KR101483452B1 - 슬러리 조성물 - Google Patents

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KR101483452B1
KR101483452B1 KR20130133932A KR20130133932A KR101483452B1 KR 101483452 B1 KR101483452 B1 KR 101483452B1 KR 20130133932 A KR20130133932 A KR 20130133932A KR 20130133932 A KR20130133932 A KR 20130133932A KR 101483452 B1 KR101483452 B1 KR 101483452B1
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acid
polyethylene glycol
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slurry composition
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KR20130133932A
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한명훈
황준하
최보혁
김선경
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주식회사 케이씨텍
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Abstract

본 발명은 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 슬러리 조성물은, 비이온성 고분자 분산제가 전기적으로 중성이기 때문에 전해질의 존재에 덜 민감하여 pH의 의한 영역을 적게 받아 산성영역에서의 분산 안정성이 우수하다. 그리고, 결함 및 마이크로 스크래치의 발생이 적고, 산화막 대비 높은 질화막의 연마속도를 가질 수 있다. 또한, 고희석비의 슬러리 조성물에서도 우수한 연마 특성을 갖는다.

Description

슬러리 조성물 {SLURRY COMPOSITION}
본 발명은 슬러리 조성물에 관한 것이다.
반도체 소자의 고성능화, 고집적화에 따라 다층배선구조가 필수적으로 요구되고 있으며 이러한 다층배선구조는 도전막이나 절연막의 성막 공정 및 식각 공정을 수 차례 걸쳐 진행하여 형성되는 것으로 각 층에서 요구되는 일정한 패턴을 형성한 후에 후속의 리소그래피 공정을 용이하게 하기 위해 표면 평탄화 공정을 수행하게 된다. 이러한 평탄화의 형태로서는 국소적 평탄화(local planarization)와 광역 평탄화(global planarization)가 있으나, 평탄화 기술의 궁극적 목표가 광역 평탄화를 실현하는 것이다. 평탄화를 실현하기 위한 공정은 예를 들어 에치백(etch back), 리플로우(reflow), 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP) 등의 공정이 있으나 광역 평탄화 및 고집적 회로에 적용되는 방법으로는 화학 기계적 연마공정이 가장 많이 사용되고 있다. 이는 광역 평탄화가 화학 기계적 연마 공정에 의해서만 가능할 뿐 아니라 평탄성에 대한 만족도 면에서는 화학 기계적 연마 공정이 가장 우수하기 때문이다.
일반적으로 슬러리 조성물 제거 대상의 종류 및 특성에 따라 다양한 종류가 있다. 그 중에서 특정 피연마막을 선택적으로 제거하는 슬러리는 매우 다양하나 최근 반도체 장치 구조에서는 산화막 및 질화막을 연마할 수 있는 슬러리 조성물이 필요하다. 그러나, 종래 슬러리 조성물은 식각 정지막인 소자 분리 산화막에 비해 질화막에서 높은 연마 선택비를 가지지 못하거나, 결함 및 스크래치가 발생하고, 산성 영역 pH에서 낮은 분산 안정성으로 응집이 일어나는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 분산 안정성이 우수하고, 산화막 대비 높은 질화막의 연마속도를 가지고 연마 균일도를 개선시킬 수 있는 슬러리 조성물에 관한 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1 측면은, 연마입자; 하나 이상의 수산화기를 포함하는 비이온성 고분자 분산제; 및 하나 이상의 카르복실기를 포함하는 pH 5 이하의 산성물질;을 포함하는, 슬러리 조성물을 제공한다.
상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 상기 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 금속산화물은 세리아, 실리카, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 연마입자는, 입경 10 nm 내지 100 nm의 1차 입자 및 입경 30 nm 내지 200 nm의 2차 입자를 포함하는 것일 수 있다.
상기 연마입자는, 상기 슬러리 조성물 중 0.1 내지 5.0 중량%인 것일 수 있다.
상기 비이온성 고분자 분산제는, 폴리에틸렌글리콜 유도체 또는 다가 알코올 유도체를 포함하는 것일 수 있다.
