KR101732421B1 - 연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물 - Google Patents

연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR101732421B1
KR101732421B1 KR1020150034907A KR20150034907A KR101732421B1 KR 101732421 B1 KR101732421 B1 KR 101732421B1 KR 1020150034907 A KR1020150034907 A KR 1020150034907A KR 20150034907 A KR20150034907 A KR 20150034907A KR 101732421 B1 KR101732421 B1 KR 101732421B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dispersant
abrasive
abrasive grains
slurry composition
polishing
Prior art date
Application number
KR1020150034907A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160109813A (ko
Inventor
황준하
정기화
황진명
권창길
이재우
Original Assignee
주식회사 케이씨텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이씨텍 filed Critical 주식회사 케이씨텍
Priority to KR1020150034907A priority Critical patent/KR101732421B1/ko
Priority to PCT/KR2016/001700 priority patent/WO2016148409A1/ko
Priority to TW105107661A priority patent/TWI591133B/zh
Publication of KR20160109813A publication Critical patent/KR20160109813A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101732421B1 publication Critical patent/KR101732421B1/ko

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
    • 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
    • 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
    • C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
    • 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 연마입자는, 0℃ 내지 1,000℃의 온도에서 분산제 흡착량이 연마입자 전체 무게 비율 대비 1.3 % 이상인 것이다.

Description

연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물{ABRASIVE AND POLISHING SLURRY COMPOSITION COMPRISING THE SAME}
본 발명은 연마입자 및 그를 포함하는 연마 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 층간절연막(interlayer dielectric; ILD)과, 칩(chip)간 절연을 하는 얕은 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation; STI)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, 디싱, 스크래치, 에로젼, 부식 등의 표면 결함 발생 정도가 중요하고, CMP 공정 조건, 슬러리 조성물의 종류, 연마 패드의 종류 등에 의해 결정된다. 특히, STI 패턴에서 실리콘 질화막 또는 폴리막 정지 시, 산화막 필드영역에서 디싱 개선을 가지기 위한 방법으로 연마 슬러리 조성물 내의 디싱 개선 첨가제를 사용하거나, 첨가제의 pH나 분자량 또는 고분자 이온화도의 차이에 따라 디싱을 개선하는 방법을 사용하였으나, 스크래치가 발생하고, 디싱도 억제되지 않는 문제점이 있었다. 따라서, CMP 공정용으로 디싱 등의 표면 결함을 효과적으로 줄일 수 있는 연마입자가 요구된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 연마 대상막의 표면을 연마한 후 웨이퍼의 평탄도가 우수하고 디싱 등의 표면 결함의 형상을 효과적으로 줄이는 연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 0℃ 내지 1,000℃의 온도에서 분산제 흡착량이 연마입자 전체 무게 비율 대비 1.3 % 이상인 연마입자를 제공한다.
상기 흡착량은, 0℃ 내지 1,000℃의 온도에서 열중량 분석기(TGA) 측정시 총 중량 손실(total weight loss) 비율이 1.3 % 이상으로 측정되는 것일 수 있다.
상기 연마입자의 1차 입자 크기는, 5 nm 내지 100 nm이고, 2차 입자 크기는 50 nm 내지 300 nm인 것일 수 있다.
상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 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 연마입자의 형상은, 구형, 각형, 침상(針狀) 형상 및 판상(板狀) 형상으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 본 발명의 제1 측면에 따른 연마입자; 및 분산제;를 포함하는 연마용 슬러리 조성물을 제공한다.
상기 연마입자는, 상기 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.
상기 분산제는, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 암모늄염, 폴리메타크릴산, 폴리메타크릴산 암모늄염 및 폴리아크릴 말레익산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 음이온성 고분자 분산제; 또는 폴리비닐알콜(PVA), 에틸렌글리콜(EG), 글리세린, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌글리콜(PPG) 및 폴리비닐피롤리돈(PVP)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 비이온성 고분자 분산제;를 포함하는 것일 수 있다.
상기 분산제는, 상기 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.
