KR102384583B1 - 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents

화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법이 개시된다. 개시된 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 산화세륨 (A), 단당류에서 유래하는 골격을 갖는 화합물 (B), 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물 (C), 아미노기를 포함하는 화합물 (D) 및 용매 (E)를 포함하고, pH가 3 내지 6.5의 범위이다. 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 실리콘 산화막에 대한 연마율이 높고 실리콘 질화막에 대한 연마율이 낮아, 우수한 연마 선택비를 나타내며, 우수한 분산 안정성을 갖는다.

Description

화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 {SLURRY COMPOSITION FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE BY USING THE SAME}
본 발명은 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 실리콘 산화막에 대한 연마율이 높고 실리콘 질화막에 대한 연마율이 낮아, 우수한 연마 선택비를 나타내는 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 DRAM 또는 플래시 메모리 소자 등과 같은 반도체 소자의 소자 간 전기적인 분리를 위해서 쉘로우 트렌치 소자 분리(Shallow Trench Isolation, STI) 공정이 사용되고 있다. 이러한 STI공정은 연마 정지막 등이 형성된 실리콘 기판상에 에칭 또는 포토리소그래피를 이용하여 트렌치를 형성하는 단계, 실리콘 산화물과 같은 절연물질로 트렌치를 충전시키는 단계 및 과량의 절연 물질로 인하여 생긴 단차(step height)를 제거하는 평탄화 공정 단계 등을 포함하여 이루어진다.
상기 평탄화 공정을 위해서 최근에는 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 방법이 가장 널리 사용되고 있는데, 상기 CMP방법은 연마 장치의 연마 패드와 웨이퍼(wafer) 사이에, 연마입자 및 다양한 화학 성분을 포함하는 슬러리 조성물을 공급하면서, 상기 웨이퍼와 연마 패드를 접촉시키고 이들을 상대적으로 이동시켜, 상기 연마 입자 등으로 실리콘 기판을 기계적으로 연마하면서 상기 화학 성분 등의 작용으로 실리콘 기판을 화학적으로 연마하는 방법이다.
연마 정지막으로는 실리콘 질화막이 일반적으로 사용되고 있어서, CMP용 슬러리 조성물은 연마 정지막인 실리콘 질화막에 대한 연마율이 낮고 실리콘 산화막에 대한 연마율이 높은 연마 선택비를 나타낼 것이 요구되고 있다.
본 발명은 실리콘 산화막에 대한 연마율이 높고 실리콘 질화막에 대한 연마율이 낮아 우수한 연마 선택비를 나타내는 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 또한 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 이용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 산화세륨, 단당류에서 유래하는 골격을 갖는 화합물, 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물, 아미노기를 포함하는 화합물 및 용매를 포함하며, pH가 3 내지 6.5인, 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 제공한다.
상기 산화세륨은 제타 포텐셜로 측정되는 표면 전하의 값이 양의 값을 가질 수 있다.
