KR20060053279A - 연마용 조성물 및 이것을 이용한 연마방법 - Google Patents

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Abstract

연마용 조성물은, 콜로이달 실리카 등의 연마재와, 이미다졸 및 이미다졸 유도체로부터 선택된 적어도 1종의 화합물과, 물을 포함한다. 상기 연마용 조성물은, 알칼리 화합물, 수용성 고분자 또는 킬레이트제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 연마용 조성물은, 반도체 기판 등의 대상물의 에지를 연마하는 용도에 적합하다.

Description

연마용 조성물 및 이것을 이용한 연마방법{POLISHING COMPOSITION AND POLISHING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 반도체 기판 등의 대상물의 에지(edge)를 연마하는 데 이용되는 연마용 조성물 및 이러한 연마용 조성물을 이용해서 반도체 기판 등의 대상물의 에지를 연마하는 방법에 관한 것이다.
반도체 기판의 에지를 연마하는 데 이용되는 연마용 조성물, 즉, 에지 연마용의 연마용 조성물은, 일본국 공개특허 평 11-349925호 공보 및 일본국 공개특허 제 2004-128069호 공보에 개시되어 있다. 반도체 기판의 에지의 연마시, 반도체 기판의 표면의 연마의 경우와 마찬가지로, 연마에 요하는 시간이 짧고, 반도체 기판의 표면의 연마시 긁힘(scratches) 등의 표면 결함의 수가 단지 적은 고품질의 반도체 기판을 얻을 것이 요구되고 있다. 상기 일본국 공개특허 평 11-349925호 공보 및 일본국 공개특허 제 2004-128069호 공보에 개시된 연마용 조성물은, 이러한 요구에 부응하도록 개량되었다. 하지만, 상기 공보의 연마용 조성물은, 상기 요구를 충분히 만족시키지 못하고, 여전히 연마용 조성물에 개량의 여지를 남기고 있다.
발명의 개시
따라서, 본 발명의 목적은, 반도체 기판 등의 대상물의 에지를 연마하는 용도에 더욱 적합한 연마용 조성물을 제공하는 것과, 상기 연마용 조성물을 이용해서 반도체 기판 등의 대상물의 에지를 연마하는 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 상기 및 기타 목적을 달성하기 위하여, 대상물의 에지를 연마하는 데 이용되는 연마용 조성물이 제공된다. 상기 연마용 조성물은, 연마재와, 이미다졸 및 이미다졸 유도체로부터 선택된 적어도 1종의 화합물과, 물을 포함한다.
본 발명은, 상기 연마용 조성물을 이용해서 대상물의 에지를 연마하는 단계를 포함하는 방법도 제공한다.
본 발명은, 또한, 연마제품(polished product)을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 연마용 조성물을 준비하는 단계; 및 준비된 연마용 조성물을 이용해서 상기 연마제품의 반제품(semi-finished product)의 에지를 연마하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기타 측면과 이점 등은, 본 발명의 원리를 예를 통해 예시하고 있는 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 일실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태에 의한 연마용 조성물은, 연마재와, 이미다졸 또는 이미다졸 유도체와, 물을 함유한다.
상기 연마재는, 대상물을 기계적으로 연마하는 역할을 담당한다. 연마재는, 바람직하게는 이산화 규소를 함유하고, 더욱 바람직하게는 이산화 규소이다. 이산화 규소는, 대상물을 평활하게 연마하는 능력이 우수하다. 이산화 규소는, 콜로이달 실리카(colloidal silica), 흄드 실리카(fumed silica) 및 침강 실리카의 어느 한 종이어도 되고, 바람직하게는, 콜로이달 실리카이다. 콜로이달 실리카를 함유하는 연마용 조성물을 이용해서 연마된 대상물은, 콜로이달 실리카 이외의 이산화 규소를 함유하는 연마용 조성물을 이용해서 연마된 대상물에 비해서 긁힘 등의 표면 결함이 덜하다.
