KR20000055130A - Preparation method for metal oxide slurry with narrow distribution - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체소자 제조 공정중 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 공정에 사용되는 금속산화물 슬러리의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속산화물과 물을 혼합하여 밀링, 하이믹싱 또는 유체충돌 등의 방법으로 미세분산시킨 후, 이러한 미세분산액을 원심분리하여 슬러리내 금속산화물 입자분포를 좁고 균일하게 하고 거대한 금속산화물 입자를 완전히 제거하여 분산안정성 및 연마속도가 우수하고, μ-스크래치 발생율을 현저히 감소시킬 수 있는 반도체 소자 CMP용 금속산화물 슬러리의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a metal oxide slurry used in the chemical mechanical polishing (CMP) process of the semiconductor device manufacturing process, and more specifically, milling, high mixing or fluid collision by mixing the metal oxide and water After microdispersion, the microdispersion was centrifuged to narrow and uniform the metal oxide particle distribution in the slurry and to completely remove the large metal oxide particle, thereby providing excellent dispersion stability and polishing rate, and significantly reducing the occurrence of μ-scratch. It relates to a method for producing a metal oxide slurry for semiconductor device CMP that can be reduced.
반도체 소자 제조공정중 CMP공정은 반도체 소자를 제조할 때 사용하는 인쇄기술(Lithography)의 일종으로 반도체 소자가 점차 미세화 고밀도화 및 다층배선구조를 갖게 됨에 따라 각 층의 절연막과 배선에 대한 평탄화를 높이기 위해 도입된, 반도체 제조시 필수적인 공정이라 할 수 있다.CMP process of semiconductor device manufacturing process is a kind of lithography that is used to manufacture semiconductor devices. As semiconductor devices have increasingly finer and higher density and multi-layered wiring structure, the planarization of insulating films and wirings of each layer is increased. Introduced, it can be said to be an essential process in the manufacture of semiconductors.
일반적으로 CMP공정에 사용되는 금속산화물 슬러리는 분산성이 양호하고, 우수한 연마속도를 가지며, 연화후 웨이퍼(wafer) 표면에 μ-스크래치등과 같은 결함이 적어야 하며 고순도일 것이 요구된다. 이 중에서 μ-스크래치의 발생여부는 특히 얕은 트렌치 분리(Shallow Trench Isolation)공정에서 웨이퍼의 수율과 직접적인 관련이 있어 최근들어 많은 관심이 모아지고 있다.In general, the metal oxide slurry used in the CMP process has good dispersibility, excellent polishing speed, low defects such as μ-scratch on the wafer surface after softening, and high purity. Among them, the occurrence of μ-scratch has been attracting a lot of attention recently because it is directly related to the yield of wafers in the shallow trench isolation process.
이와 같은 조건들중 고순도일 것을 제외하고는 모두 슬러리의 주성분인 금속산화물 입자크기 및 분포와 밀접한 관련이 있다. 즉, 입자크기와 관련하여서는 금속산화물의 입자 크기가 작을수록 분산안정성이 양호하고 μ-스크래치가 감소되는 측면에서는 바람직하나, 연마속도가 저하되어 단위 시간당 연마 생산성이 낮아지는 문제점이 있다. 또한, 입자 분포도 적정크기의 입자가 좁고 균일하게 분포하는 것이 바람직한데, 이는 입자분포가 넓은 슬러리를 사용할 경우에는 연마표면의 평탄도가 떨어지고, μ-스크래치의 발생이 심각하여 바람직하지 못하기 때문이다.All of these conditions, except high purity, are closely related to the size and distribution of the metal oxide particles, which are the main components of the slurry. That is, in terms of particle size, the smaller the particle size of the metal oxide, the better the dispersion stability and the better in terms of reducing the μ-scratch, but the polishing rate is lowered, there is a problem that the polishing productivity per unit time is lowered. In addition, it is preferable that the particle size distribution is uniformly narrow and uniformly distributed, because when the slurry having a wide particle size distribution is used, the flatness of the polishing surface is lowered and the occurrence of μ-scratch is not preferable. .
따라서, CMP 공정용으로는 상기의 연마속도, 분산안정성, μ-스크래치 등을 고려하여 적정크기 및 분포를 갖는 슬러리가 요구된다. 또한 입자 분포가 좁고 균일하게 분포되어 있다고 해도 미량의 거대 금속산화물 입자가 존재하는 경우가 있다면 μ-스크래치의 발생을 줄이는데 한계가 있으므로 거대 금속산화물은 완전하게 제거하는 것이 바람직하다.Therefore, for the CMP process, a slurry having an appropriate size and distribution is required in consideration of the above polishing rate, dispersion stability, μ-scratch, and the like. In addition, even if the particle distribution is narrow and uniformly distributed, if there is a small amount of macrometal oxide particles, there is a limit in reducing the occurrence of the micro-scratch, so it is preferable to completely remove the macrometal oxide.
