KR101524624B1 - 고단차 연마용 슬러리 첨가제 조성물 및 이를 포함하는 고단차 연마용 슬러리 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고단차 연마용 슬러리 첨가제 조성물 및 이를 포함하는 고단차 연마용 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 고단차 연마용 슬러리 첨가제 조성물 및 이를 포함하는 고단차 연마용 슬러리 조성물은, 단차가 큰 요철부를 가지는 패턴 웨이퍼의 단차를 제거하여 평탄화 시키고, 평탄화 이후에는 연마속도가 매우 느려짐에 따라 평탄화면이 보호되는 연마 자동정지 기능을 가질 수 있다. 또한, 고단차 요철부의 고속 연마 성능이 첨가제 조성물 함량에 관계 없이 유지되고, 첨가제 조성물 함량에 따라 자동 연마정지 기능이 조절됨으로써 공정 마진이 우수하며, 공정 시간을 단축하여 생산성이 증대된다.
Description
본 발명은 고단차 연마용 슬러리 첨가제 조성물 및 이를 포함하는 고단차 연마용 슬러리 조성물에 관한 것이다.
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.
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 초기 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.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 단차가 큰 요철부를 가지는 패턴 웨이퍼를 빠르게 연마하여 평탄화하고, 단차 제거되어 평탄화 완료 후 편탄화 면이 보호되는 자동 연마 정지 기능을 가지는 고단차 연마용 슬러리 첨가제 조성물 및 이를 포함하는 고단차 연마용 슬러리 조성물을 제공하고자 한다.
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, 고단차 연마용 슬러리 첨가제 조성물로서, 폴리아크릴산인 제1 산성 물질; pKa 값이 -10 내지 4인 제2 산성 물질; 3차 아민 또는 4차 아민인 제1 염기성 물질; 및 아미노 알코올, 에탄올 아민, 아미노산, 1차 아민 및 2차 아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 유기 아민인 제2 염기성 물질;을 포함하는 첨가제 조성물을 제공한다.
삭제
상기 제2 산성 물질은, 무기산, 카르복실산, 유기 포스폰산, 산성 헤테로시클릭 화합물 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 상기 무기산은 질산일 수 있다.
상기 카르복실산은, 벤조산, 페닐아세트산, 1-나프토산, 2-나프토산, 글리콜산, 포름산, 락트산, 만델산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 아디프산, 타르타르산, 시트르산, 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 제1 산성 물질 및 상기 제2 산성 물질은, 각각, 상기 첨가제 조성물 중 0.01 내지 1 중량%인 것일 수 있다.
삭제
상기 3차 아민은, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 트리옥틸아민 및 트리벤질아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것이고, 상기 4차 아민은, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 및 콜린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
삭제
상기 제1 염기성 물질은 상기 첨가제 조성물 중 0.01 내지 1 중량%인 것일 수 있다.
상기 제2 염기성 물질은 상기 첨가제 조성물 중 0.01 내지 1 중량%인 것일 수 있다.
pH 조절제, 안정화제, 4급암모늄염, 고분자유기산, 방부제, 계면활성제 및 윤활제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제 조성물은, pH가 5 내지 8인 것일 수 있다.
본 발명의 제2 측면은, 본 발명의 제1측면의 첨가제 조성물; 및 연마입자를 포함하는 슬러리 조성물;을 포함하는 고단차 연마용 슬러리 조성물을 제공한다.
물을 더 포함하고, 상기 슬러리 조성물 : 물 : 첨가제 조성물의 비율은 1 : 10 : 2 내지 12인 것일 수 있다.
단차 연마속도 대비 평판 연마속도는 5 내지 15인 것일 수 있다.
본 발명의 고단차 연마용 슬러리 첨가제 조성물 및 이를 포함하는 고단차 연마용 슬러리 조성물은, 단차가 큰 요철부를 가지는 패턴 웨이퍼의 단차를 제거하여 평탄화 시키고, 평탄화 이후에는 연마속도가 매우 느려짐에 따라 평탄화면이 보호되는 연마 자동정지 기능을 가질 수 있다. 또한, 고단차 요철부의 고속 연마 성능이 첨가제 조성물 함량에 관계 없이 유지되고, 첨가제 조성물 함량에 따라 자동 연마정지 기능이 조절됨으로써 공정 마진이 우수하며, 공정 시간을 단축하여 생산성이 증대된다.
