WO2020130256A1 - Sti 공정용 연마 슬러리 조성물 - Google Patents

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WO2020130256A1
WO2020130256A1 PCT/KR2019/008531 KR2019008531W WO2020130256A1 WO 2020130256 A1 WO2020130256 A1 WO 2020130256A1 KR 2019008531 W KR2019008531 W KR 2019008531W WO 2020130256 A1 WO2020130256 A1 WO 2020130256A1
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acid
slurry composition
polishing
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poly
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PCT/KR2019/008531
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김정윤
황준하
박광수
양해원
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주식회사 케이씨텍
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    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions

Definitions

  • the present invention relates to a polishing slurry composition for an STI process, which can lower dishing while having a high polishing rate.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • ILD interlayer dielectric
  • STI shallow trench isolation
  • the Shallow Trench Isolation (STI) process introduces a technique for reducing the isolation portion, forming a trench, depositing oxide, and then planarizing through CMP. At this time, a so-called selective polishing characteristic is required, which increases the polishing rate of the oxide layer as an insulating film and lowers the polishing rate of the nitride layer as a diffusion barrier.
  • a slurry additive liquid composition having a negative zeta potential is applied, and a slurry and an anionic polymer additive dispersed in a negative charge are applied.
  • the slurry additive liquid composition having a negative zeta potential has a problem of high occurrence of defects, scratches, etc. after polishing of a cell type pattern, and high dishing level of the insulating film during polishing.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems, while having a high polishing rate and polishing selectivity for the polishing target film, the polishing stop function and the protection function are improved when the polishing stop film is exposed, reducing loss of the polishing stop film, It is to provide a polishing slurry composition for an STI process, which can lower dishing and defect generation after the polishing process of a pattern wafer.
  • the present invention an abrasive liquid containing abrasive particles; And additives; And, the additive solution, a polysilicon film polishing inhibitor comprising a polymer having an amide bond and a monomer having three or more chains connected to one or more atoms; It relates to a polishing slurry composition for an STI process comprising a.
  • the polymer having an amide bond may be one containing at least one of the polymers represented by Formula 1 below.
  • R 1 , R 3 and R 4 are each hydrogen, hydroxy group, C 1-30 alkyl group, C 2-30 alkenyl group, C 2-30 alkynyl group, C 1-30 Alkoxy group, C 6-30 aryl group, C 5-30 heteroaryl group (including one or more N, O or S heteroatoms), C 4-30 heterocyclic group (one or more N, O or S heteroatoms), C 7-30 aralkyl group, an amine group, -NH(R 4 )-R 5 (where R 4 is C 1-30 alkylene or C 2-30 is alkenylene, R 5 is hydrogen or a hydroxy group.), oxyamine group, azide group and thiol group,
  • R 2 is a simple bond, substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene, C 2-30 alkenylene, C 7-30 cycloalkylene, C 6-30 arylene, C 7-30 arylalkyl Ren or C 2-30 alkynylene,
  • n is an integer greater than or equal to 1.
  • the polymer is poly(2-methyl-2-oxazoline), poly(2-methyl-2-oxazoline) having a hydroxyl group terminal, ⁇ -benzyl and ⁇ -azide ends Poly(2-methyl-2-oxazoline), poly(2-methyl-2-oxazoline) having an azide terminal, poly(2-methyl-2-oxazoline) having a piperazine terminal, poly( 2-ethyl-2-oxazoline), poly(2-ethyl-2-oxazoline) with alkyne ends, poly(2-ethyl-2-oxazoline) with ⁇ -benzyl and ⁇ -thiol ends, ⁇ - Poly(2-ethyl-2-oxazoline) with methyl and ⁇ -hydroxyethylamine ends, poly(2-ethyl-2-oxazoline) with amine ends, poly(2-ethyl-) with piperazine ends 2-oxazoline), poly(2-protyl-2-oxazoline), poly(2-protyl-2
  • the weight average molecular weight of the polymer may be 1,000 to 5,000,000.
  • the polymer may be 0.001% by weight to 1% by weight in the additive solution.
  • the monomer forms a crosslink with the polymer
  • the monomers are tetraethylenepentamine (TEPA), pentaethylenehexamine (PEHA), hexaethyleneheptamine (HEHA), heptaethyleneoctamine (HEOA), Triethylenetetramine , hydroxyethyltriethylenetetramine (HETETA), hydroxyethyltetraethylenepentamine (HETEPA), tripropylenetetraamine, N-(3-aminopropyl) Ethylenediamine (N-(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am3), N,N'-bis(3-aminopropyl)ethylenediamine (N,N'-bis(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am4); N,N,N'-tris(3-aminopropyl)ethylenediamine (N,N,N'-tris(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am5), N-3-aminopropyl-1,3-d
  • the polymer to the monomer may be included in a ratio of 1:0.01 to 2 (molar ratio).
  • the polymer and the monomer may be included in the form of a polymer crosslinked compound.
  • the abrasive particles may be produced by a solid phase method or a liquid phase method, and the abrasive particle surface may have a positive charge.
  • the abrasive particles include a metal oxide, a metal oxide coated with an organic or inorganic material, and at least one of the metal oxide in a colloidal state, and the metal oxide is silica, ceria, It may include at least one selected from the group consisting of zirconia, alumina, titania, barium titania, germania, mangania, and magnesia.
  • the size of the abrasive particles, primary particles of 5 nm to 150 nm, secondary particles of 30 nm to 300 nm, the abrasive particles, the polishing slurry composition for the STI process It may be 0.1 to 10% by weight.
  • the ratio of the polishing liquid: water: additive liquid may be 1: 3 to 10: 1 to 10 (volume ratio).
  • the additive solution further includes an amphoteric compound, and the amphoteric compound includes lysine, methionine, cysteine, tyrosine, glycine, alanine, serine, phenylalanine, threonine, valine, and leucine.
  • the amphoteric compound may be contained in 0.001% by weight to 2% by weight in the additive solution.
  • the additive solution is carboxylic acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, bromic acid, iodic acid, pimelinic acid, malic acid, malonic acid, maleic acid, acetic acid, adipic acid, Oxalic acid, succinic acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid, glutaric acid, glycolic acid, formic acid, fumaric acid, propionic acid, butyric acid, hydroxybutyric acid, aspartic acid, itaconic acid, tricarboxylic acid, suberic acid, benzoic acid, phenylacetic acid, naphthoic acid , Mandelic acid, picolinic acid, nicotinic acid, isonicotinic acid, quinoline acid, anthranilic acid, fumaric acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, pyridinecarboxylic acid,
  • the pH of the polishing slurry composition for the STI process is in the range of 3 to 7
  • the zeta potential of the polishing slurry composition for the STI process may be in the range of +5 mV to +70 mV. have.
  • the polishing selectivity of the insulating film: polysilicon film may be 10:1 to 1000:1.
  • the present invention has a high polishing rate for the polishing target film (for example, an insulating film layer) and an excellent polishing suppression function for the polishing stop film (for example, a polysilicon layer), which has a high selectivity and an automatic stop function.
  • a slurry composition can be provided.
  • the slurry composition of the present invention can lower the loss of the polysilicon layer by protecting the pattern polysilicon layer from the cell type pattern wafer to lower the occurrence of defects, scratches, etc. after over-polishing of the pattern wafer.
  • the slurry composition of the present invention can prevent over-polishing of the insulating layer between the patterns when the pattern polysilicon layer is exposed on the pattern wafer, thereby suppressing the occurrence of insulating layer dishing.
  • the insulating film removal rate is maintained relatively high, it may exhibit excellent flatness improvement effect after polishing.
  • the slurry composition of the present invention can be applied to a shallow trench isolation (STI) process of a semiconductor device or the like, thereby enabling manufacturing of a semiconductor device having superior reliability and characteristics.
  • STI shallow trench isolation
  • polishing slurry composition for STI process of the present invention will be described in detail with reference to examples and drawings.
  • the present invention is not limited to these examples and drawings.
  • a polishing slurry composition for an STI process includes a polishing liquid containing abrasive particles; And additives; In addition, it is possible to exhibit a high selectivity and an automatic polishing stop function by a polishing suppression and a protection function of the film when the polishing stop film is exposed, along with a high polishing rate for the polishing target film.
  • 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 1% by weight, 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 surface defects are caused by particle adsorption that remains on the surface due to the increase in the number of abrasive particles. Can cause
  • the abrasive particles may be produced by a solid-phase method or a liquid-phase method, and the abrasive particles may be dispersed such that they have a positive charge.