종래 알려져 있는 CMP용 금속산화물 슬러리의 제조방법으로, 미합중국 특허제 5,382,272호에는 비드(Bead)를 첨가한 후 다이노밀(Dynomill)또는 볼밀(Ballmill)로 고속 교반하는 방법이 제안되고 있는데, 이 방법으로는 비드충돌에 의한 분산 메카니즘상 비드성분의 오염이 불가피하고, 입자분포에 있어서도 테일링(Tailing) 현상이 있어서 분포범위가 좁고 고른 슬러리를 제조하기가 어려운 단점이 있다. 또한, 시간이 지날수록 비드 식각에 의한 분산성능의 저하로 실제 생산시 로트별 입자의 크기 및 분포편차가 심해 재현성있는 연마성능을 기대할 수 없고 생산성도 저하된다.As a known method for producing a metal oxide slurry for CMP, U.S. Patent No. 5,382,272 proposes a method of rapidly stirring with a Dynomill or a Ballmill after adding a beads. Contamination of the bead component on the dispersion mechanism due to the bead collision is inevitable, and there is a tailing (Tailing) phenomenon in the particle distribution also has a disadvantage that it is difficult to produce a uniform slurry with a narrow distribution range. In addition, as time goes by, the dispersion performance due to bead etching decreases, and thus the size and distribution deviation of the particles for each lot during production are severe, and thus reproducible polishing performance is not expected, and productivity is also lowered.
다른 방법으로, 독일 이카사(IKA 社)의 로터(Rotor)로 유체를 고속회전시켜 스테이터(stator)에 충돌과 마찰을 일으키는 방법이 알려져 있는데, 이 방법은 상기 믹싱방법에 비해 개선되기는 하였으나, 이 방법 또한 분산 메카니즘상 스테이터의 벽면충돌에 의한 식각현상과 시간의 경과에 따른 분산성능 저하와 같은 문제점들이 지적되었다.Alternatively, a method of rotating the fluid with a rotor of IKA, Germany, at high speed is known to cause collision and friction to the stator. This method is improved compared to the mixing method. The method also pointed out problems such as etching phenomenon due to wall collision of stator on dispersion mechanism and deterioration of dispersion performance over time.
아울러, 상기 두 방법 모두는 입자크기가 1㎛수준 정도밖에는 미치지 못하는 것으로 알려져 있어서, CMP공정에서 요구하는 초미립화된 금속산화물 슬러리를 제조하기에는 적합하다고 할 수 없으며, 특히 μ-스크래치가 발생되면 반도체소자의 기능 및 수율면에서 치명적인 결과를 초래하는 얕은 트렌치 분리(Shallow Trench Isolation)공정용 CMP 슬러리로는 사용할 수 없게된다.In addition, since both methods are known to have a particle size of about 1 μm, they are not suitable for preparing ultrafine metal oxide slurry required in a CMP process. It cannot be used as a CMP slurry for the shallow trench isolation process, which causes fatal results in terms of function and yield.
