KR20150071775A - 고단차 제거 연마 슬러리 조성물 - Google Patents

고단차 제거 연마 슬러리 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20150071775A
KR20150071775A KR1020130158219A KR20130158219A KR20150071775A KR 20150071775 A KR20150071775 A KR 20150071775A KR 1020130158219 A KR1020130158219 A KR 1020130158219A KR 20130158219 A KR20130158219 A KR 20130158219A KR 20150071775 A KR20150071775 A KR 20150071775A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cerium
polishing
based abrasive
slurry composition
particles
Prior art date
Application number
KR1020130158219A
Other languages
English (en)
Inventor
정기화
서영규
조동찬
Original Assignee
주식회사 케이씨텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이씨텍 filed Critical 주식회사 케이씨텍
Priority to KR1020130158219A priority Critical patent/KR20150071775A/ko
Publication of KR20150071775A publication Critical patent/KR20150071775A/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409Abrasive particles per se
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/31051Planarisation of the insulating layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/32115Planarisation
    • H01L21/3212Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]

Abstract

본 발명은 특정 조건으로 제조된 세륨계 연마입자, 물 및 음이온성 고분자 첨가제를 포함하는 고단차 제거 연마 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 이를 이용한 연마는, 적절한 연마 속도를 유지하면서도 고단차 제거에 효과적이다.

Description

고단차 제거 연마 슬러리 조성물 {HIGH PLANARITY SLURRY COMPOSITION}
본 발명은 고단차 제거 연마 슬러리 조성물에 관한 것이다.
반도체 소자가 미세화, 고밀도화됨에 따라 더욱 미세한 패턴 형성 기술이 사용되고 있으며, 그에 따라 반도체 소자의 표면 구조가 더욱 복잡해지고 표면 막들의 단차도 더욱 커지고 있다. 반도체 소자의 제조에 있어서 기판 상에 형성된 특정 막에서의 단차를 제거하기 위한 평탄화 기술로서 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP)가 사용되며, 층간 절연막 및 얕은 트렌치 소자분리(shallow trench isolation; STI)용 절연막의 평탄화를 위한 공정 및 배선, 콘택 플러그, 비아 콘택 등과 같은 금속 도전막을 형성하기 위한 공정으로서 CMP공정이 많이 사용되고 있다. CMP 공정은 연마하고자 하는 웨이퍼의 표면과 연마패드를 접촉시킨 상태에서 슬러리를 이들 접촉 부위에 공급하면서 웨이퍼의 요철 표면을 화학적 기계적으로 제거하는 작용을 통해서 표면을 평탄화시키는 기술이다.
통상적으로 CMP에는 기계적 연마를 위한 금속산화물 연마입자(abrasive)와, 연마되는 반도체 기판과의 화학적 반응을 위한 분산제 및 첨가제(additive)를 탈이온수에 분산 및 혼합시켜 제조한 연마 슬러리가 사용되는데, 이 연마 슬러리는 분산성이 양호하고, 우수한 연마속도를 가지며, 연마 후 반도체 기판 표면에 스크래치 등과 같은 결함을 적게 발생시키는 것이 요구된다.
따라서 CMP 공정은 복합 공정으로 다양한 평가 지표가 있으며, 특히 CMP 공정 성능을 좌우하는 중요 인자에는 연마속도, 연마 표면의 평탄화도, 스크래치의 발생 정도가 있다. 이들 특성을 좌우하는 변수에는 CMP 공정 조건과 주요 소모재인 슬러리의 종류와 연마 패드의 종류가 있으며, 특히 고단차 절연막을 평탄화하는 경우에는 슬러리의 영향성이 큰 것으로 알려져 있다. 종래에는 CMP 공정 직전에 슬러리 조성물과 기능성 첨가제 조성물을 혼합함으로써 고단차부에 대한 연마 선택비를 구현하는 기술이 개발되어 적용되고 있다.