상기 비이온성 고분자 분산제는, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜 공중합체, 폴리부틸렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜-폴리에틸렌글리콜 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리에틸렌글리콜 유도체는, 폴리에틸렌 글리콜-메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜-말레이마이드, 폴리에틸렌 글리콜-비닐설폰, 폴리에틸렌 글리콜-치올, 폴리에틸렌 글리콜-하이드록시숙신미딜 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜-알데히드, 폴리에틸렌 글리콜-프로피온알데히드, 폴리에틸렌 글리콜-부틸알데히드, 폴리에틸렌 글리콜-니트로페닐 카르보네이트, 폴리에틸렌 글리콜-이소시아네이트, 폴리에틸렌 글리콜-에폭사이드, 폴리에틸렌 글리콜-트레실레이트 및 폴리에틸렌 글리콜-옥시카르보닐 아미다졸로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 다가 알코올 유도체는, 폴리비닐아코올, 셀룰로오즈, 솔비톨, 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌 글리콜 디에틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 글리세린 모노메틸에테르, 글리세린 디메틸에테르, 그리센디 에틸에테르, 글리세린 트리에틸에테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 비이온성 고분자 분산제는, HLB 값이 6 내지 13인 것일 수 있다.
상기 비이온성 고분자 분산제는, 상기 슬러리 조성물 중 0.5 내지 10.0 중량%인 것일 수 있다.
상기 산성물질은, 카르복실산, 락트산, 시트르산, 타르타르산, 벤조산, 페닐아세트산, 1-나프토산, 2-나프토산, 글리콜산, 포름산, 만델산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 아디프산, 말레산, 푸마르산, 아스파르트산, 글루탐산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 및 이타콘산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 산성물질은, 상기 슬러리 조성물 중 1.0 내지 10.0 중량%인 것일 수 있다.
암모늄 니트레이트, 암모늄 포르메이트, 암모늄 시트레이트, 암모늄 아세테이트, 암모늄 벤조에이트, 암모늄 브로마이드, 암모늄 카보네이트, 암모늄 클로라이드, 암모늄 크로메이트, 암모늄 디크로메이트, 암모늄 옥살레이트, 암모늄 설파메이트, 암모늄 설페이트, 암모늄 설파이트, 암모늄 타르테이트, 암모늄 테트라플루오로보레이트, 암모늄 티오시아네티트, 암모늄 티오설페이트, 암모늄 아스코르베이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 암모늄 염을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 암모늄 염은, 상기 슬러리 조성물 중 0.001 내지 1.0 중량%인 것일 수 있다.
상기 슬러리 조성물의 pH는 2 내지 3인 것일 수 있다.
산화막 대비 질화막 연마 선택비가 1 : 0.5 내지 8.0인 것일 수 있다.
본 발명에 의한 슬러리 조성물은, 비이온성 고분자 분산제가 전기적으로 중성이기 때문에 전해질의 존재에 덜 민감하여 pH의 의한 영역을 적게 받아 산성영역에서의 분산 안정성이 우수하다. 그리고, 결함 및 마이크로 스크래치의 발생이 적고, 산화막 대비 높은 질화막의 연마속도를 가질 수 있다. 또한, 고희석비의 슬러리 조성물에서도 우수한 연마 특성을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 웨이퍼의 산화막질/질화막질의 pH에 따른 표면 전위를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3의 슬러리 조성물의 pH에 따른 제타전위를 나타낸 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 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 실시예를 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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 슬러리 조성물에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 제1 측면은, 연마입자; 하나 이상의 수산화기를 포함하는 비이온성 고분자 분산제; 및 하나 이상의 카르복실기를 포함하는 pH 5 이하의 산성물질;을 포함하는, 슬러리 조성물을 제공한다.
상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 상기 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 금속산화물은 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 연마입자는 고상법 또는 액상법으로 제조된 것일 수 있다.
