KR100583527B1 - 반도체 연마 슬러리용 첨가제 및 그 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 연마시에 사용되는 반도체 연마 슬러리용 첨가제 및 이를 함유하는 반도체 연마용 슬러리 조성물과 상기 반도체 연마용 슬러리 조성물을 이용한 화학 기계적 연마 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (i) 점도 0.8 cps 내지 50 cps의 범위 내에서 서로 상이한 점도를 가진 2 이상의 고분자 유기산 혼합물; 및, (ii) 하기의 화학식 1의 아미노 알코올을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 연마 슬러리용 첨가제인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure 112004031114558-pat00001
[R1, R2 및 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, R1은 C2 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이며, R2 및 R3은 수소, C2 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 알킬 또는 C2 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이다.]
연마제, 연마용슬러리, 선택비, 슬러리용 첨가제, 아미노알코올, 고분자유기산

Description

반도체 연마 슬러리용 첨가제 및 그 조성물 {Polishing slurry additive for semiconductor device, and composition containing thereof}
본 발명은 반도체 소자 연마시에 사용되는 반도체 연마 슬러리용 첨가제 및 이를 함유하는 반도체 연마용 슬러리 조성물과 상기 반도체 연마용 슬러리 조성물을 이용한 화학 기계적 연마 방법에 관한 것이다.
반도체 소자가 미세화, 고밀도화 됨에 따라 더욱 미세한 패턴 형성 기술이 사용되고 있으며, 그에 따라 반도체 소자의 표면 구조가 더욱 복잡해지고 표면 막들의 단차도 더욱 커지고 있다. 반도체 소자를 제조하는 데 있어서 기판상에 형성된 특정한 막에서의 단차를 제거하기 위한 평탄화 기술로서 CMP 공정이 이용된다. 특히, 층간 절연막 및 STI(Shallow Trench Isolation)용 절연막의 평탄화를 위한 공정 및 배선, 콘택 플러그, 비아 콘택 등과 같은 금속 도전막을 형성하기 위한 공정으로서 CMP 공정이 많이 사용되고 있다. CMP 공정이라 함은, 가공하고자 하는 웨이퍼의 표면과 연마패드를 접촉시킨 상태에서 슬러리를 이들 접촉부위에 공급하면서 웨이퍼와 연마패드를 상대적으로 이동시키면서 웨이퍼의 요철 표면을 화학적 으로 반응시키면서 기계적으로 제거하여 평탄화시키는 광역 평탄화 기술이다.
CMP 공정에 있어서, 연마속도와 연마표면의 평탄화도, 스크래치의 발생 정도가 매우 중요하며, 이들은 CMP 공정조건, 슬러리의 종류, 연마패드의 종류 등에 의해 결정된다. 공정의 특성에 따라 특정막에 대한 연마속도가 특별히 높은 고선택성이 요구되는 공정과 선택성이 낮은 저선택성 CMP 공정이 필요하다. STI를 형성하기 위한 CMP 공정에서는 질화규소에 대한 산화규소 막의 제거 속도가 빠른 것이 요구되고 있으며, 선택도가 50 이상으로 높은 것이 바람직하다.
CMP 공정에서, 산화규소막의 연마시, 산화규소막과 질화규소막의 연마속도 차이를 이용하여 질화규소막의 일부를 연마하는 오버 연마(over-polishing)를 실시한다. 오버 연마에서는 산화규소막과 질화규소막 간의 연마속도의 비가 높은 것이 요구되며 이로 인하여 질화규소막 위에 형성된 산화규소막을 완전히 제거할 수 있다. 연마속도의 차이는 주로 연마에 사용되는 슬러리 조성물에 의해 발생된다. 오버 연마시, 질화규소막에 대해 산화규소막의 연마속도비가 낮은 경우 트렌치 입구의 산화규소막이 연마되는 디싱과 트렌치 입구사이에 질화규소막이 과다하게 연마되는 부식이 발생한다. 특히, 미세 패턴 영역에서는 디싱과 부식의 정도가 심하다. 따라서 최근에는 질화규소막에 대해 산화규소막의 연마속도가 높은 슬러리 조성물이 개발되고 있다.