고단차 평탄화 CMP 공정에서 단차를 빠르게 제거하고, 단차가 제거된 이후에는 연마속도가 급격히 감소하여 거의 연마가 진행되지 않는 기능을 가진 슬러리를 적용하는 경우, 전 공정인 증착 공정에서 필름의 두께를 줄일 수 있어 원료 절감을 할 수 있고, 또한 공정 시간 단축으로 생산성을 향상할 수 있게 된다. 이러한 기능을 부여하기 위해서는 기능성 첨가제 처방이 요구되며, 슬러리에 직접 첨가하여 기능을 달성할 경우, 슬러리의 분산안정성 및 경시안정성이 저하되어 스크래치와 같은 결함의 원인이 될 수 있다.
따라서, 단차 제거 속도가 빠르고, 단차 제거 후에는 연마 속도가 느려져 자동 정지 기능을 갖는 슬러리 및 첨가제 조성물이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 적절한 연마 속도를 유지하면서, 결함 및 스크래치를 감소시키고, 고단차 제거에 효과적인 슬러리를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1 측면은, 세륨계 연마입자, 물 및 음이온성 고분자 첨가제를 포함하는 슬러리 조성물을 제공한다.
상기 세륨계 연마입자는 X선 회절 분석법에 의한 XRD 패턴의 (200)면의 피크 면적에 대한 (111)면의 피크 면적으로 정의되는 피크 면적비가 3.0 내지 4.5인 것일 수 있다.
상기 세륨계 연마입자는 구형 형상인 것일 수 있다.
상기 세륨계 연마입자는 구형도가 0.6 이상인 것일 수 있다.
상기 세륨계 연마입자는 1차 입자 및 2차 입자를 포함하고, 상기 1차 입자의 입경은 5 내지 100 nm이고, 상기 2차 입자의 입경은 50 내지 300 nm 이하인 것일 수 있다.
상기 음이온성 고분자 첨가제는, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 암모늄염, 폴리메타크릴산, 폴리메타크릴산 암모늄염 및 폴리아크릴 말레익산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 음이온성 고분자 첨가제는, 암모니아로 적정된 것이며 pH는 5 내지 10 일 수 있다.
상기 슬러리 조성물을 이용한 기판의 연마 시, 단위 당 결함 수가 120 이하인 것일 수 있다.
상기 슬러리 조성물을 이용한 기판의 연마 시, 단위 당 스크래치 수가 10 이하인 것일 수 있다.
상기 슬러리 조성물을 이용한 기판의 연마 시, 연마율이 2500 이상인 것일 수 있다.
본 발명에 의한 슬러리 조성물은, 하소 온도 및 하소 시간에 따라 형상 및 크기를 제어하여 제조된 세륨계 연마입자 및 첨가제를 포함하는 것으로서, CMP 연마 시 우수한 연마속도를 나타내고, 결함 및 스크래치를 저감시킬 수 있으며, 높은 면적비로 인하여 고단차 제거에 탁월한 효과를 가지므로 반도체 디바이스 제조 시 생산성 향상을 기대할 수 있다.
도 1은 기존 슬러리 조성물의 연마입자 XRD 패턴 피크를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 조성물의 연마입자 XRD 패턴 피크를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세륨계 연마입자의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화세륨 연마입자의 SEM 이미지이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 슬러리 조성물 및 이의 제조방법에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 제1 측면은, 세륨계 연마입자, 물 및 음이온성 고분자 첨가제를 포함하는 슬러리 조성물을 제공한다.
도 1은 기존 슬러리 조성물의 연마입자 XRD 패턴 피크를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 조성물의 연마입자 XRD 패턴 피크를 나타낸 것이다.
상기 세륨계 연마입자는 X선 회절 분석법에 의한 XRD 패턴의 (200)면의 피크 면적에 대한 (111)면의 피크 면적으로 정의되는 피크 면적비가 3.0 내지 4.5인 것일 수 있다.
