KR20220160944A - Slurry composition for sti process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 STI 공정용 연마 슬러리 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an abrasive slurry composition for an STI process.
반도체 소자가 다양해지고 고집적화됨에 따라 더욱 미세한 패턴 형성 기술이 사용되고 있으며, 그에 따라 반도체 소자의 표면 구조가 더욱 복잡해지고 표면 막들의 단차도 더욱 커지고 있다. 반도체 소자를 제조하는 데 있어서 기판 상에 형성된 특정한 막에서의 단차를 제거하기 위한 평탄화 기술로서 CMP(chemical mechanical polishing) 공정이 이용된다. 예를 들어, 층간 절연을 위해 과량으로 성막된 절연막을 제거하기 위한 공정으로 층간절연막(interlayer dielectric; ILD)과, 칩(chip)간 절연을 하는 얕은 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation; STI)용 절연막의 평탄화를 위한 공정 및 배선, 컨택 플러그, 비아 컨택 등과 같은 금속 도전막을 형성하기 위한 공정으로서 많이 사용되고 있다.As semiconductor devices are diversified and highly integrated, finer pattern formation technology is being used, and accordingly, the surface structure of semiconductor devices is becoming more complex and the level difference between surface films is getting larger. In manufacturing semiconductor devices, a chemical mechanical polishing (CMP) process is used as a planarization technique for removing steps in a specific film formed on a substrate. For example, an interlayer dielectric (ILD) as a process for removing an excessively formed insulating film for interlayer insulation, and an insulating film for shallow trench isolation (STI) that insulates between chips It is widely used as a process for planarization and a process for forming metal conductive films such as wiring, contact plugs, and via contacts.
STI 공정시에 패턴 폴리실리콘 막질을 보호하기 위해 절연막 층의 연마율은 높이고 폴리실리콘막 층의 연마율은 낮추는, 이른바 선택적인 연마특성이 요구된다.In order to protect the patterned polysilicon film quality during the STI process, so-called selective polishing characteristics, such as increasing the polishing rate of the insulating film layer and lowering the polishing rate of the polysilicon film layer, are required.
특히, 디바이스 구조 형성을 위하여 게이트(Gate) 폴리실리콘(Poly-Si) 막과 절연막인 산화막(Oxide)의 완벽한 분리 및 Gate간의 간섭을 방지하기 위하여 디싱 발생량이 작아야 한다. 연마특성에 따라 폴리실리콘 막질 위의 잔류 산화막이 발생되어 완벽한 소자분리를 형성하지 못할 수 있다.In particular, in order to completely separate the gate poly-Si film and the insulating oxide film for device structure formation and to prevent interference between gates, the amount of dishing should be small. Depending on the polishing characteristics, a residual oxide film may be generated on the polysilicon film, and perfect device isolation may not be formed.
한편, 낸드플래쉬 공정의 경우 게이트 형성이 수직으로 이루어짐으로써, 소자간 분리 및 공정 특성에 따라 디싱이 발생하는 특성이 요구된다. On the other hand, in the case of the NAND flash process, since the gate is formed vertically, separation between devices and dishing according to process characteristics are required.
따라서, 디싱 발생량을 조절할 수 있으며, 폴리실리콘의 잔류 산화막의 완벽한 제거가 이루어져야 한다.Therefore, the amount of dishing generated can be controlled, and the residual oxide film of polysilicon must be completely removed.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 폴리실리콘의 잔류 산화막 제거가 이루어지고, 폴리실리콘의 연마 정지와 동시에 디싱의 조절이 가능하여 우수한 디싱수준을 나타낼 수 있는, STI 공정용 연마 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to remove the residual oxide film of polysilicon and to control the dishing at the same time as the polishing of polysilicon is stopped, so that an excellent dishing level can be displayed, STI It is to provide a polishing slurry composition for a process.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 일 실시예에 따른 STI 공정용 연마 슬러리 조성물은, 연마입자를 포함하는 연마액; 및 디싱 조절제를 포함하는 첨가액;을 포함하고, 상기 디싱 조절제는, 유기산을 포함하는 것일 수 있다.An abrasive slurry composition for an STI process according to an embodiment of the present invention includes an abrasive liquid containing abrasive particles; and an additive solution including a dishing control agent, wherein the dishing control agent may include an organic acid.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 금속산화물은 세리아, 실리카, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the abrasive particles include at least one selected from the group consisting of a metal oxide, a metal oxide coated with an organic or inorganic material, and the metal oxide in a colloidal state, wherein the metal oxide includes ceria, It may contain at least one selected from the group consisting of silica, zirconia, alumina, titania, barium titania, germania, mangania, and magnesia.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는, 액상법으로 제조되고, 연마입자 표면이 양전하를 갖도록 분산되어 있는 것일 수 있다.In one embodiment, the abrasive particles may be prepared by a liquid phase method and dispersed so that the surfaces of the abrasive particles have positive charges.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자의 크기는, 10 nm 내지 200 nm의 1차 입자, 30 nm 내지 300 nm의 2차 입자를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the size of the abrasive particles may include primary particles of 10 nm to 200 nm and secondary particles of 30 nm to 300 nm.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.In one embodiment, the abrasive particles may be 0.1% to 10% by weight of the polishing slurry composition for the STI process.