한국공개특허공보 제 2002-20796호에는 액체 담체와 1종 이상의 산화제, 연마하는 속도를 증가시키는 1종 이상의 연마 첨가제로서 피로인산염, 축합 인산염, 포스폰산 및 그의 염, 아민, 아미노알코올, 아미드, 이민, 아미노산, 니트릴, 니트 로, 티올 등을 함유하는 연마제 조성물이 개시되어 있으나, 상기 발명은 본 발명에 다른 산화 규소막의 연마에 관한 것이 아닌 금속막의 연마에 관한 것일 뿐 만 아니라 다른 첨가조성물들과의 상승작용이 부족한 단점이 있으며, 연마 슬러리용 첨가제를 개시하고 있는 기타 여러 선행발명들 역시 높은 연마속도와 고선택도를 함께 달성하고 있지 못한 실정이다. 따라서 높은 연마속도와 산화규소막과 질화규소막 간의 연마속도의 비가 높은 고선택도를 함께 갖는 연마 슬러리 첨가제의 개발이 필요하다.
따라서 본 발명의 목적은 분산 안정성이 우수한 반도체 연마 슬러리용 첨가제를 제공하는 것이며, 본 발명의 또 다른 목적은 산화규소 막의 연마속도와 선택비가 높은 본 발명에 따른 반도체 연마 슬러리 첨가제를 함유하는 반도체 연마용 슬러리 조성물과 이를 이용하여 보다 큰 연마 선택도를 요구하는 최근의 반도체 장치의 제조에 사용될 수 사용될 수 있는 높은 선택비와 빠른 연마속도를 갖는 반도체 기판 연마 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 반도체 소자 연마시에 사용되는 반도체 연마 슬러리용 첨가제 및 이를 함유하는 반도체 연마용 슬러리 조성물과 상기 반도체 연마용 슬러리 조성물을 이용한 화학 기계적 연마 방법에 관한 것으로, 산화세륨 슬러리를 이용하여 STI CMP를 할 경우 질화규소 제거속도에 대한 산화규소 제거 속도의 비가 큰 고 선택비가 요구되고 이를 위해서는 질화규소 막에 흡착되어 질화규소 막의 연마를 방해할 수 있는 음이온성 화학물질을 첨가할 수 있으며, 본 발명에서는 고분자 유기산인 폴리아크릴산과 첨가제로 아미노알코올을 사용하는 것이 특징이다.
상세하게는 본 발명은 (i) 점도 0.8 cps 내지 50 cps의 범위 내에서 서로 상이한 점도를 가진 2 이상의 고분자 유기산 혼합물; 및, (ii) 아미노 알코올을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 연마 슬러리용 첨가제인 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 상기 연마 슬러리용 첨가제 함량이 0.01 내지 20 중량%이고; (ii) 연마입자 분산액 함량이 0.01 내지 10 중량%이며; (iii) 나머지로 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 연마용 슬러리 조성물을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 연마 슬러리를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 연마 방법을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 있어서 선택비가 높은 연마법을 개발하기 위한 방법으로서 본 발명에 따른 반도체 연마 슬러리용 첨가제는 점도(2.5 % 수용액의 기준, 이하 본 발명의 점도는 모두 상기의 동일한 조건에서 제공되는 것이다.)가 0.8 cps 내지 50 cps의 범위 내에서 서로 상이한 점도를 가진 2 이상의 고분자 유기산 혼합물과 (ii) 하기의 화학식 1의 아미노 알코올을 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112004031114558-pat00002
[R1, R2 및 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, R1은 C2 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이며, R2 및 R3은 수소, C2 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 알킬 또는 C2 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이다.]
고분자 유기산과 아미노알코올의 함유량은 고분자 유기산의 종류와 아미노알코올의 종류에 따라 적절한 중량%는 달라질 수 있으나, 고분자 유기산이 20 내지 80 중량%이고, 아미노알코올이 80 내지 20 중량%인 것이 바람직하며, 특히 고분자 유기산이 40 내지 60 중량%이고, 아미노알코올이 60 내지 40 중량%인 것이 더욱 바람직하다.
고분자 유기산이 폴리아크릴산이고, 아미노알코올이 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 (2-amino-2-methyl-1-propanol : AMP)인 경우, 아미노 알코올이 40 중량% 이하일 경우는 연마속도가 감소할 수 있으며, 60 중량% 이상인 경우는 선택비가 떨어진다.
