KR20220087083A - 연마장치 및 웨이퍼의 연마방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 연마 장치는 알카리와 폴리머를 포함하는 연마액, 상기 연마액에 실리카가 응집된 응집물 및 상기 실리카 및 응집물로 형성되며, Ph 10.8 이상의 연마 슬러리를 포함하고, 상기 연마 슬러리의 누적도수가 70% 내지 90%가 될 경우에 상기 응집물의 입경은 90nm 이하이다.

Description

연마장치 및 웨이퍼의 연마방법{Polishing device and method of polishing for wafer}
본 발명은 연마장치 및 웨이퍼의 연마방법에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼 제조 공정에서 최종 폴리싱 공정은 마지막 공정으로 웨이퍼 표면의 미세 스크래치(Micro-scratch) 등의 물리적 표면 결함을 제거하고 미세 거칠기(Microroughness)를 낮추어 부드러운 표면을 만드는 단계이다. 이러한 최종 폴리싱 공정을 거친 웨이퍼는 비로소 저 표면 결함의 경면을 구현할 수 있다.
최근에는 표면의 미세 스크래치와 그 밖의 결함에 의하여 검출되는 LLS(Localized Light Scattering)의 크기, 즉 결함의 크기에 대한 규제가 급격히 강화되고 있다.
최근에는 20nm 결함에 대한 규제가 진행되고 있는 추세이다. 이러한 규제 강화 추세는 결함 제거 특성이 더욱 향상된 연마 슬러리를 요구하고 있다.
반도체 제조 시 기판이 되는 실리콘 웨이퍼는 단결정성장(single crystal growing), 절단(slicing), 연마(lapping), 식각(etching), 경면 연마(polishing), 세정(cleaning) 등의 여러 공정을 거쳐 제조된다. 상기 경면 연마 공정은 이전 공정에서 생성된 표면이나 표면 이하(sub-surface)의 결함 즉 긁힘, 갈라짐, 그레인 디스토션(grain distortion), 표면 거칠기, 또는 표면의 지형(topography) 등의 결함을 제거함으로써 무결점 거울면의 웨이퍼로 가공하는 것이다.
웨이퍼의 연마 공정은 다단계를 거치는데 표면의 딥 스크래치(deep scratch)를 제거하기 위하여 빠른 연마 속도로 연마하는 1차 연마 단계와 여전히 잔류하는 미세 스크래치를 제거하고 표면의 미세 거칠기를 수 Å 수준으로 낮춤으로써 경면을 구현하는 2차 연마 단계(경면연마)로 구성된다.
즉, 최종 연마 단계에서는 웨이퍼 표면의 거칠기를 수 Å 수준으로 제어해야 하며, 또한 헤이즈(HAZE), 잔류 미립자, 잔류 금속 이온의 양이 최소의 수준(수 ppm)으로 제어되어야 한다.
연마 가공에는 연마기(polisher)와 초순수(deionized water) 이외에 중요한 두 가지 소모품을 필요로 한다. 그것은 연질 또는 경질의 우레탄 연마 패드와 연마 슬러리이다.
연마 패드는 기계적 연마의 역할을 하고, 슬러리 조성물은 연마 패드의 기계적 연마를 보조함과 동시에 화학적인 연마를 일으키는 역할을 한다. 웨이퍼의 대 구경화와 이에 따른 고도의 품질 요구는 연마 패드와 슬러리 조성물의 성능 향상을 필요로 하고 있다.
특히 300mm 이상의 대 구경 웨이퍼는 그 가공 특성상 높은 수준의 무 결점 표면을 구현하기 위한 슬러리 조성물의 개발을 요구하고 있는 실정이다.
본 발명은 연마 슬러리의 알카리 또는 폴리머의 투입량을 조절하여 응집물의 70~90% 누적도수 입자크기를 90nm 이하로 개선함으로써 연마 슬러리에 함유되는 물질이 웨이퍼 표면에 잔존함에 따라 기인된 결함의 발생을 억제할 수 있는 연마 장치 및 웨이퍼 연마방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 연마 장치는 알카리와 폴리머를 포함하는 연마액, 상기 연마액에 실리카가 응집된 응집물 및 상기 실리카 및 응집물로 형성되며, Ph 10.8 이상의 연마 슬러리를 포함하고, 상기 연마 슬러리의 누적도수가 70% 내지 90%가 될 경우에 상기 응집물의 입경은 90nm 이하이다.
상기 실리카는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 9 wt% 이상 내지 12wt% 이하 범위로 상기 연마 슬러리에 포함될 수 있다.
상기 실리카는 30nm 이상 내지 50nm 이하 범위의 직경을 가질 수 있다.
상기 연마액의 알카리는 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다.
상기 알카리는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 150wt% 초과 내지 290wt%이하 범위로 상기 연마 슬러리에 포함될 수 있다.
상기 폴리머는 하이드록시 에틸셀룰로오스(hydroxyethylcellulose), 메틸 셀룰로오스, 하이드로 프로필 메틸 셀룰로오스(hydropropylmethylcellulose), 카보키시메치르세르로즈(carboxymethylcellulose), 히드록시프로필 셀룰로오스(hydroxypropylcellulose), 폴리아크릴산(polyacrylic acids), 폴리아크릴아미드(polyacrylamides), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycols), 폴리하이드록시 에테르 아크릴라이트(polyhydroxyetheracrylites), 전분, 말레산 공중합체(maleic acid copolymers), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리우레탄(polyurethanes) 및 이들을 혼합한 혼합물 중 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 폴리머는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 10 wt% 이상 내지 20wt% 이하 범위로 상기 연마 슬러리에 포함될 수 있다.
상기 연마 슬러리는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 20wt% 이상 내지 40wt% 이하로 더 추가되는 보조 폴리머를 더 포함할 수 있다.