상기 분산제는, 상기 연마입자에 상기 연마입자 대비 5 중량% 내지 20 중량% 흡착하는 것일 수 있다.
상기 연마입자 함량이 0.1 중량% 내지 5 중량%이고, 상기 분산제 함량이 10 중량% 내지 20 중량%일 때, 상기 연마입자의 분산제 흡착량은, 상기 연마입자 대비 5 중량% 초과 20 중량% 이하이고, 상기 연마입자 함량이 5 중량% 초과 10 중량% 이하이고, 상기 분산제 함량이 10 중량% 내지 20 중량%일 때, 연마입자의 분산제 흡착량은, 상기 연마입자 대비 1 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다.
상기 연마입자 함량이 0.1 중량% 내지 5 중량%이고, 상기 분산제 함량이 0.1 중량% 내지 5 중량%일 때, 상기 연마입자의 분산제 흡착량은, 상기 연마입자 대비 0.1 중량% 내지 5 중량%이고, 상기 연마입자 함량이 0.1 중량% 내지 5 중량%이고, 상기 분산제 함량이 5 중량% 초과 20 중량% 이하일 때, 상기 연마입자의 분산제 흡착량은, 상기 연마입자 대비 5 중량% 초과 20 중량% 이하인 것일 수 있다.
상기 연마용 슬러리 조성물은 반도체 소자의 얕은 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation; STI) 공정에서, 실리콘 질화막 또는 폴리막을 연마한 후에 산화막 영역에서 디싱 발생량이 300 Å 이하인 것일 수 있다.
산화막에 대한 실리콘 질화막의 연마 선택비가, 15 : 1 내지 20 : 1이거나, 산화막에 대한 실리콘 폴리막의 연마 선택비가, 100 : 1 내지 300 : 1인 것일 수 있다.
암모늄염 및 pH 조절제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 연마 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은 열중량 분석기(Thermogravimetric Analyzer; TGA)로 측정한 값을 통하여 연마입자의 분산제 흡착량의 차이에 의해 연마 후 패턴웨이퍼의 디싱이 변화하는 것을 확인하였고, 본 발명에 따른 연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물은 STI 공정에서 패턴웨이퍼의 산화막에 대한 실리콘 질화막 또는 폴리막을 선택적, 효율적인 연마를 가능하게 하면서도 산화막 영역에서의 디싱 발생량을 줄일 수 있고, 평탄도를 우수하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 비교예에 따른 TGA로 측정한 열중량 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 4에 따른 TGA로 측정한 열중량 분석 결과를 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 용어들은 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 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 0℃ 내지 1,000℃의 온도에서 분산제 흡착량이 연마입자 전체 무게 비율 대비 1.3 % 이상인 연마입자를 제공한다.
본 발명에 따르면, 열중량 분석기(Thermogravimetric Analyzer; TGA)로 측정한 값을 통하여 연마입자의 분산제 흡착량의 차이에 의해 디싱이 변화하는 것을 확인하였다. 또한, 본 발명에 따른 연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물은 STI 공정에서 실리콘 질화막 또는 폴리막 선택비가 필요한 패턴웨이퍼의 CMP 공정 이후 디싱 현상이 개선되어 평탄도가 우수한 막을 제공할 수 있다.
상기 흡착량은, 0℃ 내지 1,000℃의 온도에서 열중량 분석기(TGA) 측정시 총 중량 손실(total weight loss) 비율이 1.3 % 이상으로 측정되는 것일 수 있다. 구체적으로, 0℃ 내지 1,000℃의 온도에서 온도 증가 속도 10℃/min에서 N2 분위기 하에 열중량 분석을 수행할 수 있다.