상기 단당류에서 유래하는 골격을 갖는 화합물은 에리트리톨, 자일리톨, 소르비톨, 만니톨, 이노시톨, 락티톨, 말티톨, 이소물티톨을 포함하는 당 알코올류에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물은 상기 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물은 글루콘산, 타르타르산, 말산, 시트르산, 락트산, 글리콜산, 바이신, 세린, 트레오닌 및 그 유도체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 아미노기를 포함하는 화합물은 트리스[2-(이소프로필아미노)에틸]아민, 트리스[2-(에틸아미노)에틸]아민, 트리스[2-(메틸아미노)에틸]아민, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라에틸에틸렌디아민, N,N'-디에틸-N,N'-디에틸에틸렌디아민, N,N-디에틸-N',N'-디메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'',N''-펜타메틸디에틸렌트리아민, N,N'-디메틸에틸렌디아민, N,N'-디에틸에틸렌디아민, N,N'-비스(2-히드록시에틸)에틸렌디아민, N,N-디메틸-N'-에틸에틸렌디아민, N,N-디에틸-N'-메틸에틸렌디아민, N,N,N'-트리메틸에틸렌디아민, N,N,N'-트리에틸에틸렌디아민, N-에틸-N'-메틸에틸렌디아민, 1-(2-아미노에틸)피롤리딘, 2-(2-(메틸아미노)-에틸아미노)-에탄올, 1-(2-아미노에틸)피페리딘, 4-(3-아미노프로필)모폴린, 4-(2-아미노에틸)모폴린, 피페라진, 1-메틸피페라진, 2-메틸피페라진, 1-에틸피페라진, 1-이소프로필피페라진, 1-부틸피페라진, 1-(2-메톡시에틸)피페라진, 1-(2-에톡시에틸)피페라진, 1,2,4-트리메틸피페라진, 2,3,5,6-테트라메틸피페라진, 1-(2-아미노에틸)피페라진, 1-(2-히드록시에틸)피페라진, 1,4-디메틸피페라진, 2,6-디메틸피페라진, 2,5-디메틸피페라진, 2-피페라지노에틸아민, 1,4-비스(3-아미노프로필)피페라진, 1-[2-(디메틸아미노)에틸]피페라진, N,N'-비스-(2-히드록시에틸)-2,5-디메틸피페라진 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 용매는 탈이온수일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 이용하여 연마하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 실리콘 산화막에 대한 연마율이 높고 실리콘 질화막에 대한 연마율이 낮아 우수한 연마 선택비를 나타내어, CMP 공정에서 반도체 디바이스의 표면으로부터 실리콘 질화막에 우선하여 실리콘 산화막을 선택적으로 제거하는데 효과적이다.
이하에서는 본 발명의 일 구현예에 따른 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법에 관하여 상세히 설명하지만, 본 발명이 하기의 구현예에 한정되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다향한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 즉, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 산화세륨 (A), 단당류에서 유래하는 골격을 갖는 화합물 (B), 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물 (C), 아미노기를 포함하는 화합물 (D) 및 용매 (E)를 포함할 수 있으며, pH가 3 내지 6.5의 범위일 수 있다.
연마입자로서 포함되는 상기 산화세륨 (A)는, 제타 포텐셜 값이 양의 값을 가질 수 있으며, 바람직하게는 제타 포텐셜 값이 10 내지 50mV일 수 있다. 상기 산화세륨 (A)의 제타 포텐셜 값이 양의 값을 가짐으로써, 실리콘 산화막 표면의 극성이 음의 값을 나타냄에 따라 상기 산화세륨 (A)와 상기 실리콘 산화막의 표면 사이의 인력에 의하여 연마 효율이 증대되어 단차를 가지는 패턴에서의 초기 연마 속도가 느린 로딩 이펙트(loading effect)가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상기 산화세륨 (A)는 실리카 입자나 산화알루미늄 입자에 비해 경도가 낮지만 Si와 Ce 원자 간에 Si-O-Ce 결합이 형성되는 화학적 연마 메커니즘에 의해 유리나 반도체 기판과 같은 규소를 포함하는 면의 연마 속도가 매우 빨라 반도체 기판의 연마에 유리하다. 상기 산화세륨 (A)는 특별히 이에 제한되는 것은 아니지만, 세륨염 용액으로부터 습식 침전법으로 제조된 콜로이드성 세리아를 사용할 수 있으며, 바람직한 예로는 'HC60'(로디아(Rhodia)社 제조)을 사용할 수 있다.