상기 연마 슬러리는 킬레이트제, 방부제, 계면활성제 및 이들을 혼합한 혼합물 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 응집물의 누적도수의 입자크기가 90nm 이하일 경우에서, 13nm 사이즈 이하 또는 19nm 사이즈 이하의 미세결함(LLS(Localized Light Scattering)) 수준이 100개 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 연마방법은 30nm 이상 내지 50nm 이하의 직경을 갖는 실리카, 알카리 및 폴리머를 포함하는 연마액을 구비하는 단계, 상기 연마액에 상기 실리카가 응집되어 형성되는 응집물을 형성하는 단계, 상기 응집물을 웨이퍼 상에 제공하여 연마 슬러리를 형성하는 단계 및 상기 연마 슬러리의 누적도수가 70% 내지 90%가 될 경우에 상기 연마 슬러리의 입경을 90nm 이하로 제어하는 단계를 포함하되, 상기 알칼리는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 150wt% 초과 내지 290wt%이하 범위로 조절하고, 상기 연마 슬러리의 Ph를 10.8 이상으로 제어한다.
상기 연마 슬러리의 누적도수가 70% 내지 90%가 될 경우에 상기 연마 슬러리의 입경을 90nm 이하로 제어하는 단계는, 직경 300mm 웨이퍼로 환산하여 13nm 사이즈의 미세결함이 100개 이하일 수 있다.
상기 연마 슬러리의 누적도수가 70% 내지 90%가 될 경우에 상기 연마 슬러리의 입경을 90nm 이하로 제어하는 단계는, 직경 300mm 웨이퍼로 환산하여 19nm 사이즈의 미세결함이 100개 이하일 수 있다.
상기 실리카는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 9 wt% 이상 내지 12wt% 이하 범위로 상기 연마 슬러리에 포함될 수 있다.
상기 연마액의 알카리는 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다.
상기 알카리는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 150wt% 초과 내지 290wt%이하 범위로 상기 연마 슬러리에 포함시킬 수 있다.
상기 폴리머는 하이드록시 에틸셀룰로오스(hydroxyethylcellulose), 메틸 셀룰로오스, 하이드로 프로필 메틸 셀룰로오스(hydropropylmethylcellulose), 카보키시메치르세르로즈(carboxymethylcellulose), 히드록시프로필 셀룰로오스(hydroxypropylcellulose), 폴리아크릴산(polyacrylic acids), 폴리아크릴아미드(polyacrylamides), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycols), 폴리하이드록시 에테르 아크릴라이트(polyhydroxyetheracrylites), 전분, 말레산 공중합체(maleic acid copolymers), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리우레탄(polyurethanes) 및 이들을 혼합한 혼합물 중 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 폴리머는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 10 wt% 이상 내지 20wt% 이하 범위로 상기 연마 슬러리에 포함시킬 수 있다.
상기 연마 슬러리는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 20wt% 이상 내지 40wt% 이하로 더 추가되는 보조 폴리머를 더 포함시킬 수 있다.
상기 연마 슬러리는 킬레이트제, 방부제, 계면활성제 및 이들을 혼합한 혼합물 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 응집물의 누적도수의 입자크기가 90nm 이하일 경우에서, 13nm 사이즈 이하 또는 19nm 사이즈 이하의 미세결함(LLS(Localized Light Scattering)) 수준이 100개 이하일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연마 장치 및 웨이퍼 연마방법은 연마 슬러리의 알카리 또는 폴리머의 투입량을 조절하여 응집물의 70~90% 누적도수 입자크기를 90nm 이하로 개선함으로써 연마 슬러리에 함유되는 물질이 웨이퍼 표면에 잔존함에 따라 기인된 결함의 발생을 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마무리 연마 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치의 연마 슬러리 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치의 연마 슬러리 모델링을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 연마방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 연마 슬러리의 조성을 도시한 테이블이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연마 슬러리의 응집물의 누적도수의 정의를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 응집물의 직경이 90nm의 입자들을 사용하여 웨이퍼 상에 남겨진 결함의 개수를 도시한 테이블이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 여러 실시예들을 설명함에 있어서, 동일한 구성요소에 대하여는 서두에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서의 여러 실시 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관관계로 함께 실시할 수도 있다.
본 발명을 설명하기에 앞서 연마 과정을 설명하면, 웨이퍼 표면을 연마하는 과정은, 연마 장치에 웨이퍼를 안착시키고, 지립(abrasive grains) 등을 포함하는 연마액을 웨이퍼의 표면에 제공하여 웨이퍼 표면 상에 연마패드를 슬라이딩시켜 웨이퍼의 표면을 경면으로 연마시킬 수 있다. 상기 연마 장치는 웨이퍼의 적어도 일 표면을 연마할 수 있다. 즉, 연마 장치는 웨이퍼의 일 표면 또는 양쪽 표면 모두를 선택적으로 연마할 수 있다.
상기한 연마과정은 여러 번 반복적으로 수행될 수 있다. 예를 들어 웨이퍼는 커팅 후에 수행되는 제1 차 연마, 열처리 후에 수행되는 제2 차 연마 등을 실시할 수 있다. 상기와 같이 제1 차 연마, 제2 차 연마 등을 실시함에도 불구하고, 웨이퍼의 표면에는 미세한 결함(PID(Polished Induced Defect))이 발생할 수 있다.
상기한 미세한 결함(PID(Polished Induced Defect))은 제1 또는 2차 연마과정에 사용되는 연마액 속에 함유되는 지립이나 기타 이물에 기인하는 나노미터 사이즈의 미세결함일 수 있다. 또한, 제1 또는 2차 연마과정에 사용되는 연마액 함유성분의 부착으로 인한 결함일 수도 있다. 다시 말해, 미세한 결함(PID(Polished Induced Defect))은 상기 지립 등의 미립자 성분으로 발생한 결함일 수도 있으며, 상기 지립 등의 미립자 성분이 상기 웨이퍼 표면에 부착함에 따라 발생되는 미세 결함일 수도 있다.
이들 결함은, 실리콘 단결정의 제조공정에서 발생되는 결함이 아니라, 연마 과정에서 상기 연마액에 함유되는 물질에 기인하여 새롭게 발생되는 미세 결함일 수 있다.