또한 상쇄충돌방법(미합중국 특허 제 4,533,254호, 제 5,360,089호)이나 본 발명의 발명자들이 이전에 발명하였던 분산챔버에서의 대향충돌방법(대한민국 특허출원 제 98-39212호)이 있었으나 입자크기 분포를 조절하기가 용이하지 않고 장시간 제조시에 오리피스의 식각으로 인하여 분산력의 저하와 함께 금속성분의 오염을 피할 수 없게 된다. 이러한 측면에서 유체의 압력을 보다 낮춰 오리피스의 식각을 줄여 안정적으로 CMP공정에 이용할 수 있도록 하는 금속산화물 슬러리 제조방법이 요구되고 있다. 그리고 기존의 방법들은 슬러리중에 미량이라도 거대입자가 포함되어 있기 때문에, μ-스크래치가 적지 않게 유발되어 CMP공정과 이후의 STI공정에서 수율을 저하시키는 문제가 있어 거대 금속분산물 입자를 제거할 수 있는 방법이 요구되고 있었다.In addition, there was an offset collision method (US Pat. Nos. 4,533,254, 5,360,089) or an opposite collision method in the dispersion chamber previously invented by the inventors of the present invention (Korean Patent Application No. 98-39212). It is not easy and due to the etching of the orifice during a long time manufacturing, it is not possible to avoid the contamination of the metal component with the dispersion force decreases. In this respect, there is a need for a method of preparing a metal oxide slurry that lowers the pressure of the fluid to reduce the orifice etch so that it can be stably used in the CMP process. In addition, since the existing methods contain macroparticles even in a small amount in the slurry, there is a problem that the micro-scratch is not caused so much that the yield is lowered in the CMP process and the subsequent STI process. Was being asked.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 수용액상의 금속산화물 입자분포를 최대 500nm이하에서 좁고 균일하게 하고 거대한 금속산화물 입자를 제거하여, 일반적으로 CMP공정에서 요구되는 연마속도, 분산안정성 외에도 특히 웨이퍼의 평탄도를 우수하게 하고, μ-스크래치 발생율을 현저히 감소시킬 수 있는 반도체 소자 CMP용 금속산화물 슬러리의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, to make the metal oxide particle distribution in the aqueous solution narrow and uniform up to 500nm or less and to remove the huge metal oxide particles, generally required in the CMP process In addition to the speed and dispersion stability, in particular, it is to provide a method for producing a metal oxide slurry for semiconductor device CMP that can improve the flatness of the wafer and significantly reduce the incidence of µ-scratch.
이러한 본 발명의 목적은 금속산화물과 물을 혼합하여 밀링(Milling)이나 하이믹싱(Hi-Mixing) 또는 유체 충돌 방법으로 미세분산시킨 후, 이러한 미세분산액을 원심분리함으로써 달성될 수 있다.This object of the present invention can be achieved by mixing the metal oxide and water to finely disperse by milling, Hi-Mixing or fluid collision method, and then centrifuging the microdispersion.
도 1은 본 발명에 따른 원심분리 개념도,1 is a conceptual diagram of centrifugation according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 금속슬러리 제조장치의 개략도이다.2 is a schematic view of a metal slurry production apparatus according to the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : 지나치게 미립화된 금속산화물 슬러리1: overly atomized metal oxide slurry
2 : CMP용 금속산화물 슬러리2: metal oxide slurry for CMP
3 : 분산장치 회수용 금속산화물 슬러리3: metal oxide slurry for dispersing device recovery
4 : 수용액상의 금속산화물4: metal oxide in aqueous solution
5 : 분산장치5: Disperser
6 : 원심분리기6: centrifuge
즉, 본 발명은 밀링(Milling)이나 하이믹싱(Hi-Mixing) 또는 유체 충돌 방법에 의해 금속산화물 5 내지 50중량%를 물 50 내지 95중량%에 분산시키는 1단계와 여기서 분산화된 금속산화물 슬러리를 회전속도 1500RPM 내지 4500RPM, 회전시간 5분 내지 15분으로하여 원심분리하는 2단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체소자 CMP용 금속산화물 슬러리의 제조방법에 관한 것이다.That is, the present invention is a step 1 to disperse 5 to 50% by weight of metal oxide in 50 to 95% by weight of water by milling, Hi-Mixing or fluid collision method and the dispersed metal oxide slurry It relates to a method for producing a metal oxide slurry for a semiconductor device CMP, characterized in that consisting of two steps of centrifugation at a rotation speed of 1500 RPM to 4500 RPM, rotation time 5 minutes to 15 minutes.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명화물 슬러리를 제조하기 위한 공정의 개략도로서, 전반적인 흐름을 먼저 살펴보면, 일정농도로 물과 균일하게 혼합된 수용액상의 금속산화물(금속산화물 슬러리)(4)를 이송라인을 통해 분산장치(5)로 유입시킨다. 이렇게 이송된 슬러리는 분산장치내에서 밀링, 하이믹싱 또는 유체충돌 등의 방법으로 분산이 이루어지고 이렇게 미세분산된 금속산화물 슬러리는 원심분리기(6)으로 유입된다. 이 원심분리기 내에서 일정한 회전속도와 회전시간에 의해 금속산화물 슬러리는 원심분리되어 지나치게 미립화된 금속산화물 슬러리(1)는 배출하여 사용하지 않게 되고 적당한 크기의 CMP용 금속산화물 슬러리(2)는 사용하게 되며 입자가 지나치게 큰 분산장치 회수용 금속산화물 슬러리(3)는 분산장치로 다시 배출된다.Figure 2 is a schematic diagram of a process for producing a cargo slurry of the present invention, looking at the overall flow first, the dispersion device through the metal oxide (metal oxide slurry) 4 in the aqueous solution uniformly mixed with water at a certain concentration through a transfer line Inflow to (5). The slurry thus transferred is dispersed in a dispersing apparatus by milling, high mixing or fluid collision, and the finely dispersed metal oxide slurry is introduced into the centrifuge 6. In this centrifuge, the metal oxide slurry is centrifuged at a constant rotation speed and rotation time so that the excessively atomized metal oxide slurry (1) is not discharged and used, and the metal oxide slurry (2) for CMP of suitable size is used. The metal oxide slurry 3 for dispersing the dispersing device with excessively large particles is discharged back to the dispersing device.
