KR20060014658A - 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액 및 그제조방법 - Google Patents

화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

반도체 다층구조를 형성하기 위한 화학 기계적 연마공정에 적합한 산화세륨 연마입자 분산액 및 그 제조 방법이 개시된다. 상기 연마입자 분산액은 산화세륨 연마입자, 연마입자 분산제, pH조절제 및 물을 포함하고, 상기 연마입자 분산액의 제조방법은 산화세륨 연마입자, 연마입자 분산제, pH조절제 및 물을 혼합하는 혼합공정; 상기 혼합 용액 내의 산화세륨 연마입자를 분쇄하는 밀링공정; 및 상기 분쇄된 연마입자의 다분산도를 조절하기 위한 분급공정을 포함한다. 이와 같은 연마입자 분산액은 분산 안정성, 연마 균일도가 우수하고, 특히 웨이퍼 표면에 미세 스크래치의 발생이 적어, 반도체 소자 제조공정의 수율을 향상시킬 수 있다.
화학 기계적 연마, STI 공정, 산화세륨 입자, 밀링공정, 분급공정, 원심분리기, 분산 안정성, 다분산도, 미세 스크래치

Description

화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액 및 그 제조방법 {Cerium oxide abrasive suspension for chemical mechanical polishing and method for producing the same}
본 발명은 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 다층구조를 형성하기 위한 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing: CMP)공정에 적합한 산화세륨 연마입자 분산액 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 고성능의 노광 공정에 대한 마진을 확보하기 위하여 광역평탄화 공정이 필요하게 되었다. 화학 기계적 연마는 이러한 반도체 디바이스의 광역평탄화에 이용되는 공정으로서, 다른 평탄화 방법에 비하여 평탄화 능력이 우수하고 공정이 간편한 장점을 가지고 있다. 화학 기계적 연마 공정에 사용되는 연마 슬러리는 일반적으로 연마입자, 탈이온수 및 첨가제를 포함하며, 상기 연마입자로는 콜로이달 실리카 또는 퓸드 실리카 입자가 주로 사용 되고 있으나, 이러한 연마입자는 산화막의 연마 속도가 충분히 높지 않고, 산화막과 질화막의 연마 선택성이 낮아 여러 단계의 공정이 추가로 진행되어야 하는 문제점이 있다.
상기 문제점을 보완하기 위하여, 기존의 유리 가공 공정에서 사용되는 산화세륨 입자를 포함하는 슬러리의 사용이 고려되고 있다. 산화세륨 입자는 연마 속도와 산화막과 질화막의 연마 선택성이 높은 장점이 있지만, 비중이 실리카 입자에 비해 6 내지 8배나 높아, 슬러리 제조 시 분산 안정성이 떨어지며, 화학 기계적 연마 공정 중 입자간 응집에 의하여 다량의 미세 스크래치가 발생하는 문제점이 있다. 특히 화학 기계적 연마공정 중, STI(Shallow Trench Isolation)공정에서는 트렌치가 얇고 미세하므로 미세 스크래치가 발생하면 반도체 소자의 성능이나 생산 수율의 측면에서 심각한 결과가 발생한다. 이와 관련된 종래의 기술로서, 질산 세륨과 탄산 세륨 등을 출발 물질로 하여, 산화 반응을 이용하여 산화세륨 분산액을 제조하는 방법 및 고온의 소성 공정을 이용하여 산화세륨 분말을 제조한 후 연마 분산액을 제조하는 방법(대한민국 특허출원 제1997-7007101 및 제1999-7002723호)이 알려져 있으나, 이와 같은 방법은 제조 공정이 복잡하거나 장시간 소성을 하여야 하므로, 설비 투자비용 및 제조원가가 증가한다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 분산안정성 및 연마균일도가 우수할 뿐만 아니라, 간단한 공정으로 제조할 수 있는 산화세륨 연마입자 분산액 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 미세 스크래치의 발생이 적어, 반도체 소자 제조공정의 수율을 향상시킬 수 있는 산화세륨 연마입자 분산액 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 산화세륨 연마입자, 연마입자 분산제, pH조절제 및 물을 포함하는 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액을 제공한다. 