그러나, 상기한 미세한 결함은 연마 후의 웨이퍼 세정에 의해서도 제거할 수 없기 때문에 연마공정에서 그 발생을 억제하는 것이 매우 중요할 수 있다. 그러나, 상기한 미세한 결함은 억제를 통해 제어할 수 있는 부분이 아니다. 따라서 본 발명은 웨이퍼의 경면을 형성할 수 있도록 상기한 미세한 결함을 제거할 수 있는 최종 연마를 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마무리 연마 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치의 연마 슬러리 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치의 연마 슬러리 모델링을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치(1)는 연마헤드(10), 연마 패드(20), 연마정반(40) 및 슬러리 공급장치(50)를 포함한다.
연마헤드(10)는 연마 대상이 되는 웨이퍼(W)가 장착되고 회전 가능하게 설치될 수 있다.
연마 패드(20)는 연마헤드(10)와 마주보는 방향에 배치되어 웨이퍼(W)의 표면을 연마할 수 있다. 연마정반(40)은 연마 패드(20)를 부착 및 장착시킬 수 있다. 연마정반(40)은 회전 가능한 형상으로 배치되어 연마 패드(20)를 회전시킬 수 있다.
웨이퍼(W)는 연마 패드(20)와 연마헤드(10) 사이에 배치될 수 있다. 여기서 웨이퍼(W)의 표면과 연마 패드(20) 사이에 연마 슬러리(100)를 공급하는 슬러리 공급장치(50)가 배치될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치(1)는 연마 패드(20)를 구비하고, 연마패드(20)를 웨이퍼(W)의 표면에 슬라이딩시킴으로써 웨이퍼(W)의 표면을 연마시킬 수 있다. 여기서 연마 장치(1)는 슬러리 공급장치(50)를 통해 웨이퍼(W)의 표면에 Ph 10.8 이상의 연마 슬러리(100)를 제공할 수 있다.
연마 슬러리(100)는 실리카(110), 알카리(130)와 폴리머(140)를 포함하는 연마액(150) 및 상기 연마액(150)에 상기 실리카(110)가 응집된 응집물(200)을 포함한다.
그리고 연마 슬러리(100)는 누적도수가 70% 내지 90%가 될 경우에 응집물(200)의 입경은 90nm 이하일 수 있다.
웨이퍼의 표면 상에 제공된 연마 슬러리(100) 중 실리카(110)는 물리/기계적인 힘을 웨이퍼의 표면에 제공하여 웨이퍼의 표면에 형성된 미세한 결함을 연마시킬 수 있다.
연마 장치(1)는 실리카(110)의 직경에 따라 웨이퍼(20)의 표면을 연마하는 연마속도를 조절할 수 있으며, 미세 표면의 품질에 영향을 줄 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에서 실리카(110)는 30nm 내지 50nm 범위의 직경을 갖는 것을 사용하여 미세 표면의 품질과 속도 조절을 하여 공정 시간을 절약할 수 있다.
실리카(110)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 9wt% 이상 내지 12wt% 이하 범위로 연마 슬러리(100)에 포함될 수 있으며, 그 직경은 30nm 이상 내지 50nm 이하 범위를 사용할 수 있다.
실리카(110)가 응집물(200) 100wt%를 기준으로 9wt% 미만으로 제공되는 경우, 지립(abrasive grains)으로써 역할을 할 수 있는 함량으로는 부족한 함량으로 인해 상기한 미세한 결함을 제거하는데 어려움이 존재할 수 있고, 실리카(110)가 응집물(200) 100wt%를 기준으로 12wt% 초과로 제공되는 경우, 과도한 함량으로 인해 새로운 미세한 결함이 발생될 수 있다.
실리카(110)의 직경이 30nm 미만인 경우, 미세한 입자로 인해 연마 후에 웨이퍼의 표면에 남을 수 있고, 실리카(110)의 직경이 50nm 초과인 경우, 큰 입자로 인해 새로운 미세한 결함이 발생될 수 있다.
웨이퍼(20) 상에 제공되는 연마 슬러리(100)는 연마액(150)을 포함할 수 있다. 연마액(150)은 알카리(130)와 폴리머(140)를 포함할 수 있다. 그리고, 연마 슬러리(100)는 연마액(150)과 실리카(110)가 응집되어 형성되는 응집물(200)을 포함할 수 있다.
연마액(150)에 포함되는 알카리(130)는 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니고, 화학적 반응을 통해 웨이퍼의 Si-Si 결합을 절단할 수 있는 알칼리를 포함하는 성분들을 사용할 수 있다.
그리고 연마액(150)에 포함되는 알카리(130)는 제타 포텐셜(Zeta potential)을 증가시켜 실리카(110)의 분산성을 유지할 수 있도록 한다. 다시 말해, 알카리(130)는 연마액(150)과 실리카(110)의 응집으로 형성되는 응집물(200) 상에서 실리카(110)의 분산성을 향상시켜 연마 효과를 향상시킬 수 있다.
더욱이 알칼리(130)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 150wt% 초과 내지 290wt%이하 범위로 포함시켜 연마액(150)의 산도를 조절할 수 있다.
연마액(150) 상에 알카리(130)가 150wt% 이하로 투입되는 경우, 상기 응집물(200)의 누적도수의 입자크기가 90nm 이하일 경우에서 13nm 또는 19nm 사이즈의 미세결함(LLS(Localized Light Scattering)) 수준이 100개 이상이 되어 미세한 결함이 증가할 수 있다. 여기서 미세결함(LLS(Localized Light Scattering))은 산란에 의해 측정되는 웨이퍼 표면의 모든 결함을 말하며, 웨이퍼의 직경이 300mm의 경우에서 미세결함(LLS(Localized Light Scattering))의 수가 100개 이상임을 말한다.
그리고 연마액(150) 상에 알카리(130)가 290wt% 초과로 투입되는 경우, 응집물(200)의 누적도수의 입자크기가 90nm 이하일 경우에서 연마액의 산도가 10.8 이하로 됨에 따라 13nm 또는 19nm 사이즈의 미세결함(LLS) 수준이 100개 이상이 되어 미세결함(LLS)이 증가할 수 있다.
