KR101406759B1 - Polishing slurry and substrate or wafer polishing method using the same - Google Patents
Polishing slurry and substrate or wafer polishing method using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101406759B1 KR101406759B1 KR1020120125198A KR20120125198A KR101406759B1 KR 101406759 B1 KR101406759 B1 KR 101406759B1 KR 1020120125198 A KR1020120125198 A KR 1020120125198A KR 20120125198 A KR20120125198 A KR 20120125198A KR 101406759 B1 KR101406759 B1 KR 101406759B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polishing
- slurry
- present
- wafer
- limited
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1409—Abrasive particles per se
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/32115—Planarisation
- H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
본 발명은 연마 슬러리 및 이를 이용한 기판 또는 웨이퍼를 연마하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 연마 슬러리는, 연마 입자의 표면이 (+) 전하를 갖도록 분산된 것으로서, 저압 공정에서도 높은 연마속도를 가지며, 이로 인하여 우수한 공정 마진을 확보할 수 있다. 본 발명의 연마 슬러리를 사용하여 연마 공정을 수행하면, 고단차 영역에서는 입자의 분포를 높여 높은 연마속도를 가지며, 저단차 영역에서는 입자의 분포를 낮추어 낮은 연마속도를 가지게 되어 단차 제거 효율을 높일 수 있다. The present invention relates to a polishing slurry and a method of polishing a substrate or a wafer using the polishing slurry. The polishing slurry of the present invention is dispersed so that the surface of the abrasive grains has (+) electric charge, has a high polishing rate even in a low- As a result, a good process margin can be secured. By performing the polishing process using the polishing slurry of the present invention, it is possible to increase the distribution of particles in the high-stage region and to have a high polishing rate, and to lower the distribution of particles in the low-stage region, have.
Description
본 발명은 연마 슬러리 및 이를 이용한 기판 또는 웨이퍼를 연마하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a polishing slurry and a method for polishing a substrate or a wafer using the same.
반도체 소자가 다양해지고 고집적화됨에 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 기판 상에 형성된 특정한 막에서의 단차를 제거하기 위한 평탄화 기술로서 CMP(chemical mechanical polishing) 공정이 이용된다. 예를 들어, 층간 절연을 위해 과량으로 성막된 절연막을 제거하기 위한 공정으로 ILD(interlayer dielectronic)와, 칩(chip)간 절연을 하는 STI(shallow trench isolation)용 절연막의 평탄화를 위한 공정 및 배선, 컨택 플러그, 비아 컨택 등과 같은 금속 도전막을 형성하기 위한 공정으로서 많이 사용되고 있다.As the semiconductor devices are diversified and highly integrated, a finer pattern forming technique is used, thereby complicating the surface structure of the semiconductor device and increasing the step difference of the surface films. A chemical mechanical polishing (CMP) process is used as a planarization technique for removing a step in a specific film formed on a substrate in manufacturing a semiconductor device. For example, a process for removing an insulating film excessively formed for interlayer insulation includes a process for interlayer dielectronic (ILD), a process for planarization of an insulating film for STI (shallow trench isolation) A contact plug, a via contact, or the like.
CMP 공정에 있어서 연마 속도, 연마 표면의 평탄화도, 스크래치의 발생 정도가 중요하며, CMP 공정 조건, 슬러리의 종류, 연마 패드의 종류 등에 의해 결정된다. 한편, 집적도가 높아지고 공정의 규격이 엄격해짐에 따라 단차가 매우 큰 절연막을 빠르게 평탄화할 필요성이 중요시되는데, 패턴 크기가 작고 밀도가 높은 곳은 국부적으로 평탄화되고 패턴이 크고 넓은 지역은 단차를 그대로 반영하게 된다. 패턴 상에서 고단차 영역과 저단차 영역에서 단차를 완전히 제거하지 못하여 연마 후에도 잔여 단차가 남아있어 평탄화 효율을 떨어뜨린다. 이와 같이 종래의 기술에서는 연마공정시 단일 슬러리와 단일 조건으로 연마 목표(target)까지 한 번에 연마함으로써 슬러리 소모량이 많아 연마 비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 연마가 완료된 후에도 고단차 영역과 저단차 영역에서 제거되지 않은 잔여 단차가 존재하여 후속 공정을 어렵게 하게 되고 이로부터 반도체 소자의 수율을 감소시키게 되는 문제가 있다.
In the CMP process, the polishing rate, the degree of planarization of the polishing surface, and the degree of occurrence of scratches are important, and are determined by the CMP process conditions, the kind of slurry, the type of polishing pad, and the like. On the other hand, as the degree of integration increases and the process standard becomes more rigid, it is important to quickly planarize the insulating film having a very large step. In the case where the pattern size is small and the density is high, the pattern is locally flattened. . The step difference can not be completely removed in the high-stage difference region and the low-stage difference region on the pattern, and the remaining step remains after the polishing, thereby lowering the planarization efficiency. As described above, in the conventional art, the polishing target is polished at a time under a single condition with a single slurry so that the polishing cost is increased due to a large amount of slurry consumption. In addition, in the high- and low- There is a remnant step that is not removed, which makes the subsequent process difficult, thereby reducing the yield of the semiconductor device.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 저압 공정에 적용할 수 있는 연마 슬러리이며, 고 희석비를 적용하여도 연마성능의 저하를 억제하는 슬러리를 제공하고자 한다.It is an object of the present invention to provide a slurry which can be applied to a low-pressure process and which suppresses deterioration of polishing performance even when a high dilution ratio is applied.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 제 1 측면은, 연마 입자; 및 아민기, 및 카르복실기, 히드록시기 또는 이들의 조합을 포함하는 분산제;를 포함하며, 2 psi 내지 6 psi의 저압 연마 공정에 적용되는 연마 슬러리를 제공할 수 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a polishing pad comprising: abrasive grains; And a dispersant comprising an amine group and a carboxyl group, a hydroxy group, or a combination thereof, and can be applied to a low pressure polishing process of 2 psi to 6 psi.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 연마 속도는, 2500 A/min 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the polishing rate may be 2500 A / min or more, but is not limited thereto.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 기판 또는 웨이퍼는 실리콘 산화막 및 질화막을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the substrate or the wafer may include a silicon oxide film and a nitride film, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 연마는 산화막 : 질화막의 연마 선택비가 100 : 1 내지 150 : 1인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the polishing may include, but is not limited to, a polishing selectivity ratio of the oxide film to the nitride film is 100: 1 to 150: 1.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 연마는, 상기 기판 또는 웨이퍼를 구성하는 실리콘 노출 시 연마가 정지되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the polishing may be such that polishing is stopped when the silicon constituting the substrate or the wafer is stopped, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 아민기는 2개 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the amine groups may be two or more, but are not limited thereto.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 연마는 단차 제거에 이용되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the polishing may be used for removing the step, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일측에 따르면, 얕은 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation; STI) 공정에 적용되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, it may be applied to a shallow trench isolation (STI) process, but is not limited thereto.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 연마는, pH가 약 3 내지 약 8인 조건에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the polishing may be performed at a pH of about 3 to about 8, but is not limited thereto.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 분산제는, 세린(serine), 글루타민(glutamine), 베타인(betaine), 프롤린(proline), 파이로글루타민산(pyroglutamic acid), 아르지닌(arginine), 글라이신(glycine), 아미노 부티르산(amino butyric acid), 오르니틴(ornithine), 페닐알라닌(phenylalanine), 티로신(tyrosine), 발린(valine) 및 아미노벤조산(aminobenzoic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the dispersant is selected from the group consisting of serine, glutamine, betaine, proline, pyroglutamic acid, arginine, glycine, At least one selected from the group consisting of aminobenzoic acid, amino butyric acid, ornithine, phenylalanine, tyrosine, valine and aminobenzoic acid, But is not limited thereto.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 연마입자는 단결정성인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the abrasive grains may be monocrystalline, but are not limited thereto.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 연마입자 표면의 제타전위는 +25 mV ~ +80 mV 의 (+)의 제타전위를 갖는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
According to one aspect of the present invention, the zeta potential of the abrasive particle surface may be (+) zeta potential of +25 mV to +80 mV, but is not limited thereto.
