KR20050071677A - 연마용 조성물 및 린싱용 조성물 - Google Patents

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KR20050071677A
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아키히로 카와세
토시히로 미와
켄지 사카모토
이치로 하야시다
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가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드
와코 쥰야꾸 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 연마용 조성물 및 린싱용 조성물은 금속 불순물에 의해 유발되는 웨이퍼 오염을 효과적으로 억제할 수 있다. 상기 연마용 조성물은 킬레이트제, 알칼리 화합물, 이산화규소 및 물을 포함한다. 상기 린싱용 조성물은 킬레이트제, 알칼리 화합물 및 물을 포함한다. 상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물에 함유되는 상기 킬레이트제는 하기 화학식 (1)로 표현되는 산 또는 이들의 염이다. 하기 화학식(1)에 있어서, Y2 및 Y3의 각각은 알킬렌기를 표시하고, n은 0 내지 4의 정수이고, R8 내지 R12로 표현되는 4+n개의 치환체 각각은 알킬기이다. 상기 알킬기 가운데 적어도 4개는 포스폰산기를 갖는다.
<화학식 1>

Description

연마용 조성물 및 린싱용 조성물{Polishing composition and rinsing composition}
본 발명은 연마용 조성물 및 린싱용 조성물에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위해 사용되는 연마용 조성물 및 실리콘 웨이퍼를 린싱하기 위해 사용되는 린싱용 조성물에 관한 것이다.
반도체 소자 생산을 위한 공정에 있어서, 실리콘 웨이퍼는 연마용 조성물을 이용하여 기계적 및 화학적으로 연마된다. 그 후, 연마된 실리콘 웨이퍼는 상기 연마용 조성물에 포함된 이산화규소 및 금속 불순물로부터 보호되도록 일반적으로 물 또는 린싱용 조성물을 사용하여 린싱된다.
일본 특개 제63-272460호에서는 물 및 미립자로 이루어진 무정형의 실리카에 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)과 같은 적어도 하나의 킬레이트제(chelating agent) 및 폴리아크릴산과 같은 5000 이상의 분자량을 갖는 고분자 이온을 포함하는 종래의 연마용 조성물을 개시하고 있다. 일본 특개 제2001-77063호는 연마용 미립자, 피페라진과 같은 아민 및 EDTA와 같은 킬레이트제를 포함하는 또 다른 종래의 연마용 조성물을 개시하고 있다.
이러한 종래 연마용 조성물들은 금속 원소와 결합하여 안정한 착이온을 형성하는 킬레이트제를 통하여 실리콘 웨이퍼가 상기 연마용 조성물 내에 포함된 금속 불순물에 의하여 오염되지 않게 한다. 그러나, 종래의 연마용 조성물 내에 포함된 킬레이트제는 금속 불순물을 포획할 수 있는 그다지 좋은 능력을 가지고 있지 않다. 그러므로, 반도체 소자가 상기의 종래 연마용 조성물을 사용하여 연마된 실리콘 웨이퍼로 제조되는 경우에, 단락(short circuit) 또는 누전(leak)으로 인하여 반도체에 좋지 않은 조건이 종종 유발된다. 금속 불순물에 의해 유발되는 실리콘 웨이퍼의 오염은 실리콘 웨이퍼의 표면상의 금속 불순물의 고착 뿐만 아니라, 실리콘 웨이퍼 내로의 측면으로 금속 불순물의 확산(diffusion)을 의미한다.
도 1은 연마용 조성물로 연마 및 린싱용 조성물로 린싱하는 데 사용되는 연마장치를 나타내는 사시도이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 일실시형태를 설명한다.
첫째, 실리콘 웨이퍼 작업 공정을 설명한다. 먼저, 실리콘 웨이퍼를 제조하기 위하여 실리콘 단결정 잉곳(ingot)이 얇게 슬라이싱된다. 상기 실리콘 웨이퍼는 랩핑(lapping)에 의해 소정의 모양을 갖도록 만들어진다. 다음, 각 실리콘 웨이퍼는 랩핑에 의해 오염된 실리콘 웨이퍼의 표면층을 제거하기 위하여 에칭된다. 에칭 후, 각 실리콘 웨이퍼의 에지와 표면은 연속적으로 연마되고, 그 후 상기 실리콘 웨이퍼는 린싱된다.
이 실시형태에 따른 연마용 조성물은 킬레이트제, 알칼리 화합물, 이산화규소 및 물을 포함하고, 실리콘 웨이퍼의 표면을 연마하는 데 사용된다.
이 실시형태의 린싱용 조성물은 킬레이트제, 알칼리 화합물 및 물을 포함하고, 실리콘 웨이퍼의 표면을 린싱하는 데 사용된다.
상기 킬레이트제는 하기 화학식 1로 표현되는 산 또는 그 염이고, 상기 킬레이트제는 금속 원소에 결합되어 안정한 착이온을 형성한다. 연마용 조성물에 함유되는 상기 킬레이트제는 상기 연마용 조성물 내에 함유된 금속 불순물을 포획하는 역할을 하고, 린싱용 조성물 내에 포함된 상기 킬레이트제는 실리콘 웨이퍼에 남아 있는 금속 불순물을 포획하는 역할을 한다.
<화학식 1>
상기 화학식 1의 Y2 및 Y3 각각은 알킬렌기(n은 0 ~ 4의 정수)를 나타낸다. 상기 알킬렌기는 선형 또는 가지형일 수 있다. 상기 알킬렌기는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 저급 알킬렌기인 것이 바람직하다. 상기 알킬렌기가 저급 알킬렌기인 킬레이트제는 금속 불순물을 포획하는 좋은 능력을 갖는다. 상기 저급 알킬렌기의 구체적인 예로서는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 메틸 메틸렌기, 메틸 에틸렌기, 에틸 메틸렌기, 부틸렌기, 메틸 프로필렌기, 에틸 에틸렌기를 포함할 수 있다. 상기 화학식 1에서 n은 0 내지 4의 정수이고, 바람직하게는 0 내지 2의 정수이다. n이 0 내지 2의 정수인 킬레이트제가 용이하게 합성된다.
상기 화학식 1의 R8 내지 R12 각각은 알킬기를 나타낸다. 상기 알킬기는 선형 또는 가지형일 수 있다. 상기 알킬기는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 저급 알킬기인 것이 바람직하다. 상기 알킬기가 저급 알킬기인 킬레이트제는 금속 불순물을 포획하는 높은 능력을 갖는다. 상기 저급 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, 2차 부틸기 및 3차 부틸기을 포함할 수 있다.
R8 내지 R12로 표현되는 4+n개의 알킬기 가운데, 적어도 4개, 바람직하게는 모든 4+n개의 알킬기가 포스폰산기를 갖는다. 상기 모든 4+n개의 알킬기가 포스폰산기를 갖는 킬레이트제는 금속 불순물을 포획하는 높은 능력을 갖는다. 각각의 알킬기는 바람직하게는 1 내지 2개의 포스폰산기를, 더욱 바람직하게는 1개의 포스폰산기를 갖는다.