열중량 분석기로 측정한 값은 연마입자와 분산제를 혼합한 연마 슬러리 조성물에서 연마입자에 흡착된 분산제의 중량 손실 값을 나타내는 것으로서, 열중량 분석 전 전처리 과정이 필요하다. 전처리 과정은, 예를 들어, 1 차로 연마 슬러리 조성물 30 ml를 30,000 rpm에 20 분 동안 원심분리기를 이용하여 원심분리를 실시하여 고형분과 상등액을 분리한다. 2차로 분리된 고형분에 물을 투입하여 30 ml를 채운 뒤, 배스 타입(Bath Type)의 소니케이터(Sonicator)를 이용하여 10 분간 재분산시킨다. 3 차로 2 차로 진행한 공정을 반복한다. 이렇게 슬러리 세정 공정을 반복하는 이유는 연마입자에 흡착된 분산제의 정확한 흡착량을 비교하기 위한 것이다. 마지막으로 재분산된 연마 슬러리 조성물 30 ml를 30,000 rpm에 20 분 동안 원심분리를 실시하여 상등액을 제거하고 고형분만 진공건조기를 사용하여 110℃로 6 시간 동안 건조하여 수분을 제거한다. 이때 진공건조 후 수분율은 2 % 이하가 되어야 한다. 이렇게 준비된 시료를 가지고 열중량 분석기로 측정한다.
열중량 분석기로 측정한 값은 연마입자와 분산제를 혼합한 연마 슬러리 조성물에서 연마입자에 흡착된 분산제의 중량 손실 값을 나타내는 것으로서, 열중량 분석기로 측정한 값이, 바람직하게는, 1.3 % 내지 2.2 % 중량 손실 값일 때 STI 패턴에서 실리콘 질화막 또는 폴리막 정지 시 산화막 필드 영역에서 디싱을 개선시키는 효과가 있다.
상기 연마입자의 BET 비표면적은, 100 m2/G 내지 300 m2/G인 것일 수 있다. 상기 연마입자의 BET 비표면적이 100 m2/G 미만인 경우 분산제 흡착 기능이 미미하고, 300 m2/G 초과인 경우 연마 대상막 표면에 스크래치를 발생시킬 우려가 있다.
상기 연마입자의 1차 입자 크기는, 5 nm 내지 100 nm이고, 2차 입자 크기는 50 nm 내지 300 nm인 것일 수 있다. 상기 연마입자가 1차 입자 평균 크기에 있어서, 5 nm 미만일 경우에는 연마율이 저하되는 문제점이 있고, 액상에서 연마 슬러리 조성물을 합성하기 때문에 입자 균일성을 확보하기 위해서 100 nm 이하이어야 한다. 또한, 2차 입자 평균 크기에 있어서, 50 nm 미만일 경우에는 연마입자의 크기에 대한 연마율이 감소하고, 선택비 구현이 어려운 문제점이 있을 수 있고, 300 nm 초과인 경우에는 디싱, 표면 결함, 연마율, 선택비의 조절이 어려운 문제점 있다.
상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 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 연마입자의 형상은, 구형, 각형, 침상(針狀) 형상 및 판상(板狀) 형상으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있으며, 분산제가 잘 부착되는 형상이라면 어느 형상이든 제한되지 않는다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 본 발명의 제1 측면에 따른 연마입자; 및 분산제;를 포함하는 연마용 슬러리 조성물을 제공한다.
상기 연마입자는, 상기 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다. 상기 연마 슬러리 조성물 중 상기 연마입자의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우, 연마 시 연마 대상막, 예를 들어, 실리콘 질화막 또는 폴리막을 충분히 연마하지 못하여 평탄화율이 저하될 우려가 있고, 상기 연마입자의 함량이 10 중량% 초과일 경우, 결함 및 스크래치 등 표면 결함의 원인이 될 우려가 있다.
상기 분산제는, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 암모늄염, 폴리메타크릴산, 폴리메타크릴산 암모늄염 및 폴리아크릴 말레익산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 음이온성 고분자 분산제; 또는 폴리비닐알콜(PVA), 에틸렌글리콜(EG), 글리세린, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌글리콜(PPG) 및 폴리비닐피롤리돈(PVP)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 비이온성 고분자 분산제;를 포함하는 것일 수 있다.