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.
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.
이하, 본 발명의 고단차 연마용 슬러리 첨가제 조성물 및 이를 포함하는 고단차 연마용 슬러리 조성물에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 ‘슬러리 조성물’은, ‘고단차 연마용 슬러리 조성물’을 구성하는 하위 구성 성분으로서, 다른 하위 구성 성분인 ‘첨가제 조성물’과 함께 ‘고단차 연마용 슬러리 조성물’을 이루는 것이다. 즉, ‘슬러리 조성물과 첨가제의 합’이 ‘고단차 연마용 슬러리 조성물’을 구성하는 것이다.
본 발명의 제1 측면은, 고단차 연마용 슬러리 첨가제 조성물로서, 폴리아크릴산인 제1 산성 물질; pKa 값이 -10 내지 4인 제2 산성 물질; 3차 아민 또는 4차 아민인 제1 염기성 물질; 및 아미노 알코올, 에탄올 아민, 아미노산, 1차 아민 및 2차 아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 유기 아민인 제2 염기성 물질;을 포함하는 첨가제 조성물을 제공한다.
삭제
상기 폴리아크릴산은 pKa 값을 조절할 수 있으며, 전도도가 2500 이하인 것을 사용하는 것일 수 있다.
본원 명세서 및 청구의 범위에서 사용된 용어 “pKa 값이 -10 내지 4인 산성 물질”은 pKa에 해당하는 해리 상수가 -10 내지 4 범위인 하나 이상의 산성 수소를 포함하는 물질을 나타낸다. 따라서, 산성 수소가 하나인 물질뿐만 아니라 산성 수소가 2개 이상인 물질이 상기 슬러리 조성물의 산성 물질의 범위 내에 포함된다. 산성 수소가 2개 이상인 물질 (예를 들어, 황산, 인산, 숙신산 및 시트르산 등)은 각각의 산성 수소의 순차적인 해리에 상응하는 복수의 순차적인 pKa 값을 갖는다. 예를 들어, 인산은 3개의 산성 수소를 가지며, 제1, 제2 및 제3 수소 각각의 해리에 상응하는 3개의 pKa 값 (즉, 2.1, 7.2 및 12.4)을 갖는다. 다수의 산성 수소가 있는 물질의 경우, pKa 값들 중 하나는 -10 내지 4 범위이어야 한다. 이러한 화합물에서 임의의 다른 산성 수소의 pKa 값은 -10 내지 4 범위일 수 있거나, 1 미만일 수 있거나, 4를 초과할 수 있다.
상기 pKa 값이 -10 내지 4인 산성 물질은 폴리아크릴산의 pKa 값을 시프트(shift)시킬 수 있다.
폴리아크릴산의 pKa값은 4.0 ~ 4.5이며, 추가로 포함되는 산성 물질에 의해 해리 정도가 달라지며, 특정 pH에서 자동 연마 정지 기능을 구현한다.
상기 제2 산성 물질은, 무기산, 카르복실산, 유기 포스폰산, 산성 헤테로시클릭 화합물 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 상기 무기산은 질산일 수 있다.
상기 카르복실산은, 벤조산, 페닐아세트산, 1-나프토산, 2-나프토산, 글리콜산, 포름산, 락트산, 만델산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 아디프산, 타르타르산, 시트르산, 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 제1 산성 물질 및 상기 제2 산성 물질은, 각각, 상기 첨가제 조성물 중 0.01 내지 1 중량%인 것일 수 있다. 바람직하게는 0.05 내지 0.5 중량%이다. 상기 제1 산성 물질 및 상기 제2 산성 물질, 각각이 상기 슬러리 첨가제 조성물 중 0.01 중량% 미만인 경우 자동 연마 정지 기능이 구현이 안되는 우려가 있고, 상기 제1 산성 물질 및 상기 제2 산성 물질, 각각이 상기 슬러리 조성물 중 1 중량% 초과인 경우 연마 성능의 감소된다.
상기 제1 염기성 물질인 3차, 4차 아민은 pH를 상승시키면서도 자동 연마 정지 기능을 유지하는 기능을 수행한다.