세륨계 연마입자의 XRD 패턴에서 (111)면의 피크는 2θ 값이 27 내지 30°에있는 피크이고, (200)면의 피크는 32 내지 34.5°에 있는 피크이며, (220)면의 피크는 46 내지 49°에 있는 피크이다. 피크 면적이란 각각의 피크가 차지하는 적분면적을 의미한다. 피크 강도란 XRD측정 후 나타나는 각각 피크의 피크 강도(intensity)를 의미 한다.
본 발명에서, "피크 면적비"는 (111)면의 피크 면적을 분자로 두고 (200)면의 피크 면적을 분모로 하여 산출한 값이다. 하소한 세륨계 연마입자의 XRD 패턴에서 산출한 피크 면적비가 3.0 미만인 경우 입자의 강도가 너무 약해서 슬러리 제조 후 연마 시 연마율이 낮아지고, 피크 면적비가 4.5 초과인 경우 입자의 강도가 강해져서 슬러리 제조 후 연마 시 스크래치 발생 가능성이 있다. 하소 중 산소의 분압을 조절하거나 하소 공정 중에 산소와의 접촉을 차단할 수 있는 공정을 추가하여 하소공정을 거치면 피크 면적비를 제어할 수 있다.
세륨계 연마입자의 (111)면의 피크 면적과 (200)면의 피크 면적의 비는 입자의 강도 및 슬러리 제조 후 CMP 연마 시에 결함과 스크래치와 관련이 있다. 산소 분위기에서 하소한 세륨계 연마입자는 대체로 (111)면의 피크 면적과 (200)면의 피크 면적비를 보면 대체로 3.0 내지 4.5의 범위에 있게 되고, 산소 결핍 분위기에서 하소한 세륨계 연마입자의 피크 면적비는 3.0 미만의 범위에 있다. 대체적으로 산소의 결핍 현상이 발생하면 피크 면적비가 작아지는 현상이 발생하며, 세륨계 연마의 산소 결핍에 의한 비화학양론적인 구조가 발생하므로 세륨계 연마입자의 강도가 약해지는 현상이 발생한다.
상기 세륨계 연마입자는 세륨 전구체 물질, 염기성 물질 및 물을 혼합하여 합성하는 단계; 상기 혼합물을 50 내지 100℃에서 건조하는 단계; 및 상기 건조한 혼합물을 750 내지 950℃에서 하소하여 수득된 산화세륨인 것일 수 있다.
산화세륨을 포함하는 슬러리는 질화규소에 비하여 산화규소를 선택적으로 연마하는 특성이 있어 STI 공정에 적합하며, 비-프레스토니안(non-Prestonian) 거동을 나타내는 특성으로 인해 높은 평탄도가 요구되는 층간절연막(interlevel dielectric; ILD) 공정에도 고평탄 슬러리로서 유용하게 사용된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세륨계 연마입자의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 세륨 전구체 물질, 염기성 물질 및 물을 혼합하여 혼합물을 합성한다(110).
