KR20170073857A - Slurry composition for polishing and polishing method of substrate using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 기판의 연마 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입방형(cubic) 산화세륨을 포함하는 연마제 슬러리를 이용하여 분산안정성이 우수하고, 연마 속도가 우수하며, 가공물의 표면을 균일하게 하고, 큰 흠집을 최소화하며 연마할 수 있고, 수세 공정에서 연마 찌꺼기 및 불순물을 쉽게 제거할 수 있으며, 연마 정반 및 기판의 세정이 물로 가능하도록 하여 비용을 절감할 수 있는 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 기판의 연마 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing slurry composition and a polishing method of a substrate using the polishing slurry composition. More particularly, the present invention relates to an abrasive slurry containing cubic cerium oxide, which is excellent in dispersion stability, The surface of the polishing pad can be uniformly polished, the polishing can be minimized, and the polishing residue and the impurities can be easily removed in the washing process, and the polishing pad and the substrate can be cleaned with water, Slurry composition and a method of polishing a substrate using the slurry composition.
Description
본 발명은 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 기판의 연마 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입방형(cubic)의 결정구조를 가지는 산화 세륨을 포함하는 연마제 슬러리를 이용하여 연마 속도가 우수하며, 가공물의 표면을 균일하게 하고, 큰 흠집을 최소화하며 연마할 수 있는 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 기판의 연마 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing slurry composition and a polishing method of a substrate using the polishing slurry composition. More particularly, the present invention relates to a polishing slurry composition comprising cerium oxide slurry having a cubic crystal structure, To a polishing slurry composition capable of uniformly polishing the surface, minimizing large scratches and polishing, and a polishing method of a substrate using the slurry composition.
반도체 소자가 미세화, 고밀도화 됨에 따라 더욱 미세한 패턴 형성 기술이 사용되고 있으며, 그에 따라 반도체 소자의 표면 구조가 더욱 복잡해지고 표면 막들의 단차도 더욱 커지고 있다.As the semiconductor device is miniaturized and densified, a finer pattern forming technique is used, and thus the surface structure of the semiconductor device becomes more complicated and the step difference of the surface film becomes larger.
따라서, 반도체 소자를 제조하는데 있어서 이러한 기판상에 형성된 단차를 제거하기 위한 반도체 소자의 제조 공정 중 하나인 화학, 기계적 연마 공정(CMP, Chemical Mechanical Planarization)에서는 플레이트 위에 평탄화 공정을 수행할 기판(웨이퍼, wafer)를 안착시키고, 이 기판의 표면과 연마기의 패드(pad)를 접촉시킨 후, 연마용 슬러리(slurry)의 공급과 함께 회전판 및 연마기의 패드를 회전시켜 연마 공정을 수행한다. 즉, 기판 표면과 패드 사이로 슬러리가 유동하여 슬러리 내의 연마 입자와 패드의 표면 돌기에 의한 기계적 마찰에 의해 기판 표면의 연마가 이루어지는 동시에, 슬러리 내의 산 또는 염기성 화학성분과 기판의 화학적 반응에 의해 화학적 제거가 이루어진다.Therefore, in the chemical mechanical planarization (CMP), which is one of the manufacturing processes of the semiconductor device for removing the step formed on the substrate in manufacturing the semiconductor device, the substrate (wafer, a polishing pad is sandwiched between the surface of the substrate and a pad of a polishing machine and then a polishing process is performed by rotating the pad of the rotating plate and the polishing machine together with the supply of the polishing slurry. That is, the slurry flows between the surface of the substrate and the pad, and the surface of the substrate is polished by the mechanical friction caused by the abrasive grains in the slurry and the surface protrusions of the pad, and chemical abrasion is caused by the chemical reaction of the substrate with the acid or basic chemical components in the slurry .
그간 메모리 반도체 분야에 있어 공정 개발은 공정 미세화를 통한 집적도 향상을 통하여 동일한 면적(2D) 내 메모리 용량을 늘려오는 방향으로 발전해 왔다. 하지만, 공정 미세화에 따른 기술 한계와 누설 전류 등의 문제로 인하여 1 nm 이하 공정 확보의 어려움을 느끼고 있으며, 단순 미세화 만으로는 동일한 면적 내 시장이 요구하는 대용량의 메모리 확보에 어려움을 겪고 있었다.In the memory semiconductor field, process development has been developed in order to increase the memory capacity in the same area (2D) by improving the integration degree through process refinement. However, due to the technical limitations and leakage currents due to the refinement of the process, it is difficult to secure a process of 1 nm or less, and it has been difficult to secure a large capacity memory required by the market in the same area only by miniaturization.
최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 현재의 공정을 사용하면서도 최대한의 용적(3D) 당 메모리 용량을 확보할 수 있는 삼차원의 수직적층 구조형 메모리가 개발되면서 업계는 공정 미세화에 더불어 적층기술 발전으로 기술의 패러다임 변화가 진행되고 있다. 삼성전자는 V-NAND 24단을 시작으로 32단, 48단까지 3D V-NAND(수직 적층형 낸드플래쉬 소자) 양산에 돌입하여 제품을 공급하고 있으며, 후발 주자인 SK하이닉스, 도시바 등 대다수의 메모리 업체가 적층기술 확보에 전력을 다하고 있는 상황이다.In recent years, in order to solve such a problem, a three-dimensional vertical layered memory capable of securing a memory capacity per a maximum volume (3D) while using a current process has been developed, and the industry has developed a technology paradigm Changes are underway. Starting with V-NAND 24, Samsung Electronics has been supplying products to 32-stage and 48-stage 3D V-NAND (vertically stacked NAND flash devices), and the majority of memory companies such as SK Hynix and Toshiba Is making every effort to secure lamination technology.
향후 64단, 128단 등 계속적으로 적층 단수를 높이는 방향으로 기술이 진행되면 다단 적층에 따른 다층막 증착, 종횡비의 폭발적인 증가로 인해 월등히 두꺼운 박막 등의 출현이 예고되고 있어, 두꺼운 박막을 평탄하게 만들기 위한 CMP 공정을 개발하기 위해 보다 효과적인 연마용 슬러리의 개발이 요구되고 있다.In the future, if technology is progressed in the direction of increasing the number of stacking stages such as 64 stages and 128 stages continuously, it is anticipated that a thick film will be much more likely to appear due to multi-layer deposition due to multi-layer stacking and explosive increase in aspect ratio. Development of a more effective polishing slurry for developing a CMP process is required.
