KR20040048561A - 화학기계적 연마제 조성물 - Google Patents
화학기계적 연마제 조성물 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20040048561A KR20040048561A KR1020020076457A KR20020076457A KR20040048561A KR 20040048561 A KR20040048561 A KR 20040048561A KR 1020020076457 A KR1020020076457 A KR 1020020076457A KR 20020076457 A KR20020076457 A KR 20020076457A KR 20040048561 A KR20040048561 A KR 20040048561A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- weight
- acid
- polishing
- abrasive
- parts
- Prior art date
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 24
- -1 amine compound Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 7
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- 150000003973 alkyl amines Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 17
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 5
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 abstract 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 30
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 24
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 13
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 10
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 2
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- KAKVFSYQVNHFBS-UHFFFAOYSA-N (5-hydroxycyclopenten-1-yl)-phenylmethanone Chemical compound OC1CCC=C1C(=O)C1=CC=CC=C1 KAKVFSYQVNHFBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000005215 alkyl ethers Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- SSILHZFTFWOUJR-UHFFFAOYSA-N hexadecane-1-sulfonic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCS(O)(=O)=O SSILHZFTFWOUJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007334 memory performance Effects 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
- C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
-
- 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)
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
본 발명은 화학기계적 연마제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리카 함량과 입경이 조절된 콜로이달 실리카졸에 분산제, 유기아민의 마모율 촉진제 및 실릭산이 일정 비율로 첨가되어 있으며, 물리적인 필터링을 통하여 거대 입자의 함유를 억제함으로써, 기존의 연마제 조성물에 비하여 연마 후 적은 긁힘 현상을 가지며, 세정 후 웨이퍼 표면에 흡착되는 불순물 제거에 뛰어나므로, 반도체 실리콘 웨이퍼의 표면을 효과적으로 연마할 수 있는 화학기계적 연마제 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 화학기계적 연마제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리카 함량과 입경이 조절된 콜로이달 실리카졸에 분산제, 유기아민의 마모율 촉진제 및 실릭산이 일정 비율로 첨가되어 있으며, 물리적인 필터링을 통하여 거대 입자의 함유를 억제함으로써, 기존의 연마제 조성물에 비하여 연마 후 적은 긁힘 현상을 가지며, 세정 후 웨이퍼 표면에 흡착되는 불순물 제거에 뛰어나므로, 반도체 실리콘 웨이퍼의 표면을 효과적으로 연마할 수 있는 화학기계적 연마제 조성물에 관한 것이다.
기계화학적 연마 후 표면의 연마 정도는 반도체 디바이스의 수율과 소자의 신뢰성에 큰 영향을 미치기 때문에 가공율이 높으면서 표면 긁힘 현상을 낮출 필요가 있다. 또한 연마된 실리콘 웨이퍼 표면에 흡착된 잔류 입자들의 배출 및 제거는 제조공정의 관점에서 매우 중요하다. 이는 반도체 디바이스들이 최근 점점 더 조밀화되기 때문에 아주 미량의 잔류 입자 및 긁힘 현상이 메모리 성능에 영향을 미치고 막대한 공정 손실을 야기한다. 더욱이 연마제가 세정 시설로 이송 시 작업환경과 장치들이 오염될 수 있고 세정액 들이 짧은 시간 내에 불안정해지거나 환경 및 장치의 관리 등이 복잡해질 수 있다. 그리고 연마제로부터 분산된 연마제들은 용액 내에서 분리, 침전 또는 응집이 일어날 수 있다. 그러므로 저장관리를 위한 노동력이 요구된다. 종속적으로 연마제가 응집되거나 더 큰 입자 직경을 형성할 때 표면을 긁힐 수 있고 그 경우에 연마제는 고유의 기능을 발휘할 수 없다.
반도체 실리콘 웨이퍼의 표면을 연마하는 연마제로는 염기성 용액중에 실리 카 입자들이 현탁되어 포함되어 있는 염기성 콜로이달 실리카 조성액이 널리 사용되어왔다. 연마제로 사용되는 실리카 또는 알루미나는 입경이 10 ∼ 300 ㎚의 미세한 입자로 사용되고 대략 10 ∼ 50 중량% 함량으로 포힘된다. 또한, 연마제는 실리카 성분 이외에도 분산성제인 계면활성제, 가공율 촉진제인 아민류, 유기산, pH 조절제인 알카리하이드록사이드 등이 화합물로서 또는 염의 형태로 첨가 사용된다. 통상 연마제의 pH 값은 9 ∼ 13 범위로 조정된다.