높은 금속 불순물 포획 능력을 갖는다는 관점에서, 상기 킬레이트제의 바람직한 예는 에틸렌디아민테트라에틸렌포스폰산, 에틸렌디아민테트라메틸렌포스폰산(EDTP), 디에틸렌트리아민펜타에틸렌포스폰산, 디에틸렌트리아민펜타메틸렌포스폰산(DTPP), 트리에틸렌테트라민헥사에틸렌포스폰산, 트리에틸렌테트라민헥사메틸렌포스폰산(TTHP), 프로판디아민테트라에틸렌포스폰산 및 프로판디아민테트라메틸렌포스폰산, 그리고 그들의 암모늄염, 칼륨염, 나트륨염 및 리튬염을 포함할 수 있다. 특히 높은 금속 불순물 포획 능력을 갖는 관점에서, 더욱 바람직한 상기 킬레이트제의 예는 에틸렌디아민테트라에틸렌포스폰산, EDTP, 에틸렌디아민테트라메틸렌포스폰산암모늄염, 에틸렌디아민테트라메틸렌포스폰산칼륨염(EDTPP), 에틸렌디아민테트라메틸렌포스폰산나트륨염, 에틸렌디아민테트라메틸렌포스폰산리튬염, 디에틸렌트리아민펜타에틸렌포스폰산, DTPP, 디에틸렌트리아민펜타메틸렌포스폰산암모늄염, 디에틸렌트리아민펜타메틸렌포스폰산칼륨염(DTPPP), 디에틸렌트리아민펜타메틸렌포스폰산나트륨염, 디에틸렌트리아민펜타메틸렌포스폰산리튬염, 트리에틸렌테트라민헥사에틸렌포스폰산, TTHP, 트리에틸렌테트라민헥사메틸렌포스폰산암모늄염, 트리에틸렌테트라민헥사메틸렌포스폰산칼륨염(TTHPP), 트리에틸렌테트라민헥사메틸렌포스폰산나트륨염, 트리에틸렌테트라민헥사메틸렌포스폰산리튬염, 프로판디아민테트라에틸렌포스폰산, 프로판디아민테트라메틸렌포스폰산, 프로판디아민테트라메틸렌포스폰산암모늄염, 프로판디아민테트라메틸렌포스폰산칼륨염, 프로판디아민테트라메틸렌포스폰산나트륨염 및 프로판디아민테트라메틸렌포스폰산리튬염을 포함할 수 있다. 상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물 각각은 1종 또는 2종 이상의 킬레이트제를 포함할 수 있다.
상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물에 있어서, 상기 킬레이트제의 함량은 바람직하게는 0.001 내지 6 중량%이고, 더욱 바람직하게는 0.005 내지 3 중량%이며, 가장 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%이다. 너무 낮은 상기 킬레이트제의 함량을 갖는 연마용 조성물 및 린싱용 조성물은 금속 불순물에 의한 실리콘 웨이퍼의 오염을 만족스러울 정도로 억제하지 못한다. 너무 높은 상기 킬레이트제의 함량을 갖는 연마용 조성물 및 린싱용 조성물은 쉽게 겔화되고 비경제적이다.
상기 알칼리 화합물은 상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물의 알칼리 조건을 유지하기 위해 상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물에 포함된다. 상기 연마용 조성물에 포함되는 상기 알칼리 화합물은 부식, 에칭 및 산화와 같은 화학적 작용에 의해 실리콘 웨이퍼 표면의 연마를 가속하는 역할을 한다.
상기 알칼리 화합물의 구체적인 예는 수산화칼륨(PHA), 수산화나트륨(NHA), 탄산수소칼륨(PCAH), 탄산칼륨(PCA), 탄산수소나트륨(NCAH) 및 탄산나트륨(NCA)과 같은 무기 알칼리 화합물; 암모니아(AM); 수산화테트라메틸암모늄 (TMAH), 탄산수소암모늄(ACAH) 및 탄산암모늄(ACA)과 같은 암모늄염; 및 메틸아민(MA), 디메틸아민(DMA), 트리메틸아민(TMA), 에틸아민(EA), 디에틸아민(DEA), 트리에틸아민(TEA), 에틸렌디아민(EDA), 모노에탄올아민(MEA), N-(β-아미노에틸)에탄올아민(AEEA), 헥사메틸렌디아민(HMDA), 디에틸렌트리아민(DETA), 트리에틸렌테트라민(TETA), 피페라진 무수화물(PIZ), 피페라진 육수화물, 1-(2-아미노에틸)피페라진(AEPIZ) 및 N-메틸피페라진(MPIZ)과 같은 아민을 포함할 수 있다. 적은 아민 냄새 때문에 상기 알칼리 화합물의 바람직한 예는 PHA, NHA, PCAH, PCA, NCAH, NCA, AM, TMAH, ACAH, ACA, EDA, MEA, AEEA, HMDA, DETA, TETA, PIZ, 피페라진 육수화물, AEPIZ 및 MPIZ를 포함할 수 있다. 적은 아민 냄새뿐만 아니라 알칼리 화합물이 상기 킬레이트제의 기능을 방해하지 않기 때문에, 상기 알칼리 화합물의 더욱 바람직한 예는 PHA, NHA, PCAH, PCA, NCAH, NCA, AM, TMAH, ACAH, ACA, PIZ, 피페라진 육수화물, AEPIZ 및 MPIZ를 포함할 수 있다. 상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물은 상기 알칼리 화합물 중 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 화합물이 PHA, NHA, TMAH, ACAH, ACA, PCAH, PCA, NCAH, NCA, AM, MA, DMA, TMA, EA, DEA, TEA, EDA, MEA, AEEA, HMDA, DETA 또는 TETA인 경우에, 상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물은 바람직하게는 0.1 내지 6 중량%이고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%이며, 가장 바람직하게는 1 내지 4 중량%의 알칼리 화합물의 함량을 갖는다. 상기 알칼리 화합물이 PIZ, AEPIZ 또는 MPIZ인 경우에는, 상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물은 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%이고, 더욱 바람직하게는 1 내지 9 중량%이며, 가장 바람직하게는 3 내지 8 중량%의 알칼리 화합물의 함량을 갖는다. 그리고 상기 알칼리 화합물이 피페라진 육수화물인 경우에는, 상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물은 바람직하게는 0.1 내지 20 중량%이고, 더욱 바람직하게는 2 내지 18 중량%이며 가장 바람직하게는 5 내지 16 중량%의 알칼리 화합물의 함량을 갖는다. 너무 적은 상기 알칼리 화합물 함량을 갖는 연마용 조성물은 연마속도가 그다지 빠르지 않다. 너무 많은 상기 알칼리 화합물 함량을 갖는 연마용 조성물 및 린싱용 조성물은 실리콘 웨이퍼 표면의 거칠어짐을 쉽게 유발할 뿐만 아니라 쉽게 겔화되며 비경제적이다.
