KR100905680B1 - 산화세륨 슬러리, 및 기판의 제조 방법 - Google Patents

산화세륨 슬러리, 및 기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

해결하고자 하는 문제는 기판위의 요철 필름을 우수한 정밀도로 평탄화시킬 수 있고, 안정성이 우수하여 2개 층으로 분리되지 않고 응집 침강을 통해 고화되거나 점도의 변화를 겪지 않는 슬러리를 제공하는 것이다. 상기 문제는, 산화세륨 입자를 함유하는 산화세륨 슬러리에 중화도가 서로 상이한 폴리 암모늄 아크릴레이트를 계면활성제로서 첨가하고, 폴리아크릴레이트의 총 첨가량을 적합하게 조정함으로써 해결된다.

Description

산화세륨 슬러리, 및 기판의 제조 방법 {CERIUM OXIDE SLURRY, AND METHOD OF MANUFACTURING SUBSTRATE}
본 발명은 반도체 장치 제조에서의 한 단계인 화학 기계적 연마(이하, 'CMP'로 칭함)에 의한 평탄화에서 사용되는 슬러리에 관한 것이다.
반도체 장치를 제조할 때, 절연 필름 및 금속 필름과 같은 복수 개의 층이 기판 위에 적층되어 있는 다층 구조가 통상적으로 형성된다. 상기 다층 구조를 형성할 때에, 층간 절연 필름, 금속 필름 등을 기판 위에 적층한 후, 평탄화된 표면 상부에의 배선 구축에 착수하기 전에, 통상적으로 CMP 에 의한 평탄화를 수행하여 요철을 제거하는 것이 불가결하다. 최근, 반도체 장치의 소형화가 진보함에 따라, 기판 위의 각 층이 더욱 정밀도가 증가한 평탄도를 가질 것이 필수적으로 되었다. 이에, 많은 것이 CMP 에게서 기대되고 있고, 반도체 장치 제조 공정에서 사용되는 CMP 평탄화 단계의 수가 증가되었다.
최근, 연마제로서 산화세륨 입자를 함유하는 산화세륨 슬러리가 이들 CMP 단계에서 사용되는 슬러리로 사용되게 되었다. 산화세륨 슬러리는, 연마제의 경도가 높아서 연마되고 있는 표면이 쉽게 긁히지만, 슬러리가 SiO2 표면과 반응하므로 처리 속도가 높다는 것을 특징으로 한다. 산업적으로, 산출량 개선의 관점에서, 이에 많은 것이 산화세륨 슬러리에게 기대되고 있다. 그러나, 밀도가 7.3 g/㎤ 인 산화세륨 입자는 무거워서, 슬러리 용액을 제조할 때 산화세륨 입자가 침강하여 용액이 2개 층으로 분리되는 경향이 있는 문제점이 있다. 이에, 산업 공장에서의 사용에 문제가 있으며, 예를 들어 슬러리 용액용 슬러리 파이프가 막히는 경향이 있다. 또한, 연마되는 표면의 평탄도를 계면활성제의 첨가에 의해 개선시키는 기술이 현재 개발되고 있다. 그러나, 계면활성제를 첨가할 경우, 산화세륨 입자의 침강이 가속화되어, 슬러리가 하나의 큰 슬러리 저장 탱크에서 각각의 CMP 장치로 공급되는 공장에서는 사용하는 것이 불가능하다. 이에, 각각의 CMP 장치는 그 자신의 슬러리 공급 체계를 부수적인 장치로서 가지고 가외의 공간을 클린룸 (clean room)에 사용해야 한다.
공연하게 공지되어 있는 산화세륨 슬러리 및 이의 사용 방법의 예로는 일본 특허 출원 공개 제 H8-22970 호가 주어지며, 이는 분자량이 100 이상이고 COOH 기, COOM1 기 (여기서, M1 은 카르복실기의 수소 원자를 치환하여 염을 형성할 수 있는 원자 또는 관능기임), SO3H 기 또는 SO3M2 기 (여기서, M2 는 술포기의 수소 원자를 치환하여 염을 형성할 수 있는 원자 또는 관능기임)를 갖는 유기 화합물을 그의 주요 성분으로서 CeO2 등의 연마제를 갖는 슬러리에 첨가함으로써, 연마될 필름의 오직 돌출한 부분만을 우선적으로 연마할 수 있는 방법을 개시한다. 상기 방법에 따라, 하기 참조예 1 에 기술될 바와 같이, 패턴화된 기판에 형성된 절연 필름 층 이 극히 훌륭히 연마될 수 있으며 움푹 들어감(dishing)을 억제할 수 있다. 그러나, 슬러리 중의 산화세륨 입자의 침강이 극히 빠르게 발생하여, 슬러리 용액은 제조 10분 후에 이미 2개 층으로 분리되는, 즉 슬러리 용액에 안정성이 심각하게 결핍되게 된다.
또한, 일본 특허 출원 공개 제 2000-17195 호는 산화세륨 입자, 암모늄 아크릴레이트와 메틸 아크릴레이트의 공중합체, 및 물을 함유하는 산화세륨 슬러리를 개시한다. 하기 참조예 2 에서 기술될 바와 같이, 상기 슬러리는 비교적 안정성이 우수하여, 제조후 3일 이상 동안 방치하는 경우 조차도 2개 층으로 분리되지 않는다. 그러나, 패턴화된 기판 위에 형성된 절연 필름층이 이 슬러리를 사용하여 상기와 같이 연마될 경우, 움푹 들어감이 깊게 발생되었고 평탄한 표면이 얻어질 수가 없었다.
또한, 일본 특허 제 3130279 호는 세리아(ceria) 등의 연마제 및 상기 연마제와 연계된 전하에 대해 상이한 이온성의 전하를 가진 고분자 전해질을 함유하는 것을 특징으로 하는 연마용 슬러리 조성물 (여기서, 고분자 전해질의 분자량은 약 500 내지 약 10,000 이고 연마제에 대한 고분자 전해질의 양은 약 5 중량% 내지 약 50 중량% 임)을 개시한다. 하기 참조예 3 에서 기술될 바와 같이, 이 슬러리 조성물에 따른, 패턴화되지 않은 기판 위에 형성된 절연 필름 층은 우수한 연마 속도로 연마될 수 있다. 그러나, 패턴화된 기판 위에 형성된 절연 필름 층을 이 슬러리 조성물을 사용하여 상기와 같이 연마할 경우, 움푹 들어감이 깊게 발생되었고, 평탄한 표면이 얻어질 수 없었다. 또한, 연마제 분산액의 상태와 관련하여, 조성 물은 제조후 약 1시간 동안 남겨둔 후에는 2개 층으로 분리되기 시작한다는 것이 발견되었다.