일반적으로 금속산화물은 표면적에 따라서 분산능력에 차이가 있는데, 표면적이 클수록 동일 압력하에서도 분산이 더 잘 일어나므로, 본 발명에서 사용할 수 있는 금속산화물로는 1000℃ 이상의 고온에서 산화시켜 제조한 표면적이 20 내지 300㎡/g범위의 것이면 어느것이나 가능하고, 더욱 바람직하게는 SiO2, CeO2, ZrO2로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종이상의 혼합형태로 사용할 수 있는데 이들중 하나를 단독으로 사용하는 것이 적당하다.In general, the metal oxide has a difference in dispersibility depending on the surface area, the larger the surface area, the better the dispersion under the same pressure, the metal oxide can be used in the present invention surface area prepared by oxidizing at a high temperature of 1000 ℃ or more Any one of 20 to 300 m 2 / g range is possible, and more preferably from the group consisting of SiO 2 , CeO 2 , ZrO 2 can be used in one or two or more mixed forms, one of which is used alone It is suitable.
상기와 같은 금속산화물을 고형물 농도 1 내지 50중량%, 바람직하게는 5 내지 50중량% 범위가 되도록 프리믹싱 탱크에서 고농도로 물과 프리믹스된 금속산화물 슬러리를 제조하는데, 프리믹스된 슬러리중 고형물의 농도가 1중량% 미만인 경우에는 본 발명에서 목적하고자 하는 분산효과를 얻을 수 없으며, 50중량%를 초과하는 경우에는 틱소트로피(Thixotropy)현상으로 인하여 점도가 급격히 증가하게 되어 바람직하지 못하게 된다. 이후 실제 CMP공정에서는 프리믹스된 스러리를 희석하여 사용하게 된다. 본 발명에서 사용되는 금속산화물을 이용하여 CMP공정에 사용되는 희석된 금속산화물 슬러리의 고형분 농도를 예로 들면, SiO2슬러리는 10 내지 25중량%, CeO2슬러리는 1 내지 5중량%, ZrO2슬러리는 4 내지 8중량%가 되도록 혼합하는 것이 연마성능 및 원료비용 절감측면에서 바람직하다.In the premixing tank, the metal oxide slurry is prepared in a high concentration in the premixing tank such that the metal oxide is in the range of 1 to 50% by weight, preferably 5 to 50% by weight, and the concentration of the solids in the premixed slurry is If it is less than 1% by weight, the dispersion effect desired in the present invention cannot be obtained, and if it exceeds 50% by weight, the viscosity increases rapidly due to thixotropy, which is undesirable. In the actual CMP process, the premixed slurry is diluted and used. For example, the solid concentration of the diluted metal oxide slurry used in the CMP process using the metal oxide used in the present invention is 10 to 25% by weight SiO 2 slurry, 1 to 5% by weight CeO 2 slurry, ZrO 2 slurry The mixing is preferably 4 to 8% by weight in terms of polishing performance and raw material cost reduction.