연마제 조성물과 관련한 종래 기술은 다음과 같다. 실리콘 웨이퍼 상에 형성되는 실리콘을 포함하는 필름의 표면 또는 반도체 실리콘 웨이퍼의 표면을 효과적으로 연마할 수 있는 연마액 조성물[미국특허 제5,885,334호], 실리카 입자들과 수용성 염과 고분자가 첨가된 연마제 조성물[미국특허 제4,462,188호] 등이 있다. 상기한 종래 연마제 조성물은 실리콘 웨이퍼상에 형성되는 실리콘을 포함하는 필름의 표면 또는 반도체 실리콘 웨이퍼의 표면을 폴리싱할 수 있는 2단계 연마액으로 조성을 이루고 있어 공정상의 복잡함과 연마 후 효과적인 스크래치 제거효과가 미약하다는 점에서 한계가 있다.
이에, 본 발명에서는 기존의 실리콘 웨이퍼 연마제로서 사용되는 콜로이달 실리카졸로 이루어진 연마제 조성물의 긁힘 방지 현상을 해결할 수 있는 새로운 조성의 화학기계적 연마제 조성물을 개발하고자 연구 노력하였다. 그 결과, 실리카 함량과 입경이 조절된 콜로이달 실리카졸을 사용하고, 아민류의 가공율 촉진제와 실릭산의 함유 비율을 조절하고, 그리고 물리적인 필터링을 수행하여 거대 입자의 함유를 최대한 배제시킴으로써, 기존의 연마제 조성물에 비하여 연마 후 적은 긁힘 현상을 가지며, 세정 후 웨이퍼 표면에 흡착되는 불순물 및 잔존하는 잔류입자들을 효과적으로 제거할 수 있는 새로운 조성의 연마제 조성물을 얻음으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 긁힘 현상이 거의 없고, 세정 후 웨이퍼 표면에 흡착되는 불순물 및 잔존하는 잔류입자들을 효과적으로 제거하므로 반도체 실리콘 웨이퍼의 표면 연마에 유용한 화학기계적 연마제 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 실리카(SiO2) 함량이 20 ∼ 50 중량%이고 평균 입경이 30 ∼ 100㎚인 콜로이달 실리카졸 100 중량부에 대하여, 분산제로서 친수성과 소수성의 조화비가 12 ∼ 20인 음이온 및 비이온성 계면활성제 0.01 ∼ 1 중량부, 가공율 촉진제로서 유기 아민 중에서 선택된 1종 이상 0.01 ∼ 5 중량부, 실릭산 0.001 ∼ 1 중량부가 함유되어 있고, 3 ㎛ 이상의 거대입자가 20개 이하로 존재하며, pH 범위가 10 ∼ 13인 화학기계적 연마제 조성물을 그 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 연마제 조성물은 콜로이달 실리카졸, 분산제, 가공율 촉진제, 실릭산으로 구성된다.
콜로이달 실리카졸은 실리카(SiO2) 함량이 20 ∼ 50 중량% 이고 평균입경이 30 ∼ 100 ㎚인 것을 사용한다. 본 발명의 면마제 조성물을 구성함에 있어 콜로이달 실리카졸 내의 실리카 함량이 주요한 바, 실리카 함량이 20 중량% 미만인 콜로이달 실리카졸은 효과적인 연마율에 문제가 되고, 실리카 함량이 50 중량%를 초과하는 콜로이달 실리카졸은 과다한 실리카 함량으로 인한 은집으로 연마율 및 표면 스크래치를 유발하는 문제가 있다. 또한, 콜로이달 실리카졸을 구성하는 실리카의 입경도 주요한 바, 실리카의 평균입경이 30 nm 미만으로 너무 작으면 실리카 입자 표면에 실릭산이나 올리고머들이 결합되어 응집 현상의 문제가 있고, 평균입경이 100 nm를 초과하여 큰 경우 웨이퍼 표면에 과다한 긁힘 현상을 나타내어 바람직하지 못하다.