상기 이산화규소는 실리콘 웨이퍼 표면을 기계적으로 연마하는 역할을 한다. 상기 이산화규소의 예로는 콜로이드성 실리카, 건식 실리카(fumed silica), 침전 실리카 및 이와 유사한 물질을 포함할 수 있다. 연마의 정확도 향상에 기여하기 때문에, 이산화규소로는 콜로이드성 실리카가 바람직하다.
상기 이산화규소가 콜로이드성 실리카인 경우에는, 상기 이산화규소는 바람직하게는 5 내지 300 ㎚, 더욱 바람직하게는 5 내지 200 ㎚, 가장 바람직하게는 5 내지 120 ㎚의 평균입자경 DSA(기체 흡착으로 분말의 비표면적을 측정하는 방법(BET법)에 의해 측정되는 비표면적으로부터 결정된다)를 갖는다. 또한, 상기 이산화규소가 건식 실리카 또는 침전 실리카인 경우에는, 상기 이산화규소는 바람직하게는 10 내지 300 ㎚, 더욱 바람직하게는 10 내지 200 ㎚, 가장 바람직하게는 10 내지 150 ㎚의 평균입자경 DSA를 갖는다. 상기 이산화규소가 콜로이드성 실리카인 경우에는, 상기 이산화규소는 바람직하게는 5 내지 300 ㎚, 더욱 바람직하게는 10 내지 200 ㎚, 가장 바람직하게는 15 내지 150 ㎚의 평균입자경 DN4(레이저 산란으로부터 계산된다)를 갖는다. 또한, 상기 이산화규소가 건식 실리카 또는 침전 실리카인 경우에는, 상기 이산화규소는 바람직하게는 30 내지 500 ㎚, 더욱 바람직하게는 40 내지 400 ㎚, 가장 바람직하게는 50 내지 300 ㎚의 평균입자경 DN4를 갖는다. 너무 작은 평균입자경 DSA 또는 DN4를 갖는 이산화규소를 함유하는 연마용 조성물은 연마속도가 그다지 빠르지 않다. 너무 큰 평균입자경 DSA 또는 DN4를 갖는 이산화규소를 함유하는 연마용 조성물은 실리콘 웨이퍼 표면을 쉽게 거칠게 되도록 하거나 또는 실리콘 웨이퍼 표면상의 연무(haze) 및 스크래치와 같은 결함을 쉽게 유발한다.
상기 이산화규소는 보통 철, 니켈 및 구리와 같은 전이금속 원소뿐만 아니라, 칼슘, 마그네슘과 같은 금속 원소를 금속 불순물로서 포함한다. 이산화규소 20 중량% 수용액에서, 철, 니켈, 구리 및 칼슘 원소의 전체 함량은 바람직하게는 300 ppm 이하, 더욱 바람직하게는 100 ppm 이하이고, 가장 바람직하게는 0.3 ppm 이하이다. 상기 전체 함량이 너무 많으면, 실리콘 웨이퍼는 상기 연마용 조성물에 함유되어 있는 상기 이산화규소로부터 기인하는 금속 불순물에 의해 용이하게 오염되고, 연마용 조성물 내에 다량의 상기 킬레이트제를 요구하므로, 비용이 증가된다.
상기 연마용 조성물은 바람직하게는 1 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 50 중량%, 가장 바람직하게는 10 내지 50 중량%의 이산화규소를 함유한다. 너무 적은 이산화규소 함량을 갖는 연마용 조성물은 연마속도가 빠르지 않은 반면, 너무 많은 이산화규소 함량을 갖는 연마용 조성물은 쉽게 겔화된다.
상기 물은 상기 이산화규소를 분산시키고 상기 킬레이트제 및 알칼리 화합물을 용해시킬 수 있는 매질로서의 역할을 한다. 가능한 한 물은 불순물을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 상기 물의 바람직한 예는 이온교환수, 순수, 초순수 및 증류수이다.
상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물은 8 내지 12의 pH를 갖는 것이 바람직하고, 10 내지 12의 pH를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 너무 낮은 pH를 갖는 연마용 조성물은 연마속도가 그다지 빠르지 않다. 너무 높은 pH를 갖는 연마용 조성물 및 린싱용 조성물은 쉽게 겔화된다. 상기 연마용 조성물의 pH는 상기 린싱용 조성물의 pH와 거의 같은 것이 바람직하다. 상기 연마용 조성물의 pH가 상기 린싱용 조성물의 pH와 크게 차이가 나는 경우, 린싱하는 동안 실리콘 웨이퍼 표면 및 연마패드에 잔존하는 상기 연마용 조성물은 겔화되거나, 또는 실리콘 웨이퍼 표면상에 거칠어짐이 발생된다.
상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물과 관련하여, 상기 연마용 조성물은 물 이외의 다른 구성성분 즉, 상기 킬레이트제, 상기 알칼리 화합물 및 이산화규소를 물과 함께 혼합하여 제조된다. 상기 린싱용 조성물은 물 이외의 다른 구성성분 즉, 상기 킬레이트제 및 알칼리 화합물을 물과 함께 혼합하여 제조된다. 상기 혼합과정에 있어서, 칼날형 교반기 또는 초음파 분산 기계가 사용될 수 있다.
이하, 도 1에 도시한 바와 같은 연마장치(11)를 설명한다.
상기 연마장치(11)는 상부 표면에 부착된 연마패드(14)를 갖는 디스크 형상의 회전반(12)이 구비된다. 상기 회전반(12)은 제 1샤프트(13)와 일체로 회전하도록, 도 1의 화살표(13a) 방향으로 회전할 수 있는 상기 제 1샤프트(13)에 회전가능하게 제공된다. 상기 회전반(12) 위에는 적어도 한 개의 웨이퍼 고정기(holder, 15)가 제공된다. 상기 웨이퍼 고정기(15)는 제 2샤프트(16)와 일체로 회전하도록 도 1의 화살표(16a) 방향으로 회전할 수 있는 상기 제 2샤프트(16)에 회전가능하게 제공된다. 상기 웨이퍼 고정기(15)의 바닥 표면에는 4개의 웨이퍼 고정 구멍(18)을 갖는 웨이퍼 고정반(19)이 세라믹 평반(17) 및 도시하지 않은 우레탄 시트를 통해 제거 가능하게 구비된다. 상기 연마장치(11)는 연마용 조성물 공급기(21) 및 도시하지 않은 린싱용 조성물 공급기가 더 구비된다. 상기 연마용 조성물 공급기(21)는 노즐(21a)을 통해 상기 연마용 조성물을 배출하고, 상기 린싱용 조성물 공급기는 도시하지 않은 노즐을 통해 상기 린싱용 조성물을 배출한다. 상기 연마용 조성물 공급기(21) 및 린싱용 조성물 공급기 중 어느 하나는 상기 회전반(12) 위에 배치된다. 상기 회전반(12)의 상부에 배치된 어느 하나의 공급기는 상기 회전반(12) 위에 배치되지 않은 다른 하나의 공급기로 대치될 수 있다.
