KR101345555B1 - Compositon of slurry - Google Patents

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KR101345555B1 KR1020050062819A KR20050062819A KR101345555B1 KR 101345555 B1 KR101345555 B1 KR 101345555B1 KR 1020050062819 A KR1020050062819 A KR 1020050062819A KR 20050062819 A KR20050062819 A KR 20050062819A KR 101345555 B1 KR101345555 B1 KR 101345555B1
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    • H01L21/3212Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]

Abstract

슬러리 조성물이 제공된다. 슬러리 조성물은 금속 산화물 0.01 내지 5중량%, 금속 산화물에 대한 중량 비율이 0.1 내지 2.0인 연마 촉진제 및 금속 산화물에 대한 중량 비율이 0.01 내지 0.05인 분산 안정화제를 포함하고, 그 나머지로서 탈이온수 또는 pH 조절제를 적어도 하나 포함한다.Slurry compositions are provided. The slurry composition comprises 0.01 to 5% by weight of a metal oxide, a polishing accelerator having a weight ratio of 0.1 to 2.0 with respect to the metal oxide and a dispersion stabilizer having a weight ratio of 0.01 to 0.05 with respect to the metal oxide, the rest being deionized water or pH At least one modulator.

CMP, 슬러리, 세리아, 연마 촉진제, 분산 안정화제 CMP, Slurry, Ceria, Abrasive Promoter, Dispersion Stabilizer

Description

슬러리 조성물{Compositon of slurry}Slurry Composition {Compositon of slurry}

도 1은 화학 기계적 연마 장치의 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view of a chemical mechanical polishing apparatus.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11: 연마 헤드 12: 연마 테이블11: polishing head 12: polishing table

13: 연마 패드 14: 슬러리 공급 장치13: polishing pad 14: slurry feeding device

15: 패드 컨디셔너 20: 슬러리 조성물15: pad conditioner 20: slurry composition

50: 화학 기계적 연마 장치50: chemical mechanical polishing device

본 발명은 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학 기계적 연마 공정에서 사용되는 슬러리 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to slurry compositions, and more particularly to slurry compositions used in chemical mechanical polishing processes.

화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP)란 연마제에 의한 기계적인 연마 효과와 산 또는 염기 용액에 의한 화학적 반응 효과를 결합하여 반도체 기판 표면을 평탄화 해주는 공정이다. 즉, 화학 기계적 연마는 반도체 기판 표면의 돌출된 부분을 제거하는 평탄화 공정으로, 보다 효과적인 다층(multi-layer) 배선 반도체 소자 제작을 위해 또는 기존 건식 식각(dry etching)이 어려운 구리 (Cu) 등과 같은 물질로 이루어진 다마신 배선 등을 형성하기 위해 1980년대 말 미국의 IBM사에 의해 개발되었다. Chemical Mechanical Polishing (CMP) is a process of planarizing the surface of a semiconductor substrate by combining a mechanical polishing effect by an abrasive and a chemical reaction effect by an acid or base solution. In other words, chemical mechanical polishing is a planarization process that removes protruding portions of the surface of a semiconductor substrate, such as copper (Cu), which is difficult to manufacture a more efficient multi-layer wiring semiconductor device, or conventional dry etching. It was developed by IBM in the late 1980s to form damascene wiring made of material.

화학 기계적 연마 공정에서는 슬러리(slurry)라고 하는 연마 용액이 필요한데, 슬러리란 기계적 연마를 위한 미세 입자가 균일하게 분산되어 있고, 연마되는 반도체 기판과의 화학적 반응을 위한 산 또는 염기와 같은 용액을 초순수(DI water)에 분산 및 혼합시킨 용액을 말한다. In the chemical mechanical polishing process, a polishing solution called a slurry is required. The slurry is a dispersion of fine particles for mechanical polishing, and a solution such as an acid or a base for chemical reaction with the semiconductor substrate to be polished is made of ultrapure water ( It refers to a solution dispersed and mixed in DI water).

화학 기계적 연마 공정에 사용되는 슬러리는 크게 물리적 작용을 하는 연마 입자와 화학적 작용을 하는 에천트(etchant) 등의 화합물로 구성되어 물리적인 작용과 화학적 작용에 의해서 반도체 기판 표면에 노출된 부분을 선택적으로 식각한다. 일반적으로 화학 기계적 연마 공정에 사용되는 금속 산화물 슬러리는 분산성이 양호하고, 우수한 연마속도를 가지며, 연마 후 반도체 기판 표면에 마이크로 스크래치 등과 같은 결함이 적어야 하며 고순도일 것이 요구된다.Slurry used in the chemical mechanical polishing process is composed of a compound such as abrasive particles having a large physical action and etchant (chemical) acting to selectively expose the portion exposed to the surface of the semiconductor substrate by physical and chemical action Etch it. In general, the metal oxide slurry used in the chemical mechanical polishing process has good dispersibility, excellent polishing rate, low defects such as micro scratches on the surface of the semiconductor substrate after polishing, and high purity.

이러한 화학 기계적 연마용 슬러리에 사용되는 금속 산화물은 연마 대상막의 종류에 따라 적절하게 선택되는데 예를 들어 실리카(SiO2)는 지각에 천연적으로 다량 존재하기 때문에 비교적 가격이 저렴하여 종래 층간 절연막 연마시 일반적으로 슬러리 조성물의 금속 산화물로서 실리카를 분산시킨 것을 사용하였다. The metal oxide used in the slurry for chemical mechanical polishing is appropriately selected according to the type of the film to be polished. For example, silica (SiO 2 ) is present in a large amount in the earth's crust and is relatively inexpensive. Generally, a dispersion of silica was used as the metal oxide of the slurry composition.

상기한 바와 같이 슬러리 조성물에 사용되는 실리카의 경우 고순도로 정제될 것이 요구되며, 실리카가 충분한 연마율을 나타내기 위해서는 슬러리 조성물 총량을 기준으로 9 내지 14중량% 정도로 상당량 함유되어야 한다. 또한, 실리카가 외부 로 배출되면 환경 오염의 우려가 있고, 이를 처리하기 위해서 추가적인 비용이 소요된다.As described above, the silica used in the slurry composition is required to be purified in high purity, and in order to exhibit sufficient polishing rate, the silica should be contained in an amount of about 9 to 14 wt% based on the total amount of the slurry composition. In addition, when silica is discharged to the outside, there is a risk of environmental pollution, and additional costs are required to deal with it.