분산제로는 친수성과 소수성의 조화비가 12 ∼ 20인 음이온 및 비이온성 계면활성제를 첨가하여 사용하는 바, 그 이유는 콜로이달 실리카 표면전하를 고려시 효과적인 분산 및 응집방지 효과에 의함이고 비이온성은 웨이퍼 표면에서 계면장력을 낮추어 연마 시 스크래치를 방지하기 때문이다. 음이온 계면활성제는 콜로이달 입자간의 정전기적 반발력으로 인한 분산성을 향상시키고, 비이온성 계면활성제는 웨이퍼 표면과 연마제 간의 계면장력을 낮추어 연마제의 이동방향에 의해서 형성된 층류 흐름을 이루어 웨이퍼 표면의 친화성을 형성시키고 세정 후 잔류입자의 흡착을 방지하게 된다. 음이온 계면활성제와 비이온성 계면활성제는 1 : 0.01 ∼ 5 : 1의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다. 본 발명의 연마제 조성물 중에 분산제로서 사용되는 상기한 혼합 계면활성제는 콜로이달 실리카졸 100 중량부에 대하여 0.01 ∼ 1 중량부 범위로 사용하는 것이 바람직한데, 사용량이 적을 경우 분산성이 어려워지며, 너무 많이 들어가는 경우 자체 응집 및 불순물로 작용하여 웨이퍼 가공에 바람직하지 않다. 사용 가능한 음이온 계면활성제로는 소디움디옥틸설폭시네이트, 헥사데실썰포닉네이트, 포타슘라우레이트, 소디움도데실설페이트, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 보다 바람직하게는 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 것이다. 사용 가능한 비이온성 계면활성제로는 에틸렌옥사이드 부가몰수가 2 ∼ 10으로 구성된 폴리디메틸실록산의 공중합체이다.
가공율 촉진제로서 함유되는 아민 화합물로는 알킬아민, 알킬렌아민, 알칸올아민 등 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 사용될 수 있다. 가공율 촉진제로서의 아민 화합물을 구체적으로 예시하면, 히드라진, 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 모노에탄올아민, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸펜타아민, 헥사메틸렌디아민 등의 아민 화합물을 단독 또는 2종 이상의 혼합물 형태로 사용함이 바람직하다. 상기 가공율 촉진제는 콜로이달 실리카졸 100 중량부에 대하여 0.01 ∼ 5 중량부 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 연마제 조성물에는 여러 유기산 중에서도 실릭산을 선택 첨가한데 그 특징이 있다. 염기성 수용액인 콜로이달 실리카졸과 실릭산 분자가 함께 포함되어 실리콘 원자와 실릭산 분자가 화학적으로 결합하게 되고, 그 결과 실릭산 분자들은 염기성 수용액에서 실리콘 원자들의 용해를 촉진하게 되며, 웨이퍼 표면으로부터 배출되는 실리콘 원자과 결합된 농축된 산 분자들을 형성한다. 실릭산으로는 오르소실릭산, 메타실릭산, 메타디실릭산, 메타트리실릭산, 메타테트라실릭산 중 선택된 단독 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 이 같은 실릭산은 콜로이달 실리카졸 100 중량부에 대하여 0.001 ∼ 1 중량부로 사용할 수 있다. 실리카 입자 표면에 형성된 수화층의 두께는 수용성 염 첨가에 의해서 줄여질 수 있는데, 그 양이 너무 적으면 충분한 효과를 기대할 수 없다.
특히, 본 발명의 연마제 조성물을 구성함에 있어 가공 촉진제로 함유되는 아민 화합물과 실릭산의 배합비 조절에 의해 거대입자의 함유량을 현격히 줄일 수 있는 바, 바람직하기로는 실릭산 1 몰을 기준으로 아민 화합물은 1 ∼ 40 몰비 범위가 되도록 조정하는 것이다.
이상의 조성성분으로 구성되는 본 발명의 연마제 조성물의 pH 값은 수용성 염에 의해서 pH 10 ∼ 13으로 조절된다. 연마제 조성물의 pH 값이 10 미만일때는 연마속도가 느려지며, 산 성분이 용액 내에서 겔화되기 때문에 연마제를 안정한 용액의 상태로 유지할 수 없다. 한편 연마제가 pH 13 이상의 강염기성으로 제조될 경우 패드와 웨이퍼 상호간에 강한 인력 때문에 연마를 위해 필요한 힘이 더욱 더 커져 연마 동안에 웨이퍼의 손상을 가져온다. 또한 화학적 작용이 매우 강하기 때문에 기계적 연마 효과와 화학적 연마 효과 사이의 조화가 악화되고 연마 속도가 늦어진다.