본 발명에 있어서, 금속산화물을 분산하는 방법으로는 통상의 분산방법을 이용하므로, 밀링(Milling)방법 이나 하이믹싱(Hi-Mixing) 또는 유체충돌방법을 모두 쓸 수 있다. 밀링방법(미합중국 특허 제 5,382,272호)은 비드(Bead)를 첨가한 후 다이노밀(Dynomill)또는 볼밀(Ballmill)로 고속 교반하는 방법이고, 하이믹싱방법은 로터(Rotor)로 유체를 고속회전시켜 스테이터(Stator)에 충돌과 마찰을 일으키는 방법이다. 이 두 방법에서는 CMP용 슬러리에 적합하게 하기 위해서 분산시간을 늘리거나 회전속도를 높이고, 분산안정제 등을 사용하여 분산을 하여야하므로 분산장치의 식각이 커져 장시간 사용할 때 일정한 금속산화물 입자를 얻기가 힘들고 분산안정제 등을 사용함으로써 고순도를 요구하는 CMP용 슬러리로는 부적합하게 된다. 따라서 유체충돌방법에 의한 분산이 바람직한데, 유체충돌방법으로는 상쇄충돌방법(미합중국 특허 제 4,533,254호, 제 5,380,089호) 또는 본 발명자들의 대향충돌방법(대한민국 특허출원 제 98-39212호)이 있다. 본 발명에서는 대향충돌방법을 이용한 분산을 예로 들어 설명하기로 한다.In the present invention, since a conventional dispersion method is used as the method for dispersing the metal oxide, both a milling method, a hi-mixing method, or a fluid collision method can be used. Milling method (US Pat. No. 5,382,272) is a method of high speed stirring with Dynomill or Ballmill after adding beads, and the high mixing method is a stator by rotating the fluid at high speed with a rotor. This is a method of causing collision and friction to the stator. In these two methods, in order to be suitable for CMP slurry, dispersion time should be increased or rotation speed should be increased and dispersion stabilizer should be used to disperse. The use of a stabilizer or the like makes the CMP slurry unsuitable for high purity. Therefore, the dispersion by the fluid collision method is preferable, and the fluid collision method is an offset collision method (US Pat. Nos. 4,533,254, 5,380,089), or the present inventors' counter-impact method (Korean Patent Application No. 98-39212). In the present invention, the dispersion using the opposite collision method will be described as an example.
원심분리를 하지 않고 일반적으로 CMP용으로 적합한 금속산화물 슬러리를 만들기 위한 분산조건과, 원심분리를 이용할 때의 분산조건은 다음의 표 1과 같다.Dispersion conditions for making a metal oxide slurry suitable for CMP generally without centrifugation, and dispersion conditions when using centrifugation are shown in Table 1 below.
표 1에서 보는 바와 같이 원심분리를 이용하게 되면 분산시 유체의 압력을 낮춰도 되므로 식각으로 인한 오리피스의 수명이 일반적으로 3개월에서 4개월로 늘어나고, 식각율이 감소하여 장시간 일정한 슬러리를 보다 안정적으로 얻을 수 있게 된다.As shown in Table 1, when centrifugation is used, the pressure of the fluid during the dispersion may be lowered, so that the life of the orifice due to etching is generally increased from 3 months to 4 months, and the etching rate is reduced, so that a stable slurry is more stable for a long time. You can get it.
본 발명에서는 금속산화물 입자의 거대입자 제거 및 입자 분포를 조절할 수 있기 위해서 분산장치와 원심분리장치를 연결하는 방법을 사용한다. 본 발명에 있어서, 원심분리시 금속산화물 입자의 침전율은 회전속도와 회전시간에 영향을 받는다. 즉, 원심분리장치의 회전속도가 빠르거나 회전시간이 너무 길 경우, 금속산화물 입자간의 응집으로 인하여 분산용매와의 상분리가 일어나 이의 이용이 불가능해지고, 회전속도가 느리거나 회전시간이 짧으면 원신분리의 효과를 전혀 얻을 수가 없다. 원심분리의 효과를 이용하여 최적의 CMP용 슬러리를 얻기 위해서는 그 조건이 다음과 같아야 한다. (ⅰ) 거대입자제거를 위해서는 원심분리기의 회전속도를 2800RPM내지 4500RPM으로 10분내지 15분간 실시하는 것이 적당하며, 보다 바람직하게는 3000RPM내지 3500RPM으로 12분간 실시하는 것이 좋다. (ⅱ) 금속산화물 입자의 분포를 조절하기 위한 조건은 2000RPM내지 3000RPM으로 5분내지 15분간 실시하는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 2500RPM내지 3000RPM으로 8분내지 13분간 실시하면 좋다. 이러한 방법으로 원심분리한 금속산화물 슬러리는 도 1과 같이 분포되며 표층액의 10%(1)와 최하층의 10%(3)를 제거하고, 가운데층의 80%(2)만을 CMP용 슬러리로 이용한다. 도 2에서 이러한 원심분리의 개념도를 나타내었다.In the present invention, a method of connecting the dispersing device and the centrifugal separator is used to control the removal of the large particles of the metal oxide particles and the particle distribution. In the present invention, the precipitation rate of the metal oxide particles during centrifugation is affected by the rotation speed and the rotation time. That is, if the rotational speed of the centrifugal separator is too fast or the rotation time is too long, phase separation with the dispersion solvent occurs due to the aggregation between the metal oxide particles, and thus its use is impossible, and if the rotation speed is slow or the rotation time is short, No effect at all. In order to obtain the optimum slurry for CMP using the effect of centrifugation, the conditions should be as follows. (Iii) In order to remove large particles, the centrifuge may be rotated at 2800 RPM to 4500 RPM for 10 minutes to 15 minutes, and more preferably at 3000 RPM to 3500 RPM for 12 minutes. (Ii) The conditions for controlling the distribution of the metal oxide particles are preferably 5 to 15 minutes at 2000 RPM to 3000 RPM, and more preferably 8 to 13 minutes at 2500 RPM to 3000 RPM. The metal oxide slurry centrifuged in this manner is distributed as shown in FIG. 1 and removes 10% (1) of the surface layer solution and 10% (3) of the bottom layer, and only 80% (2) of the middle layer is used as the slurry for CMP. . 2 shows a conceptual diagram of this centrifugation.