따라서 연마율은 유지시키면서 연마 공정 비용을 감소시키기 위해 슬러리 조성물의 연마 입자로 사용되는 금속 산화물의 함량을 줄이고, 보다 친환경적인 물질을 사용할 필요가 있다.Therefore, in order to reduce the polishing process cost while maintaining the polishing rate, it is necessary to reduce the content of the metal oxide used as the abrasive particles of the slurry composition, and to use more environmentally friendly materials.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 슬러리 조성물 중의 금속 산화물의 함량을 줄이면서도 연마 속도를 유지 또는 향상시킬 수 있는 슬러리 조성물을 제공하고자 하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a slurry composition that can maintain or improve the polishing rate while reducing the content of the metal oxide in the slurry composition.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 조성물은 금속 산화물 0.01 내지 5중량%, 상기 금속 산화물에 대한 중량 비율이 0.1 내지 2.0인 연마 촉진제 및 상기 금속 산화물에 대한 중량 비율이 0.01 내지 0.05인 분산 안정화제를 포함하고, 그 나머지로서 탈이온수 또는 pH 조절제를 적어도 하나 포함한다.Slurry composition according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is 0.01 to 5% by weight of the metal oxide, a polishing accelerator having a weight ratio of 0.1 to 2.0 and the weight ratio of the metal oxide A dispersion stabilizer that is from 0.01 to 0.05 and at least one of deionized water or a pH adjuster as the remainder.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in detail. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, “comprises” and / or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components to the mentioned components. "And / or" include each and every combination of one or more of the mentioned items.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 조성물은 금속 산화물, 연마 촉진제, 분산 안정화제, 탈이온수 및/또는 pH 조절제를 포함한다.The slurry composition according to one embodiment of the present invention includes a metal oxide, an abrasive promoter, a dispersion stabilizer, deionized water and / or a pH adjuster.

슬러리 조성물 중의 금속 산화물은 연마 장치로부터 압력을 받아 기계적으로 또는 입자 표면의 작용기에 의해 화학적으로 반도체 기판의 표면을 연마하는 작용을 하는 연마 입자이다. 이러한 금속 산화물로서 연마 용도와 연마의 정도 등을 고려하여 적절한 강도, 입경, 화학적 특성을 갖는 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어 세리아, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 게르마니아 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.Metal oxides in the slurry composition are abrasive particles that act under pressure from the polishing apparatus to chemically polish the surface of the semiconductor substrate mechanically or by functional groups on the surface of the particles. As such a metal oxide, a material having appropriate strength, particle diameter, and chemical properties may be used in consideration of the use of polishing and the degree of polishing. For example, ceria, silica, alumina, titania, zirconia, germania or mixtures thereof can be used.

일반적으로 슬러리 조성물은 소모재로서 일단 연마 공정에 사용되면 슬러리 조성물 중의 금속 산화물의 입자 모양이 불균일하게 되고 화학적으로 변성되기 때문에, 이를 재활용하지 않고 배출한 다음 폐수 처리한다. 따라서 슬러리 중 금속 산화물이 다량 포함되어 있다면, 공정 비용이 증가하게 될 뿐만 아니라 환경 오염을 야기할 수 있기 때문에 폐수 처리 시설이 요구된다. 따라서, 소량으로 사용하는 경우에도 연마 성능을 저하시키지 않으면서 환경 오염의 위험이 적은 금속 산화물을 슬러리에 사용할 것이 요구되는데, 예를 들어 세리아를 사용할 수 있다. 세리아는 실리카에 비해 연마 대상물과의 화학 반응이 빨라 실리카 대비 약 10배 정도의 농축 효과가 있다. 따라서 세리아는 금속 산화물로서 소량 사용이 가능하고 실리카에 비해 환경 친화적이어서 폐수 처리 비용을 감소시킬 수 있다.In general, the slurry composition is a consumable material, once used in the polishing process, since the particle shape of the metal oxide in the slurry composition becomes uneven and chemically modified, it is discharged without recycling and then treated with wastewater. Therefore, if the slurry contains a large amount of metal oxides, waste water treatment facilities are required because not only the processing cost increases but also the environmental pollution can be caused. Therefore, even when used in a small amount, it is required to use a metal oxide having a low risk of environmental pollution in the slurry without degrading polishing performance, for example, ceria can be used. Ceria has a chemical reaction with an object to be polished faster than silica and has a concentration of about 10 times that of silica. Thus, ceria can be used in small amounts as a metal oxide and is more environmentally friendly than silica, thereby reducing the cost of wastewater treatment.

금속 산화물 입자의 입경은 연마 대상막, 연마 정도 및 연마 속도 등을 고려하여 결정되며, 예를 들어 5 내지 500nm일 수 있다. 특히 연마의 균일성을 높이기 위해 금속 산화물 입자들은 균일한 모양과 입경을 가질 수 있다. 예를 들어 금속 산화물의 모든 입자가 동일한 입경을 갖는 구형일 수 있다.The particle diameter of the metal oxide particles is determined in consideration of the polishing target film, the polishing degree, the polishing rate, and the like, and may be, for example, 5 to 500 nm. In particular, the metal oxide particles may have a uniform shape and particle diameter in order to increase the uniformity of the polishing. For example, all particles of metal oxides may be spherical with the same particle diameter.

금속 산화물의 함량은 슬러리 조성물 전체 중량을 기준으로 0.01 내지 0.5중 량%일 수 있다. 여기서 금속 산화물의 함량이 0.01중량% 이상이면 연마 대상물에 대한 연마 효과가 충분히 나타날 수 있다. 더욱 적절한 연마 속도를 얻기 위해서는 0.1중량% 이상일 수 있다. 또한 금속 산화물의 함량이 5중량%를 초과하면 과량의 금속 산화물 사용으로 비용이 증가하고 추가적인 폐수 처리 비용이 발생할 수 있는 반면, 금속 산화물 함량의 증가에 따라 연마 속도가 크게 증가하지는 않는다. 바람직하기로는 0.5중량% 이하를 사용할 수 있다. 따라서 제조 경비를 절감하고도 충분한 연마 속도를 나타내기 위한 금속 산화물의 함량은 0.1중량% 내지 0.5중량%일 수 있다.The content of the metal oxide may be 0.01 to 0.5% by weight based on the total weight of the slurry composition. If the content of the metal oxide is 0.01% by weight or more, the polishing effect on the polishing object may be sufficiently exhibited. It may be at least 0.1% by weight to obtain a more suitable polishing rate. In addition, if the content of the metal oxide exceeds 5% by weight, the use of excess metal oxide may increase the cost and incur additional waste water treatment costs, while the polishing rate does not increase significantly with the increase of the metal oxide content. Preferably 0.5 weight% or less can be used. Therefore, the content of the metal oxide to exhibit a sufficient polishing rate while reducing the manufacturing cost may be 0.1% by weight to 0.5% by weight.