  • the liquid phase method generates a chemical reaction of the abrasive particle precursor in an aqueous solution, forms a abrasive particle under a high temperature and high pressure, or a sol-gel method in which crystals are grown to obtain fine particles or a coprecipitation method in which abrasive particle ions are precipitated in an aqueous solution.
  • the solid phase method may be prepared by calcining the abrasive particle precursor at a temperature of 400 °C to 1,000 °C.
  • 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, and the metal oxide is silica, ceria, zirconia, alumina, Titania, barium titania, germania, mangania, and magnesia may include at least one selected from the group consisting of.
  • the abrasive particles are positively dispersed, and may be, for example, ceria dispersed as positively charged.
  • the positively dispersed ceria can be mixed with a positively charged activated additive to achieve higher step removal performance, excellent polishing speed, and automatic polishing stop function.
  • the abrasive particles may include primary particles of 5 nm to 150 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 particle diameters of a plurality of particles within a viewing range that can be measured by scanning electron microscope analysis or dynamic light scattering.
  • the size of the primary particles in order to ensure particle uniformity, it should be 150 nm or less, and if it is less than 5 nm, the polishing rate may be lowered, and in the size of secondary particles in the polishing slurry composition for STI process, When the size of the secondary particles is less than 30 nm, excessively small particles due to milling deteriorate the cleaning properties, excessive defects occur on the wafer surface, and when it exceeds 300 nm, excessive polishing is performed to control the selectivity. It becomes difficult, and there is a possibility of surface defects such as dishing, erosion, defects, and scratches.
  • the abrasive particles may be mixed particles containing a particle size distribution in addition to a single size particle, for example, two types of abrasive particles having different average particle sizes are mixed and bimodal. ) May have a particle size distribution or a particle size distribution showing three peaks by mixing abrasive particles having three different average particle sizes. Alternatively, abrasive particles having four or more different average particle sizes may be mixed to have a polydispersed particle distribution. By mixing relatively large abrasive grains and relatively small abrasive grains, it has better dispersibility, and the effect of reducing scratches and defects on the wafer surface can be expected.
  • the additive solution improves the polishing rate suppression and protection function of the polishing stop film when the polishing stop film is exposed, providing an excellent polishing rate of the polishing target film, and in particular, an insulating film after polishing of the pattern wafer While providing excellent polishing performance for the layer, it is possible to prevent over-polishing to reduce the occurrence of dishing.
  • the additive solution may include a polymer and a monomer having an amide bond.
  • the polymer having an amide bond may be 0.001% to 1% by weight in the additive solution.
  • the content of the polymer is less than 0.001% by weight, it may be difficult to implement an automatic polishing stop function for the polysilicon film, and when it exceeds 1% by weight, the polymer network does not sufficiently polish and residue remains can do. That is, when the pattern wafer is polished, the insulating layer is not sufficiently polished, so that the insulating layer may remain on the pattern.
  • the polymer having an amide bond may include at least one of compounds represented by the following Chemical Formula 1.
  • R 1 , R 3 and R 4 are each hydrogen, hydroxy group, C 1-30 alkyl group, C 2-30 alkenyl group, C 2-30 alkynyl group, C 1-30 Alkoxy group, C 6-30 aryl group, C 5-30 heteroaryl group (including one or more N, O or S heteroatoms), C 4-30 heterocyclic group (one or more N, O or S heteroatoms), C 7-30 aralkyl group, an amine group, -NH(R 4 )-R 5 (where R 4 is C 1-30 alkylene or C 2-30 is alkenylene, R 5 is hydrogen or a hydroxy group.), oxyamine group, azide group and thiol group,
  • R 2 is a simple bond, substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene, C 2-30 alkenylene, C 7-30 cycloalkylene, C 6-30 arylene, C 7-30 arylalkyl Ren or C 2-30 alkynylene,
  • n is an integer of 1 or more, and may be, for example, an integer from 1 to 100.
  • the polymer may be poly(2-methyl-2-oxazoline), poly(2-methyl-2-oxazoline) having a hydroxyl group end, poly(2) having an ⁇ -benzyl and ⁇ -azide end -Methyl-2-oxazoline), poly(2-methyl-2-oxazoline) with an azide end, poly(2-methyl-2-oxazoline) with a piperazine end, poly(2-ethyl-2 -Oxazoline), poly(2-ethyl-2-oxazoline) with alkyne ends, poly(2-ethyl-2-oxazoline) with ⁇ -benzyl and ⁇ -thiol ends, ⁇ -methyl and ⁇ -hydr Poly(2-ethyl-2-oxazoline) with hydroxyethylamine terminal, poly(2-ethyl-2-oxazoline) with amine terminal, poly(2-ethyl-2-oxazoline) with piperazine terminal , Poly(2-protyl-2-oxazo
  • the polymer, the molecular weight (weight average molecular weight) of the polymer is 1,000 to 5,000,000; 1,000 to 1,000,000; Or 1,000 to 500,000.
  • the monomer may form a temporary bond with the polymer and electrostatically adsorb on the polishing stop film to protect the polishing stop film and provide a polishing suppression function.
  • the polymer and the monomer can be applied as a polishing inhibitor for a polysilicon film.
  • the crosslinked product of the monomer and the polymer adsorbs to the film to control the polishing rate of the polysilicon film to provide a high selectivity, and to protect the polysilicon film and insulating film to prevent overpolishing and The dishing level of the insulating film can be lowered.
  • the monomer may be an amine compound having three or more chains linked to one or more atoms, for example, the monomer is tetraethylenepentamine (TEPA), pentaethylenehexamine (PEHA), hexa Hexaethyleneheptamine (HEHA), heptaethyleneoctamine (HEOA), Triethylenetetramine , hydroxyethyltriethylenetetramine (HETETA), hydroxyethyltetraethylenepentamine (HETEPA), tripropylenetetraamine, N-(3-aminopropyl) Ethylenediamine (N-(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am3), N,N'-bis(3-aminopropyl)ethylenediamine (N,N'-bis(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am4); N,N,N'-tris(3-aminopropyl)ethylenediamine (N,N,N'-tris(3-
  • the monomer may be 0.001% to 1% by weight in the additive solution.
  • the protective function of the polishing stop film is weak, and when over-polishing of the pattern wafer, the occurrence of dishing may increase between the pattern polysilicon films, and when it exceeds 1% by weight, the selectivity is low. Depack and scratches may occur on the insulating film.
  • the polymer and the monomer may not be simply mixed, but may be included in the form of a polymer crosslinking compound by forming a crosslink.
  • the polymer and the monomer may be included in a ratio of 1:0.01 to 2 (molar ratio), and when included in the molar ratio range, sufficient crosslinking of the polymer and the monomer is formed, and a high polishing selectivity is achieved by controlling the polishing rate and protecting the film. And, after polishing, it is possible to lower the occurrence of dishing, defects, scratches, etc., of the insulating film.
  • the additive liquid may further include an amphoteric compound.
  • the amphoteric compound is intended to control the dispersion stability and selectivity of the slurry, and the amphoteric compound refers to a compound that acts as a base on an acidic substance and an acid on a basic substance.
  • the amphoteric compound may include an amino acid having an amphoteric charge.
  • the amino acid has an acidic carboxyl group (-COOH) and a basic amino group (-NH 2 ) in one molecule at the same time.
  • amino acids are called amphoteric compounds because they act as acids or bases depending on the pH.
  • the amphoteric compound may be 0.001 to 1% by weight in the additive solution. When included in the above range, it is possible to obtain an effect of adjusting the selectivity and improving the polishing performance.
  • the additive liquid may further include an acidic substance.
  • the acidic substance carboxylic acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, bromic acid, iodic acid, pimelic acid, malic acid, malonic acid, maleic acid, acetic acid, adipic acid, oxalic acid, succinic acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid , Glutaric acid, glycolic acid, formic acid, fumaric acid, propionic acid, butyric acid, hydroxybutyric acid, aspartic acid, itaconic acid, tricarboxylic acid, suberic acid, benzoic acid, phenylacetic acid, naphthoic acid, mandelic acid, picolinic acid, nicotinic acid , Isonicotinic acid, quinoline acid, anthranilic acid, fumaric acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid,
  • the polyacrylic acid copolymer includes polyacrylic acid-sulfonic acid copolymer, polyacrylic acid/styrene copolymer, polyacrylic acid-malonic acid copolymer and poly It may be an acrylic acid-polystyrene copolymer (polyacrylic acid-polystyrene copolymer).