일 실시형태에 있어서, 상기 유기산은, 탄소수 1 내지 2인 유기산, 탄소수 3 이상인 유기산 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the organic acid may include an organic acid having 1 to 2 carbon atoms, an organic acid having 3 or more carbon atoms, or both.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소수 1 내지 2인 유기산은, 아세트산, 포름산 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the organic acid having 1 to 2 carbon atoms may include acetic acid, formic acid, or both.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소수 3 이상인 유기산은, 락트산, 프로피온산, 글리콜산, 시트르산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 말레산, 푸마르산, 프탈산, 글리콜산, 글루콘산, 살리실산 및 말산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the organic acid having 3 or more carbon atoms is selected from the group consisting of lactic acid, propionic acid, glycolic acid, citric acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, glycolic acid, gluconic acid, salicylic acid and malic acid It may include at least one selected from.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소수 1 내지 2인 유기산 : 상기 탄소수 3 이상인 유기산의 함량 비율은 1 내지 3 : 1 내지 3 (질량비)인 것일 수 있다.In one embodiment, the organic acid having 1 to 2 carbon atoms: The content ratio of the organic acid having 3 or more carbon atoms may be 1 to 3: 1 to 3 (mass ratio).
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소수 1 내지 2인 유기산은, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 0.1 중량%이고, 상기 탄소수 3 이상인 유기산은, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 0.1 중량%인 것일 수 있다.In one embodiment, the organic acid having 1 to 2 carbon atoms is 0.001% to 0.1% by weight of the polishing slurry composition for the STI process, and the organic acid having 3 or more carbon atoms is 0.001% by weight of the polishing slurry composition for the STI process. to 0.1% by weight.
일 실시형태에 있어서, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물의 pH는 2 내지 7의 범위인 것일 수 있다.In one embodiment, the pH of the polishing slurry composition for the STI process may be in the range of 2 to 7.
일 실시형태에 있어서, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물의 제타전위는 +20 mV 내지 +60 mV의 범위인 것일 수 있다.In one embodiment, the zeta potential of the polishing slurry composition for the STI process may be in the range of +20 mV to +60 mV.
일 실시형태에 있어서, 연마대상막은 실리콘 산화막이고, 연마정지막은 폴리실리콘막인 것일 수 있다.In one embodiment, the polishing target film may be a silicon oxide film, and the polishing stop film may be a polysilicon film.
일 실시형태에 있어서, 폴리실리콘막 연마량은 15 Å 이하인 것일 수 있다.In one embodiment, the polishing amount of the polysilicon film may be 15 Å or less.
일 실시형태에 있어서, 상기 폴리실리콘막을 연마한 후에 실리콘 산화막 영역에서 디싱 발생량이 100 Å 내지 500 Å인 것일 수 있다.In one embodiment, after polishing the polysilicon film, the amount of dishing generated in the silicon oxide film region may be 100 Å to 500 Å.
본 발명의 일 실시예에 따른 STI 공정용 연마 슬러리 조성물은, 반도체 소자의 얕은 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation; STI) 연마 후 산화막 잔여물(residue)이 없으며, 디싱 발생 성분 및 디싱 발생 억제 성분의 혼합으로 폴리실리콘의 연마 정지와 동시에 디싱의 조절이 가능하여 우수한 디싱 수준을 나타낼 수 있다.The polishing slurry composition for an STI process according to an embodiment of the present invention has no oxide film residue after shallow trench isolation (STI) polishing of a semiconductor device, and contains a dishing generating component and a dishing suppression component. By mixing, polishing of polysilicon is stopped and dishing can be controlled at the same time, so an excellent level of dishing can be displayed.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes can be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents or substitutes to the embodiments are included within the scope of rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 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.Terms used in the examples are used only for descriptive purposes and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description will be omitted.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless stated to the contrary, descriptions described in one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed descriptions will be omitted to the extent of overlap.