최근 반도체 기판의 선택적 평탄화를 위한 화학, 기계적 연마재로서 널리 사용되는 산화세륨 분말은 연마재, 촉매, 형광체 등의 원료로 사용되는 고기능 세라믹 분말로서, 산화지르코늄이나 산화비스무스와 같이 산소 이온 전도성을 갖는 다른 산화물과 비교하여 안정한 형태인 형석형 구조를 가지고 있으며, 강한 산화 활성을 띈다. 이러한 구조적, 화학적 특성 때문에, 현재 산화세륨은 유리용 첨가제, 유리용 연마재, 인광물질, 산소가스센서, 자동차 배기계용 촉매지지체, 및 고체 산화 연료전지용 고체전해질의 재료 등으로서 각광받고 있다.Recently, cerium oxide powder widely used as a chemical and mechanical abrasive for selective planarization of a semiconductor substrate is a high-performance ceramic powder used as a raw material for an abrasive, a catalyst, a fluorescent material, etc., and other oxides such as zirconium oxide and bismuth oxide , It has a fluorite type structure which is stable and has a strong oxidation activity. Due to such structural and chemical properties, cerium oxide is currently attracting attention as a glass additive, an abrasive for glass, a phosphor, an oxygen gas sensor, a catalyst support for automobile exhaust systems, and a solid electrolyte for solid oxide fuel cells.
하지만, 기존의 하소 세리아 입자의 경우에는 입도가 크고 형상이 균일하지 않아 스크래치 문제가 발생할 수 있고, 기존 콜로이달 세리아 입자의 경우 입도가 작고 균일하지만 하소 세리아 입자에 비해 연마율이 크게 감소하기 때문에, 기존의 세리아 입자들로는 고연마율을 만족할 수 없는 실정이다.However, in the case of the conventional calcined ceria particles, the particle size is large and the shape is not uniform, scratch problems may occur. In the case of the existing colloidal ceria particles, the particle size is small and uniform, but the polishing rate is greatly reduced as compared with the calcined ceria particles. The existing ceria particles can not satisfy the high polishing rate.
본 발명의 목적은 대상막의 두께 상승에 따른 공정 간소화를 위해 고연마율의 연마용 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a polishing slurry composition having a high polishing rate in order to simplify the process due to an increase in thickness of a target film.
본 발명의 다른 목적은 상기 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 기판을 연마하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of polishing a substrate using the polishing slurry composition.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 기판의 연마방법을 이용하여 제조한 기판을 포함하는 화합물 반도체, LED, 및 반도체를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a compound semiconductor, an LED, and a semiconductor including a substrate manufactured using the polishing method of the substrate.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 입방형(cubic) 결정구조의 산화세륨 입자를 포함하는 연마용 슬러리 조성물을 제공할 수 있다.According to one preferred embodiment of the present invention, it is possible to provide a polishing slurry composition comprising cerium oxide particles having a cubic crystal structure.
상기 입방형(cubic) 산화세륨은 (100)면에 평행한 면을 95 내지 100 면적% 포함하고, (111)면에 평행한 면을 0 내지 5 면적%로 포함할 수 있다.The cubic cerium oxide may include 95 to 100% by area of the plane parallel to the (100) plane and 0 to 5% of the plane parallel to the (111) plane.
상기 입방형(cubic) 산화세륨의 함량은 전체 산화세륨 중 95 중량% 이상일 수 있으며, 상기 입방형(cubic) 산화세륨의 평균 입자 직경은 1 내지 300 nm일 수 있다.The content of cubic cerium oxide may be 95 wt% or more of the total cerium oxide, and the average particle diameter of the cubic cerium oxide may be 1 to 300 nm.
상기 산화세륨의 함량은 전체 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 내지 30 중량% 일 수 있고, 상기 연마용 슬러리 조성물은 물을 70 내지 99.9 중량%만큼 함유할 수 있다.The content of cerium oxide may be 0.1 to 30 wt% of the total polishing slurry composition, and the polishing slurry composition may contain 70 to 99.9 wt% of water.
상기 연마용 슬러리 조성물의 pH는 2.0 내지 10.0 일 수 있다.The pH of the polishing slurry composition may be 2.0 to 10.0.
본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 연마용 슬러리 조성물을 이용하는 기판의 연마방법을 제공할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, a polishing method of a substrate using the polishing slurry composition can be provided.
본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 기판의 연마방법에 의하여 연마된 기판을 포함하는 반도체를 제공할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, a semiconductor including a polished substrate by the polishing method of the substrate can be provided.
본 발명의 연마용 슬러리 조성물은 연마 속도가 우수하며, 큰 흠집을 최소화하며 가공물의 표면을 균일하게 연마할 수 있다.The polishing slurry composition of the present invention has an excellent polishing rate, minimizes large scratches, and uniformly polishes the surface of the workpiece.
또한, 본 발명의 연마용 슬러리 조성물은 분산안정성이 우수하고, 수세 공정에서 연마 찌꺼기 및 불순물을 쉽게 제거할 수 있으며, 연마 정반 및 기판의 세정이 물로 가능하도록 하여 비용을 절감할 수 있다.In addition, the polishing slurry composition of the present invention is excellent in dispersion stability, and it is possible to easily remove polishing residue and impurities in the washing step, and to make the polishing base plate and the substrate cleanable with water, thereby reducing the cost.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입방형(cubic) 산화세륨을 포함하는 연마용 슬러리 조성물의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입방형 산화세륨을 포함하는 연마용 슬러리 조성물과 기존 산화세륨을 포함하는 비교예의 연마용 슬러리 조성물의 SEM 이미지 및 이를 이용한 연마 방법의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입방형 산화세륨을 포함하는 연마용 슬러리 조성물의 X선 회절분석(X-Ray Diffraction, XRD) 데이터이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입방형 산화세륨을 포함하는 연마용 슬러리 조성물의 입자 크기 분포(Particle Size Distribution, PSD) 데이터이다.1 is a scanning electron microscope (SEM) image of a polishing slurry composition comprising cubic cerium oxide according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of an SEM image of a polishing slurry composition containing cubic cerium oxide and a polishing slurry composition according to a comparative example including conventional cerium oxide, and a polishing method using the same, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is X-ray diffraction (XRD) data of a polishing slurry composition containing cubic cerium oxide according to an embodiment of the present invention.
4 is Particle Size Distribution (PSD) data of a polishing slurry composition containing cubic cerium oxide according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 더욱 상세하게 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 more detail to enable those skilled in the art to easily carry out 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.