  • the acidic material may be 0.001% to 1% by weight in the additive solution. If the acidic material is less than 0.001% by weight or more than 1% by weight of the polishing slurry composition for the STI process, stability of the slurry composition is not secured, so that desired performance is not realized or defects occur.
  • the additive solution may further include a basic substance; and the basic substance may be pKa 9 or more.
  • the basic substance is tetramethylammonium hydroxide, ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, magnesium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, sodium carbonate, methylamine, ethanolamine, propylamine, butylamine , Isopropylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, dipropylamine, ethylene diamine, propane diamine, triethylamine, tributylamine, tetramethylamine, freeethylene tetraamine, tetraethylene pentamine, N- Methyldiethanolamine, N-propyldiethanolamine, N-isopropyl diethanolamine, N-(2-methylpropyl)diethanolamine, Nn-butyldiethanolamine, Nt-butylethanolamine, N-siaclohex Sildiethanol
  • the basic material may be 0.01 to 1% by weight in the additive solution. If the content of the basic material is less than 0.01% by weight, or more than 1% by weight, stability of the slurry composition is not secured, so that desired performance is not realized or defects occur.
  • the pH of the polishing slurry composition for the STI process may be in the range of 3 to 7.
  • the pH is out of the above range, there is a problem in that dispersion stability is rapidly lowered and aggregation occurs.
  • the polishing slurry composition for the STI process may include a manufacturing process, a concentration manufacturing process, and a dilution process.
  • the slurry composition for the STI polishing process may further include water; and the ratio of the polishing liquid:water:addition liquid may be 1:3 to 10:1 to 10.
  • the water may include, for example, deionized water, ion exchanged water, and ultrapure water.
  • the proportion of the additive solution is in the range of 1 to 4, the smaller the proportion of the additive solution, the more suitable for bulk high-level polishing. In the range of 5 to 10, the higher the proportion of the additive solution, the more the polishing of the polysilicon film.
  • the stop function is enhanced to effectively separate devices in the STI polishing process.
  • a polishing liquid and an additive liquid may be prepared separately, and may be provided in a two-liquid form to be mixed and used immediately before polishing, or may be provided in a one-liquid form in which a polishing liquid and an additive liquid are mixed.
  • the polishing slurry composition for STI process may be a positive slurry composition exhibiting a positive charge, and the zeta potential of the slurry composition is in the range of +5 mV to +70 mV.
  • the positively charged abrasive particles Due to the positively charged abrasive particles, high dispersion stability can be maintained to prevent agglomeration of the abrasive particles, thereby reducing micro-scratch generation.
  • the polishing slurry composition for an STI process may have a polishing selectivity of an insulating film: polysilicon film of 10:1 to 1000:1.
  • the insulating film polishing rate may be 1,000 ⁇ to 10,000 ⁇ , and the polysilicon polishing rate may be 30 ⁇ or less. More preferably, the polysilicon polishing rate may be 10 MPa or less.
  • the polishing selectivity of the insulating film: polysilicon film may be 10:1 to 1000:1, and in the pattern wafer, the polishing selectivity of the insulating film:polysilicon film may be 10:1 to 1000:1.
  • the polishing slurry composition for an STI process of the present invention includes a polymer having an amide bond and a monomer forming a crosslink, thereby suppressing polishing on the surface of the polysilicon film, and having a polysilicon film auto-polishing stop function. Loss of the silicon film and dishing of the insulating film can be reduced. That is, by the polishing slurry composition for STI process of the present invention, it is possible to protect the polysilicon layer by being able to suppress high polishing rate for the insulating film layer and polishing for the polysilicon pattern layer. In addition, when polishing the pattern wafer, the amount of insulating dishing can be reduced. Therefore, it can be applied to a shallow trench isolation (STI) process or the like of a semiconductor device, thereby making it possible to manufacture a semiconductor device having superior reliability and characteristics.
  • STI shallow trench isolation
  • an additive liquid was prepared, and an abrasive liquid containing ceria abrasive particles having a particle size of 150 nm was prepared. That is, the ratio of the polishing liquid:water:addition liquid was 1:6:3 to prepare a slurry composition for STI polishing process.
  • Polishing machine AP-300 (300 mm, KCTECH company)
  • Pad IC 1000 (DOW company)
  • Pattern wafer STI poly pattern wafer 5000 K ( ⁇ ), trench depth 5 K ( ⁇ )
  • Table 1 shows the removal rate (RR) of the oxide film (TEOS) and the polysilicon film when the STI polysilicon pattern wafer is polished using the polishing slurry composition for the STI process and the slurry composition of Examples and Comparative Examples. will be.
  • Polymer* poly(2-ethyl-2-oxazoline)
  • PEHA pentaethylenehexamine
  • TETA Triethylenetetramine
  • AETETA 4-(2-aminoethyl)-N-(2-aminoethyl)-N'- ⁇ 2- ⁇ (2-aminoethyl)amino ⁇ ethyl ⁇ -1,2-ethanediamine)
  • AEPEEDA (1-(2-aminoethyl)-4-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]-piperazine)
  • PEDETA (1-[2-[[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]amino]ethyl]-piperazine)
  • the polishing slurry composition for an STI process comprising a polymer having an amide bond of the present invention and a monomer forming a crosslink, exhibits a high polishing rate and a polishing selectivity for an oxide film, and a polysilicon film. You can see that it has an automatic stop function.
  • the present invention applies a slurry additive solution containing a polymer having an amide bond and a monomer forming a crosslink, and abrasive particles dispersed in a positive charge, and not only has excellent polishing performance for the polishing target film, but also has a high polishing selectivity. It is possible to provide an automatic polishing stop function and a polishing slurry composition for STI process that can suppress the occurrence of dishing, scratches, and the like.

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Abstract

본 발명은, STI 공정용 연마 슬러리 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 연마입자를 포함하는 연마액; 및 첨가액; 을 포함하고, 상기 첨가액은, 아마이드 결합을 갖는 중합체 및 하나 이상의 원자와 연결된 3개 이상의 사슬을 갖는 모노머를 포함하는 폴리실리콘막 연마억제제;를 포함하는 것인, STI 공정용 연마 슬러리 조성물에 관한 것이다.

Description

STI 공정용 연마 슬러리 조성물
본 발명은, 높은 연마율을 가지면서 디싱 발생을 낮출 수 있는, STI 공정용 연마 슬러리 조성물에 관한 것이다.
반도체 소자가 다양해지고, 고 집적화됨에 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.
STI(Shallow Trench Isolation) 공정은 분리(isolation) 부분을 삭감하고 트렌치(trench)를 형성시킨 뒤 산화물을 증착한 후에 CMP를 통하여 평탄화하는 기술을 도입한다. 이때, 절연막인 산화물 층의 연마율은 높이고 확산장벽인 질화물 층의 연마율은 낮추는, 이른바 선택적인 연마특성을 요구한다.
특히, 셀 타입(Cell Type) 패턴에서 과연마 진행 시에도 패턴막인 폴리실리콘 막질에 대한 손실을 절감해야만 한다. 현재 상용화된 STI 공정에 적용된 슬러리 조성물은, 음의 제타전위를 갖는 슬러리 첨가액 조성물이 적용되고 있고, 이는 음전하로 분산된 슬러리 및 음이온성 고분자 첨가제를 적용하고 있다. 하지만, 음의 제타전위를 갖는 슬러리 첨가액 조성물은 셀 타입(Cell Type) 패턴의 연마 이후에 디펙, 스크래치 등의 발생이 높고 과연마 시 절연막의 디싱 수준이 높은 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연마 대상막에 대한 높은 연마 속도 및 연마 선택비를 가지면서, 연마 정지막의 노출 시 연마 정지 기능 및 보호 기능이 개선되어, 연마 정지막의 손실을 줄이고, 패턴 웨이퍼의 연마 공정 이후에 디싱 및 결함 발생을 낮출 수 있는, STI 공정용 연마 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
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.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명은, 연마입자를 포함하는 연마액; 및 첨가액; 을 포함하고, 상기 첨가액은, 아마이드 결합을 갖는 중합체 및 하나 이상의 원자와 연결된 3개 이상의 사슬을 갖는 모노머를 포함하는 폴리실리콘막 연마억제제; 를 포함하는 것인, STI 공정용 연마 슬러리 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 아마이드 결합을 갖는 중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 중합체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019008531-appb-img-000001
(상기 화학식 1에서, R 1, R 3 및 R 4는, 각각, 수소, 히드록시기, C 1-30의 알킬기, C 2-30의 알케닐기, C 2-30의 알키닐기, C 1-30의 알콕시기, C 6-30의 아릴기, C 5-30의 헤테로아릴기(하나 이상의 N, O 또는 S의 헤테로 원자를 포함한다.), C 4-30의 헤테로시클릭기(하나 이상의 N, O 또는 S의 헤테로 원자를 포함한다.), C 7-30의 아랄킬(aralkyl)기, 아민기, -NH(R 4)-R 5(여기서, R 4는 C 1-30의 알킬렌 또는 C 2-30의 알케닐렌이고, R 5는 수소 또는 히드록시기이다.), 옥시아민기, 아지드기 및 티올기에서 선택되고,
R 2는, 단순결합, 치환되거나 치환되지 않은 C 1-30의 알킬렌, C 2-30의 알케닐렌, C 7-30의 시클로알킬렌, C 6-30 아릴렌, C 7-30 아릴알킬렌 또는 C 2-30 알키닐렌이고,
n은 1 이상의 정수이다.)