상기의 조건 범위내에서 원심분리기의 회전속도를 적절히 조절하여 줌으로써, 얻어지는 금속산화물 입자의 크기를 조정할 수 있는데, 회전속도를 빨리하면 전체적인 입자크기가 작아지고 입자분포의 폭도 좁아지며, 회전속도를 느리게 하면 입자크기가 다소 커지고 입자분포의 폭도 넓어진다. 따라서 본 발명은 원심분리기의 회전속도만으로도 간단하게 다양한 크기와 분포의 입자를 얻을 수 있는 장점이 있다.By appropriately adjusting the rotation speed of the centrifuge within the above conditions, the size of the obtained metal oxide particles can be adjusted. Faster rotation speeds reduce the overall particle size, narrow the width of the particle distribution, and slow the rotation speed. This results in a larger particle size and a wider particle distribution. Therefore, the present invention has the advantage that it is possible to obtain particles of various sizes and distribution simply by the rotational speed of the centrifuge.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하고자 하나 본 발명이 하기 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the following Examples.
실시예 1Example 1
현재 시판중인 실리카(데구사(Degussa)사 제품)의 Aerosil 200 : 표면적 200㎡/g) 500g, 20%-KOH용액 50g, 탈이온수 3550g을 용량 1㎥이고 테프론코팅된 프리믹싱 탱크에서 혼합한 후 이송펌프(Diaphram 1-50기압) 및 고압펌프(Intensifier 펌프 50-1500기압)를 통하여 입구직경이 0.4mm이고 출구직경이 0.2mm이며 세라믹재질의 오리피스가 2개 설치된 분산챔버로 이송하고 400기압에서 대향충돌시켜 분산시켰다. 분산챔버를 통과하여 나온 슬러리를 100ml 이상용량의 테프론재질 원심분리기를 이용하여 1700RPM에서 7분간 원심분리하여, 얻어진 슬러리의 샘플을 입도분석기(Zetasizer, Malvern사)를 이용하여 입자크기, 분포 및 평균 입자크기를 측정, 표 2에 나타내었다.Aerosil 200 of commercially available silica (manufactured by Degussa Co., Ltd.): 500 g of surface area 200 m / g), 50 g of 20% -KOH solution, 3550 g of deionized water were mixed in a Teflon-coated premixing tank with a capacity of 1 m 3 Through the transfer pump (Diaphram 1-50 atm) and the high pressure pump (Intensifier pump 50-1500 atm), the inlet diameter is 0.4mm, the outlet diameter is 0.2mm, and is transferred to the dispersion chamber equipped with two ceramic orifices. It was made to oppose and disperse. The slurry from the dispersion chamber was centrifuged at 1700 RPM for 7 minutes using a Teflon material centrifuge with a capacity of 100 ml or more, and the sample of the obtained slurry was measured using a particle size analyzer (Zetasizer, Malvern). The size was measured and shown in Table 2.
실시예 2∼3Examples 2 to 3
원심분리기의 회전시간을 표 1과 같이 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.Except that the rotation time of the centrifuge was changed as shown in Table 1 was carried out in the same manner as in Example 1 and the results are shown in Table 2.
실시예 4∼18Examples 4-18
원심분리기의 회전속도 및 회전시간을 표 1과 같이 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.Except that the rotational speed and rotation time of the centrifuge was changed as shown in Table 1, and was carried out in the same manner as in Example 1 and the results are shown in Table 2.