연마액(150)에 포함되는 폴리머(140)는 하이드록시 에틸셀룰로오스(hydroxyethylcellulose), 메틸 셀룰로오스, 하이드로 프로필 메틸 셀룰로오스(hydropropylmethylcellulose), 카보키시메치르세르로즈(carboxymethylcellulose), 히드록시프로필 셀룰로오스(hydroxypropylcellulose), 폴리아크릴산(polyacrylic acids), 폴리아크릴아미드(polyacrylamides), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycols), 폴리하이드록시 에테르 아크릴라이트(polyhydroxyetheracrylites), 전분, 말레산 공중합체(maleic acid copolymers), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리우레탄(polyurethanes) 및 이들을 혼합한 혼합물 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 웨이퍼 표면의 OH기와 결합할 수 있는 수용성 고분자이면 어느 것이라도 사용할 수 있다.
폴리머(140)는 수용성 고분자를 사용할 수 있으며, 웨이퍼의 표면과 응집물(150)의 친수성을 확보하여 웨이퍼 표면을 보호하는 역할을 할 수 있다. 다시 말해, 폴리머(140)는 웨이퍼 표면과 실리카의 표면에 형성된 OH기 결합을 통해 웨이퍼의 표면 연마 시에 웨이퍼의 표면에 형성될 수 있는 결함을 최소할 수 있다.
따라서 폴리머(140)는 웨이퍼의 표면에 형성될 수 있는 이물질 및 잔류 입자의 흡착을 방지할 수 있다. 한편으로, 폴리머(140)는 응집물(200)을 형성함에 있어 실리카(110)를 응집시켜 웨이퍼의 표면에 결함을 발생시키는 원인이 되기도 한다.
이에 따라 폴리머(140)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 10wt% 이상 내지 20wt% 이하 범위로 연마 슬러리(100)에 포함시킬 수 있다. 폴리머(140)가 10wt% 미만으로 연마 슬러리(100)에 포함되는 경우, 연마 시에 웨이퍼의 표면에 이물질 및 잔류입자의 흡착을 방지하는 역할이 미약하여 웨이퍼의 표면에 이물질 및 잔류입자의 흡착이 발생하여 미세결함이 발생할 있다. 그리고 폴리머(140)가 20wt% 초과로 연마 슬러리(100)에 포함되는 경우, 응집물(200) 상에서 실리카(110)의 응집을 발생시켜 연마 시에 웨이퍼 표면에 결함을 발생시키는 원인을 제공할 수 있다.
한편, 연마 슬러리(100)는 첨가제(170)를 더 포함할 수 있다.
첨가제(170)는 킬레이트제(chelate), 방부제(Boicide), 계면활성제 및 이들을 혼합한 혼합물 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 킬레이트제(chelate)는 메탈 불순물과 배위결합을 할 수 있다. 이에 연마 슬러리(100) 상에서 실리카(110)가 응집되는 것을 방지할 수 있다.
상기 계면활성제는 웨이퍼의 표면을 연마 슬러리(100)에 대해서 친수성을 가지도록 표면을 개질할 수 있다. 게다가 상기 계면활성제는 웨이퍼의 표면 상에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
상기 방부제(Boicide)는 시간이 경과함에 따라 연마 슬러리(100)의 물성이 변화하는 것을 억제할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치(1)는 연마 슬러리(100)의 알카리(130) 또는 폴리머(140)의 투입량을 조절하여 응집물(200)의 70~90% 누적도수 입자크기를 90nm 이하로 개선함으로써 연마 슬러리(100)에 함유되는 물질이 웨이퍼 표면에 잔존함에 따라 기인된 결함의 발생을 억제할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치(1)는 응집물(200)의 누적도수의 입자크기가 90nm 이하일 경우에서, 13nm 또는 19nm 사이즈의 미세결함(LLS(Localized Light Scattering)) 수준이 100개 이하로 형성되어 웨이퍼 표면에 품질 높은 평탄도를 구현할 수 있다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 연마방법의 순서도이고, 도 5은 본 발명의 실시예들에 따른 연마 슬러리의 조성을 도시한 테이블이고, 도 6는 본 발명의 실시예에 따른 연마 슬러리의 응집물의 누적도수의 정의를 설명하기 위한 그래프이다. 여기서 도 4 내지 도 6는 중복설명을 회피하고 용이한 설명을 위해 도 1 내지 3을 인용하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼의 연마방법은 30nm 이상 내지 50nm 이하의 직경을 갖는 실리카(110), 및 알카리(130) 및 폴리머(140)를 포함하는 연마액(150)을 구비하고(S1), 연마액(150)에 실리카(110)가 응집되어 형성되는 응집물(200)을 형성한다. (S2)
그리고, 응집물(200)을 웨이퍼 상에 제공하여 연마 슬러리(100)를 형성한다. (S3)
그리고, 연마 슬러리(100)의 누적도수가 70% 내지 90%가 될 경우에 연마 슬러리(100)의 입경을 90nm 이하로 제어한다. (S4)
여기서 알칼리(130)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로, 150wt% 초과 내지 290wt%이하 범위로 조절하고, 연마 슬러리(100)의 Ph를 10.8 이상으로 제어한다.
실리카(110)는 30nm 이상 내지 50nm 이하 범위의 직경을 갖는 것을 사용하였으며, 응집물(200) 100wt%를 기준으로 9 wt% 이상 내지 12wt% 이하 범위로 연마 슬러리(100)에 포함시켰다.
연마 슬러리(100)의 Ph를 10.8 이상 제어하기 위해서 연마액(150)의 알카리(130)는 수산화암모늄(NH4OH)을 사용하였다. 그리고 알카리(130)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 150wt% 초과 내지 290wt%이하 범위로 연마 슬러리(100)에 포함시켰다.
폴리머(140)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 10 wt% 이상 내지 20wt% 이하 범위로 연마 슬러리(100)에 포함시켰다.
한편, 연마 슬러리(100)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 20wt% 이상 내지 40wt% 이하로 더 추가되는 보조 폴리머를 더 포함하였다.
그리고, 연마 슬러리(100)는 킬레이트제, 방부제, 계면활성제 및 이들을 혼합한 혼합물 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함시켰다.