상기 세륨 전구체 물질은 탄산세륨, 질산세륨, 초산세륨, 황산세륨, 질산암모늄세륨, 산화세륨, 수산화세륨 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 염기성 물질은 KNO3, CH3COOK, K2SO4, KCl, KOH, KF, NaOH, NaF, Na2O, CH3COONa, Na2SO4, C5H5N, NaOCl, K2C2O4, 프로필아민, 부틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 디부틸아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 2-디메틸아미노-2-메틸-1-프로판올, 1-아미노-2-프로판올, 1-디메틸아미노-2-프로판올, 3-디메틸아미노-1-프로판올, 2-아미노-1-프로판올, 2-디메틸아미노-1-프로판올, 2-디에틸아미노-1-프로판올, 2-디에틸아미노-1-에탄올, 2-에틸아미노-1-에탄올, 1-(디메틸아미노)2-프로판올, N-메틸디에탄올아민, N-프로필디에탄올아민, N-이소프로필디에탄올아민, N-(2-메틸프로필)디에탄올아민, N-n-부틸디에탄올아민, N-t-부틸에탄올아민, N-시아클로헥실디에탄올아민, 2-(디메틸아미노)에탄올,2-디에틸아미노에탄올, 2-디프로필아미노에탄올, 2-브틸아미노에틴올, 2-t-부틸아미노에탄올, 2-사이클로아미노에탄올, 2-아미노-2-펜타놀, 2-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-2-메틸-1-프로판올, 2-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-2-프로판올, N,N-비스(2-하이드록시프로필)에탄올아민, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올, 트리스(하이드록시메틸)아미노메탄 및 트리아이소프로판올아민으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 염기성 물질의 산해리상수 pKa가 탄산의 산해리상수 pKa보다 작은 것일 수 있으며, 상기 염기성 물질의 산해리상수 pKa가 7 이상일 수 있다.
상기 세륨 전구체 물질이 탄산세륨, 상기 염기성 물질이 KNO3 이면, 상기 탄산세륨과 상기 KNO3의 혼합비가 탄산세륨 1 몰에 대하여 KNO3가 0.1 내지 2 몰인 것일 수 있다.
상기 혼합물의 나머지 성분은 물로서, 바람직하게는 초순수를 사용할 수 있다.
상기 합성하는 단계는 50 내지 100℃에서 수행되는 것일 수 있고, 0.5 내지 4 시간 동안 수행되는 것일 수 있다.
상기 합성 온도 및 합성 시간을 조절하여 상기 세륨계 연마입자의 크기 및 형상을 제어하는 것일 수 있다. 상기 합성 온도는 상온 내지 60℃이고, 상기 하소시간은 0.5 내지 4 시간이고, 상기 세륨계 연마입자는 구형인 것일 수 있다.
이어서, 상기 혼합물을 건조한다 (120).
상기 건조하는 단계는 상온 내지 100℃에서 수행되는 것일 수 있다.
상기 건조하는 단계는 자연 건조, 열풍 건조 및 열 건조로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 열풍 건조기를 이용하여 건조시키는 것일 수 있다.
이어서, 상기 혼합물을 하소하여 산화세륨을 수득한다 (130).
상기 하소하는 단계는 상온 내지 1000℃에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 하소하는 단계는 공기가 충분히 공급되는 산화 분위기를 유지할 수 있다. 상기 하소하는 단계는 0.1 내지 6 시간 동안 수행되는 것일 수 있다. 경우에 따라서 산소의 분압을 조정하여 하소 공정을 수행할 수도 있다. 바람직하게는, 750 내지 950℃의 온도에서 하소 공정을 수행할 수 있다. 하소 공정을 거치면서 탄산세륨이 산화세륨으로 형성될 수 있다.
상기 하소 온도 및 하소 시간을 조절하여 상기 세륨계 연마입자의 크기 및 형상을 제어하는 것일 수 있다.
상기 하소 온도는 350℃ 내지 500℃이고, 상기 하소 시간은 1시간 내지 1.5시간이고, 상기 세륨계 연마입자는 각형일 수 있고, 상기 하소 온도는 500℃ 내지 900℃이고, 상기 하소 시간은 1시간 내지 5 시간이고, 상기 세륨계 연마입자는 구형인 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 하소 시간은 1시간 내지 5시간이고, 상기 하소 온도는 750℃ 내지 950℃이고, 상기 세륨계 연마입자는 구형인 것일 수 있다.
하소 온도가 높아지고, 하소 시간이 길어질수록 입자 형상은 구형으로 제어할 수 있다.