상기 기술한 바와 같이, 우수한 정밀도로의 기판위 요철 필름의 평탄화 및 연마제 분산력의 우수함 모두가 가능한, 연마제로서 산화세륨 입자를 갖는 산화세륨 슬러리는 아직도 없다. 반도체 장치의 소형화가 진보함에 따라, 노광에 사용되는 광의 파장은 더욱 짧아져, 촛점 심도가 감소하고, 이에, 평탄화를 훌륭히 수행하지 못할 경우, 배선 폭이 규격값의 양 측에서 요동이 있어, 반도체 장치 수율에 악영향을 미친다. 또한, 산화세륨 슬러리의 안정성이 불량한 경우에는 슬러리가 사용 직전에 제조되어야 하고, 그 결과 슬러리 공급을 위한 부수적 장치가 각각의 CMP 장치를 위해 강제적이게 되므로, 상기 기술한 바와 같이, 많은 공간이 클린룸에 요구되어진다. 또한, 슬러리 공급 장비의 유지에 요구되는 시간량이 많다는 결점도 또한 발생할 것이다.
슬러리 공급 장비에 관련한 상기 문제점을 해결하기 위하여, 클린룸 밖에 슬러리 저장 탱크를 설치하고 거기에서 슬러리를 각 CMP 장치에 공급한다는 발상이 연구되어 왔다. 이 경우, CMP 장치가 설치되어 있는 클린룸 밖에 저장 탱크가 설치되기 때문에, 길이가 수십 미터 이상인 공급 배관을 사용하여 슬러리를 저장 탱크에서 CMP 장치로 공급할 필요가 있다. 슬러리 중의 연마제가 침강하고 배관의 굴곡부 및 비사용부에서 축적되는 경우에는 생성된 침적물이 마침내는 배관을 통해 억지로 밀려가고 기판 연마에 사용될 것이므로, 연마 동안 기판 표면에 많은 긁힘 이 나타나거나 공급 장치의 출구에 있는 필터가 막히게 되는 것과 같은 문제점들이 발생한다. 또한, 사용 위치에 따라 연마제의 농도에 요동이 있을 것이고, 연마 안정성을 손상시킨다. 이러한 일들의 결과로서, 상기의 방법을 성공적으로 이행하기 위해서는, 슬러리가 합당하게 우수한 저장 안정성을 가지는 것이 극히 중요하다. 특히, 슬러리는 2개 층으로 분리되지 않아야 하며, 응집 침강을 통해 고화되지 않아야 하며, 점도 등에 있어서의 변화를 겪지 않아야 하고, 또한 슬러리가 장시간의 기간 동안 배관을 통해 순환할 경우 조차도 응집 침강이 상기 기술한 바와 같이 배관의 굴곡부 또는 비사용부에서 발생하지 않아야 한다.
상기와 같은 것으로 인하여, 우수한 정밀도로 기판 위의 요철 필름을 평탄화할 수 있고, 안정성이 우수하며, 2개 층으로 분리되지 않고, 응집 침강을 통해 고화되거나 점도의 변화를 겪지 않는 슬러리가 제공될 수 있었으면 하는 기대가 있게 되었다.
본 발명의 발명자들은 상기 문제점들의 해결에 대해 연구하였고, 그 결과, 본 발명에로 이끄는 뜻밖의 발견, 즉 폴리아크릴레이트를 슬러리 중에 계면활성제로서 사용할 경우, 서로 중화도가 상이한 폴리아크릴레이트를 사용하고 폴리아크릴레이트 총 함량이 적합하게 조정된다면, 연마 특징의 손상이 없는 안정한 슬러리가 얻어질 수 있다는 발견을 하게 되었다.
구체적으로, 본 발명의 제 1 양태에서, 산화세륨 입자, 폴리아크릴산 중 90% 초과의 카르복실기가 암모니아로 중화된 제 1 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴산 중 15 내지 50% 의 카르복실기가 암모니아로 중화된 제 2 폴리아크릴레이트, 및 물을 함유하는 산화세륨 슬러리 (여기서, 제 1 폴리아크릴레이트와 제 2 폴리아크릴레이트의 총 함량은 산화세륨 슬러리 중의 0.15 내지 1 중량% 임)가 제공된다.
본 발명의 제 1 양태에서, pH 는 바람직하게는 4 내지 6 이다.
또한, 본 발명의 제 2 양태에서, 산화세륨 입자, 폴리아크릴산 중 90% 초과의 카르복실기가 암모니아로 중화된 제 1 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴산 중 15 내지 50% 의 카르복실기가 암모니아로 중화된 제 2 폴리아크릴레이트, 잔탄 고무, 및 물을 함유하는 산화세륨 슬러리 (여기서, 제 1 폴리아크릴레이트와 제 2 폴리아크릴레이트의 총 함량은 산화세륨 슬러리 중의 0.15 내지 5 중량% 임)가 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에서, 잔탄 고무의 함량은 바람직하게는 산화세륨 슬러리 중의 0.01 내지 1 중량% 이다.
또한, 본 발명의 제 1 및 제 2 양태에서, 제 1 폴리아크릴레이트의 중량평균 분자량은 바람직하게는 2000 내지 10000 이고, 제 2 폴리아크릴레이트의 중량평균 분자량은 바람직하게는 1000 내지 3000 이다.
또한, 본 발명의 제 1 및 제 2 양태에서, 제 1 폴리아크릴레이트의 함량은 바람직하게는 산화세륨 슬러리 중의 0.01 내지 0.1 중량% 이다.
본 발명의 제 3 양태에서, 상기 산화세륨 슬러리 중의 하나를 사용하여 기판을 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 기판의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에서, 기판은 바람직하게는 SiO2 필름을 갖는 반도체 기 판이다.
발명의 바람직한 구현
먼저, 본 발명의 제 1 양태에서의 산화세륨 슬러리에 대해 기술할 것이다.
반도체 장치로의 사용이 허용되는 순도 및 결정 형태를 가지는 것으로서 공지되어있는 산화세륨 입자가 본 발명의 제 1 양태에서의 산화세륨 슬러리에 사용되는 산화세륨 입자로서 사용될 수 있다.
상기와 같은 산화세륨 입자에서, 산화세륨 함량은 바람직하게는 90 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 98 중량% 이상이다. 또한, 산화세륨 입자의 입경에 있어서, 입자의 크기가 너무 작을 경우 기판을 평탄화하기 위한 연마 속도가 손상될 것이고, 너무 큰 경우에는 평탄화가 어렵고, 긁힌 연마 표면과 같은 기계적 단점이 발생할 것을 고려하여, 평균 입경은 바람직하게는 10 내지 6000 nm, 더욱 바람직하게는 50 내지 500 nm, 더더욱 바람직하게는 80 내지 200 nm 이다.
집합적 입자로 이루어진 슬러리의 경우, 입경은 레이저 회절/산란형 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정될 수 있다. 단분산으로 이루어진 슬러리의 경우, 입경은, 예를 들어 동적 광산란형 입도 분포 측정 장치 또는 투과 전자 현미경을 사용하여 측정될 수 있다.
산화세륨 입자는, 예를 들어 세륨 염의 수용액으로부터 중화 또는 열숙성 (thermoaging)을 통해 수산화세륨 등을 얻은 후, 건조/베이킹(baking), 이어서 분쇄를 수행함으로써 제조될 수 있다. 또한, 초미세 실리카 입자 미스트에서와 동일한 제조 방법을 사용하여, 세륨 클로라이드, 세륨 니트레이트, 또는 세륨의 유기 산 염과 같은 원료로부터 얻어진 세리아 미스트를 사용한 산화세륨 입자의 제조도 가능하다. 또한, 화학적 증착에 의해 유기세륨 화합물로부터 얻어지는 초미세 산화세륨 입자를 사용하는 제조가 가능하다.