실시예 19Example 19
실시예 1의 실리카 대신 세리아(CeO2: 표면적 30㎡/g)을 사용하고 그 양을 90g 사용한 것을 제외하고는 실시예 5과 동일한 방법으로 실시하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.The same procedure as in Example 5 was carried out except that ceria (CeO 2 : surface area of 30 m 2 / g) was used instead of silica of Example 1 and the amount thereof was 90 g, and the results are shown in Table 2.
실시예 20Example 20
실시예 1의 실리카 대신 세리아(CeO2: 표면적 30㎡/g)을 사용하고 그 양을 90g 사용한 것을 제외하고는 실시예 14과 동일한 방법으로 실시하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.The same procedure as in Example 14 was carried out except that ceria (CeO 2 : surface area 30 m 2 / g) was used instead of silica of Example 1 and the amount thereof was 90 g, and the results are shown in Table 2.
실시예 21∼22Examples 21-22
실시예 1의 실리카 대신 지르코니아(ZrO2:표면적 30㎡/g)을 사용하고 그 양을 90g 사용한 것을 제외하고는 실시예 19 ∼ 20과 동일한 방법으로 실시하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.Zirconia (ZrO 2 : surface area 30 m 2 / g) was used in place of the silica of Example 1, except that 90 g of the amount thereof was used, and the results are shown in Table 2, respectively.
비교예 1Comparative Example 1
시판 실리카(SiO2: 표면적 200㎡/g)500g, 20%-KOH용액 50g, 탈이온수 3550g을 용량 1㎥이고 테프론코팅된 프리믹싱 탱크에서 혼합한 후 이송펌프(Diaphram 1-50기압) 및 고압펌프(Intensifier 펌프 50-1500기압)를 통하여 입구직경이 0.4mm이고 출구직경이 0.2mm이며 세라믹재질의 오리피스가 2개 설치된 분산챔버로 이송하고 400기압에서 대향충돌시켜 분산시켰다. 분산챔버를 통과하여 나온 슬러리의 샘플을 입도분석기(Zetasizer, Malvern사)를 이용하여 입자크기, 분포 및 평균 입자크기를 측정, 표 3에 나타내었다.500 g of commercially available silica (SiO 2 : 200 m2 / g), 50 g of 20% -KOH solution, 3550 g of deionized water were mixed in a premixed tank having a capacity of 1 m 3 and coated with a Teflon-coated tank (Diaphram 1-50 atm) and a high pressure. The inlet diameter was 0.4mm, the outlet diameter was 0.2mm, and was transferred to a dispersion chamber in which two ceramic orifices were installed through a pump (Intensifier pump 50-1500 atm), and was dispersed by opposing collision at 400 atm. Samples of the slurry that passed through the dispersion chamber were measured using a particle size analyzer (Zetasizer, Malvern) to measure particle size, distribution and average particle size, and are shown in Table 3.
비교예 2Comparative Example 2
상기 비교예 1에서 실리카 대신 세리아(CeO2: 30㎡/g)를 사용하고, 그 양을 90g 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.Ceria (CeO 2 : 30 m 2 / g) was used instead of silica in Comparative Example 1, except that 90 g of the amount thereof was used.
비교예 3Comparative Example 3
상기 비교예 1에서 실리카 대신 지르코니아(ZrO2: 30㎡/g)를 사용하고 그 양을 90g 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.Except for using zirconia (ZrO 2 : 30 m 2 / g) instead of silica in Comparative Example 1 and 90g of the amount was carried out in the same manner as in Comparative Example 1 and the results are shown in Table 3.