상기 세륨계 연마입자는 각형 또는 구형 형상인 것일 수 있다. 상기 세륨계 연마입자에 포함된 염기성 물질이 연마입자 표면을 깎아내어 각진 형상을 구형 형상으로 만들어 세륨계 연마입자를 각형 또는 구형 형상으로 제어할 수 있다. 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화세륨 연마입자의 SEM 이미지이다. 도 4a에서 도 4c로 갈수록 산화세륨 연마입자의 크기를 점점 크게 조절할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 상기에 기재된 바와 같이, 하소 공정에서의 온도 조절을 통해 원하는 입자의 크기를 제어할 수 있다. 하소 온도가 높아지고, 하소 시간이 길어질수록 입자 크기를 크게 제어할 수 있다.
상기 세륨계 연마입자가 구형일수록 디싱이 더 적고 결함 및 스크래치 수가더 적다. 상기 세륨계 연마입자의 구형 정도는 XRD (GS/Air), TEM (입자 형성 및 입자 크기 확인) 및 FE-SEM (입자 형성 및 입자 크기 확인)으로 측정할 수 있다.
상기의 세륨계 연마입자의 제조방법에 따라, 원하는 형상 및 크기를 가지는 세륨계 연마입자를 용이하게 얻을 수 있으며, 이를 사용하여 원하는 형상 및 크기를 갖는 세륨계 연마입자를 균일하게 포함하도록 제조할 수 있다. 따라서, 이러한 세륨계 연마입자를 제공함에 따라, 원하는 형상 및 크기를 포함하는 바람직한 CMP슬러리를 제공하는 것이 매우 용이해 진다.
상기 세륨계 연마입자는 구형도가 0.6 이상인 것일 수 있다.
본 발명에서의 구형상이라는 것은 표면이 평활한 완전한 구뿐만 아니라, 완전한 구에 가까운 다면체를 포함하는 개념이다. 여기서 "구형도" 라는 것은, R: 입자의 투영면적과 동일한 원의 직경, r : 입자의 투영상에 외접하는 최소 원의 직경이라 하면, r/R 로서 정의된다.
상기 세륨계 연마입자는 1차 입자 및 2차 입자를 포함하고, 상기 1차 입자의 입경은 5 내지 100 nm이고, 상기 2차 입자의 입경은 50 내지 300 nm 이하인 것일 수 있다.
상기 음이온성 고분자 첨가제는, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 암모늄염, 폴리메타크릴산, 폴리메타크릴산 암모늄염 및 폴리아크릴 말레익산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 음이온성 고분자 첨가제는, pH 5 내지 10이 되도록 암모니아로 적정된 것일수 있다.
상기 슬러리 조성물을 이용한 기판의 연마 시, 단위 당 결함 수가 120 이하인 것일 수 있다.
상기 슬러리 조성물을 이용한 기판의 연마 시, 단위 당 스크래치 수가 10 이하인 것일 수 있다.
상기 슬러리 조성물을 이용한 기판의 연마 시, 연마율이 2500 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 슬러리 조성물은, 세륨 전구체 물질에 염기성 물질 및 물을 혼합하여 합성하는 단계; 상기 혼합물을 50 내지 100℃에서 건조하는 단계; 상기 건조한 혼합물을 750 내지 950℃에서 하소하여 산화세륨을 수득하는 단계: 및 상기 산화세륨 연마입자, 음이온성 고분자 첨가제 및 물을 혼합하는 단계;를 포함하는 제조방법으로 제조될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다
[실시예 1]
세륨 전구체 물질로서 탄산세륨 1000 g과 염기성 물질로서 KNO3 10g 및 초순수 800g 을 유리 비이커에 넣고, 60℃의 온도로 1 시간 동안 교반 회전시켜 탄산세륨 혼합물을 합성하였다. 이어서, 상기 탄산세륨 혼합물을 85℃의 온도로 열풍건조기를 이용하여 건조하였다. 이어서 건조된 입자를 박스형 전기로에서 750℃의 온도로, 4 시간 동안 대기압 상태에서 하소함으로써 산화세륨 입자를 제조하였다. 상기 제조된 산화세륨 연마입자 1000g, 폴리아크릴산 첨가제 250g 및 물 10,000g을 혼합하여 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
하소 온도 800℃에서 하소한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 산화세륨 입자를 제조하였다.