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 중합체는, 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), 수산화기 말단을 갖는 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), α-벤질 및 ω-아지드 말단을 갖는 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), 아지드 말단을 갖는 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), 피페라진 말단을 갖는 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 알킨 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), α-벤질 및 ω-티올 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), α-메틸 및 ω-히드록시에틸아민 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 아민 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 피페라진 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 폴리(2-프로틸-2-옥사졸린), 아지드 말단을 갖는 폴리(2-프로필-2-옥사졸린) 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 중합체의 중량 평균 분자량은, 1,000 내지 5,000,000인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 중합체는, 상기 첨가액 중 0.001 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 모노머는, 상기 중합체와 가교 결합을 형성하고,
상기 모노머는, 테트라에틸렌펜타민(tetraethylenepentamine, TEPA), 펜타에틸렌헥사민(pentaethylenehexamine, PEHA), 헥사에틸렌헵타민(hexaethyleneheptamine, HEHA), 헵타에틸렌옥타민(heptaethyleneoctamine, HEOA), 트리에틸렌테트라아민(triethylenetetramine) , 하이드록시에틸트리에틸렌테트라아민(hydroxyethyltriethylenetetramine, HETETA), 하이드록시에틸렌테트라에틸렌펜타민(hydroxyethyltetraethylenepentamine, HETEPA), 트리프로필렌테트라아민(tripropylenetetraamine), N-(3-아미노프로필)에틸렌디아민(N-(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am3), N,N'-비스(3-아미노프로필)에틸렌디아민(N,N'-bis(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am4); N,N,N'-트리스(3-아미노프로필)에틸렌디아민(N,N,N'-tris(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am5), N-3-아미노프로필-1,3-디아미노프로판(N-(3-aminopropyl)-1,3-propanediamine), N,N'-비스(3-아미노프로필)-1,3-디아미노프로판(N,N'-bis(3- Aminopropyl)-1,3-diaminopropane), N,N,N'-트리스(3-아미노프로필)-1,3-디아미노프로판(N,N,N'-tris(3- aminopropyl)-1,3-diaminopropane), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine, DETA), 비스-(3-아미노프로필)아민(bis(3-aminopropyl)amine), 비스(헥사메틸렌)트리아민(bis-hexamethylene-triamine), 디프로필렌트리아민(dipropylenetriamine), 4-(2-아미노에틸)-N-(2-아미노에틸)-N'-{2-{(2-아미노에틸)아미노}에틸}-1,2-에탄디아민)(4-(2-aminoethyl)-N-(2-aminoethyl)-N'-{2-{(2-aminoethyl)amino}ethyl}-1,2-ethanediamine), 아미노에틸피페라진(aminoethylpiperazine), 1-(2- 아미노에틸)-4-[(2-아미노에틸)아미노]에틸]-피페라진(1-(2-aminoethyl)-4-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]-piperazine) 및 (1-[2-[[2-[(2-아미노에틸)아미노]에틸]아미노]에틸]-피페라진)((1-[2-[[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]amino]ethyl]-piperazine))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 중합체 대 상기 모노머는, 1:0.01 내지 2(몰비)로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 중합체 및 상기 모노머는, 고분자 가교 화합물 형태로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 연마입자는, 고상법 또는 액상법으로 제조되고, 연마입자 표면이 양전하를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 금속산화물은 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨 티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 연마입자의 크기는, 5 nm 내지 150 nm의 1차 입자, 30 nm 내지 300 nm 의 2차 입자를 가지고, 상기 연마입자는, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 물;을 더 포함하고, 상기 연마액 : 물 : 첨가액의 비율은 1 : 3 내지 10 : 1 내지 10(부피비)인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 첨가액은, 양쪽성 화합물을 더 포함하고, 상기 양쪽성 화합물은, 라이신, 메티오닌, 시스테인, 티로신, 글리신, 알라닌, 세린, 페닐알라닌, 트레오닌, 발린, 류신, 이소류신, 프롤린, 히스티딘, 리신, 아르기닌, 아스파르트산, 트립토판, 글루타민, 베타인(betaine), 코코미도프로필베타인(cocomidopropylbetaine), 라우릴베타인, 스테아릴베타인, 라우릴프로필베타인(laurylpropylbetaine), 코코디메틸 카르복시메틸 베테인, 라우릴디메틸 카르복시메틸 베타인, 라우릴디메틸 알파-카르복시에틸 베타인, 세틸디메틸 카르복시메틸 베타인, 아미노카르복실산염, 이미다졸륨페타인, 2-알킬-N-카르복시 메틸-N-히드록시에틸이미다졸리늄베타인,　라우릴디메틸아민옥사이드 및 레시틴으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 양쪽성 화합물은, 상기 첨가액 중 0.001 중량% 내지 2 중량%로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 첨가액은, 카르복시산, 질산, 염산, 인산, 황산, 불산, 브롬산, 요오드산, 피멜린산, 말산, 말론산, 말레산, 아세트산, 아디프산, 옥살산, 숙신산, 타르타르산, 시트르산, 락트산, 글루타르산, 글리콜산, 포름산, 푸마르산, 프로피온산, 부티르산, 히드록시부티르산, 아스파르트산, 이타콘산, 트리카발산, 수베르산, 벤조산, 페닐아세트산, 나프토산, 만델산, 피콜린산, 니코틴산, 이소니코틴산, 퀴놀린산, 안트라닐산, 푸자르산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 피리딘카르복실산, 살리실산, 글루타민산, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 코폴리머, 폴리술폰산, 폴리-α-메틸스티렌술폰산, 폴리-ρ-메틸스티렌술폰산, 폴리스티렌술폰산, 폴리비닐술폰산, 폴리술폰산 코폴리머, 폴리술폰산/아크릴아마이드 공중합체 및 폴리아크릴아미드메틸프로판술폰으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 산성 물질;을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물의 pH는 3 내지 7의 범위이고, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물의 제타전위는 +5 mV 내지 +70 mV의 범위인 것 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 절연막 : 폴리실리콘막의 연마 선택비가 10 : 1 내지 1000 : 1인 것일 수 있다.
본 발명은, 연마 대상막(예를 들어, 절연막 층)에 대한 높은 연마 속도와 연마 정지막(예를 들어, 폴리실리콘 층)에 대한 우수한 연마 억제 기능을 가져 높은 선택비와 자동 정지 기능을 갖는 슬러리 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 슬러리 조성물은, 셀 타입(Cell Type) 패턴 웨이퍼에서 패턴 폴리실리콘 층을 보호하여 패턴 웨이퍼의 과연마 진행 이후에 디펙, 스크래치 등의 발생을 낮추어 폴리실리콘 층의 손실을 낮출 수 있다.
본 발명의 슬러리 조성물은, 패턴 웨이퍼에서 패턴 폴리실리콘 층의 노출 시 패턴 사이에 위치하는 절연막 층의 과연마를 방지하여 절연막 디싱(dishing) 발생을 억제시킬 수 있다. 또한, 절연막 제거 속도가 비교적 높게 유지되어 연마 후 우수한 평탄도 개선 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 슬러리 조성물은, 반도체 소자의 얕은 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation; STI) 공정 등에 적용하여, 신뢰성 및 특성이 보다 우수한 반도체 소자의 제조를 가능하게 할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
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.