웨이퍼 연마 시 긁힘 방지 및 세정 후 잔존입자 방지를 위해 단계적인 필터링으로 실리카졸 내부에 3 ㎛ 이상의 거대입자가 20개 이하로 존재하는 물리적인 필터링을 수행하는데, 필터 크기는 5, 3, 1, 0.2 ㎛ 순으로 필터링을 하되 5, 3, 1 ㎛ 필터 단계에서 10 ∼ 60분 동안 콜로이달 실리카졸 용액을 재순환시켜 3 ㎛ 이상의 입자 빈도를 현저하게 낮추며, 또한 세밀한 필터의 수명 연장에 도움을 주기 위해서 재순환하여 응집된 거대입자의 수를 줄이는 게 바람직하다. 또한 유기아민과 실릭산의 비율을 조정함으로서 실리카졸 입자의 응집 및 효과적인 거대 입자수를 줄일 수 있는데, 이러한 유기산과 실릭산의 비율이 20 : 1 내외에서 필터 후 효과적인 거대 입자수를 줄이는데 바람직하다.
이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 구체화하여 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
입경 50 ㎚의 콜로이달 실리카졸(SiO2함량 20 중량%, 미국 듀퐁사 제조) 100 g에 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 음이온 계면활성제 0.3 g, 폴리메틸실록산 공중합체로 이루어진 비이온성 계면활성제 0.02 g, 에틸렌디아민 1 g(20 mmol), 메타실릭산 1 g(6.58 mmol)을 혼합한 후 30분 동안 교반시켰다. 교반액은 수산화칼륨을 이용하여 pH를 10.8로 조정한 연마제를 최종 연마제로 사용하였다. 연마 조건은 6" 정반이 장착된 Strausbaugh 장비를 이용하여(platen rpm/head rpm/down force/back pressure=60 rpm/40 rpm/8 psi/3 psi), 연마주입액 150 mL/min, 연마패드 SUBA 400(Rodel사), 연마온도 25 ∼ 30 ℃로 연마하였다. 연마 후 세정액을 이용하여 웨이퍼 표면을 세정하고, 서프스캔(Surfscan 6220)으로 잔류입자 및 긁힘 현상을 관찰하였다.
실시예 2
입경 50 ㎚인 콜로이달 실리카졸(SiO2함량 20 중량%, 미국 듀퐁사 제조) 100 g에 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 음이온 계면활성제 0.3 g, 폴리메틸실록산 공중합체로 이루어진 비이온성 계면활성제 0.02 g, 에틸렌디아민 0.8 g(16 mmol), 메타실릭산 0.5 g(3.29 mmol)를 혼합한 후 30분 동안 교반시켰다. 교반액을 수산화칼륨을 이용하여 pH를 10.8로 조정한 연마제를 10 ㎛ 필터를 이용하여 필터 후 최종 연마제로 사용하였다. 연마 조건은 상기 실시예 1과 같이 실행하였다.
실시예
3
입경 50 ㎚인 콜로이달 실리카졸(SiO2함량 20 중량%, 미국 듀퐁사 제조) 100 g에 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 음이온 계면활성제 0.3 g, 폴리메틸실록산 공중합체로 이루어진 비이온성 계면활성제 0.02 g, 에틸렌디아민 0.6 g(12 mmol), 메타실릭산 0.2 g(1.32 mmol)를 혼합한 후 30분 동안 교반시켰다. 교반액을 수산화칼륨을 이용하여 pH를 10.8로 조정한 연마제를 10 ㎛ 필터 및 5 ㎛를 이용하여 필터 후 최종 연마제로 사용하였다. 연마 조건은 상기 실시예 1과 같이 실행하였다.
