KR100613142B1 - Method for producing colloidal silica for chemical mechanical polishing - Google Patents

Abstract

반도체 회로 배선용 금속 막에 대한 연마속도 및 연마선택비가 우수하며, 순도가 높을 뿐만 아니라, 저가로 제조될 수 있는 화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카 및 그 제조방법이 개시된다. 상기 화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카의 제조 방법은 양이온 교환체에 염기성 실리카 졸을 통과시켜, 염기성 실리카 졸을 산성 실리카졸로 만드는 단계; 생성된 산성 실리카 졸을 수열 처리하는 단계; 및 수열 처리된 실리카 졸을 여과 및 정제하는 단계를 포함한다.Disclosed are a colloidal silica for chemical mechanical polishing which is excellent in polishing rate and polishing selectivity for a metal film for semiconductor circuit wiring, which is not only high in purity but also can be manufactured at low cost. The method for producing colloidal silica for chemical mechanical polishing includes passing a basic silica sol through a cation exchanger to make the basic silica sol an acidic silica sol; Hydrothermally treating the resulting acid silica sol; And filtering and purifying the hydrothermally treated silica sol.

콜로이달 실리카, 수열 처리, 양이온 교환체, 고순도, 구리막, 연마속도Colloidal silica, hydrothermal treatment, cation exchanger, high purity, copper film, polishing rate

Description

화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카의 제조방법{Method for producing colloidal silica for chemical mechanical polishing}Method for producing colloidal silica for chemical mechanical polishing

도 1 내지 6은 본 발명에 따라 제조된 콜로이달 실리카 입자의 분포도 및 투과 전자현미경 사진(transmission electromicroscope: TEM)이다.1 to 6 are distribution maps and transmission electromicroscopes (TEM) of colloidal silica particles prepared according to the present invention.

본 발명은 화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 회로 배선용 금속 막에 대한 연마속도 및 연마선택비가 우수하며, 순도가 높을 뿐만 아니라, 저가로 제조될 수 있는 화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a colloidal silica for chemical mechanical polishing, and a method of manufacturing the same, and more particularly, the polishing rate and the polishing selectivity for the metal film for semiconductor circuit wiring are excellent, and the purity is high, and can be manufactured at low cost. The present invention relates to a colloidal silica for chemical mechanical polishing and a method of manufacturing the same.

일반적으로 콜로이달 실리카는 알칼리 금속 실리케이트를 출발 물질로 하는 저가형과 알콕시 실란(alkoxy silane) 등의 실리콘 알콕사이드(silicon alkoxide)를 원료로 하는 고순도형으로 나누어진다. 저가형 콜로이달 실리카는 다양한 분야 의 기능성 첨가제 및 웨이퍼나 글라스 연마제로서 오랫동안 사용되어 왔으며, 특히 반도체 제조 공정에 있어서 절연막인 산화규소 막의 연마제로는 물론 구리, 알루미늄 등의 배선용 금속 막의 연마제로도 널리 사용되고 있다. 상기 저가형 콜로이달 실리카는 제조비용이 낮다는 장점이 있으나, 불순물인 알칼리 금속의 함량이 많아 연마한 반도체 기판 또는 산화 막 표면에 부착된 알칼리 금속으로 인해 반도체 회로의 절연불량, 회로의 단락, 유전율 저하 등의 문제가 발생하는데, 특히 나트륨은 입자가 작아 확산성이 높고, 피연마막의 미세한 스크래치 내에도 잔존하여 많은 문제를 야기 시킨다. 이와 같은 문제점을 보완하기 위해, 불순물의 함량이 낮은 고순도형 콜로이달 실리카의 사용이 증가하고 있으나, 합성의 출발 물질인 실리콘 알콕사이드의 단가가 높아 경제성이 저하된다는 문제점이 있다. In general, colloidal silica is divided into a low-cost type using an alkali metal silicate as a starting material and a high-purity type using a silicon alkoxide such as alkoxy silane as a raw material. Low-cost colloidal silica has been used for a long time as a functional additive in various fields and as a wafer or glass abrasive, and in particular, it is widely used as an abrasive of a silicon oxide film as an insulating film in a semiconductor manufacturing process, as well as an abrasive of a metal film for wiring such as copper and aluminum. . The low-cost colloidal silica has an advantage of low manufacturing cost, but due to the alkali metal attached to the surface of the semiconductor substrate or the oxide film polished due to the high content of alkali metal as an impurity, poor insulation of the circuit, short circuit, and dielectric constant decrease. In particular, sodium has a small particle, high diffusivity, and remains in fine scratches of the polished film, causing many problems. In order to compensate for such a problem, the use of high-purity colloidal silica having a low content of impurities is increasing, but there is a problem in that the cost of silicon alkoxide, which is a starting material of synthesis, is high and the economy is lowered.

따라서 본 발명의 목적은 저가로 제조될 수 있을 뿐 만 아니라, 반도체 회로 배선용 금속 막에 대한 연마효율이 우수한 화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing colloidal silica and a method of manufacturing the same, which can be manufactured at low cost and are excellent in polishing efficiency for a metal film for semiconductor circuit wiring.