또한 제조한 슬러리를 가지고 연마성능을 시험하였다. 연마기기는 6EC(STRABAUGH)를 사용하였고, 웨이퍼는 P-TEOS를 도포한 6인치 Bare Wafer를 사용하였다. Pad종류는 IC1000/Subal ⅤStacked(Rodel사)이고, 패드회전수(Platen Speed)와 웨이퍼회전수(Quill Speed)는 모두 120rpm으로 하였다. 또한 Pressure와 Back Pressure는 각각 6psi, 0psi, 온도는 25℃, Slurry흐름속도는 150㎖/min의 조건에서 각각의 슬러리에 대해 2분간 연마를 실시한 후 연마에 의해 제거된 두께변화로부터 연마속도를 측정하였으며, μ-스크래치는 KLA(TENCOR사)기기를 이용하여 측정하였다. 이러한 연마성능시험의 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.The polishing performance was also tested with the prepared slurry. The polishing machine used 6EC (STRABAUGH), and the wafer used 6-inch bare wafer coated with P-TEOS. The pad type was IC1000 / Subal VStacked (Rodel), and both the platen speed and the wafer speed were 120 rpm. In addition, the polishing rate was measured from the thickness change removed by polishing after 2 minutes polishing for each slurry under pressure and back pressure of 6psi, 0psi, temperature of 25 ℃, slurry flow rate of 150ml / min. Μ-scratch was measured using a KLA (TENCOR company) instrument. The results of this polishing performance test are shown in Table 4 below.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면 분산장치의 식각을 줄여 장시간동안 분산을 안정하게 할 수 있고, 금속산화물 입자 분포를 균일하게 조절함으로써 평탄도를 향상시킬 수 있으며, 특히 거대한 금속산화물 입자를 완전히 제거할 수 있어 μ-스크래치를 줄일 수 있고, 다양한 크기 및 분포의 금속산화물 슬러리를 제조할 수 있으므로, 제조된 금속산화물 슬러리는 얕은 트렌치 분리(Shallow Trench Isolation), 다층금속배선 구조를 갖는 반도체소자의 층간 절연막(Inter Layer Dielectric) 및 금속배선간 절연막(Inter Metal Dielectric) 등을 CMP공정으로 평탄화할 때 유용하게 사용될 수 있다.As described above, according to the present invention, by reducing the etching of the dispersing apparatus, the dispersion can be stabilized for a long time, and the flatness can be improved by uniformly adjusting the metal oxide particle distribution, and particularly, the huge metal oxide particles are completely removed. Since the metal oxide slurry can be manufactured in various sizes and distributions, the metal oxide slurry can be prepared in the form of shallow trench isolation, interlayer semiconductor devices having a multi-layered metal interconnection structure. The insulating layer (Inter Layer Dielectric), Inter Metal Dielectric (Inter Metal Dielectric), etc. can be usefully used when planarizing the CMP process.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101406765B1 (en) * | 2007-12-31 | 2014-06-18 | 주식회사 케이씨텍 | Slurry for chemical mechanical polishing and method of manufacturing the same |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07226388A (en) * | 1994-02-14 | 1995-08-22 | Nec Corp | Method and apparatus for mechanical/chemical polishing |
KR960042922A (en) * | 1995-05-26 | 1996-12-21 | 이데이 노부유키 | Slurry for chemical mechanical polishing, method of manufacturing the same, and polishing method using the same |
KR19980015761A (en) * | 1996-08-23 | 1998-05-25 | 김광호 | Wafer polishing apparatus |
KR19980034362A (en) * | 1996-11-06 | 1998-08-05 | 김광호 | Slurry Feeding Device and Slurry Feeding Method Using The Same |
KR19980073452A (en) * | 1997-03-14 | 1998-11-05 | 김광호 | Chemical Mechanical Polishing (CMP) Device |
US6146260A (en) * | 1998-08-03 | 2000-11-14 | Promos Technology, Inc. | Polishing machine |
KR100302482B1 (en) * | 1998-06-23 | 2001-11-30 | 윤종용 | Slurry Supply System of Semiconductor CMP Process |
-
1999
- 1999-02-03 KR KR1019990003591A patent/KR20000055130A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07226388A (en) * | 1994-02-14 | 1995-08-22 | Nec Corp | Method and apparatus for mechanical/chemical polishing |
KR960042922A (en) * | 1995-05-26 | 1996-12-21 | 이데이 노부유키 | Slurry for chemical mechanical polishing, method of manufacturing the same, and polishing method using the same |
KR19980015761A (en) * | 1996-08-23 | 1998-05-25 | 김광호 | Wafer polishing apparatus |
KR19980034362A (en) * | 1996-11-06 | 1998-08-05 | 김광호 | Slurry Feeding Device and Slurry Feeding Method Using The Same |
KR19980073452A (en) * | 1997-03-14 | 1998-11-05 | 김광호 | Chemical Mechanical Polishing (CMP) Device |
KR100302482B1 (en) * | 1998-06-23 | 2001-11-30 | 윤종용 | Slurry Supply System of Semiconductor CMP Process |
US6146260A (en) * | 1998-08-03 | 2000-11-14 | Promos Technology, Inc. | Polishing machine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101406765B1 (en) * | 2007-12-31 | 2014-06-18 | 주식회사 케이씨텍 | Slurry for chemical mechanical polishing and method of manufacturing the same |
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