본 발명은 또한 산화세륨 연마입자, 연마입자 분산제, pH조절제 및 물을 혼합하는 혼합공정; 상기 혼합 용액 내의 산화세륨 연마입자를 분쇄하는 밀링공정; 및 상기 분쇄된 연마입자의 다분산도를 조절하기 위한 분급공정을 포함하는 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 화학 기계적 연마를 위한 연마입자 분산액에 사용되는 산화세륨 연마입자는, 산화막 및/또는 질화막의 기계적 연마를 수행하는 역할을 하는 것으로서, 산화세륨 연마입자의 평균 크기는 5 내지 700nm인 것이 바람직하고, 10 내지 500nm이면 더욱 바람직하며, 산화세륨 연마입자의 다분산도는 0.180 이하인 것이 바람직하고, 0.150 이하이면 더욱 바람직하다. 상기 입자 크기가 5nm 미만이거나 다분산도가 상기 범위를 벗어나면, 화학 기계적 연마 공정 시 연마 속도가 저 하되고, 화학 기계적 연마 공정에서 연마입자가 웨이퍼 표면에 흡착되어 연마 후 웨이퍼 세정이 곤란해질 염려가 있고, 상기 입자 크기가 700nm를 초과하거나 다분산도가 상기 범위를 초과하면 웨이퍼 표면에 미세 스크래치가 발생할 염려가 있다. 상기 산화세륨 연마입자의 순도는 바람직하게는 99.0중량% 이상인 것이고, 더욱 바람직하게는 99.9중량% 이상인 것이다. 상기 순도가 99.0중량% 미만이면 연마 후 반도체 소자를 세정해도 불순물이 잔류하여 반도체 소자 특성에 악영향을 미치므로 불량률이 증가하고 수율이 저하될 염려가 있다. 상기 산화세륨 연마입자의 함량은, 연마 공정의 압력, 속도 등의 공정 조건에 따라 달라질 수 있으나, 전체 분산액 조성물에 대하여 0.1 내지 50중량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 30중량%이다. 상기 산화세륨 연마입자의 함량이 0.1중량% 미만이면 산화막의 연마 속도가 저하되고, 50중량%를 초과하면 초기 분산성이 저하되고, 밀링 공정에서의 경제성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명에 따른 연마입자 분산액에 사용되는 연마입자 분산제는, 연마입자들을 피복하여 분산액 내의 산화세륨 연마입자의 분산도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 연마입자 분산제로는 카르복실산 또는 그 염을 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리카르복실산 또는 그 염을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리아크릴산, 폴리아크릴산의 암모늄염, 말레익 안하이드라이드(Maleic anhydride)와 스타이렌(styrene)의 공중합체를 황산과 암모니아와 반응시켜 제조한 술폰기와 카르복실기가 공존하는 암모늄염의 축합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 카르복 실산 또는 그 염의 함량은 산화세륨 연마입자를 충분히 피복할 수 있는 정도의 양으로서, 카르복실산 또는 그 염의 분자량, 연마입자의 크기 및 농도 등에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게는 연마입자 대비 0.0001내지 20중량%인 것이고, 더욱 바람직하게는 0.0005내지 10중량%인 것이다. 상기 함량이 0.0001중량% 미만이면 연마입자가 충분히 피복되지 않아 분산액의 분산성 및 웨이퍼에 대한 연마 평탄도가 저하될 염려가 있고, 20중량%를 초과하면 연마입자의 응집이 촉진되거나 연마 속도가 저하될 염려가 있다. 상기 카르복실산 또는 그 염으로 사용되는 폴리카르복실산 또는 그 염의 중량평균 분자량은 1,000 내지 100,000인 것이 바람직하고 1,000내지 50,000이면 더욱 바람직하다. 상기 분자량이 1,000 미만이면 연마입자가 충분히 피복되지 않으며, 100,000을 초과하면 피복된 연마입자의 분산도가 저하되어 연마입자가 응집될 염려가 있다.