실리콘 웨이퍼가 연마되는 경우, 상기 연마용 조성물 공급기(21)는 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 회전반(12) 위에 배치된다. 연마하기 위한 실리콘 웨이퍼는 상기 웨이퍼 고정 구멍(18) 안으로 빨려 들어가게 되고 웨이퍼 고정기(15) 내에 놓여진다. 먼저, 상기 웨이퍼 고정기(15)와 회전반(12)의 회전이 시작되고, 상기 연마용 조성물 공급기(21)로부터 연마용 조성물이 배출되어 상기 연마패드(14)로 공급된다. 그 후, 상기 웨이퍼 고정기(15)는 상기 실리콘 웨이퍼 각각이 상기 연마패드(14) 위에서 눌리도록 하기 위해서 상기 회전반(12)으로 옮겨진다. 그리하여, 상기 연마패드(14)와 접촉되어 있는 상기 실리콘 웨이퍼 표면이 연마된다.
연마 후에, 상기 연마된 실리콘 웨이퍼가 린싱되는 경우, 상기 린싱용 조성물 공급기가 상기 연마용 조성물 공급기(21)를 대신하여 상기 회전반(12) 위에 배치된다. 상기 연마장치(11)의 작동조건은 연마세팅에서 린싱세팅으로 변경된다. 그 후, 상기 린싱용 조성물이 상기 린싱용 조성물 공급기로부터 배출되고, 그에 의하여 상기 린싱용 조성물이 상기 연마패드(14) 위에 공급된다. 그리하여, 상기 연마패드(14)와 접촉되어 있는 상기 실리콘 웨이퍼 표면이 린싱된다.
상기 실리콘 웨이퍼 표면 연마공정은 바람직하게는 복수의 단계로 나누어서 수행된다. 예를 들면, 상기 실리콘 웨이퍼 표면은 초벌 연마의 제 1단계, 정밀 연마의 제 2단계 및 마무리 연마의 제 3단계를 포함하는 세 단계로 연마될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 실리콘 웨이퍼는 하나의 단계가 완료될 때마다 매번 린싱하는 것이 바람직하다.
상기 실시형태는 다음의 유용한 점이 있다.
본 실시형태에 따른 상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물에 함유된 상기 킬레이트제는 EDTA와 같은 종래의 킬레이트제와 비교할 때 보다 높은 금속 불순물을 포획하기 위한 능력을 갖는다. 그에 더하여, 포획된 금속 불순물을 지닌 상기 킬레이트제는 음의 제타전위(zeta potential)를 나타내는 상기 실리콘 웨이퍼 표면을 정전기적으로 밀어낸다. 따라서, 금속 불순물에 의한 실리콘 웨이퍼의 오염이 효과적으로 억제된다.
상기 실리콘 웨이퍼가 상기 웨이퍼 고정기(15)에 고정되어 있는 동안, 상기 실리콘 웨이퍼의 연마 및 린싱은 같은 연마장치(11)에 의해 연속적으로 수행된다. 그러므로, 연마가 완료된 후, 상기 실리콘 웨이퍼가 상기 연마용 조성물에 장시간 접촉함으로써 유발되는 상기 실리콘 웨이퍼 표면상의 에칭 및 오염(stain)이 억제된다. 나아가, 상기 실리콘 웨이퍼의 표면상의 이산화규소와 같은 외부 물질(입자)의 덩어리화도 억제되고, 그에 의하여 실리콘 웨이퍼의 표면 결함 가운데 하나인 광점 결함(light point defect, LPD)이 감소한다. 더 나아가, 연마 및 린싱 비용과 작업시간도 단축된다.
상기 실시형태는 하기의 방식으로 변경될 수도 있다.
상기 연마용 조성물은 고농도의 킬레이트제, 알칼리 화합물 및 이산화규소를 물과 함께 함유하고 있는 스톡 용액(stock solution)을 상기 연마용 조성물을 사용할 때 희석하여 제조될 수 있다. 이러한 경우, 연마용 조성물의 사용에 앞선 저장 및 운반이 용이하다. 상기 연마용 조성물로서, 상기 연마용 조성물을 위한 상기 스톡 용액은 스톡 용액의 부피 기준으로 바람직하게는 1 내지 50배, 더욱 바람직하게는 1 내지 40배, 가장 바람직하게는 1 내지 20배의 물로 희석된다.
상기 린싱용 조성물은 고농도의 킬레이트제 및 알칼리 화합물을 물과 함께 함유하고 있는 스톡 용액을 상기 린싱용 조성물을 사용할 때 희석하여 제조될 수 있다. 이러한 경우, 린싱용 조성물의 사용에 앞선 저장 및 운반이 용이하다. 상기 린싱용 조성물로서, 상기 린싱용 조성물을 위한 상기 스톡 용액의 부피 기준으로 바람직하게는 1 내지 100배, 더욱 바람직하게는 1 내지 80배, 가장 바람직하게는 1 내지 20배의 물로 희석된다.
도 1에 도시한 연마장치(11)를 대신하여, 상기 실리콘 웨이퍼 연마 및 린싱은 실리콘 웨이퍼의 양쪽 표면을 동시에 연마할 수 있는 양면 연마장치를 사용하여 수행될 수 있다.
연마 및 린싱의 완료 후, 상기 실리콘 웨이퍼 표면은 순수 및 초순수와 같은 세척수를 사용하여, 예를 들면, 폴리비닐알콜로 만들어진 스펀지로 솔질 세척(scrubbing washing)될 수 있다.
상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물은 필요에 따라 계면활성제 및 방부제와 같은 종래 알려진 첨가제들을 함유할 수 있다. 예를 들면, 상기 연마용 조성물 및 린싱용 조성물은 과산화수소를 함유할 수 있다. 이러한 경우, 산화막이 과산화수소에 의해 상기 실리콘 웨이퍼 표면에 형성되고, 그에 의해 입자들이 상기 실리콘 웨이퍼 표면에 직접적으로 고착되지 않아 LPD가 향상된다.
상기 연마된 실리콘 웨이퍼 표면을 린싱하기 전에, 상기 웨이퍼 고정기(15)는 상기 회전반(12)으로부터 이격될 수 있고, 그렇게 함으로써 상기 실리콘 웨이퍼는 상기 연마패드(14)에서 일단 떨어지게 될 수 있다. 그리고 나서, 상기 연마패드(14)에 린싱용 조성물의 공급이 시작될 수 있다. 상기 실리콘 웨이퍼는 상기 연마패드(14)와 다시 접촉되도록 위치될 수 있고, 실리콘 웨이퍼의 린싱이 시작될 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예를 참고하여 더욱 자세하게 설명한다.