본 발명의 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. It is to be understood that the terms " comprises " or " having " and the like in the specification of the present invention are intended to imply the presence of any feature, number, step, operation, But do not preclude the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 연마 슬러리 조성물은 입방형(cubic) 산화세륨을 포함하는 연마 슬러리 조성물일 수 있다.The polishing slurry composition according to one embodiment of the present invention may be a polishing slurry composition comprising cubic cerium oxide.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입방형 산화세륨을 포함하는 연마용 슬러리 조성물의 SEM 이미지이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입방형 산화세륨을 포함하는 연마용 슬러리 조성물과 기존 산화세륨을 포함하는 비교예의 연마용 슬러리 조성물의 SEM 이미지 및 이를 이용한 연마 방법의 모식도이다.FIG. 1 is an SEM image of a polishing slurry composition containing cubic ceria according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a SEM image of a polishing slurry composition containing cubic ceria according to an embodiment of the present invention. An SEM image of a polishing slurry composition of Comparative Example containing existing cerium oxide and a schematic view of a polishing method using the same.
상기 입방형의 산화세륨은 상기 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이 (100)면에 평행한 면을 95 내지 100 면적% 포함하고, (111)면에 평행한 면을 0 내지 5 면적%로 포함하는 것일 수 있다. 상기 (100)면을 95 면적% 미만으로 포함할 경우에는 산화세륨 형태를 제어함으로써 연마속도 및 연마율이 향상되는 효과가 저감될 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the cubic cerium oxide contains 95 to 100% by area parallel to the (100) plane and 0 to 5% by area parallel to the (111) May include. When the (100) plane is contained in an amount of less than 95% by area, the effect of improving the polishing rate and the polishing rate can be reduced by controlling the cerium oxide form.
상기 산화세륨의 함량은 전체 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 내지 30 중량% 일 수 있다. 보다 상세하게 상기 연마용 슬러리 조성물은 상기 산화세륨을 0.1 내지 30 중량%로 포함하고, 점도 조절제를 0 내지 2 중량%, 계면활성제를 0 내지 2 중량%, pH조절제를 0 내지 2 중량%, 분산매 0 내지 2 중량%, 및 용매 70 내지 99.9 중량%를 포함할 수 있다.The content of the cerium oxide may be 0.1 to 30% by weight in the entire polishing slurry composition. More specifically, the polishing slurry composition contains 0.1 to 30 wt% of the cerium oxide, 0 to 2 wt% of a viscosity adjusting agent, 0 to 2 wt% of a surfactant, 0 to 2 wt% of a pH adjusting agent, 0 to 2 wt%, and 70 to 99.9 wt% of solvent.
상기 산화세륨의 함량이 전체 연마용 슬러리 조성물의 0.1 중량% 미만인 경우에는 연마속도가 저하되는 문제가 있을 수 있고, 30 중량%를 초과하는 경우에는 분산성이 저하되고, 스크래치 발생정도를 조절하기 어려울 수 있다.If the content of the cerium oxide is less than 0.1% by weight of the total polishing slurry composition, the polishing rate may be lowered. If the content of cerium oxide exceeds 30% by weight, the dispersibility is lowered and the degree of scratching is difficult to control .
상기 연마 슬러리 조성물은 pH가 2.0 내지 10.0 일 수 있다. 상기 연마 슬러리 조성물의 pH가 2.0 미만이거나, pH가 10.0을 초과할 경우에는 입자 불안정성으로 인해 입자 분산성에 문제가 있을 수 있다.The polishing slurry composition may have a pH of 2.0 to 10.0. If the pH of the polishing slurry composition is less than 2.0 or the pH is more than 10.0, there may be a problem in particle dispersibility due to particle instability.
상기 입방형의 산화세륨의 함량은 전체 산화세륨 중 95 중량% 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 99 중량% 이상을 차지할 수 있다. 입방형 산화세륨이 95 중량% 미만 포함될 경우에는 형상 제어를 통한 연마속도 향상효과가 저감될 수 있다.The content of the cubic cerium oxide may be 95% by weight or more, more preferably 99% by weight or more, of the total cerium oxide. When the cubic cerium oxide is contained in an amount of less than 95% by weight, the effect of improving the polishing rate by controlling the shape can be reduced.
상기 입방형 산화세륨 입자의 평균 입자 직경은 1 내지 300 nm일 수 있다. 상기 산화세륨 입자의 직경이 1 nm 미만인 경우에는 기판을 평탄화하기 위한 연마 속도가 감소되어 적절한 연마 성능을 기대하기 어렵고, 300 nm를 초과하는 경우에는 스크래치 발생빈도가 높아질 수 있어서 피연마 물품의 연마 후 고른 표면 평탄화가 어려운 등 표면 상태가 저하될 수 있다.The average particle diameter of the cubic cerium oxide particles may be 1 to 300 nm. When the diameters of the cerium oxide particles are less than 1 nm, the polishing rate for planarizing the substrate is reduced and it is difficult to expect appropriate polishing performance. When the diameter exceeds 300 nm, the occurrence frequency of scratches may be increased, It is difficult to evenly planarize the surface, and the surface state may be lowered.
상기 연마용 슬러리 조성물은 상기 용매로 정제수, 탈이온수 등의 물을 더 포함할 수 있으며, 보다 자세하게는 상기 물을 70 내지 99.9 중량%만큼 함유할 수 있다. 상기 물의 함량이 70 중량% 미만일 경우에는 입자 분산성 문제 및 스크래치 발생 빈도가 높아질 수 있어서 피연마 물품의 연마 후 고른 표면 평탄화가 어려운 등 표면 상태가 저하되고, 99.9 중량%를 초과할 경우에는 연마속도가 감소되어 적절한 연마 성능을 기대할 수 없다.The polishing slurry composition may further contain water such as purified water and deionized water as the solvent, and more specifically, it may contain 70 to 99.9% by weight of the water. If the content of water is less than 70% by weight, the problem of particle dispersibility and the frequency of occurrence of scratches may be increased, so that the surface state of the surface to be polished can not be smoothly leveled, and when it is more than 99.9% And the appropriate polishing performance can not be expected.
본 발명의 상기 연마 슬러리 조성물은 기판을 연마(CMP, Chemical Mechanical Planarization)하는데 사용되는 조성물을 포함할 수 있으며, 본 발명에서 상기 기판은 반도체, 화합물 반도체, LED 소자 등의 제조공정에서 적용되는 기판을 포함한다.The polishing slurry composition of the present invention may include a composition used for CMP (Chemical Mechanical Planarization). In the present invention, the substrate may be a substrate used in a manufacturing process of a semiconductor, a compound semiconductor, an LED, .