본 발명의 제 2 측면은, 본 발명의 제 1 측면에 따른 연마 슬러리를 이용하여 기판 또는 웨이퍼를 연마하는 방법을 제공할 수 있다.
A second aspect of the present invention can provide a method of polishing a substrate or a wafer using the polishing slurry according to the first aspect of the present invention.
본 발명의 연마 슬러리는, 연마 입자의 표면이 (+) 전하를 갖도록 분산된 것으로서, 저압 공정에서도 높은 연마속도를 가지며, 이로 인하여 우수한 공정 마진을 확보할 수 있다. 본 발명의 연마 슬러리를 사용하여 연마 공정을 수행하면, 고단차 영역에서는 입자의 분포를 높여 높은 연마속도를 가지며, 저단차 영역에서는 입자의 분포를 낮추어 낮은 연마속도를 가지게 되어 단차 제거 효율을 높일 수 있다. The polishing slurry of the present invention is dispersed so that the surface of the abrasive grains has (+) electric charge, and has a high polishing rate even in a low-pressure process, thereby ensuring a good process margin. By performing the polishing process using the polishing slurry of the present invention, it is possible to increase the distribution of particles in the high-stage region and to have a high polishing rate, and to lower the distribution of particles in the low-stage region, have.
또한, 본 발명의 연마 슬러리는 산화막에 흡착성이 높아 고 희석비로 슬러리를 희석하여 연마공정을 진행하여도 산화막의 연마 속도가 높으며, 작은 입자 사이즈 및 낮은 결정성, 낮은 연마입자의 함량으로 스크래치 및 결함을 억제할 수 있다. 이를 통하여, 반도체의 제조 공정에 적합한 연마 공정을 수행할 수 있다.
Further, the polishing slurry of the present invention has high adsorption to the oxide film, so that even when the slurry is diluted with a high dilution ratio and the polishing process is carried out, the polishing rate of the oxide film is high and the scratches and defects Can be suppressed. Thus, a polishing process suitable for a semiconductor manufacturing process can be performed.
도 1은 패턴 밀도 (100/50), (100/100), (100/300), (300/50), (300/100) 및 (300/300)의 6가지 패턴을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1에 사용된 패턴 웨이퍼 구조이다.
도 3은 패턴 웨이퍼의 균일도 확인을 위한 5 포인트 선별 기판을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1과 비교예 1의 연마압력에 따른 패턴 웨이퍼 Line MRR을 나타낸 그래프이다.1 is a view showing six patterns of pattern density (100/50), (100/100), (100/300), (300/50), (300/100) and (300/300).
2 is a patterned wafer structure used in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 of the present invention.
3 is a view showing a 5-point sorting substrate for confirming the uniformity of a patterned wafer.
4 is a graph showing the pattern wafer line MRR according to the polishing pressure of Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Also, terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, intent of the operator, or custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between .
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a member is located on another member, it includes not only when a member is in contact with another member but also when another member exists between the two members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
이하, 본 발명의 연마 슬러리 및 이를 이용하여 기판 또는 웨이퍼를 연마하는 방법에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, a polishing slurry of the present invention and a method of polishing a substrate or a wafer using the same will be described in detail with reference to examples and drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and drawings.
본 발명의 제 1 측면은, 연마 입자; 및 아민기, 및 카르복실기, 히드록시기 또는 이들의 조합을 포함하는 분산제;를 포함하며, 2 psi 내지 6 psi의 저압 연마 공정에 적용되는 연마 슬러리를 제공할 수 있다. According to a first aspect of the present invention, there is provided a polishing pad comprising: abrasive grains; And a dispersant comprising an amine group and a carboxyl group, a hydroxy group, or a combination thereof, and can be applied to a low pressure polishing process of 2 psi to 6 psi.
음이온으로 분산제를 이용하여 제조된 액상법 슬러리 조성물의 경우 낮은 연마속도를 갖기 때문에 엔드 유저(end user)에서는 연마속도를 보상하기 위하여 높은 압력 또는 높은 연마 RPM으로 연마를 진행하며, 이로 인하여 웨이퍼 표면에 마이크로 스크래치가 다량 발생하고, 또한 장비 과부하로 인하여 연마 패드와 디스크의 마모가 심하여 부가 공정비가 높은 단점이 있다. 그러나, 본 발명에서와 같이 저압 공정에서 연마 진행 시 웨이퍼 표면의 마이크로 스크래치가 감소되며, 장비의 과부하를 억제하여 부가 공정비를 감소시킬 수 있다.In the case of a liquid phase slurry composition prepared using an anionic dispersing agent, polishing is performed at a high pressure or a high polishing RPM in order to compensate the polishing speed at the end user because the polishing slurry has a low polishing rate, Scratches are generated in a large amount, and abrasion pads and disks are worn out due to equipment overload, which leads to a disadvantage that the additional process ratio is high. However, as in the present invention, the micro-scratches on the surface of the wafer are reduced during the polishing process in the low-pressure process, and the overload of the equipment can be suppressed and the additional process ratio can be reduced.