<실시예 1~14 및 비교예 1~9>
실시예 1~14 및 비교예 1~9의 각각에 있어서, 연마용 조성물의 스톡 용액은 이산화규소, 킬레이트제, 알칼리 화합물 및 물을 혼합하여 제조되었다. 각 연마용 조성물 스톡 용액에 함유된 이산화규소는 콜로이드성 실리카이고, 각 연마용 조성물 스톡 용액은 20 중량%의 콜로이드성 실리카를 함유한다. 각각의 연마용 조성물 스톡 용액에 함유된 상기 킬레이트제 및 상기 알칼리 화합물과 관련하여, 이들의 종류 및 함량이 표 1에 나타나 있다. 나아가, 20 중량%의 콜로이드성 실리카 수용액에 있어서, 철, 니켈, 구리 및 칼슘 원소의 전체 함량은 20 ppb 이하이다. 상기 콜로이드성 실리카는 FlowSorbⅡ2300(Micromeritics사 제조)에 의해 측정된 35 ㎚의 평균입자경 DSA를 갖고, N4 Plus Submicron Particle Sizer(Beckman Coulter사 제조)에 의해 측정된 70 ㎚의 평균입자경 DN4를 갖는다. 실시예 1~14의 각각에 있어서, 상기 연마용 조성물 스톡 용액은 10 내지 12의 pH를 갖는다. 각 연마용 조성물 스톡 용액은 연마용 조성물을 제조하기 위하여 초순수로 20배 희석되었고, 상기 연마용 조성물을 사용하여 상기 실리콘 웨이퍼의 표면은 하기의 연마조건 1에서 연마되었다.
<연마조건 1>
연마장치: Fujikoshi Machinery Corp.에서 제조된 단면 연마장치 SPM-15(각각 4개의 웨이퍼를 고정할 수 있는 4개의 웨이퍼 고정기가 구비된 것),
연마대상: 6 인치 실리콘 웨이퍼(p형, 결정방향 <100>, 1 내지 10 Ωㆍ㎝ 의 비저항),
하중(Load): 31.5 ㎪,
회전반의 회전수: 58 rpm,
웨이퍼 고정기의 회전수: 120 rpm,
연마패드: Non-woven fabric Suba600(Rodel Nitta사 제조),
연마용 조성물 공급 속도: 8000 ㎖/분(순환사용),
연마시간: 15분,
연마용 조성물의 온도: 23 ℃
(1) 실리콘 웨이퍼 표면상의 금속 불순물 함량
연마 후, 실리콘 웨이퍼는 순수로 솔질 세척되었다. 계속하여 상기 실리콘 웨이퍼 표면의 자연산화막은 불산(hydrofluoric acid) 증기로 기체상 분해된 후, 불산 및 수성 과산화수소를 함유하는 액적(droplet)에 의하여 회수되었다. 상기 회수된 용액에 함유된 금속 불순물은 유도쌍 플라즈마 질량분석(ICP-MS)에 의하여 정량적으로 분석되었다. 상기 금속 불순물의 양은 4분류로 평가되었다. 즉, 1×109 atms/㎝2 미만의 양은 ◎로 나타내고, 1×109 atms/㎝2 이상 3×109 atms/㎝2 미만의 양은 ○로 나타내고, 3×109 atms/㎝2 이상 1×1010 atms/㎝2 미만의 양은 △로 나타내고, 1×1010 atms/㎝2 이상의 양은 ×로 나타낸다. 표 1에 그 결과를 나타내었다.
(2) 실리콘 웨이퍼 내부에 존재하는 금속 불순물의 함량
36% 염산 용액, 31% 과산화수소 및 순수를 부피비 1:1:6으로 함유하는 염산-과산화수소 수용액(SC-2)을 사용하여, 연마된 실리콘 웨이퍼를 세척한 후 48시간 동안 200 ℃에서 열처리를 하였다. 그에 의해 상기 실리콘 웨이퍼 내부에 존재하는 금속 불순물은 상기 실리콘 웨이퍼의 표면으로 이동되었다. 그 후, 상기 (1)에서 설명한 방법으로 이들 금속 불순물의 양을 측정 및 평가하였다. 표 2에 그 결과를 나타내었다.
(3) 연마속도
연마속도는 연마 전후의 실리콘 웨이퍼의 중앙 부분의 두께 차이로부터 계산되었다. 상기 차이는 다이알게이지(dial guage)에 의하여 측정되는 각각 서로 다른 웨이퍼 고정기를 지지(holding)하면서 동시에 연마되는 4개의 실리콘 웨이퍼 상의 두께 차이의 평균이다. 상기 연마속도는 4분류로 평가되었다. 즉, 1 ㎛/분 이상의 연마속도는 ◎로 나타내고, 0.8 ㎛/분 이상 1 ㎛/분 미만의 연마속도는 ○로 나타내고, 0.5 ㎛/분 이상 0.8 ㎛/분 미만의 연마속도는 △로 나타내고, 0.5 ㎛/분 미만의 연마속도는 ×로 나타낸다. 표 2에 그 결과를 나타내었다.
표 1에서 DTPA는 디에틸렌트리아민펜타아세트산, NTA는 니트릴로트리아세트산, HIDA는 히드록시에틸이미노디아세트산을 나타낸다.
표 1로부터, 실시예 1~14의 각각에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼 표면 및 상기 실리콘 웨이퍼 내부 모두 금속 불순물에 대한 우수한 평가를 나타내며 더 나아가, 실시예 3~14에 있어서는 상기 연마속도의 평가 또한 우수하다는 것이 명백하다. 그러나, 비교예 1~9의 각각에 있어서는, 상기 실리콘 웨이퍼 표면 및 상기 실리콘 웨이퍼 내부 모두 금속 불순물에 대하여 우수한 평가를 나타내지 못한다. 이것은 비교예 1~9의 각각에 있어서 상기 연마용 조성물은 특정 킬레이트제를 포함하고 있지 않다는 사실에 기인하는 것으로 추정된다.
<실시예 15~28 및 비교예 10~18>
실시예 15~28 및 비교예 10~18의 각각에 있어서, 린싱용 조성물 스톡 용액은 킬레이트제, 알칼리 화합물 및 물을 혼합하여 제조되었다. 각각의 린싱용 조성물 스톡 용액에 함유된 상기 킬레이트제 및 상기 알칼리 화합물의 종류 및 함량을 표 2에 나타내었다. 실시예 15~28의 각각에 있어서, 상기 린싱용 조성물 스톡 용액은 10~12의 pH를 갖는다. 각각의 린싱용 조성물 스톡 용액은 린싱용 조성물을 제조하기 위하여 초순수로 20배 희석되었다. 상기 린싱용 조성물을 사용하여, 상기 연마조건 1하에서 연마된 상기 실리콘 웨이퍼의 표면은 하기의 린싱조건 1에서 린싱하였다. 하기의 린싱조건 1에 있어서, 연마조건 1에서와 같은 항목의 설명은 생략되었음에 유의한다.