본 발명의 제 1 양태에서 산화세륨 입자 함량은 슬러리 중, 바람직하게는 0.1 내지 30 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 10 중량% 이다. 산화세륨 입자 함량을 이와 같은 범위 내로 설정함으로써, 규정된 연마 속도가 경제적으로 보장될 수 있는 슬러리가 얻어질 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에서 산화세륨 슬러리는 중화도가 서로 상이한 제 1 폴리아크릴레이트 및 제 2 폴리아크릴레이트를 적어도 함유한다. 적합한 양의 폴리아크릴레이트를 산화세륨 슬러리에 포함시킴으로써, 연마에 의해 요철 장치를 평탄화할 때, 볼록부가 우선적으로 연마되고, 한편 오목부는 연마되지 않는 경향이 있는 기능이 구현될 수 있다. 그 결과, 본 발명의 산화세륨 슬러리를 사용하여 연마된 물품 표면의 평탄도 및 균일도가 우수하고, 요철 필름의 경우에서의 움푹 들어감이 크게 감소될 수 있다.
폴리아크릴산 중 90% 초과의 카르복실기가 암모니아로 중화된 폴리 암모늄 아크릴레이트가 본 발명의 제 1 양태에서 제 1 폴리아크릴레이트로 사용된다. 이와 같은 중화도를 가진 폴리아크릴레이트를 슬러리에 포함시킴으로써, 산화세륨 입자의 분산력을 극히 우수하게 할 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에서 제 1 폴리아크릴레이트의 중화도는 바람직하게는 95% 이상, 더욱 바람직하게는 100% 이상이다. 여기서, 100% 초과의 중화도란, 폴 리아크릴산 중 카르복실기의 총량에 비하여 과량의 암모니아가 첨가됨을 의미한다.
본 발명의 제 1 양태에서 제 1 폴리아크릴레이트의 중량평균 분자량은 바람직하게는 2000 내지 10000, 더욱 바람직하게는 4000 내지 8000, 더더욱 바람직하게는 5000 내지 7000 이다. 이는, 제 1 폴리아크릴레이트의 중량평균 분자량이 상기 범위내에 있을 경우에 산화세륨 입자의 분산력이 더더욱 우수하게 유지될 수 있기 때문이다.
본 발명의 제 1 양태에서 제 1 폴리아크릴레이트의 함량은, 두 폴리아크릴레이트의 총 함량이 슬러리 중 0.15 내지 1 중량% 일 수 있도록, 하기 기술될 제 2 폴리아크릴레이트의 함량에 따라 조정된다. 두 폴리아크릴레이트의 총 함량이 상기 범위내에 있을 경우에, 우수한 연마 특징이 유지되는 동시에 산화세륨 입자의 분산력이 극히 훌륭하게 유지될 수 있다. 두 폴리아크릴레이트의 총 함량은 슬러리 중, 바람직하게는 0.2 내지 0.6 중량%, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.5 중량% 이다. 폴리아크릴레이트 총 함량이 슬러리 중의 1 중량%를 초과할 경우, 산화세륨 입자의 분산력은 하기 제 2 양태에 기술한 바와 같이 잔탄 고무와 같은 증점제를 첨가함으로써 잘 유지될 수 있다는 것을 유념한다.
또한, 본 발명의 제 1 양태에서 제 1 폴리아크릴레이트의 단독 함량은 슬러리 중, 바람직하게는 0.01 내지 0.1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.03 내지 0.07 중량% 이다. 제 1 폴리아크릴레이트의 함량이 상기 범위내일 경우, 산화세륨 입자의 분산력이 더욱 우수하게 유지될 수 있다.
폴리아크릴산 중 15 내지 50%의 카르복실기가 암모니아로 중화된 폴리 암모 늄 아크릴레이트가 본 발명의 제 1 양태에서 제 2 폴리아크릴레이트로 사용된다. 중화도가 15% 미만일 경우에는, 폴리아크릴레이트가 순수에 완전히 용해되지 않아서, 슬러리가 제조될 때 농도가 불균일하게 될 것이다. 또한, 중화도가 50% 를 초과할 경우에는, pH 가 목적 값을 초과할 것이다. 본 발명의 제 1 양태에서, 제 2 폴리아크릴레이트의 중화도는 슬러리의 pH 가 규정 값이 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 양태에서 제 2 폴리아크릴레이트의 중량평균 분자량은 바람직하게는 1000 내지 3000, 더욱 바람직하게는 1500 내지 3000 이다. 제 2 폴리아크릴레이트의 중량평균 분자량이 상기 범위내일 경우, 연마 동안에 폴리아크릴레이트에 의해 연마된 표면의 보호가 더욱 우수하게 실시될 수 있다. 제 2 폴리아크릴레이트의 중량평균 분자량이 전술한 범위 초과일 경우에는, 제 2 폴리아크릴레이트가 융기(island)에서 연마될 표면위로 흡착하므로, 연마제가 긁힘을 야기시키기 쉽다.
본 발명의 제 1 양태에서 산화세륨 슬러리는 pH 가 바람직하게는 4 내지 6 의 범위, 더욱 바람직하게는 4.5 내지 5.5 의 범위인, 바람직하게는 산성이다. 이는, 슬러리가 산성이면, 상기 기술한 바와 같이, 폴리아크릴레이트 총 함량이 비교적 낮은 경우 조차도 연마 표면의 보호가 더욱 우수히 실시될 수 있고, 연마 표면의 더욱 우수한 평탄화가 달성될 수 있기 때문이다. 그 이유는, 슬러리가 산성이면, 폴리아크릴레이트가 연마 표면위로 더욱 강력하게 흡착하므로, 심지어는 소량의 폴리아크릴레이트로도 연마 표면의 효과적인 보호가 가능해지는 것이라고 생 각된다. 그러나, 상기 기작은 순수한 가정이며, 본 발명은 상기 기작에 제한되는 것이 아님을 유념한다.
본 발명의 제 1 양태에서 산화세륨 슬러리는 물을 분산 매질로서 사용한다. 또한, 1종 이상의 수용성 유기 용매가 물과 함께 사용될 수 있으며, 그 예로는 메틸 알콜, 에틸 알콜, 이소프로필 알콜, 에틸렌 글리콜 및 글리세린이 포함된다. 물 및 1종 이상의 수용성 유기 용매를 함께 사용할 경우, 물에 대하여, 1종 이상의 수용성 유기 용매를 약 0.05 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2 중량% 로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 효과가 손상되지 않는 한, 각종 첨가제가 본 발명의 제 1 양태에서 산화세륨 슬러리에 사용될 수 있다. 그러한 첨가제의 예로는 슬러리에서 일반적으로 사용될 수 있는 기타 계면활성제, 부식방지제, 및 킬레이트제가 포함된다.
본 발명의 제 1 양태에서 산화세륨 슬러리는 규정 성분을 물에 첨가하고 분산시킴으로써 제조될 수 있다. 분산은, 고속 교반기, 호모게나이저, 초음파 분산기, 볼 밀(ball mill) 등이 장착된 분산조를 사용함으로써 수행될 수 있다. 성분을 첨가하는 순서에 대한 특정한 제한은 없다.