상기 3차 아민은, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 트리옥틸아민 및 트리벤질아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것이고, 상기 4차 아민은, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 및 콜린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
삭제
제1 염기성 물질인 3차 아민, 4차 아민 중 선택되는 1종과, 제2 염기성 물질인 아미노 알코올, 에탄올 아민, 아미노산, 1차 아민 및 2차 아민 중 선택되는 1종 이상 포함되어야 특정 pH 조건에서 자동 연마 정지 기능과 연마 성능을 동시에 달성할 수 있다.
상기 제1 염기성 물질은, 상기 첨가제 조성물 중 0.01 내지 1 중량%인 것일 수 있다. 상기 제1 염기성 물질이 상기 첨가제 조성물 중 0.01 중량% 미만인 경우 자동 연마 정지 기능 저하 우려가 있고, 상기 제1 염기성 물질이 상기 첨가제 조성물 중 1 중량% 초과인 경우 연마 성능 저하 우려가 있다.
상기 제2 염기성 물질은, 상기 첨가제 조성물 중 0.01 내지 1 중량%인 것일 수 있다. 상기 제2 염기성 물질이 상기 슬러리 첨가제 조성물 중 0.01 중량% 미만인 경우 연마율이 충분히 구현되지 않는 우려가 있고, 상기 제2 염기성 물질이 상기 슬러리 조성물 중 1 중량% 초과인 경우 자동 연마 정지 기능 저하가 된다.
상기 첨가제 조성물에는 pH 조절제, 안정화제, 4급암모늄염, 고분자유기산, 방부제, 계면활성제 및 윤활제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 pH 조절제는, 질산, 염산, 아세트산, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화암모늄, 아미노 메틸 프로판올 및 트리메틸 암모늄 퍼옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 안정화제는, 아세트산, 시트르산, 글루타르산, 글리코닉산, 포름산, 젖산, 말산, 말레인산, 수산(蓚酸), 프탈산, 숙식산 및 타르타르산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 4급암모늄염은, 암모늄하이드록사이드, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드, 테트라프로필암모늄 하이드록사이드 및 테트라부틸암모늄하이드록사이드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 고분자유기산은 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산 공중합체인 것일 수 있다.
상기 방부제는 아이소티아졸계 화합물인 것일 수 있다.
상기 분자량이 큰 양이온 계면활성제는 산화세륨 분산액과 섞일 때 빠르게 침강을 일으키는 문제점이 있으므로 음이온성 및 중성 계면활성제의 사용하는 것이 좋다.
상기 윤활제는 글리세린 및 에틸렌글리콜이 사용될 수 있다.
상기 첨가제 조성물은, pH가 5 내지 8인 것일 수 있다. pH가 낮으면 연마 속도가 감소하게 되며, pH가 높을수록 연마 속도는 증가하지만, pH가 8 초과인 경우 자동 연마 정지 기능이 급격히 저하되어 고단차 제거 성능이 저하하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 제2 측면은, 본 발명의 제1측면의 첨가제 조성물; 및 연마입자를 포함하는 슬러리 조성물;을 포함하는 고단차 연마용 슬러리 조성물을 제공한다.
상기 연마입자는, 금속산화물, 상기 금속산화물을 표면개질시킨 무기입자, 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, 상기 슬러리 조성물 중 0.1 내지 10 중량%인 것일 수 있다.
상기 고단차 연마용 슬러리 조성물은, 물을 더 포함하고, 상기 슬러리 조성물 : 물 : 첨가제 조성물의 비율은 1 : 10 : 2 내지 12 인 것일 수 있다. 상기 첨가제 조성물 비율이 2 내지 6의 범위에서는 첨가제 조성물 비율이 적을수록 벌크(bulk)한 고단차 연마에 사용이 적합하고, 6 내지 12의 범위에서는 첨가제 조성물 비율이 높아질수록 자동 연마정지 기능이 강화되어 연마 공정에서 잔여 단차를 효과적으로 제거할 수 있다.
단차 연마속도 대비 평판 연마속도는 5 내지 15인 것일 수 있다.
연마 초기 요철부는 물리적인 압력을 강하게 받아 연마가 빠르게 진행되나, 압력을 적게 받는 평탄부에는 피연마막에 흡착된 고단차 연마용 슬러리 조성물이 막의 표면에 피막을 형성하여 연마를 억제하게 되므로 연마속도가 현저히 낮아진다. 연마가 계속 진행됨에 따라 평탄부와 요철부의 단차는 작아지게 되고 단차가 소멸하게 되는데, 이때 압력에 의한 물리적인 연마 작용에 비해 피 연마막에 형성된 고단차 연마용 슬러리 조성물의 자동 연마정지 기능이 커서 연마속도가 현저히 낮아지게 된다.