상기 산화세륨 (A)의 1차 입자의 크기(BET 표면적 측정)는 약 1 nm 내지 약 100 nm 이고, 2차 입자의 크기는 약 30 nm 내지 약 300 nm인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 산화세륨 (A) 2차 입자의 크기가 30 nm 미만인 경우 세정성이 저하되고, 대상막에 대한 연마속도가 저해되어 연마효율이 떨어질 수 있고, 반대로 300 nm를 초과하는 경우 분산 안정성이 저해되어 스크래치와 같은 표면 결함 우려가 있다. 연마 대상막의 적절한 연마 속도와 상기 슬러리 조성물 내에서의 분산 안정성 등을 고려하여 30 내지 300nm, 바람직하게는 50 내지 200nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 상기 산화세륨 (A)는 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 전체에 대하여 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게 0.2 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 단당류에서 유래하는 골격을 갖는 화합물 (B)는 에리트리톨, 자일리톨, 소르비톨, 만니톨, 이노시톨, 락티톨, 말티톨, 이소물티톨을 포함하는 당 알코올류에서 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있으며, 상기 단당류에서 유래하는 골격을 갖는 화합물 (B)는 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 전체에 대하여 약 0.05 내지 1 중량%로 포함될 수 있다.
상기 단당류에서 유래하는 골격을 갖는 화합물 (B)는, 반도체 디바이스의 표면을 연마할 때 연마 정지막에 대해 특히 높은 연마 억제 효과를 나타내고, 특히 상기 아미노기를 포함하는 화합물 (D)과 함께 사용될 때 현저히 높은 연마 억제 상승 효과를 나타내기 때문에 더욱 바람직하다.
상기 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물 (C)는 하나의 화합물 내에 카르복실기 및 하이드록시기를 모두 포함하는 화합물로서, 바람직하게는 탄소 사슬의 말단에 카르복실기를 포함하고, 탄소 사슬의 수소들이 하이드록시기로 치환된 것일 수 있으며, 하이드록시기와 아미노기로 모두 치환된 것일 수 있다. 상기 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물 (C)는 화학 기계적 연마 슬러리 조성물의 선택성 향상 및 분산안정성의 향상에 기여한다. 또한, 상기 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물 (C)는 1개 또는 2개의 말단 카르복시기 및 1개 이상의 하이드록시기를 가지고 있어 킬레이트성을 지니며, pH 조절제로서의 역할도 갖는다.
상기 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물 (C)는 반드시 이에 제한되는 것은 아니지만, 비제한적인 예로 글루콘산, 타르타르산, 말산, 시트르산, 락트산, 글리콜산, 바이신, 세린, 트레오닌 및 그 유도체로 이루어진 군에서 1종 또는 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 글루콘산, 락트산, 글리콜산 또는 바이신 등을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물 (C)는 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 전체에 대하여 0.001 내지 1 중량%, 바람직하게 0.001 내지 0.01 중량%로 포함될 수 있다. 상기 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물 (C)의 함량이 0.001 중량% 미만인 경우 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물의 연마 선택비가 크게 향상되지 않을 수 있고, 1 중량%를 초과하는 경우 상기 화학 기계적 연마 슬러리는 연마 특성이 저하되고, 조성물의 분산 안정성이 감소하여 응집이 발생하고 이로 인해 마이크로 스크래치 및 결함(defect)이 발생할 수 있다.