여기서 알칼리(130)와 폴리머(140), 응집물(200)의 입자 사이즈의 상관 관계 및 누적도수의 상관 관계를 알아보기 위해 도 4의 테이블로 기재된 조성으로 응집물을 형성하였다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연마 슬러리(100)의 조성은 실리카(110)의 사이즈를 30nm 내지 50nm 범위이고, 9 wt% 내지 12wt%범위로 동일조건에서 연마액(150)에 사용되는 폴리머(140)와 알칼리(130) 함량을 조절하였다. 따라서 이하에서는 변경된 조건만을 기재하기로 한다.
이하에서는 연마 슬러리를 구분하기 위해 비교예의 연마 슬러리(100P)로 기재하고, 실시예1 내지 실시예4의 제1 연마 슬러리(100-1) 내지 제4 연마 슬러리(100-4)로 기재하여 구분하기로 한다.
비교예의 연마 슬러리(100P)에서는 알칼리(130)를 응집물(200) 100wt%를 기준으로 80wt% 내지 100wt%범위를 투입하였다. 이에 연마 슬러리(100P)의 Ph가 10.6으로 조절되었다. 그리고 폴리머(140)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 50wt%를 연마 슬러리(100P)에 투입하였다.
더욱이 비교예의 연마 슬러리(100)에서는 웨이퍼의 표면과 응집물(150)의 친수성을 확보하여 웨이퍼 표면을 보호하는 역할을 하는 폴리머(140)의 량을 증가시켜 보조 폴리머를 응집물(200) 100wt%를 기준으로 연마 슬러리(100P)에 100wt%를 더 투입하였다.
실시예 1의 제1 연마 슬러리(100-1)에는 알칼리(130)를 응집물(200) 100wt%를 기준으로 270wt% 내지 290wt% 범위를 투입하였다. 이에 제1 연마 슬러리(100-1)의 Ph가 10.8로 조절되었다. 그리고 폴리머(140)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 10wt% 내지 20wt%를 제1 연마 슬러리(100-1)에 투입하였다.
실시예 2의 제2 연마 슬러리(100-2)에는 알칼리(130)를 응집물(200) 100wt%를 기준으로 130wt% 내지 150wt%범위를 투입하였다. 이에 제2 연마 슬러리(100-2)의 Ph가 10.7로 조절되었다. 그리고 폴리머(140)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 10wt% 내지 20wt%를 제2 연마 슬러리(100-2)에 투입하였다.
여기서 실시예 2의 제2 연마 슬러리(100-2)에서는 실시예 1의 제1 연마 슬러리(100-1)와 비교를 위해 알카리(130)의 함량만 변경하였다.
실시예 3의 제3 연마 슬러리(100-3)에는 알칼리(130)를 응집물(200) 100wt%를 기준으로 270wt% 내지 290wt%범위를 투입하였다. 이에 제3 연마 슬러리(100-3)의 Ph가 10.8로 조절되었다. 그리고 폴리머(140)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 10wt% 내지 20wt%를 제3 연마 슬러리(100-3)에 투입하였다. 더욱이 실시예 3의 제3 연마 슬러리(100-3)는 웨이퍼의 표면과 응집물(150)의 친수성을 확보하여 웨이퍼 표면을 보호하는 역할을 하는 폴리머(140)의 량을 증가시켰다. 다시 말해, 보조 폴리머를 응집물(200) 100wt%를 기준으로 제3 연마 슬러리(100-3)에 20wt% 내지 40wt%를 더 투입하였다.
여기서 실시예 3의 제3 연마 슬러리(100-3)에서는 실시예 1의 제1 연마 슬러리(100-1)와 비교를 위해 폴리머(140)의 함량만 변경하였다.
실시예 4의 제4 연마 슬러리(100-4)에는 알칼리(130)를 응집물(200) 100wt%를 기준으로 270wt% 내지 290wt%범위를 투입하였다. 이에 제4 연마 슬러리(100-4)의 Ph가 10.8로 조절되었다. 그리고 폴리머(140)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 10wt% 내지 20wt%를 제4 연마 슬러리(100-4)에 투입하였다.
여기서 실시예 4의 제4 연마 슬러리(100-4)는 폴리머의 분자량에 따른 변화 정도를 판단하기 위해 제1 실시예의 조건에서 폴리머(140)의 분자량만 변경하였다.
한편 도 6에서 Q는 응집물(200)의 입자 사이즈의 분산도를 나타내고, X는 응집물(200)의 입자 사이즈에 따른 누적도수를 나타낸다.
도 6의 Q에 도시된 그래프와 같이, 실리카(110)는 소정의 입자 사이즈로 투입되고, 연마액(150)과 응집되면서 응집물(200)의 입자 사이즈는 소정의 사이즈로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 6의 Q에 도시된 분산도 그래프에서 피크점의 입자 사이즈가 50nm를 나타낸다면, 응집물(200)의 입자 사이즈는 50nm인 것들이 가장 많은 분포를 하고, 이를 중심으로 크거나 작은 입자들이 그래프와 같이 분포됨을 알 수 있다.
그리고 도 6의 X에 도시된 누적도수 그래프에서와 같이, 응집물(200)의 입자 중에서 사이즈가 10 내지 30% 범위에 속하는 입자는 A 영역에 배치될 수 있다.
그리고 도 6의 X에 도시된 누적도수 그래프에서와 같이, 응집물(200)의 입자 중에서 사이즈가 30 내지 50% 범위에 속하는 입자는 B 영역에 배치될 수 있다. 여기서 B 영역에 배치된 입자의 수는 A 영역에 배치된 입자의 수보다 상대적은 많은 입자들이 분포될 수 있다.
그리고 도 6의 X에 도시된 누적도수 그래프에서와 같이, 응집물(200)의 입자 중에서 사이즈가 50 내지 70% 범위에 속하는 입자는 C 영역에 배치될 수 고, 응집물(200)의 입자 중에서 사이즈가 70 내지 90% 범위에 속하는 입자는 D 영역에 배치될 수 있다.
다시 말해 응집물(200)의 입자 중에서 사이즈가 50 내지 70% 범위에 속하는 입자가 가장 많은 량으로 분포되고, 상대적으로 응집물(200)의 입자 중에서 사이즈가 70 내지 90% 범위로 속하는 입자 사이즈가 가장 적은량의 분포를 나타낼 수 있다.