상기 분산제는, 상기 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다. 상기 분산제가 음이온성 고분자일 경우, 0.1 중량% 미만이면 질화막 보호 성능이 저하되어 선택비가 낮아지고, 10 중량% 초과이면 연마 슬러리 조성물 내에서 반응하여 응집 현상을 발생시키는 문제점이 있다. 상기 분산제가 비이온성 고분자일 경우, 0.1 중량% 미만이면 폴리막에 대한 자동연마정지 기능이 저하되고, 10 중량% 초과이면 비이온성 고분자의 소수성으로 인하여 연마 후 연마대상막에 연마입자 재부착 등 오염이 문제가 될 수 있다.
상기 분산제는, 상기 연마입자에 상기 연마입자 대비 5 중량% 내지 20 중량% 흡착하는 것일 수 있다. 상기 연마입자의 함량을 고정하고, 상기 분산제의 함량을 변화시키면, 분산제의 함량이 증가할수록 연마입자의 분산제 흡착량은 증가하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 연마입자 함량이 0.1 중량% 내지 5 중량%이고, 상기 분산제 함량이 0.1 중량% 내지 5 중량%일 때, 상기 연마입자의 분산제 흡착량은, 상기 연마입자 대비 0.1 중량% 내지 5 중량%이고, 상기 연마입자 함량이 0.1 중량% 내지 5 중량%이고, 상기 분산제 함량이 5 중량% 초과 20 중량% 이하일 때, 상기 연마입자의 분산제 흡착량은, 상기 연마입자 대비 5 중량% 초과 20 중량% 이하인 것일 수 있다.
상기 분산제의 함량을 고정하고, 상기 연마입자의 함량을 변화시키면, 연마입자의 함량이 감소할수록 연마입자의 분산제 흡착량은 증가하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 연마입자 함량이 0.1 중량% 내지 5 중량%이고, 상기 분산제 함량이 10 중량% 내지 20 중량%일 때, 상기 연마입자의 분산제 흡착량은, 상기 연마입자 대비 5 중량% 초과 20 중량% 이하이고, 상기 연마입자 함량이 5 중량% 초과 10 중량% 이하이고, 상기 분산제 함량이 10 중량% 내지 20 중량%일 때, 연마입자의 분산제 흡착량은, 상기 연마입자 대비 1 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다.
암모늄염 및 pH 조절제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 연마 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 암모늄염은, 암모늄 나이트레이트, 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 및 암모늄 아스코르베이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 pH 조절제는, 금속 또는 연마기의 부식을 방지하고, 금속 산화가 쉽게 일어나는 pH 범위를 구현하기 위하여 사용되는 물질로서 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 질산, 염산, 인산, 황산, 불산, 브롬산, 요오드산 및 그의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 무기산 또는 무기산염; 및 포름산, 말론산, 말레인산, 옥살산, 초산, 아디프산, 구연산, 아디프산, 아세트산, 프로피온산, 푸마르산, 유산, 살리실산, 피멜린산, 벤조산, 숙신산, 프탈산, 부티르산, 글루타르산, 글루타민산, 글리콜산, 락트산, 아스파라긴산, 타르타르산 및 그의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 유기산 또는 유기산염;으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 연마용 슬러리 조성물은 반도체 소자의 얕은 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation; STI) 공정에서, 실리콘 질화막 또는 폴리막을 연마한 후에 산화막 영역에서 디싱 발생량이 300 Å 이하인 것일 수 있다.
산화막에 대한 실리콘 질화막의 연마 선택비가, 15 : 1 내지 20 : 1이고, 산화막에 대한 실리콘 폴리막의 연마 선택비가, 100 : 1 내지 300 : 1인 것일 수 있다. 상기 연마 슬러리 조성물이 지나치게 높은 연마 선택비를 나타내는 경우, 상기 실리콘 질화막 또는 폴리막을 연마 정지층으로 사용하는 공정에서, 이러한 산화막 영역이 과연마되어 디싱 발생량이 증가할 수 있다.