본 발명에 따른 화학 기계적 연마를 위한 연마입자 분산액에 사용되는 pH조절제는 분산액의 pH를 조절하여 연마입자의 분산도를 제어하는 역할을 하는 것으로서, 통상적으로 알려진 산 또는 염기를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 인산, 황산, 염산, 질산, 암모니아, 수산화칼륨 등의 산 또는 염기를 사용할 수 있고, 바람직하게는 휘발성이 적고 금속 불순물의 함유량이 적은 아민계열의 질소 화합물을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 암모니아 보다 휘발성이 낮고, 물에 대한 용해도가 저하되지 않을 정도의 체인 길이를 가지며, 물에 대한 용해도를 증가시키기 위한 작용기를 포함하는 테트라메틸암모늄히드록시드 (Tetramethylammonium hydroxide: TMAH)를 사용할 수 있다. 상기 pH조절제의 함량은 연마입자, 연마입자 분산제, 기타 다른 성분의 기능을 저해하지 않는 범위 내로서, pH가 3.5 내지 10 미만, 보다 바람직하게는 5.5 내지 9.0이 되도록 첨가하여 사용할 수 있다. 상기 pH가 3.5 미만이면 산화세륨의 등전점인 2에 가까우므로 연마입자들의 전기적 반발력이 감소하여 저장 안정성이 떨어져 응집에 의한 거대 입자들이 발생한다. 이렇게 생성된 거대 입자들은 연마 공정 후, 웨이퍼 표면에 미세 스크래치 등의 결함을 발생시킨다. 한편, pH가 10을 초과하면 STI 공정 등의 화학 기계적 연마공정에서, 질화막이 증착된 웨이퍼의 표면이 마이너스 전하로 하전되어 산화막과 질화막의 연마 선택비가 저하될 염려가 있다.
본 발명에 따른 화학 기계적 연마를 위한 연마입자 분산액의 나머지 성분인 물로는, 바람직하게는 탈이온수를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 연마입자 분산액은 필요에 따라 pH 변화를 억제하기 위한 버퍼 용액, 연마입자 분산액의 점도를 낮추기 위한 각종 염류 등의 통상적인 첨가제를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 제조하기 위해서는, 먼저 통상적으로 시판되는 산화세륨 입자, 연마입자 분산제, pH조절제 및 물을 혼합한다. 통상적으로 시판되는 산화세륨 입자는 평균 입자 크기가 대략 10㎛ 이하이다. 다음으로, 상기 혼합된 분산액 내의 산화세륨 입자를 분쇄하는 밀링공정을 수행한다. 상기 밀링공정은 뭉쳐있는(agglomerate) 상태로 비교적 약하게 응집되어 있는 산화 세륨 이차입자를 원하는 입경으로 분쇄함과 동시에 연마입자가 분산액 중에 고르게 분산되도록 하는 공정으로서, 분산액 조성물에서의 입자 크기, 균일성 및 분산 안정성 정도를 조절하기 위한 핵심적인 공정이다. 상기 밀링 공정은 비드(bead) 밀링공정 또는 초음파(ultrasonic) 밀링공정으로 수행할 수도 있으나, 제트(jet) 밀링공정으로 수행하는 것이 바람직하다. 비드 밀링공정 및 초음파 밀링공정은 다분산도를 충분히 줄일 수 없어 분산액 중에 다양한 크기의 응집 이차입자가 존재하므로 연마평탄도 등의 연마 효율이 저하되어 연마 성능의 재현성 확보가 어렵다는 단점이 있으며, 특히 비드 밀링공정은 사용한 비드 및 용기로부터 마모되어 나오는 물질에 의한 오염 정도가 크고, 초미립화, 다분산도 등 밀링 효율 및 분산액 생산성이 저하되는 문제점이 있으며, 초음파 밀링공정은 원하는 정도의 초미립화가 어렵고, 밀링된 이차입자가 다시 응집하려는 경향이 강해 안정성이 저하되며, 초음파 처리 장치에서 금속 불순물이 발생될 위험이 크다는 문제점이 있다. 그에 반하여, 제트 밀링공정은 연마입자 분산액 내의 연마입자를 대향 충돌시켜 깨뜨리는 방식의 밀링공정으로서, 분산액 오염의 원인이 적고, 전체적으로 균일한 충격량을 가할 수 있어 균일한 크기로 입자 분쇄가 가능하며, 입자의 다분산도를 줄일 수 있고, 생산성이 우수하다는 장점이 있다. 상기 밀링 공정은 시판되는 상품명 나노마이저(Nanomizer), 마이크로플루다이저(Microfluidizer), 얼티마이저(Ultimizer) 등의 다양한 제트밀링장비를 사용하여 수행할 수 있고, 연마입자의 초기 분산액의 대향 충돌 압력은 500내지 3000 kgf/cm2인 것이 바람직하고, 700내지 3000 kgf/cm2이면 더욱 바람직하며, 1000내지 3000 kgf/cm2이면 가장 바람직하다. 충돌 압력이 500 kgf/cm2이면 입자의 분쇄가 어렵고, 3000 kgf/cm2을 초과하면 분쇄되는 입자의 크기가 너무 작고, 경제적으로 불리할 뿐 별다른 장점이 없다.