평균입자크기가 지나치게 작은 연마재는, 대상물을 연마하는 능력이 그다지 높지 않다. 따라서, 연마재에 의한 대상물의 연마를 가속화시키는 관점에서, BET법에 의해 측정되는 연마재의 비표면적으로부터 구한 연마용 조성물 중의 연마재의 평균입자크기는, 바람직하게는 10 ㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 30 ㎚ 이상, 가장 바람직하게는 50 ㎚ 이상이다. 한편, 연마재의 평균입자크기가 지나치게 큰 경우에는, 대상물에 긁힘이 발생할 염려가 있다. 따라서, 긁힘의 발생을 억제하는 관점에서, BET법에 의해 측정되는 연마재의 비표면적으로부터 구한 연마용 조성물 중의 연마재의 평균 입자 크기는, 바람직하게는 200 ㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 120 ㎚ 이하, 가장 바람직하게는 80 ㎚ 이하이다.
연마재를 지나치게 소량 함유하는 연마용 조성물은, 연마능력이 그다지 높지 않다. 따라서, 연마용 조성물의 연마능력을 확실하게 향상시키는 관점에서, 연마용 조성물의 연마재의 함유량은, 바람직하게는 0.1 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 1.0 질량% 이상, 가장 바람직하게는 10.0 질량% 이상이다. 한편, 연마용 조성물이 연마재를 대량으로 함유할 경우에는, 연마용 조성물의 점도가 지나치게 증대할 염려가 있다. 따라서, 연마용 조성물의 점도를 최적화시키는 관점에서, 연마용 조성물 중의 연마재의 함유량은, 바람직하게는 50.0 질량% 이하이다.
상기 연마용 조성물 중의 이미다졸 및 이미다졸 유도체는, 연마용 조성물의 연마능력의 향상에 기여한다. 이미다졸 및 이미다졸 유도체가 연마능력의 향상에 기여하는 이유는, 이미다졸 고리의 1위(位)의 질소원자의 비공유 전자쌍이 대상물에 직접 작용하기 때문인 것으로 여겨진다. 또한, 이미다졸 및 이미다졸 유도체는, 모노에탄올아민 등의 기타 아민이나, 1,8-디아자비사이클로(5,4,0)-운데센-7(약칭 DBU) 및 1,5-디아자비사이클로(4,3,0)-노넨-5(약칭 DBN)와 달리 대상물을 부 식할 염려가 적다.
이미다졸 유도체는, 예를 들면, 이미다졸 고리의 1위의 질소 원자, 2위의 탄소원자, 4위의 탄소 원자 및 5위의 탄소 원자에 결합하고 있는 수소 원자 중 적어도 1개가 메틸기 및 에틸기 등의 알킬기, 하이드록시기, 카르복시기 또는 아미노기에 의해서 치환된 것이어도 된다.
이미다졸 또는 이미다졸 유도체를 너무 소량 함유하는 연마용 조성물은, 연마능력이 그다지 높지 않다. 따라서, 연마용 조성물의 연마능력을 확실하게 향상시키는 관점에서, 연마용 조성물 중의 이미다졸 또는 이미다졸 유도체의 함유량은, 바람직하게는 0.1 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.5 질량% 이상, 가장 바람직하게는 1.0 질량% 이상이다. 한편, 연마용 조성물이 이미다졸 또는 이미다졸 유도체를 대량 함유할 경우에는, 연마용 조성물의 화학적 부식작용이 지나치게 강하기 때문에, 연마된 대상물의 표면이 조면화(roughening)될 염려가 있다. 따라서, 표면의 조면화의 발생을 억제하는 관점에서, 연마용 조성물 중의 이미다졸 또는 이미다졸 유도체의 함유량은, 바람직하게는 20.0 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 15.0 질량% 이하, 가장 바람직하게는 10.0 질량% 이하이다.
상기 물은, 연마용 조성물 중의 물 이외의 성분을 분산 또는 용해시키는 매질로서 역할한다. 물은 공업용수, 수돗물, 증류수 또는 이들 중의 어느 것을 여과처리한 것이어도 되고, 불순물을 가능한 한 함유하지 않는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 의한 연마용 조성물은, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판의 에지를 연마하는 데 이용된다. 환언하면, 연마용 조성물은, 예를 들면, 연마제품으로서의 반도체 기판을 얻을 수 있도록 반제품의 에지를 연마하는 데 이용된다. 연마용 조성물을 이용해서 대상물의 에지를 연마할 때에는, 예를 들면, 대상물의 에지에 연마 패드 등의 연마 부재를 접촉시켜서, 그 접촉부분에 연마용 조성물을 공급하면서 대상물 또는 연마 부재의 어느 한 쪽에 대해서 미끄럼 이동시킨다.