본 발명의 일 실시예에 따른 STI 공정용 연마 슬러리 조성물은, 연마입자를 포함하는 연마액; 및 첨가액; 을 포함하고, 연마 대상막에 대한 높은 연마율과 함께, 연마 정지막의 노출 시 연마 억제와 막의 보호 기능에 의해 높은 선택비와 자동 연마 정지 기능을 나타낼 수 있다.
상기 연마입자는, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다. 상기 연마입자의 함량이 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.
상기 연마입자는, 고상법 또는 액상법으로 제조되고, 연마입자 표면이 양전하를 갖도록 분산되어 있는 것일 수 있다. 상기 액상법은 연마 입자 전구체를 수용액 중에서 화학적 반응을 발생시키고, 결정을 성장시켜 미립자를 얻는 졸-겔(sol-gel) 법이나 연마입자 이온을 수용액에서 침전시키는 공침법 및 고온 고압 하에서 연마입자를 형성하는 수열합성법 등을 적용하여 제조될 수 있다. 또한, 상기 고상법은 연마입자 전구체를 400 ℃ 내지 1,000 ℃의 온도에서 하소하는 방법으로 제조될 수 있다.
상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 금속산화물은 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨 티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 연마입자는 양전하로 분산된 것이며, 예를 들어, 양전하로 분산된 세리아일 수 잇다. 상기 양전하로 분산된 세리아는 양전하로 활성화된 첨가액과 혼합되어 더 높은 단차 제거 성능, 우수한 연마 속도, 및 자동 연마 정지 기능을 구현할 수 있다.
상기 연마입자는, 5 nm 내지 150 nm의 1차 입자, 30 nm 내지 300 nm 의 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 150 nm 이하이어야 하며, 5 nm 미만인 경우에는 연마율이 저하될 수 있고, 상기 STI 공정용 연마 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, 디펙, 스크래치 등의 표면 결함이 발생할 가능성이 있다.
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 스크래치 및 디펙을 감소시키는 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 첨가액은, 연마 대상막의 우수한 연마율을 제공하면서, 연마 정지막의 노출 시 연마 정지막의 연마 속도 억제 및 보호 기능을 개선시키고, 특히 패턴 웨이퍼의 연마 이후에 절연막 층에 대한 우수한 연마 성능을 제공하면서 과연마를 방지하여 디싱 등의 발생을 낮출 수 있다.
상기 첨가액은 아마이드 결합을 갖는 중합체 및 모노머를 포함할 수 있다.
상기 아마이드 결합을 갖는 중합체는, 상기 첨가액 중 0.001 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다. 상기 중합체의 함량이 0.001 중량% 미만인 경우, 폴리실리콘막에 대한 자동 연마정지 기능의 구현이 어려울 수 있고, 1 중량%를 초과인 경우에, 고분자 네트워크에 의해 연마가 충분히 이루어지지 않고 잔여물이 잔류할 수 있다. 즉, 패턴 웨이퍼의 연마 시 절연막 층이 충분히 연마되지 않아 패턴 상에 절연막 층이 잔류할 수 있다.
상기 아마이드 결합을 갖는 중합체는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019008531-appb-img-000002
상기 화학식 1에서, R 1, R 3 및 R 4는, 각각, 수소, 히드록시기, C 1-30의 알킬기, C 2-30의 알케닐기, C 2-30의 알키닐기, C 1-30의 알콕시기, C 6-30의 아릴기, C 5-30의 헤테로아릴기(하나 이상의 N, O 또는 S의 헤테로 원자를 포함한다.), C 4-30의 헤테로시클릭기(하나 이상의 N, O 또는 S의 헤테로 원자를 포함한다.), C 7-30의 아랄킬(aralkyl)기, 아민기, -NH(R 4)-R 5(여기서, R 4는 C 1-30의 알킬렌 또는 C 2-30의 알케닐렌이고, R 5는 수소 또는 히드록시기이다.), 옥시아민기, 아지드기 및 티올기에서 선택되고,
R 2는, 단순결합, 치환되거나 치환되지 않은 C 1-30의 알킬렌, C 2-30의 알케닐렌, C 7-30의 시클로알킬렌, C 6-30 아릴렌, C 7-30 아릴알킬렌 또는 C 2-30 알키닐렌이고,
n은 1 이상의 정수이며, 예를 들어, 1 내지 100의 정수일 수 있다.
예를 들어, 상기 중합체는, 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), 수산화기 말단을 갖는 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), α-벤질 및 ω-아지드 말단을 갖는 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), 아지드 말단을 갖는 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), 피페라진 말단을 갖는 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 알킨 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), α-벤질 및 ω-티올 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), α-메틸 및 ω-히드록시에틸아민 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 아민 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 피페라진 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 폴리(2-프로틸-2-옥사졸린), 아지드 말단을 갖는 폴리(2-프로틸-2-옥사졸린) 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 중합체는, 상기 중합체의 분자량(중량 평균 분자량)은 1,000 내지 5,000,000; 1,000 내지 1,000,000; 또는 1,000 내지 500,000일 수 있다.
상기 모노머는, 상기 중합체와 가결 결합을 형성하여 연마 정지막에 정전기적으로 흡착하여 연마 정지막을 보호하고 연마 억제 기능을 제공할 수 있다.
즉, 상기 중합체와 모노머는 폴리실리콘막의 연마 억제제로 적용할 수 있다. 예를 들어, 폴리실리콘 패턴의 노출 시 상기 모노머와 중합체의 가교 결합물이 막에 흡착하여 폴리실리콘막의 연마 속도를 조절하여 높은 선택비를 제공하고, 폴리실리콘막과 절연막을 보호하여 과연마의 방지 및 절연막의 디싱 수준을 낮출 수 있다.
상기 모노머는, 하나 이상의 원자와 연결된 3개 이상의 사슬을 갖는 아민화합물일 수 있으며, 예를 들어, 상기 모노머는, 테트라에틸렌펜타민(tetraethylenepentamine, TEPA), 펜타에틸렌헥사민(pentaethylenehexamine, PEHA), 헥사에틸렌헵타민(hexaethyleneheptamine, HEHA), 헵타에틸렌옥타민(heptaethyleneoctamine, HEOA), 트리에틸렌테트라아민(triethylenetetramine) , 하이드록시에틸트리에틸렌테트라아민(hydroxyethyltriethylenetetramine, HETETA), 하이드록시에틸렌테트라에틸렌펜타민(hydroxyethyltetraethylenepentamine, HETEPA), 트리프로필렌테트라아민(tripropylenetetraamine), N-(3-아미노프로필)에틸렌디아민(N-(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am3), N,N'-비스(3-아미노프로필)에틸렌디아민(N,N'-bis(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am4); N,N,N'-트리스(3-아미노프로필)에틸렌디아민(N,N,N'-tris(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am5), N-3-아미노프로필-1,3-디아미노프로판(N-(3-aminopropyl)-1,3-propanediamine), N,N'-비스(3-아미노프로필)-1,3-디아미노프로판(N,N'-bis(3-Aminopropyl)-1,3-diaminopropane), N,N,N'-트리스(3-아미노프로필)-1,3-디아미노프로판(N,N,N'-tris(3-aminopropyl)-1,3-diaminopropane), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine, DETA), 비스-(3-아미노프로필)아민(bis(3-aminopropyl)amine), 비스(헥사메틸렌)트리아민(bis-hexamethylene-triamine), 디프로필렌트리아민(dipropylenetriamine), 4-(2-아미노에틸)-N-(2-아미노에틸)-N'-{2-{(2-아미노에틸)아미노}에틸}-1,2-에탄디아민)(4-(2-aminoethyl)-N-(2-aminoethyl)-N'-{2-{(2-aminoethyl)amino}ethyl}-1,2-ethanediamine), 아미노에틸피페라진(aminoethylpiperazine), 1-(2- 아미노에틸)-4-[(2-아미노에틸)아미노]에틸]-피페라진(1-(2-aminoethyl)-4-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]- piperazine) 및 (1-[2-[[2-[(2-아미노에틸)아미노]에틸]아미노]에틸]-피페라진)((1-[2-[[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]amino]ethyl]-piperazine))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 모노머는, 상기 첨가액 중 0.001 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다. 상기 모노머의 함량이 0.001 중량% 미만인 경우, 연마 정지막의 보호 기능이 약하여, 패턴 웨이퍼의 과연마 시 패턴 폴리실리콘막 사이에 디싱의 발생이 증가할 수 있고, 1 중량% 초과인 경우, 선택비가 낮아지거나 절연막에 디팩 및 스크래치 등이 발생할 수 있다.