본 발명의 연마용 슬러리 조성물은 STI 공정에서 패턴웨이퍼의 산화막에 대한 실리콘 질화막 또는 폴리막을 선택적, 효율적인 연마를 가능하게 하면서도 산화막 영역에서의 디싱 발생량을 줄일 수 있고, 평탄도를 우수하게 하는 효과가 있다.
이하, 하기 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 그에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
[비교예]
0℃ 내지 1,000℃의 온도에서 온도 증가 속도 10 ℃/min에서 Air 분위기 하에서 열중량 분석(TGA)을 수행하였다. 열중량 분석 결과 중량 손실 값 1.055 %를 나타내는 연마입자 10 중량%와 분산제로서 폴리아크릴산염을 2.5 중량%를 첨가하여 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 1]
열중량 분석 결과 중량 손실 값이 1.375 %인 것과 분산제로서 폴리아크릴산염을 7.5 중량% 첨가한 것을 제외하고 비교예와 동일한 조건으로 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
열중량 분석 결과 중량 손실 값이 1.629 %인 것과 분산제로서 폴리아크릴산염을 15 중량% 첨가한 것을 제외하고 비교예와 동일한 조건으로 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 3]
열중량 분석 결과 중량 손실 값이 1.915 %인 것과 연마입자 5 중량%를 첨가한 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 조건으로 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 4]
열중량 분석 결과 중량 손실 값이 2.145 %인 것과 연마입자 3 중량%를 첨가한 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 조건으로 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 및 실시예 1 내지 4의 연마 슬러리 조성물을 이용하여 하기와 같은 연마 조건으로 웨이퍼를 연마하였다.
[연마 조건]
1. 연마기: Elastic ST (300mm, KCTECH 社)
2. 패드: IC-1070 (Rohm&Hass 社)
3. 연마 시간: 60 sec
4. 플레이튼 RPM (Platen RPM): 103
5. 스핀들 RPM (Spindle RPM): 97
6. 압력: 3.8 psi
7. 유량 (Flow rate): 200 ml/min
8. 사용된 웨이퍼: PE-TEOS
하기 표 1은 본 발명의 비교예, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 연마 슬러리 조성물의 연마입자 대비 분산제 흡착량, 2차 입도, 분산성, CMP 공정 후 산화막 연마율, 디싱, 스크래치를 나타낸 것이다.
구분 TGA 분산제
함량		 연마 슬러리 조성물 CMP 공정 후
중량
손실
(%)		 연마입자
대비
(중량%)		 연마입자
(중량%)		 2차
입도
(nm)		 분산성
(dD)		 산화막
연마율
(Å/min)		 디싱
(Å)		 스크래치
(ea)
비교예 1.055 2.5 10 100 3 1800 316 50
실시예 1 1.375 7.5 10 100 30 1800 292 30
실시예 2 1.629 15 10 100 40 1800 271 100
도 1은 본 발명의 비교예에 따른 TGA로 측정한 열중량 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 초록색 실선은 중량 손실 비율(%)을 나타내는 것이고, 파란색 실선은 온도 차이(℃/mg)를 나타내는 것이고, 자주색 실선은 열흐름(heat flow, W/g)을 나타내는 것이다.
표 1을 참조하면, 연마입자 함량을 10 중량%로 고정하고, 분산제 함량을 변화시켰을 때 분산제 함량이 증가할수록 연마입자의 분산제 흡착량이 증가한 것을 TGA 중량 손실 값을 통하여 알 수 있다.
하기 표 2는 본 발명의 실시예 2 내지 실시예 4에 따른 연마 슬러리 조성물의 연마입자 대비 분산제 흡착량, 2차 입도, 분산성, CMP 공정 후 산화막 연마율, 디싱, 스크래치를 나타낸 것이다.