[비교예 1]
세륨 전구체 물질로서 탄산세륨 1000 g을 85℃의 온도로 열풍 건조기를 이용하여 건조하였다. 이어서 건조된 입자를 박스형 전기로에서 750℃의 온도로, 4 시간 동안 대기압 상태에서 하소함으로써 산화세륨 입자를 제조하였다. 상기 제조된 산화세륨 연마입자 1000g, 폴리아크릴산 첨가제 250g 및 물 10,000g을 혼합하여 슬러리 조성물을 제조하였다.
[비교예 2]
하소 온도 800℃에서 하소한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일하게 하여 산화세륨 입자를 제조하였다.
기존 고상법 비교예 1 및 비교예 2와, 본 발명의 일 실시예에 따른 세륨계 연마입자를 이용해 만든 슬러리 실시예 1 및 실시예 2의 CMP 연마 특성 비교 평가를 진행 하였다.
평가 방법은 다음과 같다.
장비 : UNIPLA 231 200MM 장비
PAD : IC 1070 _ K7PAD
SPINDLE : 4PSI / PLATEN : 24RPM
PROCESS TIME : 60s / FLOW RATE : 200 ml/min
하기 표 1에, 평가를 통하여 나타난 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2 각각의 연마율 및 결함의 정도를 나타내었다.
  산화막연마율(Å) 패턴라인연마율(Å) 결함 수
비교예 1 3212 6534 154
비교예 2 3343 6550 183
실시예 1 4135 7671 102
실시예 2 4089 7718 94
표 1을 참조하면, 기존의 고상법을 통한 연마입자를 포함하는 슬러리인 비교예 1 및 비교예 2에 비하여, 본 발명에 따른 세륨계 연마입자(일정 온도 및 시간에서 하소된 산화세륨입자)를 음이온성 첨가제(폴리아크릴산)를 포함하는 슬러리인 실시예 1 및 실시예 2 는, 연마율은 높게 나타나는 반면에 결함수는 적게 나타남을 알 수 있다. 추가적으로 실시예 1 (750℃에서 하소된) 및 실시예 2 (800℃에서 하소된)를 비교하여 보면, 실시예 2가 보다 높은 연마율 및 보다 낮은 결함수를 나타내는 것을 확인할 수 있는바, 이는 보다 구형에 가까운 입자를 사용하는 경우 고단차 제어에 효과적인 연마를 할 수 있음을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 세륨계 연마입자;
    물; 및
    음이온성 고분자 첨가제;를 포함하는 슬러리 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세륨계 연마입자는, X선 회절 분석법에 의한 XRD 패턴의 (200)면의 피크 면적에 대한 (111)면의 피크 면적으로 정의되는 피크 면적비가 3.0 내지 4.5인 것인, 슬러리 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세륨계 연마입자는 구형 형상인 것인, 슬러리 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세륨계 연마입자는 구형도가 0.6 이상인 것인, 슬러리 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세륨계 연마입자는 1차 입자 및 2차 입자를 포함하고,
    상기 1차 입자의 입경은 5 내지 100 nm이고, 상기 2차 입자의 입경은 50 내지 300 nm 이하인 것인, 슬러리 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 음이온성 고분자 첨가제는, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 암모늄염, 폴리메타크릴산, 폴리메타크릴산 암모늄염 및 폴리아크릴 말레익산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인, 슬러리 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 음이온성 고분자 첨가제는, pH 5 내지 10이 되도록 암모니아로 적정된 것인, 슬러리 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 슬러리 조성물을 이용한 기판의 연마 시, 단위 당 결함 수가 120 이하인 것인, 슬러리 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 슬러리 조성물을 이용한 기판의 연마 시, 단위 당 스크래치 수가 10 이하인 것인, 슬러리 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 슬러리 조성물을 이용한 기판의 연마 시, 연마율이 2500 이상인 것인, 슬러리 조성물.
KR1020130158219A 2013-12-18 2013-12-18 고단차 제거 연마 슬러리 조성물 KR20150071775A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130158219A KR20150071775A (ko) 2013-12-18 2013-12-18 고단차 제거 연마 슬러리 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130158219A KR20150071775A (ko) 2013-12-18 2013-12-18 고단차 제거 연마 슬러리 조성물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150071775A true KR20150071775A (ko) 2015-06-29

Family

ID=53517929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130158219A KR20150071775A (ko) 2013-12-18 2013-12-18 고단차 제거 연마 슬러리 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150071775A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017200211A1 (ko) * 2016-05-16 2017-11-23 주식회사 케이씨텍 고단차 연마용 슬러리 조성물
KR20180038660A (ko) * 2016-10-07 2018-04-17 주식회사 케이씨텍 텅스텐 연마용 슬러리 조성물

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017200211A1 (ko) * 2016-05-16 2017-11-23 주식회사 케이씨텍 고단차 연마용 슬러리 조성물
KR20180038660A (ko) * 2016-10-07 2018-04-17 주식회사 케이씨텍 텅스텐 연마용 슬러리 조성물

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7470295B2 (en) Polishing slurry, method of producing same, and method of polishing substrate
US7364600B2 (en) Slurry for CMP and method of polishing substrate using same
KR102394717B1 (ko) Cmp 연마제 및 그 제조방법, 그리고 기판의 연마방법
JP5247691B2 (ja) 酸化セリウム粉末、その製造方法及びこれを含むcmpスラリー
TW202348557A (zh) 氧化鈰粒子、其製造方法、包含其的化學機械研磨用漿料組合物以及半導體器件的製造方法
WO2018124017A1 (ja) 酸化セリウム砥粒
TW201529770A (zh) 研磨劑之製造方法、研磨方法及半導體積體電路裝置之製造方法
KR101751695B1 (ko) 연마용 슬러리 조성물
KR101465600B1 (ko) 세륨계 연마입자와 이를 포함하는 슬러리 및 그 제조 방법
KR20150071775A (ko) 고단차 제거 연마 슬러리 조성물
JP2005048125A (ja) Cmp研磨剤、研磨方法及び半導体装置の製造方法
KR101396250B1 (ko) 세륨계 연마입자와 이를 포함하는 슬러리 및 그 제조 방법
KR102156036B1 (ko) 세륨계 연마입자 및 그 제조방법
KR20150042321A (ko) 슬러리 조성물 및 그 제조방법
CN112680115A (zh) 一种氧化铈颗粒在抛光工艺中的应用
CN112758974A (zh) 一种氧化铈颗粒的制备方法
KR100918767B1 (ko) 산화세륨 분말, 그 제조방법, 및 이를 포함하는cmp슬러리
TW201533184A (zh) 研磨劑、研磨方法及半導體積體電路裝置之製造方法
JP2009266882A (ja) 研磨剤、これを用いた基体の研磨方法及び電子部品の製造方法
KR101483449B1 (ko) 세륨계 연마입자의 제조방법 및 그에 의한 세륨계 연마입자
KR20160048471A (ko) 산화세륨계 연마재
KR20150042322A (ko) 세륨계 연마입자의 제조방법 및 그에 의한 세륨계 연마입자
KR101483450B1 (ko) 세륨계 연마입자의 제조방법 및 그에 의한 세륨계 연마입자
KR20150042320A (ko) 세륨계 연마입자 및 그 제조방법
WO2023080014A1 (ja) 研磨剤、添加液および研磨方法

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
WITN Withdrawal due to no request for examination