.2	8	1	1.25
실시예 3	^1-5) 혼합물	1.8	66	-16.5	8	2	1.2

^1-1) R = 탄소수 8∼14의 알킬; R' = C₂H₂; n = 15

^1-2) R = 라우릴(Lauryl); R' = C₂H₂; n = 15

^1-3) R = 노닐페닐(Nonylphenyl); R' = C₂H₂; n = 15

^1-4) R = 스테아릴(Stearyl); R' = C₂H₂; m+n = 30

^1-5) 1-1):1-4) = 1:2 혼합물

²⁾ 총 슬러리 부피에 대한 바닥에 침전된 고농축층 부피의 백분율(슬러리 제조 3일후 측정)

³⁾ 3 미크론 이상의 거대입경 불순물의 양

상기 표 1로부터, 계면활성제를 포함하는 슬러리가 계면활성제가 미첨가된 슬러리에 비해 대체적으로 분산안정성이 증가되나, 말단의 수산기가 메틸기로 캡핑된 계면활성제 및/또는 질소-함유 계면활성제를 포함하는 본 발명의 슬러리들이 타계면활성제에 의한 것보다 더욱 향상된 분산안정성을 시현함을 알 수 있다. 특히 질소-함유 계면활성제는 연마속도도 증가시키는 것으로 나타났으며, 말단캡핑된 계면활성제와 질소-함유 계면활성제 양자를 모두 포함하는 슬러리는 분산안정성 향상, 표면 결함의 저하, 연마속도 증가 등 전반적인 평가항목에서 매우 우수한 특성을 시현하였다.

[비교예 4~5 및 실시예 4~8]

하기 표 2에 기재된 바와 같은 비이온성 계면활성제들을 슬러리 총중량에 대하여 0.1중량%로 첨가한 것을 제외하고는, 상기 비교예 1에서와 동일한 방식으로 연마용 슬러리를 제조하고 총아민가 및 연마성능을 측정하였다. 총아민가는 A.O.C.S Method Tf 2a-64에 근거하여 측정되었다. 측정결과는 하기 표 2와 같다.

#	계면활성제	침하비(%)	거대입자량(ppm)	Zeta전위(mV)	총아민가(mg/KOH mg)	LPD-N(ea)
비교예 1	미첨가	4.0	360	-4.3	28.3	10
실시예 4	¹⁾ R(CH₂CH₂O)₅CH₃	2.8	102	-9.4	29.2	12
실시예 5	²⁾ R(CH₂CH₂O)₁₀CH₃	2.6	98	-11.3	30.1	8
실시예 6	³⁾ R(CH₂CH₂O)₃₀CH₃	2.0	75	-15.4	28.4	7
실시예 7	⁴⁾ RN(R'O)_m(R'O)_nH	3.2	72	-7.2	36.8	9
실시예 8	⁵⁾ RN(R'O)_m(R'O)_nH	2.9	77	-7.0	35.4	8
비교예 4	⁶⁾ ROSO₃NH₄	3.6	157	-8.4	28.7	16
비교예 5	⁷⁾ R(CH₂CH₂O)₁₀SO₃NH₄	2.7	98	-12.1	29.1	18

^1)~3) R = 라우릴

⁴⁾ R = 스테아릴; R' = C₂H₂; m+n = 10

⁵⁾ R = 스테아릴; R' = C₂H₂; m+n = 15

⁶⁾ R = 라우릴

⁷⁾ R = 노닐페닐

상기 표 2로부터, 질소-함유 계면활성제가 암모니아의 휘발을 억제함으로써 슬러리의 총아민가를 높게 유지하는데 효과적임을 알 수 있다.

[비교예 6~7]

종래의 최종연마용 슬러리를 초순수로 10배 희석한 후, 상기 비교에 1에서와 동일한 방식으로 연마성능을 측정하였다. 측정결과는 하기 표 3과 같다.

#	1차입경(nm)	2차입경(nm)	점도(cP)	침하비(%)	거대입자량(ppm)	Zeta전위(mV)	LPD-N(ea)	AREADEFECT(ea)	연마속도(㎛/min)
실시예 1	40	70	71	2.4	77	-13.4	7	3	1.0
¹⁾비교예 6	30	65	30	0.2	700	-6.3	18	4	0.97
²⁾비교예 7	45	80	60	4.5	2000	-4.3	10	4	1.2

¹⁾ 실리카 농도 = 4중량%; pH = 10.7

²⁾ 실리카 농도 = 4중량%; pH = 10.7

상기 표 3으로부터, 본 발명의 연마용 슬러리가 상용화된 최종연마용 슬러리에 비하여 분산안정성 및 스크래치로 대표되는 연마품질 면에서 월등히 향상되었음을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 CMP 공정의 2차 내지는 최종 연마단계에 사용되는 연마용 슬러리 조성물에 있어서 분산안정성의 향상과 그에 따른 연마품질 개선을 달성하였다. 본 발명의 연마용 슬러리를 사용하면 고품질의 경면 실리콘 웨이퍼를 효율적으로 생산할 수 있다.

Claims

다음을 포함하는 실리콘 웨이퍼의 최종 연마용 슬러리 조성물:

(a) 실리카 0.25~20중량%;

(b) pH 조절제 0.1~5.0중량%;

(c) 테트라메틸암모늄히드록사이드, 테트라에틸암모늄히드록사이드, 트라이메틸에톡시암모늄히드록사이드, 및 N,N-디메틸피페리딘히드록사이드로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 유기염기 0.05~1중량%;

(d) 증점제 0.02~2중량%;

(e) 하기 화학식 1 및 화학식 2에서 하나 이상 선택되는 비이온성 계면활성제 0.03~0.5중량%; 및

(f) 나머지 성분으로서 초순수.

[화학식 1]

RN(R'O)_m(R"O)_nH

상기 식에서,

R은 C₅~C₂₀의 알킬이고;

R' 및 R"은 에틸렌이며;

m+n은 5~100임;

[화학식 2]

R(R'O)_nR"

상기 식에서,

R은 C₅~C₁₅의 알킬이고;

R'은 에틸렌이며;

R"은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 또는 t-부틸이고;

n은 5 내지 30임.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 실리카가 1차 입경이 30~50nm이고, 2차 입경이 60~80nm이며, 평균 입경이 35~80nm인 콜로이달 실리카 또는 발연 실리카인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 pH 조절제가 암모니아이고 슬러리의 최종 pH가 10.5~12.0인 것을 특징으로 하는 조성물.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 증점제가 분자량 10만 내지 150만의 셀룰로오스로서, 상기 셀룰로오스가 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시부틸메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 친유성으로 조절된 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 및 메틸셀룰로오스로 구성된 군에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 조성물.