<린싱조건 1>
린싱 대상: 비교예 4의 연마용 조성물을 사용하여 상기 연마조건 1에서 연마된 6 인치 실리콘 웨이퍼,
하중(Load): 2 ㎪,
회전반의 회전수: 30 rpm,
웨이퍼 고정기의 회전수: 62 rpm,
린싱용 조성물 공급 속도: 8000 ㎖/분(비순환),
린싱시간: 1분,
린싱용 조성물의 온도: 20 ℃
린싱 후 상기 실리콘 웨이퍼 표면에 존재하는 금속 불순물의 함량은 (1)에서 설명된 방법에 따라 측정 및 평가되었다. 표 2에 그 결과를 나타내었다.
표 2로부터, 실시예 15~28의 각각에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼 표면은 금속 불순물에 대한 우수한 평가를 나타냄이 명백하다. 그러나, 비교예 10~18의 각각에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼 표면은 금속 불순물에 대하여 우수한 평가를 나타내지 못한다. 이것은 비교예 10~18의 각각에 있어서 상기 린싱용 조성물이 특정 킬레이트제를 함유하고 있지 않다는 사실에 기인하는 것으로 추정된다.
<실시예 29~42 및 비교예 19~27>
실시예 29~42 및 비교예 19~27의 각각에 있어서, 연마용 조성물의 스톡 용액은 이산화규소, 킬레이트제, 알칼리 화합물 및 물을 혼합하여 제조되었다. 각각의 연마용 조성물 스톡 용액에 함유된 이산화규소는 실시예 1의 연마용 조성물 스톡 용액에 함유된 것과 같은 콜로이드성 실리카이고, 각각의 연마용 조성물 스톡 용액은 20 중량%의 콜로이드성 실리카를 함유한다. 각각의 연마용 조성물 스톡 용액에 포함된 상기 킬레이트제 및 상기 알칼리 화합물과 관련하여, 이들의 종류 및 함량이 표 3에 나타나 있다. 실시예 29~42의 각각에 있어서, 상기 연마용 조성물 스톡 용액은 10 내지 12의 pH를 갖는다. 각각의 연마용 조성물 스톡 용액은 연마용 조성물을 제조하기 위하여 초순수로 20배 희석되었고, 상기 연마용 조성물을 사용하여, 연마조건 1에서 연마된 상기 실리콘 웨이퍼의 표면은 하기의 연마조건 2에서 연마되었다. 하기의 연마조건 2에 있어서, 연마조건 1에서와 같은 항목은 생략되었다.
<연마조건 2>
연마대상: 실시예 7의 연마용 조성물을 사용하여 상기 연마조건 1에서 연마된 6 인치 실리콘 웨이퍼,
하중(Load): 20.4 ㎪,
연마패드: Non-woven fabric Suba400(Rodel Nitta사 제조),
연마시간: 10분
연마 후에 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 남아 있는 금속 불순물의 함량은 (1)에서 설명된 방법에 따라 측정 및 평가되었고, 연마 후에 상기 실리콘 웨이퍼 내부에 함유된 금속 불순물의 함량은 (2)에서 설명된 방법에 따라 측정 및 평가되었다. 나아가, 연마속도는 (3)에서 설명된 방법에 따라 계산되었고 4분류로 평가되었다. 즉, 0.6 ㎛/분 이상의 연마속도는 ◎로 나타내고, 0.45 ㎛/분 이상 0.6 ㎛/분 미의인 연마속도는 ○로 나타내고, 0.3 ㎛/분 이상 0.45 ㎛/분 미만의 연마속도는 △로 나타내고, 0.3 ㎛/분 미만의 연마속도는 ×로 나타낸다. 표 3에 그 결과를 나타내었다.
표 3으로부터, 실시예 29~42의 각각에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼 표면 및 상기 실리콘 웨이퍼 내부 모두 금속 불순물에 대한 우수한 평가를 나타내며 나아가, 실시예 31~42에 있어서는 상기 연마속도의 평가 또한 우수하다는 것이 명백하다. 그러나, 비교예 19~27의 각각에 있어서는, 상기 실리콘 웨이퍼 표면 및 상기 실리콘 웨이퍼 내부 모두 금속 불순물에 대하여 우수한 평가를 나타내지 못한다. 이것은 비교예 19~27의 각각에 있어서 상기 연마용 조성물은 특정 킬레이트제를 함유하고 있지 않다는 사실에 기인하는 것으로 추정된다.
<실시예 43~56 및 비교예 28~36>
실시예 43~56 및 비교예 28~36의 각각에 있어서, 린싱용 조성물 스톡 용액은 킬레이트제, 알칼리 화합물 및 물을 혼합하여 제조되었다. 각각의 린싱용 조성물 스톡 용액에 함유된 상기 킬레이트제 및 상기 알칼리 화합물의 종류 및 함량이 표 4에 나타난다. 실시예 43~56의 각각에 있어서, 상기 린싱용 조성물 스톡 용액은 10~12의 pH를 갖는다. 각각의 린싱용 조성물 스톡 용액은 린싱용 조성물을 제조하기 위하여 초순수로 20배 희석되었다. 상기 린싱용 조성물을 사용하여, 상기 연마조건 2에서 연마된 상기 실리콘 웨이퍼의 표면은 하기의 린싱조건 2에서 린싱하였다. 하기의 린싱조건 2에 있어서, 연마조건 1에서와 같은 항목의 설명은 생략되었음에 유의한다.
<린싱조건 2>
린싱 대상: 비교예 22의 연마용 조성물을 사용하여 상기 연마조건 2에서 연마된 6 인치 실리콘 웨이퍼,
연마패드: Non-woven fabric Suba400(Rodel Nitta사 제조)
린싱 후, 상기 실리콘 웨이퍼 표면에 남아 있는 금속 불순물의 함량은 (1)에서 설명된 방법에 따라 측정 및 평가되었다. 표 4에 그 결과를 나타내었다.
표 4로부터, 실시예 43~56의 각각에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼 표면은 금속 불순물에 대한 우수한 평가를 나타냄이 명백하다. 그러나, 비교예 28~36의 각각에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼 표면은 금속 불순물에 대하여 우수한 평가를 나타내지 못한다. 이것은 비교예 28~36의 각각에 있어서 상기 린싱용 조성물이 특정 킬레이트제를 함유하고 있지 않다는 사실에 기인하는 것으로 추정된다.