다음으로, 상기 연마입자의 다분산도를 조절하기 위한 분급공정을 수행한다. 본 발명에 따른 연마입자 분산액을 제조하기 위한 출발 물질로서 통상적으로 사용되는 산화세륨 입자는 그 모양 및 크기가 다양하여, 밀링 공정 후에도 연마입자의 다분산도가 크므로, 화학 기계적 연마 공정 시 웨이퍼의 연마균일도 및 연마평탄도를 감소시킬 수 있다. 상기 분급공정은 밀링공정으로 분쇄된 산화세륨 연마입자의 다분산도를 낮추어 연마균일도 및 연마평탄도를 향상시키기 위한 공정으로서, 바람직하게는 원심 분리공정으로 수행할 수 있다. 원심분리공정은 현탁액에 부유하고 있는 밀집한 고체성분은 중력 등 외부의 힘이 가해지는 경우, 그 이동속도가 질량에 따라 상이하다는 원리를 이용하여, 질량의 크기대로 고체성분을 분류하는 공정을 말한다. 이와 같은 원심분리공정은 시판되는 다양한 원심분리기를 사용하여 수행할 수 있으며, 원심분리공정의 상대원심력 (relative centrifugal force: RCF)의 크기는 10,000×g 이상인 것이 바람직하고, 15,000×g 이상이면 더욱 바람직하다. 상대원심력이 10,000×g 미만이면 작은 입자들을 분급하는데 과도한 시간이 소요되어 생산성이 저하될 염려가 있다.
이하 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1-6, 비교예 1] 연마입자 분산제의 함량에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 제조 및 평가
연마입자 분산제의 함량에 따른 분산 안정성을 평가하기 위하여, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 연마입자 분산제의 함량을 달리하여 산화세륨 연마입자 분산액을 제조하였다. 산화세륨 연마입자에 대하여 하기 표 1에 기재된 함량의 폴리아크릴산 (평균분자량: 20,000) 및 물을 혼합한 후, TMAH를 첨가하여 pH를 6.5로 조절하고, 전체 분산액에 대하여 10중량%의 시판되는 산화세륨 연마입자를 첨가하고 혼합하였다. 혼합된 조성물을 밀링기에 투입하고 2,000kgf/cm2의 압력으로 4시간 동안 밀링 공정을 수행하였다. 밀링된 연마입자 조성물을 원심분리기에 투입하고, 15,000×g의 상대원심력 크기로 원심분리한 후, 작은 입자들이 포함된 상등액(overflow)을 제거하여, pH가 6.5인 산화세륨 연마입자 분산액을 제조하였다. 제조된 산화세륨 연마입자 분산액 내의 고형분 함량을 5.0중량%로 맞춘 후, 20ℓ 저장 용기에 넣고 30일 동안 보관하였고, 보관된 분산액의 상부로부터 20㎝가 되는 위치에서 추출한 견본의 고형분 함량 및 평균 입자 크기를 측정하여 하기 표 1에 함께 나타내었다. 비교예 1의 산화세륨 연마입자 분산액은 상기 산화세륨 연마입자 분 산제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 것이다.