고분자 유기산 혼합물은 점도 1.5 cps 내지 5 cps인 고분자 유기산 10 내지 90 중량% 및 점도 0.8 cps 내지 1.5 cps인 고분자 유기산 90 내지 10 중량%로 이루어진 고분자 유기산의 혼합물을 사용하거나, 점도 5 cps 내지 50 cps인 고분자 유 기산 0.1 내지 10 중량%, 점도 1.5 cps 내지 5 cps인 고분자 유기산 10 내지 40 중량% 및 점도 0.8 cps 내지 1.5 cps인 고분자 유기산 50 내지 89.9 중량%로 이루어진 고분자 유기산의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고분자 유기산은 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산 공중합체가 바람직하다. 시판되는 폴리아크릴산의 경우 공중합 되어 있거나 치환기가 일부 바뀌어 있는 순수한 폴리아크릴산이 아닌 경우가 많다. 또한, 시판되는 폴리아크릴산 제품은 분자량이 명시되어 있지 않은 경우가 많으며, 주로 수용액의 형태로 판매되므로 제품마다 폴리아크릴산의 함량이 다르다. 본 발명에 따른 반도체 연마 슬러리용 첨가제에 함유되는 상기의 폴리아크릴 산은 점도가 0.8 내지 50 cps인 것을 사용하며, 이들 폴리아크릴산 중 두 가지 또는 세 가지 이상을 조합하여 사용하면, 선택비와 산화규소막의 연마속도 면에서 더욱 우수한 효과를 볼 수 있게 된다. 폴리아크릴 산 용액의 점도는 분자량과 탄소사슬에 붙어있는 치환기, 사슬내의 아크릴산외의 다른 모노머와의 공중합 여부와 공중합의 정도에 의존하며, 본 발명에서는 반도체공정에서 금속 불순물로 작용하여 소자의 기능을 파괴할 수 있는 금속 이온들, 즉, Na, K, Al, Fe, Ca, Cr, Cu, Mg, Mn, Ni, Pb, Zn의 함량이 1 ppm 이하인 폴리아크릴 산을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
특히, Na의 함량은 폴리아크릴산의 제조공정에 사용되는 촉매의 종류에 의해 크게 영향을 받으므로 Na가 포함되지 않은 촉매를 사용하여 제조한 폴리아크릴산을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
화학식 1의 아미노 알코올의 R1은 C2 내지 C7의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이며, R2 및 R3은 수소, C2 내지 C7의 직쇄 또는 측쇄의 알킬 또는 C2 내지 C7의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬인 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 반도체 연마 슬러리용 첨가제에 포함되는 또 다른 화합물인 아미노알코올은 친수성과 염기성의 성질을 갖는 작용기인 아민기와 친수성이며 수소결합이 가능한 작용기인 히드록시기를 동시에 가지고 있는 화합물로서, 상기 아미노알코올의 이러한 두개의 친수성기로 인하여 물에 용해되기가 용이하며 첨가제의 특성을 향상시키는 기능을 가지고 있다.
유용한 아미노 알코올 화합물의 구체적인 예로서는, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 (2-amino-2-methyl-1-propanol : AMP), 트리에탄올 아민 (triethanol amine : TEA), 디에탄올 아민 (diethanol amine : DEA), 모노에탄올 아민 (monoethanol amine : MEA), 3-아미노-1-프로판올 (3-amino-1-propanol), 2-아미노-1-프로판올 (2-amino-1-propanol), 1-아미노-2-프로판올 (1-amino-2-propanol), 1-아미노-펜탄올 (1-amino-pentanol) 등을 포함하나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니며, 상기 화합물은 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다. 특히 바람직한 아미노알코올 화합물은 2-아미노-2-메틸-1-프로판올이며, 이를 폴리아크릴산과 함께 사용하였을 경우에 산화규소의 연마속도가 높고 선택비가 커져 산화규소막과 질화규소막의 상대적 연마속도를 50 이상으로 유지 할 수 있다.