상기 중합체와 모노머는 단순 혼합되어 있는 것이 아닌, 가교 결합을 형성하여 고분자 가교 화합물 형태로 포함되는 것일 수 있다.
상기 중합체와 모노머는, 1:0.01 내지 2(몰비)로 포함될 수 있으며, 상기 몰비 범위 내에 포함되면 중합체와 모노머의 충분한 가교 결합을 형성하고, 연마 속도 조절 및 막 보호 기능에 의한 높은 연마 선택비을 구현하고, 연마 후 절연막의 디싱, 디펙, 스크래치 등의 발생을 낮출 수 있다.
상기 첨가액은, 양쪽성 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 양쪽성 화합물은, 슬러리의 분산 안정성과 선택비 조절을 위한 것으로, 상기 양쪽성 화합물은 산성 물질에 대해서는 염기의 작용을 하고, 염기성 물질에 대해서는 산의 작용을 하는 화합물을 의미한다. 본 발명에서 양쪽성 화합물은 양쪽성 전하를 가지는 아미노산을 포함할 수 있다. 아미노산은 하나의 분자 중에 산성을 나타내는 카르복실기(-COOH)와 염기성을 나타내는 아미노기(-NH 2)를 동시에 가지고 있다. 물에 녹으면 pH에 따라 산이나 염기로 작용되기 때문에 아미노산을 양쪽성 화합물이라고 한다. 용액의 pH에 따라 분자구조 중 수소이온(H +)을 받아들인 (염기) 양이온(-NH 2 + H +>>> -NH 3 +)과 수소이온(H+)을 방출한(산) 음이온(-COOH>>>-COO - + H +)을 동시에 지닐 수 있기 때문에 양성이온을 형성하는 것이다.
예를 들어, 라이신, 메티오닌, 시스테인, 티로신, 글리신, 알라닌, 세린, 페닐알라닌, 트레오닌, 발린, 류신, 이소류신, 프롤린, 히스티딘, 리신, 아르기닌, 아스파르트산, 트립토판, 글루타민, 베타인(betaine), 코코미도프로필베타인(cocomidopropylbetaine), 라우릴베타인, 스테아릴베타인, 라우릴프로필베타인(laurylpropylbetaine), 코코디메틸 카르복시메틸 베테인, 라우릴디메틸 카르복시메틸 베타인, 라우릴디메틸 알파-카르복시에틸 베타인, 세틸디메틸 카르복시메틸 베타인, 아미노카르복실산염, 이미다졸륨페타인, 2-알킬-N-카르복시 메틸-N-히드록시에틸이미다졸리늄 베타인,　라우릴디메틸아민옥사이드 및 레시틴으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 양쪽성 화합물은, 상기 첨가액 중 0.001 내지 1 중량%인 것일 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 선택비 조절과 연마 성능의 개선 효과를 얻을 수 있다.
상기 첨가액은, 산성물질을 더 포함할 수 있다. 상기 산성물질은, 카르복시산, 질산, 염산, 인산, 황산, 불산, 브롬산, 요오드산, 피멜린산, 말산, 말론산, 말레산, 아세트산, 아디프산, 옥살산, 숙신산, 타르타르산, 시트르산, 락트산, 글루타르산, 글리콜산, 포름산, 푸마르산, 프로피온산, 부티르산, 히드록시부티르산, 아스파르트산, 이타콘산, 트리카발산, 수베르산, 벤조산, 페닐아세트산, 나프토산, 만델산, 피콜린산, 니코틴산, 이소니코틴산, 퀴놀린산, 안트라닐산, 푸자르산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 피리딘카르복실산, 살리실산, 글루타민산, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 코폴리머, 폴리술폰산, 폴리-α-메틸스티렌술폰산, 폴리-ρ-메틸스티렌술폰산, 폴리스티렌술폰산, 폴리비닐술폰산, 폴리술폰산 코폴리머, 폴리술폰산/아크릴아마이드 공중합체 및 폴리아크릴아미드메틸프로판술폰으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
예를 들어, 상기 폴리아크릴산 코폴리머는, 폴리아크릴산-술폰산 공중합체(polyacrylic acid-sulfonic acid copolymer), 폴리아크릴산/스티렌 공중합체, 폴리아크릴산-말론산 공중합체(polyacrylic acid-malonic acid copolymer) 및 폴리아크릴산-폴리스티렌 공중합체(polyacrylic acid-polystyrene copolymer) 등일 수 있다.
상기 산성 물질은, 상기 첨가액 중 0.001 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다. 상기 산성 물질이 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 미만이거나, 1 중량% 초과인 경우, 슬러리 조성물의 안정성이 확보되지 않아 원하는 성능이 구현되지 않거나, 결함이 발생하는 문제점이 있다.
상기 첨가액은, 염기성 물질;을 더 포함하고, 상기 염기성 물질은, pKa 9이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 염기성 물질은, 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 암모니아, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화마그네슘, 수산화루비듐, 수산화세슘, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 메틸아민, 에탄올아민, 프로필아민, 부틸아민, 이소프로필아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올 아민, 디프로필아민, 에틸렌 디아민, 프로판 디아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 테트라메틸아민, 프리에틸렌 테트라아민, 테트라에틸렌 펜타민, N-메틸디에탄올아민, N-프로필디에탄올아민, N-이소프로필 디에탄올아민, N-(2-메틸프로필)디에탄올아민, N-n-부틸디에탄올아민, N-t-부틸에탄올아민, N-시아클로헥실디에탄올아민, N,N-비스(2-하이드록시프로필)에탄올아민, 트리아이소프로판올아민, 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올, 2-디메틸 아미노-2-메틸-1-프로판올, 1-디메틸아미노-2-프로판올, 3-디메틸아미노-1-프로판올, 2-디메틸아미노-1-프로판올, 2-디에틸아미노-1-프로판올, 2-디에틸아미노-1-에탄올, 2-에틸아미노-1-에탄올, 1-(디메틸아미노)2-프로판올, 3-아미노-1-프로판올, 2-아미노-1-프로판올, 1-아미노-2-프로판올, 1-아미노-펜탄올, 2-(디메틸아미노)에탄올, 2-디에틸아미노에탄올, 2-디프로필아미노에탄올, 2-부틸아미노에탄올, 2-t-부틸아미노에탄올, 2-사이클로아미노에탄올, 2-아미노-2-펜탄올, 2-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-2-메틸-1-프로판올, 2-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-2-프로판올 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올, 트리스(하이드록시메틸)아미노메탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 염기성 물질은, 상기 첨가액 중 0.01 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다. 상기 염기성 물질의 함량이 0.01 중량% 미만이거나, 1 중량% 초과인 경우 슬러리 조성물의 안정성이 확보되지 않아 원하는 성능이 구현되지 않거나, 결함이 발생하는 문제점이 있다.
상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물의 pH는 3 내지 7의 범위인 것일 수 있다. pH가 상기 범위를 벗어나는 경우 분산 안정성이 급격히 저하되어 응집이 발생하게 되는 문제가 있다.
상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물은, 제조 공정 상, 농축제조 및 희석(Dilution) 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, STI 연마 공정용 슬러리 조성물은 물;을 더 포함하고, 상기 연마액 : 물 : 첨가액의 비율은 1 : 3 내지 10 : 1 내지 10인 것일 수 있다. 상기 물은, 예를 들어, 탈이온수, 이온 교환수 및 초순수를 포함할 수 있다. 상기 첨가액의 비율이 1 내지 4의 범위에서는 첨가액의 비율이 적을수록 벌크(bulk)한 고단차 연마에 사용이 적합하고, 5 내지 10의 범위에서는 첨가액의 비율이 높아질수록 폴리실리콘막의 연마정지 기능이 강화되어 STI연마 공정에서 효과적으로 소자 분리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 연마액과 첨가액을 따로 준비하여 연마 직전 혼합하여 사용하는 2액형 형태로 제공될 수 있고, 연마액과 첨가액이 혼합되어 있는 1액형 형태로 제공될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물은 양(positive)의 전하를 나타내는 포지티브 슬러리 조성물일 수 있으며, 상기 슬러리 조성물의 제타전위는 +5 mV 내지 +70 mV의 범위인 것일 수 있다. 양으로 하전된 연마입자로 인하여, 높은 분산 안정성을 유지하여 연마입자의 응집이 발생하지 않아 마이크로-스크래치 발생을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, STI 공정용 연마 슬러리 조성물은 절연막 : 폴리실리콘막의 연마 선택비가 10 : 1 내지 1000 : 1인 것일 수 있다. 상기 절연막 연마율이 1,000 Å내지 10,000 Å이고, 상기 폴리실리콘 연마율이 30 Å이하인 것일 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 폴리실리콘 연마율이 10 Å이하인 것일 수 있다.