본 발명에서 경질 기판은 사파이어, 질화알루미늄, 질화갈륨, 실리콘카바이드 기판 등을 포함한다.In the present invention, the hard substrate includes sapphire, aluminum nitride, gallium nitride, silicon carbide substrate and the like.
상기 연마 슬러리 조성물은 상기 입방형(cubic)으로 형상 제어된 산화세륨 입자 이외에도 경질 연마재, 연질 연마재 및 이들의 하나 이상의 혼합물을 더 포함할 수 있다.The polishing slurry composition may further comprise a hard abrasive, a soft abrasive, and a mixture of at least one of the above in addition to the cube-shaped controlled cerium particles.
상기 경질 연마재는 상기 경질 기판보다 경도가 높은 천연 다이아몬드, 합성 다이아몬드, 질화붕소(cBN), 사파이어(Al2O3), 알루미나(Al2O3), 텅스텐 카바이드(WC), 탄화규소(SiC), 보론 카바이드(B4C), 산화지르코늄(ZrO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 상기 경질 기판이 사파이어나 실리콘 카바이드를 사용하는 경우에는 기판보다 경도가 높은 단결정 다이아몬드(mono diamond), 다결정 다이아몬드(polycrystalline diamond), 레진 다이아몬드(resin diamond), 클러스터 다이아몬드(cluster diamond) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 경우 연마 속도를 높일 수 있다.The hard abrasive material is the hard substrate than the hardness of the high natural diamond, synthetic diamond, boron nitride (cBN), sapphire (Al 2 O 3), alumina (Al 2 O 3), tungsten carbide (WC), silicon carbide (SiC) , Boron carbide (B 4 C), zirconium oxide (ZrO 2 ), and combinations thereof. When the hard substrate is made of sapphire or silicon carbide, a single crystal diamond the polishing rate can be increased by using any one selected from the group consisting of mono diamond, polycrystalline diamond, resin diamond, cluster diamond and combinations thereof.
상기 연질 연마재는 통상 상기 경질 기판보다 경도가 낮은 연마재를 의미하여 구체적으로, 이산화망간(MnO2), 퓸드 실리카(SiO2), 콜로이달 실리카, 수산화알루미늄(Al(OH)3), 탈크(Talc), 제올라이트(Zeolite), 클레이(Clay) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 연질 연마재를 더 포함하는 경우에는 피연마재 표면의 스크래치나 표면 결함을 개선해줄 수 있고, 슬러리의 점탄성을 높여서 점도를 조절하는 역할도 할 수 있다.The soft abrasive generally refers to an abrasive having a hardness lower than that of the hard substrate. Specifically, the hard abrasive includes manganese dioxide (MnO 2 ), fumed silica (SiO 2 ), colloidal silica, aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) , Zeolite (Zeolite), clay (Clay), and combinations thereof. When the soft abrasive is further included, scratches and surface defects on the surface of the abrasive to be polished can be improved, and the viscoelasticity of the slurry can be enhanced to control the viscosity.
본 발명의 일 실시예에 따른 연마용 슬러리 조성물은 상기 연마재 이외에도 유기 분산매, 분산제, 계면활성제, pH조절제, 연마 첨가제 등을 더 포함할 수 있다.The polishing slurry composition according to an embodiment of the present invention may further include an organic dispersion medium, a dispersant, a surfactant, a pH adjuster, a polishing additive, etc. in addition to the abrasive.
상기 유기 분산매는 연마용 슬러리 조성물에 사용되는 유기 분산매라면 적용할 수 있고, 윤활기유(lube base oil)를 포함한다. 보다 상세하게는 원유를 상압증류 또는 잔사유의 감압증류 유분을 용제의 탈아스팔트화(deasphalting), 용제 추출, 용제 탈랍(dewaxing), 수소화 정제, 왁스 이성화, 황산 청정, 백도 처리 등 용제 정제법 또는 수소화 처리 기법 등 고도화 처리기법에 의해 제조되는 윤활기유를 포함하며, 조성으로써는 파라핀유, 나프텐유, 노말파라핀유, 유동파라핀, 지방산, 광물유 등이 있으며, 이들의 혼합물일 수도 있다.The organic dispersion medium is applicable to an organic dispersion medium used in a polishing slurry composition, and includes a lube base oil. More particularly, the present invention relates to a process for purifying crude oil by atmospheric distillation or a solvent refining process such as deasphalting, solvent extraction, solvent dewaxing, hydrogenation purification, wax isomerization, sulfuric acid cleaning, Hydrotreating, and the like. The composition may be paraffin oil, naphthenic oil, normal paraffin oil, liquid paraffin, fatty acid, mineral oil, or a mixture thereof.
상기 유기 분산매는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 분산매로 상기 유기 분산매를 적용하는 경우에는 슬러리의 윤활성 증가 및 마찰 감소의 효과가 있을 수 있고, 이로 인해 기재의 연마 성능과 피연마 기재인 기판의 연마 후의 표면상태가 향상될 수 있으며, 상기 유기 분산매를 2종 이상 혼합하는 경우에는 기판 연마용 슬러리 조성물에 적합하도록 조성물의 점도를 조절할 수 있다.When the organic dispersion medium is used as a dispersion medium, the organic dispersion medium may be used alone or in combination of two or more. The organic dispersion medium may have an effect of increasing the lubricity and reducing friction of the slurry. The surface state of the substrate after polishing can be improved. In the case of mixing two or more organic dispersion media, the viscosity of the composition can be adjusted to be suitable for the substrate polishing slurry composition.
상기 분산제는 1개 이상의 아민기와 1개 이상의 카르복실기를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 분산제는 예를 들어, 세린(serine), 글루타민(glutamine), 베타인(betaine), 프롤린(proline), 파이로글루타민산(pyroglutamic acid) 및 아미노 부티르산(amino butyric acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 세린(serine)은, 예를 들어, L-세린, D-세린 또는 DL-세린인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The dispersant may be one containing at least one amine group and at least one carboxyl group, but is not limited thereto. The dispersant may be at least one selected from the group consisting of serine, glutamine, betaine, proline, pyroglutamic acid and amino butyric acid. But it is not limited thereto. The serine may be, for example, L-serine, D-serine or DL-serine, but is not limited thereto.