본 발명의 반도체 연마 슬러리용 첨가제에는 아미노알코올과 함께 암모니아 수 또는 4급 아민염을 추가로 포함될 수 있다. 상기 4급 아민염은 수산화 테트라메틸암모니움(TMAH), 수산화 테트라에틸암모늄(TEAH), 수산화 테트라프로필암모늄(TPAH), 수산화 테트라부틸암모늄(TBAH), 수산화 트리메틸에틸암모늄(TMEAH), 수산화 트리메틸프로필암모늄(TMPAH) 등이 예시될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 연마용 슬러리 조성물은 앞서 상세히 설명한 연마 슬러리용 첨가제 함량이 0.01 내지 20 중량%이고, 연마입자 분산액 함량이 0.01 내지 10 중량%이며, 나머지는 물을 포함한다. 상기 연마입자는 실리카, 산화세륨, 산화지르코늄 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택되나, 산화세륨은 실리카 입자나 알루미나 입자에 비해 경도가 낮지만 Si와 Ce 원자 간에 Si-O-Ce 결합이 형성되는 화학적 연마 메커니즘에 의해 유리나 반도체 기판과 같은 규소를 포함하는 면의 연마속도가 매우 빨라 반도체 기판의 연마에 유리하기 때문에 산화세륨을 연마입자로 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 산화세륨계 연마제를 사용하여 CMP를 하는 경우 산화세륨 분말을 분쇄 및 분산 과정을 거쳐 슬러리로 제조하는 과정에서 큰 입자들이 많이 잔존하게 되어 실리카 계의 연마제를 사용한 것보다 스크래치가 많이 발생하는 문제점이 있다. 산화세륨 슬러리를 반도체 연마에 적용하기 위해서는 스크래치를 줄이는 것이 수율을 증가시키는데 매우 유리하며, 수율은 스크래치의 수에 직접적으로 반비례하므로, 적절한 연마속도를 유지할 수 있는 범위 안에서 큰 입자의 개수를 줄이는 것이 필요하며, 따라서 대 구경 산화세륨 입자의 수를 획기적으로 줄인 방법으로 본 발명자들에 의하여 개발되고 출원된 탄산 세륨을 예비 분쇄하는 단계와 상기 예비 분쇄된 세륨 화합물을 500 내지 1200 ℃의 온도에서 하소 하여 산화세륨을 수득하는 단계와 수득된 산화세륨을 분쇄하는 단계를 포함하는 연마 슬러리용 세륨계 연마제의 제조방법에 의하여 수득된 산화세륨 입자를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 반도체 연마 슬러리 첨가제를 함유하는 반도체 연마용 슬러리 조성물과 이를 이용하여 보다 큰 연마 선택도를 요구하는 최근의 반도체 장치의 제조에 사용될 수 있는 높은 선택비와 빠른 연마속도를 갖는 반도체 기판 연마 방법 역시 본 발명의 범위 내이다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 이는 발명의 구성 및 효과를 이해시키기 위한 것 일뿐, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1]
점도가 다른 폴리아크릴산 분율과 아미노알코올의 종류에 따른 연마속도 및 선택비 변화 분석
시판되는 폴리아크릴산 제품은 분자량이 명시되어 있지 않은 경우가 많으며, 주로 수용액의 형태로 판매되므로 제품마다 폴리아크릴산의 함량이 다르기 때문에 본 발명에서는 2.5 %의 수용액을 제조하고 이들의 점도를 측정하여 분자량의 크고 작은 대략적인 순서를 정하여 사용하였다. 사용한 폴리아크릴산 2.5 % 수용액의 점도는 폴리아크릴산 H가 6.85 cps, 폴리아크릴산 A가 2.27 cps, 폴리아크릴산 L이 1.67 cps, 폴리아크릴산 S가 1.21 cps, 폴리아크릴산 D가 1.16 cps이다. 폴리아크 릴산 H, L, S는 일본순약사 제품, 폴리아크릴산 A는 알드리치사 제품, 폴리아크릴산 D는 동아합성사 제품이다.
연마에 사용된 연마 슬러리의 조성은 산화세륨이 1 %, 폴리아크릴산이 0.53 %, 첨가제로 AMP가 0.234 %, TMAH가 0.234 %가 포함되어 있는 것을 사용하였다. 산화세륨으로는 탄산세륨(Na 함량 3.9 ppm, K 함량 0.9 ppm)을 800 ℃에서 하소하고 분산하여 얻은 산화세륨 분산액을 사용하였다.
고분자 유기산인 폴리아크릴산으로는 A와 D를 사용하였고, 실험 A 내지 실험 C는 아미노알코올로서 트리에탄올아민(TEA)를 첨가하였으며, 실험 D 내지 실험 E는 2-아미노-2-메틸-1-프로판올(AMP)를 첨가한 것이며, 실험 F는 비교예로서 아미노알코올 대신에 암모니아를 첨가제로 사용하였다. 또한 여기에 첨가제로 아미노알코올을 첨가하여 연마 조성액의 pH가 6.9 내지 7.0이 되도록 조절하였다.