예를 들어, 블랭킷 웨이퍼에서 절연막 : 폴리실리콘막의 연마 선택비가 10 : 1 내지 1000 : 1이고, 패턴 웨이퍼에서 절연막 : 폴리실리콘막의 연마 선택비가 10 : 1 내지 1000 : 1일 수 있다.
본 발명의 STI 공정용 연마 슬러리 조성물은, 아마이드 결합을 갖는 중합체 및 가교 결합을 형성하는 모노머를 포함함으로써, 폴리실리콘막의 표면에서 연마를 억제하여 폴리실리콘막 자동연마 정지 기능을 가지며, 과연마 시 폴리실리콘막의 손실과 절연막의 디싱 발생을 낮출 수 있다. 즉, 본 발명의 STI 공정용 연마 슬러리 조성물에 의하여, 절연막 층에 대해 높은 연마율과 폴리실리콘 패턴 층에 대한 연마 억제가 가능하여 폴리실리콘 층을 보호할 수 있다. 또한, 패턴 웨이퍼 연마 시 절연막 디싱(dishing) 발생량을 줄일 수 있다. 따라서, 반도체 소자의 얕은 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation; STI) 공정 등에 적용하여, 신뢰성 및 특성이 보다 우수한 반도체 소자의 제조를 가능하게 할 수 있다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1 내지 7]
표 1에 나타낸 바와 같이, 첨가액을 제조하고, 입자크기가 150 nm인 세리아 연마입자를 포함하는 연마액을 제조하였다. 즉, 상기 연마액 : 물 : 첨가액의 비율을 1 : 6 : 3으로 하여 STI 연마 공정용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[연마 조건]
1. 연마기: AP-300 (300 mm, KCTECH 社)
2. 패드: IC 1000 (DOW 社)
3. 연마 시간: 60sec
4. 플레이튼 RPM (Platen RPM): 93 rpm
5. 스핀들 RPM (Spindle RPM): 87 rpm
6. 압력: 3 psi
7. 유량 (Flow rate): 250 ml/min
8. 사용된 웨이퍼:
웨이퍼 : PE-TEOS 20 K (Å), P-Poly 2K (Å)
패턴 웨이퍼: STI 폴리 패턴 웨이퍼 5000 K (Å), 트렌치 깊이 5 K (Å)
하기 표 1은, 실시예 및 비교예의 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 및 슬러리 조성물을 이용하여 STI 폴리 실리콘 패턴 웨이퍼를 연마하였을 때, 산화막(TEOS) 및 폴리실리콘막의 제거속도(Removal Rate: RR)를 나타낸 것이다.
구분 조성 300mm CMP
중합체* 모노머 중합체/모노머 (몰비) pH TEOS (Å/min) P-Poly (Å/min)
실시예 1 0.02mol/L PEHA0.02mol/L 1 5.0 2252 5.0
실시예 2 0.02mol/L PEHA0.02mol/L 1 4.5 2071 5.0
실시예 3 0.01mol/L TEPA0.15mol/L 0.1 4.5 1930 6.7
실시예 4 0.01mol/L PEHA0.03mol/L 0.3 5.0 2100 5.0
실시예 5 0.001mol/L PEHA0.03mol/L 0.03 5.5 2400 5.0
실시예 6 0.016mol/L PEHA0.03mol/L 0.53 5.5 2300 5.0
실시예 7 0.032mol/L PEHA0.03mol/L 1.07 5.5 2000 5.0
실시예 8 0.032mol/L TETA0.03mol/L 1.07 5.5 3120 6.7
실시예 9 0.032mol/L AEP0.03mol/L 1.07 5.5 2930 6.0
실시예 10 0.032mol/L AETETA0.03mol/L 1.07 5.5 1930 4.5
실시예 11 0.032mol/L AEPEEDA0.03mol/L 1.07 5.5 1421 4.0
실시예 12 0.032mol/L PEDETA0.03mol/L 1.07 5.5 1538 4.6
중합체*: 폴리(2-에틸-2-옥사졸린)PEHA : 펜타에틸렌헥사민
TEPA : 테트라에틸렌펜타민
TETA : 트리에틸렌테트라민
AEP : 아미노에틸피페라진
AETETA : 4-(2-아미노에틸)-N-(2- 아미노에틸)-N'-{2-{(2- 아미노에틸)아미노}에틸}-1,2-에탄디아민)
AEPEEDA : (1-(2-아미노에틸)-4-[(2- 아미노에틸)아미노]에틸]-피페라진)
PEDETA : (1-[2-[[2-[(2-아미노에틸)아미노]에틸]아미노]에틸]-피페라진)
상기 표 1을 살펴보면, 본 발명의 아마이드 결합을 갖는 중합체 및 가교결합을 형성하는 모노머를 포함하는 STI 공정용 연마 슬러리 조성물은, 산화막에 대한 높은 연마 속도와 연마 선택비를 나타내고, 폴리실리콘막에 대한 자동 정지 기능을 갖는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은, 아마이드 결합을 갖는 중합체 및 가교결합을 형성하는 모노머를 포함하는 슬러리 첨가액 및 양전하로 분산된 연마 입자를 적용하여, 연마 대상막에 대한 연마 성능이 우수할 뿐만 아니라, 높은 연마 선택비에 의한 자동 연마 정지 기능 및 디싱, 스크래치 등의 발생을 억제할 수 있는 STI 공정용 연마 슬러리 조성물을 제공할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (17)

  1. 연마입자를 포함하는 연마액; 및
    첨가액;
    을 포함하고,
    상기 첨가액은, 아마이드 결합을 갖는 중합체 및 하나 이상의 원자와 연결된 3개 이상의 사슬을 갖는 모노머를 포함하는 폴리실리콘막 연마억제제; 를 포함하는 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아마이드 결합을 갖는 중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 중합체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2019008531-appb-img-000003
    (상기 화학식 1에서,
    R 1, R 3 및 R 4는, 각각, 수소, 히드록시기, C 1-30의 알킬기, C 2-30의 알케닐기, C 2-30의 알키닐기, C 1-30의 알콕시기, C 6-30의 아릴기, C 5-30의 헤테로아릴기(하나 이상의 N, O 또는 S의 헤테로 원자를 포함한다.), C 4-30의 헤테로시클릭기(하나 이상의 N, O 또는 S의 헤테로 원자를 포함한다.), C 7-30의 아랄킬(aralkyl)기, 아민기, -NH(R 4)-R 5(여기서, R 4는 C 1-30의 알킬렌 또는 C 2-30의 알케닐렌이고, R 5는 수소 또는 히드록시기이다.), 옥시아민기, 아지드기 및 티올기에서 선택되고,
    R 2는, 단순결합, 치환되거나 치환되지 않은 C 1-30의 알킬렌, C 2-30의 알케닐렌, C 7-30의 시클로알킬렌, C 6-30 아릴렌, C 7-30 아릴알킬렌 또는 C 2-30 알키닐렌이고,
    n은 1 이상의 정수이다.)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중합체는,
    폴리(2-메틸-2-옥사졸린), 수산화기 말단을 갖는 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), α-벤질 및 ω-아지드 말단을 갖는 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), 아지드 말단을 갖는 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), 피페라진 말단을 갖는 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 알킨 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), α-벤질 및 ω-티올 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), α-메틸 및 ω-히드록시에틸아민 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 아민 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 피페라진 말단을 갖는 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 폴리(2-프로틸-2-옥사졸린), 아지드 말단을 갖는 폴리(2-프로필-2-옥사졸린) 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중합체의 중량 평균 분자량은, 1,000 내지 5,000,000인 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중합체는, 상기 첨가액 중 0.001 중량% 내지 1 중량%인 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모노머는, 상기 중합체와 가교 결합을 형성하고,
    상기 모노머는, 테트라에틸렌펜타민(tetraethylenepentamine, TEPA), 펜타에틸렌헥사민(pentaethylenehexamine, PEHA), 헥사에틸렌헵타민(hexaethyleneheptamine, HEHA), 헵타에틸렌옥타민(heptaethyleneoctamine, HEOA), 트리에틸렌테트라아민(triethylenetetramine) , 하이드록시에틸트리에틸렌테트라아민(hydroxyethyltriethylenetetramine, HETETA), 하이드록시에틸렌테트라에틸렌펜타민(hydroxyethyltetraethylenepentamine, HETEPA), 트리프로필렌테트라아민(tripropylenetetraamine), N-(3-아미노프로필)에틸렌디아민(N-(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am3), N,N'-비스(3-아미노프로필)에틸렌디아민(N,N'-bis(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am4); N,N,N'-트리스(3-아미노프로필)에틸렌디아민(N,N,N'-tris(3-aminopropyl)ethylenediamine, Am5), N-3-아미노프로필-1,3-디아미노프로판(N-(3-aminopropyl)-1,3-propanediamine), N,N'-비스(3-아미노프로필)-1,3-디아미노프로판(N,N'-bis(3-Aminopropyl)-1,3-diaminopropane), N,N,N'-트리스(3-아미노프로필)-1,3-디아미노프로판(N,N,N'-tris(3-aminopropyl)-1,3-diaminopropane), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine, DETA), 비스-(3-아미노프로필)아민(bis(3-aminopropyl)amine), 비스(헥사메틸렌)트리아민(bis-hexamethylene-triamine), 디프로필렌트리아민(dipropylenetriamine), 4-(2-아미노에틸)-N-(2-아미노에틸)-N'-{2-{(2-아미노에틸)아미노}에틸}-1,2-에탄디아민)(4-(2-aminoethyl)-N-(2-aminoethyl)-N'-{2-{(2-aminoethyl)amino}ethyl}-1,2-ethanediamine), 아미노에틸피페라진(aminoethylpiperazine), 1-(2-아미노에틸)-4-[(2-아미노에틸)아미노]에틸]-피페라진(1-(2-aminoethyl)-4-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]- piperazine) 및 (1-[2-[[2-[(2-아미노에틸)아미노]에틸]아미노]에틸]-피페라진)((1-[2-[[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]amino]ethyl]-piperazine))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 중합체 대 상기 모노머는, 1:0.01 내지 2(몰비)로 포함되는 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중합체 및 상기 모노머는, 고분자 가교 화합물 형태로 포함되는 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자는, 고상법 또는 액상법으로 제조되고, 연마입자 표면이 양전하를 갖는 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자는,