이하, 본 발명의 STI 공정용 연마 슬러리 조성물에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the polishing slurry composition for the STI process of the present invention will be described in detail with reference to Examples and drawings. However, the present invention is not limited to these examples and drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 STI 공정용 연마 슬러리 조성물은, 연마입자를 포함하는 연마액; 및 디싱 조절제를 포함하는 첨가액;을 포함하고, 상기 디싱 조절제는, 유기산을 포함하는 것일 수 있다.An abrasive slurry composition for an STI process according to an embodiment of the present invention includes an abrasive liquid containing abrasive particles; and an additive solution including a dishing control agent, wherein the dishing control agent may include an organic acid.
본 발명의 일 실시예에 따른 STI 공정용 연마 슬러리 조성물은, 반도체 소자의 얕은 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation; STI) 연마 후 산화막 잔여물(residue)이 없으며, 디싱 발생 성분 및 디싱 발생 억제 성분의 혼합으로 폴리실리콘의 연마 정지와 동시에 디싱의 조절이 가능하여 우수한 디싱 수준을 나타낼 수 있다.The polishing slurry composition for an STI process according to an embodiment of the present invention has no oxide film residue after shallow trench isolation (STI) polishing of a semiconductor device, and contains a dishing generating component and a dishing suppression component. By mixing, polishing of polysilicon is stopped and dishing can be controlled at the same time, so an excellent level of dishing can be displayed.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 금속산화물은 세리아, 실리카, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the abrasive particles include at least one selected from the group consisting of a metal oxide, a metal oxide coated with an organic or inorganic material, and the metal oxide in a colloidal state, wherein the metal oxide includes ceria, It may contain at least one selected from the group consisting of silica, zirconia, alumina, titania, barium titania, germania, mangania, and magnesia.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는, 액상법으로 제조되고, 연마입자 표면이 양전하를 갖도록 분산되어 있는 것일 수 있다.In one embodiment, the abrasive particles may be prepared by a liquid phase method and dispersed so that the surfaces of the abrasive particles have positive charges.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자의 크기는, 10 nm 내지 200 nm의 1차 입자, 30 nm 내지 300 nm의 2차 입자를 포함하는 것일 수 있다. 상기 연마입자의 평균 입경의 측정은, 주사전자현미경 분석 또는 동적광산란으로 측정될 수 있는 시야 범위 내에 있는 복수의 입자의 입경의 평균값이다. 1차 입자의 크기에 있어서, 입자 균일성을 확보하기 위해서 200 nm 이하이어야 하며, 10 nm 미만인 경우에는 연마율이 저하될 수 있고, 상기 CMP 슬러리 조성물 중 2차 입자의 크기에 있어서, 2차 입자의 크기가 30 nm 미만인 경우 밀링으로 인하여 작은 입자가 과도하게 발생하면 세정성이 저하되고, 웨이퍼 표면에 과량의 결함이 발생하며, 300 nm를 초과하는 경우 과잉 연마가 이루어져 선택비 조절이 어려워지고, 디싱, 침식 및 표면 결함이 발생할 가능성이 있다.In one embodiment, the size of the abrasive particles may include primary particles of 10 nm to 200 nm and secondary particles of 30 nm to 300 nm. The measurement of the average particle diameter of the abrasive particles is an average value of the particle diameters of a plurality of particles within a field of view that can be measured by scanning electron microscopy or dynamic light scattering. In the size of the primary particle, it should be 200 nm or less to ensure particle uniformity, and if it is less than 10 nm, the polishing rate may decrease, and in the size of the secondary particle in the CMP slurry composition, the secondary particle When the size of is less than 30 nm, excessive generation of small particles due to milling deteriorates detergency, excessive defects occur on the wafer surface, and when it exceeds 300 nm, excessive polishing occurs, making it difficult to control the selectivity, Dishing, erosion and surface defects are likely to occur.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는 단일 사이즈 입자 이외에도, 다분산(multi dispersion) 형태의 입자분포를 포함하는 혼합입자를 사용할 수 있는데, 예를 들어, 2종의 상이한 평균입도를 가지는 연마입자가 혼합되어 바이모달(bimodal) 형태의 입자 분포를 가지거나 3종의 상이한 평균입도를 가지는 연마입자가 혼합되어 3가지 피크를 보이는 입도 분포를 가지는 것일 수 있다. 또는, 4종 이상의 상이한 평균입도를 가지는 연마입자가 혼합되어 다분산 형태의 입자분포를 가질 수 있다. 