KR20060113797A - 산화세륨 입자 - Google Patents

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Abstract

SiO2 절연막 등의 표면을 흠 없이 고속으로 연마하기 위한 산화세륨 연마제가 개시되어 있다. 이 연마제는 1차 입자경이 10 내지 600 nm이고 1차 입자의 중위 입경이 30 내지 250 nm인 1차 입자를 포함하며, 중위 입경이 150 내지 600 nm이고 최대 직경이 3000 nm 이하인 산화세륨 입자를 매체에 분산시킨 슬러리를 포함한다.
산화세륨 연마제, 기판, 절연막층, 제타 전위, 1차 입자경, 중위 입경, 반도체 칩

Description

산화세륨 입자 {A Cerium Oxide Particle}
본 발명은 산화세륨 연마제 및 기판의 연마법에 관한 것이다.
종래, 반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 플라즈마 CVD(chemical vapor deposition), 저압-CVD 등의 방법으로 형성되는 SiO2 절연막 등의 무기 절연막층을 평탄화하기 위한 화학 기계 연마제로서, 콜로이드 실리카계의 연마제가 일반적으로 검토되고 있다. 콜로이드 실리카계의 연마제는 실리카 입자를 사염화규산을 열 분해하는 등의 방법으로 입자 성장시키고, 암모니아수 등의 알칼리 금속을 포함하지 않는 알칼리 용액으로 pH 조정을 행하여 제조하고 있다. 그러나, 이러한 연마제는 무기 절연막의 연마 속도가 충분한 속도를 갖지 못하여 실용화에 있어서는 저연마 속도라고 하는 기술 과제가 있다.
한편, 포토마스크용 유리 표면 연마로서, 산화세륨 연마제가 사용되고 있다. 산화세륨 입자는 실리카 입자 및 알루미나 입자에 비하여 경도가 낮고, 따라서 연마 표면에 흠이 생기기 어렵기 때문에 마무리 경면 연마에 유용하다. 또한, 산화세륨은 강산화제로서 알려져 있는 바와 같이 화학적 활성을 갖고 있다. 이 잇점을 살려 절연막용 화학 기계 연마제로의 적용이 유용하다. 그러나, 포토마스크용 유리 표면 연마용 산화세륨 연마제를 그대로 무기 절연막 연마에 적용하면, 1차 입자의 입자경이 크고, 따라서 절연막 표면에 육안으로 관찰할 수 있는 연마 흠이 생겨 버린다.
본 발명은 SiO2 절연막 등의 피연마면을 흠 없이 고속으로 연마하는 것이 가능한 산화세륨 연마제 및 기판의 연마법을 제공하는 것이다.
본 발명의 산화세륨 연마제는 1차 입자의 중위 입경(median diameter)이 30 내지 250 nm이고, 산화세륨 입자의 중위 입경이 150 내지 600 nm인 산화세륨 입자를 매체에 분산시킨 슬러리를 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 산화세륨 연마제는 1차 입자의 중위 입경이 100 내지 250 nm이고, 산화세륨 입자의 중위 입경이 150 내지 350 nm인 산화세륨 입자를 매체에 분산시킨 슬러리를 포함하는 것일 수 있다.
상기의 산화세륨 입자에서는, 1차 입자의 최대 직경은 600 nm 이하가 바람직하고, 1차 입자의 입자경은 10 내지 600 nm인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 산화세륨 연마제는 1차 입자의 중위 입경이 30 내지 70 nm이고, 산화세륨 입자의 중위 입경이 250 내지 600 nm인 산화세륨 입자를 매체에 분산시킨 슬러리를 포함하는 것일 수 있다.
상기의 산화세륨 입자에서는, 1차 입자의 입자경은 10 내지 100 nm인 것이 바람직하다.
본 발명의 산화세륨 연마제에서는 산화세륨 입자의 최대 직경은 3000 nm 이하인 것이 바람직하다.
*매체로서 물을 사용할 수 있고, 예를 들어 수용성 유기 고분자, 수용성 음이온성 계면활성제, 수용성 비이온성 계면활성제 및 수용성 아민에서 선택되는 적어도 1종의 분산제가 사용되고, 폴리아크릴산 암모늄염이 바람직하다.
산화세륨 입자는 탄산칼륨을 소성한 산화세륨이 바람직하게 사용된다.
본 발명의 산화세륨 연마제에서는, 예를 들어 실리카막이 형성된 반도체 칩 등의 소정의 기판을 연마할 수 있다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
일반적으로 산화세륨은 탄산염, 황산염, 옥살산염 등의 세륨 화합물을 소성함으로써 얻을 수 있다. TEOS-CVD법 등으로 형성되는 SiO2 절연막은 1차 입자의 입자경이 크고, 동시에 결정 왜곡이 적을 수록, 즉 결정성이 좋을 수록 고속 연마가 가능하지만 연마 흠이 생기기 쉬운 경향이 있다. 따라서, 본 발명에서 사용하는 산화세륨 입자는 그다지 결정성을 올리지 않고 제조된다. 또한, 반도체 칩 연마에 사용하기 때문에, 알칼리 금속 및 할로겐류의 함유율은 1 ppm 이하로 억제하는 것이 바람직하다.
본 발명의 연마제는 고순도의 것으로, Na, K, Si, Mg, Ca, Zr, Ti, Ni, Cr, Fe는 각각 1 ppm 이하, Al은 10 ppm 이하이다.
본 발명에서 산화세륨 입자를 제조하는 방법으로서 소성법을 사용할 수 있다. 단, 연마 흠이 생기지 않는 입자를 제조하기 위해서 가능한 한 결정을 높이지 않는 저온 소성이 바람직하다. 세륨 화합물의 산화 온도가 300 ℃이기 때문에, 소성 온도는 600 ℃ 이상 900 ℃ 이하가 바람직하다.
산화세륨을 600 ℃ 이상, 900 ℃ 이하에서 5 내지 300분, 산소 가스 등의 산화 분위기에서 소성하는 것이 바람직하다.
소성된 산화세륨은 제트 밀 등의 건식 분쇄, 비즈 밀 등의 습식 분쇄로 분쇄할 수 있다. 제트 밀은 예를 들어 화학 공업 논문집 제6권 제5호(1980년) 527 내지 532쪽에 설명되어 있다. 소성된 산화세륨은 제트 밀 등의 건식 분쇄로 분쇄하면 분쇄 찌꺼기가 발생하는 것이 관찰되었다.
본 발명에서의 산화세륨 슬러리는, 상기의 방법에 의해 제조된 산화세륨 입자를 함유하는 수용액 또는 이 수용액에서 회수한 산화세륨 입자, 물 및 필요에 따라서 분산제로 이루어지는 조성물을 분산시킴으로써 얻을 수 있다. 여기에서, 산화세륨 입자의 농도에는 제한은 없지만, 현탁액의 취급상 0.1 내지 10 중량%의 범위가 바람직하다. 또한, 분산제로서는 금속 이온류를 포함하지 않는 것으로서, 아크릴산 중합체 및 그의 암모늄염, 메타크릴산 중합체 및 그의 암모늄염, 폴리비닐알코올 등의 수용성 유기 고분자류, 라우릴 황산 암모늄, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 황산암모늄 등의 수용성 음이온성 계면활성제, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리에틸렌글리콜 모노스테아레이트 등의 수용성 비이온성 계면활성제, 모노에탄올아민, 디에탄올아민 등의 수용성 아민류 등을 들 수 있다.