이를 누적하여 그래프를 나타낸 것이 도 6의 X에 도시된 누적도수 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 응집물의 직경이 90nm의 입자들을 사용하여 웨이퍼 상에 남겨진 결함의 개수를 도시한 테이블이다. 여기서 도 7은 중복설명을 회피하고 용이한 설명을 위해 도 1 내지 6을 인용하여 설명하기로 한다.
비교예의 연마 슬러리(100P)의 특징으로, 연마 슬러리(100P)는 보조 폴리머가 추가되고, 알카리의 투입량이 80wt% 내지 100wt% 범위 투입으로 인해 Ph가 10.6으로 설정되었다.
여기서 비교예의 연마 슬러리(100P)를 사용하고, 누적도수가 10-30%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 58nm로 측정되었다. 그리고 누적도수가 30-50%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 76nm로 측정되었고, 누적도수가 50-70%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 88nm로 측정되었고, 누적도수가 70-90%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 143nm로 측정되었다.
상기와 같이, 응집물(200)의 입자 사이즈가 형성된 연마 슬러리(100P)를 통해 직경이 300nm 웨이퍼의 13nm 이하의 미세결함(LLS) 및 19nm 이하의 미세결함(LLS)를 측정한 결과를 도 7의 테이블로 정리하였다.
제1 연마 슬러리(100-1)를 사용하고, 누적도수가 10-30%, 30-50%, 50-70%, 70-90%인 모든 경우, 13nm 이하의 미세결함(LLS)은 260개가 측정되어 상당히 많은 량의 미세결함(LLS)이 형성됨을 알 수 있다.
그리고, 연마 슬러리(100P)를 사용하고, 누적도수의 모든 경우, 19nm 이하의 미세결함(LLS)은 26개가 측정되어 소량의 미세결함(LLS) 결함이 형성됨을 알 수 있다. 이는 미세결함(LLS)의 측정 사이즈가 확대되면서 미세결함(LLS)의 개수가 저감된 것으로 판단된다.
실시예1의 제1 연마 슬러리(100-1)의 특징으로, 제1 연마 슬러리(100-1)는 알카리의 투입량이 270wt% 내지 290wt% 범위 투입으로 인해 Ph가 10.8으로 설정되었다. 그리고 폴리머(140)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 10wt% 내지 20wt%를 제1 연마 슬러리(100-1)에 투입되었다.
여기서 실시예1의 제1 연마 슬러리(100-1)를 사용하고, 누적도수가 10-30%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 57nm로 측정되었다. 그리고 누적도수가 30-50%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 70nm로 측정되었고, 누적도수가 50-70%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 73nm로 측정되었고, 누적도수가 70-90%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 85nm로 측정되었다.
상기와 같이, 응집물(200)의 입자 사이즈가 형성된 제1 연마 슬러리(100-1)를 통해 직경이 300nm 웨이퍼의 13nm 이하의 미세결함(LLS) 및 19nm 이하의 미세결함(LLS)를 측정한 결과는 도 7에 정리하였다.
제1 연마 슬러리(100-1)를 사용하고, 누적도수가 10-30%, 30-50%, 50-70%, 70-90%인 모든 경우, 13nm 이하의 미세결함(LLS)은 68개가 측정되어 상당량 비교예보다 저감된 미세결함(LLS)이 형성됨을 알 수 있다.
그리고, 연마 슬러리(100P)를 사용하고, 누적도수의 모든 경우, 19nm 이하의 미세결함(LLS)은 최대 13개가 측정되어 소량의 미세결함(LLS) 결함이 형성됨을 알 수 있다. 이는 미세결함(LLS)의 측정 사이즈가 확대되면서 미세결함(LLS)의 개수가 저감된 것으로 판단된다.
실시예 2의 제2 연마 슬러리(100-2)의 특징으로, 제2 연마 슬러리(100-2)는 알카리의 투입량이 130wt% 내지 150wt% 범위 투입으로 인해 Ph가 10.7으로 설정되었다. 그리고 폴리머(140)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 10wt% 내지 20wt%를 제2 연마 슬러리(100-2)에 투입되었다.
다시 말해, 실시예 2의 제2 연마 슬러리(100-2)에서는 실시예 1의 제1 연마 슬러리(100-1)와 비교를 위해 알카리(130)의 함량만 변경하였다.
여기서 실시예 2의 제2 연마 슬러리(100-2)를 사용하고, 누적도수가 10-30%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 51nm로 측정되었다. 그리고 누적도수가 30-50%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 77nm로 측정되었고, 누적도수가 50-70%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 86nm로 측정되었고, 누적도수가 70-90%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 114nm로 측정되었다.
상기와 같이, 응집물(200)의 입자 사이즈가 형성된 제2 연마 슬러리(100-2)를 통해 직경이 300nm 웨이퍼의 13nm 이하의 미세결함(LLS) 및 19nm 이하의 미세결함(LLS)를 측정한 결과는 도 7 에 정리하였다.
제2 연마 슬러리(100-2)를 사용하고, 누적도수가 10-30%, 30-50%, 50-70%, 70-90%인 모든 경우, 13nm 이하의 미세결함(LLS)은 109개가 측정되어 상당량 비교예보다 저감된 미세결함(LLS)이 형성됨을 알 수 있다.
그러나 제1 연마 슬러리(100-1)을 사용한 경우보다 제2 연마 슬러리(100-2)를 사용한 경우가 미세결함(LLS)의 개수가 증가함에 따라 알카리(130) 투입량에 따라 미세결함(LLS) 형성의 차이점을 발생시키는 것을 알 수 있다.
그리고, 연마 슬러리(100P)를 사용하고, 누적도수의 모든 경우, 19nm 이하의 미세결함(LLS)은 21개가 측정되어 소량의 미세결함(LLS) 결함이 형성됨을 알 수 있다. 이는 미세결함(LLS)의 측정 사이즈가 확대되면서 미세결함(LLS)의 개수가 저감된 것으로 판단된다.
실시예 3의 제3 연마 슬러리(100-3)의 특징으로, 제3 연마 슬러리(100-3)는 알카리의 투입량이 270wt% 내지 290wt% 범위 투입으로 인해 Ph가 10.8로 설정되었다. 그리고 폴리머(140)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 10wt% 내지 20wt%를 제3 연마 슬러리(100-3)에 투입되었다.