상대적으로 큰 연마입자와 상대적으로 작은 연마입자가 혼재함으로써 더 우수한 분산성을 가지며, 웨이퍼 표면에 스크래치를 감소시키는 효과를 기대할 수 있다.In one embodiment, the abrasive particles may include mixed particles having a multi-dispersion type of particle distribution in addition to single-sized particles. For example, abrasive particles having two different average particle sizes may be used. It may be mixed to have a bimodal particle distribution or to have a particle size distribution showing three peaks by mixing abrasive particles having three different average particle sizes. Alternatively, four or more types of abrasive particles having different average particle sizes may be mixed to form a polydisperse particle distribution. By mixing relatively large abrasive particles and relatively small abrasive particles, it has better dispersibility and an effect of reducing scratches on the wafer surface can be expected.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자의 형상은 구형, 각형, 침상 형상 및 판상 형상으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 구형인 것일 수 있다.In one embodiment, the shape of the abrasive particles may include at least one selected from the group consisting of spherical, prismatic, needle-shaped and plate-shaped, preferably spherical.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는 단결정성인 것일 수 있다. 단결정성 연마입자를 사용할 경우, 다결정성 연마 입자 대비 스크래치 저감 효과를 달성할 수 있으며, 디싱이 개선될 수 있으며, 연마 후 세정성이 개선될 수 있다.In one embodiment, the abrasive particles may be monocrystalline. When monocrystalline abrasive particles are used, a scratch reduction effect can be achieved compared to polycrystalline abrasive particles, dishing can be improved, and cleaning properties after polishing can be improved.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다. 상기 연마입자의 함량이 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 미만인 경우 연마 속도가 감소되는 문제가 있고, 10 중량% 초과인 경우 연마속도가 너무 높고, 연마입자 수의 증가로 인하여 표면의 잔류하게 되는 입자 흡착성에 의하여 표면 결함을 발생시킬 수 있다.In one embodiment, the abrasive particles may be 0.1% to 10% by weight of the polishing slurry composition for the STI process. If the content of the abrasive particles is less than 0.1% by weight of the polishing slurry composition for the STI process, there is a problem that the polishing rate is reduced, and if it is more than 10% by weight, the polishing rate is too high and the number of abrasive particles increases. Surface defects may be generated by particle adsorption.
일 실시형태에 있어서, 상기 유기산은, 탄소수 1 내지 2인 유기산, 탄소수 3 이상인 유기산 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 유기산은 탄소수 1 내지 2인 유기산 및 탄소수 3 이상인 유기산 모두를 포함하는 것일 수 있다. In one embodiment, the organic acid may include an organic acid having 1 to 2 carbon atoms, an organic acid having 3 or more carbon atoms, or both. Preferably, the organic acid may include both an organic acid having 1 to 2 carbon atoms and an organic acid having 3 or more carbon atoms.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소수 1 내지 2인 유기산은, 디싱 발생량을 증가시키는 역할을 한다. 탄소수가 적은 유기산의 경우, 패턴 웨이퍼에서의 수소결합이 약하게 작용하여 디싱이 발생된다.In one embodiment, the organic acid having 1 to 2 carbon atoms serves to increase the amount of dishing. In the case of an organic acid having a small number of carbon atoms, hydrogen bonding in the pattern wafer is weak and dishing occurs.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소수 1 내지 2인 유기산은, 아세트산, 포름산 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the organic acid having 1 to 2 carbon atoms may include acetic acid, formic acid, or both.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소수 3 이상인 유기산은, 디싱 발생량을 억제시키는 역할을 한다. 탄소수가 3개 이상의 유기산의 경우 패턴 웨이퍼에서의 수소결합이 강하게 작용하여 디싱이 억제된다.In one embodiment, the organic acid having 3 or more carbon atoms serves to suppress the amount of dishing. In the case of an organic acid having 3 or more carbon atoms, dishing is suppressed due to strong hydrogen bonding in the pattern wafer.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소수 3 이상인 유기산은, 락트산, 프로피온산, 글리콜산, 시트르산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 말레산, 푸마르산, 프탈산, 글리콜산, 글루콘산, 살리실산 및 말산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the organic acid having 3 or more carbon atoms is selected from the group consisting of lactic acid, propionic acid, glycolic acid, citric acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, glycolic acid, gluconic acid, salicylic acid and malic acid It may include at least one selected from.