상기 아미노기를 포함하는 화합물 (D)는, 트리스[2-(이소프로필아미노)에틸]아민, 트리스[2-(에틸아미노)에틸]아민, 트리스[2-(메틸아미노)에틸]아민, 1,2-비스(디메틸아미노)에탄, N,N,N',N'-테트라에틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N'-디에틸-N,N'-디에틸에틸렌디아민, N,N-디에틸-N',N'-디메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'',N''-펜타메틸디에틸렌트리아민, N,N'-디메틸에틸렌디아민, N,N'-디에틸에틸렌디아민, N,N'-비스(2-히드록시에틸)에틸렌디아민, N,N-디메틸-N'-에틸에틸렌디아민, N,N-디에틸-N'-메틸에틸렌디아민, N,N,N'-트리메틸에틸렌디아민, N,N,N'-트리에틸에틸렌디아민, N-에틸-N'-메틸에틸렌디아민, 1-(2-아미노에틸)피롤리딘, 2-(2-(메틸아미노)-에틸아미노)-에탄올, 1-(2-아미노에틸)피페리딘, 4-(3-아미노프로필)모폴린, 4-(2-아미노에틸)모폴린, 피페라진, 1-메틸피페라진, 2-메틸피페라진, 1-에틸피페라진, 1-이소프로필피페라진, 1-부틸피페라진, 1-(2-메톡시에틸)피페라진, 1-(2-에톡시에틸)피페라진, 1,2,4-트리메틸피페라진, 2,3,5,6-테트라메틸피페라진, 1-(2-아미노에틸)피페라진, 1-(2-히드록시에틸)피페라진, 1,4-디메틸피페라진, 2,6-디메틸피페라진, 2,5-디메틸피페라진, 2-피페라지노에틸아민, 1,4-비스(3-아미노프로필)피페라진, 1-[2-(디메틸아미노)에틸]피페라진, N,N'-비스-(2-히드록시에틸)-2,5-디메틸피페라진 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다. 상기 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물 (C)는 반드시 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 전체에 대하여 0.005 내지 0.05 중량%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 0.005 중량% 미만이면 바람직하지 않은 연마 특성을 나타낼 수 있고, 0.05 중량% 초과이면 실리콘 질화막의 제거율이 상승될 수 있다.
상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물에 포함되는 용매 (E)는 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물에 사용되는 것이면 어느 것이나 사용할 수 있고, 예들 들어 탈이온수를 사용할 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 용매 (E)의 함량은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 상기 산화세륨 (A), 상기 단당류에서 유래하는 골격을 갖는 화합물 (B), 상기 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물 (C), 상기 아미노기를 포함하는 화합물 (D) 및 추가적인 첨가제의 함량을 제외한 나머지 함량일 수 있다.
한편, 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 분산 안정성과 연마 선택비 측면에서 pH가 3 내지 6.5의 범위일 수 있다. pH가 3 미만일 경우, 실리콘 산화막의 제거율이 급격히 저하되어 바람직하지 않은 연마특성을 나타낼 수 있고, Ph가 6.5 초과일 경우, 바람직하지 않은 연마특성을 나타내거나, pH 안정성 및 분산 안정성이 감소하여 응집이 발생하고 이로 인해 마이크로 스크래치 및 결함(defect)이 발생할 수 있다.
상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물은 pH를 조절 할 수 있는 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있으며, 산, 염기, 완충제 또는 pH 조절제로 pH 값을 조절할 수 있고, 구체적으로는 아세트산과 같은 카르복시산, 암모늄염 화합물, KOH 또는 질산 등을 포함할 수 있다.
상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은, 분산 안정성과 연마 선택비가 우수하며, 특히 실리콘 산화막에 대한 연마율이 높고 실리콘 질화막에 대한 연마율이 낮아, CMP 공정에서 반도체 디바이스의 표면으로부터 실리콘 질화막에 우선하여 실리콘 산화막을 선택적으로 제거하는데 효과적으로 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 연마 선택비가 바람직하게 50:1 이상, 가장 바람직하게는 100:1이상일 수 있다.
한편, 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은, 산화세륨 (A), 단당류에서 유래하는 골격을 갖는 화합물 (B), 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물 (C), 아미노기를 포함하는 화합물 (D), 용매 (E) 및 기타 첨가제와 같은 모든 성분을 포함하는 1액형 슬러리 조성물 형태로 제공될 수도 있고, 필요에 따라 2-용기, 또는 3개 이상의 용기에 상기 성분들을 각기 저장된 후 사용 시점 또는 사용 시점 부근에서 이를 혼합하는 2액형 또는 3액형 슬러리 조성물 형태로 제공될 수도 있다. 이러한 제공 형태의 선택 및 저장 성분 조합은 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자의 지식에 속하며, 혼합 비율을 변화시킴으로써 전체적인 연마 특성 및 연마 속도를 조정할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 소자를 제조하는 방법은 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 사용하여 실리콘 질화막이 포함된 실리콘 산화막 패턴을 연마하는 단계를 포함한다. 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 사용하여 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 연마하는 방법은 종래 일반적으로 사용되는 연마 방법 및 조건이면 어느 것이나 사용할 수 있으며, 본 발명에서 특별히 한정되지 않는다. 따라서, 본 명세서에서는 그 구체적인 설명에 대해서는 생략한다.