상기 연마입자는, 입경 10 nm 내지 100 nm의 1차 입자 및 입경 30 nm 내지 200 nm의 2차 입자를 포함하는 것일 수 있다. 상기 슬러리 조성물 중 1차 입자의 크기에 있어서, 액상에서 합성하기 때문에 입자 균일성을 확보하기 위해서 100 nm 이하이어야 하며, 10 nm 미만인 경우에는 연마율이 저하되는 문제점이 있다. 상기 슬러리 조성물 중 2차 입자의 크기에 있어서, 2차 입자의 크기가 30 nm 미만인 경우 밀링으로 인하여 작은 입자가 과도하게 발생하면 세정성이 저하되고, 웨이퍼 표면에 과량의 결함이 발생하며, 200 nm를 초과하는 경우 단분산성을 달성하지 못하여 스크래치와 같은 표면 결함 우려가 있다. 바람직하게는 50 내지 150 nm, 더 바람직하게는 80 내지 130 nm의 연마입자 크기를 가질 수 있다.
상기 연마입자는, 상기 슬러리 조성물 중 0.1 내지 5.0 중량%인 것일 수 있다. 상기 연마입자의 함량이 상기 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 미만일 경우 연마 시 연마 대상막을 충분히 연마하지 못하여 연마 선택비가 저하됨으로써 평탄화율이 저하될 우려가 있고, 5.0 중량%를 초과하면, 결함 및 스크래치 등 결점의 원인이 될 우려가 있다.
상기 비이온성 고분자 분산제는, 상기 연마입자에 흡착되어 분산성을 증가시키고, 잔여 비이온성 고분자 분산제는 슬러리 조성물 내에서 입체 장애효과로 인하여 분산 안정성을 증가시킬 수 있다.
상기 비이온성 고분자 분산제는, 폴리에틸렌글리콜 유도체 또는 다가 알코올 유도체를 포함하는 것일 수 있다.
상기 비이온성 고분자 분산제는, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜 공중합체(PEG-PPG copolymer), 폴리부틸렌글리콜(PBG) 및 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜-폴리에틸렌글리콜 공중합체(PEG-PPG-PEG copolymer)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리에틸렌글리콜 유도체는, 폴리에틸렌 글리콜-메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜-말레이마이드, 폴리에틸렌 글리콜-비닐설폰, 폴리에틸렌 글리콜-치올, 폴리에틸렌 글리콜-하이드록시숙신미딜 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜-알데히드, 폴리에틸렌 글리콜-프로피온알데히드, 폴리에틸렌 글리콜-부틸알데히드, 폴리에틸렌 글리콜-니트로페닐 카르보네이트, 폴리에틸렌 글리콜-이소시아네이트, 폴리에틸렌 글리콜-에폭사이드, 폴리에틸렌 글리콜-트레실레이트 및 폴리에틸렌 글리콜-옥시카르보닐 아미다졸로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 다가 알코올 유도체는, 폴리비닐아코올, 셀룰로오즈, 솔비톨, 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌 글리콜 디에틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 글리세린 모노메틸에테르, 글리세린 디메틸에테르, 그리센디 에틸에테르, 글리세린 트리에틸에테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 비이온성 고분자 분산제는, HLB(hydrophilic lipophilic balance) 값이 6 내지 13인 것일 수 있다. 상기 HLB 값이 6 이하일 경우 수용성이 저하되어 슬러리 조성물 분산 안정성을 저하시키고, HLB 값이 13 초과일 경우 다량의 거품이 발생하여 슬리 조성물의 분산 안정성을 저하시키는 문제가 있다.
상기 비이온성 고분자 분산제는, 상기 슬러리 조성물 중 0.5 내지 10.0 중량%인 것일 수 있다. 상기 비이온성 고분자가 0.5 중량% 미만일 경우 분산 안정성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있으며, 10.0 중량% 초과인 경우에는 슬러리 조성물의 점도가 상승하여 웨이퍼 막질 연마 후의 평타화도가 저하되는 문제가 있다.
상기 비이온성 고분자 분산제는, 고분자 분산제 이외에 친수부가 비전해질, 이온화하지 않는 친수성 부분이 있는 것으로 알킬글리콜 같은 저분자 계열을 추가할 수도 있다.