따라서, 디싱 발생 성분 및 디싱 발생 억제 성분의 혼합으로 폴리실리콘의 연마 정지와 동시에 디싱의 조절이 가능하여 우수한 디싱 수준을 나타낼 수 있다.Therefore, by mixing the dishing generating component and the dishing suppression component, it is possible to control the dishing at the same time as the polishing of the polysilicon is stopped, thereby exhibiting an excellent level of dishing.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소수 1 내지 2인 유기산 : 상기 탄소수 3 이상인 유기산의 함량 비율은 1 내지 3 : 1 내지 3 (질량비)인 것일 수 있다. 바람직하게는, 1: 1 내지 3, 1: 1 내지 2.5, 1 내지 3:1, 또는 1.5 내지 3:1인 것일 수 있다.In one embodiment, the organic acid having 1 to 2 carbon atoms: The content ratio of the organic acid having 3 or more carbon atoms may be 1 to 3: 1 to 3 (mass ratio). Preferably, it may be 1:1 to 3, 1:1 to 2.5, 1 to 3:1, or 1.5 to 3:1.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소수 1 내지 2인 유기산은, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 0.1 중량%, 0.01 중량% 내지 0.1 중량%, 또는 0.01 중량% 내지 0.05 중량%이고, 상기 탄소수 3 이상인 유기산은, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 0.1 중량%, 0.01 중량% 내지 0.1 중량%, 또는 0.01 중량% 내지 0.05 중량% 인 것일 수 있다.In one embodiment, the organic acid having 1 to 2 carbon atoms is 0.001% to 0.1% by weight, 0.01% to 0.1% by weight, or 0.01% to 0.05% by weight of the polishing slurry composition for the STI process, the The organic acid having 3 or more carbon atoms may be present in an amount of 0.001 wt% to 0.1 wt%, 0.01 wt% to 0.1 wt%, or 0.01 wt% to 0.05 wt% of the polishing slurry composition for the STI process.
일 실시형태에 있어서, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물의 pH는 2 내지 7의 범위인 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물의 pH는 2 내지 6, 3 내지 6, 또는 3 내지 5 의 범위인 것일 수 있다. 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물의 pH가 상기 범위를 벗어나는 경우, 연마 속도 및 분산 안정성이 저하되고, 디싱, 표면 불균형과 같은 결함을 발생시킬 수 있다.In one embodiment, the pH of the polishing slurry composition for the STI process may be in the range of 2 to 7. Preferably, the pH of the polishing slurry composition for the STI process may be in the range of 2 to 6, 3 to 6, or 3 to 5. When the pH of the polishing slurry composition for the STI process is out of the above range, the polishing rate and dispersion stability may decrease, and defects such as dishing and surface imbalance may occur.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마액의 pH는 2 내지 5, 또는 2 내지 4인 것일 수 있고, 상기 첨가액의 pH는 4 내지 7, 또는 5 내지 6인 것일 수 있다.In one embodiment, the polishing liquid may have a pH of 2 to 5 or 2 to 4, and the addition liquid may have a pH of 4 to 7 or 5 to 6.
일 실시형태에 있어서, 연마액과 디싱 조절제를 따로 준비하여 연마 직전 혼합하여 사용하는 2액형 형태로 제공될 수 있고, 연마액과 디싱 조절제가 혼합되어 있는 1액형 형태로 제공될 수도 있다. 2액형 형태로 사용시 폴리실리콘막의 STI 패턴에서 잔유물(residue)가 없으며 디싱 방지 성능이 향상되고, 높은 선택비를 가질 수 있어 패턴 웨이퍼의 단차 제거 능력 우수하다.In one embodiment, the polishing liquid and the dishing control agent may be prepared separately and used in a two-component form mixed immediately before polishing, or may be provided in a one-component form in which the polishing liquid and the dishing control agent are mixed. When used in a two-component form, there is no residue in the STI pattern of the polysilicon film, dishing prevention performance is improved, and it can have a high selectivity, so the step removal ability of the pattern wafer is excellent.
일 실시형태에 있어서, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물은 양(positive)의 전하를 나타내는 포지티브 슬러리 조성물일 수 있다.In one embodiment, the polishing slurry composition for the STI process may be a positive slurry composition exhibiting a positive charge.
일 실시형태에 있어서, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물의 제타전위는 +20 mV 내지 +60 mV의 범위인 것일 수 있다. 양으로 하전된 연마입자로 인하여, 높은 분산 안정성을 유지하여 연마입자의 응집이 발생하지 않아 마이크로-스크래치 발생을 감소시킬 수 있다.In one embodiment, the zeta potential of the polishing slurry composition for the STI process may be in the range of +20 mV to +60 mV. Due to the positively charged abrasive particles, high dispersion stability is maintained and agglomeration of the abrasive particles does not occur, thereby reducing the occurrence of micro-scratches.
일 실시형태에 있어서, 연마대상막은 실리콘 산화막이고, 연마정지막은 폴리실리콘막인 것일 수 있다.In one embodiment, the polishing target film may be a silicon oxide film, and the polishing stop film may be a polysilicon film.