실시예번호 분산제 함량(중량%) 평균입자크기(nm) 고형분(중량%)
실시예 1 0.001 162 4.7
실시예 2 0.1 165 4.9
실시예 3 1.0 166 4.8
실시예 4 10.0 166 4.6
실시예 5 20.0 169 4.2
실시예 6 30.0 171 1.2
비교예 1 0 198 0.3
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 분산제의 함량에 따라, 제조된 산화세륨 연마입자의 평균 입자크기가 상이하였다. 분산제의 함량이 20.0중량%를 초과하면, 과도한 분산제로 인해 입자들이 응집되어 평균 입자크기가 오히려 증가하였고, 이로 인해 연마입자 분산액의 침강 속도가 증가하여 고형분의 함량이 1.2 중량% 미만으로 감소함으로서 저장 안정성도 저하되었음을 알 수 있다. 분산제가 첨가되지 않은 비교예 1의 분산액은 제조 직후 바로 침전하여, 고형분의 함량이 0.3 중량%로 감소하였음을 알 수 있다. 따라서, 연마입자 분산제는 분산액의 저장안정성 등의 분산안정성을 향상시키며, 그 적정 함량은 0.0001 내지 20중량%임을 확인할 수 있다.
[실시예 7-15] 연마입자 분산액의 pH에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 제조 및 평가
연마입자 분산액의 pH에 따른 분산액의 저장안정성 등의 분산안정성을 평가하기 위하여, 연마입자 분산액의 pH를 달리하여 연마입자 분산액을 제조하였다. 먼저 상기 실시예 2와 동일한 방법으로, pH가 6.5인 연마입자 분산액을 제조하였고, 제조된 분산액에 TMAH 또는 인산을 첨가하여, pH가 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 분산액을 제조하였다. 제조된 분산액 내의 고형분 함량을 5.0중량%로 맞춘 후, 20ℓ 저장 용기에 30일 동안 보관하였고, 보관된 분산액 상부로부터 20㎝가 되는 위치에서 추출된 견본 내의 고형분을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
실시예번호 분산액 pH 고형분(중량%)
실시예 7 2.0 0.3
실시예 8 3.0 1.8
실시예 9 4.0 4.1
실시예 10 5.0 4.5
실시예 11 6.0 4.7
실시예 12 7.0 4.6
실시예 13 8.0 4.8
실시예 14 9.0 4.7
실시예 15 10.0 4.8
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 산화세륨 연마입자 분산액의 pH가 2 또는 3인 경우에는, 분산액의 안정성이 저하되어 연마입자의 침전이 발생하고, 고형분의 함량이 감소함을 알 수 있다.
[실시예 16-18] 밀링조건(분산액의 대향충돌압력)에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 제조 및 평가
밀링 조건(분산액의 대향충돌압력)에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 화학 기계적 연마 성능을 평가하기 위하여, 상기 밀링공정의 대향충돌압력이 하기 표 3에 기재된 바와 같은 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 산화세륨 연마입자 분산액을 제조하였다. 제조된 산화세륨 연마입자 분산액의 연마 특성을 평가하기 위하여, 기판 위에 고밀도 플라즈마(high density plasma: HDP) 증착법을 이 용하여 10,000Å 두께의 산화막을 증착한 다음, (주)지앤피 테크놀러지의 POLI-500CE 연마장비, 로델사의 IC1400 패드, NF-200 캐리어필름을 사용하여, 산화막을 연마하였다. 연마공정 조건은 압반(Platen)속도 50rpm, 선두(Head)속도 50rpm ,하중압력 4psi, 슬러리 공급속도 200ml/min이었다. 산화막의 연마두께와 연마시간으로부터 연마속도를 환산하였고, TENCOR사의 KLA기기를 사용하여 피연마막 표면의 마이크로 스크래치를 측정하였으며, Brookhaven사의 Zeta plus기기를 사용하여 연마입자의 평균 입자 크기를 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
구분 분산액의 대향충돌 압력 (kgf/cm2) 평균 입자 크기 (nm) 산화막 연마속도 (Å/min) 미세 스크래치 개수 (개/장)
실시예 16 400 846 3227 95
실시예 17 2,000 173 2113 9
실시예 18 4,000 115 1382 3
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 분산액의 대향충돌압력이 커질수록, 분산액 내의 연마입자의 평균입자크기는 감소하였고, 입자크기의 감소로 산화막의 연마속도도 저하되었으며, 미세스크래치도 감소함을 알 수 있다. 압력이 400kgf/cm2인 경우에는 산화막의 연마 속도는 우수하나 미세 스크래치가 다량으로 발생하였고, 압력이 4,000kgf/cm2인 경우, 미세스크래치는 적으나 산화막의 연마속도가 현저히 저하되었다.