연마에 사용된 기판은 저압 CVD 법으로 제조된 질화규소막이 입혀진 기판과, 테트라에톡시 실란(TEOS)을 사용하여 플라즈마 CVD 법으로 제조한 산화규소막을 사용하였다. 이들을 각각 G&P Tech.사의 CMP 장비에서 정반 및 헤드의 회전속도가 70 rpm이고, 압력이 300 g/cm2 으로 조절하여 연마를 수행하였다. 연마시 연마조성액의 공급속도는 100 mL/min 였다.
폴리아크릴산의 조성과 아미노알콜의 종류에 따른 연마속도와 선택비 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112004031114558-pat00003
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 AMP를 첨가제로 사용한 실험 D 내지 실험 E의 경우 산화규소막의 연마속도가 가장 높았으며, 질화규소막의 연마속도가 가장 낮게 나타나 선택비가 가장 높게 나타났고, TEA를 첨가제로 사용한 실험 A 내지 실험 C 의 경우 암모니아 보다는 산화규소막의 연마속도는 높고 질화규소의 연마속도는 낮게 나와 선택비가 높게 나타났다. 따라서, 이러한 결과들은 아미노알코올이 암모니아 보다 유용한 첨가제이며, 특히 AMP는 더 효과적인 첨가제임을 알 수 있다.
[실시예 2]
폴리아크릴산 및 아미노알코올 함량 증가에 따른 연마속도 및 선택비 분석
상기 실시예 1의 산화세륨 분산액의 고형분 함량을 1 %로 고정시키고 폴리아크릴산 및 아미노알코올의 함량을 증가시키며 연마테스트를 하였다. 산화세륨을 제 외한 각 조성은 폴리아크릴산 L을 25.3 %, 폴리아크릴산 S를 25.3 %, AMP를 49.4 %의 비율로 혼합 하였으며, 이 조성비를 유지한 채로 그 양을 증가시키면서 연마테스트를 하였다.
[표 2]
Figure 112004031114558-pat00004
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 폴리아크릴산과 AMP가 첨가되지 않는 비교예(실험 K)의 경우 질화규소막의 연마속도가 높아 선택비가 매우 낮음을 알 수 있다. 또한 첨가제의 함량이 증가하면서 산화규소막의 연마속도는 감소하며, 폴리아크릴산과 AMP 조성이 1 %인 경우가 가장 높은 선택비를 보였다.
[실시예 3]
폴리아크릴산 조성 변화에 따른 효과 분석
상기 실시예 1의 산화세륨 분산액의 고형분 함량을 1 %로 고정시키고 폴리아 크릴산 조성을 변화시킬 때 나타나는 연마속도와 선택비에 대한 영향을 살펴보았다. 아미노알코올인 AMP와 사급 아민염인 TMAH의 질량비는 AMP/TMAH=1/1로 고정시키고, 폴리아크릴산 조성은 점도가 다른 세 가지의 폴리아크릴산 H, L, S을 사용하였으며, 그 조성은 표 3에 보였다. 또한, 연마테스트를 위한 연마액에서 폴리아크릴산과 첨가제를 합친 양이 1 %가 되도록 조절하였다. 폴리아크릴산과 첨가제로 구성된 조성액의 점도는 2.3 cps로 동일하게 조절하였다.
[표 3]
Figure 112004031114558-pat00005
상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이 점도가 다른 두 가지 폴리아크릴산이 섞여 있는 실험 L 내지 실험 M의 경우 보다 세 가지 고분자가 섞여 있는 실험 N 경우가 선택비가 훨씬 향상됨을 보였다.
본 발명에서는 산화세륨의 분산액에 폴리아크릴산과 아미노알코올을 첨가하 여 선택성이 높은 반도체 기판을 연마하는 방법을 제공한다. 폴리아크릴산의 적절한 혼합과 아미노알코올의 적절한 선택으로 산화규소 막의 연마속도와 선택비가 높은 연마 조성액을 제조하는 방법을 제공하므로, 보다 큰 연마 선택도를 요구하는 최근의 반도체 장치의 제조에 사용될 수 있다.