다시 말해, 실시예 3의 제3 연마 슬러리(100-3)에서는 실시예 2의 제2 연마 슬러리(100-2)와 비교를 위해 보조 폴리머를 응집물(200) 100wt%를 기준으로 제3 연마 슬러리(100-3)에 20wt% 내지 40wt%를 더 투입하였다.
여기서 실시예 3의 제3 연마 슬러리(100-3)를 사용하고, 누적도수가 10-30%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 53nm로 측정되었다. 그리고 누적도수가 30-50%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 68nm로 측정되었고, 누적도수가 50-70%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 72nm로 측정되었고, 누적도수가 70-90%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 88nm로 측정되었다.
상기와 같이, 응집물(200)의 입자 사이즈가 형성된 제3 연마 슬러리(100-3)를 통해 직경이 300nm 웨이퍼의 13nm 이하의 미세결함(LLS) 및 19nm 이하의 미세결함(LLS)를 측정한 결과는 도 7에 정리하였다.
제3 연마 슬러리(100-3)를 사용하고, 누적도수가 10-30%, 30-50%, 50-70%, 70-90%인 모든 경우, 13nm 이하의 미세결함(LLS)은 80개가 측정되어 상당량 비교예보다 저감된 미세결함(LLS)이 형성됨을 알 수 있다.
그리고, 연마 슬러리(100P)를 사용하고, 누적도수의 모든 경우, 19nm 이하의 미세결함(LLS)은 18개가 측정되어 소량의 미세결함(LLS) 결함이 형성됨을 알 수 있다. 이는 미세결함(LLS)의 측정 사이즈가 확대되면서 미세결함(LLS)의 개수가 저감된 것으로 판단된다.
따라서 실시예 3의 제3 연마 슬러리(100-3)에서는 실시예 1의 제1 연마 슬러리(100-1)와 비교를 위해 폴리머(140)의 함량만 변경하였으나, 큰 차이가 발생되지 않는 것을 알 수 있다.
실시예 4의 제4 연마 슬러리(100-4)의 특징으로, 제4 연마 슬러리(100-4)는 알카리의 투입량이 270wt% 내지 290wt% 범위 투입으로 인해 Ph가 10.8로 설정되었다. 그리고 폴리머(140)는 응집물(200) 100wt%를 기준으로 10wt% 내지 20wt%를 제4 연마 슬러리(100-4)에 투입되었다.
여기서 실시예 4의 제4 연마 슬러리(100-4)는 폴리머의 분자량에 따른 변화 정도를 판단하기 위해 제1 실시예의 조건에서 폴리머의 분자량만 변경하였다.
여기서 실시예 4의 제4 연마 슬러리(100-4)를 사용하고, 누적도수가 10-30%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 56nm로 측정되었다. 그리고 누적도수가 30-50%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 68nm로 측정되었고, 누적도수가 50-70%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 71nm로 측정되었고, 누적도수가 70-90%일 경우, 응집물(200)의 입자 사이즈는 83nm로 측정되었다.
상기와 같이, 응집물(200)의 입자 사이즈가 형성된 제4 연마 슬러리(100-4)를 통해 직경이 300nm 웨이퍼의 13nm 이하의 미세결함(LLS) 및 19nm 이하의 미세결함(LLS)를 측정한 결과는 도 7에 정리하였다.
제4 연마 슬러리(100-4)를 사용하고, 누적도수가 10-30%, 30-50%, 50-70%, 70-90%인 모든 경우, 13nm 이하의 미세결함(LLS)은 75개가 측정되어 상당량 비교예보다 저감된 미세결함(LLS)이 형성됨을 알 수 있다.
그리고, 제4 연마 슬러리(100-4)를 사용하고, 누적도수의 모든 경우, 19nm 이하의 미세결함(LLS)은 18개가 측정되어 소량의 미세결함(LLS) 결함이 형성됨을 알 수 있다. 이는 미세결함(LLS)의 측정 사이즈가 확대되면서 미세결함(LLS)의 개수가 저감된 것으로 판단된다.
따라서 실시예 4의 제4 연마 슬러리(100-4)에서는 실시예 1의 제1 연마 슬러리(100-1)와 비교를 위해 폴리머(140)의 분자량만 변경하였으나, 큰 차이가 발생되지 않는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연마 슬러리(100)를 사용하여 웨이퍼 표면에 19nm 사이즈의 미세결함(LLS)의 형성개수는 모두 26개 이하로 측정되어 본 발명의 실시예에 따른 연마 슬러리(100)는 19nm 사이즈의 미세결함(LLS) 이항의 미세결함을 형성함을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 연마 슬러리(100)를 사용하여 웨이퍼 표면에 13nm 사이즈의 미세결함(LLS)의 형성개수는 68 내지 260개로 다양하게 형성됨을 알 수 있다. 여기서 연마 품질을 고려하게 되면 13nm 사이즈의 미세결함(LLS)의 형성개수는 100개 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
이에, 13nm 사이즈의 미세결함(LLS)의 형성개수가 100개 이하인 경우는 제1 연마 슬러리(100-1), 제3 연마 슬러리(100-3), 제4 연마 슬러리(100-4)임을 보이고 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 연마 슬러리(100)는 알카리를 투입량을 조절하는 것이 연마품질을 향상시키는 요인임을 알 수 있다.