연마 촉진제는 금속 산화물의 연마 작용을 도와 연마 속도를 증가시키는 역할을 한다. 이러한 연마 촉진제는 암모니아, 하나 이상의 사급 아민 또는 이들의 염 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 사급 아민은 아민 자체의 산화막 제거력에 의해 슬러리의 산화막 제거율을 보강시킬 수 있다. 사급 아민으로는 이에 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 (CH3)4NOH, (C2H5)4NOH, 또는 (C4H9)4NOH 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 염으로는 예를 들어 염화염, 브롬화염, 요오드화염, 탄산염, 황산염 또는 질산염 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. Polishing promoters serve to increase the polishing rate by assisting the polishing action of the metal oxide. Such polishing promoters may include at least one of ammonia, one or more quaternary amines or salts thereof. The quaternary amine can reinforce the oxide film removal rate of the slurry by the oxide film removal force of the amine itself. Quaternary amines include, but are not limited to, (CH 3 ) 4 NOH, (C 2 H 5 ) 4 NOH, (C 4 H 9 ) 4 NOH, and the like. In addition, as the salt, for example, chloride, bromide salt, iodide salt, carbonate salt, sulfate salt or nitrate may be used, but is not limited thereto.

연마 촉진제의 함량은 금속 산화물에 대한 중량 비율이 0.1 내지 2.0인 범위를 가질 수 있다. 즉 금속 산화물과 연마 촉진제의 중량비가 10 : 1 내지 1 : 2일 수 있다. 연마 촉진제가 충분한 연마 촉진 효과를 나타내기 위한 함량으로 중량 대비 금속 산화물의 약 0.1배(10%) 이상인 것이 바람직하다. 또, 연마 촉진제는 금속 산화물의 연마 작용에 대한 보조 역할을 하기 때문에, 상대적으로 금속 산화물의 양이 적을 때 연마 촉진제의 양이 증가한다고 하여 연마 촉진 효과가 그대로 비례하여 증가하는 것은 아니다. 또 연마 촉진제의 함량이 과도할 경우 분산성을 저해할 수 있다. 따라서 연마 촉진제 양에 따른 효율성 및 분산성을 고려할 때 연마 촉진제의 함량은 금속 산화물 중량의 약 2배(200%) 이하일 수 있다.The content of the polishing accelerator may have a range of 0.1 to 2.0 by weight to metal oxide. That is, the weight ratio of the metal oxide and the polishing promoter may be 10: 1 to 1: 2. It is preferable that the polishing accelerator is about 0.1 times (10%) or more of the metal oxide by weight in a content to exhibit a sufficient polishing promoting effect. In addition, since the polishing accelerator plays an auxiliary role for the polishing action of the metal oxide, when the amount of the metal oxide is relatively small, the amount of the polishing accelerator increases, so that the polishing promoting effect does not increase proportionally. In addition, when the content of the polishing accelerator is excessive, dispersibility may be inhibited. Therefore, considering the efficiency and dispersibility according to the amount of the polishing accelerator, the content of the polishing accelerator may be about 2 times (200%) or less of the metal oxide weight.

분산 안정화제는 금속 산화물의 분산을 안정화시키는 역할을 하는 것으로서 수용성 음이온성 화합물, 수용성 비이온성 화합물, 수용성 양이온성 화합물 등이 여기에 해당될 수 있으나, 분산 안정성을 기준으로 볼 때 예를 들어 수용성 음이온성 화합물일 수 있다.The dispersion stabilizer serves to stabilize the dispersion of the metal oxide, which may include water-soluble anionic compounds, water-soluble nonionic compounds, water-soluble cationic compounds, and the like. It may be a sex compound.

여기서 수용성 음이온성 화합물로는 예를 들어, 라우릴 황산 토리에타놀아민, 라우릴 황산 암모늄, 폴리 카르복실산 또는 그들의 염을 들 수 있다. 분산 안정화제로 사용되는 수용성 음이온성 화합물은 이에 제한되는 것은 아니지만 고분자형인 폴리카르복실산, 폴리아크릴산 또는 이들의 염일 수 있다. Examples of the water-soluble anionic compound include lauryl sulfate toriethanolamine, lauryl ammonium sulfate, polycarboxylic acid or salts thereof. The water soluble anionic compounds used as dispersion stabilizers may be, but are not limited to, polycarboxylic acids, polyacrylic acids or salts thereof in the form of polymers.

이러한 분산 안정화제는 금속 산화물에 대한 중량 비율이 0.01 내지 0.05, 즉, 금속 산화물과 분산 안정화제의 중량비가 99:1 내지 95:5의 범위를 갖도록 첨가될 수 있다. 분산 안정화제가 상기 범위보다 더 소량 첨가되는 경우 금속 산화물의 분산을 충분히 안정화시키지 못하고, 이를 초과하는 경우에는 시간이 경과함에 따라 연마 효과가 떨어지는 등 연마액 안정성이 저해될 수 있다. Such a dispersion stabilizer may be added so that the weight ratio of the metal oxide is 0.01 to 0.05, that is, the weight ratio of the metal oxide and the dispersion stabilizer is in the range of 99: 1 to 95: 5. When the dispersion stabilizer is added in a smaller amount than the above range, the dispersion of the metal oxide may not be sufficiently stabilized, and in the case where the dispersion stabilizer is exceeded, the polishing liquid stability may be inhibited, such as a decrease in the polishing effect over time.

상기한 금속 산화물, 분산 안정화제, 연마 촉진제를 혼합하는 용매로는 탈이온수를 사용할 수 있다. 탈이온수란 물 중의 무기 염류가 제거된 순수한 물에 가까 운 것을 가리킨다. 용매에 무기 염류가 잔류하면 금속 산화물, 연마 촉진제, 분산 안정화제 등과 이러한 무기 염류가 화학적 반응을 일으켜 침전되거나 슬러리 조성물의 오염이 발생하여 슬러리 조성물의 질을 저하시킬 수 있다. 따라서 슬러리 조성물의 용매로서 고순도의 탈이온수가 사용될 수 있다.Deionized water may be used as a solvent for mixing the metal oxide, the dispersion stabilizer, and the polishing accelerator. Deionized water refers to pure water that is free of inorganic salts. When the inorganic salts remain in the solvent, metal oxides, polishing accelerators, dispersion stabilizers and the like may cause chemical reactions to precipitate or contaminate the slurry composition, thereby degrading the quality of the slurry composition. Therefore, high purity deionized water may be used as the solvent of the slurry composition.

한편 슬러리 조성물의 pH 값은 연마 속도, 디싱(dishing) 방지, 부식 및 표면 거칠기, 슬러리의 점도 및 분산 안정성 등을 고려하여 결정할 수 있다. 일반적으로 충분한 연마 속도를 나타내기 위해 슬러리 조성물의 pH가 4 내지 11일 수 있다. Meanwhile, the pH value of the slurry composition may be determined in consideration of polishing rate, preventing dishing, corrosion and surface roughness, viscosity of the slurry, and dispersion stability. Generally the pH of the slurry composition may be between 4 and 11 to indicate a sufficient polishing rate.

또한 높은 연마 속도를 낼 수 있는 슬러리 조성물의 pH는 슬러리 조성물의 금속 산화물의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 금속 산화물로 실리카를 사용할 경우 pH는 10 내지 11의 범위에서 높은 연마 속도를 낼 수 있지만, 세리아의 경우에는 슬러리 조성물의 pH가 5 내지 8일 때 충분한 연마 속도를 낼 수 있다.In addition, the pH of the slurry composition capable of producing a high polishing rate may vary depending on the type of metal oxide of the slurry composition. For example, when silica is used as the metal oxide, the pH may have a high polishing rate in the range of 10 to 11, but in the case of ceria, a sufficient polishing rate may be achieved when the slurry composition has a pH of 5 to 8.

한편 슬러리 조성물에서 금속 산화물과 분산 안정화제를 탈이온수에서 혼합하면 대략 7 내지 8 정도의 pH값을 나타낸다. 그런데 여기에 연마 촉진제를 투입하면, 연마 촉진제 자체의 염기성에 의해 pH값이 급격히 상승한다. 따라서 pH를 적절히 조절하기 위해 pH 조절제를 첨가할 수 있다. pH 조절제로는 투입 전 슬러리 조성물의 pH와 목표로 하는 pH를 비교하여 산 또는 염기를 적절히 첨가할 수 있다. 예를 들어 pH를 낮추기 위한 조절제로서 염산(HCl), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 또는 질산(HNO3)등의 산을 사용할 수 있다.Meanwhile, when the metal oxide and the dispersion stabilizer are mixed in deionized water in the slurry composition, a pH value of about 7 to 8 is shown. However, when a polishing accelerator is added thereto, the pH value rises rapidly due to the basicity of the polishing accelerator itself. Thus, pH adjusters can be added to properly adjust the pH. As the pH adjusting agent, an acid or a base may be appropriately added by comparing the pH of the slurry composition with a target pH before adding. For example, an acid such as hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), or nitric acid (HNO 3 ) may be used as a regulator for lowering the pH.

본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 조성물은 이에 제한되는 것은 아니지만 화학 기계적 연마 공정에서 실리콘 산화막을 연마하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 여기서 슬러리 조성물에 의해 연마될 수 있는 실리콘 산화막은 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition; HDPCVD)법 또는 플라즈마 유기 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)법으로 증착된 실리콘 산화막일 수 있고, 예를 들어 층간 절연막(InterLevel Dielectric; ILD), 금속간 절연막(InterMetal Dielectric; IMD) 또는 금속전 절연막(PreMetal Dielectric; PMD) 일 수 있다.The slurry composition according to an embodiment of the present invention may be used for polishing the silicon oxide film in the chemical mechanical polishing process, although not limited thereto. Here, the silicon oxide film which can be polished by the slurry composition is a silicon oxide film deposited by High Density Plasma Chemical Vapor Deposition (HDPCVD) or Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD). For example, it may be an interlevel dielectric (ILD), an intermetal dielectric (IMD), or a premetal dielectric (PMD).

본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 조성물을 이용한 화학 기계적 연마는 예를 들어 다음의 방법으로 수행될 수 있다. 도 1을 참조하면 먼저, 절연막이 형성된 반도체 기판(w)을 화학 기계적 연마 장치(50)의 연마 헤드(11)에 장착한다. 소정의 압력을 가하여 연마 대상인 반도체 기판(w)의 절연막을 연마 테이블(12)에 장착되어 있는 연마 패드(13)에 접촉하도록 하고, 반도체 기판(w)과 연마 패드(13) 사이에 슬러리 조성물(20)을 공급하면서 반도체 기판(w)과 연마 패드(13)를 상대적으로 이동시켜 연마를 수행한다. 슬러리 조성물(20)은 별도로 설치된 슬러리 공급 장치(14)로부터 연마 패드(13) 위로 공급될 수도 있고, 표면 플레이트 측으로부터 연마 패드(13)의 표면 위로 공급될 수도 있다. 필요에 따라 패드 컨디셔너(14)가 연마 패드(13)의 표면에 접촉되어 연마 패드(13)의 표면을 조절할 수 있다.Chemical mechanical polishing using the slurry composition according to an embodiment of the present invention may be performed by the following method, for example. Referring to FIG. 1, a semiconductor substrate w having an insulating film is first mounted on a polishing head 11 of a chemical mechanical polishing apparatus 50. A predetermined pressure is applied to bring the insulating film of the semiconductor substrate w to be polished into contact with the polishing pad 13 mounted on the polishing table 12, and the slurry composition (between the semiconductor substrate w and the polishing pad 13) While supplying 20, polishing is performed by relatively moving the semiconductor substrate w and the polishing pad 13. The slurry composition 20 may be supplied onto the polishing pad 13 from the slurry supply device 14 separately installed, or may be supplied onto the surface of the polishing pad 13 from the surface plate side. If necessary, the pad conditioner 14 may be in contact with the surface of the polishing pad 13 to adjust the surface of the polishing pad 13.

이하, 실험예 및 비교실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실험예들은 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명이 하기 실험예들 에 의하여 한정되는 것은 아님이 이해되어야 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental and comparative examples. However, it should be understood that the following experimental examples are intended to illustrate the present invention and the present invention is not limited by the following experimental examples.

실험예 1Experimental Example 1

먼저 약 200nm의 입경을 갖는 세리아 입자를 연마액 대비 0.25중량%의 농도를 갖도록 탈이온수와 혼합하였다. 그 다음 분산 안정화제로서 폴리아크릴산을 세리아 입자 중량의 3.0%가 되도록 첨가한 후 분산시켰다. 이어서, 연마 촉진제로서 (CH3)4NOH를 연마액 대비 0.05중량%, 즉, 세리아 입자 중량의 0.2배(20%)가 되도록 투입한 다음 이를 교반하였다. 그 다음 교반된 혼합물의 pH를 측정하면서 pH 조절제로서 HCl을 첨가하여 혼합물의 pH가 각각 6, 8 및 10이 되도록 조절된 슬러리 조성물을 제조하였다.First, ceria particles having a particle diameter of about 200 nm were mixed with deionized water to have a concentration of 0.25% by weight relative to the polishing liquid. Polyacrylic acid was then added as a dispersion stabilizer to 3.0% of the ceria particle weight and then dispersed. Subsequently, (CH 3 ) 4 NOH was added as a polishing accelerator to 0.05% by weight, that is, 0.2 times (20%) of the weight of ceria particles, and then stirred. The slurry composition was then adjusted such that the pH of the mixture was 6, 8 and 10 by adding HCl as pH adjuster while measuring the pH of the stirred mixture.

실험예 2Experimental Example 2

연마 촉진제로서 (CH3)4NOH를 연마액 대비 0.1중량%, 즉 세리아 입자 중량의 0.4배(40%)가 되도록 투입한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.A slurry composition was prepared in the same manner as in Experiment 1, except that (CH 3 ) 4 NOH was added as an polishing accelerator to 0.1 wt%, that is, 0.4 times (40%) of the weight of ceria particles.

실험예 3Experimental Example 3

연마 촉진제로서 (CH3)4NOH를 연마액 대비 0.2중량%, 즉 세리아 입자 중량의 0.8배(80%)가 되도록 투입한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.A slurry composition was prepared in the same manner as in Experiment 1, except that (CH 3 ) 4 NOH was added as an polishing accelerator to 0.2 wt%, that is, 0.8 times (80%) of the weight of ceria particles.

실험예 4Experimental Example 4

연마 촉진제로서 (CH3)4NOH를 연마액 대비 0.5중량%, 즉 세리아 입자 중량의 2배(200%)가 되도록 투입한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.A slurry composition was prepared in the same manner as in Experiment 1, except that (CH 3 ) 4 NOH was added as a polishing accelerator to 0.5 weight% of the polishing liquid, that is, twice the weight of ceria particles (200%).

실험예 5Experimental Example 5

연마 촉진제로서 NH4OH를 연마액 대비 0.05중량%, 즉, 세리아 입자 중량의 0.2배(20%)가 되도록 투입한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.A slurry composition was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that NH 4 OH was added as a polishing accelerator to 0.05% by weight, that is, 0.2 times (20%) of the weight of ceria particles.

실험예 6Experimental Example 6

연마 촉진제로서 NH4OH를 연마액 대비 0.1중량%, 즉 세리아 입자 중량의 0.4배(40%)가 되도록 투입한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.A slurry composition was prepared in the same manner as in Experiment 1 except that NH 4 OH was added as an polishing accelerator to 0.1 wt%, that is, 0.4 times (40%) of the weight of ceria particles.

실험예 7Experimental Example 7

연마 촉진제로서 NH4OH를 연마액 대비 0.2중량%, 즉 세리아 입자 중량의 0.8배(80%)가 되도록 투입한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.A slurry composition was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that NH 4 OH was added as a polishing accelerator to 0.2% by weight, that is, 0.8 times (80%) of the weight of ceria particles.

비교실험예 1Comparative Experimental Example 1

먼저 약 200nm의 입경을 갖는 세리아 입자를 연마액 대비 0.25중량%의 농도를 갖도록 탈이온수와 혼합하였다. 그 다음 분산 안정화제로서 폴리아크릴산을 세리아 입자 중량의 3.0%가 되도록 첨가한 후 분산시켜 세리아 입자가 안정하게 분산된 슬러리 조성물을 제조하였다. First, ceria particles having a particle diameter of about 200 nm were mixed with deionized water to have a concentration of 0.25% by weight relative to the polishing liquid. Then, polyacrylic acid was added as a dispersion stabilizer to 3.0% of the weight of ceria particles and then dispersed to prepare a slurry composition in which the ceria particles were stably dispersed.

이상의 비교실험예 1 및 실험예 1 내지 7에 의해 제조된 슬러리 조성물의 연마 속도를 조사하기 연마 장치로서 G&P Poly-250을 사용하여 60rpm, 4psi에서 2분 동안 연마를 실시하였다. 테트라에톡시실란(Tetraethoxysilane)을 플라즈마 유기 화학 기상 증착(PECVD)법으로 증착한 SiO2 절연막을 연마하고 연마 속도를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.To investigate the polishing rate of the slurry compositions prepared by Comparative Experimental Example 1 and Experimental Examples 1 to 7 were carried out for 2 minutes at 60 rpm, 4 psi using G & P Poly-250 as the polishing apparatus. The SiO 2 insulating film in which tetraethoxysilane was deposited by plasma organic chemical vapor deposition (PECVD) was polished and the polishing rate was measured. The results are shown in Table 1.

연마 촉진제 및 함량Polishing Accelerators and Contents 연마 속도
(Å/분, pH=6)
Polishing rate
(Å / min, pH = 6)
연마 속도
(Å/분, pH=8)
Polishing rate
(Å / min, pH = 8)
연마 속도
(Å/분,pH=10)
Polishing rate
(Å / min, pH = 10)
비교실험예 1Comparative Experimental Example 1 -- -- 326326 -- 실험예 1Experimental Example 1 (CH3)4NOH 0.05중량%(CH 3 ) 4 NOH 0.05% by weight 812812 805805 800800 실험예 2Experimental Example 2 (CH3)4NOH 0.1중량%(CH 3 ) 4 NOH 0.1% by weight 880880 859859 825825 실험예 3Experimental Example 3 (CH3)4NOH 0.2중량%(CH 3 ) 4 NOH 0.2% by weight 881881 871871 860860 실험예 4Experimental Example 4 (CH3)4NOH 0.5중량%(CH 3 ) 4 NOH 0.5% by weight 857857 883883 870870 실험예 5Experimental Example 5 NH4OH 0.05중량%NH 4 OH 0.05% by weight 777777 688688 389389 실험예 6Experimental Example 6 NH4OH 0.1중량%NH 4 OH 0.1 wt% 844844 701701 415415 실험예 7Experimental Example 7 NH4OH 0.2중량%NH 4 OH 0.2% by weight 959959 708708 548548

표 1에 나타난 바와 같이 연마 촉진제의 함량이 증가함에 따라 연마 속도가 증가하나, 연마 촉진제의 함량이 세리아 입자 중량의 0.8배에서 2배로 변화하였을 때는 연마 속도가 크게 증가하지는 않으며 오히려 약간 감소할 수도 있음을 알 수 있다. 또한 (CH3)4NOH의 경우에는 pH가 6, 8 및 10으로 변화함에 따라 연마 속도의 변화가 거의 없었으나, NH4OH는 pH가 6일 때 최대 연마 속도를 갖는 것을 알 수 있다.As shown in Table 1, the polishing rate increases as the content of the polishing accelerator increases, but when the content of the polishing accelerator changes from 0.8 times to 2 times the weight of the ceria particle, the polishing rate does not increase significantly but may decrease slightly. It can be seen. In addition, in the case of (CH 3 ) 4 NOH, there was almost no change in the polishing rate as the pH was changed to 6, 8, and 10, but it was found that NH 4 OH had the maximum polishing rate at pH 6.

실험예 8Experimental Example 8

먼저 약 200nm의 입경을 갖는 세리아 입자를 연마액 대비 0.3중량%의 농도를 갖도록 탈이온수와 혼합하였다. 그 다음 분산 안정화제로서 폴리아크릴산을 세리아 입자 중량의 3.0%가 되도록 첨가한 후 분산시켰다. 이어서, 연마 촉진제로서 (CH3)4NOH를 연마액 대비 0.2중량%, 즉 세리아 입자 중량의 0.67배(67%)가 되도록 투입한 다음 이를 교반하였다. 그 다음 교반된 혼합물의 pH를 측정하면서 pH 조절제로서 HCl을 첨가하여 혼합물의 pH가 8이 되도록 조절된 슬러리 조성물을 제조하였다.First, ceria particles having a particle diameter of about 200 nm were mixed with deionized water to have a concentration of 0.3% by weight relative to the polishing liquid. Polyacrylic acid was then added as a dispersion stabilizer to 3.0% of the ceria particle weight and then dispersed. Subsequently, (CH 3 ) 4 NOH was added as a polishing accelerator to 0.2% by weight relative to the polishing liquid, that is, 0.67 times (67%) of the weight of ceria particles, followed by stirring. The slurry composition was then adjusted such that the pH of the mixture was 8 by adding HCl as the pH adjusting agent while measuring the pH of the stirred mixture.

실험예 9Experimental Example 9

연마 촉진제로서 NH4OH를 연마액 대비 0.2중량%, 즉 세리아 입자 중량의 0.67배(67%)가 되도록 투입하고, pH가 6이 되도록 조절한 것을 제외하고 실험예 8과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.A slurry composition was prepared in the same manner as in Experimental Example 8, except that NH 4 OH was added at an amount of 0.2% by weight relative to the polishing liquid, that is, 0.67 times (67%) of the weight of ceria particles, and the pH was adjusted to 6. It was.

실험예 10Experimental Example 10

연마 촉진제로서 (CH3)4NOH를 연마액 대비 0.3중량%, 즉 세리아 입자 중량의 1배(100%)가 되도록 투입하고, pH가 8이 되도록 조절한 것을 제외하고 실험예 8과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.Slurry was prepared in the same manner as in Experiment 8 except that (CH 3 ) 4 NOH was added as 0.3 wt% of the polishing liquid, that is, 1 times (100%) of the ceria particle weight, and adjusted to pH 8 as the polishing accelerator. The composition was prepared.

실험예 11Experimental Example 11

200nm의 입경을 갖는 세리아 입자를 연마액 대비 0.5중량%의 농도를 갖도록 탈이온수와 혼합하고, 연마 촉진제로서 (CH3)4NOH를 연마액 대비 0.2중량%, 즉 세리아 입자 중량의 0.4배(40%)가 되도록 투입하고, pH가 8이 되도록 조절한 것을 제외하고 실험예 8과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.Ceria particles having a particle diameter of 200 nm are mixed with deionized water to have a concentration of 0.5% by weight relative to the polishing liquid, and (CH 3 ) 4 NOH is 0.2% by weight, i.e. 0.4 times the weight of ceria particles (40) as the polishing accelerator. %) And a slurry composition was prepared in the same manner as in Experiment 8 except that the pH was adjusted to 8.

실험예 12Experimental Example 12

200nm의 입경을 갖는 세리아 입자를 연마액 대비 0.5중량%의 농도를 갖도록 탈이온수와 혼합하고, 연마 촉진제로서 NH4OH를 연마액 대비 0.2중량%, 즉 세리아 입자 중량의 0.4배(40%)가 되도록 투입하고, pH가 6이 되도록 조절한 것을 제외하고 실험예 8과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.Ceria particles having a particle diameter of 200 nm were mixed with deionized water to have a concentration of 0.5% by weight relative to the polishing liquid, and NH 4 OH was added as 0.2% by weight, 0.4 times (40%) of the ceria particles, as the polishing accelerator. The slurry composition was prepared in the same manner as in Experiment 8, except that the pH was adjusted to 6 and adjusted to pH 6.

비교실험예 2Comparative Experimental Example 2

연마액 대비 12중량%의 세리아를 함유하고 pH가 11인 실리카 슬러리(Cabot사, 제품명: SS-12)를 준비하였다.A silica slurry (Cabot, product name: SS-12) containing 12% by weight of ceria and a pH of 11 was prepared.

이상의 비교실험예 2 및 실험예 8 내지 12에 의해 제조된 슬러리 조성물의 연마 속도를 조사하기 위해 연마를 실시하였다. 연마 장치로서 MIRRA-Messa를 사용하여 CVD로 증착된 PE-TEOS 절연막의 연마를 수행하였다. 연마 조건은 연마 장치의 연마 테이블의 회전속도를 77rpm, 연마 헤드의 회전 속도를 73rpm으로 하고, 반도체 기판에 가해지는 압력을 4psi로 설정하였다. 연마 속도를 측정하여 그 결과를 표 2로 나타내었다.Polishing was performed to investigate the polishing rate of the slurry compositions prepared by Comparative Experimental Example 2 and Experimental Examples 8 to 12. Polishing of the PE-TEOS insulating film deposited by CVD was performed using MIRRA-Messa as a polishing apparatus. As for polishing conditions, the rotation speed of the polishing table of the polishing apparatus was 77 rpm, the rotation speed of the polishing head was 73 rpm, and the pressure applied to the semiconductor substrate was set to 4 psi. The polishing rate was measured and the results are shown in Table 2.

연마 입자 및 함량Abrasive particles and content 연마 촉진제 및 함량Polishing Accelerators and Contents pHpH 연마 속도
(Å/분)
Polishing rate
(Å / min)
비교실험예 2Comparative Experimental Example 2 세리아 12중량%12% by weight of ceria 1111 24502450 실험예 8Experimental Example 8 세리아 0.3중량%Ceria 0.3 wt% (CH3)4NOH 0.2중량%(CH 3 ) 4 NOH 0.2% by weight 88 17891789 실험예 9Experimental Example 9 세리아 0.3중량%Ceria 0.3 wt% NH4OH 0.2중량% NH 4 OH 0.2% by weight 66 11761176 실험예 10Experimental Example 10 세리아 0.3중량%Ceria 0.3 wt% (CH3)4NOH 0.3중량%(CH 3 ) 4 NOH 0.3% by weight 88 25302530 실험예 11Experimental Example 11 세리아 0.5중량%Ceria 0.5 wt% (CH3)4NOH 0.2중량%(CH 3 ) 4 NOH 0.2% by weight 88 30643064 실험예 12Experimental Example 12 세리아 0.5중량%Ceria 0.5 wt% NH4OH 0.2중량%NH 4 OH 0.2% by weight 66 25712571

상기 표 2에 나타난 바와 같이 세리아의 함량이 0.5중량%에 가까울수록 연마 속도가 증가하고 연마 촉진제로서 (CH3)4NOH을 사용한 경우에 연마 속도가 더 높았다. 비교실험예 2는 세리아 함량이 12중량%로 다른 실험예들에서의 약 20배를 초과함에도 불구하고 연마 속도가 크게 증가하지 않았다. 반면에 세리아의 함량을 0.5중량%로, (CH3)4NOH의 함량을 0.2중량%로 하였을 때에는 연마 속도가 3000Å/분을 넘어 우수한 연마 속도를 나타내었다. 이로써 연마 속도는 세리아의 함량에 산술적으로 비례하는 것은 아니고, 연마 촉진제와 적절히 조합함으로써 높은 연마 속도를 낼 수 있음을 알 수 있다.As shown in Table 2, the closer the ceria content was to 0.5% by weight, the higher the polishing rate and the higher the polishing rate when (CH 3 ) 4 NOH was used as the polishing accelerator. Comparative Example 2 did not significantly increase the polishing rate despite the ceria content of about 12 times by weight of about 20 times the other examples. On the other hand, when the content of ceria was 0.5% by weight and the content of (CH 3 ) 4 NOH was 0.2% by weight, the polishing rate was more than 3000 m 3 / min and showed excellent polishing rate. As a result, the polishing rate is not arithmetically proportional to the content of ceria, and it can be seen that a high polishing rate can be obtained by appropriate combination with a polishing accelerator.

실험예 13Experimental Example 13

약 200nm의 입경을 갖는 세리아 입자를 연마액 대비 0.5중량%의 농도를 갖도록 탈이온수와 혼합하였다. 그 다음 분산 안정화제로서 폴리아크릴산을 세리아 입자 중량의 1.5%가 되도록 첨가한 후 분산시켰다. 이어서, 연마 촉진제로서 (CH3)4NOH를 연마액 대비 0.5중량%, 즉 세리아 입자 중량의 1배(100%)가 투입한 다음 이를 교반하였다. 그 다음 교반된 혼합물의 pH를 측정하면서 pH 조절제로서 HCl을 첨가하여 혼합물의 pH가 8이 되도록 조절된 슬러리 조성물을 제조하였다.Ceria particles having a particle diameter of about 200 nm were mixed with deionized water to have a concentration of 0.5% by weight relative to the polishing liquid. Polyacrylic acid was then added as a dispersion stabilizer to 1.5% of the ceria particle weight and then dispersed. Subsequently, (CH 3 ) 4 NOH was added as a polishing accelerator to 0.5% by weight of the polishing liquid, that is, 1 times (100%) of the weight of ceria particles, and then stirred. The slurry composition was then adjusted such that the pH of the mixture was 8 by adding HCl as the pH adjusting agent while measuring the pH of the stirred mixture.

실험예 14Experimental Example 14

분산 안정화제로서 폴리아크릴산을 세리아 입자 중량의 5.0중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고 실험예 13과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.A slurry composition was prepared in the same manner as Experimental Example 13 except that polyacrylic acid was added as 5.0 wt% of the weight of the ceria particles as the dispersion stabilizer.

실험예 15Experimental Example 15

분산 안정화제로서 폴리아크릴산을 세리아 입자 중량의 10.0중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고 실험예 13과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.A slurry composition was prepared in the same manner as in Experimental Example 13 except that polyacrylic acid was added as 10.0% by weight of the ceria particles as the dispersion stabilizer.

실험예 16Experimental Example 16

분산 안정화제로서 폴리아크릴산을 세리아 입자 중량의 25.0중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고 실험예 13과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.A slurry composition was prepared in the same manner as in Experimental Example 13 except that polyacrylic acid was added as 25.0 wt% of the weight of ceria particles as the dispersion stabilizer.

이상의 실험예 13 내지 실험예 16에 의해 제조된 슬러리 조성물의 시간의 경과에 따른 안정성을 조사하였다. 먼저 제조 직후의 각각의 슬러리 조성물을 사용하여 연마를 실시하고 연마 속도를 측정하였다. 남은 슬러리 조성물을 15일간, 45일간 방치한 다음 연마를 실시하고 연마 속도를 측정하였다. 측정된 연마 속도를 제조 직후의 연마 속도와 비교하여 표 3에 나타내었다.Stability over time of the slurry composition prepared by Experimental Example 13 to Experimental Example 16 was investigated. First, polishing was performed using each slurry composition immediately after preparation, and the polishing rate was measured. The remaining slurry composition was left for 15 days and 45 days, followed by polishing, and the polishing rate was measured. The measured polishing rates are shown in Table 3 in comparison with the polishing rates immediately after preparation.

분산 안정화제 함량 (세리아 입자대비)Dispersion stabilizer content (compared to ceria particles) 제조 직후 대비 연마 속도(15일후)Polishing rate immediately after manufacture (after 15 days) 제조 직후 대비 연마 속도(45일후)Polishing rate immediately after manufacture (after 45 days) 실험예 13Experimental Example 13 1.5%1.5% 100%100% 100%100% 실험예 14Experimental Example 14 5.0%5.0% 100%100% 98%98% 실험예 15Experimental Example 15 10.0%10.0% 96%96% 92%92% 실험예 16Experimental Example 16 15.0%15.0% 87%87% 84%84%

상기 표 3에 나타난 바와 같이 분산 안정화제의 함량이 세리아 입자 중량의 1.5%, 5.0%인 경우에는 제조후 45일까지 초기 연마 속도를 유지할 수 있으나, 이를 초과하게 되면 연마 속도가 점점 감소하여 안정성이 미약함을 알 수 있다.As shown in Table 3, when the content of the dispersion stabilizer is 1.5% and 5.0% of the ceria particle weight, the initial polishing rate may be maintained until 45 days after manufacture. It is weak.

이상 첨부된 도면과 실험예들을 통하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings and the experimental examples, the present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in various forms, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. Those skilled in the art can understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 슬러리 조성물은 금속 산화물의 함량을 줄이면서도 연마 속도를 충분히 유지시킬 수 있어, 연마 공정 비용을 감소시키고, 환경 오염의 문제를 야기하지 않는다.As described above, the slurry composition according to the present invention can sufficiently maintain the polishing rate while reducing the content of the metal oxide, thereby reducing the polishing process cost and not causing the problem of environmental pollution.

Claims (12)

금속 산화물 0.01 내지 5중량%, 상기 금속 산화물에 대한 중량 비율이 0.1 내지 2.0인 연마 촉진제, 상기 금속 산화물에 대한 중량 비율이 0.01 내지 0.05인 분산 안정화제, 및 그 나머지로서 탈이온수 또는 pH 조절제를 적어도 하나 포함하는 슬러리 조성물.0.01 to 5% by weight of a metal oxide, a polishing accelerator having a weight ratio of 0.1 to 2.0 with respect to the metal oxide, a dispersion stabilizer having a weight ratio of 0.01 to 0.05 with respect to the metal oxide, and the rest of deionized water or a pH adjusting agent at least Slurry composition comprising one. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 산화물의 함량이 슬러리 조성물을 기준으로 0.1 내지 0.5중량%인 슬러리 조성물.The slurry composition of the metal oxide is 0.1 to 0.5% by weight based on the slurry composition. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 금속 산화물이 세리아, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 게르마니아 또는 이들의 혼합물인 슬러리 조성물.And the metal oxide is ceria, silica, alumina, titania, zirconia, germania or mixtures thereof. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 금속 산화물이 세리아인 슬러리 조성물.Slurry composition wherein the metal oxide is ceria. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 연마 촉진제가 암모니아, 하나 이상의 사급 아민 또는 이들의 염 중 적 어도 하나를 포함하는 슬러리 조성물.And the polishing promoter comprises at least one of ammonia, one or more quaternary amines, or salts thereof. 제5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 사급 아민이 (CH3)4NOH, (C2H5)4NOH, 또는 (C4H9)4NOH인 슬러리 조성물.And the quaternary amine is (CH 3 ) 4 NOH, (C 2 H 5 ) 4 NOH, or (C 4 H 9 ) 4 NOH. 제5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 염이 염화염, 브롬화염, 탄산염, 황산염 또는 질산염인 슬러리 조성물.Slurry composition wherein said salt is chloride, bromide, carbonate, sulfate or nitrate. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 분산 안정제가 폴리카르복실산, 폴리아크릴산 또는 이들의 염인 슬러리 조성물.The slurry composition as said dispersion stabilizer is polycarboxylic acid, polyacrylic acid, or salts thereof. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 슬러리 조성물의 pH가 4 내지 11인 슬러리 조성물.Slurry composition having a pH of 4 to 11 of the slurry composition. 제9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 슬러리 조성물의 pH가 6 내지 10인 슬러리 조성물.Slurry composition having a pH of 6 to 10 of the slurry composition. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 pH 조절제가 HCl, H2SO4, H3PO4 또는 HNO3인 슬러리 조성물.Wherein the pH regulator is HCl, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 or HNO 3 . 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 슬러리 조성물이 층간 절연막 연마용, 금속간 절연막 연마용, 또는 금속전 절연막 연마용인 슬러리 조성물.And the slurry composition is for polishing an interlayer insulating film, for polishing an intermetallic insulating film, or for polishing an insulating film of metal.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002184726A (en) * 2000-12-19 2002-06-28 Okamoto Machine Tool Works Ltd Abrasive material for hard and brittle material substrate
JP2002270545A (en) * 2001-03-07 2002-09-20 Hitachi Chem Co Ltd Polishing liquid for conductor and polishing method using the same
KR20030057068A (en) * 2001-12-28 2003-07-04 제일모직주식회사 Slurry For Polishing Metal Lines
KR20050050584A (en) * 2003-11-26 2005-05-31 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스 인코포레이티드 Compositions and methods for chemical mechanical polishing silica and silicon nitride

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002184726A (en) * 2000-12-19 2002-06-28 Okamoto Machine Tool Works Ltd Abrasive material for hard and brittle material substrate
JP2002270545A (en) * 2001-03-07 2002-09-20 Hitachi Chem Co Ltd Polishing liquid for conductor and polishing method using the same
KR20030057068A (en) * 2001-12-28 2003-07-04 제일모직주식회사 Slurry For Polishing Metal Lines
KR20050050584A (en) * 2003-11-26 2005-05-31 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스 인코포레이티드 Compositions and methods for chemical mechanical polishing silica and silicon nitride

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