상기 분산제는, 상기 연마 첨가제 중 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 분산제의 함량이 약 0.01 중량% 미만인 경우에는 슬러리가 연마면에 흡착하는 작용이 작아 연마 속도가 감소하게 되고, 상기 초기 단차 제거용 분산제의 함량이 약 5 중량%를 초과하는 경우에는 과량의 분산제 투입으로 인하여 분산 안정성이 감소하여 응집이 발생하고 이로 인해 마이크로 스크래치 및 결함이 발생하게 된다.The dispersant may be from about 0.01% to about 5% by weight of the polishing additive, but is not limited thereto. When the content of the dispersant is less than about 0.01 wt%, the slurry adsorbs to the polishing surface to a lesser extent, resulting in a decrease in the polishing rate. When the content of the dispersant for initial stage removal is greater than about 5 wt% The dispersion stability is lowered due to the addition, and aggregation occurs, which causes micro scratches and defects.
상기 계면활성제는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제를 포함하는 이온 계면활성제와 비이온성 계면활성제가 있다.The surfactants include ionic surfactants including anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and nonionic surfactants.
상기 음이온성 계면활성제로는 지방산염, 알킬황산에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰산염, 디알킬술포숙신산염, 알킬디아릴에테르디술폰산염, 알킬인산염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르황산염, 나프탈렌술폰산포르말린축합물, 폴리옥시에틸렌알킬인산에스테르염, 글리세롤보레이트지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌글리세롤지방산에스테르 등이 포함될 수 있다.Examples of the anionic surfactant include fatty acid salts, alkylsulfuric ester salts, alkylbenzenesulfonic acid salts, alkylnaphthalenesulfonic acid salts, dialkylsulfosuccinates, alkyldiaryl ether disulfonic acid salts, alkyl phosphates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, poly Oxyethylene alkyl aryl ether sulfates, naphthalenesulfonic acid formalin condensates, polyoxyethylene alkyl phosphate ester salts, glycerol borate fatty acid esters, polyoxyethylene glycerol fatty acid esters, and the like.
상기 양이온성 계면활성제로는 염화스테아릴트리메틸암모늄, 염화라우릴트리메틸암모늄, 염화베헤닐트리메틸암모늄 등의 알킬트리메틸암모늄염, 염화세틸피리디늄 등의 알킬피리디늄염, 염화디스테아릴디메틸암모늄디알킬디메틸암모늄염, 염화폴리(N,N'-디메틸-3,5-메틸렌피페리디늄), 4차암모늄염, 알킬디메틸벤질암모늄염, 알킬이소퀴놀리늄염, 디알킬모르폴리늄염, POE-알킬아민, 아민염, 폴리아민지방산유도체, 아밀알코올지방산유도체, 지방산아미드프로필유도체, 염화벤잘코늄, 염화벤제토늄 등이 포함될 수 있다.Examples of the cationic surfactant include alkyl trimethyl ammonium salts such as stearyl trimethyl ammonium chloride, lauryl trimethyl ammonium chloride and behenyl trimethyl ammonium chloride, alkyl pyridinium salts such as cetyl pyridinium chloride, (N, N'-dimethyl-3,5-methylenepiperidinium), quaternary ammonium salts, alkyldimethylbenzylammonium salts, alkylisoquinolinium salts, dialkylmorpholinium salts, POE-alkylamines, amine salts , Polyamine fatty acid derivatives, amyl alcohol fatty acid derivatives, fatty acid amide propyl derivatives, benzalkonium chloride, benzethonium chloride, and the like.
상기 양쪽성 계면활성제로는, 분자 내 음이온으로 -COOH, -SO3H, -OSO3H 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하고, 양이온으로 4차 암모늄 형태의 질소기를 함유하는 것일 수 있고, 구체적으로 라우르산아미도프로필베타인, 야자유지방산아미도프로필베타인 등의 아미도베타인형, 라우릴아미도알킬렌디메틸아미노술포베타인 등의 아미도술포베타인형, 라우릴(디메틸)베타인, 스테아릴(디메틸)베타인, 스테아릴디히드록시에틸베타인 등의 베타인형, 라우릴술포베타인, 라우릴히드록시술포베타인 등의 술포베타인형, 2-운데실-N,N,N-(히드록시에틸카르복시메틸)-2-이미다졸린나트륨, 2-코코일-2-이미다졸리늄히드록사이드-1-카르복시에틸옥시2나트륨염, 야자유알킬-N-카르복시에틸-N-히드록시에틸이미다졸리늄베타인을 포함할 수 있다.As the amphoteric surfactant, the anion in the molecule include -COOH, -SO 3 H, -OSO 3 H , and at least one selected from the group consisting of, and containing a nitrogen of quaternary ammonium cation to form Specific examples thereof include amido betaine such as lauric acid amidopropyl betaine and palm oil fatty acid amidopropyl betaine, amidosulfobetaine such as laurylamido alkylenedimethylaminosulfobetaine, lauryl ( Dimethyl β-betaine, stearyl (dimethyl) betaine and stearyl dihydroxyethyl betaine; sulfobetaines such as lauryl sulfobetaine and lauryl hydroxysulfobetaine; 2-undecyl- 2-imidazolinium hydroxide-1-carboxyethyloxy disodium salt, coconut oil alkyl-N- (2-ethylhexylcarbamate) Carboxyethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine may be included. All.
상기 비이온성 계면활성제는 친수기로 이온화한 원자단을 갖지 않은 계면활성제로, -OH, -COO-, -CONH-, -O- 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 분자 내에 포함하는 비이온 계면활성제일 수 있고, 폴리에틸렌글리콜 축합형 계면활성제일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The nonionic surfactant is a surfactant having no atomic group ionized by a hydrophilic group, and is a nonionic surfactant containing any one selected from the group consisting of -OH, -COO-, -CONH-, -O-, Surfactant, and may be a polyethylene glycol condensation type surfactant, but the present invention is not limited thereto.
구체적으로, 상기 비이온 계면활성제는 폴리글리세린지방산, 글리세린알킬에테르, 글리세린지방산에스테르, 소르비탄지방산에스테르, 스테아르산글리세릴, 알킬렌글리콜지방산에스테르, 알칸올아미드, 알킬에톡시디메틸아민옥사이드, 자당지방산에스테르, 테트라폴리옥시에틸렌에틸렌디아민축합물, 테트라폴리옥시프로필렌에틸렌디아민축합물, 트리올레일인산, 폴리옥시에틸렌글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌밀랍라놀린유도체, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비트지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌옥시프로필렌블록코폴리머, 폴리옥시에틸렌지방산아미드, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌프로필렌글리콜지방산에스테르, 폴리옥시프로필렌알킬에테르, 프로필렌글리콜지방산에스테르, 플루로닉, 불소계, 실리콘계 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.Specifically, the nonionic surfactant is selected from the group consisting of polyglycerin fatty acid, glycerin alkyl ether, glycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, stearic acid glyceryl, alkylene glycol fatty acid ester, alkanolamide, alkylethoxydimethylamine oxide, Esters, tetrapolyoxyethylene ethylenediamine condensates, tetrapolyoxypropylene ethylenediamine condensates, trioleylphosphoric acid, polyoxyethylene glycerin fatty acid esters, polyoxyethylene waxy lanolin derivatives, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene Sorbit fatty acid esters, polyoxyethylene alkylaryl ethers, polyoxyethylene alkylamines, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene oxypropylene block copolymers, polyoxyethylene fatty acid amides, polyoxyethylene fatty acid esters, polyoxyethylene propylene glycol Recycled fatty acid esters, polyoxypropylene alkyl ethers, propylene glycol fatty acid esters, pluronic, fluorine-based, silicone-based, and combinations thereof.