<실시예 57~72 및 비교예 37~44>
실시예 57~72 및 비교예 37~44의 각각에 있어서, 연마용 조성물 스톡 용액은 이산화규소, 킬레이트제, 알칼리 화합물 및 물에 히드록시에틸 셀룰로오즈(HEC) 또는 폴리비닐알콜(PVA)의 첨가제 가운데 어느 하나를 혼합하여 제조되었다. 상기 히드록시에틸 셀룰로오즈는 1200000의 평균 분자량을 가지며, 상기 폴리비닐알콜은 100%의 비누화도(degree of saponification), 1400의 중합도(degree of polymerization) 및 62000의 평균 분자량을 갖는다. 각각의 연마용 조성물 스톡 용액에 함유된 이산화규소는 실시예 1의 연마용 조성물 스톡 용액에 포함된 것과 같은 콜로이드성 실리카이고, 각각의 연마용 조성물 스톡 용액은 20 중량%의 콜로이드성 실리카를 함유한다. 각각의 연마용 조성물 스톡 용액에 함유된 상기 킬레이트제, 상기 알칼리 화합물 및 상기 첨가제와 관련하여, 이들의 종류 및 함량이 표 5에 나타나 있다. 실시예 57~72의 각각에 있어서, 상기 연마용 조성물 스톡 용액은 10 내지 12의 pH를 갖는다. 각각의 연마용 조성물 스톡 용액은 연마용 조성물을 제조하기 위하여 초순수로 20배 희석되었고, 상기 연마용 조성물을 사용하여, 연마조건 2에서 연마된 상기 실리콘 웨이퍼의 표면은 하기의 연마조건 3에서 연마되었다. 하기의 연마조건 3에 있어서, 연마조건 1에서와 같은 항목은 생략되었다.
<연마조건 3>
연마대상: 실시예 35의 연마용 조성물을 사용하여 상기 연마조건 2에서 연마된 6 인치 실리콘 웨이퍼,
하중(Load): 9.4 ㎪,
연마패드: Surfin000(Fujimi사 제조),
연마용 조성물 공급 속도: 500 ㎖/분(비순환),
연마시간: 8분,
연마용 조성물의 온도: 20 ℃
연마 후에 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 남아 있는 금속 불순물의 함량은 (1)에서 설명된 방법에 따라 측정 및 평가되었고, 연마 후에 상기 실리콘 웨이퍼 내부에 포함된 금속 불순물의 함량은 (2)에서 설명된 방법에 따라 측정 및 평가되었다. 표 5에 그 결과를 나타내었다.
표 5에서, AM은 29 중량% 암모니아 수용액을 나타낸다. 표 5로부터, 실시예 57~72의 각각에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼 표면 및 상기 실리콘 웨이퍼 내부 모두 금속 불순물에 대한 우수한 평가를 나타냄이 명백하다. 그러나, 비교예 37~44의 각각에 있어서는, 상기 실리콘 웨이퍼 표면 및 상기 실리콘 웨이퍼 내부 모두 금속 불순물에 대하여 우수한 평가를 나타내지 못한다. 이것은 비교예 37~44의 각각에 있어서 상기 연마용 조성물은 특정 킬레이트제를 함유하고 있지 않다는 사실에 기인하는 것으로 추정된다.
<실시예 73~88 및 비교예 45~52>
실시예 73~88 및 비교예 45~52의 각각에 있어서, 린싱용 조성물 스톡 용액은 킬레이트제, 알칼리 화합물 및 물에 HEC 또는 PVA 첨가제 가운데 어느 하나를 혼합하여 제조되었다. 상기 히드록시에틸 셀룰로오즈는 1200000의 평균 분자량을 가지며, 상기 폴리비닐알콜은 100%의 비누화도, 1400의 중합도 및 62000의 평균 분자량을 갖는다. 각각의 린싱용 조성물 스톡 용액에 함유된 상기 킬레이트제, 상기 알칼리 화합물 및 상기 첨가제의 종류 및 함량이 표 6에 나타난다. 실시예 73~88의 각각에 있어서, 상기 린싱용 조성물 스톡 용액은 10~12의 pH를 갖는다. 각각의 린싱용 조성물 스톡 용액은 린싱용 조성물을 제조하기 위하여 초순수로 20배 희석되었다. 상기 린싱용 조성물을 사용하여, 상기 연마조건 3에서 연마된 상기 실리콘 웨이퍼의 표면은 하기의 린싱조건 3에서 린싱되었다. 하기의 린싱조건 3에 있어서, 린싱조건 1에서와 같은 항목의 설명은 생략되었음에 유의한다.
<린싱조건 3>
린싱대상: 비교예 43의 연마용 조성물을 사용하여 상기 연마조건 3에서 연마된 6 인치 실리콘 웨이퍼,
연마패드: Surfin000(Fujimi사 제조),
린싱용 조성물 공급 속도: 2000 ㎖/분(비순환),
린싱시간: 30초
린싱 후에 상기 실리콘 웨이퍼 표면에 남아 있는 금속 불순물의 함량은 (1)에서 설명된 방법에 따라 측정 및 평가되었다. 표 6에 그 결과를 나타내었다.
표 6에서 AM은 29 중량%의 암모니아 수용액을 나타낸다. 표 6으로부터, 실시예 73~88의 각각에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼 표면은 금속 불순물에 대한 우수한 평가를 나타냄이 명백하다. 그러나, 비교예 45~52의 각각에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼 표면은 금속 불순물에 대하여 우수한 평가를 나타내지 못한다. 이것은 비교예 45~52의 각각에 있어서 상기 린싱용 조성물이 특정 킬레이트제를 함유하고 있지 않다는 사실에 기인하는 것으로 추정된다.
본 발명의 목적은 금속 불순물에 의해 유발되는 실리콘 웨이퍼의 오염을 효과적으로 억제할 수 있는 연마용 조성물 및 린싱용 조성물을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 실리콘 웨이퍼를 연마하는 용도를 위한 하기의 연마용 조성물을 제공한다. 상기 연마용 조성물은 킬레이트제, 알칼리 화합물, 이산화규소 및 물을 포함한다. 상기 킬레이트제는 하기의 화학식으로 표현되는 산 또는 그 염이다.
<화학식>
상기 화학식에서, Y2 및 Y3 각각은 알킬렌(alkylene)기(n은 0 ~ 4의 정수)를 나타내고, R8 내지 R12로 표현되는 4+n개의 치환체 각각은 알킬(alkyl)기이며, 상기 알킬기 가운데 적어도 4개는 포스폰산기(phosphoric acid group)를 갖는다.
나아가, 본 발명은 하기의 실리콘 웨이퍼의 연마방법을 제공한다. 상기 연마방법은 연마용 조성물의 제조 및 그 연마용 조성물을 사용하여 실리콘 웨이퍼의 표면을 연마하는 단계를 포함한다. 상기 연마용 조성물은 킬레이트제, 알칼리 화합물, 이산화규소 및 물을 포함한다. 상기 킬레이트제는 하기의 화학식으로 표현되는 산 또는 그 염이다.