폴리아크릴산 암모늄염, 특히 중량 평균 분자량 5000 내지 20000의 폴리아크릴산 암모늄염이 바람직하다. 이들 분산제의 첨가량은 슬러리 중의 입자의 분산성 및 침강 방지성 등으로부터 산화세륨 입자 100 중량부에 대해서 0.01 중량부에서 5 중량부의 범위가 바람직하고, 그 분산 효과를 높이기 위해서는 분산 처리시에 분산기 중에 입자와 동시에 넣는 것이 바람직하다.
이들 산화세륨 입자를 수중에 분산시키는 방법으로서는, 통상의 교반기에 의한 분산 처리 외에, 호모지나이저, 초음파 분산기, 볼 밀 등을 사용할 수 있다. 특히 산화세륨 입자를 1 ㎛ 이하의 미립자로서 분산시키기 위해서는, 볼 밀, 진동 볼 밀, 유성 볼 밀, 매체 교반식 밀 등의 습식 분산기를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 슬러리의 알칼리성을 높이고 싶은 경우에는 분산 처리시 또는 처리 후에 암모니아수 등의 금속 이온을 포함하지 않는 알칼리성 물질을 첨가할 수 있다.
본 발명의 산화세륨 연마제는 상기 슬러리를 그대로 사용해도 좋지만, N,N-디에틸에탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, 아미노에틸에탄올아민 등의 첨가제를 첨가하여 연마제로 할 수 있다.
본 발명의 슬러리에 분산되는 산화세륨 입자를 구성하는 1차 입자의 중위 입경은 30 내지 250 nm이고, 분산된 입자 (슬러리 입자)의 중위 입경은 150 내지 600 nm이다.
1차 입자의 중위 입경이 30 nm 미만 또는 슬러리 입자의 중위 입경이 150 nm 미만이면, SiO2 절연막 등의 피연마면을 고속으로 연마할 수 없고, 1차 입자의 중위 입경이 250 nm를 넘거나, 또는 슬러리 입자의 중위 입경이 600 nm를 넘으면 SiO2 절연막 등의 피연마면에 흠이 발생한다.
또한, 1차 입자의 중위 입경이 100 내지 250 nm이고, 슬러리 입자의 중위 입경이 150 내지 350 nm인 산화세륨 입자가 바람직하고, 각각의 중위 입경이 상기의 하한값 미만이면 연마 속도가 느려지고, 상한값을 넘으면 흠이 발생하기 쉽다.
상기의 산화세륨 입자에서 1차 입자의 최대 직경은 600 nm 이하가 바람직하고, 1차 입자의 입자경은 10 내지 600 nm인 것이 바람직하다. 1차 입자가 600 nm의 상한값을 넘으면 흠이 발생하기 쉽고, 10 nm미만이면 연마 속도가 느려진다.
또한, 1차 입자의 중위 입경이 30 내지 70 nm이고, 슬러리 입자의 중위 입경이 250 내지 600 nm인 산화세륨 입자가 바람직하고, 각각의 중위 입경이 상기 하한값 미만이면 연마 속도가 느려지고, 상한값을 넘으면 흠이 발생하기 쉽다.
상기의 산화세륨 입자에서는, 1차 입자는 10 내지 100 nm인 것이 바람직하고, 1차 입자가 10 nm 미만이면 연마 속도가 느려지고, 100 nm의 상한값을 넘으면 흠이 발생하기 쉬워진다.
본 발명의 산화세륨 연마제에서는, 산화세륨 입자의 최대 직경은 3000 nm 이하인 것이 바람직하다. 산화세륨 입자의 최대 직경은 3000 nm를 넘으면 흠이 발생하기 쉽다.
소성 산화세륨을 제트 밀 등의 건식 분쇄로 분쇄한 산화세륨 입자에는 분쇄 찌꺼기가 포함되고, 이 분쇄 찌꺼기 입자는 1차 입자가 재응집된 응집체와는 다르며, 연마시의 응력에 의해 파괴되어 활성면을 발생시킨다고 추정되며, SiO2 절연막 등의 피연마면을 흠 없이 고속으로 연마하는데 기여한다고 생각된다.
본 발명의 슬러리에는 3000 nm 이하의 분쇄 찌꺼기 입자를 포함할 수 있다.
본 발명에서 1차 입자의 입자경은 주사형 전자 현미경(예를 들어, (주)히다치 세이사꾸쇼제 S-900형)에 의한 관찰로 측정한다. 슬러리 입자인 산화세륨 입자의 입자경은 레이저 회절법(예를 들어, 말번 인스트루먼트사제 Master Sizer microplus, 굴절율:1.9285, 광원: He-Ne 레이저, 흡수 0)에 의해 측정한다.
본 발명의 슬러리에 분산된 산화세륨 입자를 구성하는 1차 입자의 스펙트럼비는 1 내지 2, 중위 입경은 1.3이 바람직하다. 스펙트럼비는 주사형 전자 현미경(예를 들어 (주)히다치 세이사꾸쇼제 S-900형)에 의한 관찰로 측정한다.
본 발명의 슬러리에 분산된 산화세륨 입자로서, 분말 X선 리트 벨트법 (RIETAN-94)에 의한 해석으로 등방적 미소 변형을 나타내는 구조 파라미터: Y의 값이 0.01 이상 0.70 이하인 산화세륨 입자를 사용할 수 있다. 이러한 결정 변형을 갖는 산화세륨 입자를 사용함으로써, 피연마 표면에 흠집이 생기지 않게 고속으로 연마할 수 있다.
본 발명의 슬러리에 분산된 산화세륨 입자의 비표면적은 7 내지 45 ㎡/g이 바람직하다. 비표면적이 7 ㎡/g 미만이면 피연마 표면에 흠이 생기기 쉬워지며, 45 ㎡/g를 넘으면 연마 속도가 느려지는 경향이 있다. 슬러리의 산화세륨 입자의 비표면적은 분산되는 산화세륨 입자의 비표면적과 동일하다.
본 발명의 슬러리 중의 산화세륨 입자의 제타 전위는 -100 mV 이상, -10 mV가 바람직하다. 이에 따라 산화세륨 입자의 분산성을 양호하게 하고, 피연마 표면에 흡집이 생기지 않게 고속으로 연마할 수 있다.
본 발명의 슬러리에 분산된 산화세륨 입자는 평균 입경이 200 nm이상, 400 nm 이하로, 입도 분포의 평균 폭을 300 mm 이하로 할 수 있다.
본 발명의 슬러리의 pH는 7 이상, 10 이하가 바람직하고, 8 이상 9 이하가 보다 바람직하다.