액상법으로 제조된 연마입자의 표면에 아민기가 위치하며, 아민기의 양성적(positive) 전위로 인하여 연마입자의 표면 전위가 양성적 특성을 나타내며, 이로 인하여 연마 입자와 산화막 표면의 흡착력을 증대시켜 낮은 압력에서도 높은 연마속도를 나타낸다.The amine group is located on the surface of the abrasive grains prepared by the liquid phase method and the surface potential of the abrasive grains exhibits positive characteristics due to the positive potential of the amine group, thereby increasing the attraction force between the abrasive grains and the oxide film surface, It shows high polishing speed even under pressure.
상기 연마 속도는, 2500 A/min 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 연마 속도가 2500 A/min 보다 작게 되면 연마 효율의 저하에 의한 공정 효율의 저하를 초래할 수 있다.The polishing rate may be 2500 A / min or more, but is not limited thereto. If the polishing rate is less than 2500 A / min, the polishing efficiency may be lowered, leading to a decrease in the process efficiency.
상기 기판 또는 웨이퍼는 실리콘 산화막 및 질화막을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 연마는 산화막 : 질화막의 연마 선택비가 100 : 1 내지 150 : 1인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 같은 산화막 및 질화막에 대한 연마 선택비를 가짐으로써 효과적인 연마를 달성할 수 있다. 상기 연마 선택비가 100 : 1 보다 작은 경우에는 산화막의 선택적 연마가 이루어지지 않을 우려가 있고, 상기 선택비가 150 : 1 보다 큰 경우에는 산화막의 상대적인 과연마(過硏磨)가 초래될 우려가 있다. The substrate or the wafer may include a silicon oxide film and a nitride film, but is not limited thereto. The polishing may be a polishing selectivity ratio of oxide film: nitride film of 100: 1 to 150: 1, but is not limited thereto. By having a polishing selectivity ratio for the oxide film and the nitride film, effective polishing can be achieved. If the polishing selectivity is less than 100: 1, the oxide film may not be selectively polished. If the selectivity is more than 150: 1, the oxide film may be over-polished.
상기 연마는, 상기 기판 또는 웨이퍼를 구성하는 실리콘 노출 시 연마가 정지되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 기판 또는 웨이퍼 상의 산화막 및 질화막의 연마가 이루어져서 기판 또는 웨이퍼를 구성하는 실리콘이 노출되는 시점에서 연마는 정지되어야 하는 것이다.The polishing may include, but is not limited to, polishing when the silicon constituting the substrate or the wafer is exposed. The polishing of the substrate or the oxide film and the nitride film on the wafer is performed and the polishing is stopped when the substrate or the silicon constituting the wafer is exposed.
상기 연마는 단차 제거에 이용되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 연마 입자; 및 아민기, 및 카르복실기, 히드록시기 또는 이 둘을 포함하는 분산제;를 포함하는 연마 슬러리를 이용하여 기판 또는 웨이퍼를 연마하는 연마 방법은 단차 제거에 우수한 효과를 나타내는 것이 하기의 실시예 등을 통하여 확인되었으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니고 단차 제거 (P1) 후 연마 공정 (P2, P3 등)에도 적용이 가능하다. The polishing may be used for removing the step, but is not limited thereto. Abrasive particles of the present invention; And a polishing method for polishing a substrate or a wafer using a polishing slurry comprising an amine group and a dispersing agent containing a carboxyl group, a hydroxyl group, or both, have been confirmed through the following embodiments and the like, , But the present invention is not limited thereto. The present invention is also applicable to the polishing process (P2, P3, etc.) after step removal (P1).
본 발명의 일측에 따르면, 얕은 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation; STI) 공정에 적용되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, it may be applied to a shallow trench isolation (STI) process, but is not limited thereto.
상기 연마는, pH가 약 3 내지 약 8인 조건에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. pH가 낮으면 연마 속도가 감소하게 되며, pH가 높을수록 연마 속도는 증가하지만, pH가 8 초과인 경우 분산 안정성이 급격히 저하되어 응집이 발생하게 되는 문제점이 있다. 슬러리의 pH를 중성영역으로 설정함으로써 친환경적이고, 연마설비를 비롯한 동작환경의 보전과 폐수의 유해성 감소, 폐수 처리의 용이성을 높일 수 있다.The polishing may be performed at a pH of about 3 to about 8, but is not limited thereto. When the pH is low, the polishing rate is decreased. When the pH is high, the polishing rate is increased. However, when the pH is more than 8, the dispersion stability is rapidly lowered and coagulation occurs. By setting the pH of the slurry to the neutral range, it is environmentally friendly, and it is possible to improve the operation environment including the grinding facility, reduce the harmfulness of wastewater, and improve the ease of wastewater treatment.
상기 연마 입자는 액상법에 의해 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 액상법은 수용액 상에서 이온을 환원제로 환원하여 연마 입자를 석출시키고 이를 다시 고분자량의 분산제인 유기용매에 이동시켜 연마 입자를 얻거나, 수용액 중에서 환원제 (수소화붕산소다, 수소화붕산암모늄 등)를 고분자의 보호제가 존재하는 곳에서 환원하는 방법 등이 알려져 있다. 액상법에 의한 미분체의 제조에는 화학적 방법과 물리적 방법이 있다. 화학적 방법에는 침전법, 가수분해법이 있는데 침전법에는 공침법, 화합물 침전법, 균일 침전법 등이 있고, 가수분해법에는 무기염분해법, 알콕시드분해법 등이 있다. 물리적 방법에는 열분해법, 저온 건조법이 있는데 열분해법에는 분무 건조법, 분무 연소법, 용액 연소법 등이 있고, 저온건조법에는 동결건조법, 에멀젼 건조법 등이 있다.The abrasive grains can be produced by a liquid phase method, but are not limited thereto. The liquid phase method is a method in which abrasive grains are precipitated by reducing ions in an aqueous solution with a reducing agent and then transferred to an organic solvent which is a high molecular weight dispersant to obtain abrasive grains or reducing agents such as sodium hydrogen borate and ammonium hydrogen borate in an aqueous solution And how to return from where I am known. There are chemical and physical methods for the preparation of fine powders by the liquid phase method. Chemical methods include precipitation and hydrolysis. Precipitation methods include coprecipitation, compound precipitation, and homogeneous precipitation. The hydrolysis method includes an inorganic salt solution and an alkoxide decomposition method. Physical methods include a pyrolysis method and a low temperature drying method. Pyrolysis methods include spray drying method, spray combustion method, solution combustion method, and the low temperature drying method includes freeze drying method and emulsion drying method.