본 발명의 제3 측면은, 본 발명의 제2 측면의 고단차 연마용 슬러리 슬러리 조성물을 이용하여 기판을 연마하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 고단차 연마용 슬러리 첨가제 조성물 및 이를 포함하는 고단차 연마용 슬러리 조성물은, 단차가 큰 요철부를 가지는 패턴 웨이퍼의 단차를 제거하여 평탄화 시키고, 평탄화 이후에는 연마속도가 매우 느려짐에 따라 평탄화면이 보호되는 연마 자동정지 기능을 가질 수 있다. 또한, 고단차 요철부의 고속 연마 성능이 첨가제 조성물 함량에 관계 없이 유지되고, 첨가제 조성물 함량에 따라 자동 연마정지 기능이 조절됨으로써 공정 마진이 우수하며, 공정 시간을 단축하여 생산성이 증대된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[실시예]
[비교예 1] 산성 물질(1 가지) + 염기성 물질(1 가지)
산성 물질로서 폴리아크릴산 1wt% 및 염기성 물질로서 테트라메틸암모늄 하이드록사이드로 pH 5 ~ 6으로 조절 후, 혼합하여 첨가제 조성물을 제조하였다. 연마입자 5 중량% 포함하는 슬러리 조성물을 제조하였다. 상기 슬러리 조성물 : 초순수 : 첨가제 조성물의 비율을 1 : 10 : 6으로 하여 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[비교예 2] 산성 물질(2 가지) + 염기성 물질(1 가지)
산성 물질로서 폴리아크릴산 0.7wt%, pH 조절제로 질산 및 염기성 물질로서 테트라메틸암모늄 하이드록사이드로 pH 5 ~ 6으로 조절 후, 혼합하여 첨가제 조성물을 제조한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[비교예 3] 산성 물질(1 가지) + 염기성 물질(2 가지)
산성 물질로서 폴리아크릴산 0.7wt%, 염기성 물질로서 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올을 사용하여 pH 5 ~ 6으로 조절 후, 혼합하여 첨가제 조성물을 제조한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 1] 산성 물질(2 가지) + 염기성 물질(2 가지)
산성 물질로서 폴리아크릴산 0.7wt%, 질산, 염기성 물질로서 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올로 pH 5 ~ 6으로 조절 후, 혼합하여 첨가제 조성물을 제조하였다. 연마입자 5 중량% 포함하는 슬러리 조성물을 제조하였다. 상기 슬러리 조성물 : 초순수 : 첨가제 조성물의 비율을 1 : 10 : 6으로 하여 고단차 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 2] 산성 물질(2 가지) + 염기성 물질(2 가지)
상기 슬러리 조성물 : 초순수 : 첨가제 조성물의 비율을 1 : 10 : 2로 하여 연마용 슬러리 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 고단차 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 3] 산성 물질(2 가지) + 염기성 물질(2 가지)
상기 슬러리 조성물 : 초순수 : 첨가제 조성물의 비율을 1 : 10 : 4로 하여 연마용 슬러리 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 고단차 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 4] 산성 물질(2 가지) + 염기성 물질(2 가지)
상기 슬러리 조성물 : 초순수 : 첨가제 조성물의 비율을 1 : 10 : 8로 하여 연마용 슬러리 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 고단차 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 5] 산성 물질(2 가지) + 염기성 물질(2 가지)
상기 슬러리 조성물 : 초순수 : 첨가제 조성물의 비율을 1 : 10 : 10으로 하여 연마용 슬러리 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 고단차 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 6] 산성 물질(2 가지) + 염기성 물질(2 가지)
상기 슬러리 조성물 : 초순수 : 첨가제 조성물의 비율을 1 : 10 : 12로 하여 연마용 슬러리 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 고단차 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[연마 조건]
비교예 1 내지 3의 연마용 슬러리 조성물과, 실시예 1 내지 6의 고단차 연마용 슬러리 조성물을 하기와 같은 연마 조건으로 연마하였다.