슬러리 조정 후, 폴리에틸렌 등의 용기에 넣고 5 내지 55 ℃에서 7일 이상, 보다 바람직하게는 30일 이상 방치하여 사용하면 흠의 발생이 적어진다.
본 발명의 슬러리는 분산성이 우수하고, 침강 속도가 느리며 직경 10 cm, 높이 1 m의 원기둥의 어느 높이의 위치에서도 2시간 방치 농도 변화율이 10 % 미만이다.
본 발명의 산화세륨 연마제가 사용되는 무기 절연막의 제조 방법으로서, 저압 CVD법, 플라즈마 CVD법 등을 들 수 있다. 저압 CVD법에 의한 SiO2 절연막 형성은 Si원으로서 모노실란: SiH4, 산소원으로서 산소: O2를 사용한다. 이 SiH4-O2계 산화 반응을 400 ℃정도 이하의 저온에서 실행시킴으로써 무기 절연막을 얻을 수 있다. 고온 리플로어에 의한 표면 평탄화를 꾀하기 위해서 인(P)을 도프할 때에는 SiH4-O2-PH3계 반응 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 플라즈마 CVD법은, 통상의 열 평균하에서는 고온을 필요로 하는 화학 반응을 저온에서 행할 수 있는 잇점을 갖는다. 플라즈마 발생법에는 용량 결합형과 유도 결합형의 두가지를 들 수 있다. 반응 가스로서는 Si원으로서 SiH4, 산소원으로서 N2O를 사용한 SiH4-N2O계 가스와 테트라에톡시실란(TEOS)을 Si원에 사용한 TEOS-O2계 가스(TEOS-플라즈마 CVD법)를 들 수 있다. 기판 온도는 250 ℃ 내지 400 ℃, 반응 압력은 67 내지 400 Pa의 범위가 바람직하다. 이와 같이, 본 발명의 SiO2 절연막에는 인, 붕소 등의 원소가 도프되어 있어도 좋다.
소정의 기판으로서 반도체 기판, 즉 회로 소자와 배선 패턴이 형성된 단계의 반도체 기판, 회로 소자가 형성된 단계의 반도체 기판 등의 반도체 기판상에 SiO2 절연막층이 형성된 기판을 사용할 수 있다. 이러한 반도체 기판상에 형성된 SiO2 절연막층을 상기 산화세륨 연마제로 연마함으로써, SiO2 절연막층 표면의 굴곡을 해소하고, 반도체 기판 전면에 걸쳐서 평활한 면으로 한다. 여기에서, 연마하는 장치로서는 반도체 기판을 유지한 홀더와 연마포(패드)를 부착한(회전수가 변경 가능한 모터 등을 부착한) 정반을 갖는 일반적인 연마 장치를 사용할 수 있다. 연마포로서는 일반적인 부직포, 발포 폴리우레탄, 다공질 불소 수지 등을 사용할 수 있고, 특별히 제한은 없다. 또한, 연마포에는 슬러리가 담길 만한 홈 가공을 행하는 것이 바람직하다. 연마 조건에는 제한은 없지만, 정반의 회전 속도는 반도체가 튀어 나오지 않도록 100 rpm 이하의 저회전이 바람직하고, 반도체 기판에 가하는 압 력은 연마 후에 흠이 생기지 않도록 1 kg/㎠ 이하가 바람직하다. 연마하는 동안, 연마포에는 슬러리를 펌프 등으로 연속적으로 공급한다. 이 공급량에는 제한은 없지만, 연마포의 표면이 항상 슬러리로 덮여 있는 것이 바람직하다.
연마 종료 후의 반도체 기판은 흐르는 물로 잘 세척한 후, 스핀 드라이어 등을 사용하여 반도체 기판상에 부착된 물 방울을 닦아내고 나서 건조시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여 평탄화된 SiO2 절연막층상에 제2층째의 알루미늄 배선을 형성하고, 그 배선 사이 및 배선 위에 다시 상기 방법에 의해 SiO2 절연막을 형성한 후, 상기 산화세륨 연마제를 사용하여 연마함으로써, 절연막 표면의 굴곡을 해소하고, 반도체 기판 표면에 걸쳐 평활한 면으로 한다. 이 공정을 소정수 반복함으로써 원하는 층수의 반도체를 제조한다.
본 발명의 산화세륨 연마제는 반도체 기판에 형성된 SiO2 절연막 뿐만 아니라, 소정의 배선을 갖는 배선판에 형성된 SiO2 절연막, 유리, 질화 규소 등의 무기 절연막, 포토마스크·렌즈·프리즘 등의 광학 유리, ITO(indium tin oxide) 등의 무기 도전막, 유리 및 결정질 재료로 구성되는 광 집적 회로·광 스위칭 소자, 광 도파로, 광 파이버의 단면, 신티레이터 등의 광학용 단결정, 고체 레이저 단결정, 청색 레이저용 LED(light Emitting Diode) 사파이어 기판, SiC, GaP, GaAS 등의 반도체 단결정, 자기 디스크용 유리 기판, 자기 헤드 등을 연마하기 위해서 사용된다.
이와 같이 본 발명에서 소정의 기판이란, SiO2 절연막이 형성된 반도체 기판, SiO2 절연막이 형성된 배선판, 유리, 질화 규소 등의 무기 절연막, 포토마스크·렌즈·프리즘 등의 광학 유리, ITO 등의 무기 도전막, 유리 및 결정질 재료로 구성되는 광 집적 회로, 광 스위칭 소자, 광 도파로, 광 파이버의 단면, 신티레이터 등의 광학용 단결정, 고체 레이저 단결정, 청색 레이저용 LED 사파이어 기판, SiC, GaP, GaAS 등의 반도체 단결정, 자기 디스크용 유리 기판, 자기 헤드 등을 포함한다.
산화세륨 입자를 매체에 분산시킨 슬러리와 소정의 기판상에 마련된 절연막층의 일부와의 화학 반응에 의해 반응층을 형성시키고, 그 반응층을 산화세륨 입자로 기계적으로 제거함으로써 고속으로 연마흠이 생기지 않게 절연막층을 연마할 수 있다.
포토마스크용 유리 표면 연마로서, 산화세륨 연마제가 사용되고 있다. 산화세륨 입자는 실리카 입자 및 알루미나 입자와 비교하여 경도가 낮고, 따라서 연마 표면에 흠이 생기기 어려우므로 마무리 경면 연마에 유용하다. 또한, 산화세륨은 강산화제로서 알려져 있는 바와 같이 화학적 활성 성질을 갖고 있다. 이 잇점을 살려 절연막용 화학 기계 연마제로의 적용이 유용하다. 그러나, 포토마스크용 유리 표면 연마용 산화세륨 연마제를 그대로 절연막 연마에 적용하면, 입자의 결정성이 높고 따라서 절연막 표면에 육안으로 관찰할 수 있는 연마 흠이 생겨 버린다.
결정성을 결정하는 인자로서, 결정자 사이즈와 결정 변형이 있다. 결정자 사이즈가 1 ㎛ 이상으로 극단적으로 클 때에는 연마 흠이 생기기 쉽고, 또 결정자 사이즈가 작아도 결정 변형이 없는 입자를 사용하면 연마 흠이 생기는 경우가 있다. 단, 결정성이 너무 낮아 연마 흠이 생기지 않지만, 고속 연마가 불가능한 산화세륨 입자도 있다. 따라서, 연마 흠이 생기지 않고, 동시에 고속 연마를 가능하게 하는 산화세륨 입자에는 적정한 입자 사이즈의 범위, 변형 정도가 있다. 연마 속도를 결정하는 인자로서, 상기 상술한 입자의 결정성 뿐만 아니라, 산화세륨의 특유의 활성 화학적 성질이 있다.
입자 경도가 산화세륨 입자보다 단단한 실리카 입자를 사용했음에도 불구하고, 실리카 슬러리의 연마 속도는 산화세륨 슬러리의 연마 속도보다 현저히 느리다. 이것은, 화학 기계 연마법의 화학적 인자가 산화세륨 슬러리 쪽이 강하다는 것을 의미한다. SiO2 절연막 표면은 pH 3 이상의 수소 농도 용액 중에서는 음으로 대전된다. 양으로 대전된 산화세륨 입자를 사용한 슬러리로 연마하면, 산화세륨을 주성분으로 한 불활성막이 형성된다. 이 불활성막은 물 세척으로는 제거할 수 없고, 질산 등의 강산성액에 의해 제거되는 것이다. 산에 의한 불활성막 제거와 동시에 절연막층이 1000 nm 이상 제거된다. 제거된 절연막은 불활성막 형성시에 생성된 반응층이다. 또한, 산화세륨 입자가 음으로 대전될 때에도 불활성막이 형성된다. 불활성막의 절연막에 대한 부착도는 입자의 대전 정도에 의존한다. 예를 들어, 대전된 음의 절대값이 클 때 형성되는 불활성막은 물 세척, 브러쉬 세척에 의해 제거할 수 있다. 즉, 불활성막과 반응층의 형성 정도는 입자의 대전 상태에 의존한다. 이 불활성막 형성의 현상은 실리카 슬러리에는 보이지 않으며, 산화세륨 슬러리 특유의 현상으로, 이 현상이 고속 연마를 결정하는 하나의 인자이다. 이 불활성막과 반응층을 산화세륨 입자가 깍아낸다. 이 현상이 화학 기계 연마법의 기계적 요소이다. 입자의 결정성이 나쁘면 반응층을 제거할 수 없으며, 연마 속도가 느려진다. 반대로 결정성이 좋은 입자에서는 반응층을 용이하게 제거할 수 있고, 제거 후에 재빨리 형성되는 반응층도 재빨리 깍아낼 수 있으며, 반응층 형성-입자에 의한 연마가 잇달아 일어나 결과적으로 고속 연마가 가능해진다.
슬러리 중의 입자의 하전 상태를 조사하는 방법으로서, 제타 전위 측정법이 있다. 구체적인 원리로서, 양측에 백금제 전극을 부착한 측정 셀에 산화세륨 슬러리를 넣고, 양 전극에 전압을 인가한다. 전압을 인가함으로써 전하를 가진 산화세륨 입자는 그 전하와 반대의 극을 갖는 전극측으로 이동한다. 이 이동 속도를 구하고, 알려져 있는 이동 속도와 제타 전위와의 관계식으로부터 입자의 제타 전위를 구할 수 있다. 불활성막과 반응층의 형성에는 산화세륨 슬러리의 제타 전위가 -100 mV 이상이 바람직하다. 단, 양으로 대전된 입자나, 음으로 대전되었어도 그 절대값이 10 mV보다 작을 때에는 강고한 불활성막이 형성되어 연마 흠이 생기지 않는 최적의 입자에 의한 연마는 불가능하다. 따라서, 슬러리의 제타 전위는 -100 mV 이상, -10 mV 이하가 바람직하다.
산화세륨 입자를 매체에 분산시킨 슬러리를 포함하는 산화세륨 연마제로, 어느 특정한 1종류의 막 표면에만 연마가 진행되지 않도록 한 불활성막을 형성하고, 그 외의 막을 선택적으로 연마함으로써 기판상에 2종류 이상의 다른 막으로 이루어 진 형성층을 연마할 수 있다.
기판상에 2종류 이상의 다른 막으로 이루어진 형성층 중, 어느 특정한 1종류의 막 표면에만 연마가 진행되지 않도록 한 불활성막을 형성하고, 그 불활성막이 형성된 막 부분을 스토퍼로 하고, 그 외의 막을 선택적으로 연마함으로써 상기 형성층을 평탄화할 수 있다.
그 연마 방법은 어느 특정한 층간 절연막 및 층간 평탄화막 표면에, 연마제 입자 혹은 연마액 조성물과 막 조성물과의 반응 생성물로 이루어진 불활성막이 형성되기 때문에, 그 막의 연마가 거의 진행되지 않는다는 특성을 이용한 것이다. 불활성막이란, 원래의 피연마막보다도 연마 속도가 느려진 표면층을 가르킨다. 이 불활성막이 형성되는 특정한 층간 절연막 및 층간 편탄화막이 반도체 칩의 패턴 형성에 사용되는 경우에는, 그 상층에 연마가 진행되는 별도의 층간막을 형성함으로써, 하층 막을 스토퍼로서 글로벌한 평탄성을 실현하는 것이 가능해진다.
이러한 기판상에 형성된 2종류 이상의 다른 막으로 이루어진 것으로서는, 기판이 반도체 기판이고, 그 위의 형성층이 유기 SOG(spin-on glass)막 및 화학 기상 퇴적 및 열 산화에 의해 형성된 SiO2 막으로, 불활성막이 형성되는 막이 SiO2 막이고, 선택적으로 연마되는 막이 유기 SOG 막으로 할 수 있다.
유기 SOG막이란, 예를 들어 알콕시실란 및 알킬알콕시실란을 알코올 등의 유기 용매 중에서 물 및 촉매를 첨가함으로써 가수 분해하여 얻어지는 도포액을 스핀 코트법 등에 의해 기판에 도포한 후, 가열 처리에 의해 경화시킨 것이다.
이러한 절연막에 있어서, 절연 중의 실록산 결합에 유래하는 Si 원자수와 알킬기에 유래하는 C 원자수가
C 원자수/(Si 원자수 + C 원자수)≥0.1
의 관계에 있는 절연막이 바람직하다.
평탄화된 유기 SOG 절연막층상에 CVD-SiO2 막과 제2층째의 알루미늄 배선을 형성하고, 그 배선 사이 및 배선위에 다시 하층 CVD-SiO2 박막 및 유기 SOG절연막을 형성한 후, 상기 산화세륨 슬러리를 사용하여 연마함으로써 절연막층 표면의 굴곡을 해소하고, 반도체 기판 전면에 걸쳐 평활한 면으로 한다. 이 공정을 소정수 반복함으로써 목적하는 층수를 가진 반도체를 제조한다. 이 연마 방법을 이용한 2종류 이상의 막으로 이루어진 형성막을 연마하여 목적하는 구조를 형성하는 공정에 있어서, 선택 연마를 이용한 평탄화에 의해 공정의 간략화 및 고정밀도화를 실현할 수 있다.
<실시예 1>
(산화세륨 입자의 제조 1)
탄산 세륨 수화물 2 kg를 백금제 용기에 넣고, 800 ℃에서 2시간 진공 중에서 소성함으로써 황백색의 분말을 약 1 kg 얻었다. 이 분말을 X선 회절법으로 상 동정을 행하였더니 산화세륨인 것을 확인하였다. 소성 분말 입자의 입자경은 30 내지 100 ㎛였다. 소성 분말 입자 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰했더니, 산화세륨의 입계가 관찰되었다. 입계에 둘러싸인 산화세륨 1차 입자의 입자경을 측 정했더니, 그 분포의 중앙값이 190 nm, 최대값이 500 nm였다. 소성 분말에 대해서 X선 회절 정밀 측정을 행하고, 그 결과에 대해서 리트벨트법 (RIETAN-94)에 의한 분석으로, 1차 입자의 입자경을 나타내는 구조 파라미터: X의 값이 0.080, 등방적 미소 변형을 나타내는 구조 파라미터: Y의 값이 0.223이었다. 산화세륨 분말 1 kg를 제트 밀을 사용하여 건식 분쇄를 행하였다. 분쇄 입자에 대해서 주사형 전자 현미경으로 관찰했더니, 1차 입자의 입자경과 동등한 크기의 작은 입자 외에 1 ㎛에서 3 ㎛의 큰 분쇄 찌꺼기 입자, 0.5 ㎛에서 1 ㎛의 분쇄 찌꺼기 입자가 혼재해 있었다. 분쇄 찌꺼기 입자는 1차 입자의 응집체는 아니었다. 분쇄 입자에 대해서 X선 회절 정밀 측정을 행하고, 그 결과에 대해서 리트벨트법 (RIETAN-94)에 의한 해석에서 1차 입자의 입자경을 나타내는 구조 파라미터: X의 값이 0.085, 등방적 미소 변형을 나타내는 구조 파라미터: Y의 값이 0.264였다. 이 결과, 분쇄에 의한 1차 입자의 입자경의 변화량은 거의 없었고, 또 분쇄에 의해 입자에 변형이 도입되어 있었다. 또한, BET법에 의한 비표면적의 측정 결과 10 ㎡/g 인 것을 알았다.
(산화세륨 입자의 제조 2)
산화세륨 수화물 2 kg를 백금제 용기에 넣고, 750 ℃에서 2시간 공기 중에서 소성함으로써 황백색의 분말을 약 1 kg 얻었다. 이 분말을 X선 회절법으로 상 동정하여 산화세륨인 것을 확인하였다. 소성 분말 입자의 입자경은 30 내지 100 ㎛였다. 소성 분말 입자 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰했더니, 산화세륨의 입계가 관찰되었다. 입계에 둘러싸인 산화세륨 1차 입자의 입자경을 측정했더니, 그 분포의 중앙값이 141 nm, 최대값이 400 nm였다. 소성 분말에 대해서 X선 회절 정 밀 측정을 행하고, 그 결과에 대해서 리트벨트법(RIETAN-94)에 의한 해석으로, 1차 입자의 입자경을 나타내는 구조 파라미터: X의 값이 0.101, 등방적 미소 변형을 나타내는 구조 파라미터: Y의 값이 0.223이었다. 산화세륨 분말 1 kg를 제트 밀을 사용하여 건식 분쇄를 행하였다. 분쇄 입자에 대해서 주사형 전자 현미경으로 관찰했더니, 1차 입자의 입자경과 동등한 사이즈의 작은 입자 외에 1 ㎛에서 3 ㎛의 큰 분쇄 찌꺼기 입자, 0.5 ㎛에서 1 ㎛의 분쇄 찌꺼기 입자가 혼재해 있었다. 분쇄 찌꺼기 입자는 1차 입자의 응집체는 아니었다. 분쇄 입자에 대해서 X선 회절 정밀 측정을 행하고, 그 결과에 대해서 리트벨트법(RIETAN-94)에 의한 해석에서 1차 입자의 입자경을 나타내는 구조 파라미터: X의 값이 0.104, 등방적 미소 변형을 나타내는 구조 파라미터: Y의 값이 0.315였다. 이 결과, 분쇄에 의한 1차 입자의 입자경의 변화량은 거의 없었고, 또 분쇄에 의해 입자에 변형이 도입되어 있었다. 또한, BET법에 의한 비표면적 측정의 결과, 16 ㎡/g인 것을 알았다.
(산화세륨 슬러리의 제조)
*상기의 제조 1, 2의 산화세륨 입자 1 kg과 폴리아크릴산 암모늄염 수용액(40 중량%) 23 g과 탈이온수 8977 g를 혼합하고, 교반하면서 초음파 분산을 10분간 실시하였다. 얻어진 슬러리를 1 ㎛ 필터로 여과하고, 다시 탈이온수를 첨가함으로써 3 중량%의 연마제를 얻었다. 슬러리의 pH는 8.3이었다.
*슬러리 입자의 입도 분포를 레이저 회절법(측정 장치: 말번 인스트루먼츠사 제 Master Sizer microplus, 굴절율: 1.9285, 광원: He-Ne 레이저, 흡수 0으로 측정)을 사용하여 조사했더니, 중앙값이 모두 200 nm였다. 최대 입자경은 780 nm이상의 입자가 0 체적%였다.
슬러리의 분산성 및 슬러리 입자의 전하를 조사하기 위해서, 슬러리의 제타 전위를 조사하였다. 양측에 백금제 전극을 부착한 측정 셀에 산화세륨 슬러리를 넣고, 양 전극에 10 V의 전압을 인가하였다. 전압을 인가함으로써 전하를 가진 슬러리 입자는 그 전하와 반대의 극을 갖는 전극측으로 이동한다. 이 이동 속도를 구함으로써 입자의 제타 전위를 구할 수 있다. 제타 전위 측정의 결과, 각각 마이너스로 하전되고, -50 mV, -63 mV로 절대값이 크며 분산성이 양호한 것을 확인하였다.
(절연막층의 연마)
기판 장치용 흡착 패드를 부착한 홀더에 TEOS-플라즈마 CVD법으로 제조한 SiO2 절연막을 형성시킨 Si 웨이퍼를 세트하고, 다공질 우레탄 수지제의 연마 패드를 부착한 정반상에 절연막면을 밑으로 하여 홀더를 얹고, 다시 가공 하중이 300 g/㎠가 되도록 누름대를 얹었다.
정반상에 상기의 산화세륨 슬러리(고형분: 3 중량%)를 50 ml/분의 속도로 적가하면서, 정반을 30 rpm으로 2분간 회전시켜 절연막을 연마하였다. 연마 후, 웨이퍼를 홀더에서 제거하여 흐르는 물로 잘 세척한 후, 초음파 세척기에 의해 다시 20분간 세척하였다. 세척한 후, 웨이퍼를 스핀 드라이어에 의해 물 방울을 제거하 고, 120 ℃의 건조기로 10분간 건조시켰다.
광 간섭식 막 두께 측정 장치를 사용하여 연마 전후의 막 두께 변화를 측정한 결과, 이 연마에 의해 각각 600 nm, 580 nm(연마 속도: 300 nm/분, 290 nm/분)의 절연막이 벗겨지고, 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일한 두께가 되는 것을 알았다. 또한, 광학 현미경을 사용하여 절연막 표면을 관찰했더니, 명확한 흠은 보이지 않았다.
<실시예 2>
(산화세륨 입자의 제조)
탄산 세륨 수화물 2 kg를 백금제 용기에 넣고, 700 ℃에서 2시간 공기 중에서 소성함으로써 황백색의 분말을 약 1 kg 얻었다. 이 분말을 X선 회절법으로 상 동정을 행하여 산화세륨인 것을 확인하였다. 소성 분말 입자의 입자경은 30 내지 100 ㎛였다. 소성 분말 입자 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰했더니, 산화세륨의 입계가 관찰되었다. 입계에 둘러싸인 산화세륨 1차 입자의 입자경을 측정했더니, 그 분포의 중앙값이 50 nm, 최대값이 100 nm였다. 소성 분말에 대해서 X선 회절 정밀 측정을 행하고, 그 결과에 대해서 리트 벨트법 (RIETAN-94)에 의한 해석에서 1차 입자의 입자경을 나타내는 구조 파라미터: X의 값이 0.300, 등방적 미소 변형을 나타내는 구조 파라미터: Y의 값이 0.350이었다.
산화세륨 분말 1 kg를 제트 밀을 사용하여 건식 분쇄를 행하였다. 분쇄 입자에 대해서 주사형 전자 현미경으로 관찰했더니, 1차 입자의 입자경과 동등한 사이즈의 작은 입자 외에 2 ㎛에서 4 ㎛의 큰 분쇄 찌꺼기 입자, 0.5 ㎛에서 1.2 ㎛ 의 분쇄 찌꺼기 입자가 혼재해 있었다. 분쇄 찌꺼기 입자는 1차 입자의 응집체는 아니었다. 분쇄 입자에 대해서 X선 회절 정밀 측정을 행하고, 그 결과에 대해서 리트벨트법(RIETAN-94)에 의한 해석에서 1차 입자의 입자경을 나타내는 구조 파라미터: X의 값이 0.302, 등방적 미소 변형을 나타내는 구조 파라미터: Y의 값이 0.412였다. 이 결과, 분쇄에 의한 1차 입자의 입자경의 변화량은 거의 없었고, 또 분쇄에 의한 입자에 변형이 도입되어 있었다. 또한, BET법에 의한 비표면적 측정의 결과, 40 ㎡/g인 것을 알았다.
*(산화세륨 슬러리의 제조)
상기 제조된 산화세륨 입자 1 kg과 폴리아크릴산 암모늄염 수용액(40 중량%) 23 g과 탈이온수 8977 g를 혼합하고, 교반하면서 초음파 분산을 10분간 실시하였다. 얻어진 슬러리를 2 ㎛ 필터로 여과하고, 다시 탈이온수를 첨가함으로써 3 중량%의 연마제를 얻었다. 슬러리 pH는 8.0이었다. 슬러리 입자의 입도 분포를 레이저 회절법(측정 장치: Master Sizer microplus, 굴절율: 1.9285)을 사용하여 조사했더니, 중앙값이 510 nm이고, 최대 입자경은 1430 nm이상의 입자가 0 %였다.
슬러리의 분산성 및 슬러리 입자의 전하를 조사하기 위해서, 슬러리의 제타 전위를 조사하였다. 양측에 백금제 전극을 장치한 측정 셀에 산화 셀률 슬러리를 넣고, 양 전극에 10 V의 전압을 인가하였다. 전압을 인가함으로써 전하를 가진 슬러리 입자는 그 전하와 반대의 극을 갖는 전극측으로 이동한다. 이 이동 속도를 구함으로써 입자의 제타 전위를 구할 수 있다. 제타 전위의 측정 결과, 마이너스 로 하전되고, -64 mV로 절대값이 크며 분산성이 양호한 것을 확인하였다.
*(절연막층의 연마)
기판 장치용 흡착 패드를 부착한 홀더에 TEOS-플라즈마 CVD법으로 제조한 SiO2 절연막을 형성시킨 Si 웨이퍼를 세트하고, 다공질 우레탄 수지제의 연마 패드를 부착한 정반상에 절연막면을 아래로 하여 홀더를 얹고, 다시 가공 가중을 300 g/㎠가 되도록 누름대를 얹었다.
정반상에 상기의 산화세륨 슬러리(고형분: 3 중량%)를 35 ml/분의 속도로 적가하면서, 정반을 30 rpm으로 2분간 회전시켜 절연막을 연마하였다. 연마 후, 웨이퍼를 홀더에서 벗겨 내고 흐르는 물로 잘 세척한 후, 초음파 세척기에 의해 다시 20분간 세척하였다. 세척한 후, 웨이퍼를 스핀 드라이어에 의해 물 방울을 제거하고 120 ℃의 건조기로 10분간 건조시켰다. 광 간섭식 막 두께 측정 장치를 사용하여 연마 전후의 막 두께 변화를 측정한 결과, 이 연마에 의해 740 nm(연마 속도: 370 nm/분)의 절연막이 벗겨지고, 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일한 두께가 되어 있는 것을 알았다. 또한, 광학 현미경을 사용하여 절연막 표면을 관찰했더니, 명확한 흠은 보이지 않았다.
<실시예 3>
*(산화세륨 입자의 제조)
산화세륨 수화물 2 kg를 백금제 용기에 넣고, 800 ℃에서 2시간 공기 중에서 소성함으로써 황백색의 분말을 약 1 kg 얻었다. 이 분말을 X선 회절법으로 상 동정을 행하여 산화세륨인 것을 확인하였다. 소성 분말 입자의 입자경은 30 내지 100 ㎛였다. 소성 분말 입자 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰했더니, 산화세륨의 입계가 관찰되었다. 입계에 둘러싸인 산화세륨 1차 입자의 입자경을 측정했더니, 그 분포의 중앙값이 190 nm, 최대값이 500 nm였다. 소성 분말에 대해서 X선 회절 정밀 측정을 행하고, 그 결과에 대해서 리트 벨트법(RIETAN-94)에 의한 해석을 행했더니, 1차 입자의 입자경을 나타내는 구조 파라미터: X의 값이 0.080, 등방적 미소 변형을 나타내는 구조 파라미터: Y의 값이 0.223이었다.
산화세륨 분말 1 kg를 비즈 밀을 사용하여 습식 분쇄하였다. 분쇄 입자를 포함하는 액을 건조하고, 건조 입자를 볼 밀 분쇄하였다. 분쇄 입자에 대해서 주사형 전자 현미경으로 관찰했더니, 1차 입자의 입자경과 동등한 사이즈의 입자까지 분쇄되었고, 큰 분쇄 찌꺼기는 보이지 않았다. 분쇄 입자에 대해서 X선 회절 정밀 측정을 행하고, 그 결과에 대해서 리트벨트법(RIETAN-94)에 의한 해석을 행했더니, 1차 입자의 입자경을 나타내는 구조 파라미터: X의 값이 0.085, 등방적 미소 변형을 나타내는 구조 파라미터: Y의 값이 0.300 이었다. 이 결과, 분쇄에 의한 1차 입자의 입자경의 변화량은 거의 없었고, 또 분쇄에 의해 입자에 변형이 도입되어 있었다. 또한, BET법에 의한 비표면적의 측정 결과, 10 ㎡/g인 것을 알았다.
(산화세륨 슬러리의 제조)
상기 제조된 산화세륨 입자 1 kg과 폴리아크릴산 암모늄염 수용액(40 중량%) 23 g과 탈이온수 8977 g를 혼합하고, 교반하면서 초음파 분산을 10분간 행하였다. 얻어진 슬러리를 1 ㎛ 필터로 여과하고, 다시 탈이온수를 첨가함으로써 3 중량%의 연마제를 얻었다. 슬러리 pH는 8.3이었다. 슬러리 입자의 입도 분포를 레이저 회절법(측정 장치: Master Sizer microplus, 굴절율: 1.9285)을 사용하여 조사했더니, 중앙값이 290 nm이고 최대 입자경은 780 nm이상의 입자가 0 %였다.
슬러리의 분산성 및 슬러리 입자의 전하를 조사하기 위해서, 슬러리의 제타 전위를 조사하였다. 양측에 백금제 전극을 장치한 측정 셀에 산화세륨 슬러리를 넣고, 양 전극에 10 V의 전압을 인가하였다. 전압을 인가함으로써 전하를 가진 슬러리 입자는 그 전하와 반대의 극을 갖는 전하측으로 이동한다. 이 이동 속도를 구함으로써 입자의 제타 전위를 구할 수 있다. 제타 전위의 측정 결과, 마이너스로 하전되고, -50 mV로 절대값이 크며 분산성이 양호한 것을 확인하였다.
(절연막층의 연마)
기판 장치용 흡착 패드를 설치한 홀더에 TEOS-플라즈마 CVD법으로 제조한 SiO2 절연막을 형성시킨 Si 웨이퍼를 세트하고, 다공질 우레탄 수지제의 연마 패드를 부착한 정반상에 절연막면을 아래로 하여 홀더를 얹고, 다시 가공 가중이 300 g/㎠가 되도록 누름대를 얹었다. 정반상에 상기의 산화세륨 슬러리(고형분: 3 중량%)를 35 ml/분의 속도로 적가하면서, 정반을 30 rpm으로 2분간 회전시키고 절연막을 연마하였다.
연마 후, 웨이퍼를 홀더에서 벗겨내고 흐르는 물로 잘 세척한 후, 초음파 세 척기에 의해 다시 20분간 세척하였다. 세척한 후, 웨이퍼를 스핀 드라이어에 의해 물 방울을 제거하고, 120 ℃의 건조기로 10분간 건조시켰다. 광 간섭식 막 두께 측정 장치를 사용하여 연마 전후의 막 두께 변화를 측정한 결과, 이 연마에 의해 560 nm(연마 속도: 280 nm/분)의 절연막이 깎여져 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일한 두께가 되는 것을 알았다. 또한, 광학 현미경을 사용하여 절연막 표면을 관찰했더니, 명확한 흠은 보이지 않았다.
<실시예 4>
(산화세륨 입자의 제조)
탄산 세륨 수화물 2 kg를 백금제 용기에 넣고, 700 ℃에서 2시간 공기 중에서 소성함으로써 황백색의 분말을 약 1 kg 얻었다. 이 분말을 X선 회절법으로 상 동정을 행하여 산화세륨인 것을 확인하였다. 소성 분말 입자의 입자경은 30 내지 100 ㎛였다. 소성 분말 입자 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰했더니, 산화세륨의 입계가 관찰되었다. 입계에 둘러싸인 산화세륨 1차 입자의 입자경을 측정했더니, 그 분포의 중앙값이 50 nm, 최대값이 100 nm였다. 소성 분말에 대해서 X선 회절 정밀 측정을 행하고, 그 결과에 대해서 리트벨트법(RIETAN-94)에 의한 해석을 행했더니, 1차 입자의 입자경을 나타내는 구조 파라미터: X의 값이 0.300, 등방적 미소 변형을 나타내는 구조 파라미터: Y의 값이 0.350이었다.
산화세륨 분말 1 kg를 비즈 밀을 사용하여 습식 분쇄하였다. 분쇄 입자를 포함하는 액을 건조하고, 건조 입자를 볼 밀 분쇄하였다. 분쇄 입자에 대해서 주사형 전자 현미경으로 관찰했더니, 1차 입자의 입자경과 동등한 사이즈의 입자까지 분쇄되었고, 큰 분쇄 찌꺼기는 보이지 않았다. 분쇄 입자에 대해서 X선 회절 정밀 측정을 행하고, 그 결과에 대해서 리트벨트법 (RIETAN-94)에 의한 해석을 행했더니, 1차 입자의 입자경을 나타내는 구조 파라미터: X의 값이 0.302, 등방적 미소 변형을 나타내는 구조 파라미터: Y의 값이 0.450이었다. 이 결과, 분쇄에 의한 1차 입자의 입자경의 변화량은 거의 없었고, 또 분쇄에 의해 입자에 변형이 도입되어 있었다. 또한, BET법에 의한 비표면적의 측정 결과, 40 ㎡/g인 것을 알았다.
(산화세륨 슬러리의 제조)
상기 제조된 산화세륨 입자 1 kg과 폴리아크릴산 암모늄염 수용액(40 중량%) 23 g과 탈이온수 8977 g를 혼합하고, 교반하면서 초음파 분산을 10분간 행하였다. 얻어진 슬러리를 1 ㎛ 필터로 여과하고, 다시 탈이온수를 첨가함으로써 3 중량%의 연마제를 얻었다. 슬러리 pH는 8.5였다. 슬러리 입자의 입도 분포를 레이저 회절법(측정 장치: Master Sizer microplus, 굴절율: 1.9285)을 사용하여 조사했더니, 중앙값이 290 nm이고 최대 입자경은 780 nm이상인 입자가 0 %였다.
슬러리의 분산성 및 슬러리 입자의 전하를 조사하기 위해서, 슬러리의 제타 전위를 조사하였다. 양측에 백금제 전극을 장치한 측정 셀에 산화세륨 슬러리를 넣고, 양전극에 10 V의 전압을 인가하였다. 전압을 인가함으로써 전하를 가진 슬러리 입자는 그 전하와 반대의 극을 갖는 전극측으로 이동한다. 이 이동 속도를 구함으로써 입자의 제타 전위를 구할 수 있다. 제타 전위의 측정 결과, 마이너스로 하전되고, -65 mV로 절대값이 크며 분산성이 양호한 것을 확인하였다.
(절연막층의 연마)
*기판 장치용 흡착 패드를 부착한 홀더에 TEOS-플라즈마 CVD법으로 제조한 SiO2 절연막을 형성시킨 Si 웨이퍼를 세트하고, 다공질 우레탄 수지제의 연마 패드를 부착한 정반상에 절연막면을 아래로 하여 홀더를 얹고, 다시 가공 가중이 300 g/㎠이 되도록 누름대를 얹었다. 정반상에 상기의 산화세륨 슬러리(고형분: 3 중량%)를 35 ml/분의 속도로 적가하면서, 정반을 30 rpm으로 2분간 회전시켜 절연막을 연마하였다.
연마 후, 웨이퍼를 홀더에서 벗겨내고 흐르는 물로 잘 세척한 후, 초음파 세척기에 의해 다시 20분간 세척하였다. 세척한 후, 웨이퍼를 스핀 드라이어에 의해 물 방울을 제거하고, 120 ℃의 건조기로 10분간 건조시켰다. 광 간섭식 막 두께 측정 장치를 사용하여 연마 전후의 막 두께 변화를 측정한 결과, 이 연마에 의해 400 nm(연마 속도: 200 nm/분)의 절연막이 깍여져 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일한 두께가 되는 것을 알았다. 또한, 광학 현미경을 사용하여 절연막 표면을 관찰했더니, 명확한 흠은 보이지 않았다.
(비교예)
실시예와 마찬가지로 TEOS-CVD법으로 제조한 SiO2 절연막을 형성시킨 Si 웨이퍼에 대해서, 실리카 슬러리를 사용하여 연마를 행하였다. 이 시판되고 있는 슬러리의 pH는 10.3이고, SiO2 입자를 12.5 중량% 포함하고 있는 것이다. 연마 조건은 실시예와 동일하다. 그 결과, 연마에 의한 흠은 보이지 않았고, 또 균일하게 연마가 이루어졌지만, 2분간의 연마에 의해 150 nm(연마 속도: 75 nm/분)의 절연막층만 벗겨낼 수 있었다.
이상과 같이 하여, 본 발명에 관한 연마제는 SiO2 절연막 등의 피연마면을 흠 없이 고속으로 연마할 수 있고, 특히 반도체 칩 등의 소정의 기판 연마에 사용하기에 적합하다.

Claims (13)

  1. 다수의 1차 입자를 포함하는 산화 세륨 입자를 함유하는 슬러리를 포함하며, 상기 1차 입자는 본질적으로 산화 세륨으로 이루어지고, 30 내지 250 nm의 중위 입경을 가지며, 상기 산화 세륨 입자는 150 내지 600 nm의 중위 입경을 가지며, 탄산 세륨을 소성하여 얻어지는 산화 세륨을 분쇄하여 얻어지는 것인 산화 세륨 연마제.
  2. 산화 세륨 입자를 포함하는 슬러리를 포함하는 산화 세륨 연마제로,
    그의 1차 입자가 30 내지 250 nm의 중위 입경 및 600 nm 이하의 1 차 입자 최대 직경을 가지고, 슬러리 입자는 150 내지 600 nm의 중위 입경 및 및 7 내지 45 m2/g의 비표면적을 가지고,
    상기 산화 세륨 입자가 매체에 분산되어 있는 것인 산화 세륨 연마제.
  3. 600 내지 900 ℃의 온도에서 세륨 화합물을 소성하여, 산화 세륨 분말을 얻는 단계;
    산화 세륨 분말을 분쇄하여, 30 내지 250 nm의 중위 입경 및 600 nm 이하의 1차 입자 최대 입경을 갖는 산화 세륨 입자를 얻는 단계; 및
    150 내지 600 nm의 중위 입경 및 7 내지 45 m2/g의 비표면적을 갖는 슬러리 입자를 형성시키기 위해 산화 세륨 1차 입자를 매체 중에 분산시키는 단계를 포함 하는
    산화 세륨 연마제의 제조방법.
  4. 제2항의 산화 세륨 연마제를 이용하여 기판을 연마하는 방법.
  5. 매체; 및 매체 중 분산된, 1차 입자를 포함하는 산화 세륨 슬러리 입자를 포함하는 슬러리를 포함하는 산화 세륨 연마제로,
    산화 세륨 슬러리 입자가
    (1) 150 내지 600 nm의 중위 입경, 및
    (2) 0.01 내지 0.70의, 분말 X 선 리트 벨트법(RIETAN-94) 분석법에 의해 얻은 상기 산화 세륨 입자의 등방적 미소변경을 나타내는 구조 파라미터 Y값을 갖는 것인 산화 세륨 연마제.
  6. 매체; 및 매체 중 분산된, 30 내지 250 nm의 중위 입경을 갖는 1차 입자를 포함하는 산화 세륨 슬러리 입자를 포함하는 슬러리를 포함하는 산화 세륨 연마제로, 상기 슬러리 입자는 150 내지 600 nm의 중위 입경을 가지며, 상기 산화 세륨 슬러리 입자는 - 100 mV 내지 - 10 mV의 제타 전위를 갖는 것인 산화 세륨 연마제.
  7. 유기 SOG(spin-on glass)막 및 SiO2 막이 형성된 반도체 기판의 표면을 제공 하는 단계; 및
    산화 세륨 연마제로 연마하여 상기 SiO2 막 상의 불활성막을 형성하고, 상기 유기 SOG 막을 선택적으로 연마하는 단계를
    포함하는 선택적 연마 방법.
  8. 유기 SOG(spin-on glass)막 및 SiO2 막을 반도체 기판 표면에 형성하는 단계; 및
    상기 유기 SOG 막을 산화 세륨 연마제로 선택적으로 연마하는 단계를
    포함하는 반도체 기판의 제조 방법.
  9. 폴리아크릴산 암모늄염을 함유하는 물 중에 산화 세륨 입자를 분산시켜 형성되는 슬러리를 포함하는 산화 세륨 연마제.
  10. 제9항에 따른 산화 세륨 연마제로 기판을 연마하는 것을 포함하는 기판 연마 방법.
  11. 그의 1차 입자가 30 내지 250 nm의 중위 입경을 가지고, 슬러리 입자가 150 내지 600 nm의 중위 입경을 가지며, 3,000 nm의 최대 직경을 가지며, 매체 중에 분산된 산화 세륨 입자를 포함하는 슬러리를 포함하는 산화 세륨 연마제.
  12. 그의 1차 입자가 100 내지 250 nm의 중위 입경을 가지고, 슬러리 입자가 150 내지 350 nm의 중위 입경을 가지며, 3,000 nm의 최대 직경을 가지며, 매체 중에 분산된 산화 세륨 입자를 포함하는 슬러리를 포함하는 산화 세륨 연마제.
  13. 그의 1차 입자가 30 내지 70 nm의 중위 입경을 가지고, 슬러리 입자가 250 내지 600 nm의 중위 입경을 가지며, 3,000 nm의 최대 직경을 가지며, 매체 중에 분산된 산화 세륨 입자를 포함하는 슬러리를 포함하는 산화 세륨 연마제.
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