상기 비이온성 고분자 분산제는 전기적으로 중성이기 때문에 전해질의 존재에 덜 민감하여 pH에 의한 영역을 적게 받아 산성 영역에서의 분산 안정성이 우수하다.
상기 슬러리 조성물은 산화막 막질의 표면에 흡착하여 산화막의 연마속도를 조절하는 1개 이상의 카르복실기를 함유하는 pH 5이하의 산성물질을 포함할 수 있다.
상기 산성물질은, 카르복실산, 락트산, 시트르산, 타르타르산, 벤조산, 페닐아세트산, 1-나프토산, 2-나프토산, 글리콜산, 포름산, 만델산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 아디프산, 말레산, 푸마르산, 아스파르트산, 글루탐산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 및 이타콘산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 산성물질은 상기 연마입자의 표면과 반응하여 상기 슬러리 조성물의 분산 안정성을 유지시킬 수 있다. 또한, 산화막 막질의 표면에 흡착하여 산화막의 연마속도를 조절함으로써 산성물질이 첨가되지 않은 종래의 슬러리 조성물에 비해 질화막 연마속도를 향상시킬 수 있다.
상기 산성물질은, 상기 슬러리 조성물 중 1.0 내지 10.0 중량%인 것일 수 있다. 상기 산성물질이 1.0 중량% 미만일 경우 산화막의 패시베이션(passivation)이 저하되어 산화막의 연마속도의 조절이 어렵고, 10.0 중량% 초과인 경우에는 상기 비이온성 고분자 분산제의 pH 버퍼능력을 초과하여 상기 연마입자의 응집을 발생시키는 문제가 있다.
상기 슬러리 조성물은, 상기 연마입자의 분산 안정성을 증가시키기 위하여, 암모늄 니트레이트, 암모늄 포르메이트, 암모늄 시트레이트, 암모늄 아세테이트, 암모늄 벤조에이트, 암모늄 브로마이드, 암모늄 카보네이트, 암모늄 클로라이드, 암모늄 크로메이트, 암모늄 디크로메이트, 암모늄 옥살레이트, 암모늄 설파메이트, 암모늄 설페이트, 암모늄 설파이트, 암모늄 타르테이트, 암모늄 테트라플루오로보레이트, 암모늄 티오시아네티트, 암모늄 티오설페이트, 암모늄 아스코르베이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 암모늄 염을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 암모늄 염은, 상기 슬러리 조성물 중 0.001 내지 1.0 중량%인 것일 수 있다. 상기 암모늄 염이 0.001 중량% 미만인 경우 슬러리 조성물의 분산 안정화에 영향을 주지 못하며, 1.0 중량% 초과인 경우에는 슬러리 조성물 내 연마입자의 전기 이중층을 급격히 감소시켜 분산 안정성(연마 특성)을 약화시키게 된다.
상기 암모늄 염은 높은 전도도 특성에 의하여 상기 비이온성 고분자 분산제의 입체 장애효과를 증가시킬 수 있다.
상기 슬러리 조성물의 pH는 2 내지 3인 것일 수 있다. pH가 낮으면 연마 속도가 감소하게 되며, pH가 높을수록 연마 속도는 증가하지만, pH가 높으면 분산 안정성이 급격히 저하되어 응집이 발생하게 되는 문제점이 있다.
산화막 대비 질화막 연마 선택비가 1 : 0.5 내지 8.0인 것일 수 있다.
본 발명에 의한 슬러리 조성물은, 비이온성 고분자 분산제가 전기적으로 중성이기 때문에 전해질의 존재에 덜 민감하여 pH의 의한 영역을 적게 받아 산성영역에서의 분산 안정성이 우수하다. 그리고, 결함 및 마이크로 스크래치의 발생이 적고, 산화막 대비 높은 질화막의 연마속도를 가질 수 있다. 또한, 고희석비의 슬러리 조성물에서도 우수한 연마 특성을 갖는다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
산화세륨 5.0 중량%에 하기 표 1과 같이 조성물을 혼합하여 비교예 1 내지 3 및 실시예 1 내지 9의 슬러리 조성물을 제조하였다.