구분 TGA 분산제
함량		 연마 슬러리 조성물 CMP 공정 후
중량
손실
(%)		 연마입자
대비
(중량%)		 연마입자
(중량%)		 2차
입도
(nm)		 분산성
(dD)		 산화막
연마율
(Å/min)		 디싱
(Å)		 스크래치
(ea)
실시예 2 1.629 15 10 100 40 1800 271 100
실시예 3 1.915 15 5 100 3 1800 195 50
실시예 4 2.145 15 3 100 0 1800 171 1
도 2는 본 발명의 실시예 4에 따른 TGA로 측정한 열중량 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 도 2 및 표 2를 참조하면, 총 중량 손실이 2.145 %가 된 것을 알 수 있고, 분산제 함량을 15 중량%로 고정하고, 연마입자 함량을 변화시켰을 때 연마입자 함량이 감소할수록 연마입자의 분산제 흡착량이 증가한 것을 TGA 중량 손실 값을 통하여 알 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 제한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 0℃ 내지 1,000℃의 온도에서 분산제 흡착량이 연마입자 전체 무게 비율 대비 1.3 % 이상이고,
    상기 흡착량은, 0℃ 내지 1,000℃의 온도에서 TGA(열중량 분석기) 측정시 총 중량 손실(total weight loss) 비율이 1.3 % 내지 2.2 %인 것인,
    연마입자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자의 1차 입자 크기는, 5 nm 내지 100 nm이고, 2차 입자 크기는 50 nm 내지 300 nm인 것인, 연마입자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 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,
    연마입자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자의 형상은, 구형, 각형, 침상(針狀) 형상 및 판상(板狀) 형상으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 연마입자.
  6. 제1항, 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항의 연마입자; 및
    분산제;
    를 포함하고,
    상기 분산제는,
    폴리아크릴산, 폴리아크릴산 암모늄염, 폴리메타크릴산, 폴리메타크릴산 암모늄염 및 폴리아크릴 말레익산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 음이온성 고분자 분산제; 또는
    폴리비닐알콜(PVA), 에틸렌글리콜(EG), 글리세린, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌글리콜(PPG) 및 폴리비닐피롤리돈(PVP)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 비이온성 고분자 분산제;
    를 포함하는 것인,
    연마용 슬러리 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연마입자는, 상기 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것인, 연마용 슬러리 조성물.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 분산제는, 상기 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것인, 연마용 슬러리 조성물.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 분산제는, 상기 연마입자에 상기 연마입자 대비 5 중량% 내지 20 중량% 흡착하는 것인, 연마용 슬러리 조성물.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 연마입자 함량이 0.1 중량% 내지 5 중량%이고, 상기 분산제 함량이 10 중량% 내지 20 중량%일 때, 상기 연마입자의 분산제 흡착량은, 상기 연마입자 대비 5 중량% 초과 20 중량% 이하이고,
    상기 연마입자 함량이 5 중량% 초과 10 중량% 이하이고, 상기 분산제 함량이 10 중량% 내지 20 중량%일 때, 연마입자의 분산제 흡착량은, 상기 연마입자 대비 1 중량% 내지 5 중량%인 것인, 연마용 슬러리 조성물.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 연마입자 함량이 0.1 중량% 내지 5 중량%이고, 상기 분산제 함량이 0.1 중량% 내지 5 중량%일 때, 상기 연마입자의 분산제 흡착량은, 상기 연마입자 대비 0.1 중량% 내지 5 중량%이고,
    상기 연마입자 함량이 0.1 중량% 내지 5 중량%이고, 상기 분산제 함량이 5 중량% 초과 20 중량% 이하일 때, 상기 연마입자의 분산제 흡착량은, 상기 연마입자 대비 5 중량% 초과 20 중량% 이하인 것인, 연마용 슬러리 조성물.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 연마용 슬러리 조성물은 반도체 소자의 얕은 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation; STI) 공정에서, 실리콘 질화막 또는 폴리막을 연마한 후에 산화막 영역에서 디싱 발생량이 300 Å 이하인 것인, 연마용 슬러리 조성물.
  14. 제6항에 있어서,
    산화막에 대한 실리콘 질화막의 연마 선택비가, 15 : 1 내지 20 : 1이거나,
    산화막에 대한 실리콘 폴리막의 연마 선택비가, 100 : 1 내지 300 : 1인 것인, 연마용 슬러리 조성물.