<화학식>
상기 화학식에서, Y2 및 Y3 각각은 알킬렌기(n은 0 ~ 4의 정수)를 나타내고, R8 내지 R12로 표현되는 4+n개의 치환체 각각은 알킬기이며, 상기 알킬기 가운데 적어도 4개는 포스폰산기를 갖는다.
또한, 본 발명은 실리콘 웨이퍼를 린싱하는 용도를 위한 하기의 린싱용 조성물을 제공한다. 상기 린싱용 조성물은 킬레이트제, 알칼리 화합물 및 물을 포함한다. 상기 킬레이트제는 하기의 화학식으로 표현되는 산 또는 그 염이다.
<화학식>
상기 화학식에서, Y2 및 Y3 각각은 알킬렌기(n이 0 ~ 4의 정수)를 나타내고, R8 내지 R12로 표현되는 4+n개의 치환체 각각은 알킬기이며, 상기 알킬기 가운데 적어도 4개는 포스폰산기를 갖는다.
또한, 본 발명은 실리콘 웨이퍼를 린싱하기 위한 하기의 린싱방법을 제공한다. 상기 린싱방법은 린싱용 조성물의 제조 및 그 린싱용 조성물을 사용하여 실리콘 웨이퍼의 표면을 연마하는 단계를 포함한다. 상기 린싱용 조성물은 킬레이트제, 알칼리 화합물 및 물을 포함한다. 상기 킬레이트제는 하기의 화학식으로 표현되는 산 또는 그 염이다.
<화학식>
상기 화학식에서, Y2 및 Y3 각각은 알킬렌기(n은 0 ~ 4의 정수)를 나타내고, R8 내지 R12로 표현되는 4+n개의 치환체 각각은 알킬기이며, 상기 알킬기 가운데 적어도 4개는 포스폰산기를 갖는다.

Claims (16)

  1. 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위한 연마용 조성물에 있어서,
    킬레이트제, 알칼리 화합물, 이산화규소 및 물을 특징으로 하며, 상기 킬레이트제는 하기의 화학식으로 표현되는 산 또는 이들의 염이고, 하기 화학식에서 Y2 및 Y3는 각각 알킬렌기를 표시하고, n은 0 내지 4의 정수이고, R8 내지 R12로 표현되는 4+n개의 치환체는 알킬기이고, 상기 알킬기 가운데 적어도 4개는 포스폰산기를 갖는 연마용 조성물.
    <화학식>
  2. 제 1항에 있어서, 상기 알킬렌기는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 저급 알킬렌기인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 알킬기는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 저급 알킬기인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 모든 상기 알킬기는 포스폰산기를 갖는 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 킬레이트제는 에틸렌디아민테트라에틸렌포스폰산, 에틸렌디아민테트라메틸렌포스폰산, 디에틸렌트리아민펜타에틸렌포스폰산, 디에틸렌트리아민펜타메틸렌포스폰산, 트리에틸렌테트라민헥사에틸렌포스폰산, 트리에틸렌테트라민헥사메틸렌포스폰산, 프로판디아민테트라에틸렌포스폰산 및 프로판디아민테트라메틸렌포스폰산, 그리고 이들 산의 암모늄염, 칼륨염, 나트륨염 및 리튬염으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마용 조성물은 8 내지 12의 pH를 갖는 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식의 n은 0 내지 2의 정수인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  8. 실리콘 웨이퍼의 연마방법에 있어서,
    킬레이트제, 알칼리 화합물, 이산화규소 및 물을 포함하고, 상기 킬레이트 제는 하기의 화학식으로 표현되는 산 또는 이들의 염이고, 하기 화학식에서 Y2 및 Y3는 각각 알킬렌기을 표시하고, n은 0 내지 4의 정수이고, R8 내지 R12로 표현되는 4+n개의 치환체의 각각은 알킬기이고, 상기 알킬기 가운데 적어도 4개는 포스폰산기를 갖는
    연마용 조성물을 제조하는 단계 및
    상기 연마용 조성물을 이용하여 실리콘 웨이퍼 표면을 연마하는 단계를 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 연마방법.
    <화학식>
  9. 실리콘 웨이퍼를 린싱하기 위한 린싱용 조성물에 있어서,
    킬레이트제, 알칼리 화합물 및 물을 특징으로 하며, 상기 킬레이트제는 하기의 화학식으로 표현되는 산 또는 이들의 염이고, 하기 화학식에서 Y2 및 Y3는 각각 알킬렌기를 표시하고, n은 0 내지 4의 정수이고, R8 내지 R12로 표현되는 4+n개의 치환체는 알킬기이고, 상기 알킬기 가운데 적어도 4개는 포스폰산기를 갖는 린싱용 조성물.
    <화학식>
  10. 제 9항에 있어서, 상기 알킬렌기는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 저급 알킬렌기인 것을 특징으로 하는 린싱용 조성물.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 알킬기는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 저급 알킬기인 것을 특징으로 하는 린싱용 조성물.
  12. 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 모든 상기 알킬기는 포스폰산기를 갖는 것을 특징으로 하는 린싱용 조성물.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 킬레이트제는 에틸렌디아민테트라에틸렌포스폰산, 에틸렌디아민테트라메틸렌포스폰산, 디에틸렌트리아민펜타에틸렌포스폰산, 디에틸렌트리아민펜타메틸렌포스폰산, 트리에틸렌테트라민헥사에틸렌포스폰산, 트리에틸렌테트라민헥사메틸렌포스폰산, 프로판디아민테트라에틸렌포스폰산 및 프로판디아민테트라메틸렌포스폰산, 그리고 이들 산의 암모늄염, 칼륨염, 나트륨염 및 리튬염으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 린싱용 조성물.
  14. 제 9항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 린싱용 조성물은 8 내지 12의 pH를 갖는 것을 특징으로 하는 린싱용 조성물.
  15. 제 9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식에서 n은 0 내지 2의 정수인 것을 특징으로 하는 린싱용 조성물.
  16. 실리콘 웨이퍼의 린싱방법에 있어서,
    킬레이트제, 알칼리 화합물 및 물을 포함하고, 상기 킬레이트제는 하기의 화학식으로 표현되는 산 또는 이들의 염이고, 하기 화학식에서 Y2 및 Y3는 각각 알킬렌기를 표시하고, n은 0 내지 4의 정수이고, R8 내지 R12로 표현되는 4+n개의 치환체 각각은 알킬기이고 상기 알킬기 가운데 적어도 4개는 포스폰산기를 갖는
    린싱용 조성물을 제조하는 단계 및
    상기 린싱용 조성물을 이용하여 실리콘 웨이퍼 표면을 린싱하는 단계를 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 린싱방법.
    <화학식>
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