비이온성 고분자 분산제 산성물질 pH
종류 중량% 종류 중량%
비교예 1 - - PAA 3.0 8.5
비교예 2 PEG 3.0 - - 6.0
비교예 3 PVA 3.0 - - 5.0
실시예 1 PEG 1.0 락트산 2.0 2.6
실시예 2 PEG 2.0 락트산 1.0 2.5
실시예 3 PEG 3.0 락트산 3.0 2.5
실시예 4 PEG 3.0 타르타르산 3.0 2.4
실시예 5 PEG 3.0 시트르산 3.0 2.5
실시예 6 PVA 2.5 타르타르산 3.0 2.4
실시예 7 PVA 3.0 타르타르산 3.0 2.5
실시예 8 PVA 3.0 시트르산 3.0 2.5
실시예 9 PEG+PVA 1.5+1.5 타르타르산 3.0 2.4
[CMP 평가]
상기 비교예 1 내지 3 및 실시예 1 내지 9의 슬러리 조성물을 이용하여 하기와 같은 조건으로 CMP 평가를 진행하였다.
1. 연마기: UNIPLA 231 (Doosan Mechatech 社)
2. 패드: IC1010 (Rohm&Hass 社)
3. 연마 시간: 60 s(블랭킷 웨이퍼(blanket wafer))
4. 플레이튼 RPM (Platen RPM): 24
5. 헤드 RPM (Head RPM): 90
6. 유량 (Flow rate): 200 ml/min
7. 사용된 웨이퍼: 8인치 SiO2 블랭킷 웨이퍼 (PE-TEOS,Poly)
8. 압력: 5.0 psi
산화막 제거율
(Å/min)		 질화막 제거율
(Å/min)		 선택비
비교예 1 2453 324 0.13
비교예 2 2987 467 0.16
비교예 3 2128 369 0.17
실시예 1 346 354 1.02
실시예 2 424 351 0.83
실시예 3 116 318 2.74
실시예 4 68 324 4.76
실시예 5 94 298 3.17
실시예 6 58 331 5.71
실시예 7 51 319 6.25
실시예 8 63 289 4.59
실시예 9 45 345 7.67
표 1은 비교예 1 내지 3 및 실시예 1 내지 9의 슬러리 조성물의 비이온성 고분자 분산제와 산성물질의 함량에 따른 pH를 나타낸 것이고, 표 2는 비교예 1 내지 3 및 실시예 1 내지 9의 슬러리 조성물을 이용하여 CMP 평가 후 산화막, 질화막 제거율 및 산화막/질화막 선택비를 나타낸 것이다. 비교예 1 내지 3의 슬러리 조성물을 이용하였을 경우 산화막 대비 질화막 제거율 선택비는 현저하게 낮으나, 실시예 1 내지 실시예 9 슬러리 조성물을 이용하였을 경우 산화막 대비 질화막 제거율 선택비가 우수한 것을 알 수 있다. 실시예 1 내지 실시예 9의 슬러리 조성물은 산성영역에서도 분산 안정성이 우수한 것을 확인하였다. 실시예 3 내지 5를 보면, 비이온성 고분자 분산제가 동일하고, 산성물질이 상이한 경우에도 유사한 값의 산성영역 pH를 나타내고, 분산 안정성 역시 우수한 것을 확인하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 산화막질/질화막질의 pH에 따른 표면 전위를 나타낸 그래프이다. 산화막질의 경우 낮은 pH인 산성영역에서 표면전위가 (-)인 음의 값을 나타내는 반면 질화막질은 산성영역에서 (+)인 양의 제타전위를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3의 슬러리 조성물의 pH에 따른 제타전위를 나타낸 그래프이다. 본 발명의 슬러리 조성물은 낮은 pH인 산성영역에서 (-)값은 제타전위를 가지며, 낮은 산성영역에서도 비이온성 고분자 분산제로 인하여 분산 안정성이 유지되는 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 슬러리 조성물은 산성영역에서 (-)값의 제타전위를 나타내기 때문에 산성영역에서는 산화막의 막질의 표면 전위와 동일한 전위를 나타내어 산화막의 연마속도가 낮으며, 질화막과의 전위차로 인한 연마가 발생하여 높은 산화막 대비 높은 질화막 연마속도를 갖는다. 이에 본 발명의 슬러리 조성물이 산성영역의 낮은 pH 영역에서의 연마 공정에서 산화막 대비 높은 질화막의 연마속도를 가지는 것임을 확인할 수 있다.