상기 pH 조절제로 질산, 황산, 염산, 암모니아수, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화루비듐, 수산화세슘, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 더 포함할 수 있다.The pH adjuster may further include any one selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, ammonia water, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, sodium bicarbonate, sodium carbonate and combinations thereof.
또한, 상기 연마 첨가제로 암모늄 염, 유기산, 아민 화합물 등으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.The polishing additive may further include at least one selected from the group consisting of ammonium salts, organic acids, amine compounds, and the like.
상기 암모늄염은 암모니아수, 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 암모늄타르트레이트, 암모늄카보네이트, 암모늄디하이드로젠포스페이트, 암모늄하이드로젠설페이트, 암모늄하이드로젠카보네이트, 암모늄나이트레이트, 암모늄시트레이트, 암모늄옥살레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 연마 첨가제 중 약 0.001 중량% 내지 약 1 중량%로 첨가될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 암모늄염이 0.001 중량% 미만인 경우에는 슬러리 조성물의 안정화에 영향을 주지 못하며, 1 중량%를 초과하는 경우에는 슬러리 조성물 내 산화세륨 입자의 전기 이중층을 급격히 감소시켜 분산 안정성 및 연마 특성을 약화시키게 된다.Wherein the ammonium salt is selected from the group consisting of ammonia water, tetramethylammonium hydroxide, ammonium tartrate, ammonium carbonate, ammonium dihydrogen phosphate, ammonium hydrogensulfate, ammonium hydrogencarbonate, ammonium nitrate, ammonium citrate, ammonium oxalate, And the like. But is not limited to, from about 0.001% to about 1% by weight of the polishing additive. If the amount of the ammonium salt is less than 0.001 wt%, the stabilization of the slurry composition is not affected. If the amount of the ammonium salt is more than 1 wt%, the electric double layer of the cerium oxide particles in the slurry composition is rapidly reduced to weaken the dispersion stability and the polishing property.
상기 유기산은, 예를 들어, 피콜리닉 산(picolinic acid), 니코틴 산(nicotinic acid), 이소니코틴 산(isonicotinic acid), 퓨자릭 산(fusaric acid), 디니코틴 산(dinicotinic acid), 디피코니릭 산(dipiconilic acid), 루티디닉 산(lutidinic acid), 퀴노릭 산(quinolic acid), 글루탐산(glutamic acid), 알라닌(alanine), 글리신(glycine), 시스틴(cystine), 히스티딘(histidine), 아스파라긴(asparagine), 구아니딘(guanidine), 히드라진(hydrazine), 에틸렌 디아민(ethylene diamine), 포름산(formic acid), 아세트산(acetic acid), 벤조산(benzoic acid), 옥살산(oxalic acid), 숙신산(succinic acid), 말산(malic acid), 말레산(maleic acid), 말론산(malonic acid), 시트르산(citric acid), 젖산(lactic acid), 트리카발산(tricarballyic acid), 타르타르산(tartaric acid), 아스파트산(aspartic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 수베르산(suberic acid) 및 푸마르산(fumaric acid), 프탈산(phthalic acid), 피리딘카르복실산(pyridinecarboxylic acid), 및 이들의 염으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The organic acid may be selected from, for example, picolinic acid, nicotinic acid, isonicotinic acid, fusaric acid, dinicotinic acid, A compound selected from the group consisting of dipiconilic acid, lutidinic acid, quinolinic acid, glutamic acid, alanine, glycine, cystine, histidine, asparagine, but are not limited to, asparagine, guanidine, hydrazine, ethylene diamine, formic acid, acetic acid, benzoic acid, oxalic acid, succinic acid, Malic acid, maleic acid, malonic acid, citric acid, lactic acid, tricarballyic acid, tartaric acid, aspartic acid, aspartic acid, glutaric acid, adipic acid, suberic acid and fumaric acid, ), Phthalic acid, pyridinecarboxylic acid, and salts thereof. However, the present invention is not limited thereto.
상기 유기산은, 상기 연마 첨가제 중 약 10 중량% 내지 약 90 중량%로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 약 10 중량% 미만인 경우 낮은 연마 특성을 보일 수 있고, 약 90 중량%를 초과하는 경우에는 기판 표면 결함이 증가될 수 있다.The organic acid may include, but is not limited to, about 10% to about 90% by weight of the polishing additive. Less than about 10 weight percent can exhibit low polishing characteristics, and greater than about 90 weight percent can increase substrate surface defects.
상기 아민 화합물은 에틸렌디아민, 피페라진, 디에탄올아민, 디에틸아민, 디메틸시클로헥실아민, 메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민, 트리에틸아민, 트리이소프로파놀아민, 디메틸아민, 헥사메틸렌아민, 1,3-디아미노프로판, 비스헥사메틸렌트리아민, 디에틸트리아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 아민 화합물은 연마제 전체에 대하여 0.001 내지 1 중량%로 포함될 수 있다.The amine compound may be selected from the group consisting of ethylenediamine, piperazine, diethanolamine, diethylamine, dimethylcyclohexylamine, methyldiethanolamine, triethanolamine, triethylamine, triisopropanolamine, dimethylamine, hexamethyleneamine, 1 , 3-diaminopropane, bishexamethylene triamine, diethyl triamine, and combinations thereof. The amine compound may be contained in an amount of 0.001 to 1% by weight based on the total amount of the abrasive.
또한, 상기 연마 슬러리 조성물은 질소 원자를 1개 이상 포함하는 헤테로고리 화합물을 1 내지 1,000 ppm 만큼 더 포함할 수 있다.In addition, the polishing slurry composition may further contain 1 to 1,000 ppm of a heterocyclic compound containing at least one nitrogen atom.
상기 질소 원자를 1개 이상 포함하는 헤테로고리 화합물은 1,2,4-H-트리아졸, 테트라졸, 5-아미노테트라졸, 이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The heterocyclic compound containing at least one nitrogen atom may be selected from 1,2,4-H-triazole, tetrazole, 5-aminotetrazole, imidazole, 1,2-dimethylimidazole and combinations thereof Lt; / RTI > group.