실시예 4
입경 50 ㎚인 콜로이달 실리카졸(SiO2함량 20 중량%, 미국 듀퐁사 제조) 100 g에 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 음이온 계면활성제 0.3 g, 폴리메틸실록산 공중합체로 이루어진 비이온성 계면활성제 0.02 g, 에틸렌디아민 0.4 g(8 mmol), 메타실릭산 0.1 g(0.66 mmol)를 혼합한 후 30분 동안 교반시켰다. 교반액을 수산화칼륨을 이용하여 pH를 10.8로 조정한 연마제를 10, 5, 3 ㎛ 필터를 이용하여 필터 후 최종 연마제로 사용하였다. 연마 조건은 상기 실시예 1과 같이 실행하였다.
실시예 5
입경 50 ㎚인 콜로이달 실리카졸(SiO2함량 20 중량%, 미국 듀퐁사 제조) 100 g에 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 음이온 계면활성제 0.3 g, 폴리메틸실록산 공중합체로 이루어진 비이온성 계면활성제 0.02 g, 에틸렌디아민 0.2 g(4 mmol), 메타실릭산 0.08 g(0.53 mmol)를 혼합한 후 30분 동안 교반시켰다. 교반액을 수산화칼륨을 이용하여 pH를 10.8로 조정한 연마제를 10, 5, 3, 1 ㎛ 필터를 이용하여 필터 후 최종 연마제로 사용하였다. 연마 조건은 상기 실시예 1과 같이 실행하였다.
실시예 6
입경 50 ㎚인 콜로이달 실리카졸(SiO2함량 20 중량%, 미국 듀퐁사 제조) 100 g에 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 음이온 계면활성제 0.3 g, 폴리메틸실록산 공중합체로 이루어진 비이온성 계면활성제 0.02 g, 에틸렌디아민 0.1 g(2 mmol), 메타실릭산 0.05 g(0.33 mmol)를 혼합한 후 30분 동안 교반시켰다. 교반액을 수산화칼륨을 이용하여 pH를 10.8로 조정한 연마제를 10, 5, 3, 1 ㎛ 필터를 이용하되 5 ㎛에서 10분간 재순환 후 최종 연마제로 사용하였다. 연마 조건은 상기 실시예 1과 같이 실행하였다.
실시예 7
입경 50 ㎚인 콜로이달 실리카졸(SiO2함량 20 중량%, 미국 듀퐁사 제조) 100 g에 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 음이온 계면활성제 0.3 g, 폴리메틸실록산 공중합체로 이루어진 비이온성 계면활성제 0.02 g, 에틸렌디아민 0.09 g(1.8 mmol), 메타실릭산 0.01 g(0.07 mmol)를 혼합한 후 30분 동안 교반시켰다. 교반액을 수산화칼륨을 이용하여 pH를 10.8로 조정한 연마제를 10, 5, 3, 1 ㎛ 필터를 이용하되 3 ㎛에서 20분간 재순환 후 최종 연마제로 사용하였다. 연마 조건은 상기 실시예 1과 같이 실행하였다.
실시예 8
입경 50 ㎚인 콜로이달 실리카졸(SiO2함량 20 중량%, 미국 듀퐁사 제조) 100 g에 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 음이온 계면활성제 0.3 g, 폴리메틸실록산 공중합체로 이루어진 비이온성 계면활성제 0.02 g, 에틸렌디아민 0.09 g(1.8 mmol), 메타실릭산 0.009 g(0.06 mmol)를 혼합한 후 30분 동안 교반시켰다. 교반액을 수산화칼륨을 이용하여 pH를 10.8로 조정한 연마제를 10, 5, 3, 1 ㎛ 필터를 이용하되 1 ㎛에서 30분간 재순환 후 최종 연마제로 사용하였다. 연마 조건은 상기 실시예 1과 같이 실행하였다.
실시예 9
입경 50 ㎚인 콜로이달 실리카졸(SiO2함량 20 중량%, 미국 듀퐁사 제조)100 g에 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 음이온 계면활성제 0.3 g, 폴리메틸실록산 공중합체로 이루어진 비이온성 계면활성제 0.02 g, 에틸렌디아민 0.09 g(1.8 mmol), 메타실릭산 0.007 g(0.05 mmol)를 혼합한 후 30분 동안 교반시켰다. 교반액을 수산화칼륨을 이용하여 pH를 10.8로 조정한 연마제를 10, 5, 3, 1 ㎛ 필터를 이용하되 1 ㎛에서 30분간 재순환 후 최종 연마제로 사용하였다. 연마 조건은 상기 실시예 1과 같이 실행하였다.