[실시예 19-20, 비교예 2] 분급 공정 조건(상대원심력의 크기)에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 제조 및 평가
분급 공정 조건(상대원심력의 크기)에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 화학 기계적 연마 성능을 평가하기 위하여, 상대원심력의 크기가 하기 표 4에 기재된 바와 같은 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 산화세륨 연마입자 분산액을 제조하였다. 비교예 2의 연마입자 분산액은 상기 분급 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 산화세륨 연마입자 분산액을 제조한 것이다. 제조된 산화세륨 연마입자 분산액을 사용하여 상기 실시예 16과 동일한 방법으로 연마공정을 수행하였고, 연마입자의 다분산도, 산화막 연마속도 및 산화막 연마균일도를 측정, 환산하여 하기 표 4에 나타내었다.
구분 상대 원심력(×g) 다분산도 산화막 연마속도 (Å/min) 산화막 연마균일도(%)
실시예 19 500 0.181 2018 12.6
실시예 20 1,000 0.147 2224 9.8
실시예 21 1,500 0.119 2453 8.2
비교예 2 - 0.197 1872 19.5
상기 표 4에서 보는 바와 같이, 분급공정을 수행하지 않은 경우(비교예 2) 및 상대 원심력의 크기가 500×g인 경우(실시예 19)에는, 산화세륨 연마입자 분산액의 다분산도가 높아 연마평탄도 및 연마균일도가 낮고, 산화막의 연마속도도 낮았으며, 상대 원심력의 크기가 1,000×g 및 1,500×g인 경우에는, 산화세륨 연마입자 분산액의 다분산도가 낮아 연마평탄도, 연마균일도 및 연마속도가 우수하였다.
본 발명에 따른 산화세륨 연마입자 분산액은 분산안정성이 우수하고, 반도체 다층 구조를 형성하기 위한 화학 기계적 연마 공정에 있어서 연마균일도가 우수하다는 장점이 있다. 또한 상기 연마입자 분산액은 미세 스크래치의 발생량을 감소시켜, 반도체 소자 제조공정의 수율을 향상시킬 수 있으며, 분산액 제조 공정이 단순하므로, 설비 투자 비용 및 제조원가를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (12)

  1. 평균 입자크기가 5 내지 700nm인 산화세륨 연마입자, 연마입자 분산제, pH조절제 및 물을 포함하는 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산화세륨 연마입자의 다분산도는 0.180 이하인 것인 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연마입자 분산제는 카르복실산 또는 그 염인 것인 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액.
  4. 제1항에 있어서, 상기 산화세륨 연마입자의 함량은 전체 분산액 조성물에 대하여 0.1 내지 50중량%이고, 상기 카르복실산 또는 그 염의 함량은 상기 연마입자에 대하여 0.0001 내지 20중량%인 것인 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액.
  5. 제3항에 있어서, 상기 카르복실산 또는 그 염의 분자량은 1,000 내지 100,000인 것인 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액.
  6. 제1항에 있어서, 상기 pH조절제는 테트라메틸암모늄히드록시드인 것인 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액.
  7. 산화세륨 연마입자, 연마입자 분산제, pH조절제 및 물을 혼합하는 혼합공정;
    상기 혼합 용액 내의 산화세륨 연마입자를 분쇄하는 밀링공정; 및
    상기 분쇄된 연마입자의 다분산도를 조절하기 위한 분급공정을 포함하는 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 밀링공정은 제트 밀링공정인 것인 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제트 밀링공정은 나노마이저, 마이크로플루다이저 및 얼티마이저로부터 선택되는 제트 밀링기를 사용하여 수행되는 것인 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제트 밀링공정은 분산액의 대향 충돌 압력이 500 내지 3,000 kgf/cm2인 것인 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 분급 공정은 원심분리기를 사용하여 수행되는 것인 화 학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 원심 분리공정의 상대원심력은 10,000×g 이상인 것인 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법.
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