본 실시형태는, 이하의 이점을 지닌다.
본 실시형태에 의한 연마용 조성물은, 연마용 조성물의 연마능력의 향상에 기여하는 이미다졸 또는 이미다졸 유도체를 함유하고 있다. 따라서, 본 실시형태의 연마용 조성물은, 종래의 연마용 조성물에 비해서 높은 연마능력을 지니고 있고, 대상물의 에지, 특히 반도체 기판의 에지를 신속하게 연마한다. 따라서, 본 실시형태의 연마용 조성물은, 반도체 기판의 에지를 연마하는 데 매우 유용하다.
이미다졸 및 이미다졸 유도체는, 모노에탄올아민 등의 기타 아민류나 DBU 및 DBN과 달리 대상물을 부식시킬 염려가 적다. 따라서, 본 실시형태의 연마용 조성물을 이용해서 연마된 대상물은, 모노에탄올아민 등의 기타 아민이나 DBU 및 DBN을 함유하는 연마용 조성물을 이용해서 연마된 대상물에 비해서 부식이 적다. 부식된 부분을 다량 지닌 반도체 기판으로부터 반도체 장치를 제작한 경우에는, 반도체 장치의 전기적 특성이 저하한다. 그러나, 본 실시형태의 연마용 조성물을 이용해서 연마된 반도체 기판은 전부 혹은 거의 부식되어 있지 않다. 따라서, 그 반도체 기판으로부터는 전기적 특성의 저하가 억제된 반도체 장치를 제작하는 것이 가능하다.
본 실시형태의 연마용 조성물에 산화제를 첨가한 경우, 첨가되는 산화제의 양에 따라서는, 연마 중의 대상물의 표면에 산화부동태층(passivation layer)이 형성될 염려가 있다. 대상물의 표면에 산화부동태층이 형성되면, 연마용 조성물의 화학적 연마작용에 의한 연마가 억제되므로, 연마용 조성물의 연마능력이 저하할 염려가 있다. 그러나, 본 실시형태의 연마용 조성물은 산화제를 함유하지 않으므로, 이와 같은 산화제에 기인하는 폐해를 회피하는 것이 가능하다.
상기 실시형태는 이하와 같이 변경해도 된다.
상기 실시형태의 연마용 조성물은 알칼리 화합물을 더 함유해도 된다. 알칼리 화합물은, 대상물을 화학적으로 연마하는 역할을 하여, 연마용 조성물의 연마능력의 향상에 기여한다. 알칼리 화합물은, 수산화 테트라메틸암모늄, 수산화 칼륨, 수산화 나트륨, 탄산수소 칼륨, 탄산 칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 암모니아, 탄산수소암모늄 및 탄산암모늄의 어느 것을 포함해도 되지만, 수산화 테트라메틸암모늄, 수산화칼륨 및 수산화나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하고, 수산화 테트라메틸암모늄을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 수산화 테트라메틸암모늄, 수산화칼륨 및 수산화나트륨은, 대상물을 연마하는 능력이 높고, 수산화 테트라메틸암모늄은 대상물을 연마하는 능력이 특히 높다.
연마용 조성물이 알칼리 화합물을 너무 소량 함유할 경우, 연마용 조성물의 연마 능력은 크게 향상되지 않는다. 따라서, 연마용 조성물의 연마능력을 크게 향상시키는 관점에서, 연마용 조성물 중의 알칼리 화합물의 함유량은, 바람직하게는 0.05 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.25 질량% 이상, 가장 바람직하게는 0.5 질량% 이상이다. 한편, 연마용 조성물이 알칼리 화합물을 대량 함유할 경우에는, 연마용 조성물의 화학적 부식작용이 너무 강하게 되므로, 연마된 대상물의 표면이 조면화될 염려가 있다. 따라서, 표면의 조면화를 억제하는 관점에서, 연마용 조성물 중의 알칼리 화합물의 함유량은, 바람직하게는 6.0 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 5.0 질량% 이하, 가장 바람직하게는 2.0 질량% 이하이다.
상기 실시형태의 연마용 조성물은, 수용성 고분자를 더 함유해도 된다. 수용성 고분자는, 대상물의 젖음성을 향상시키도록 작용한다. 대상물이 높은 젖음성을 지니는 경우, 연마재가 대상물에 부착했다고 해도, 간단한 세정에 의해서 부착한 연마재는 용이하게 제거된다.
수용성 고분자는, 하이드록시에틸 셀룰로스, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 옥사이드 및 폴리에틸렌 글리콜 중의 어느 1종을 함유해도 되지만, 하이드록시에틸 셀룰로스를 함유하는 것이 바람직하다. 하이드록시에틸 셀룰로스는, 대상물의 젖 음성을 향상하는 능력이 특히 높다.
수용성 고분자의 분자량이 너무 낮을 경우, 연마된 대상물의 젖음성은 그다지 향상되지 않는다. 그 결과, 연마용 조성물 중의 연마재가 대상물에 강하게 부착될 염려가 있다. 따라서, 연마된 대상물의 젖음성을 확실하게 향상시키는 관점에서, 하이드록시에틸 셀룰로스의 분자량은, 바람직하게는 300,000 이상, 더욱 바람직하게는 600,000 이상, 가장 바람직하게는 900,000 이상이다. 마찬가지로, 폴리비닐알코올의 분자량은, 바람직하게는 1,000 이상, 더욱 바람직하게는 5,000 이상, 가장 바람직하게는 10,000 이상이며, 폴리에틸렌 옥사이드의 분자량은, 바람직하게는 20,000 이상이고, 폴리에틸렌 글리콜의 분자량은, 바람직하게는 100 이상, 더욱 바람직하게는 300 이상, 가장 바람직하게는 1,000 이상이다. 한편, 수용성 고분자의 분자량이 지나치게 높은 경우, 연마용 조성물의 점도가 지나치게 증대할 염려가 있다. 따라서, 연마용 조성물의 점도를 최적화하는 관점에서, 하이드록시에틸 셀룰로스의 분자량은, 바람직하게는 3,000,000 이하, 더욱 바람직하게는 2,000,000 이하, 가장 바람직하게는 1,500,000 이하이다. 마찬가지로, 폴리비닐알코올의 분자량은, 바람직하게는 1,000,000 이하, 더욱 바람직하게는 500,000 이하, 가장 바람직하게는 300,000 이하이고, 폴리에틸렌 옥사이드의 분자량은, 바람직하게는 50,000,000 이하, 더욱 바람직하게는 30,000,000 이하, 가장 바람직하게는 10,000,000 이하이고, 폴리에틸렌 글리콜의 분자량은, 바람직하게는 20,000 이하이다.
연마용 조성물이 수용성 고분자를 너무 소량 함유할 경우에는, 대상물의 젖 음성이 크게 향상되지 않는다. 따라서, 대상물의 젖음성을 크게 향상시키는 관점에서, 연마용 조성물 중의 수용성 고분자의 함유량은, 바람직하게는 0.0001 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.001 질량% 이상, 가장 바람직하게는 0.005 질량% 이상이다. 한편, 연마용 조성물이 수용성 고분자를 대량 함유할 경우에는, 연마용 조성물의 점도가 지나치게 증대할 염려가 있다. 따라서, 연마용 조성물의 점도를 최적화하는 관점에서, 연마용 조성물 중의 수용성 고분자의 함유량은, 바람직하게는 0.5 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3 질량% 이하, 가장 바람직하게는 0.15 질량% 이하이다.
상기 실시형태에 의한 연마용 조성물은 킬레이트제를 더 함유해도 된다. 킬레이트제는, 연마용 조성물 중의 금속불순물과 착이온을 형성해서 이 금속불순물을 포착함으로써, 금속 불순물에 의한 대상물의 오염을 억제한다. 본 명세서에 있어서의 금속불순물이란 특히 철, 니켈, 구리, 칼슘, 마그네슘 외에, 이들의 수산화물 또는 산화물이다.
킬레이트제는, 니트릴로 트리아세트산, 에틸디아민 테트라아세트산,
하이드록시에틸렌 디아민 테트라아세트산, 프로판디아민 테트라아세트산,
디에틸렌 트리아민 펜타아세트산, 트리에틸렌테트라민 헥사아세트산,
에틸렌디아민 테트라에틸렌 포스폰산, 에틸렌 디아민 테트라메틸렌 포스폰산,
에틸렌 디아민테트라키스메틸렌 포스폰산,
디에틸렌트리아민 펜타에틸렌 포스폰산,
디에틸렌트리아민 펜타메틸렌 포스폰산,
트리에틸렌 테트라민 헥사에틸렌 포스폰산,
트리에틸렌테트라민 헥사메틸렌 포스폰산 및
프로판디아민 테트라에틸렌 포스폰산 프로판디아민 테트라메틸 포스폰산 및
이들 산의 암모늄염, 칼륨염, 나트륨염 및 리튬염 중의 어느 것이라도 된다.