실시예 10
입경 50 ㎚인 콜로이달 실리카졸(SiO2함량 20 중량%, 미국 듀퐁사 제조) 100 g에 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 음이온 계면활성제 0.3 g, 폴리메틸실록산 공중합체로 이루어진 비이온성 계면활성제 0.02 g, 에틸렌디아민 0.09 g(1.8 mmol), 메타실릭산 0.005 g(0.03 mmol)를 혼합한 후 30분 동안 교반시켰다. 교반액을 수산화칼륨을 이용하여 pH를 10.8로 조정한 연마제를 10, 5, 3, 1, 0.2 ㎛ 필터를 이용하되 1 ㎛에서 50분간 재 순환 후 최종 연마제로 사용하였다. 연마 조건은 상기 실시예 1과 같이 실행하였다.
시험예 : 물성 측정
상기 실시예 1 ∼ 10에서 제조된 연마제 조성물에 대하여 잔류입자 및 긁힘 현상을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 잔류입자(EA)1) | 긁힘현상2) |
| 실시예 1 | 3456 | 4 |
| 실시예 2 | 2089 | 4 |
| 실시예 3 | 945 | 4 |
| 실시예 4 | 530 | 3 |
| 실시예 5 | 371 | 3 |
| 실시예 6 | 285 | 2 |
| 실시예 7 | 103 | 2 |
| 실시예 8 | 89 | 2 |
| 실시예 9 | 36 | 1 |
| 실시예 10 | 20 | 1 |
| 1) 잔류입자: 세정 후 Surfscan 6220으로 관측2) 긁힘현상: 세정 후 Surfscan 6220으로 관측(1:양호, 2:보통, 3:불량, 4:극히 불량) |
상기 표 1을 보면 실시예 9 및 10의 경우 잔류입자 및 긁힘 현상이 가장 우수한데 이는 단계별 필터 후 재 순환 시간에 영향에 의한 요소로 보여지며 또한 유기아민 및 실록산의 함에 따른 콜로이달 실리카졸의 응집도가 낮음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼 연마제 조성물은 기존의 콜로이달 실리카졸로 이루어진 연마제 조성물에 물리적인 필터링 및 재 순환에 의한 방법으로 3 ㎛ 이상의 거대 입자를 효과적으로 줄여, 연마 후 웨이퍼 표면의 긁힘 현상을 최대한 방지할 뿐 아니라 세정 후 표면에 잔존하는 잔류입자들을 용이하게 제거할 수 있어 반도체 실리콘 웨이퍼의 가공에 널리 효과적으로 활용될 수 있다.
Claims (5)
- 실리카(SiO2) 함량이 30 ∼ 50 중량%이고 평균 입경이 30 ∼ 100 ㎚인 콜로이달 실리카졸 100 중량부, 분산제로서 친수성과 소수성의 조화비가 12 ∼ 20인 음이온 및 비이온성 계면활성제 0.001 ∼ 1 중량부, 가공율 촉진제로서 알킬아민, 알킬렌아민 및 알칸올아민 중에서 선택된 1종 이상의 아민 화합물 0.01 ∼ 5 중량부, 실릭산 0.001 ∼ 1 중량부가 함유되어 있고, pH 범위가 10 ∼ 13인 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 실릭산 1 몰에 대하여 아민 화합물은 1 ∼ 40 몰비로 사용하는 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 아민 화합물은 히드라진, 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 모노에탄올아민 및 에틸렌디아민 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 실릭산은 오르소실릭산, 메타실릭산, 메타디실릭산, 메타트리실릭산 및 메타테트라실릭산 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 연마제 조성물은 3 ㎛ 이상의 거대입자가 제거된 것을 특징으로 하는 연마제 조성물.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020076457A KR20040048561A (ko) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | 화학기계적 연마제 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020076457A KR20040048561A (ko) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | 화학기계적 연마제 조성물 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040048561A true KR20040048561A (ko) | 2004-06-10 |
Family
ID=37343304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020020076457A KR20040048561A (ko) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | 화학기계적 연마제 조성물 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20040048561A (ko) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4462188A (en) * | 1982-06-21 | 1984-07-31 | Nalco Chemical Company | Silica sol compositions for polishing silicon wafers |