상기 아민 화합물 및 질소 원자를 포함하는 헤테로고리 화합물은 산화막 연마 조절제 역할을 할 수 있으며, 상기 범위를 벗어나는 경우에는 연마 조절제로서의 역할을 원활하게 수행하는데 어려움이 있을 수 있다.The amine compound and the heterocyclic compound containing a nitrogen atom may act as an oxide film polishing regulator, and if it is out of the above range, it may be difficult to smoothly perform a role as a polishing regulator.
상기 연마용 슬러리 조성물은 산화세륨입자와 연마 첨가제 등을 수중에 분산시켜 제조할 수 있으며, 분산방법은 통상의 교반기에 의한 분산 처리 외에도 호모지나이저, 초음파 분산기, 볼 밀 등을 이용할 수 있다. 특히, 산화세륨 입자를 1 내지 300 nm의 미립자로 분산시키기 위해서는 볼밀, 진동볼밀, 유성볼밀, 매체교반식 밀 등의 습식 분산기를 이용하는 것이 바람직하다.
The slurry composition for polishing may be prepared by dispersing cerium oxide particles, abrasive additives, and the like in water. In addition to the dispersing treatment using a conventional stirrer, a homogenizer, an ultrasonic dispersing machine, a ball mill, or the like may be used. Particularly, in order to disperse the cerium oxide particles into fine particles of 1 to 300 nm, it is preferable to use a wet type disperser such as a ball mill, a vibrating ball mill, a planetary ball mill, or a medium agitated mill.
본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따른 연마방법은 상기 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 기판을 연마하는 단계를 포함하고, 상기 연마된 기판에 형성되어 있는 경질막을 제거하여 평탄화하는 단계를 더 포함할 수 있다.The polishing method according to another preferred embodiment of the present invention may further include a step of polishing the substrate using the polishing slurry composition, and removing the hard film formed on the polished substrate to planarize have.
상기 기판으로서는 반도체 기판, 즉 회로 소자와 배선 패턴이 형성된 단계의 반도체 기판이나 회로 소자가 형성된 단계의 반도체 기판, 반도체 기판 상에 SiO2 절연막층이 형성된 기판 등을 포함할 수 있다. 상기 반도체 기판을 연마함으로써, 회로소자, 배선패턴 및 SiO2 절연막층 표면의 요철을 해소해, 반도체 기판 전면에 걸쳐 평활한 면을 제조할 수 있다.The substrate may include a semiconductor substrate, that is, a semiconductor substrate in a stage where a circuit element and a wiring pattern are formed, or a substrate in which a SiO 2 insulating film layer is formed on a semiconductor substrate. By polishing the semiconductor substrate, it is possible to eliminate the irregularities on the surface of the circuit element, the wiring pattern, and the SiO 2 insulating film layer, thereby making it possible to produce a smooth surface over the entire surface of the semiconductor substrate.
상기 연마를 위한 장치는 반도체 기판을 지지하는 홀더와 연마포(패드)를 붙인 정반을 가지는 일반적인 연마 장치를 사용할 수 있다. 연마포로는 일반적인 부직포, 발포 폴리우레탄, 다공질 불소수지 등을 사용할 수 있으며 특별히 이에 제한되지는 않는다. 또한 연마포에는 슬러리가 모이는 것 같은 홈 가공을 실시하는 것이 바람직하다.The polishing apparatus may be a general polishing apparatus having a holder for supporting a semiconductor substrate and a polishing pad having a polishing pad attached thereto. The polishing cloth may be a general nonwoven fabric, foamed polyurethane, porous fluororesin, and the like, and is not particularly limited thereto. It is also preferable that the polishing cloth is subjected to grooving such that the slurry collects.
상기 연마 공정은 Table/Head 속도를 30/20 내지 100/70 rpm, 연마압력을 0.1 내지 1.6 kg/cm2, 슬러리 공급유량 1.0 내지 5.0 ml/min의 조건에서 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 연마공정 동안에는 연마포에 슬러리를 연속적으로 공급하며, 연마포의 표면이 항상 슬러리로 덮여 있는 것이 바람직하다.The polishing step may be performed at a table / head speed of 30/20 to 100/70 rpm, a polishing pressure of 0.1 to 1.6 kg / cm 2 , and a slurry feed rate of 1.0 to 5.0 ml / min, but is not limited thereto . During the polishing process, it is preferable that the slurry is continuously supplied to the polishing cloth, and the surface of the polishing cloth is always covered with the slurry.
연마공정이 종료된 후에는 반도체 기판을 유수 중에서 세정한 후, 스핀 드라이어 등을 이용하여 반도체 기판 상에 부착된 물방울을 떨어뜨리고 나서 건조시키는 것이 바람직하다.After the polishing process is completed, it is preferable to clean the semiconductor substrate in the water and then drop the water droplets adhered on the semiconductor substrate by using a spin dryer or the like, and then dry it.
이와 같은 연마 공정은 기판에 배선과 절연막층을 형성할 때 마다 반복하여 수행하며 소자를 입체적으로 적층할 수 있다.Such a polishing process is repeatedly performed each time the wiring and the insulating film layer are formed on the substrate, and the devices can be laminated in three dimensions.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 상기 기판의 연마방법에 의하여 연마된 기판은 SiO2 절연막이 형성된 반도체 기판, 배선판, 유리나 질화규소 등의 무기 절연막, 포토마스트(photomask), 렌즈, 프리즘, 광학유리, ITO 등의 무기 도전막, 광집적 회로, 광스위칭 소자, 광도파로, 광섬유의 단면, 신틸레이터 등의 광학용 단결정, 고체 레이저 단결정, 청색 레이저용 LED 사파이어 기판, SiC, GaP, GaAS 등의 반도체 단결정, 자기 디스크용 유리 기판, 자기 헤드 등을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 반도체, LED 등을 포함할 수 있다.