이어서, 본 발명의 제 2 양태에서의 산화세륨 슬러리에 대해 이제부터 기술할 것이다. 제 2 양태에서 산화세륨 슬러리는 산화세륨 입자, 상기 기술한 바와 같은 제 1 폴리아크릴레이트, 상기 기술한 바와 같은 제 2 폴리아크릴레이트, 잔탄 고무, 및 물을 함유한다. 제 1 폴리아크릴레이트 및 제 2 폴리아크릴레이트의 총 함량은 산화세륨 슬러리 중 0.15 내지 5 중량% 이다.
본 발명의 제 2 양태에서 산화세륨 슬러리에 사용되는 산화세륨 입자의 기술은 제 1 양태에서와 같다.
본 발명의 제 2 양태에서 산화세륨 슬러리는 중화도가 서로 상이한 제 1 폴리아크릴레이트 및 제 2 폴리아크릴레이트를 적어도 함유한다. 이의 함유량을 제외하고는, 제 2 양태에서 산화세륨 슬러리에 사용되는 제 1 폴리아크릴레이트 및 제 2 폴리아크릴레이트는 제 1 양태에서 기술한 바와 같다.
본 발명의 제 2 양태에서 제 1 폴리아크릴레이트의 함량은, 두 폴리아크릴레이트의 총 함량이 슬러리 중의 0.15 내지 5 중량%가 되도록, 제 2 폴리아크릴레이트의 함량에 따라 조정된다. 제 2 양태에서의 슬러리에서, 잔탄 고무가 폴리아크릴레이트와 함께 함유되며, 그 결과, 폴리아크릴레이트를 상기 범위 내의 양으로 잔탄 고무와 함께 함유되면, 우수한 연마 특징을 유지하는 동시에 산화세륨 입자의 분산력이 극히 훌륭히 유지될 수 있다. 두 폴리아크릴레이트의 총 함량은 슬러리 중, 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.3 중량% 이다.
또한, 본 발명의 제 2 양태에서 제 1 폴리아크릴레이트의 단독 함량은 슬러리 중, 바람직하게는 0.01 내지 0.1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.03 내지 0.07 중량% 이다. 제 1 폴리아크릴레이트의 함량이 상기 범위내인 경우, 산화세륨 입자의 분산력이 더더욱 우수하게 유지될 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에서 산화세륨 슬러리는 다당류인 잔탄 고무를 함유한다. 잔탄 고무를 함유시킴으로써, 연마제의 분산력이 극히 훌륭하게 유지될 수 있으며, 폴리아크릴레이트 총 함량에 개의치 않고 연마제의 응집 침강이 오랜 시간 동안 억제될 수 있다. 또한, 폴리아크릴레이트와 잔탄 고무를 함께 사용함으로써, 폴리아크릴레이트의 분산 효과, 습윤 효과 및 마찰 효과가 더욱 우수하게 된다.
본 발명의 제 2 양태에서 산화세륨 슬러리의 pH 에 대한 특정한 제한은 없으나, pH 는 바람직하게는 4 내지 10, 더욱 바람직하게는 4.5 내지 5.5 이다. 제 2 양태의 특징적인 특색은, 잔탄 고무를 함유시킴으로써, 연마제의 분산력을 여전히 보장하는 동시에 폴리아크릴레이트 함량을 상승시킬 수 있다는 것이다. 연마될 표면에서의 흡착 가능성이 낮은 경우인 슬러리가 중성 또는 알칼리성인 경우에서 조차도, 상기의 이유로 인하여, 연마될 표면이 효과적으로 보호될 수 있고, 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에서의 산화세륨 슬러리에 사용될 수 있는 분산 매질 및 첨가제의 기술 및 제 2 양태에서의 제조 방법의 기술은 제 1 양태에서와 같다.
다음으로, 본 발명의 제 3 양태에서, 본 발명의 전술한 제 1 또는 제 2 양태에 따른 산화세륨 슬러리를 사용하여 규정 기판을 연마하는 단계를 포함하는 무기 기판의 제조 방법이 제공된다.
규정 기판은 반도체 기판과 같은 무기 기판, 예를 들어, 회로 부품 및 텅스텐, 알루미늄, 구리 등의 배선이 형성되어 있는 반도체 기판, 회로 부품이 형성되어 있는 반도체 기판 등의 최상부에 SiO2 필름이 형성되어 있는 기판이다.
본 발명의 제 3 양태에서, 이러한 규정 기판의 최상부에 형성된 SiO2 필름을 전술한 산화세륨 슬러리 중의 하나로 연마하여서 SiO2 필름의 표면위에서 요철을 제거하고, 전체 반도체 기판에 걸쳐 평탄한 표면을 생성시키는 단계가 포함된다. 구체적으로, 본 발명에 따른 산화세륨 슬러리는 CMP 장치의 연마 천으로 지지되고, 반도체 기판의 최상부에 형성된 필름이 연마된다. 산화세륨 슬러리를 사용하는 상기 연마 단계는 통상의 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 연마 천에 대한 특정한 제한은 없고, 일반적인 부직포, 발포 폴리우레탄, 다공질 플루오로수지 등을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 연마 천에 홈을 생성시키는 것이 바람직하며, 그리하면 슬러리가 생성된 홈내에 수집될 것이다.
예를 들어, 연마될 물품, 예컨대 상기 기술한 바와 같은 반도체 기판을 쥐고 회전시키는 운전 장치를 갖는 최상부 고리, 및 연마 패드(연마 천)가 붙어있는 회전성 하부 연마 판을 포함하며, 상기 최상부 고리와 연마 판이 서로 마주보고 있는 CMP 장치가 사용되며; 본 발명에 따른 산화세륨 슬러리는 연마 천으로 지지되고, 회전하는 반도체 기판과 접촉하게 되어, 상기 산화세륨 슬러리는 연마 천에 지속적으로 공급되며; 기판의 최상부에서 형성되는 필름은 약 100 gf/㎠ 내지 500 gf/㎠ 의 연마 압력으로 연마되어, 이에, 평탄화된다. 최상부 고리와 연마 판의 회전 속도에 대한 특정한 제한은 없으며, 통상적으로 사용되는 회전 속도가 채택될 수 있다. 예를 들어, 채택되는 회전 속도는 최상부 고리에 대해 약 40 rpm 내지 100 rpm 일 수 있고, 또한 연마 판에 대해 약 40 rpm 내지 100 rpm 일 수 있다.
연마가 완료된 후, 반도체 기판을 흐르는 물로 잘 세척한 후, 반도체 기판에 붙어있는 물방울을 스핀 건조기 등을 사용하여 제거하고, 다음으로 반도체 기판을 건조하는 것이 바람직하다.
상기 기술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 높은 가공 정밀도를 제공하고 우수한 안정성을 가지면서, 산화세륨 입자의 응집 침강, 2개 층으로의 슬러리 분리, 및 점도 변화가 억제되는 산화세륨 슬러리가 제공된다. 그 결과, 상기 슬러리는 제조후 오랜 시간 동안 저장될 수 있다.