  15. 제6항에 있어서,
    암모늄염 및 pH 조절제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 연마 첨가제를 더 포함하는 것인, 연마용 슬러리 조성물.
KR1020150034907A 2015-03-13 2015-03-13 연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물 KR101732421B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150034907A KR101732421B1 (ko) 2015-03-13 2015-03-13 연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물
PCT/KR2016/001700 WO2016148409A1 (ko) 2015-03-13 2016-02-22 연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물
TW105107661A TWI591133B (zh) 2015-03-13 2016-03-11 研磨劑及包括研磨劑之拋光漿液組合物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150034907A KR101732421B1 (ko) 2015-03-13 2015-03-13 연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160109813A KR20160109813A (ko) 2016-09-21
KR101732421B1 true KR101732421B1 (ko) 2017-05-08

Family

ID=56920331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150034907A KR101732421B1 (ko) 2015-03-13 2015-03-13 연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101732421B1 (ko)
TW (1) TWI591133B (ko)
WO (1) WO2016148409A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102275429B1 (ko) * 2017-12-11 2021-07-12 주식회사 케이씨텍 Cmp용 슬러리 조성물 및 이에 포함된 연마입자
KR20200057374A (ko) * 2018-11-16 2020-05-26 주식회사 케이씨텍 연마 슬러리 조성물 및 그의 제조방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4278773B2 (ja) * 1999-04-30 2009-06-17 花王株式会社 研磨液組成物
KR100584007B1 (ko) * 2004-12-31 2006-06-02 주식회사 케이씨텍 연마용 슬러리 및 이의 제조 방법
US7709053B2 (en) * 2004-07-29 2010-05-04 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of manufacturing of polymer-coated particles for chemical mechanical polishing
WO2010036358A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Rhodia Operations Abrasive compositions for chemical mechanical polishing and methods for using same
KR101472856B1 (ko) * 2012-11-07 2014-12-17 한양대학교 산학협력단 친환경 sti 공정용 연마 슬러리 및 이를 이용한 연마 방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016148409A1 (ko) 2016-09-22
TWI591133B (zh) 2017-07-11
TW201638240A (zh) 2016-11-01
KR20160109813A (ko) 2016-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102210012B (zh) 研磨剂、研磨方法和半导体集成电路装置的制造方法
TWI384059B (zh) A method for manufacturing an abrasive, a polishing method, and a semiconductor integrated circuit device for a semiconductor integrated circuit device
CN101490201A (zh) 用于抛光氮化硅材料的组合物及方法
TWI805556B (zh) 表面處理組合物
KR20110097437A (ko) 연마 슬러리 및 그를 이용한 절연막 평탄화 방법
KR100624594B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법
JP2005236275A (ja) 化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法
JP2023164473A (ja) Ｃｍｐ研磨液及び研磨方法
KR101732421B1 (ko) 연마입자 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물
KR101751695B1 (ko) 연마용 슬러리 조성물
CN111748284B (zh) 研磨用组合物
JP6279156B2 (ja) 研磨用組成物
KR20190063988A (ko) 연마용 슬러리 조성물
KR102279324B1 (ko) 연마 슬러리 조성물
CN112480824A (zh) 研磨用组合物、研磨方法及半导体基板的制造方法
KR20090026984A (ko) 절연막의 화학기계적 연마용 슬러리 조성물
KR20170040036A (ko) 유기막 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법
KR101935965B1 (ko) Ild 연마 공정용 슬러리 조성물
KR101470977B1 (ko) 슬러리 조성물
KR102164777B1 (ko) 연마 슬러리 조성물
KR101618662B1 (ko) 분산제 및 이를 포함하는 연마 슬러리
KR101472856B1 (ko) 친환경 sti 공정용 연마 슬러리 및 이를 이용한 연마 방법
KR20210076571A (ko) Sti 공정용 연마 슬러리 조성물
KR20150042321A (ko) 슬러리 조성물 및 그 제조방법
KR101483452B1 (ko) 슬러리 조성물

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