1. 연마기: UNIPLA 231 (Doosan Mechatech 社)
2. 패드: IC-1000 (Rohm&Hass 社)
3. 연마 시간: 60 s(블랭킷 웨이퍼(blanket wafer)), 30 s(패턴 웨이퍼)
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)
- 8인치 STI 패턴 웨이퍼 (HDP) / 단차 5000 Å
8. 압력: 4.0 psi
하기 표 1은 비교예 1 내지 3 및 실시예 1의 슬러리의 단차 연마속도, 평판 연마속도 및 연마속도비를 측정한 결과이다.
| 조성물 | 단차 연마속도 (Å/min) |
평판 연마속도 (Å/min) |
연마속도비 | |
| 비교예 1 | 산성 물질(1) + 염기성 물질(1) |
1280 | 358 | 3.58 |
| 비교예 2 | 산성 물질(2) + 염기성 물질(1) |
1044 | 223 | 4.68 |
| 비교예 3 | 산성 물질(1) + 염기성 물질(2) |
3573 | 827 | 4.32 |
| 실시예 1 | 산성 물질(2) + 염기성 물질(2) |
1919 | 318 | 6.03 |
산성 물질 및 염기성 물질을 각각 2가지씩 첨가한 실시예 1의 경우, 높은 연마 속도와 자동 연마정지 기능을 보유하여 연마 속도비가 가장 우수한 것을 알 수 있다.
하기 표 2에 실시예 1 내지 6과 같이 산성 물질 및 염기성 물질을 각각 2가지씩 첨가한 고단차 연마용 슬러리 조성물에서 첨가제 조성물 함량 비율에 따른 단차 연마속도를 나타내었다.
| 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 1 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | |
| 연마속도 (Å/min) |
1716 | 750 | 408 | 252 | 164 | 109 |
첨가제 조성물 함량이 2 내지 4에서는 연마속도가 빠르고, 첨가제 조성물 함량이 8 내지 12에서는 연마속도가 현저히 저하된 것을 알 수 있다. 이는 자동 연마정지 기능이 강화되었다는 것이므로, 첨가제 조성물의 함량에 따라서 연마속도와 자동 연마정지 기능을 효과적으로 제어할 수 있음을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (15)
- 고단차 연마용 슬러리 첨가제 조성물로서,
폴리아크릴산인 제1 산성 물질;
pKa 값이 -10 내지 4인 제2 산성 물질;
3차 아민 또는 4차 아민인 제1 염기성 물질; 및
아미노 알코올, 에탄올 아민, 아미노산, 1차 아민 및 2차 아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 유기 아민인 제2 염기성 물질;
을 포함하는 첨가제 조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제2 산성 물질은, 무기산, 카르복실산, 유기 포스폰산, 산성 헤테로시클릭 화합물 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 첨가제 조성물.
- 제3항에 있어서,
상기 카르복실산은, 벤조산, 페닐아세트산, 1-나프토산, 2-나프토산, 글리콜산, 포름산, 락트산, 만델산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 아디프산, 타르타르산, 시트르산, 말레산, 푸마르산, 아스파르트산, 글루탐산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 및 이타콘산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 첨가제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 산성 물질 및 상기 제2 산성 물질은, 각각, 상기 첨가제 조성물 중 0.01 내지 1 중량%인 것인, 첨가제 조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 3차 아민은, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 트리옥틸아민 및 트리벤질아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것이고,
상기 4차 아민은, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 및 콜린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 첨가제 조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 염기성 물질은, 상기 첨가제 조성물 중 0.01 내지 1 중량%인 것인, 첨가제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 염기성 물질은 상기 첨가제 조성물 중 0.01 내지 1 중량%인 것인, 첨가제 조성물.
- 제1항에 있어서,
pH 조절제, 안정화제, 4급암모늄염, 고분자유기산, 방부제, 계면활성제 및 윤활제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 더 포함하는, 첨가제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 첨가제 조성물은, pH가 5 내지 8인 것인, 첨가제 조성물.
- 제1항, 제3항 내지 제5항, 제7항, 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항의 첨가제 조성물; 및
연마입자를 포함하는 슬러리 조성물;
을 포함하는 고단차 연마용 슬러리 조성물.
- 제13항에 있어서,
물을 더 포함하고,
상기 슬러리 조성물 : 물 : 첨가제 조성물의 비율은 1 : 10 : 2 내지 12인 것인, 고단차 연마용 슬러리 조성물.
- 제13항에 있어서,
단차 연마속도 대비 평판 연마속도는 5 내지 15인 것인, 고단차 연마용 슬러리 조성물.
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