또한, 저장 탱크에서 CMP 장치까지 이르는 길이가 수십 미터 이상인 슬러리 배관을 통해 슬러리를 장시간 동안 순환시키는 경우 조차도, 슬러리의 응집 침강이 슬러리 배관의 굴곡부 또는 비사용부에서 발생하지 않으며, 점도 변화가 매우 거의 없다. 이에, 슬러리 공급 장비는 클린룸 밖의 슬러리 저장 탱크에 의해 모두 대체될 수 있으며, 큰 경제적 가치를 발생시킨다.
또한, 상기 기술한 바와 같이, 슬러리가 배관의 굴곡부 또는 비사용부에서 침강 및 축적되지 않기 때문에, 연마 동안에 기판의 표면 위에 긁힘이 나타나지 않고, 공급 장치의 출구에 있는 필터의 막힘이 발생하지 않는다.
또한, 슬러리는 장치 평탄화 단계 동안에 절연/소자 격리 실리카 필름과 같은 산화물 필름을 평탄화하는데 있어서 효과적으로 사용될 수 있으면서, 정밀도가 우수한 평탄화가 달성되고, 요철 필름을 갖는 장치의 경우, 움푹 들어감이 회피된다.
다음은 본 발명의 실시예를 기술한다. 그러나, 본 발명의 기술적 범주는 이들 실시예에 제한되지 않는다는 것을 유념한다.
참조예 1
일본 특허 출원 공개 제 H8-22970 호에 있는 실시예에 따라 슬러리를 제조하고, 분산력 및 연마 특징을 조사하였다. 평균 입경이 0.6 ㎛ 인 산화세륨 입자 1.0 중량% 를 순수에 분산시키고 폴리 암모늄 카르복실레이트 6.0 중량%를 첨가함으로써, 슬러리가 제조되었다. 연마되는 기판은, 두께 1.3 ㎛의 산화규소 필름이 그 위에 형성되어 있고 돌출부가 전체 기판의 50% 이도록 0.4 ㎛의 심도로 패턴화한 규소 기판이었다 (이하, 이 규소 기판을 '규소 기판 1' 로 칭할 것임). 채택된 연마 조건은 연마 압력 300 gf/㎠, 연마 판과 진공 척 홀더(vacuum chuck holder)의 회전 속도 100 rpm 이었다.
연마후 모양을 관찰했을 때, 움푹 들어감이 억제되었고 극도로 우수한 횡단면 모양이 얻어졌음이 발견되었다. 그러나, 슬러리의 분산력을 조사했을 때, 슬러리가 안정하지 못하다는 것, 즉 산화세륨 입자의 침강 속도가 높으며, 슬러리 제조 10분 후에 2개 층으로의 분리가 발생한다는 것이 발견되었다. 이에, 참조예 1 의 슬러리는 평탄도 및 분산력 모두의 요구조건을 만족시키지 못함을 알 수 있다.
참조예 2
일본 특허 출원 공개 제 2000-17195 호에 있는 실시예에 따라 슬러리를 제조하고, 분산력 및 연마 특징을 조사하였다. 산화세륨 입자 1 kg 과 함께 암모늄 아크릴레이트와 메틸 아크릴레이트의 공중합체의 40 중량% 수용액 23 g, 및 탈이온 수 8977 g 을 혼합하고, 교반하면서 10분 동안 초음파 분산을 수행한 후, 이에 수득된 슬러리를 1 마이크론 필터를 사용하여 여과하고, 다음으로 추가의 탈이온수를 첨가하여 3 중량% 슬러리로 만듬으로써, 슬러리가 제조되었다. 암모늄 아크릴레이트와 메틸 아크릴레이트의 공중합체에 관하여, 상기 공중합체의 중량평균 분자량은 10000 이고, 암모늄 아크릴레이트 대 메틸 아크릴레이트의 몰 비는 3 : 1 이었다. 연마되는 기판은 그 위에 산화규소 필름이 형성되어 있는 규소 기판(이하, 이 규소 기판을 '규소 기판 2'로 칭할 것임), 및 전술한 참조예 1 에서 사용된 바와 같은 규소 기판 1 이었다. 채택된 연마 조건은 연마 압력 300 gf/㎠, 연마 판의 회전 속도 30 rpm 이었다.
규소 기판 2 로 연마 상태를 관찰하였을 때, 600 nm/분의 연마 속도가 얻어졌음이 관찰되었다. 그러나, 규소 기판 1 로 연마후의 모양을 관찰하였을 때, 매우 불량한 움푹 들어감이 있고 평탄한 모양이 얻어지지 못하였음이 발견되었다. 이번에는 산화세륨 입자 100 중량부 당 공중합체 5 중량부를 첨가하여 슬러리를 다시 제조하였을 때 조차도, 평탄한 모양이 얻어질 수 없었다. 슬러리의 분산력을 조사하였을 때, 제조후 3일 이상까지 방치한 경우 조차도 슬러리는 2개 층으로 분리되지 않음이 발견되었다. 상기로부터, 참조예 2 의 슬러리는 평탄도 및 분산력 모두의 요구조건을 만족시키지 못함을 알 수 있다.
참조예 3
일본 특허 제 3130279 호에 있는 청구범위에 따라 슬러리를 제조하고, 분산력 및 연마 특징을 조사하였다. 산화세륨 입자 1.0 중량% 를 물에 분산시킨 수용 액을 얻은 후, 산성 다중이온을 갖는 평균 분자량 2000인 암모늄 아크릴레이트를 연마제에 대해 50 중량%의 양으로 상기 수용액에 첨가함으로써, 슬러리가 제조되었다. 슬러리의 pH 는 9.5 이었고, 이는 바람직한 범위 내이므로, 특정한 조정은 전혀 수행하지 않았다. 연마되는 기판은 규소 기판 1 및 규소 기판 2 이었다. 채택된 연마 조건은 연마 압력 300 gf/㎠, 연마 판의 회전 속도 75 rpm, 및 캐리어의 회전 속도 50 rpm 이었다.
규소 기판 2 로 연마 상태를 관찰하였을 때, 450 nm/분의 연마 속도가 얻어졌음이 발견되었다. 그러나, 규소 기판 1 로 연마후 모양을 관찰하였을 때, 매우 불량한 움푹 들어감이 있고 평탄한 모양이 얻어지지 않았음이 발견되었다. 그러나, 슬러리의 분산력을 조사하였을 때, 슬러리는 제조후 1시간 동안 방치했을 때 2개 층으로 분리되기 시작함을 발견하였다. 상기로부터, 참조예 3 의 슬러리는 평탄도 및 분산력 모두의 요구조건을 만족시키지 못함을 알 수 있다.
1. 폴리아크릴레이트의 중화도와, 분산력 및 평탄도 사이의 관계
표 1 에 따라 중화도가 다양한 폴리 암모늄 아크릴레이트 또는 암모늄 아크릴레이트와 메틸 아크릴레이트의 공중합체를 평균 입경이 0.2 ㎛인 산화세륨 입자 10 g 에 첨가하고, 교반하면서 순수로 총 중량 1 kg 으로 만듬으로써, 슬러리가 제조되었다. 본 명세서에 걸쳐서, 표에 있는 분자량은 중량평균 분자량임을 유념한다.