The substrate polished by the polishing method of the substrate according to another embodiment of the present invention may be a semiconductor substrate having a SiO 2 insulating film, a wiring board, an inorganic insulating film such as glass or silicon nitride, a photomask, a lens, , An inorganic conductive film such as ITO, an optical integrated circuit, an optical switching element, an optical waveguide, an optical single crystal such as an optical fiber cross section or a scintillator, a solid laser single crystal, an LED sapphire substrate for blue laser, a semiconductor such as SiC, GaP, A single crystal, a glass substrate for a magnetic disk, a magnetic head, and the like, more preferably a semiconductor, an LED, or the like.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원발명의 바람직한 일 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 하기 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
[실시예][Example]
보틀(bottle)에 도 2의 실시예 입자와 같이 (100)면을 위주로 포함하는 입방형(cubic) 결정구조의 산화세륨 입자가 포함되어 있는 5 중량% 콜로이달 산화세륨 용액 100 g을 넣고 400 rpm의 속도로 교반시킨다. 교반되고 있는 용액에 탈이온수 900 g을 넣고, 여기에 pH 조절제를 이용하여 pH를 3.8로 조절하여 유백색의 산화세륨을 포함하는 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.100 g of a 5 wt% colloidal cerium oxide solution containing cerium oxide particles having a cubic crystal structure mainly including a (100) plane like the example particles of Fig. 2 was placed in a bottle, Lt; / RTI > 900 g of deionized water was added to the stirred solution, and the pH was adjusted to 3.8 with a pH adjuster to prepare a polishing slurry composition containing milky white cerium oxide.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입방형(cubic) 산화세륨을 포함하는 연마용 슬러리 조성물의 X선 회절분석(X-Ray Diffraction, XRD) 데이터이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입방형(cubic) 산화세륨을 포함하는 연마용 슬러리 조성물의 입자 크기 분포(Particle Size Distribution, PSD) 데이터이다.FIG. 3 is X-ray diffraction (XRD) data of a polishing slurry composition containing cubic cerium oxide according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross- Particle Size Distribution (PSD) data of a polishing slurry composition comprising cubic cerium oxide according to the following formula.
상기 도 3을 통해 2θ = 29.2o, 33.1o, 47.5o, 57.6o, 59.0o, 76.7o, 79.2o, 그리고 88.4o 에서 나타나는 CeO2의 결정구조를 확인할 수 있었으며, 도 4를 통해 입방형(cubic) 산화세륨을 포함하는 연마용 슬러리 내의 조성물의 입도분포를 조사한 결과, 평균 입자 크기가 110.5 nm였다.3, the crystal structure of CeO 2 is shown at 2θ = 29.2 ° , 33.1 ° , 47.5 ° , 57.6 ° , 59.0 ° , 76.7 ° , 79.2 ° and 88.4 ° , The average particle size of the composition in the polishing slurry containing cubic cerium oxide was 110.5 nm.
[비교예][Comparative Example]
상기 실시예의 연마 슬러리 조성물의 구성에서 입방형 산화세륨 입자 대신 도 2의 비교예 입자와 같이 (100)면과 (111)면을 모두 포함하는 콜로이달 세리아를 상기 실시예의 입방형 산화세륨 농도로 조절하여 실시예의 구성과 동일하게 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.In the composition of the polishing slurry composition of the above example, the colloidal ceria containing both the (100) plane and the (111) plane as in the comparative example particle of Fig. 2 was used instead of the cubic cerium oxide particle, To prepare a polishing slurry composition in the same manner as in the examples.
[실험예][Experimental Example]
상기 실시예 및 비교예의 연마 조성물을 이용하여 CMP 과정을 수행하고, 연마 속도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.The CMP process was performed using the polishing compositions of the above Examples and Comparative Examples, and the polishing rate was measured and shown in Table 1 below.
상기 연마에 사용된 웨이퍼는 4 cm x 4 cm 단결정 PETEOS 웨이퍼였으며, 연마장비는 GnP TECHNOLOGY INC의 POLI 400을 이용하였고, 연마조건은 Table/Head 속도를 120/120 rpm, 연마압력을 120 g/cm2, 슬러리 공급유량은 100 ml/min으로 하여 절연막을 연마하였다.The wafer used for the polishing was a 4 cm x 4 cm single crystal PETEOS wafer. Polishing equipment was POLI 400 of GnP TECHNOLOGY INC. Polishing conditions were 120/120 rpm at table / head speed, 120 g / cm at polishing pressure 2 , and the slurry supply flow rate was 100 ml / min.
박막 두께는 박막두께측정기는 ST5000(K-MAC)를 이용하여 연마 전후의 막두께 변화를 측정하였다.The thin film thickness was measured by using ST5000 (K-MAC) for thin film thickness measurement before and after polishing.
연마시간 당 절연막의 연마정도를 이용하여 연마속도를 산출하여 실시예 및 비교예를 서로 대비하였다. 각각의 슬러리의 연마 후, 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일한 두께가 형성되었음을 알 수 있었며, 눈으로 보아 절연막 표면에 스크래치가 형성되지 않은 것을 확인할 수 있었다.The polishing rate was calculated using the degree of polishing of the insulating film per polishing time to compare Examples and Comparative Examples with each other. It can be seen that after the polishing of each slurry, a uniform thickness was formed over the entire surface of the wafer, and it was confirmed that scratches were not formed on the surface of the insulating film.
상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예를 따른 연마 조성물을 사용할 경우 연마 속도가 비교예에 비하여 12배 이상 더 우수하게 나타났다.
Referring to Table 1, when the polishing composition according to an embodiment of the present invention was used, the polishing rate was more than 12 times higher than that of the comparative example.
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.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. And falls within the scope of the invention.
Claims (9)
상기 입방형(cubic) 산화세륨은 (100)면에 평행한 면을 95 내지 100 면적% 포함하고, (111)면에 평행한 면을 0 내지 5 면적%로 포함하는 것인 연마용 슬러리 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the cubic cerium oxide comprises 95 to 100% by area parallel to the (100) plane and 0 to 5% by area parallel to the (111) plane.
상기 입방형(cubic) 산화세륨의 함량은 전체 산화세륨 중 95 중량% 이상인 것인 연마용 슬러리 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the cubic cerium oxide content is at least 95 wt% of the total cerium oxide.
상기 입방형(cubic) 산화세륨의 평균 입자 직경은 1 내지 300 nm인 것인 연마용 슬러리 조성물.The method according to claim 1,
And the average particle diameter of the cubic cerium oxide is 1 to 300 nm.
상기 산화세륨의 함량은 전체 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 내지 30 중량% 인 것인 연마용 슬러리 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the content of cerium oxide is 0.1 to 30% by weight in the total polishing slurry composition.
상기 연마용 슬러리 조성물은 물을 70 내지 99.9 중량%로 함유하는 것인 연마용 슬러리 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the polishing slurry composition contains 70 to 99.9% by weight of water.
상기 연마용 슬러리 조성물의 pH는 2.0 내지 10.0 인 것인 연마용 슬러리 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the polishing slurry composition has a pH of 2.0 to 10.0.
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