킬레이트제를 대량 함유하는 연마용 조성물은, 겔화하기 쉽다. 따라서, 겔화를 방지하는 관점에서, 연마용 조성물 중의 킬레이트제의 함유량은, 바람직하게는 6 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 3 질량% 이하, 가장 바람직하게는 1 질량% 이하이다.
상기 실시형태의 연마용 조성물은 소량의 산화제를 더 함유해도 된다. 연마용 조성물이 산화제를 다량 함유할 경우(예를 들면, 연마용 조성물 중의 산화제의 함유량이 1 질량% 이상인 경우)에는, 상기 설명한 바와 같이 대상물의 표면에 산화부동태층이 형성되어서 연마용 조성물의 연마능력이 저하될 염려가 있다. 그러나, 산화제의 함유량이 소량인 경우에는, 산화부동태층이 형성되지 않거나 혹은 연마재의 기계적 연마작용에 의해서 용이하게 제거되도록 특히 얇은 산화부동태층 밖에 형성되지 않는다. 따라서, 연마용 조성물의 연마능력의 저하를 방지하는 관점에서, 연마용 조성물 중의 산화제의 함유량은, 바람직하게는 0.1 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.01 질량% 이하이다.
상기 실시형태의 연마용 조성물은, 이미다졸 및 이미다졸 유도체 모두를 함유해도 된다.
상기 실시형태의 연마용 조성물은, 원액을 물로 희석함으로써 조제해도 된다.
상기 실시형태의 연마용 조성물은, 반도체 기판 이외의 대상물의 에지를 연마하는 데 이용되어도 된다.
다음에, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1 내지 17에서는, 연마재, 이미다졸 및 물을 혼합하고, 필요에 따라서, 이 혼합물에 알칼리 화합물, 수용성 고분자 또는 킬레이트제를 더 첨가해서 연마용 조성물의 원액을 준비하였다. 비교예 1 내지 10에서는, 연마재 및 물을 혼합하고, 필요에 따라서, 이 혼합물에 이미다졸 혹은 그의 대체 화합물, 알칼리 화합물, 수용성 고분자, 킬레이트제 또는 산화제를 더 가해서 연마용 조성물의 원액을 준비하였다. 실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 10에서 사용한 각 원액 중의 연마재, 이미다졸 또는 그의 대체 화합물, 알칼리 화합물, 수용성 고분자, 킬레이트제 및 산화제의 종류 및 함유량은 표 1 및 표 2에 표시한 바와 같다. 상기 각 원액을 체적비로 10배로 될 때까지 물로 희석해서 실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 10에 이용되는 연마용 조성물을 제조하였다.
실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 10에 의한 각 연마용 조성물을 이용해서 하기 표 3에 표시한 제 1연마 조건하에 실리콘 웨이퍼의 에지를 연마하였다. 이때의 연마 전후의 각 실리콘 웨이퍼의 중량의 차, 즉, 실리콘 웨이퍼의 중량 감소량을 측정하였다. 측정된 각 실리콘 웨이퍼의 중량감소량을 연마시간으로 나눔으로써 얻어진 연마속도가 하기 표 1 및 표 2의 "연마속도"란에 표시되어 있다.
실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 10의 각 연마용 조성물을 이용해서 하기 표 3에 표시한 제 2연마 조건하에 실리콘 웨이퍼의 에지를 연마하였다. 연마된 웨이퍼의 에지를 현미경으로 관찰하고, 연마 전의 웨이퍼의 에지에 존재하고 있던 긁힘이 어느 정도 제거되었는가에 의거해서, 각 연마용 조성물을 우수(1), 양호 (2), 가능(3), 약간 불량(4) 및 불량(5)의 5등급으로 평가하였다. 즉, 긁힘이 모두 제거된 경우에는, 연마 조성물을 우수 등급으로 매기고; 긁힘이 거의 모두 제거된 경우에는, 연마 조성물을 양호 등급으로 매기고; 긁힘이 대부분 제거된 경우에는, 연마 조성물을 가능 등급으로 매기고; 긁힘이 매우 많이 제거되지 않은 경우에는, 연마 조성물을 약간 불량 등급으로 매기고; 긁힘이 거의 제거되지 않은 경우에는, 연마 조성물을 불량 등급으로 매겼다. 평가결과는 하기 표 1 및 표 2의 "긁힘"란에 표시되어 있다.
경면 마무리면을 지닌 32㎜×32㎜의 칩형상의 베어(bare) 실리콘 웨이퍼를 묽은 불화수소산의 2.5질량% 용액에 1분간 침지하고, 각 웨이퍼 표면에 형성된 자연 산화막을 제거하였다. 이어서, 그 웨이퍼를 실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 10의 연마용 조성물에 침지하였다. 1시간 후에 웨이퍼를 연마용 조성물로부터 꺼내어 수세 및 건조하였다. 이어서, 웨이퍼의 표면을 육안으로 관찰하였다. 그리고, 연마용 조성물의 화학적 부식작용에 의해 웨이퍼의 표면의 경면 상태가 어떻게 변화하는지에 의거해서, 각 연마용 조성물을 우수(1), 양호 (2), 가능(3), 약간 불량(4) 및 불량(5)의 5등급으로 평가하였다. 즉, 웨이퍼 표면 전체가 경면 마무리 상태인 채로 유지된 경우에는, 연마 조성물을 우수 등급으로 매기고; 웨이퍼 표면의 대부분이 경면 마무리 상태인 채로 유지된 경우에는, 연마 조성물을 양호 등급으로 매기고; 웨이퍼 표면이 대체로 경면 마무리 상태인 채로 유지된 경우에는, 연마 조성물을 가능 등급으로 매기고; 웨이퍼 표면의 대부분이 경면 마무리 상태로 유지되지 않은 경우에는, 연마 조성물을 약간 불량 등급으로 매기고; 웨이퍼 표면 전체가 경면 마무리 상태로 유지되지 않은 경우에는, 연마 조성물을 불량 등급으로 매겼다. 그 평가결과는 하기 표 1 및 표 2의 "부식성"란에 표시되어 있다.
연마재 [질량백분율] 이미다졸 [질량백분율] 알칼리 화합물 [질량백분율] 수용성 고분자 [질량백분율] 킬레이트제 [질량백분율] 연마속도 [㎎/분] 긁 힘 부 식 성
실시예1 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 4.0% TMAH 1.0% HEC*1 0.008% TTHA 0.08% 1.45 1 2
실시예2 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 1.0% TMAH 1.0% HEC*1 0.008% TTHA 0.08% 1.33 1 2
실시예3 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 10.0% TMAH 1.0% HEC*1 0.008% TTHA 0.08% 1.62 1 2
실시예4 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 4.0% - - - 1.40 2 1
실시예5 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 4.0% - HEC*1 0.008% TTHA 0.08% 1.38 1 1
실시예6 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 1.0% - HEC*1 0.008% TTHA 0.08% 1.24 2 1
실시예7 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 10.0% - HEC*1 0.008% TTHA 0.08% 1.58 1 1
실시예8 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 4.0% KOH 0.5% HEC*1 0.008% TTHA 0.08% 1.60 1 3
실시예9 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 4.0% NaOH 0.5% HEC*1 0.008% TTHA 0.08% 1.58 1 3
실시예10 콜로이달 실리카*2 35.0% 이미다졸 4.0% TMAH 1.0% HEC*1 0.008% TTHA 0.08% 1.42 1 2
실시예11 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 4.0% TMAH 1.0% HEC*1 0.008% TTHA 0.08% 1.15 2 2
실시예12 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 4.0% TMAH 1.0% HEC*1 0.008% TTHA 0.08% 1.21 2 2
실시예13 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 4.0% TMAH 1.0% - TTHA 0.08% 1.48 1 2
실시예14 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 4.0% TMAH 1.0% HEC*2 0.008% TTHA 0.08% 1.38 1 2
실시예15 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 4.0% TMAH 1.0% HEC*3 0.008% TTHA 0.08% 1.46 1 2
실시예16 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 4.0% TMAH 1.0% HEC*1 0.008% - 1.44 1 2
실시예17 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미다졸 4.0% TMAH 1.0% HEC*1 0.008% DPTA 0.08% 1.44 1 2
연마재 [질량 백분율] 이미다졸 [질량 백분율] 알칼리 화합물 [질량백분율] 수용성 고분자 [질량백분율] 킬레이트제 [질량백분율] 산화제 [질량 백분율] 연마 속도 [㎎/분] 긁 힘 부 식 성
비교예1 콜로이달 실리카*1 35.0% - - - - - 0.48 5 1
비교예2 콜로이달 실리카*1 35.0% - TMAH 2.5% HEC*1 0.008% TTHA 0.08% - 1.25 4 2
비교예3 콜로이달 실리카*1 35.0% - KOH 0.5% HEC*1 0.008% TTHA 0.08% - 0.97 5 5
비교예4 콜로이달 실리카*1 35.0% - NaOH 0.5% HEC*1 0.008% TTHA 0.08% - 1.03 5 5
비교예5 콜로이달 실리카*1 35.0% - 피페라진 5.0% HEC*1 0.008% TTHA 0.08% - 1.20 5 4
비교예6 콜로이달 실리카*1 35.0% 이미 다졸 2.5% TMAH 1.0% HEC*1 0.008% TTHA 0.08% H2O2 10.0% 0.89 5 2
비교예7 콜로이달 실리카*1 35.0% DBU 2.5% - HEC*1 0.008% TTHA 0.08% - 1.50 1 4
비교예8 콜로이달 실리카*1 35.0% DBU 2.5% - HEC*1 0.008% TTHA 0.08% H2O2 10.0% 0.90 5 4
비교예9 콜로이달 실리카*1 35.0% DBN 2.5% - HEC*1 0.008% TTHA 0.08% - 1.46 2 4
비교예10 콜로이달 실리카*2 35.0% DBN 2.5% - HEC*1 0.008% TTHA 0.08% H2O2 10.0% 0.85 5 4
제 1연마조건 제 2연마조건
연마 대상물: 직경 8인치(약 200㎜)의 배어 실리콘웨이퍼 연마기: 스피드팜사 제품인 "EP-150/200/300-IV NF" 드럼회전수: 1000 rpm 연마하중: 2.0 kgf(= 약 20 N) 연마패드: 스피드팜사제품인 "DRP-II" 유닛 경사각: 45도 드럼상하속도: 72 ㎜/분 연마횟수: 4회(정전/역전 ×앞면/뒷면) 총 연마시간: 240초 면취(chamfering) 각도: 22도 연마용 조성물의 공급량: 200㎖/분 연마용 조성물의 온도:20 내지 25℃ 연마 대상물: 테이프연마를 마친 직경 8인치(약 200㎜) 의 배어 실리콘웨이퍼 연마기: 스피드팜사 제품인 "EP-150/200/300-IV NF" 드럼회전수: 1000 rpm 연마하중: 0.5 kgf(= 약 5 N) 연마패드: 스피드팜사제품인 "DRP-II" 유닛 경사각: 45도 드럼상하속도: 72 ㎜/분 하부척의 회전시간: 60 초 연마횟수: 4회(정전/역전 ×앞면/뒷면) 총 연마시간: 240초 면취 각도: 22도 연마용 조성물의 공급량: 200㎖/분 연마용 조성물의 온도:20 내지 25℃
표 1 및 표 2의 "연마재"란에 있어서, "콜로이달 실리카*1"는 BET법에 의해 측정되는 비표면적으로부터 구해지는 평균입자크기가 55㎚인 콜로이달 실리카를 나타내고, "콜로이달 실리카*2"는 마찬가지로 BET법에 의해 측정되는 비표면적으로부터 구해지는 평균입자크기가 35㎚인 콜로이달 실리카를 나타낸다. 표 1 및 표 2의 "알칼리 화합물"란에 있어서, "TMAH"는 수산화 테트라메틸암모늄을 나타내고, "KOH"는 수산화칼륨을 나타내고, "NaOH"는 수산화나트륨을 나타낸다. 표 1 및 표 2의 "수용성 고분자"란에 있어서, "HEC*1"는 평균 분자량이 1,200,000인 하이드록시에틸셀룰로스를 나타내고, "HEC*2"는 평균 분자량이 300,000인 하이드록시에틸셀룰로스를 나타내고, "HEC*3"은 평균 분자량이 1,600,000인 하이드록시에틸셀룰로스를 나타낸다. 표 1 및 표 2의 "킬레이트제"란에 있어서, "TTHA"는 트리에틸렌테트라민헥사아세트산을 나타내고, "DTPA"는 디에틸렌트리아민 펜타아세트산을 나타낸다. 표 2의 "산화제"란에 있어서, "H2O2"는 과산화수소를 나타낸다.