그렇게 제조한 슬러리 각각에 대하여, 산화세륨 입자의 분산력 및 평탄도를 조사하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
직경 3.9 mm 인 폴리비닐 클로라이드 용기에 슬러리 100 g 을 넣고 5일 동안 방치하고, 슬러리가 2개 층으로 분리된 경우 상층액의 높이를 측정함으로써 분산력 시험을 수행하였다. 슬러리가 2개 층으로 분리된 경우, 상층액의 높이가 높을수록 분산력이 더욱 불량하며; 슬러리가 2개 층으로 분리되지 않는다면, 이는 분산력이 극히 우수함을 나타낸다. 규소 기판 1 을 사용하여, 연마 압력 300 gf/㎠, 연마 판의 회전 속도 100 rpm, 및 캐리어의 회전 속도 100 rpm으로 연마한 후, AFM (원자 힘 현미경)을 사용하여 연마후의 횡단면 모양을 관찰함으로써, 평탄도 시험을 수행하였다. 하기의 기준에 따라 평탄도가 평가되었다.
[평탄도 기준]
O: 100 nm 미만의 표면 조도(돌출부와 오목부 간의 차이).
△: 100 nm 이상, 200 nm 미만의 표면 조도
×: 200 nm 이상의 표면 조도
아크릴레이트 농도 (중량%) pH 상층액의 높이 평탄도
1일 후 3일 후 5일 후
폴리아크릴레이트 (N: 20%; MW: 3000) 0.01 5 없음 3 mm 5 mm ×
폴리아크릴레이트 (N: 90%; MW: 3000) 0.01 8.8 없음 1 mm 3 mm ×
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW 3000) 0.01 9 없음 없음 1 mm ×
아크릴레이트 (N: 90%)와 메틸 아크릴레이트 (N: 100%)의 공중합체 (MW: 10000; 몰 비: 3:1) 0.01 9 없음 3 mm 5 mm ×
"N" 은 중화도를 의미한다. "MW" 는 분자량을 의미한다.
표 1 로부터, 산화세륨 입자의 분산액 상태는 폴리아크릴레이트의 중화도에 의해 영향을 받으며, 중화도가 증가함에 따라 분산력이 개선되고, 중화도가 100% 일 때 분산력이 탁월하다는 것을 알 수 있다. 그러나, 모든 경우에서, 평탄도는 우수하지 못하다.
2. 폴리아크릴레이트의 중화도 및 첨가량과, 분산도 및 평탄도 사이의 관계
표 2 에 따라 슬러리가 제조되었고, 표 1 에서의 폴리 암모늄 아크릴레이트 및 암모늄 아크릴레이트/메틸 아크릴레이트 공중합체의 첨가량은 0.5 중량% 로 증가되었다. 분산력 시험 및 평탄도 시험을 상기 1 에서와 같이 수행하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다.
아크릴레이트 농도 (중량%) pH 상층액의 높이 평탄도
1일 후 3일 후 5일 후
폴리아크릴레이트 (N: 20%; MW: 3000) 0.5 4.3 1 mm 5 mm 7 mm △
폴리아크릴레이트 (N: 90%; MW: 3000) 0.5 8.8 없음 3 mm 5 mm ×
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 3000) 0.5 9 없음 없음 1 mm ×
아크릴레이트 (N: 90%)와 메틸 아크릴레이트 (N: 100%)의 공중합체 (MW: 10000; 몰 비: 3:1) 0.5 8.8 5 mm 10 mm 17 mm ×
"N" 은 중화도를 의미한다. "MW" 는 분자량을 의미한다.
표 2 로부터, 오직 중화도가 100% 인 경우만이 폴리아크릴레이트의 첨가량 증가시 분산액 상태에 변화가 없었음을 알 수 있다. 또한, 중화도가 20% 인 폴리아크릴레이트에 대하여, 분산액 상태는 폴리아크릴레이트의 첨가량 증가시에 더욱 불량하게 되었을 지라도, 연마 후의 평탄도는 다른 경우에서보다 더 우수하였음을 알 수 있다.
3. 폴리아크릴레이트의 분자량과, 분산력 및 평탄도 사이의 관계
최상의 분산액 상태를 부여하는 중화도인, 폴리아크릴레이트에 대한 100% 의 중화도가 채택되었고, 다음으로, 표 3 에 따라 중량평균 분자량이 상이한 폴리 암모늄 아크릴레이트를 사용하여 슬러리가 제조되었다. 분산력 시험 및 평탄도 시험을 상기 1 에서와 같이 수행하였다. 그 결과를 표 3 에 나타낸다.
아크릴레이트 농도 (중량%) pH 상층액의 높이 평탄도
1일 후 3일 후 5일 후
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 2000) 0.05 9 없음 없음 1 mm ×
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 3000) 0.05 9 없음 없음 1 mm ×
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 6000) 0.05 9 없음 없음 없음 ×
"N" 은 중화도를 의미한다. "MW" 는 분자량을 의미한다.
중화도가 100% 인 폴리아크릴레이트를 사용하였기 때문에, 모든 경우에 있어서 비교적 우수한 분산액 결과가 얻어졌다. 폴리아크릴레이트의 중량평균 분자량이 6000 인 경우, 어떠한 슬러리에서도 2개 층으로 분리되는 징후가 없었다.
상기 결과로부터, 중점을 연마제의 분산력이 둔다면, 중화도가 100% 이고 중량평균 분자량이 6000 인 폴리아크릴레이트를 사용하는 것이 우수한 한편, 중점을 평탄도에 둔다면, 중화도가 낮은 폴리아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
4. 폴리아크릴레이트의 중화도 및 분자량과, 분산력 및 평탄도의 관계
상기 2개 형태의 폴리아크릴레이트를 조합하여 사용함으로써 분산력과 평탄도 모두를 개선시키려는 목적으로, 표 4 에 따라 슬러리를 제조하였다. 분산력 시험 및 평탄도 시험은 상기 1 에서와 같이 수행하였다. 그 결과를 표 4 에 나타낸다.
제 1 폴리아크릴레이트 제 2 폴리아크릴레이트 몰 비 (제 1 : 제 2) 총 농도 (중량%) pH 상층액의 높이 평탄도
1일 후 3일 후 5일 후
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 6000) 폴리아크릴레이트 (N: 20%; MW: 2000) 1 : 5 0.3 5 없음 없음 없음 O
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 6000) 폴리아크릴레이트 (N: 50%; MW: 3000) 1 : 5 0.3 7 없음 없음 1 mm △
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 6000) 폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 10000) 1 : 5 0.3 8.5 없음 없음 3 mm ×
"N" 은 중화도를 의미한다. "MW" 는 분자량을 의미한다.
표 4 에서 3가지 경우 사이의 분산력 차이는, 모든 경우에서 중화도 100%, 중량평균 분자량 6000인 폴리아크릴레이트가 첨가되었기 때문에 거의 없었으나, 중화도가 20% 인 폴리아크릴레이트에 대하여, 중량평균 분자량이 낮은 경우가 평탄도가 더욱 우수하고, 또한 이 경우에 분산력의 손상이 없음을 알 수 있다.
상기로부터, 우수한 분산력 및 우수한 평탄도 모두의 요구조건을 만족시키기 위해서는, 중화도가 서로 상이한 2가지 폴리아크릴레이트를 사용하는 것이 우수하며, 또한 이들 두 폴리아크릴레이트는 중량평균 분자량이 서로 상이한 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
5. 폴리아크릴레이트 총 함량과, 분산력 및 평탄도 사이의 관계
상기 시험에 있어서, SiO2 필름이 연마될 필름으로서 사용되었으나, 일부 경 우에서는 B와 P가 도핑(dopping)된 BPSG (붕소 인 도핑 실리케이트 유리)가 반도체 장치에서 층들 사이에 사용된다. 상기와 같은 경우에서, 붕소 및 인은 연마 동안에 필름으로부터 방출되고 첨가제에서 활성 자리와 반응하여, 평탄도 개선 효과의 감소를 발생시킨다. 결과적으로, 통상의 SiO2 필름을 연마할 때보다 더 많은 양의 첨가제가 요구된다.
총 첨가량이 상이한 두가지 폴리아크릴레이트를 갖는 슬러리를 표 5 에 따라 제조하였고, 분산력 시험 및 평탄도 시험을 수행하였다. 평탄도 시험에서, 연마되는 기판은, 두께 1.3 ㎛의 BPSG 가 그 위에 형성되어 있고 돌출부가 전체 기판의 50% 이도록 심도 0.4 ㎛로 패턴화한 규소 기판이었으며, 상기 1 에서와 동일한 연마 조건을 사용하여 연마를 수행하였다. 그 결과를 표 5 에 나타낸다.
제 1 폴리아크릴레이트 제 2 폴리아크릴레이트 몰 비 (제 1 : 제 2) 총 농도 (중량%) pH 상층액의 높이 평탄도
1일 후 3일 후 5일 후
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 6000) 폴리아크릴레이트 (N: 20%; MW: 3000) 1 : 5 0.3 5 없음 없음 없음 ×
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 6000) 폴리아크릴레이트 (N: 20%; MW: 3000) 1 : 19 1 5 1 mm 3 mm 5 mm ×
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 6000) 폴리아크릴레이트 (N: 20%; MW: 3000) 1 : 59 3 5 15 mm 모두 침강 모두 침강 O
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 6000) 폴리아크릴레이트 (N: 20%; MW: 3000) 1 : 99 5 5 모두 침강 모두 침강 모두 침강 O
"N" 은 중화도를 의미한다. "MW" 는 분자량을 의미한다.
표 5 로부터, 3 중량%의 폴리아크릴레이트가 평탄도 개선을 위해 필요하다는 것을 알 수 있다. 그러나, 폴리아크릴레이트의 총량이 1 중량% 를 초과하는 경우에는, 산화세륨 입자의 응집이 발생하기 시작한다는 것도 또한 알 수 있다.
6. 폴리아크릴레이트의 총 첨가량 및 잔탄 고무와, 분산력 및 평탄도 사이의 관계
폴리아크릴레이트의 총 첨가량이 1 중량% 초과인 경우에 분산액의 상태를 개선시키기 위하여, 표 6 에 따라 잔탄 고무를 부가적으로 첨가하여 슬러리를 제조하였다. 분산력 시험 및 평탄도 시험을 상기 5 에서와 같이 수행하였다. 그 결과를 표 6 에 나타낸다.
제 1 폴리아크릴레이트 제 2 폴리아크릴레이트 몰 비 (제 1 : 제 2) 잔탄 고무 농도 (중량%) pH 상층액의 높이 평탄도
1일 후 3일 후 5일 후
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 6000) 폴리아크릴레이트 (N: 20%; MW: 3000) 1 : 79 0.01 5 없음 1 mm 5 mm O
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 6000) 폴리아크릴레이트 (N: 20%; MW: 3000) 1 : 79 0.05 5 없음 없음 없음 O
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 6000) 폴리아크릴레이트 (N: 20%; MW: 3000) 1 : 79 0.1 5 없음 없음 없음 O
폴리아크릴레이트 (N: 100%; MW: 6000) 폴리아크릴레이트 (N: 20%; MW: 3000) 1 : 79 0.5 5 없음 없음 없음 O
"N" 은 중화도를 의미한다. "MW" 는 분자량을 의미한다.
표 6 으로부터, 잔탄 고무의 첨가시 평탄도의 악화는 없다는 것, 즉 연마 특징이 잔탄 고무의 첨가에 의해 영향을 받지 않는다는 것을 알 수 있다. 또한, 산화세륨 입자의 분산력은 약 0.05 중량%의 잔탄 고무를 첨가함으로써 유지될 수 있 다는 것도 알 수 있다.
본 발명의 산화세륨 슬러리에 따르면, 산화세륨의 응집 침강은 사실상 없으며, 또한 점도 변화도 매우 거의 없다. 그 결과, 기판위의 요철 필름이, 연마되는 기판의 표면에 긁힘이 없이 우수한 정밀도로 평탄화될 수 있다.

Claims (9)

  1. 하기를 함유하는 산화세륨 슬러리:
    산화세륨 입자;
    폴리아크릴산 중 90% 초과의 카르복실기가 암모니아로 중화된 제 1 폴리아크릴레이트;
    폴리아크릴산 중 15 내지 50% 의 카르복실기가 암모니아로 중화된 제 2 폴리아크릴레이트; 및
    물
    (여기서, 제 1 폴리아크릴레이트와 제 2 폴리아크릴레이트의 총 함량은 상기 산화세륨 슬러리 중의 0.15 내지 1 중량% 범위임).
  2. 제 1 항에 있어서, pH 가 4 ∼ 6 의 범위임을 특징으로 하는 산화세륨 슬러리.
  3. 하기를 함유하는 산화세륨 슬러리:
    산화세륨 입자;
    폴리아크릴산 중 90% 초과의 카르복실기가 암모니아로 중화된 제 1 폴리아크릴레이트;
    폴리아크릴산 중 15 내지 50% 의 카르복실기가 암모니아로 중화된 제 2 폴리 아크릴레이트;
    잔탄 고무; 및
    물
    (여기서, 제 1 폴리아크릴레이트와 제 2 폴리아크릴레이트의 총 함량은 상기 산화세륨 슬러리 중의 0.15 내지 5 중량% 범위임).
  4. 제 3 항에 있어서, 잔탄 고무의 함량이 상기 산화세륨 슬러리 중의 0.01 내지 1 중량% 범위인 것을 특징으로 하는 산화세륨 슬러리.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 폴리아크릴레이트의 중량평균 분자량이 2000 내지 10000의 범위인 것을 특징으로 하는 산화세륨 슬러리.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 폴리아크릴레이트의 중량평균 분자량이 1000 내지 3000의 범위인 것을 특징으로 하는 산화세륨 슬러리.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 폴리아크릴레이트의 함량이 산화세륨 슬러리 중의 0.01 내지 0.1 중량% 범위인 것을 특징으로 하는 산화세륨 슬러리.