    금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 금속산화물은 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨 티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자의 크기는, 5 nm 내지 150 nm의 1차 입자, 30 nm 내지 300 nm 의 2차 입자를 가지고,
    상기 연마입자는, 상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    물;을 더 포함하고,
    상기 연마액 : 물 : 첨가액의 비율은 1 : 3 내지 10 : 1 내지 10(부피비)인 것인,
    STI 연마 공정용 슬러리 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 첨가액은, 양쪽성 화합물을 더 포함하고,
    상기 양쪽성 화합물은, 라이신, 메티오닌, 시스테인, 티로신, 글리신, 알라닌, 세린, 페닐알라닌, 트레오닌, 발린, 류신, 이소류신, 프롤린, 히스티딘, 리신, 아르기닌, 아스파르트산, 트립토판, 글루타민, 베타인(betaine), 코코미도프로필베타인(cocomidopropylbetaine), 라우릴베타인, 스테아릴베타인, 라우릴프로필베타인(laurylpropylbetaine), 코코디메틸 카르복시메틸 베테인, 라우릴디메틸 카르복시메틸 베타인, 라우릴디메틸 알파-카르복시에틸 베타인, 세틸디메틸 카르복시메틸 베타인, 아미노카르복실산염, 이미다졸륨페타인, 2-알킬-N-카르복시 메틸-N-히드록시에틸이미다졸리늄베타인,　라우릴디메틸아민옥사이드 및 레시틴으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 양쪽성 화합물은, 상기 첨가액 중 0.001 중량% 내지 2 중량%로 포함되는 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 첨가액은, 카르복시산, 질산, 염산, 인산, 황산, 불산, 브롬산, 요오드산, 피멜린산, 말산, 말론산, 말레산, 아세트산, 아디프산, 옥살산, 숙신산, 타르타르산, 시트르산, 락트산, 글루타르산, 글리콜산, 포름산, 푸마르산, 프로피온산, 부티르산, 히드록시부티르산, 아스파르트산, 이타콘산, 트리카발산, 수베르산, 벤조산, 페닐아세트산, 나프토산, 만델산, 피콜린산, 니코틴산, 이소니코틴산, 퀴놀린산, 안트라닐산, 푸자르산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 피리딘카르복실산, 살리실산, 글루타민산, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 코폴리머, 폴리술폰산, 폴리-α-메틸스티렌술폰산, 폴리-ρ-메틸스티렌술폰산, 폴리스티렌술폰산, 폴리비닐술폰산, 폴리술폰산 코폴리머, 폴리술폰산/아크릴아마이드 공중합체 및 폴리아크릴아미드메틸프로판술폰으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 산성 물질;을 더 포함하는 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물의 pH는 3 내지 7의 범위이고,
    상기 STI 공정용 연마 슬러리 조성물의 제타전위는 +5 mV 내지 +70 mV의 범위인 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
  17. 제1항에 있어서,
    절연막 : 폴리실리콘막의 연마 선택비가 10 : 1 내지 1000 : 1인 것인,
    STI 공정용 연마 슬러리 조성물.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6824579B2 (en) * 2000-05-24 2004-11-30 International Business Machines Corporation Selective polishing with slurries containing polyelectrolytes
KR20080067665A (ko) * 2005-11-11 2008-07-21 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 산화규소용 연마제, 첨가액 및 연마 방법
KR20100011030A (ko) * 2008-07-24 2010-02-03 테크노세미켐 주식회사 폴리실리콘 연마정지제를 함유하는 화학 기계적 연마조성물
US20130171824A1 (en) * 2010-09-08 2013-07-04 Basf Se Process for chemically mechanically polishing substrates containing silicon oxide dielectric films and polysilicon and/or silicon nitride films
KR101411019B1 (ko) * 2011-12-29 2014-06-24 제일모직주식회사 Ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
KR20140133604A (ko) * 2012-03-14 2014-11-19 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 높은 제거율 및 낮은 결함을 갖는 산화물 및 질화물에 대해 선택적인 cmp 조성물

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1746255B (zh) 2001-02-20 2010-11-10 日立化成工业株式会社 抛光剂及基片的抛光方法
KR101037526B1 (ko) 2008-08-18 2011-05-26 테크노세미켐 주식회사 화학적 기계적 연마 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
JP6044629B2 (ja) * 2012-02-21 2016-12-14 日立化成株式会社 研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法
JP6185432B2 (ja) * 2014-06-24 2017-08-23 株式会社フジミインコーポレーテッド シリコンウェーハ研磨用組成物
US10508220B2 (en) * 2015-07-10 2019-12-17 Ferro Corporation Slurry composition and additives and method for polishing organic polymer-based ophthalmic substrates
US10253216B2 (en) * 2016-07-01 2019-04-09 Versum Materials Us, Llc Additives for barrier chemical mechanical planarization
US10428241B2 (en) * 2017-10-05 2019-10-01 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Polishing compositions containing charged abrasive
KR20190074597A (ko) 2017-12-20 2019-06-28 주식회사 케이씨텍 Sti 공정용 연마 슬러리 조성물
KR20190074594A (ko) 2017-12-20 2019-06-28 주식회사 케이씨텍 Sti 공정용 연마 슬러리 조성물
KR102316237B1 (ko) * 2019-12-19 2021-10-25 주식회사 케이씨텍 멀티선택비 구현이 가능한 연마용 슬러리 조성물

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6824579B2 (en) * 2000-05-24 2004-11-30 International Business Machines Corporation Selective polishing with slurries containing polyelectrolytes
KR20080067665A (ko) * 2005-11-11 2008-07-21 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 산화규소용 연마제, 첨가액 및 연마 방법
KR20100011030A (ko) * 2008-07-24 2010-02-03 테크노세미켐 주식회사 폴리실리콘 연마정지제를 함유하는 화학 기계적 연마조성물
US20130171824A1 (en) * 2010-09-08 2013-07-04 Basf Se Process for chemically mechanically polishing substrates containing silicon oxide dielectric films and polysilicon and/or silicon nitride films
KR101411019B1 (ko) * 2011-12-29 2014-06-24 제일모직주식회사 Ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
KR20140133604A (ko) * 2012-03-14 2014-11-19 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 높은 제거율 및 낮은 결함을 갖는 산화물 및 질화물에 대해 선택적인 cmp 조성물

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