일 실시형태에 있어서, 폴리실리콘막 연마량은 15 Å 이하, 바람직하게는 10 Å 이하인 것일 수 있다.In one embodiment, the polishing amount of the polysilicon film may be 15 Å or less, preferably 10 Å or less.
일 실시형태에 있어서, 패턴웨이퍼를 연마할 때, 폴리실리콘막 노출 시 연마정지 한 후 트렌치 영역의 실리콘 산화막은 5 % 내지 30 % 감소하는 것일 수 있다.In one embodiment, when the pattern wafer is polished, the silicon oxide film in the trench region may decrease by 5% to 30% after polishing is stopped when the polysilicon film is exposed.
일 실시형태에 있어서, 상기 폴리실리콘막을 연마한 후에 실리콘 산화막 영역에서 디싱 발생량이 100 Å 내지 500 Å인 것일 수 있다. 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물이 지나치게 높은 연마 선택비를 나타내는 경우, 실리콘 산화막 영역이 과연마되어 디싱 발생량이 증가할 수 있으나, 본 발명에서 디싱 발생 성분 및 디싱 발생 억제 성분을 모두 포함하는 유기산을 포함함으로써 폴리실리콘의 연마 정지와 동시에 디싱의 조절이 가능하여 우수한 디싱 수준을 나타낼 수 있다.In one embodiment, after polishing the polysilicon film, the amount of dishing generated in the silicon oxide film region may be 100 Å to 500 Å. If the polishing slurry composition for the STI process exhibits an excessively high polishing selectivity, the silicon oxide film region may be over-polished and the dishing generation amount may increase. By doing so, it is possible to control the dishing simultaneously with stopping the polishing of the polysilicon, thereby exhibiting an excellent level of dishing.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples and comparative examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.
[실시예 1][Example 1]
입자크기가 60 nm인 콜로이달 세리아 연마입자 2.5 중량%, 분산제로 폴리 글리세린 0.25 중량%을 포함하는 pH 3의 연마액을 제조하였다. A polishing liquid having a pH of 3 containing 2.5% by weight of colloidal ceria abrasive particles having a particle size of 60 nm and 0.25% by weight of polyglycerin as a dispersant was prepared.
디싱조절제로 락트산 0.03 중량% 및 아세트산 0.02 중량%을 포함하는 pH 5.5의 첨가액을 제조하였다.An additive solution having a pH of 5.5 containing 0.03% by weight of lactic acid and 0.02% by weight of acetic acid as a dishing control agent was prepared.
상기 연마액 (DIW를 사용하여 Slurry:DIW=1:6 희석비로 희석하여 사용) 및 첨가액을 혼합하여 STI 공정용 연마 슬러리 조성물을 제조하였다.A polishing slurry composition for an STI process was prepared by mixing the polishing liquid (diluted using DIW at a dilution ratio of Slurry:DIW = 1:6) and an additive liquid.
[실시예 2][Example 2]
실시예 1에서, 디싱조절제로서 락트산 0.012 중량%, 아세트산 0.03 중량%를 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 제조하였다.In Example 1, it was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.012% by weight of lactic acid and 0.03% by weight of acetic acid were added as dishing control agents.
[실시예 3][Example 3]
실시예 1에서, 디싱조절제로서 프로피온산 0.04 중량%, 아세트산 0.02 중량%를 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 제조하였다.In Example 1, it was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.04% by weight of propionic acid and 0.02% by weight of acetic acid were added as dishing regulators.
[실시예 4][Example 4]
실시예 3에서, 디싱조절제로서 프로피온산 0.016 중량%, 아세트산 0.03 중량%를 첨가한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일하게 제조하였다.In Example 3, it was prepared in the same manner as in Example 3, except that 0.016% by weight of propionic acid and 0.03% by weight of acetic acid were added as dishing regulators.
[비교예 1][Comparative Example 1]
실시예 1에서, 디싱조절제로서 아세트산 0.04 중량%만을 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 제조하였다.In Example 1, it was prepared in the same manner as in Example 1, except that only 0.04% by weight of acetic acid was added as a dishing control agent.
[비교예 2][Comparative Example 2]
실시예 1에서, 디싱조절제로서 락트산 0.06 중량%만을 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 제조하였다.In Example 1, it was prepared in the same manner as in Example 1, except that only 0.06% by weight of lactic acid was added as a dishing control agent.
[비교예 3][Comparative Example 3]
실시예 1에서, 디싱조절제로서 프로피온산 0.08 중량%만을 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 제조하였다.In Example 1, it was prepared in the same manner as in Example 1, except that only 0.08% by weight of propionic acid was added as a dishing control agent.
[연마 조건][Polishing conditions]
1. 연마기: AP-01 (300 mm, KC-TECH 社)1. Grinding Machine: AP-01 (300 mm, KC-TECH Co.)
2. 패드: IC 1000 (DOW 社)2. Pad: IC 1000 (DOW Company)
3. 연마 시간: 60 sec3. Grinding time: 60 sec
4. 플레이튼 RPM (Platen RPM): 50 rpm4. Platen RPM: 50 rpm
5. 스핀들 RPM (Spindle RPM): 53 rpm5. Spindle RPM: 53 rpm
6. 압력: 2.3 psi6. Pressure: 2.3 psi
7. 유량 (Flow rate): 120 ml/min(연마액):80 ml/min(첨가액)7. Flow rate: 120 ml/min (abrasive liquid): 80 ml/min (additive liquid)
8. 사용된 웨이퍼: TEOS 2 ㎛ Blanket Wafer, STI Poly Pattern Wafer (Trench 2,000)(Poly 2.000 Å)(TEOS 4000 Å)8. Wafers used: TEOS 2 ㎛ Blanket Wafer, STI Poly Pattern Wafer (Trench 2,000) (Poly 2.000 Å) (TEOS 4000 Å)
실시예 1 내지 4의 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 및 비교예 1 내지 3의 연마 슬러리 조성물을 이용하여 산화막 블랭킷 웨이퍼 및 패턴 웨이퍼를 상기 연마 조건에 따라 패턴웨이퍼 연마 30초 진행 후 폴리실리콘 연마량 및 트렌치 산화막 잔량 측정 후 추가 연마에 따른 트렌치 산화막 잔량을 측정하였다.Polysilicon polishing amount and trench after pattern wafer polishing for 30 seconds using the polishing slurry compositions for the STI process of Examples 1 to 4 and the polishing slurry compositions of Comparative Examples 1 to 3 according to the above polishing conditions After measuring the amount of residual oxide film, the amount of residual oxide film in the trench following additional polishing was measured.
하기 표 1은 입자 함량, 디싱조절제 함량, 폴리실리콘 감소량, 트렌치 산화막 잔량 및 디싱 발생량을 나타낸 것이다.Table 1 below shows the particle content, dishing control agent content, polysilicon reduction amount, trench oxide remaining amount, and dishing generation amount.
1comparative example
One
2comparative example
2
3comparative example
3
1Example
One
2Example
2
3Example
3
4Example
4
(디싱조절제)additive
(Dishing regulator)
/아세트산lactic acid
/acetic acid
/아세트산lactic acid
/acetic acid
/아세트산propionic acid
/acetic acid
/아세트산propionic acid
/acetic acid
(wt%)content
(wt%)
(Å)Amount of polysilicon reduction
(Å)
산화막 잔량
(Å)trench
Residual amount of oxide film
(Å)
(Å)amount of dishing
(Å)
표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 STI 공정용 연마 슬러리 조성물을 이용하여 연마하면, 폴리 감소량은 10 Å 이하이고, 트렌치 산화막의 디싱 발생량은 100 Å 내지 500 Å인 것을 확인할 수 있다. 비교예 1 내지 3의 슬러리 조성물을 이용하였을 경우 폴리실리콘 감소량은 10 Å 이하로 작지만 디싱 발생량이 너무 크거나(비교예 1) 너무 작은 것(비교예 2, 3)을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, when polishing was performed using the polishing slurry compositions for the STI process according to Examples 1 to 4, the amount of poly reduction was 10 Å or less, and the amount of dishing of the trench oxide film was 100 Å to 500 Å. have. When the slurry compositions of Comparative Examples 1 to 3 were used, the polysilicon reduction amount was as small as 10 Å or less, but the amount of dishing generated was too large (Comparative Example 1) or too small (Comparative Examples 2 and 3).
따라서, 본 발명의 STI 공정용 연마 슬러리 조성물을 이용할 경우 폴리실리콘막의 연마 정지와 동시에 디싱 수준을 조절하여 우수한 연마 특성을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.Therefore, it can be confirmed that when the polishing slurry composition for the STI process of the present invention is used, excellent polishing characteristics can be realized by controlling the level of dishing while polishing the polysilicon film is stopped.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques may be performed in an order different from the method described, and/or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. may be combined or combined in a different form than the method described, or other components may be used. Or even if it is replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims are within the scope of the following claims.
Claims (15)
디싱 조절제를 포함하는 첨가액;
을 포함하고,
상기 디싱 조절제는, 유기산을 포함하는 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
an abrasive liquid containing abrasive particles; and
an additive solution containing a dishing control agent;
including,
The dishing control agent comprises an organic acid,
An abrasive slurry composition for an STI process.
상기 연마입자는,
금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 금속산화물은 세리아, 실리카, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 1,
The abrasive particles,
It includes at least one selected from the group consisting of a metal oxide, a metal oxide coated with an organic or inorganic material, and the metal oxide in a colloidal state,
The metal oxide includes at least one selected from the group consisting of ceria, silica, zirconia, alumina, titania, barium titania, germania, mangania, and magnesia,
An abrasive slurry composition for an STI process.
상기 연마입자는, 액상법으로 제조되고, 연마입자 표면이 양전하를 갖도록 분산되어 있는 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 1,
The abrasive particles are prepared by a liquid phase method, and the surface of the abrasive particles is dispersed so as to have a positive charge,
An abrasive slurry composition for an STI process.
상기 연마입자의 크기는, 10 nm 내지 200 nm의 1차 입자, 30 nm 내지 300 nm의 2차 입자를 포함하는 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 1,
The size of the abrasive particles includes primary particles of 10 nm to 200 nm and secondary particles of 30 nm to 300 nm,
An abrasive slurry composition for an STI process.
상기 연마입자는, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 1,
The abrasive particles are 0.1% to 10% by weight of the polishing slurry composition for the STI process,
An abrasive slurry composition for an STI process.
상기 유기산은,
탄소수 1 내지 2인 유기산, 탄소수 3 이상인 유기산 또는 이 둘을 포함하는 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 1,
The organic acid is
An organic acid having 1 to 2 carbon atoms, an organic acid having 3 or more carbon atoms, or containing both,
An abrasive slurry composition for an STI process.
상기 탄소수 1 내지 2인 유기산은, 아세트산, 포름산 또는 이 둘을 포함하는 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 6,
The organic acid having 1 to 2 carbon atoms includes acetic acid, formic acid or both,
An abrasive slurry composition for an STI process.
상기 탄소수 3 이상인 유기산은, 락트산, 프로피온산, 글리콜산, 시트르산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 말레산, 푸마르산, 프탈산, 글리콜산, 글루콘산, 살리실산 및 말산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 6,
The organic acid having 3 or more carbon atoms is at least one selected from the group consisting of lactic acid, propionic acid, glycolic acid, citric acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, glycolic acid, gluconic acid, salicylic acid and malic acid Which includes,
An abrasive slurry composition for an STI process.
상기 탄소수 1 내지 2인 유기산 : 상기 탄소수 3 이상인 유기산의 함량 비율은 1 내지 3 : 1 내지 3 (질량비)인 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 6,
The content ratio of the organic acid having 1 to 2 carbon atoms: the content ratio of the organic acid having 3 or more carbon atoms is 1 to 3: 1 to 3 (mass ratio),
An abrasive slurry composition for an STI process.
상기 탄소수 1 내지 2인 유기산은, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 0.1 중량%이고,
상기 탄소수 3 이상인 유기산은, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 0.1 중량%인 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 6,
The organic acid having 1 to 2 carbon atoms is 0.001% to 0.1% by weight of the polishing slurry composition for the STI process,
The organic acid having 3 or more carbon atoms is 0.001% to 0.1% by weight of the polishing slurry composition for the STI process,
An abrasive slurry composition for an STI process.
상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물의 pH는 2 내지 7의 범위인 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 1,
The pH of the polishing slurry composition for the STI process is in the range of 2 to 7,
An abrasive slurry composition for an STI process.
상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물의 제타전위는 +20 mV 내지 +60 mV의 범위인 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 1,
The zeta potential of the polishing slurry composition for the STI process is in the range of +20 mV to +60 mV,
An abrasive slurry composition for an STI process.
연마대상막은 실리콘 산화막이고, 연마정지막은 폴리실리콘막인 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 1,
The film to be polished is a silicon oxide film, and the polishing stop film is a polysilicon film,
An abrasive slurry composition for an STI process.
폴리실리콘막 연마량은 15 Å 이하인 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 13,
The polysilicon film polishing amount is 15 Å or less,
An abrasive slurry composition for an STI process.
폴리실리콘막을 연마한 후에 실리콘 산화막 영역에서 디싱 발생량이 100 Å 내지 500 Å인 것인,
STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
According to claim 13,
The amount of dishing generated in the silicon oxide film region after polishing the polysilicon film is 100 Å to 500 Å,
An abrasive slurry composition for an STI process.
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