표 1 및 표 2에 표시한 바와 같이, 실시예 1 내지 17의 각 연마용 조성물의 사용시 측정되는 연마 속도는, 비교예 1 내지 10의 각 연마용 조성물의 사용시 측정되는 연마속도에 비해서 대략 크다. 또, 실시예 1 내지 17의 각 연마용 조성물을 사용한 때의 긁힘에 대한 평가는 모두 우수 또는 양호였다. 이 결과는, 실시예 1 내지 17의 각 연마용 조성물이 높은 연마 능력을 지니는 것을 시사하고 있다. 알칼리 화합물을 함유하는 실시예 1 내지 3의 연마용 조성물의 사용시 측정되는 연마속도는, 알칼리 화합물을 함유하지 않는 실시예 5 내지 7의 연마용 조성물의 사용시 측정되는 연마속도에 비해서 크다. 이 결과는, 연마용 조성물의 연마능력이 알칼리 화합물의 첨가에 의해서 향상하는 것을 시사하는 것이다.
알칼리 화합물을 함유하지 않는 실시예 5의 연마용 조성물의 부식성에 관한 평가는, 알칼리 화합물로서 수산화 테트라메틸암모늄을 함유하는 실시예 1의 연마용 조성물의 부식성에 관한 평가에 비해서 우수하다. 또, 실시예 1의 연마용 조성물의 부식성에 관한 평가는, 알칼리 화합물로서 수산화칼륨 또는 수산화나트륨을 함유하는 실시예 8 및 9의 연마용 조성물의 부식성에 관한 평가에 비해서 우수하다. 이 결과는, 알칼리 화합물의 첨가에 의해서 면의 조면화가 일어나는 것 및 수산화칼륨 및 수산화나트륨에 비해서 수산화 테트라메틸암모늄이 면의 조면화를 발생시킬 위험은 적은 것을 시사하는 것이다.
이상, 본 발명에 의하면, 반도체 기판 등의 에지를 연마하는 용도에 있어서 더욱 적합하게 사용가능한 연마용 조성물이 제공된다. 또, 본 발명에 의하면, 그러한 연마용 조성물을 이용해서 연마 대상물의 에지를 연마하는 방법도 제공된다.

Claims (16)

  1. 대상물의 에지를 연마하는 데 이용되는 연마용 조성물에 있어서,
    연마재;
    이미다졸 및 이미다졸 유도체로부터 선택된 적어도 1종의 화합물; 및
    물을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 연마재는 콜로이달 실리카를 함유하는 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 연마재의 평균입자크기가 10 내지 200 ㎚인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 연마용 조성물 중의 상기 이미다졸 및 이미다졸 유도체로부터 선택된 적어도 1종의 화합물의 함유량이 0.1 내지 20.0 질량%인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 알칼리 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 알칼리 화합물은 수산화 테트라메틸암모늄, 수산화 칼륨 및 수산화 나트륨으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 수용성 고분자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 수용성 고분자는, 하이드록시에틸 셀룰로스, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 옥사이드 및 폴리에틸렌 글리콜로부터 선택된 적어도 1종의 화합물인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  9. 제 1항에 있어서, 킬레이트제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마용 조 성물.
  10. 제 1항에 있어서, 산화제를 더 포함하고, 상기 연마용 조성물 중의 상기 산화제의 함유량이 1 질량% 미만인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 연마용 조성물은 산화제를 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상물이 반도체 기판인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  13. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 의한 연마용 조성물을 이용해서 대상물의 에지를 연마하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 대상물은 반도체 기판인 것을 특징으로 하는 연마방 법.
  15. 연마제품을 제조하는 방법에 있어서,
    제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 의한 연마용 조성물을 준비하는 단계; 및
    상기에서 준비된 연마용 조성물을 이용해서 상기 연마제품의 반제품의 에지를 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마제품의 제조방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 연마제품은 반도체 기판인 것을 특징으로 하는 연마제품의 제조방법.
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