더욱이 누적도수가 70% 내지 90%인 경우, 13nm 사이즈의 미세결함(LLS)의 형성개수가 증가하는데 있어, 가장 주요 요인은 응집물(200)의 입자 사이즈가 90nm 이하임을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치(1)는 연마 슬러리(100)의 알카리(130) 또는 폴리머(140)의 투입량을 조절하여 응집물(200)의 70~90% 누적도수 입자크기를 90nm 이하로 개선함으로써 연마 슬러리(100)에 함유되는 물질이 웨이퍼 표면에 잔존함에 따라 기인된 결함의 발생을 억제할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치(1)는 응집물(200)의 누적도수의 입자크기가 90nm 이하일 경우에서, 13nm 또는 19nm 사이즈의 미세결함(LLS(Localized Light Scattering)) 수준이 100개 이하로 형성되어 웨이퍼 표면에 품질 높은 평탄도를 구현할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치(1)는 연마 슬러리(100)의 알카리(130) 또는 폴리머(140)의 투입량을 조절하여 응집물(200)의 70~90% 누적도수 입자크기를 90nm 이하로 개선함으로써 연마 슬러리(100)에 함유되는 물질이 웨이퍼 표면에 잔존함에 따라 기인된 결함의 발생을 억제할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치(1)는 응집물(200)의 누적도수의 입자크기가 90nm 이하일 경우에서, 13nm 또는 19nm 사이즈의 미세결함(LLS(Localized Light Scattering)) 수준이 100개 이하로 형성되어 웨이퍼 표면에 품질 높은 평탄도를 구현할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양하게 변경 및 수정할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
1: 연마 장치 100: 연마 슬러리
110: 실리카 130: 알카리
140: 폴리머 170: 첨가제
200: 응집물

Claims (21)

  1. 알카리와 폴리머를 포함하는 연마액;
    상기 연마액에 실리카가 응집된 응집물; 및
    상기 실리카 및 응집물로 형성되며, Ph 10.8 이상의 연마 슬러리를 포함하고,
    상기 연마 슬러리의 누적도수가 70% 내지 90%가 될 경우에 상기 응집물의 입경은 90nm 이하인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 실리카는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 9 wt% 이상 내지 12wt% 이하 범위로 상기 연마 슬러리에 포함되는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 실리카는 30nm 이상 내지 50nm 이하 범위의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 연마액의 알카리는 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화암모늄(NH4OH)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 알카리는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 150wt% 초과 내지 290wt%이하 범위로 상기 연마 슬러리에 포함되는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 폴리머는 하이드록시 에틸셀룰로오스(hydroxyethylcellulose), 메틸 셀룰로오스, 하이드로 프로필 메틸 셀룰로오스(hydropropylmethylcellulose), 카보키시메치르세르로즈(carboxymethylcellulose), 히드록시프로필 셀룰로오스(hydroxypropylcellulose), 폴리아크릴산(polyacrylic acids), 폴리아크릴아미드(polyacrylamides), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycols), 폴리하이드록시 에테르 아크릴라이트(polyhydroxyetheracrylites), 전분, 말레산 공중합체(maleic acid copolymers), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리우레탄(polyurethanes) 및 이들을 혼합한 혼합물 중 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 폴리머는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 10 wt% 이상 내지 20wt% 이하 범위로 상기 연마 슬러리에 포함되는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 연마 슬러리는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 20wt% 이상 내지 40wt% 이하로 더 추가되는 보조 폴리머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 연마 슬러리는 킬레이트제, 방부제, 계면활성제 및 이들을 혼합한 혼합물 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 응집물의 누적도수의 입자크기가 90nm 이하일 경우에서, 13nm 사이즈 이하 또는 19nm 사이즈 이하의 미세결함(LLS(Localized Light Scattering)) 수준이 100개 이하인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  11. 30nm 이상 내지 50nm 이하의 직경을 갖는 실리카, 및 알카리 및 폴리머를 포함하는 연마액을 구비하는 단계;
    상기 연마액에 상기 실리카가 응집되어 형성되는 응집물을 형성하는 단계;
    상기 응집물을 웨이퍼 상에 제공하여 연마 슬러리를 형성하는 단계; 및
    상기 연마 슬러리의 누적도수가 70% 내지 90%가 될 경우에 상기 연마 슬러리의 입경을 90nm 이하로 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 알칼리는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 150wt% 초과 내지 290wt%이하 범위로 조절하고,
    상기 연마 슬러리의 Ph를 10.8 이상으로 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 연마 슬러리의 누적도수가 70% 내지 90%가 될 경우에 상기 연마 슬러리의 입경을 90nm 이하로 제어하는 단계는,
    직경 300mm 웨이퍼로 환산하여 13nm 사이즈의 미세결함이 100개 이하인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 연마 슬러리의 누적도수가 70% 내지 90%가 될 경우에 상기 연마 슬러리의 입경을 90nm 이하로 제어하는 단계는,
    직경 300mm 웨이퍼로 환산하여 19nm 사이즈의 미세결함이 100개 이하인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 실리카는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 9 wt% 이상 내지 12wt% 이하 범위로 상기 연마 슬러리에 포함되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 연마액의 알카리는 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화암모늄(NH4OH)을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마방법.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 알카리는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 150wt% 초과 내지 290wt%이하 범위로 상기 연마 슬러리에 포함시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마방법.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 폴리머는 하이드록시 에틸셀룰로오스(hydroxyethylcellulose), 메틸 셀룰로오스, 하이드로 프로필 메틸 셀룰로오스(hydropropylmethylcellulose), 카보키시메치르세르로즈(carboxymethylcellulose), 히드록시프로필 셀룰로오스(hydroxypropylcellulose), 폴리아크릴산(polyacrylic acids), 폴리아크릴아미드(polyacrylamides), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycols), 폴리하이드록시 에테르 아크릴라이트(polyhydroxyetheracrylites), 전분, 말레산 공중합체(maleic acid copolymers), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리우레탄(polyurethanes) 및 이들을 혼합한 혼합물 중 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마방법.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 폴리머는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 10 wt% 이상 내지 20wt% 이하 범위로 상기 연마 슬러리에 포함시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마방법.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 연마 슬러리는 상기 응집물 100wt%를 기준으로 20wt% 이상 내지 40wt% 이하로 더 추가되는 보조 폴리머를 더 포함시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마방법.
  20. 제11 항에 있어서,
    상기 연마 슬러리는 킬레이트제, 방부제, 계면활성제 및 이들을 혼합한 혼합물 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마방법.
  21. 제11 항에 있어서,
    상기 응집물의 누적도수의 입자크기가 90nm 이하일 경우에서, 13nm 사이즈 이하 또는 19nm 사이즈 이하의 미세결함(LLS(Localized Light Scattering)) 수준이 100개 이하인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마방법.
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