| JPH04313224A (ja) * | 1991-04-11 | 1992-11-05 | Asahi Denka Kogyo Kk | シリコンウェハー研磨剤 |
| JPH05154760A (ja) * | 1991-12-02 | 1993-06-22 | Fujimi Inkooporeetetsudo:Kk | シリコンウエーハの研磨用組成物及び研磨方法 |
| KR20000005891A (ko) * | 1998-06-05 | 2000-01-25 | 고시야마 이사무 | 에지연마조성물 |
| JP2000136375A (ja) * | 1998-10-30 | 2000-05-16 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | 研磨剤スラリ− |
| KR20030013146A (ko) * | 2001-08-07 | 2003-02-14 | 에이스하이텍 주식회사 | 실리콘 웨이퍼 연마제 조성물과 그 제조방법 |
-
2002
- 2002-12-04 KR KR1020020076457A patent/KR20040048561A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4462188A (en) * | 1982-06-21 | 1984-07-31 | Nalco Chemical Company | Silica sol compositions for polishing silicon wafers |
| JPH04313224A (ja) * | 1991-04-11 | 1992-11-05 | Asahi Denka Kogyo Kk | シリコンウェハー研磨剤 |
| JPH05154760A (ja) * | 1991-12-02 | 1993-06-22 | Fujimi Inkooporeetetsudo:Kk | シリコンウエーハの研磨用組成物及び研磨方法 |
| KR20000005891A (ko) * | 1998-06-05 | 2000-01-25 | 고시야마 이사무 | 에지연마조성물 |
| JP2000136375A (ja) * | 1998-10-30 | 2000-05-16 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | 研磨剤スラリ− |
| KR20030013146A (ko) * | 2001-08-07 | 2003-02-14 | 에이스하이텍 주식회사 | 실리콘 웨이퍼 연마제 조성물과 그 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2592401B2 (ja) | 表面を研磨及び平坦化する組成物と方法 | |
| KR100628019B1 (ko) | 에지 연마 조성물 | |
| KR102226501B1 (ko) | 연마용 조성물 및 연마물 제조 방법 | |
| JP4220966B2 (ja) | シリコンウエハの２次研磨用スラリー組成物 | |
| KR102350734B1 (ko) | 사파이어 표면 연마용 화학적 기계적 연마 조성물 및 그의 사용방법 | |
| JP2008532329A (ja) | シリコンウエハの表面品質を改善する研磨用スラリー組成物、及びそれを用いたシリコンウエハの研磨方法 | |
| KR102326750B1 (ko) | 연마용 조성물 및 그 제조 방법 | |
| EP3053977B1 (en) | Polishing composition and method for producing same | |
| TWI798325B (zh) | 研磨用組合物 | |
| WO2018043504A1 (ja) | 研磨用組成物および研磨用組成物セット | |
| JP3521614B2 (ja) | シリコン用研磨液組成物 | |
| JP6350861B2 (ja) | コロイダルシリカ及びそれを含有する半導体ウエハ研磨用組成物 | |
| JPWO2005029563A1 (ja) | シリコンウエハ研磨用組成物および研磨方法 | |
| CN111378368A (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| KR20030013146A (ko) | 실리콘 웨이퍼 연마제 조성물과 그 제조방법 | |
| KR20040048561A (ko) | 화학기계적 연마제 조성물 | |
| WO2020195149A1 (ja) | ケイ素－ケイ素結合を有する材料を含む研磨対象物の研磨方法 | |
| KR101797746B1 (ko) | 연마입자-분산층 복합체 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물 | |
| CN115449300B (zh) | 抛光液及其在碳化硅晶体抛光中的应用 | |
| US20220017781A1 (en) | Silicon wafer polishing composition and method | |
| TWI829675B (zh) | 研磨用組合物 | |
| KR100464748B1 (ko) | 복합재의 연마용 조성물 및 연마 방법 | |
| KR100964355B1 (ko) | 친환경용 반도체 연마패드 조성물 | |
| TWI833865B (zh) | 研磨用組合物 | |
| TW202134363A (zh) | 研磨用組合物及矽晶圓之研磨方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |