KR20120067701A - Slurry composition for chemical mechanical polishing and method for manufacturing semiconductor device by using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A chemical mechanical polishing slurry composition is provided to polish a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a polysilicon film with polishing selectivity of 0.5-2.0. CONSTITUTION: A chemical mechanical polishing slurry composition comprises colloidal silica, oxalic acid, and solvent. The colloidal silica has the ratio of average particle size of primary particles to secondary particles is 1:1-1:1.5. The average particle diameter of primary particle is 10-100 nm. A manufacturing method of the semiconductor device comprises a step of polishing one layer selected from a group consisting of a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a polysilicon layer, and combinations thereof by using the slurry composition.

Description

화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용하여 반도체 소자를 제조하는 방법{SLURRY COMPOSITION FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE BY USING THE SAME}Slurry composition for chemical mechanical polishing and a method for manufacturing a semiconductor device using the same {SURRY COMPOSITION FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE BY USING THE SAME}

본 발명은 실리콘질화막 및 폴리실리콘막을 실리콘산화막 대비 0.5 내지 2.0의 연마 선택비로 연마할 수 있는 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing: CMP) 슬러리 조성물 및 이를 이용하여 반도체 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing (CMP) slurry composition capable of polishing a silicon nitride film and a polysilicon film at a polishing selectivity of 0.5 to 2.0 with respect to a silicon oxide film, and a method of manufacturing a semiconductor device using the same.

표면 평탄화 공정 방법 중 하나인 화학적, 기계적 연마 공정에서는 회전판 상에 평탄화 공정을 수행할 웨이퍼(wafer)를 안착시키고, 상기 웨이퍼의 표면과 연마기의 패드(pad)를 접촉시킨 후, 슬러리(slurry)의 공급과 함께 회전판 및 연마기의 패드를 회전시켜 연마 공정을 수행한다. 즉, 웨이퍼 표면과 패드 사이로 슬러리가 유동하여 슬러리 내의 연마 입자와 패드의 표면 돌기에 의한 기계적 마찰에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지는 동시에, 슬러리 내의 화학적 성분과 웨이퍼 표면의 화학적 반응에 의해 화학적 제거가 이루어진다.In the chemical and mechanical polishing process, which is one of the surface planarization process methods, a wafer to be planarized is placed on a rotating plate, and the surface of the wafer is brought into contact with a pad of the polishing machine. The polishing process is carried out by rotating the pads of the rotating plate and the polishing machine together with the supply. That is, the slurry flows between the wafer surface and the pad, and polishing of the wafer surface is caused by mechanical friction caused by the abrasive particles in the slurry and the surface protrusions of the pad, and chemical removal is performed by chemical reaction between the chemical component in the slurry and the wafer surface. .

일반적으로 슬러리는 제거 대상의 종류 및 특성에 따라 다양한 종류가 있다. 그 중에서 특정 피연마막을 선택적으로 제거하는 슬러리는 매우 다양하나 최근 반도체 장치 구조에서는 실리콘산화막, 실리콘질화막 및 폴리실리콘막을 동시에 연마할 수 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물이 필요하다.In general, there are various kinds of slurry depending on the type and characteristics of the object to be removed. Among them, a slurry for selectively removing a specific polished film is very diverse, but in recent years, a semiconductor mechanical structure requires a slurry composition for chemical mechanical polishing that can simultaneously polish a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a polysilicon film.

그러나, 일본공개특허 제2004-00304651호의 경우 퓸드 실리카를 사용하여 실리콘산화막, 실리콘질화막 및 폴리실리콘막을 비선택적으로 연마할 수 없고, 일본공개특허 제2007-074537호의 경우 연마 조성물의 pH가 4 내지 5일 경우 원하는 수준의 폴리실리콘 연마 속도를 얻을 수 있으나 콜로이드 실리카의 응집이 일어나는 문제점이 있다.However, in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-00304651, fumed silica is used to non-selectively select a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a polysilicon film. In the case of the Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-074537, when the pH of the polishing composition is 4 to 5, a desired polysilicon polishing rate can be obtained, but there is a problem in that agglomeration of colloidal silica occurs.

본 발명의 목적은 실리콘질화막 및 폴리실리콘막을 실리콘산화막 대비 0.5 내지 2.0의 연마 선택비로 연마할 수 있는 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a slurry composition for chemical mechanical polishing which can polish a silicon nitride film and a polysilicon film with a polishing selectivity of 0.5 to 2.0 compared to a silicon oxide film.

본 발명의 다른 목적은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 반도체 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using the slurry composition for chemical mechanical polishing.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 콜로이달 실리카, 옥살산 및 용매를 포함하며, 상기 콜로이달 실리카는 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 1:1 내지 1:1.5이다.In order to achieve the above object, the chemical mechanical polishing slurry composition according to an embodiment of the present invention comprises colloidal silica, oxalic acid and a solvent, the colloidal silica is the average particle diameter of the primary particles and the average of the secondary particles The particle size ratio is 1: 1 to 1: 1.5.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 실리콘산화막에 대한 실리콘질화막 및 폴리실리콘막의 연마 선택비가 각각 0.5 내지 2.0일 수 있다.The chemical mechanical polishing slurry composition may have a polishing selectivity of the silicon nitride film and the polysilicon film with respect to the silicon oxide film, respectively, from 0.5 to 2.0.

상기 콜로이달 실리카는 1차 입자의 평균 입경이 10 내지 100nm일 수 있다.The colloidal silica may have an average particle diameter of 10 to 100 nm of primary particles.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 상기 콜로이달 실리카를 0.5 내지 6 중량%로 포함할 수 있다.The chemical mechanical polishing slurry composition may include 0.5 to 6 wt% of the colloidal silica with respect to the entire chemical mechanical polishing slurry composition.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 상기 옥살산을 0.2 내지 5 중량%로 포함할 수 있다.The chemical mechanical polishing slurry composition may include 0.2 to 5 wt% of the oxalic acid based on the entire chemical mechanical polishing slurry composition.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 상기 콜로이달 실리카와 1차 입자의 평균 입경이 서로 다른 제2 콜로이달 실리카를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 콜로이달 실리카는 1차 입자의 평균 입경이 10 내지 100nm이고, 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체 중량에 대하여 0.5 내지 6 중량%로 포함될 수 있다.The chemical mechanical polishing slurry composition may further include second colloidal silica having different average particle diameters of the colloidal silica and the primary particles, and the second colloidal silica may have an average particle diameter of 10 to 10 primary particles. 100 nm and may be included in an amount of 0.5 to 6 wt% based on the total weight of the slurry composition for chemical mechanical polishing.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 질소 원자를 2개 이상 포함하는 헤테로고리화합물을 0.001 내지 5 중량%로 더 포함할 수 있다.The chemical mechanical polishing slurry composition may further include a heterocyclic compound including two or more nitrogen atoms in an amount of 0.001 to 5% by weight based on the entirety of the chemical mechanical polishing slurry composition.

상기 질소 원자를 2개 이상 포함하는 헤테로고리화합물은 1,2,4H-트리아졸, 테트라졸, 5-아미노테트라졸, 이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 피페라진 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.Heterocyclic compounds containing two or more nitrogen atoms are 1,2,4H-triazole, tetrazole, 5-aminotetrazole, imidazole, 1,2-dimethylimidazole, piperazine and combinations thereof It may be any one selected from the group consisting of.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 수용성 고분자를 0.001 내지 5 중량%로 더 포함할 수 있다.The chemical mechanical polishing slurry composition may further include 0.001 to 5 wt% of a water-soluble polymer based on the entire chemical mechanical polishing slurry composition.

상기 수용성 고분자는 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 히드록시에틸셀룰로오스 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The water-soluble polymer may be any one selected from the group consisting of polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid, hydroxyethyl cellulose, and combinations thereof.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 실리콘산화막, 실리콘질화막, 폴리실리콘막 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나를 연마하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, using the slurry composition for chemical mechanical polishing, polishing any one selected from the group consisting of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a polysilicon film, and a combination thereof. It includes.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 실리콘산화막, 실리콘질화막 및 폴리실리콘막으로 이루어지는 군에서 선택되는 2개의 막을 비선택적으로 연마할 수 있다.
The chemical mechanical polishing slurry composition may non-selectively polish two films selected from the group consisting of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a polysilicon film.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 콜로이달 실리카, 옥살산 및 용매를 포함한다.Chemical mechanical polishing slurry composition according to an embodiment of the present invention comprises colloidal silica, oxalic acid and a solvent.

상기 콜로이달 실리카는 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비(1차 입자의 평균 입경:2차 입자의 평균 입경)가 1:1 내지 1:1.5고, 바람직하게는 1:1 내지 1:1.3일 수 있다. 상기 2차 입자는 1차 입자들이 뭉쳐서 이루어진 입자를 의미한다.The colloidal silica has a ratio of the average particle diameter of the primary particles and the average particle diameter of the secondary particles (average particle diameter of the primary particles: average particle diameter of the secondary particles) is 1: 1 to 1: 1.5, preferably 1: 1 to 1: 1.3. The secondary particles mean particles formed by agglomeration of primary particles.

상기 콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비는 1 미만일 수 없으며, 1.5를 초과하면 폴리실리콘막의 연마 속도가 지나치게 높아지거나 낮아지게 되어 원하는 연마 선택비를 얻을 수가 없을 수 있다.The ratio of the average particle diameter of the primary particles of the colloidal silica and the average particle diameter of the secondary particles may not be less than 1, and if the ratio exceeds 1.5, the polishing rate of the polysilicon film may be too high or too low to obtain a desired polishing selectivity. Can be.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 실리콘산화막에 대한 실리콘질화막 및 폴리실리콘막의 연마 선택비가 각각 0.5 내지 2.0일 수 있다. 상기 실리콘산화막에 대한 실리콘질화막 및 폴리실리콘막의 연마 선택비는 상기 실리콘질화막 또는 상기 폴리실리콘막의 연마 속도를 상기 실리콘산화막의 연마 속도로 나눈 값을 의미한다.The chemical mechanical polishing slurry composition may have a polishing selectivity of the silicon nitride film and the polysilicon film with respect to the silicon oxide film, respectively, from 0.5 to 2.0. The polishing selectivity of the silicon nitride film and the polysilicon film with respect to the silicon oxide film is a value obtained by dividing the polishing rate of the silicon nitride film or the polysilicon film by the polishing rate of the silicon oxide film.

상기 실리콘산화막에 대한 실리콘질화막 및 폴리실리콘막의 연마 선택비가 각각 0.5 미만이거나, 2.0을 초과하면 상기 실리콘산화막에 대하여 상기 실리콘질화막 및 상기 폴리실리콘막을 비선택적으로 연마하는 것이 어려울 수 있다.If the polishing selectivity of the silicon nitride film and the polysilicon film with respect to the silicon oxide film is less than 0.5 or more than 2.0, it may be difficult to non-selectively polish the silicon nitride film and the polysilicon film with respect to the silicon oxide film.

즉, 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 실리콘산화막에 대한 실리콘질화막 및 폴리실리콘막의 연마 선택비가 각각 0.5 내지 2.0인 경우 최근 반도체 장치 구조에서 필요한 실리콘산화막, 실리콘질화막 및 폴리실리콘막을 동시에 연마할 수 있다.That is, the chemical mechanical polishing slurry composition may simultaneously polish the silicon oxide film, the silicon nitride film, and the polysilicon film required for the semiconductor device structure when the polishing selectivity of the silicon nitride film and the polysilicon film is 0.5 to 2.0, respectively.

상기 콜로이달 실리카는 1차 입자의 평균 입경이 10 내지 100nm이고, 바람직하게는 20 내지 75nm일 수 있다. 상기 콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경이 100nm를 초과하는 경우 2차 입자가 거대 입자가 되어 스크래치가 발생할 수 있고, 실리콘질화막의 낮은 연마 속도로 인하여 원하는 연마 선택비를 얻을 수 없으며, 10nm 미만인 경우 폴리실리콘막의 낮은 연마 속도로 인하여 원하는 연마 선택비를 얻을 수 없다.The colloidal silica may have an average particle diameter of the primary particles of 10 to 100 nm, preferably 20 to 75 nm. When the average particle diameter of the primary particles of the colloidal silica exceeds 100 nm, the secondary particles may become large particles and scratches may occur, and the desired polishing selectivity may not be obtained due to the low polishing rate of the silicon nitride film, and may be less than 10 nm. In this case, the desired polishing selectivity cannot be obtained due to the low polishing rate of the polysilicon film.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 상기 콜로이달 실리카를 0.5 내지 6 중량%, 바람직하게는 1 내지 6 중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 중량%로 포함할 수 있다. 상기 콜로이달 실리카의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우 피연마막들의 연마 속도가 너무 낮아질 수 있고, 6 중량%를 초과하는 경우 원하는 연마 선택비를 얻을 수가 없다.The chemical mechanical polishing slurry composition may include 0.5 to 6% by weight, preferably 1 to 6% by weight, and more preferably 2 to 5% by weight of the colloidal silica with respect to the entire chemical mechanical polishing slurry composition. Can be. When the content of the colloidal silica is less than 0.5% by weight, the polishing rate of the polished films may be too low, and when the content of the colloidal silica exceeds 6% by weight, the desired polishing selectivity may not be obtained.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체 중량에 대하여 1차 입자의 평균 입경이 상기 콜로이달 실리카와 상이한 제2 콜로이달 실리카를 더 포함할 수 있다. 1차 입자의 평균 입경이 서로 다른 콜로이달 실리카를 혼합하는 경우 폴리실리콘막의 연마 속도를 조절할 수 있다.The chemical mechanical polishing slurry composition may further include a second colloidal silica having an average particle diameter of the primary particles different from the colloidal silica with respect to the total weight of the chemical mechanical polishing slurry composition. When the colloidal silica having different average particle diameters of the primary particles is mixed, the polishing rate of the polysilicon film may be adjusted.

상기 제2 콜로이달 실리카는 1차 입자의 평균 입경이 10 내지 100nm이고, 바람직하게는 20 내지 75nm일 수 있으며, 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 0.5 내지 6 중량%, 바람직하게는 1 내지 6 중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.The second colloidal silica may have an average particle diameter of 10 to 100 nm, preferably 20 to 75 nm, and 0.5 to 6 wt%, preferably 1 to 1, based on the entire slurry composition for chemical mechanical polishing. 6 wt%, more preferably 2 to 5 wt%.

상기 옥살산은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물의 실리콘산화막의 연마 속도를 증가시킬 수 있다. 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 상기 옥살산을 0.2 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 4 중량%, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 3 중량%로 포함할 수 있다. 상기 옥살산의 함량이 0.2 중량% 미만인 경우 실리콘산화막의 낮은 연마 속도로 인하여 원하는 연마 선택비를 얻을 수 없고, 5 중량%를 초과하는 경우 실리콘산화막의 높은 연마 속도로 인하여 원하는 연마 선택비를 얻을 수 없다.The oxalic acid may increase the polishing rate of the silicon oxide film of the slurry composition for chemical mechanical polishing. The chemical mechanical polishing slurry composition may include 0.2 to 5 wt%, preferably 0.2 to 4 wt%, more preferably 0.2 to 3 wt% of the oxalic acid based on the entire chemical mechanical polishing slurry composition. . If the content of oxalic acid is less than 0.2% by weight, the desired polishing selectivity cannot be obtained due to the low polishing rate of the silicon oxide film, and if it exceeds 5% by weight, the desired polishing selectivity cannot be obtained due to the high polishing rate of the silicon oxide film. .

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 실리콘질화막의 연마 속도를 증가시키기 위하여 질소 원자를 2개 이상 포함하는 헤테로고리화합물을 더 포함할 수 있다. The chemical mechanical polishing slurry composition may further include a heterocyclic compound including two or more nitrogen atoms in order to increase the polishing rate of the silicon nitride film.

상기 질소 원자를 2개 이상 포함하는 헤테로고리화합물은 1,2,4H-트리아졸, 테트라졸, 5-아미노테트라졸, 이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 피페라진 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.Heterocyclic compounds containing two or more nitrogen atoms are 1,2,4H-triazole, tetrazole, 5-aminotetrazole, imidazole, 1,2-dimethylimidazole, piperazine and combinations thereof It may be any one selected from the group consisting of.

상기 질소 원자를 2개 이상 포함하는 헤테로고리화합물은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 0.001 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 4 중량%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기 질소 원자를 2개 이상 포함하는 헤테로고리화합물의 함량이 0.001 중량% 미만인 경우 실리콘질화막의 연마 속도의 증가가 미비하여 원하는 연마 선택비를 얻을 수 없고, 5 중량%를 초과하는 경우 슬러리의 응집으로 인하여 안정성에 문제가 발생할 수 있다.The heterocyclic compound including two or more nitrogen atoms may be included in an amount of 0.001 to 5% by weight, preferably 0.01 to 4% by weight, and more preferably 0.01 to 3% by weight, based on the entire chemical mechanical polishing slurry composition. have. When the content of the heterocyclic compound containing two or more nitrogen atoms is less than 0.001% by weight, the increase in polishing rate of the silicon nitride film is insufficient, so that the desired polishing selectivity cannot be obtained. This may cause stability problems.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 피연마막의 결함을 감소시키기 위하여 수용성고분자를 더 포함할 수 있다. 상기 수용성고분자로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 히드록시에틸셀룰로오스 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The chemical mechanical polishing slurry composition may further include a water-soluble polymer to reduce defects of the polished film. The water-soluble polymer may be any one selected from the group consisting of polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid, hydroxyethyl cellulose, and combinations thereof.

상기 수용성고분자는 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 상기 수용성고분자를 0.001 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 2 중량%로 포함될 수 있다. 상기 수용성고분자의 함량이 0.001 중량% 미만인 경우 분산안정성이 저하될 수 있으며, 5 중량%를 초과하는 경우 분산성을 저하시킬 수 있고, 연마 속도를 감소시킬 수 있다.The water-soluble polymer may include 0.001 to 5% by weight, preferably 0.01 to 5% by weight, and more preferably 0.01 to 2% by weight, based on the entire chemical mechanical polishing slurry composition. When the content of the water-soluble polymer is less than 0.001% by weight, the dispersion stability may be lowered. When the amount of the water-soluble polymer is higher than 5% by weight, the dispersibility may be reduced, and the polishing rate may be reduced.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 pH가 2 내지 4, 바람직하게는 2.5 내지 4일 수 있다. 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물의 pH가 2 미만인 경우 연마 속도가 감소하여 원하는 연마 선택비를 얻을 수 없고, 4를 초과하는 경우 장기간 보관시 슬러리의 응집으로 인하여 안정성에 문제가 발생할 수 있다.The slurry for chemical mechanical polishing may have a pH of 2 to 4, preferably 2.5 to 4. If the pH of the chemical mechanical polishing slurry composition is less than 2, the polishing rate is decreased to obtain a desired polishing selectivity. If the pH is more than 4, stability may occur due to aggregation of the slurry during long-term storage.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물의 pH 조절을 위하여 염기성 물질로는 KOH, NH4OH, NaOH, TMAH 또는 TBAH 등을 사용할 수 있고, 산성 물질로는 질산, 황산 또는 염산 등의 무기산을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. For the pH control of the chemical mechanical polishing slurry composition, KOH, NH 4 OH, NaOH, TMAH, or TBAH may be used as the basic material. As the acidic material, inorganic acids such as nitric acid, sulfuric acid, or hydrochloric acid may be used alone or in combination. Can be used.

상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물이 포함하는 용매는 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물에 사용되는 것이면 어느 것이나 사용할 수 있고, 일 예로 탈이온수를 사용할 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 용매의 함량은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 상기 콜로이달 실리카, 옥살산, 제2 콜로이달 실리카, 질소 원자를 2개 이상 포함하는 헤테로고리화합물 또는 수용성고분자의 함량을 제외한 나머지 함량이다.The solvent included in the chemical mechanical polishing slurry composition may be used as long as it is used in the chemical mechanical polishing slurry composition. For example, deionized water may be used, but the present invention is not limited thereto. In addition, the content of the solvent other than the content of the colloidal silica, oxalic acid, the second colloidal silica, a heterocyclic compound or a water-soluble polymer containing two or more nitrogen atoms with respect to the entire chemical mechanical polishing slurry composition to be.

본 발명의 다른 일 실시예에 반도체 소자의 제조 방법은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 실리콘산화막, 실리콘질화막, 폴리실리콘막 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나를 연마하는 단계를 포함한다. 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 실리콘산화막, 실리콘질화막 또는 폴리실리콘막을 연마함으로써 반도체 소자를 제조 방법은 종래에 일반적으로 사용되는 연마 방법이면 어느 것이나 이용 가능하며 본 발명에서 특별히 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 명세서에서는 그 구체적인 방법 및 조건 등에 대해서는 생략한다.According to another embodiment of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device may include polishing any one selected from the group consisting of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a polysilicon film, and a combination thereof using the slurry for chemical mechanical polishing. Include. The method for manufacturing a semiconductor device by polishing a silicon oxide film, a silicon nitride film or a polysilicon film using a slurry composition for chemical mechanical polishing can be used as long as it is a polishing method generally used in the prior art and is not particularly limited in the present invention. Therefore, in this specification, the specific method, conditions, etc. are abbreviate | omitted.

또한, 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 실리콘산화막, 실리콘질화막 및 폴리실리콘막으로 이루어지는 군에서 선택되는 2개의 막을 비선택적으로 연마할 수 있다.In addition, the chemical mechanical polishing slurry composition may non-selectively polish two films selected from the group consisting of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a polysilicon film.

본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 실리콘질화막 및 폴리실리콘막을 실리콘산화막 대비 0.5 내지 2.0의 연마 선택비로 화학 기계적 연마할 수 있다.In the slurry composition for chemical mechanical polishing according to an embodiment of the present invention, the silicon nitride film and the polysilicon film may be chemically mechanically polished at a polishing selectivity of 0.5 to 2.0 compared to the silicon oxide film.

도 1은 본 발명의 실험예 6에서 연마 전의 폴리실리콘막 표면을 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 실험예 6에서 연마 후의 폴리실리콘막 표면을 나타내는 사진이다.
1 is a photograph showing the surface of a polysilicon film before polishing in Experimental Example 6 of the present invention.
2 is a photograph showing the surface of a polysilicon film after polishing in Experimental Example 6 of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

하기 실험예들에서 연마장비는 폴리 400(Poli 400, G&P Technology사)을 사용하였다. 연마조건은 플레이튼(Platen) 속도를 93rpm, 캐리어(Carrier) 속도를 87rpm, 웨이퍼 압력(Wafer Pressure)을 2psi, 슬러리 공급유량을 200ml/min, 연마시간을 60초로 하였다. 연마패드는 IC1000(니타하스사)을 이용하여 연마 평가를 실시하였고, 연마에 사용된 실리콘산화막 웨이퍼는 10,000Å 두께의 4cmX4cm PETEOS 웨이퍼를, 실리콘질화막 웨이퍼는 2,000Å 두께의 4cmX4cm 웨이퍼를 그리고 폴리실리콘막 웨이퍼는 실리콘산화막을 1,000Å 증착하고 그 위에 폴리실리콘을 10,000Å 증착한 4cmX4cm 웨이퍼를 사용하였다. pH 조절제로는 KOH와 HNO3를 사용하였다. 각각의 막 두께는 스펙트라 티크 4000DLX(Spectra Thick 4000DLX, K-mac사)로 측정하였으며, XE-100(AFM, Park system사)을 이용하여 웨이퍼 표면의 거칠기를 측정하였다. 조성물의 평균 입경 크기는 ELS 8000(오츠카 전자)으로 측정 하였다.
In the following experimental examples, the polishing equipment was poly 400 (Poli 400, G & P Technology). The polishing conditions were platen speed of 93 rpm, carrier speed of 87 rpm, wafer pressure of 2 psi, slurry supply flow rate of 200 ml / min, and polishing time of 60 seconds. The polishing pad was subjected to polishing evaluation using IC1000 (Nitahas Co., Ltd.), and the silicon oxide film wafer used for polishing was 10,000cm thick 4cmX4cm PETEOS wafer, the silicon nitride film wafer was 2,000cm thick 4cmX4cm wafer, and the polysilicon film was used. As a wafer, a 4 cm x 4 cm wafer in which 1,000 m of silicon oxide film was deposited and 10,000 m of polysilicon was deposited thereon was used. KOH and HNO 3 were used as a pH regulator. Each film thickness was measured by Spectra Thick 4000DLX (K-mac) and the roughness of the wafer surface was measured using XE-100 (AFM, Park system). The average particle size of the composition was measured by ELS 8000 (Otsuka Electronics).

[실험예 1: 콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비에 따른 연마 특성]Experimental Example 1: Polishing Characteristics According to the Ratio of the Average Particle Size of the Primary Particles of the Colloidal Silica to the Average Particle Size of the Secondary Particles

하기 표 1에 정리한 바와 같은 함량으로 콜로이달 실리카와 옥살산을 그 나머지 함량의 탈이온수에 첨가하고 혼합하여 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.Colloidal silica and oxalic acid were added to the remaining amounts of deionized water in the amounts as summarized in Table 1 and mixed to prepare a slurry composition for chemical mechanical polishing.

하기 비교예 1에서는 콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 2.7이고 1차 평균 입경이 15nm인 콜로이달 실리카를 사용하였고, 하기 비교예 2에서는 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 1.7이고 1차 평균 입경이 70nm인 콜로이달 실리카를 사용하였고, 하기 실시예 1에서는 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 1인 콜로이달 실리카를 사용하였다.In Comparative Example 1, a colloidal silica having a ratio of the average particle diameter of the primary particles of the colloidal silica and the average particle diameter of the secondary particles of 2.7 and the primary average particle diameter of 15 nm was used. In Comparative Example 2, the average of the primary particles was used. Colloidal silica having a particle size ratio of 1.7 to an average particle diameter and a primary average particle diameter of 70 nm was used. In Example 1, the colloidal ratio of the average particle diameter of the primary particles to the average particle diameter of the secondary particles was 1. Silica was used.

또한, 상기 제조한 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물의 연마속도를 측정하고, 선택비를 계산하였으며, 그 결과도 하기 표 1에 나타내었다.In addition, the polishing rate of the prepared chemical mechanical polishing slurry composition was measured, and the selectivity was calculated. The results are also shown in Table 1 below.

구분division 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 실시예 1Example 1 콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비Ratio of the average particle diameter of primary particles of colloidal silica to the average particle diameter of secondary particles 1:2.71: 2.7 1:1.71: 1.7 1:11: 1 콜로이달 실리카(중량%)Colloidal silica (% by weight) 3.53.5 3.53.5 3.53.5 옥살산(중량%)Oxalic Acid (% by weight) 0.60.6 0.60.6 0.60.6 연마속도(Å/min)Polishing Speed (Å / min) 실리콘산화막Silicon oxide film 245245 369369 217217 실리콘질화막Silicon nitride film 427427 192192 277277 폴리실리콘막Polysilicon film 6565 123123 408408 연마 선택비Polishing selectivity 실리콘질화막/실리콘산화막Silicon Nitride / Silicone Oxide 1.741.74 0.520.52 1.281.28 폴리실리콘막/실리콘산화막Polysilicon Film / Silicon Oxide Film 0.270.27 0.330.33 1.881.88

상기 표 1을 참조하면, 비교예 1 및 2의 경우 콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 1:1 내지 1:1.5를 벗어남에 따라 실리콘산화막에 대한 실리콘질화막 및 폴리실리콘막의 연마 선택비가 각각 0.5 내지 2.0를 벗어남을 알 수 있다.Referring to Table 1, in Comparative Examples 1 and 2, the ratio of the average particle diameter of the primary particles of the colloidal silica and the average particle diameter of the secondary particles deviated from 1: 1 to 1: 1.5, thereby increasing the silicon nitride film to the silicon oxide film. And it can be seen that the polishing selectivity of the polysilicon film deviates from 0.5 to 2.0, respectively.

반면, 실시예 1의 경우 콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 1:1 내지 1:1.5의 범위를 만족함에 따라 실리콘산화막에 대한 실리콘질화막 및 폴리실리콘막의 연마 선택비가 각각 0.5 내지 2.0를 만족함을 알 수 있다.
On the other hand, in Example 1, the ratio of the average particle diameter of the primary particles of the colloidal silica and the average particle diameter of the secondary particles satisfies the range of 1: 1 to 1: 1.5, and the polishing of the silicon nitride film and the polysilicon film on the silicon oxide film It can be seen that the selectivity satisfies 0.5 to 2.0, respectively.

[실험예 2: 옥살산 함량에 따른 연마 특성]Experimental Example 2: Polishing Characteristics According to Oxalic Acid Content

하기 표 2에서와 같이, 콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 1이고, 1차 입자의 평균 입경이 35nm인 콜로이달 실리카를 이용하고, 옥살산의 함량을 변화시켜 탈이온수에 혼합한 후, pH를 3.5로 조절하여 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.As shown in Table 2, by using a colloidal silica having a ratio of the average particle diameter of the primary particles and the average particle diameter of the secondary particles of colloidal silica is 1 and the average particle diameter of the primary particles is 35 nm, the content of oxalic acid is changed. After mixing with deionized water, the pH was adjusted to 3.5 to prepare a slurry composition for chemical mechanical polishing.

또한, 상기 제조한 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물의 연마속도를 측정하고, 선택비를 계산하였으며, 그 결과도 하기 표 2에 나타내었다.In addition, the polishing rate of the prepared chemical mechanical polishing slurry composition was measured, and the selectivity was calculated. The results are also shown in Table 2 below.

비교예 3Comparative Example 3 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 1Example 1 실시예 4Example 4 콜로이달 실리카(중량%)Colloidal silica (% by weight) 3.53.5 3.53.5 3.53.5 3.53.5 3.53.5 옥살산(중량%)Oxalic Acid (% by weight) -- 0.20.2 0.50.5 0.60.6 1One 연마속도
(Å/min)
Polishing Speed
(Å / min)
실리콘산화막Silicon oxide film 3636 226226 212212 217217 238238
실리콘질화막Silicon nitride film 314314 256256 349349 277277 269269 폴리실리콘막Polysilicon film 330330 251251 358358 408408 316316 연마
선택비
grinding
Selectivity
실리콘질화막/실리콘산화막Silicon Nitride / Silicone Oxide 8.728.72 1.131.13 1.651.65 1.281.28 1.13 1.13
폴리실리콘막/실리콘산화막Polysilicon Film / Silicon Oxide Film 9.179.17 1.111.11 1.691.69 1.881.88 1.33 1.33

상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 4에서와 같이 옥살산의 함량이 0.2 중량% 이상인 경우 연마 선택비가 0.5 내지 2.0가 되는 것을 알 수 있다. 반면, 옥살산을 첨가하지 않은 비교예 3의 경우 실리콘산화막이 상대적으로 낮은 연마 속도를 가져 원하는 선택비를 얻을 수 없음을 알 수 있다.
Referring to Table 2, as in Examples 1 to 4 it can be seen that the polishing selectivity is 0.5 to 2.0 when the content of oxalic acid is 0.2% by weight or more. On the other hand, in Comparative Example 3 without the addition of oxalic acid it can be seen that the silicon oxide film has a relatively low polishing rate to obtain the desired selectivity.

[실험예 3: 기타 산들에 대한 연마 특성]Experimental Example 3: Polishing Properties for Other Acids

하기 표 3에서와 같이, 콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 1이고, 1차 입자의 평균 입경이 35nm인 콜로이달 실리카를 이용하고, 옥살산을 대신하여 숙신산, 글루타르산, 아디프산을 각각 포함하는 pH가 3.5인 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다. As shown in Table 3 below, the ratio of the average particle diameter of the primary particles of the colloidal silica and the average particle diameter of the secondary particles is 1, using a colloidal silica having an average particle diameter of 35 nm, succinic acid in place of oxalic acid A slurry composition for chemical mechanical polishing having a pH of 3.5 containing glutaric acid and adipic acid, respectively was prepared.

또한, 상기 제조한 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물의 연마속도를 측정하고, 선택비를 계산하였으며, 그 결과도 하기 표 3에 나타내었다.In addition, the polishing rate of the prepared chemical mechanical polishing slurry composition was measured, and the selectivity was calculated. The results are also shown in Table 3 below.

실시예 1Example 1 비교예 4Comparative Example 4 비교예 5Comparative Example 5 비교예 6Comparative Example 6 콜로이달 실리카(중량%)Colloidal silica (% by weight) 3.53.5 3.53.5 3.53.5 3.53.5 옥살산(중량%)Oxalic Acid (% by weight) 0.60.6 -- -- -- 숙신산(중량%)Succinic Acid (wt%) -- 0.30.3 -- 글루타르산(중량%)Glutaric acid (% by weight) -- -- 0.30.3 -- 아디프산(중량%)Adipic acid (% by weight) -- -- -- 0.60.6 연마
속도
(Å/min)
grinding
speed
(Å / min)
실리콘산화막Silicon oxide film 217217 9292 6565 104104
실리콘질화막Silicon nitride film 277277 447447 391391 556556 폴리실리콘막Polysilicon film 408408 197197 140140 131131 선택비Selectivity 실리콘질화막/
실리콘산화막
Silicon Nitride /
Silicon oxide film
1.28 1.28 4.86 4.86 6.02 6.02 5.35 5.35
폴리실리콘막/
실리콘산화막
Polysilicon Film /
Silicon oxide film
1.88 1.88 2.14 2.14 2.15 2.15 1.26 1.26

상기 표 3을 참조하면, 옥살산이 아닌 숙신산, 글루타르산 또는 아디프산을 각각 첨가한 조성물의 경우 원하는 선택비를 얻을 수가 없음을 알 수 있다.
Referring to Table 3, it can be seen that the desired selectivity ratio cannot be obtained in the case of the compositions to which succinic acid, glutaric acid or adipic acid are added instead of oxalic acid.

[실험예 4: 크기가 다른 2종의 콜로이달 실리카 혼합 연마 평가]Experimental Example 4: Evaluation of Two Kinds of Colloidal Silica Mixing and Polishing with Different Sizes]

하기 표 4에서와 같이 콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 1.0이고 1차 입자의 평균 입경이 35nm인 제1 콜로이달 실리카와, 콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 1.0이고 1차 입자의 평균 입경이 55nm인 제2 콜로이달 실리카를 혼합하여 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다. 이때, 옥살산은 0.6 중량%, pH는 3.5로 조절하였다.As shown in Table 4 below, the ratio of the average particle diameter of the primary particles of the colloidal silica to the average particle diameter of the secondary particles is 1.0 and the primary particles of the colloidal silica and the first colloidal silica having an average particle diameter of 35 nm A slurry composition for chemical mechanical polishing was prepared by mixing a second colloidal silica having a ratio of the average particle diameter of the secondary particles to the average particle diameter of 1.0 and the average particle diameter of the primary particles to 55 nm. At this time, the oxalic acid was adjusted to 0.6% by weight, pH 3.5.

또한, 상기 제조한 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물의 연마속도를 측정하고, 선택비를 계산하였으며, 그 결과도 하기 표 4에 나타내었다.In addition, the polishing rate of the prepared chemical mechanical polishing slurry composition was measured, and the selectivity was calculated. The results are also shown in Table 4 below.

실시예Example 55 66 77 88 99 1010 1111 제1 콜로이달 실리카(중량%)First colloidal silica (% by weight) 44 33 2.52.5 22 1.51.5 1One -- 제2 콜로이달 실리카(중량%)Secondary colloidal silica (% by weight) -- 1One 1.51.5 22 2.52.5 33 44 연마
속도
(Å/min)
grinding
speed
(Å / min)
실리콘산화막Silicon oxide film 277277 304304 237237 229229 311311 295295 328328
실리콘질화막Silicon nitride film 231231 364364 288288 281281 301301 256256 249249 폴리실리콘막Polysilicon film 428428 360360 362362 321321 362362 370370 466466 선택비Selectivity 실리콘질화막/
실리콘산화막
Silicon Nitride /
Silicon oxide film
0.830.83 1.201.20 1.221.22 1.231.23 0.970.97 0.870.87 0.760.76
폴리실리콘막/
실리콘산화막
Polysilicon Film /
Silicon oxide film
1.551.55 1.181.18 1.531.53 1.401.40 1.161.16 1.251.25 1.421.42

상기 표 4를 참조하면, 1차 입자의 평균 입경이 서로 다른 콜로이달 실리카를 혼합하여 폴리실리콘막의 연마속도를 조절할 수 있으며 원하는 선택비로 조절할 수 있음을 알 수 있다.
Referring to Table 4, it can be seen that by mixing the colloidal silica having a different average particle diameter of the primary particles can adjust the polishing rate of the polysilicon film and can be adjusted to the desired selectivity.

[실험예 5: 질소 원자를 2개 이상 포함하는 헤테로고리화합물의 첨가에 따른 연마특성]Experimental Example 5: Polishing Characteristics by Addition of Heterocyclic Compounds Containing Two or More Nitrogen Atoms

하기 표 5에서와 같이 콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 1.0이고 1차 입자의 평균 입경이 35nm인 콜로이달 실리카 3.5 중량% 및 옥살산 0.6 중량%에 각각 5-아미노 테트라졸, 피페라진, 1,2,4H-트리아졸, 테트라졸, 이미다졸 및 1,2-디메틸이미다졸을 0.1 중량%로 포함하는 pH가 3.5인 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.As shown in Table 5, 5 to 3.5% by weight of colloidal silica and 0.6% by weight of oxalic acid, respectively, in which the ratio of the average particle diameter of the primary particles and the average particle diameter of the secondary particles of the colloidal silica was 1.0 and the average particle diameter of the primary particles was 35 nm. Preparation of slurry for chemical mechanical polishing with a pH of 3.5 comprising 0.1 wt% of -amino tetrazole, piperazine, 1,2,4H-triazole, tetrazole, imidazole and 1,2-dimethylimidazole It was.

상기 제조한 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물의 연마속도를 측정하여 연마 선택비를 계산하였고, 연마 후 폴리실리콘의 표면 상태를 관찰하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다. The polishing selectivity was calculated by measuring the polishing rate of the prepared chemical mechanical polishing slurry composition, and the surface state of polysilicon was observed after polishing, and the results are shown in Table 5 below.

상기 연마 후 폴리실리콘의 표면상태는 광학현미경으로 관찰하였으며, 하기의 기준으로 기초해 평가를 진행하였다.After polishing, the surface state of the polysilicon was observed by an optical microscope, and the evaluation was performed based on the following criteria.

○ : 웨이퍼 표면에 문제시 되는 결함이 관찰되지 않음.○: No defect was observed on the wafer surface.

△ : 웨이퍼 표면에 문제시 되는 결함이 1~2개 관찰 됨.Δ: 1 or 2 defects observed on the wafer surface are observed.

× : 웨이퍼 표면에 문제시 되는 결함이 3개 이상 관찰 됨.X: Three or more defects which are a problem on the wafer surface are observed.

실시예Example 1One 1212 1313 1414 1,2,4H-트리아졸1,2,4H-triazole -- 0.10.1 -- -- 테트라졸Tetrazole -- -- 0.10.1 -- 이미다졸Imidazole -- -- -- 0.10.1 연마속도
(Å/min)
Polishing Speed
(Å / min)
실리콘산화막Silicon oxide film 217217 225225 201201 259259
실리콘질화막Silicon nitride film 277277 310310 298298 282282 폴리실리콘막Polysilicon film 408408 337337 305305 231231 선택비Selectivity 실리콘질화막/실리콘산화막Silicon Nitride / Silicone Oxide 1.28 1.28 1.15 1.15 1.38 1.38 1.091.09 폴리실리콘막/실리콘산화막Polysilicon Film / Silicon Oxide Film 1.88 1.88 1.38 1.38 1.50 1.50 0.890.89 폴리실리콘 표면Polysilicon surface

상기 표 5를 참조하면, 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물이 질소 원자를 2개 이상 포함하는 헤테로고리화합물을 더 포함하는 경우 폴리실리콘의 표면의 결함 발생을 줄여 줄 수 있고, 또한 다양한 연마 선택비를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
Referring to Table 5, when the slurry composition for chemical mechanical polishing further includes a heterocyclic compound containing two or more nitrogen atoms, it is possible to reduce the occurrence of defects on the surface of the polysilicon and also to obtain various polishing selectivity. It can be seen that.

[실험예 6: 수용성고분자 첨가 효과]Experimental Example 6: Effect of Adding Water-Soluble Polymer

콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 1.0이고 1차 입자의 평균 입경이 55nm인 콜로이달 실리카 3.5 중량% 및 옥살산 0.6 중량%를 혼합하고, pH를 3.5로 조절하여 제1 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다. 또한, 상기 제1 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물에 수용성고분자인 폴리에틸렌글리콜을 3 중량%로 첨가하여 제2 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.3.5% by weight of colloidal silica and 0.6% by weight of oxalic acid were mixed, and the pH was adjusted to 3.5. To prepare a slurry composition for the first chemical mechanical polishing. In addition, the second chemical mechanical polishing slurry composition was prepared by adding 3 wt% of polyethylene glycol, which is a water-soluble polymer, to the first chemical mechanical polishing slurry composition.

상기 제조된 제1 및 제2 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물의 표면 거칠기를 측정하였고, 그 결과를 하기 도 1, 도 2 및 표 6에 나타내었다. 이때, Ra와 Rq는 표면거칠기의 대표적인 파라미터이며 Ra는 표면조도 프로파일에서 중심선을 기준으로 피크(Peak)와 밸리(Valley) 값의 편차 평균값(산술평균)이고, Rq는 제곱평균제곱근으로 계산된 값이다.The surface roughness of the prepared slurry composition for the first and second chemical mechanical polishing was measured, and the results are shown in FIGS. 1, 2, and 6 below. In this case, R a and R q are representative parameters of surface roughness, R a is the average deviation value (arithmetic mean) of peak and valley values from the center line in the surface roughness profile, and R q is the root mean square The value calculated by

Rq(nm)R q (nm) Ra(nm)R a (nm) 제1 슬러리 조성물First slurry composition 0.8420.842 0.6620.662 제2 슬러리 조성물Second slurry composition 0.2370.237 0.1820.182

상기 도 1, 도 2 및 표 6을 참조하면, 연마 전과 연마 후의 Rq 및 Ra 값을 비교해 볼 때 그 값이 감소함을 알 수 있다. 즉, 수용성고분자 첨가시 폴리실리콘막의 결함(Defect)을 감소시키는 효과가 있음을 알 수 있다.
Referring to FIGS. 1, 2, and 6, it can be seen that the value decreases when comparing R q and R a values before and after polishing. That is, it can be seen that there is an effect of reducing the defect of the polysilicon film when the water-soluble polymer is added.

[실험예 7: 안정성 평가]Experimental Example 7: Stability Evaluation

콜로이달 실리카의 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 1.0이고 1차 입자의 평균 입경이 35nm인 콜로이달 실리카 4 중량% 및 옥살산 0.8 중량%을 탈이온수에 혼합한 조성물을 각각 pH 3.5, 4.8 및 6.0으로 조절한 후 10일 및 20일이 경과한 다음 평균 입경 크기를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.A composition obtained by mixing 4% by weight of colloidal silica and 0.8% by weight of oxalic acid in deionized water, each having a ratio of the average particle diameter of the primary particles to the secondary particles of the colloidal silica of 1.0 and the average particle diameter of the primary particles of 35 nm, respectively. After adjusting to pH 3.5, 4.8 and 6.0, the average particle size was measured after 10 days and 20 days, and the results are shown in Table 7 below.

실시예Example pHpH 제조 후(nm)After manufacturing (nm) 10일 경과(nm)10 days elapsed (nm) 20일 경과(nm)20 days elapsed (nm) 1515 3.53.5 54.154.1 53.253.2 57.257.2 1616 4.84.8 51.451.4 110.2110.2 272272 1717 6.06.0 58.858.8 1128.61128.6 1706.91706.9

상기 표 7을 참조하면, pH가 2 내지 4를 벗어나는 실시예 16 및 17의 경우 10일 이상 경과시 콜로이달 실리카의 평균 입경이 점점 증가하는 것을 알 수 있다.
Referring to Table 7, it can be seen that in the case of Examples 16 and 17 whose pH deviates from 2 to 4, the average particle diameter of colloidal silica increases gradually after 10 days or more.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (12)

콜로이달 실리카, 옥살산 및 용매를 포함하며,
상기 콜로이달 실리카는 1차 입자의 평균 입경과 2차 입자의 평균 입경의 비가 1:1 내지 1:1.5인 것인 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
Colloidal silica, oxalic acid and a solvent,
The colloidal silica is a chemical mechanical polishing slurry composition of the ratio of the average particle diameter of the primary particles and the average particle diameter of the secondary particles is 1: 1 to 1: 1.5.
제1항에 있어서,
상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 실리콘산화막에 대한 실리콘질화막 및 폴리실리콘막의 연마 선택비가 각각 0.5 내지 2.0인 것인 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
The method of claim 1,
The slurry for chemical mechanical polishing is a slurry composition for chemical mechanical polishing, wherein the polishing selectivity of the silicon nitride film and the polysilicon film is 0.5 to 2.0, respectively.
제1항에 있어서,
상기 콜로이달 실리카는 1차 입자의 평균 입경이 10 내지 100nm인 것인 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
The method of claim 1,
The colloidal silica is a chemical mechanical polishing slurry composition of which the average particle diameter of the primary particles is 10 to 100nm.
제1항에 있어서,
상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 상기 콜로이달 실리카를 0.5 내지 6 중량%로 포함하는 것인 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
The method of claim 1,
The chemical mechanical polishing slurry composition comprises 0.5 to 6% by weight of the colloidal silica with respect to the entire chemical mechanical polishing slurry composition.
제1항에 있어서,
상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 상기 옥살산을 0.2 내지 5 중량%로 포함하는 것인 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
The method of claim 1,
The chemical mechanical polishing slurry composition comprises 0.2 to 5 wt% of the oxalic acid based on the entire chemical mechanical polishing slurry composition.
제1항에 있어서,
상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 상기 콜로이달 실리카와 1차 입자의 평균 입경이 서로 다른 제2 콜로이달 실리카를 더 포함할 수 있으며,
상기 제2 콜로이달 실리카는 1차 입자의 평균 입경이 10 내지 100nm이고, 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체 중량에 대하여 0.5 내지 6 중량%로 포함되는 것인 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
The method of claim 1,
The chemical mechanical polishing slurry composition may further include a second colloidal silica having a different average particle diameter of the colloidal silica and the primary particles,
The second colloidal silica has an average particle diameter of the primary particles of 10 to 100nm, 0.5 to 6% by weight based on the total weight of the chemical mechanical polishing slurry composition is a chemical mechanical polishing slurry composition.
제1항에 있어서,
상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 질소 원자를 2개 이상 포함하는 헤테로고리화합물을 0.001 내지 5 중량%로 더 포함하는 것인 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
The method of claim 1,
The chemical mechanical polishing slurry composition further comprises a 0.001 to 5% by weight of a heterocyclic compound containing two or more nitrogen atoms relative to the entire chemical mechanical polishing slurry composition.
제8항에 있어서,
상기 질소 원자를 2개 이상 포함하는 헤테로고리화합물은 1,2,4H-트리아졸, 테트라졸, 5-아미노테트라졸, 이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 피페라진 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
The method of claim 8,
Heterocyclic compounds containing two or more nitrogen atoms are 1,2,4H-triazole, tetrazole, 5-aminotetrazole, imidazole, 1,2-dimethylimidazole, piperazine and combinations thereof Slurry composition for chemical mechanical polishing is any one selected from the group consisting of.
제1항에 있어서,
상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 전체에 대하여 수용성 고분자를 0.001 내지 5 중량%로 더 포함하는 것인 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
The method of claim 1,
The chemical mechanical polishing slurry composition further comprises 0.001 to 5% by weight of a water-soluble polymer relative to the entire chemical mechanical polishing slurry composition.
제9항에 있어서,
상기 수용성 고분자는 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 히드록시에틸셀룰로오스 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
10. The method of claim 9,
The water-soluble polymer is any one selected from the group consisting of polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid, hydroxyethyl cellulose and combinations thereof.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 실리콘산화막, 실리콘질화막, 폴리실리콘막 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나를 연마하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.Comprising the polishing of any one selected from the group consisting of silicon oxide film, silicon nitride film, polysilicon film, and combinations thereof using the slurry for chemical mechanical polishing according to any one of claims 1 to 10. Method of manufacturing a semiconductor device. 제11항에 있어서,
상기 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물은 실리콘산화막, 실리콘질화막 및 폴리실리콘막으로 이루어지는 군에서 선택되는 2개의 막을 비선택적으로 연마하는 것인 반도체 소자의 제조 방법.
The method of claim 11,
The chemical mechanical polishing slurry composition is a method for manufacturing a semiconductor device in which non-selective polishing of two films selected from the group consisting of a silicon oxide film, a silicon nitride film and a polysilicon film.
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