예를 들어, 상기 연마 입자는 세륨 IV 또는 과산화수소를 포함하는 세륨 III 염의 용액을 니트레이트 이온의 존재하에 비활성 대기에서 염기와 접촉시켜 제조할 수 있다. 세륨 III 염은, 예를 들어, 세륨 III 나이트레이트, 클로라이드, 술페이트, 카르보네이트, 또는 이들 염의 혼합물을 사용할 수 있다.For example, the abrasive particles can be prepared by contacting a solution of a cerium (III) salt comprising cerium (IV) or hydrogen peroxide with a base in an inert atmosphere in the presence of a nitrate ion. The cerium (III) salt can be, for example, cerium (III) nitrate, chloride, sulfate, carbonate or a mixture of these salts.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 연마 입자는 단결정성인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 단결정성 연마 입자를 사용할 경우, 다결정성 연마 입자 대비 스크래치 저감 효과를 달성할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the abrasive grains may be monocrystalline, but are not limited thereto. When monocrystalline abrasive grains are used, the scratch abatement effect can be achieved compared to the polycrystalline abrasive grains.
상기 연마 입자는, 예를 들어, 세리아 입자, 실리카 입자, 알루미나 입자, 지르코니아 입자 및 티타니아 입자로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 금속산화물 입자; 스티렌계 중합체 입자, 아크릴계 중합체 입자, 폴리염화비닐 입자, 폴리아미드 입자, 폴리카보네이트 입자 및 폴리이미드 입자로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 유기 입자; 및 상기 금속산화물 입자와 유기 입자를 복합하여 형성한 유기-무기 복합 입자;로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 액상법에 의해 제조된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 액상법으로 제조된 연마 입자를 포함하는 연마 슬러리는 연마 입자 표면이 (+) 전하를 갖도록 분산된 슬러리로서, 낮은 압력에서도 높은 산화막의 연마 속도를 가지며, 고단차 영역에서는 높은 연마 속도를 가지며, 저단차 영역에서는 낮은 연마속도를 가질 수 있다.The abrasive grains include, for example, metal oxide particles containing at least one selected from the group consisting of ceria particles, silica particles, alumina particles, zirconia particles and titania particles; Organic particles comprising at least any one selected from the group consisting of styrene-based polymer particles, acrylic polymer particles, polyvinyl chloride particles, polyamide particles, polycarbonate particles and polyimide particles; And organic-inorganic composite particles formed by combining the metal oxide particles and the organic particles, but the present invention is not limited thereto, and may include those produced by the liquid phase method But is not limited thereto. The polishing slurry containing the abrasive grains prepared by the liquid phase method is a slurry dispersed so that the abrasive grain surface has a positive charge and has a high polishing rate of the oxide film at low pressure and a high polishing rate at the high- Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >
상기 연마 슬러리 중 2차 입자의 평균입경에 있어서, 입자의 크기가 너무 작을 경우 기판을 평탄화하기 위한 연마 속도가 감소될 것이고, 너무 큰 경우에는 평탄화가 어렵고, 긁힌 연마 표면과 같은 기계적 단점이 발생할 것을 고려하여, 약 10 nm 내지 약 300 nm인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. If the particle size of the secondary particles in the polishing slurry is too small, the polishing rate for planarizing the substrate will be reduced. If the particle size is too large, it is difficult to planarize and mechanical defects such as scratched polishing surfaces will occur , But is not limited to, from about 10 nm to about 300 nm.
상기 연마 슬러리 중 2차 입자의 평균 크기에 있어서, 2차 입자의 크기가 약 10 nm 미만인 경우 밀링으로 인하여 작은 입자가 과도하게 발생하면 세정성이 저하되고, 약 300 nm를 초과하는 경우 단분산성을 달성하지 못하여 스크래치와 같은 표면 결함 우려가 있다. In the average size of the secondary particles in the polishing slurry, when the size of the secondary particles is less than about 10 nm, if the small particles are excessively generated due to milling, the cleaning property is deteriorated. When the average particle size exceeds about 300 nm, There is a fear of surface defects such as scratches.
상기 연마 슬러리 표면의 제타전위는 (+)의 제타전위를 가질 수 있으며, 예를 들어, 약 +25 mV 내지 약 +80 mV 인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The zeta potential of the surface of the polishing slurry may have a (+) zeta potential, for example, but is not limited to, about +25 mV to +80 mV.
상기 분산제는 예를 들어, 아민기와 카르복실기를 포함하거나, 아민기와 히드록시기를 포함하거나, 아민기와 카르복실기 및 히드록시기 모두를 포함할 수 있다.The dispersant may include, for example, an amine group and a carboxyl group, an amine group and a hydroxyl group, or both an amine group, a carboxyl group, and a hydroxyl group.
상기 아민기는 2개 이상일 수 있고, 상기 카르복실기 및/또는 히드록시기는 각각 1개 이상일 수 있다. 상기 아민기가 2개 이상인 경우, 연마입자의 양성적 전하(positive charge)가 강화되어 산화막 표면과의 흡착력이 더욱 증가하여 연마속도가 더욱 증가하는 효과가 나타난다.The amine group may be two or more, and each of the carboxyl group and / or the hydroxy group may be one or more. When the number of the amine groups is two or more, the positive charge of the abrasive particles is strengthened and the adsorption force with the surface of the oxide film is further increased and the polishing rate is further increased.
상기 아민기는, 연마 시, 연마면의 산화막 표면에의 흡착력을 증대시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 아민기는 NH 이외에 N+, NH2, NH3를 기능 조절 목적에 따라 선택하여 사용 가능하다.The amine group may increase the adsorption force of the polishing surface on the oxide film surface during polishing, but is not limited thereto. The amine group can be selected by N +, NH2 and NH3 according to the purpose of controlling the function in addition to NH.
상기 카르복실기는, 상기 산화세륨 입자의 표면과 반응하여 상기 연마 슬러리의 분산성을 증대시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The carboxyl group may be one which reacts with the surface of the cerium oxide particles to increase the dispersibility of the polishing slurry, but the present invention is not limited thereto.
상기 히드록시기는, 연마 입자의 표면에 위치할 수 있으며, 친수성 작용을 증대시켜 수용액 상태에서의 분산안정성을 증대시키고, 연마 공정에서 슬러리 조성물의 윤활성을 증대시켜 웨이퍼 위치에 따라 균일하게 연마 속도를 증대시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The hydroxy group may be located on the surface of the abrasive particles to increase the dispersion stability in the aqueous solution state by increasing the hydrophilic action and increase the lubricity of the slurry composition in the polishing process to increase the polishing rate uniformly according to the wafer position But is not limited thereto.
상기 분산제는, 예를 들어, 세린(serine), 글루타민(glutamine), 베타인(betaine), 프롤린(proline), 파이로글루타민산(pyroglutamic acid), 아르지닌(arginine), 글라이신(glycine), 아미노 부티르산(amino butyric acid), 오르니틴(ornithine), 페닐알라닌(phenylalanine), 티로신(tyrosine), 발린(valine) 및 아미노벤조산(aminobenzoic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The dispersant may be selected from, for example, serine, glutamine, betaine, proline, pyroglutamic acid, arginine, glycine, aminobutyric acid, at least one selected from the group consisting of amino butyric acid, ornithine, phenylalanine, tyrosine, valine and aminobenzoic acid may be used. But is not limited to.
상기 분산제는 음이온성의 고분자 분산제가 아닌 것일 수 있다. 즉, 분자량이 1,000 이하의 양이온성의 저분자 분산제 또는 양쪽성 분산제일 수 있다.The dispersing agent may not be an anionic polymer dispersing agent. That is, a cationic low-molecular dispersant having a molecular weight of 1,000 or less or an amphoteric dispersant.
상기 분산제는, 상기 연마 슬러리 중 약 0.01 중량% 내지 약 5.0 중량%인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The dispersant may be from about 0.01% to about 5.0% by weight of the polishing slurry, but is not limited thereto.
상기 분산제의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 슬러리가 연마면에 흡착하는 작용이 작아 연마 속도가 감소하게 되고, 상기 분산제의 함량이 5.0 중량%를 초과하는 경우에는 과량의 분산제 투입으로 인하여 분산 안정성이 감소하여 응집이 발생하고 이로 인해 마이크로 스크래치 및 결함(defect)이 발생하게 된다.When the content of the dispersing agent is less than 0.01% by weight, the adsorption of the slurry on the polishing surface is small and the polishing rate is decreased. When the content of the dispersing agent is more than 5.0% by weight, So that coagulation occurs, which causes micro scratches and defects.
본 발명의 일측에 따르면, 수용성 비이온성 분산제를 더 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 수용성 비이온성 분산제는 패턴밀도에 의한 영향을 최소화할 수 있으며, 상기 수용성 비이온성 분산제는 웨이퍼 연마면과 파티클, 파티클과 연마패드 표면 사이의 윤활(lubrication) 특성을 조절하여 연마 프로파일을 증가시킨다. According to one aspect of the present invention, a water-soluble nonionic dispersant may be further included, but the present invention is not limited thereto. The water-soluble non-ionic dispersant can minimize the influence of the pattern density, and the water-soluble non-ionic dispersant increases the polishing profile by controlling lubrication characteristics between the wafer polishing surface and particles, particles and polishing pad surface.
상기 수용성 비이온성 분산제는, 예를 들어, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드 및 폴리에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있으며, 상기 비이온성 분산제에 추가로 작용기가 치환된 것을 사용할 수 있다.The water-soluble nonionic dispersant may be at least one selected from the group consisting of, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide and polyethylene oxide-propylene oxide copolymer. The nonionic dispersant may further contain a functional group Can be used.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 연마 슬러리의 분산 안정성 및 연마 속도를 증가시키고 지속적인 연마능력을 유지하기 위하여 암모늄염을 더 포함할 수 있으며, 상기 암모늄염은 예를 들어, 암모늄나이트레이트, 암모늄포스페이트, 암모늄아세테이트, 암모늄클로라이드, 암모늄설페이트, 암모늄포메이트, 암모늄카르보네이트 및 암모늄사이트레이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, an ammonium salt may be further added to increase the dispersion stability and the polishing rate of the polishing slurry and to maintain the polishing ability continuously, for example, ammonium nitrate, ammonium phosphate, ammonium acetate , Ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium formate, ammonium carbonate and ammonium citrate, but the present invention is not limited thereto.
상기 연마 슬러리는, 고단차 영역 연마율이 약 5000 Å/min 이상인 것일 수 있으며, 저단차 영역 연마율이 약 1000 Å/min 이하인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The polishing slurry may have a high end difference area polishing rate of about 5000 A / min or more and a low end difference area polishing rate of about 1000 A / min or less, but the present invention is not limited thereto.
고단차 영역 및 저단차 영역이란 저단차 영역을 기준으로 단차(step height)가 1000 Å 이상인 것일 수 있고, 고단차 영역 및 저단차 영역은 약 1 : 10 내지 약 1 : 2의 비율일 수 있다. The high stage difference region and the low stage difference region may have a step height of 1000 angstroms or more based on the low end difference region and the high end difference region and the low end difference region may have a ratio of about 1:10 to about 1:
고단차 영역이란 평판 웨이퍼의 기준면에 대하여 단차가 약 7000 Å 이상인 부분일 수 있고, 저단차 영역이란 평판 웨이퍼의 기준면에 대하여 단차가 약 2000 Å 이하인 부분일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The high stage difference region may be a portion having a step difference of about 7000 angstroms or more with respect to a reference plane of a flat wafer, and the low step difference region may be a portion having a step difference of about 2000 angstroms or less with respect to a reference plane of a flat wafer. However, the present invention is not limited thereto.
본원에서, 평판 웨이퍼의 기준면은 연마대상층이 형성되기 전의 최상층인 것을 말한다.Herein, the reference plane of the flat wafer refers to the uppermost layer before the layer to be polished is formed.
본 발명의 일측에 따르면, 고단차 영역과 저단차 영역의 연마 선택비가 약 4.0 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the polishing selectivity ratio between the high-end difference region and the low-end difference region may be about 4.0 or more, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일측에 따르면, 패턴 밀도 (100/50), (100/100), (100/300), (300/50), (300/100) 및 (300/300)의 6가지 패턴에 대한 연마의 고단차 영역과 저단차 영역의 평균 연마 선택비가 약 4.0 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, for six patterns of pattern density 100/50, 100/100, 100/300, 300/50, 300/100 and 300/300, The average polishing selectivity ratio of the high-end region and the low-end region of the polishing may be about 4.0 or more, but the present invention is not limited thereto.
상기 패턴 밀도는 라인/스페이스(line/space)을 나타낸 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, (100/50), (100/100), (100/300), (300/50), (300/100) 및 (300/300)의 6가지 패턴을 나타낸다.The pattern density represents a line / space. As shown in FIG. 1, the pattern density is (100/50), (100/100), (100/300), (300/50) / 100) and (300/300).
본 발명의 일측에 따르면, 고단차 영역과 저단차 영역의 연마 선택비 표준편차가 약 10 이하인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the polishing selection non-standard deviation of the high-stage difference zone and the low-stage difference zone may be about 10 or less, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일측에 따르면, 웨이퍼 연마 시, 상기 웨이퍼의 중심 및 가장자리의 두께 편차가 약 500 Å 이하인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 웨이퍼 전체에 있어서의 연마 공정에서의 균일도(uniformity)가 향상되는 효과가 나타난다. 상기 웨이퍼 연마는, 예를 들어, 패턴 밀도 (100/50), (100/100), (100/300), (300/50), (300/100) 및 (300/300)의 6가지 패턴 웨이퍼 연마인 경우에, 연마면은 웨이퍼의 중심 또는 가장자리 여부에 무관하게 평탄할 수 있다. 즉, 종래의 센터 언더 형(center under type) 연마면이 형성되지 않을 수 있다.According to one aspect of the present invention, upon wafer polishing, the thickness variation of the center and edge of the wafer may be less than about 500 angstroms, but is not limited thereto. That is, the uniformity in the polishing process for the entire wafer is improved. The wafer polishing may be carried out using, for example, six patterns of pattern density (100/50), (100/100), (100/300), (300/50), (300/100) In the case of wafer polishing, the polishing surface can be flat regardless of the center or edge of the wafer. That is, a conventional center under type polishing surface may not be formed.
본 발명의 일측에 따르면, 웨이퍼 연마 시, 웨이퍼 중심과 가장 자리의 연마율 차이가 약 1000 Å/min 이하인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to one aspect of the present invention, the difference in polishing rate between the center of the wafer and the edge during wafer polishing may be about 1000 ANGSTROM / min or less, but is not limited thereto.
본 발명의 연마 슬러리는, 연마 입자의 표면이 (+) 전하를 갖도록 분산된 것으로서, 저압 공정에서도 높은 연마속도를 가지며, 이로 인하여 우수한 공정 마진을 확보할 수 있다. 단차 제거용으로 사용될 수 있으며, 본 발명의 연마 슬러리를 사용하여 연마 공정을 수행하면, 고단차 영역에서는 입자의 분포를 높여 높은 연마속도를 가지며, 저단차 영역에서는 입자의 분포를 낮추어 낮은 연마속도를 가지게 되어 단차 제거 효율을 높일 수 있다.The polishing slurry of the present invention is dispersed so that the surface of the abrasive grains has (+) electric charge, and has a high polishing rate even in a low-pressure process, thereby ensuring a good process margin. When the polishing process is performed using the polishing slurry of the present invention, it is possible to increase the distribution of particles in the high-stage region and to have a high polishing rate. In the low-stage region, So that the step removal efficiency can be increased.
또한, 본 발명의 연마 슬러리는 산화막에 흡착성이 높아 산화막의 연마 속도가 높으며, 작은 입자 사이즈 및 낮은 결정성으로 스크래치 및 결함을 억제할 수 있다. 이를 통하여, 반도체의 제조 공정에 적합한 연마 공정을 수행할 수 있다.
In addition, the polishing slurry of the present invention has a high adsorption property to the oxide film, so that the polishing rate of the oxide film is high, scratches and defects can be suppressed with a small particle size and low crystallinity. Thus, a polishing process suitable for a semiconductor manufacturing process can be performed.
본 발명의 제 2 측면은, 본 발명의 제 1 측면에 따른 연마 슬러리를 이용하여 기판 또는 웨이퍼를 연마하는 방법을 제공할 수 있다.
A second aspect of the present invention can provide a method of polishing a substrate or a wafer using the polishing slurry according to the first aspect of the present invention.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예에 사용된 패턴 웨이퍼 구조이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 고단차 영역은 7000 Å이고, 저단차 영역은 2000 Å으로 단차가 5000 Å의 패턴 웨이퍼를 구입하여 연마를 수행하였다.
2 is a patterned wafer structure used in Examples 1 to 6 and Comparative Example of the present invention. As shown in FIG. 2, a patterned wafer having a high stage difference region of 7000 angstroms and a low end difference region of 2000 angstroms and a step difference of 5000 angstroms was purchased and polished.
[실시예 1][Example 1]
액상법으로 제조된 산화세륨 30 중량부를 포함하는 수용액 5000 g에 아미노 부티르산 수용액을 175 g을 첨가하고, 분자량이 1,000인 폴리옥시에틸렌을 25 g을 첨가하였다. 추가로 분산 안정성 및 연마가속제로 암모늄나이트레이트를 25 g 첨가하였다. 이어서, 암모니아를 이용하여 pH를 6으로 조절한 후 비즈 밀(beads mill)을 적용하여 2 시간 동안 분산하였다. 이어서, 혼합물을 필터링하여 콜로이달 세리아 슬러리를 제조하였다. 제조된 콜로이달 세리아 슬러리를 Malvern Zeta-Sizer를 이용하여 측정하였을 때 Z-average 입자 크기는 131 nm를 나타내었다.
175 g of an aqueous solution of aminobutyric acid was added to 5000 g of an aqueous solution containing 30 parts by weight of cerium oxide prepared by the liquid phase method, and 25 g of polyoxyethylene having a molecular weight of 1,000 was added. In addition, 25 g of ammonium nitrate was added as dispersion stability and polishing accelerator. Subsequently, the pH was adjusted to 6 using ammonia, followed by dispersing for 2 hours using a beads mill. The mixture was then filtered to produce a colloidal ceria slurry. When the prepared colloidal ceria slurry was measured using a Malvern Zeta-Sizer, the Z-average particle size was 131 nm.