이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1~6
HC60, 소르비톨, 글루콘산, 락트산, 바이신 및 테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA)을 하기 표 1에 나타낸 비율로 하고, 탈 이온수 및 pH 조절을 위한 질산을 투입한 후 매체 교반식 분말 분쇄기로 분쇄/분산한 다음, 첨가제 및 탈 이온수와 혼합하여 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 1
소르비톨, 글루콘산 및 테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA)을 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 2
글루콘산 및 테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA)을 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 3
소르비톨 및 테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA)을 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 4
소르비톨 및 글루콘산을 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 5
테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA)을 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 6
글루콘산을 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 7
글루콘산을 0.05 중량% 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 8
pH를 7로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 9
pH를 9로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 10
pH를 2.8로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.
실험예 1
상기 실시예 1 내지 6 및 상기 비교예 1 내지 10에서 제조된 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 이용하여 하기 연마기 및 연마조건대로 연마를 수행하여, 실리콘 산화막(플라즈마 화학 증착에 의해 형성된 PETEOS 실리콘 산화막) 및 실리콘 질화막에 대한 연마율을 측정하고, 실리콘 산화막의 연마 선택비를 계산하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
연마기 및 연마조건
연마기 : 폴리 400(Poli 400, G&P Technology社 제조)
연마 패드 : IC1000(다우사)
연마 시간(Polishing time) : 60sec
Platen rpm : 93rpm
Head rpm : 87rpm
Flow rate : 100ml/min.
Pressure : 3psi
조성물 pH HC60
(중량%) 		Sorbitol
(중량(%) 		Gluconic acid
(중량%) 		Lactic acid
(중량%) 		Bicine
(중량%) 		TMEDA
(중량%) 		PETEOS 연마율
(A/ min ) 		SiN
연마율
(A/ min ) 		선택비
실시 예 1 4 0.3 0.4 0.004 0.025 4652 26 179
실시 예 2 4 0.3 0.4 0.01 0.025 3005 26 116
실시 예 3 3.5 0.3 0.4 0.002 0.025 4288 18 238
실시 예 4 4 0.3 0.4 0.020 0.012 3696 13 284
실시 예 5 4 0.3 0.4 0.01 0.012 3819 29 132
실시 예
6		 6 0.3 0.4 0.02 0.02 2960 22 134
비교예
1		 4 0.3 5757 901 6
비교예
2		 4 0.3 0.4 4333 467 9
비교예
3		 4 0.3 0.004 4319 790 5
비교예
4		 4 0.3 0.025 4827 717 7
비교예
5		 4 0.3 0.4 0.004 3757 213 18
비교예
6		 4 0.3 0.4 0.025 4834 446 11
비교예
7		 4 0.3 0.4 0.05 0.025 1495 30 50
비교예
8		 7 0.3 0.4 0.004 0.025 1731 79 22
비교예
9		 9 0.3 0.4 0.004 0.025 침전
비교예
10		 2.8 0.3 0.25 0.002 0.025 97 10 10
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 6에서는 실리콘 산화막의 실리콘 질화막에 대한 연마 선택비가 116~284로 매우 높게 나타났으나, 비교예 1 내지 10에서는 실리콘 산화막의 실리콘 질화막에 대한 연마 선택비가 5~50으로 현저히 낮게 나타나고 있음을 확인할 수 있다.
특히, 실시예 1과 비교예 8 내지 10을 비교하면, pH가 4인 실시예 1의 화학 기계적 연마 슬러리 조성물은 실리콘 산화막의 실리콘 질화막에 대한 연마 선택비가 179인데 비하여, pH가 7인 비교예 8의 경우 연마 선택비가 50, pH가 9인 비교예 9의 경우 아예 연마율 측정이 불가능하였고, pH가 2.8인 비교예 10의 경우 연마 선택비가 10으로 측정되어, 적게는 3.6배, 많게는 18배까지 연마 선택비의 차이가 있는 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 1과 비교예 5를 비교하면, TMEDA를 0.025 중량% 포함하는 실시예 1의 화학 기계적 연마 슬러리 조성물은 실리콘 산화막의 실리콘 질화막에 대한 연마 선택비가 179인데 비하여, TMEDA를 포함하지 않는 비교예 5의 경우 연마 선택비가 18로 측정되어, 약 10배 정도의 현저한 연마 선택비의 차이가 있는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 실시예를 참조하여 설명하였지만 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 산화세륨, 단당류에서 유래하는 골격을 갖는 화합물, 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물, 아미노기를 포함하는 화합물 및 용매를 포함하며, pH가 3 내지 6.5이고,
    실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 연마 선택비가 100:1이상인, 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물에 있어서,
    상기 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물은 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 0.001 내지 0.01 중량%로 포함되는 것이고,
    상기 단당류에서 유래하는 골격을 갖는 화합물은 소르비톨을 포함하는 당알코올류를 포함하며,
    상기 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물은 글루콘산, 락트산 및 바이신으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 아미노기를 포함하는 화합물은 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민을 포함하는 것인, 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화세륨은 제타 포텐셜 값이 양의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 단당류에서 유래하는 골격을 갖는 화합물은 에리트리톨, 자일리톨, 만니톨, 이노시톨, 락티톨, 말티톨, 이소물티톨을 포함하는 당 알코올류에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 카르복실기 및 하이드록시기를 포함하는 화합물은 타르타르산, 말산, 시트르산, 글리콜산, 세린, 트레오닌 및 그 유도체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 아미노기를 포함하는 화합물은 트리스[2-(이소프로필아미노)에틸]아민, 트리스[2-(에틸아미노)에틸]아민, 트리스[2-(메틸아미노)에틸]아민, N,N,N',N'-테트라에틸에틸렌디아민, N,N'-디에틸-N,N'-디에틸에틸렌디아민, N,N-디에틸-N',N'-디메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'',N''-펜타메틸디에틸렌트리아민, N,N'-디메틸에틸렌디아민, N,N'-디에틸에틸렌디아민, N,N'-비스(2-히드록시에틸)에틸렌디아민, N,N-디메틸-N'-에틸에틸렌디아민, N,N-디에틸-N'-메틸에틸렌디아민, N,N,N'-트리메틸에틸렌디아민, N,N,N'-트리에틸에틸렌디아민, N-에틸-N'-메틸에틸렌디아민, 1-(2-아미노에틸)피롤리딘, 2-(2-(메틸아미노)-에틸아미노)-에탄올, 1-(2-아미노에틸)피페리딘, 4-(3-아미노프로필)모폴린, 4-(2-아미노에틸)모폴린, 피페라진, 1-메틸피페라진, 2-메틸피페라진, 1-에틸피페라진, 1-이소프로필피페라진, 1-부틸피페라진, 1-(2-메톡시에틸)피페라진, 1-(2-에톡시에틸)피페라진, 1,2,4-트리메틸피페라진, 2,3,5,6-테트라메틸피페라진, 1-(2-아미노에틸)피페라진, 1-(2-히드록시에틸)피페라진, 1,4-디메틸피페라진, 2,6-디메틸피페라진, 2,5-디메틸피페라진, 2-피페라지노에틸아민, 1,4-비스(3-아미노프로필)피페라진, 1-[2-(디메틸아미노)에틸]피페라진, N,N'-비스-(2-히드록시에틸)-2,5-디메틸피페라진 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 용매는 탈이온수인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 이용하여 연마하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
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