  8. 무기 기판의 제조 방법으로서, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 산화세륨 슬러리를 사용하여 상기 무기 기판을 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 무기 기판이 SiO2 필름을 갖는 반도체 기판인 것을 특징으로 하는 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150036107A (ko) * 2012-07-20 2015-04-07 도소 가부시키가이샤 푸마르산디이소프로필-계피산 유도체계 공중합체 및 그것을 사용한 위상차 필름

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5017574B2 (ja) 2001-05-25 2012-09-05 エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッド 酸化セリウム研磨剤及び基板の製造方法
KR100474545B1 (ko) * 2002-05-17 2005-03-08 주식회사 하이닉스반도체 플래쉬 메모리 소자의 형성 방법
KR100457743B1 (ko) * 2002-05-17 2004-11-18 주식회사 하이닉스반도체 산화막용 ｃｍｐ 슬러리 및 이를 이용한 반도체 소자의형성 방법
KR101068068B1 (ko) * 2002-07-22 2011-09-28 아사히 가라스 가부시키가이샤 반도체용 연마제, 그 제조 방법 및 연마 방법
JP2004165424A (ja) * 2002-11-13 2004-06-10 Ekc Technology Inc 研磨剤組成物とそれによる研磨方法
CN100377310C (zh) 2003-01-31 2008-03-26 日立化成工业株式会社 Cmp研磨剂以及研磨方法
KR100539983B1 (ko) * 2003-05-15 2006-01-10 학교법인 한양학원 Ｃｍｐ용 세리아 연마제 및 그 제조 방법
US7300478B2 (en) 2003-05-22 2007-11-27 Ferro Corporation Slurry composition and method of use
JP4637464B2 (ja) * 2003-07-01 2011-02-23 Ｊｓｒ株式会社 化学機械研磨用水系分散体
KR100583527B1 (ko) * 2004-07-14 2006-05-26 테크노세미켐 주식회사 반도체 연마 슬러리용 첨가제 및 그 조성물
EP1796152B1 (en) 2004-07-23 2019-02-27 Hitachi Chemical Company, Ltd. Cmp polishing agent and method for polishing substrate
US20070218811A1 (en) * 2004-09-27 2007-09-20 Hitachi Chemical Co., Ltd. Cmp polishing slurry and method of polishing substrate
DE602006002900D1 (de) * 2005-03-09 2008-11-13 Jsr Corp Wässrige Dispersion zum chemisch-mechanischen Polieren, Kit zu deren Herstellung und chemisch-mechanisches Polierverfahren
US7368388B2 (en) * 2005-04-15 2008-05-06 Small Robert J Cerium oxide abrasives for chemical mechanical polishing
CN1900146B (zh) * 2005-07-21 2012-02-29 安集微电子（上海）有限公司 化学机械抛光液
FR2891759B1 (fr) * 2005-10-12 2009-04-10 Kemesys Suspension aqueuse abrasive a base de particules de dioxyde de cerium et de silice pour le polissage de surfaces de materiaux
KR101028622B1 (ko) 2005-10-19 2011-04-11 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 산화세륨 슬러리, 산화세륨 연마액 및 이들을 이용한기판의 연마 방법
CN1955212B (zh) * 2005-10-28 2011-08-03 安集微电子（上海）有限公司 用于阻挡层的化学机械抛光浆料
JP5157908B2 (ja) * 2006-09-13 2013-03-06 旭硝子株式会社 半導体集積回路装置用研磨剤、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法
DE102006061891A1 (de) 2006-12-28 2008-07-03 Basf Se Zusammensetzung zum Polieren von Oberflächen aus Siliziumdioxid
DE102008008184A1 (de) * 2008-02-08 2009-08-13 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zum Polieren einer Siliciumoberfläche mittels einer ceroxidhaltigen Dispersion
US8245565B2 (en) * 2008-06-03 2012-08-21 Infineon Technologies Ag Slurry transport and storage system
KR100975979B1 (ko) * 2010-01-05 2010-08-13 (주)에다스 가변 방석
US10287457B2 (en) * 2012-11-02 2019-05-14 Lawrence Livermore National Security, Llc Polishing slurry preventing agglomeration of charged colloids without loss of surface activity
CN106867413B (zh) * 2017-02-06 2021-06-04 包头市杰明纳光电科技有限公司 一种高浓度氧化铈抛光液及其制备方法
JP7467188B2 (ja) 2020-03-24 2024-04-15 キオクシア株式会社 Ｃｍｐ方法及びｃｍｐ用洗浄剤

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980063482A (ko) * 1996-12-09 1998-10-07 포만제프리엘 평면화를 위한 폴리싱 공정과 슬러리
KR20000048741A (ko) * 1996-09-30 2000-07-25 이사오 우치가사키 산화세륨 연마제 및 기판의 연마법
KR20010041248A (ko) * 1998-02-24 2001-05-15 오하시 미츠오 반도체 장치 연마용 연마재 조성물 및 이를 이용한 반도체장치의 제조방법

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4260396A (en) * 1978-01-16 1981-04-07 W. R. Grace & Co. Compositions for polishing silicon and germanium
JP3278532B2 (ja) * 1994-07-08 2002-04-30 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
KR970042941A (ko) * 1995-12-29 1997-07-26 베일리 웨인 피 기계적 화학적 폴리싱 공정을 위한 폴리싱 합성물
JPH10154672A (ja) * 1996-09-30 1998-06-09 Hitachi Chem Co Ltd 酸化セリウム研磨剤及び基板の研磨法
JP3480323B2 (ja) * 1998-06-30 2003-12-15 日立化成工業株式会社 酸化セリウム研磨剤、基板の研磨法及び半導体装置
JP2000109804A (ja) * 1998-10-08 2000-04-18 Hitachi Chem Co Ltd Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法
JP2000160137A (ja) * 1998-11-30 2000-06-13 Hitachi Chem Co Ltd 研磨剤及び基板の研磨法
JP2000248263A (ja) 1999-03-01 2000-09-12 Hitachi Chem Co Ltd Ｃｍｐ研磨液
JP3957924B2 (ja) * 1999-06-28 2007-08-15 株式会社東芝 Ｃｍｐ研磨方法
US7232529B1 (en) 1999-08-26 2007-06-19 Hitachi Chemical Company, Ltd. Polishing compound for chemimechanical polishing and polishing method
JP3525824B2 (ja) * 1999-09-17 2004-05-10 日立化成工業株式会社 Ｃｍｐ研磨液
JP2002190459A (ja) * 2000-12-22 2002-07-05 Hitachi Chem Co Ltd 酸化セリウムスラリ用添加液およびｃｍｐ研磨方法
JP2002237478A (ja) * 2001-02-08 2002-08-23 Hitachi Chem Co Ltd Ｃｍｐ研磨方法
EP1385915A1 (en) 2001-04-12 2004-02-04 Rodel Holdings, Inc. Polishing composition having a surfactant
JP5017574B2 (ja) 2001-05-25 2012-09-05 エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッド 酸化セリウム研磨剤及び基板の製造方法
JP2003313542A (ja) 2002-04-22 2003-11-06 Jsr Corp 化学機械研磨用水系分散体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000048741A (ko) * 1996-09-30 2000-07-25 이사오 우치가사키 산화세륨 연마제 및 기판의 연마법
KR19980063482A (ko) * 1996-12-09 1998-10-07 포만제프리엘 평면화를 위한 폴리싱 공정과 슬러리
KR20010041248A (ko) * 1998-02-24 2001-05-15 오하시 미츠오 반도체 장치 연마용 연마재 조성물 및 이를 이용한 반도체장치의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150036107A (ko) * 2012-07-20 2015-04-07 도소 가부시키가이샤 푸마르산디이소프로필-계피산 유도체계 공중합체 및 그것을 사용한 위상차 필름

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