Claims (12)

  1. (i) 점도 0.8 cps 내지 50 cps의 범위 내에서 서로 상이한 점도를 가진 2 이상의 고분자 유기산 혼합물; 및,
    (ii) 하기의 아미노 알코올을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 연마 슬러리용 첨가제.
    [화학식 1]
    Figure 112004031114558-pat00006
    [R1, R2 및 R3은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, R1은 C2 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이며, R2 및 R3은 수소, C2 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 알킬 또는 C2 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이다.]
  2. 제 1항에 있어서,
    고분자 유기산 혼합물이 20 내지 80 중량%이고, 아미노 알코올이 80 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 반도체 연마 슬러리용 첨가제.
  3. 제 2항에 있어서,
    고분자 유기산 혼합물이 40 내지 60 중량%이고, 아미노 알코올이 60 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는 반도체 연마 슬러리용 첨가제.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 고분자 유기산은 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산 공중합체인 것을 특징으로 하는 반도체 연마 슬러리용 첨가제.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상이한 점도를 가지는 상기 고분자 유기산 혼합물은 고형분 2.5% 수용액 기준으로 점도 1.5 cps 내지 5 cps인 고분자 유기산 10 내지 90 중량% 및 고형분 2.5% 수용액 기준으로 점도 0.8 cps 내지 1.5 cps인 고분자 유기산 90 내지 10 중량%로 이루어진 고분자 유기산의 혼합물인 것을 특징으로 하는 반도체 연마 슬러리용 첨가제.
  6. 제 1항에 있어서,
    화학식 1의 아미노 알코올의 R1은 C2 내지 C7의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이며, R2 및 R3은 수소, C2 내지 C7의 직쇄 또는 측쇄의 알킬 또는 C2 내지 C7의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬인 것을 특징으로 하는 반도체 연마 슬러리용 첨가제.
  7. 제 6항에 있어서,
    아미노 알코올은 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올, 3-아미노-1-프로판올, 2-아미노-1-프로판올, 1-아미노-2-프로판올 및 1-아미노-펜탄올 또는 이로부터 선택되는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 반도체 연마 슬러리용 첨가제.
  8. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    암모니아수 또는 사급 아민염을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 연마 슬러리용 첨가제.
  9. 제 1항에 따른 반도체 연마 슬러리용 첨가제를 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 연마용 슬러리 조성물.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 따른 연마 슬러리를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 연마 방법.
  12. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상이한 점도를 가지는 상기 고분자 유기산 혼합물은 고형분 2.5% 수용액 기준으로 점도 5 cps 내지 50 cps인 고분자 유기산 0.1 내지 10 중량%, 고형분 2.5% 수용액 기준으로 점도 1.5 cps 내지 5 cps인 고분자 유기산 10 내지 40 중량% 및 고형분 2.5% 수용액 기준으로 점도 0.8 cps 내지 1.5 cps인 고분자 유기산 50 내지 89.9 중량%로 이루어진 고분자 유기산의 혼합물인 것을 특징으로 하는 반도체 연마 슬러리용 첨가제.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001077063A (ja) 1999-09-07 2001-03-23 Mitsubishi Materials Silicon Corp シリコンウェーハの研磨液及びこれを用いた研磨方法
JP2001323256A (ja) 2000-05-18 2001-11-22 Jsr Corp 化学機械研磨用水系分散体
KR20030013146A (ko) * 2001-08-07 2003-02-14 에이스하이텍 주식회사 실리콘 웨이퍼 연마제 조성물과 그 제조방법
KR20030041963A (ko) * 2001-05-25 2003-05-27 이케이씨 테크놀로지 가부시키가이샤 산화세륨 슬러리, 및 기판의 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001077063A (ja) 1999-09-07 2001-03-23 Mitsubishi Materials Silicon Corp シリコンウェーハの研磨液及びこれを用いた研磨方法
JP2001323256A (ja) 2000-05-18 2001-11-22 Jsr Corp 化学機械研磨用水系分散体
KR20030041963A (ko) * 2001-05-25 2003-05-27 이케이씨 테크놀로지 가부시키가이샤 산화세륨 슬러리, 및 기판의 제조 방법
KR20030013146A (ko) * 2001-08-07 2003-02-14 에이스하이텍 주식회사 실리콘 웨이퍼 연마제 조성물과 그 제조방법

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