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.

Claims (16)

  1. 연마입자;
    하나 이상의 수산화기를 포함하는 비이온성 고분자 분산제; 및
    하나 이상의 카르복실기를 포함하는 pH 5 이하의 산성물질;
    을 포함하고,
    pH가 2 내지 3인 산성 영역에서 (-) 제타전위를 갖는 것인,
    슬러리 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 상기 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 금속산화물은 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 슬러리 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자는, 입경 10 nm 내지 100 nm의 1차 입자 및 입경 30 nm 내지 200 nm의 2차 입자를 포함하는 것인, 슬러리 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자는, 상기 슬러리 조성물 중 0.1 내지 5.0 중량%인 것인, 슬러리 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비이온성 고분자 분산제는, 폴리에틸렌글리콜 유도체 또는 다가 알코올 유도체를 포함하는 것인, 슬러리 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비이온성 고분자 분산제는, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜 공중합체, 폴리부틸렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜-폴리에틸렌글리콜 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 슬러리 조성물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌글리콜 유도체는, 폴리에틸렌 글리콜-메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜-말레이마이드, 폴리에틸렌 글리콜-비닐설폰, 폴리에틸렌 글리콜-치올, 폴리에틸렌 글리콜-하이드록시숙신미딜 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜-알데히드, 폴리에틸렌 글리콜-프로피온알데히드, 폴리에틸렌 글리콜-부틸알데히드, 폴리에틸렌 글리콜-니트로페닐 카르보네이트, 폴리에틸렌 글리콜-이소시아네이트, 폴리에틸렌 글리콜-에폭사이드, 폴리에틸렌 글리콜-트레실레이트 및 폴리에틸렌 글리콜-옥시카르보닐 아미다졸로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 슬러리 조성물.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 다가 알코올 유도체는, 폴리비닐아코올, 셀룰로오즈, 솔비톨, 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌 글리콜 디에틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 글리세린 모노메틸에테르, 글리세린 디메틸에테르, 그리센디 에틸에테르, 글리세린 트리에틸에테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 슬러리 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 비이온성 고분자 분산제는, HLB 값이 6 내지 13인 것인, 슬러리 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 비이온성 고분자 분산제는, 상기 슬러리 조성물 중 0.5 내지 10.0 중량%인 것인, 슬러리 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 산성물질은, 카르복실산, 락트산, 시트르산, 타르타르산, 벤조산, 페닐아세트산, 1-나프토산, 2-나프토산, 글리콜산, 포름산, 만델산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 아디프산, 말레산, 푸마르산, 아스파르트산, 글루탐산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 및 이타콘산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 슬러리 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 산성물질은, 상기 슬러리 조성물 중 1.0 내지 10.0 중량%인 것인, 슬러리 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    암모늄 니트레이트, 암모늄 포르메이트, 암모늄 시트레이트, 암모늄 아세테이트, 암모늄 벤조에이트, 암모늄 브로마이드, 암모늄 카보네이트, 암모늄 클로라이드, 암모늄 크로메이트, 암모늄 디크로메이트, 암모늄 옥살레이트, 암모늄 설파메이트, 암모늄 설페이트, 암모늄 설파이트, 암모늄 타르테이트, 암모늄 테트라플루오로보레이트, 암모늄 티오시아네티트, 암모늄 티오설페이트, 암모늄 아스코르베이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 암모늄 염을 더 포함하는, 슬러리 조성물.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 암모늄 염은, 상기 슬러리 조성물 중 0.001 내지 1.0 중량%인 것인, 슬러리 조성물.
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서,
    산화막 대비 질화막 연마 선택비가 1 : 0.5 내지 8.0인 것인, 슬러리 조성물.
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