[실시예 2 내지 6][Examples 2 to 6]
아미노 부티르산 대신에 프롤린, 세린, 글루타민, 베타인, 파이로글루타믹산을 각각 실시예 1과 동일한 방법으로 콜로이달 세리아 슬러리 조성물을 제조하였다.
A colloidal ceria slurry composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that proline, serine, glutamine, betaine and pyroglutamic acid were used instead of aminobutyric acid.
[비교예 1][Comparative Example 1]
고상법으로 제조된 산화세륨 10 Kg을 초순수 90 kg 및 음이온계 고분자 분산제로서 암모늄 폴리메타크릴레이트 0.1 kg을 첨가하였다. 그리고 4 시간 동안 혼합 및 습식시킨 후, 10 중량부 혼합물을 패스형 밀링 방식을 이용하여 6 시간 동안 밀링하였다. 상기 밀링된 혼합물을 필터링화여 세리아 슬러리를 제조하였다. 제조된 슬러리를 Malvern Zeta-Sizer를 이용하여 측정하였을 때 Z-average 입자 크기는 265 nm를 나타내었다.
10 kg of cerium oxide prepared by the solid-phase method was added to 90 kg of ultrapure water and 0.1 kg of ammonium polymethacrylate as an anionic polymer dispersant. After mixing and wetting for 4 hours, the 10 parts by weight mixture was milled for 6 hours using a pass milling method. The milled mixture was filtered to prepare a ceria slurry. When the prepared slurry was measured using a Malvern Zeta-Sizer, the Z-average particle size was 265 nm.
[연마 조건][Polishing condition]
실시예 및 비교예의 슬러리를 하기와 같은 연마 조건으로 연마하였다.
The slurries of Examples and Comparative Examples were polished under the following polishing conditions.
1. 연마기: UNIPLA 231 (Doosan Mechatech 社)1. Grinder: UNIPLA 231 (Doosan Mechatech)
2. 패드: IC-1000 (Rohm&Hass 社)2. Pad: IC-1000 (Rohm & Hass)
3. 연마 시간: 60 s(블랭킷 웨이퍼(blanket wafer)), 30 s(패턴 웨이퍼)3. Polishing time: 60 s (blanket wafer), 30 s (pattern wafer)
4. 플레이튼 RPM (Platen RPM): 244. Platen RPM: 24
5. 헤드 RPM (Head RPM): 905. Head RPM (Head RPM): 90
6. 유량 (Flow rate): 200 ml/min6. Flow rate: 200 ml / min
7. 사용된 웨이퍼:7. Wafers used:
- 8인치 SiO2 블랭킷 웨이퍼 (PE-TEOS)- 8 inch SiO 2 blanket wafer (PE-TEOS)
- 8인치 STI 패턴 웨이퍼 (HDP) / 단차 5000 Å - 8 inch STI pattern wafer (HDP) /
8. 압력: 4.0 psi
8. Pressure: 4.0 psi
실시예 1 내지 실시예 6의 분산 안정성은 우수하였다. 분산 안정성 평가는 자연 침전을 육안으로 관찰하였다.
The dispersion stability of Examples 1 to 6 was excellent. In the evaluation of dispersion stability, the natural precipitation was visually observed.
하기 표 1은 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1의 슬러리의 입자크기 및 pH를 측정한 결과이다.
Table 1 below shows the results of measuring the particle size and pH of the slurries of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1.
(Z-average)Particle size
(Z-average)
하기 표 2에 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1의 슬러리에 따른 블랭킷 산화 웨이퍼의 연마성능을 나타내었다.
Table 2 below shows the polishing performance of the blanket oxidized wafers according to the slurries of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1.
(Å/min)Flat plate polishing amount
(Å / min)
실시예 1 내지 실시예 6은 비교예에 비하여 평판 연마량이 2배 이상 높으며, 연마 편차가 높은 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 6의 엣지 패스트(edge fast) 형상을 알 수 있다. 엣지 패스트 현상은 연마공정에서 웨이퍼를 잡아주는 리테이닝 링(retaining ring)에 의하여 압력이 높아져 발생하게 된다. 실시예 1 내지 실시예 6의 슬러리는 웨이퍼 연마 시 단차 제거력이 있다는 것을 알 수 있다.
It can be seen that in Examples 1 to 6, the flat plate polishing amount is two times higher than that in the comparative example, and the polishing deviation is high. In addition, the edge fast shapes of the first to sixth embodiments can be known. The edge fast phenomenon occurs due to the pressure being increased by the retaining ring which holds the wafer in the polishing process. It can be seen that the slurries of Examples 1 to 6 have a step removing ability in wafer polishing.
하기 표 3은 실시예 1의 희석비에 따른 HDP(high density plasma) 패턴 웨이퍼의 라인/스페이스(line/space) 제거율에 대한 실험 결과이다. 패턴 밀도별 연마 전후의 선 두께 및 간격 두께를 측정하였다.
Table 3 below shows the experimental results for the line / space removal rate of HDP (patterned) wafers according to the dilution ratio of Example 1. The line thickness and the thickness of the gap before and after polishing by the pattern density were measured.
1:12
턴
밀
도tile
Turn
wheat
Degree
RRLine
RR
RRSpace
RR
RRLine
RR
RRSpace
RR
RRLine
RR
RRSpace
RR
RRLine
RR
RRSpace
RR
RRLine
RR
RRSpace
RR
실시예1의 슬러리를 고희석비로 적용하여 연마 평가시 연마 성능의 감소가 크게 나타나지 않는 것을 확인할 수 있었다.It was confirmed that the polishing performance was not greatly reduced at the time of polishing evaluation by applying the slurry of Example 1 at a high heel ratio.
도 4는 본 발명의 실시예 1과 비교예 1의 연마 압력에 따른 패턴 웨이퍼 Line 제거율을 나타낸 것으로, 본 발명의 슬러리를 사용하는 경우 저압에서도 높은 연마율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 기계적으로 발생하는 스크래치를 저감할 수 있는 효과가 있음을 알 수 있다.4 shows the pattern wafer line removal rate according to the polishing pressure of Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention. It was confirmed that when the slurry of the present invention was used, a high polishing rate was exhibited even at a low pressure. Therefore, it can be seen that there is an effect that the scratches generated mechanically can be reduced.
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6에서 사용된 연마 슬러리는 단차 제거를 위해 사용되었으나, 본 발명의 연마 슬러리는 이에 제한되지 않는다.
The polishing slurry used in Examples 1 to 6 of the present invention was used for step removal, but the polishing slurry of the present invention is not limited thereto.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
Claims (10)
아민기 및, 카르복실기, 히드록시기 또는 이들의 조합을 포함하는 분산제;
를 포함하며,
2 psi 이상 3 psi 미만의 저압 연마 공정에 적용되는 연마 슬러리.
Single crystal abrasive particles dispersed so that the surface charge becomes (+); And
A dispersant comprising an amine group and a carboxyl group, a hydroxy group or a combination thereof;
/ RTI >
A polishing slurry applied to a low pressure polishing process of 2 psi or more and less than 3 psi.
상기 슬러리의 연마 속도는, 2500 A/min 이상인 것인, 연마 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the polishing rate of the slurry is 2500 A / min or more.
상기 슬러리의 산화막 : 질화막의 연마 선택비가 100 : 1 내지 150 : 1 인 것인, 연마 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the polishing selectivity ratio of the oxide film to the nitride film of the slurry is 100: 1 to 150: 1.
상기 아민기는 2개 이상인 것인, 연마 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the amine groups are two or more.
상기 슬러리는 단차 제거에 이용되는 것인, 연마 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the slurry is used for step removal.
상기 슬러리의 pH가 약 3 내지 약 8인 것인, 연마 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the pH of the slurry is from about 3 to about 8.
상기 분산제는, 세린(serine), 글루타민(glutamine), 베타인(betaine), 프롤린(proline), 파이로글루타민산(pyroglutamic acid), 아르지닌(arginine), 글라이신(glycine), 아미노 부티르산(amino butyric acid), 오르니틴(ornithine), 페닐알라닌(phenylalanine), 티로신(tyrosine), 발린(valine) 및 아미노벤조산(aminobenzoic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인, 연마 슬러리.
The method according to claim 1,
The dispersant may be selected from the group consisting of serine, glutamine, betaine, proline, pyroglutamic acid, arginine, glycine, amino butyric acid Wherein the polishing slurry is at least one selected from the group consisting of ornithine, phenylalanine, tyrosine, valine and aminobenzoic acid.
상기 연마입자 표면의 제타전위는 +25 mV ~ +80 mV 의 (+)의 제타전위를 갖는 것인, 연마 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the zeta potential of the abrasive particle surface has a (+) zeta potential of +25 mV to +80 mV.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120125198A KR101406759B1 (en) | 2012-11-07 | 2012-11-07 | Polishing slurry and substrate or wafer polishing method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120125198A KR101406759B1 (en) | 2012-11-07 | 2012-11-07 | Polishing slurry and substrate or wafer polishing method using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140059331A KR20140059331A (en) | 2014-05-16 |
| KR101406759B1 true KR101406759B1 (en) | 2014-06-19 |
Family
ID=50889154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120125198A KR101406759B1 (en) | 2012-11-07 | 2012-11-07 | Polishing slurry and substrate or wafer polishing method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101406759B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7220522B2 (en) * | 2018-05-24 | 2023-02-10 | 株式会社バイコウスキージャパン | Abrasive grains, manufacturing method thereof, polishing slurry containing the same, and polishing method using the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100067952A (en) * | 2008-12-12 | 2010-06-22 | 제일모직주식회사 | Cmp slurry having improved polishing selectivity and dispersion stability |
| KR20120077190A (en) * | 2010-12-30 | 2012-07-10 | 솔브레인 주식회사 | Chemical-mechanical polishing slurry composition and method for manufacturing semiconductor device by using the same |
-
2012
- 2012-11-07 KR KR1020120125198A patent/KR101406759B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100067952A (en) * | 2008-12-12 | 2010-06-22 | 제일모직주식회사 | Cmp slurry having improved polishing selectivity and dispersion stability |
| KR20120077190A (en) * | 2010-12-30 | 2012-07-10 | 솔브레인 주식회사 | Chemical-mechanical polishing slurry composition and method for manufacturing semiconductor device by using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140059331A (en) | 2014-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102137293B1 (en) | Polishing agent, polishing agent set and method for polishing base | |
| CN101568615B (en) | Polishing liquid composition | |
| KR100698396B1 (en) | Abrasive and meth0d 0f p0lishing | |
| KR101470979B1 (en) | Additive composition and slurry composition comprising the same | |
| TWI406815B (en) | Method for preparing cerium oxide, cerium oxide prepared therefrom and cmp slurry comprising the same | |
| WO2016056165A1 (en) | Cmp polishing agent, method for manufacturing same, and method for polishing substrate | |
| KR20170076191A (en) | Abrasive particle-dispersion layer complex and polishing slurry composition comprising the same | |
| CN109575814B (en) | Aqueous silica slurry and amine carboxylic acid composition for shallow trench isolation and method of using the same | |
| KR101472857B1 (en) | Environmentally friendly slurry for poly film stop and additive composition | |
| KR101406758B1 (en) | Slurry composition and substrate or wafer polishing method using the same | |
| KR101406757B1 (en) | Slurry composition and substrate or wafer polishing method using the same | |
| KR101406760B1 (en) | Polishing slurry and substrate or wafer polishing method using the same | |
| KR101396252B1 (en) | Polishing slurry for removal of initial step height and substrate or wafer polishing method using the same | |
| TW201127944A (en) | CMP polishing liquid and polishing method using the same and fabricating method of semiconductor substrate | |
| KR101524624B1 (en) | Additive composition of high aspect ratio polishing slurry and high aspect ratio polishing slurry composition comprising the same | |
| KR101406759B1 (en) | Polishing slurry and substrate or wafer polishing method using the same | |
| CN113195659A (en) | Polishing slurry composition | |
| KR101472856B1 (en) | Environmentally friendly polishing slurry for sti process and substrate or wafer polishing method using the same | |
| KR20170076058A (en) | Abrasive particle-dispersion layer complex and polishing slurry composition comprising the same | |
| KR101388106B1 (en) | Polishing slurry composition and substrate or wafer polishing method using the same | |
| TW201634619A (en) | Polishing slurry and substrate polishing method using the same | |
| KR20190139568A (en) | Cmp slurry composition | |
| JP2001007059A (en) | Cmp-polishing agent and method for polishing substrate | |
| KR101656414B1 (en) | Slurry composition with improved dispensability | |
| US10851266B2 (en) | Slurry composition for polishing and method for polishing semiconductor thin film with steps of a high aspect ratio |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170419 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180517 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190328 Year of fee payment: 6 |