본 발명의 다른 목적은 순도가 높아, 반도체 회로 배선용 금속 막에 바람직하지 못한 영향을 미치지 않는, 화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a colloidal silica for chemical mechanical polishing and a method for producing the same, which have high purity and do not adversely affect the metal film for semiconductor circuit wiring.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 양이온 교환체에 염기성 실리카 졸을 통과시켜, 염기성 실리카 졸을 산성 실리카졸로 만드는 단계; 생성된 산성 실리카 졸을 수열 처리(hydrothermal treatment)하는 단계; 및 수열 처리된 실리카 졸을 여과 및 정제하는 단계를 포함하는 화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카의 제조 방법을 제공한다. 여기서, 상기 산성 실리카 졸을 10 내지 30 중량%의 농도로 희석하는 단계 및 상기 수열 처리 된 실리카 졸을 20 내지 40 중량%의 농도로 농축하는 단계를 더욱 수행하는 것이 바람직하며, 상기 수열 처리 단계는 120 내지 300℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 본 발명은 또한 상기 방법에 의하여 제조된 화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of passing a basic silica sol through a cation exchanger, the basic silica sol to an acidic silica sol; Hydrothermal treatment of the resulting acid silica sol; And it provides a method for producing a chemical mechanical polishing colloidal silica comprising the step of filtering and purifying the hydrothermally treated silica sol. Here, it is preferable to further perform the step of diluting the acidic silica sol to a concentration of 10 to 30% by weight and concentrating the hydrothermally treated silica sol to a concentration of 20 to 40% by weight, the hydrothermal treatment step It is preferably carried out at 120 to 300 ℃. The present invention also provides a colloidal silica for chemical mechanical polishing prepared by the above method.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따라 화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카를 제조하기 위해서는, 먼저, 양이온 교환체에 염기성 실리카 졸(silica sol)을 통과시켜, 염기성 실리카 졸을 산성 실리카졸로 만든다. 염기성 실리카 졸은 용매에 안정적으로 분산되어 있는 콜로이드 상의 실리카로서, 내부는 규소원자와 산소원자가 실록산 결합(Si-O-Si)을 이루고 있고, 표면에는 다수의 OH기를 가지고 있어 염기성을 띄는 것을 말한다. 상기 염기성 실리카 졸은 표면에 알칼리 이온인 Na⁺ 이온 등이 전기적 이중층을 형성하여 입자간의 반발력에 의하여 용매에 안정하게 분산된다. 본 발명에 사용될 수 있는 염기성 실리카 졸로는 통상적으로 사용되는 실리카 졸을 제한없이 사용할 수 있으며, 구체적으로는 시판되는 SS-SOL30H(신흥규산(주)) 등, 실리카 입자의 평균 크기가 15 내지 150nm, 바람직하게는 30 내지 110nm이고, pH가 9 내지 10인 실리카 졸을 사용할 수 있다. 여기서 상기 실리카 입자의 크기가 15nm 미만이면, 수열처리 시 응집이 발생할 우려가 있고, 150nm를 초과하면 연마막의 표면이 거칠어질 우려가 있다. In order to prepare colloidal silica for chemical mechanical polishing according to the present invention, first, a basic silica sol is passed through a cation exchanger to make the basic silica sol an acidic silica sol. Basic silica sol is a colloidal silica that is stably dispersed in a solvent, and silicon and oxygen atoms form a siloxane bond (Si-O-Si) inside, and have a large number of OH groups on the surface thereof. In the basic silica sol, Na ⁺ ions, which are alkali ions, are formed on the surface of the basic silica sol to stably disperse in the solvent by the repulsive force between the particles. As the basic silica sol that can be used in the present invention, a silica sol which is commonly used can be used without limitation, and specifically, the average size of silica particles such as commercially available SS-SOL30H (Emerging Silica Co., Ltd.) is 15 to 150 nm, Preferably a silica sol having 30 to 110 nm and a pH of 9 to 10 can be used. If the size of the silica particles is less than 15 nm, there is a fear that agglomeration may occur during hydrothermal treatment, and if the size of the silica particles exceeds 150 nm, the surface of the polishing film may be roughened.

상기 양이온 교환체는 상기 염기성 실리카졸의 표면에 있는 Na⁺이온을 H⁺이온으로 교환하는 역할을 하는 것으로서, 통상적으로 사용되는 양이온 교환 광물 또는 양이온 교환 수지 등의 양이온 교환체를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 망상구조의 고분자 모체에 교환기로서 술폰산기(-SO₃H), 카르복실기(-COOH) 등을 결합시킨 양이온 교환수지를 사용할 수 있다. 양이온 교환수지는 용매 내에서 불용성의 고체 산과 같이 작용하여, 양이온 교환 수지 자체가 가지고 있는 양이온보다도 친화성이 있는 유-무기 양이온이 접근하면, 이들과 결합하는 대신 초기에 결합되어 있는 양이온을 방출하여 양이온 교환 작용을 한다. 양이온이 교환된 산성 실리카졸의 수소이온농도(pH)는 2 내지 3인 것이 바람직하다. The cation exchanger serves to exchange Na ⁺ ions on the surface of the basic silica sol with H ⁺ ions, and cation exchangers such as cation exchange minerals or cation exchange resins that are commonly used may be used without limitation. For example, a cation exchange resin may be used in which a sulfonic acid group (-SO ₃ H), a carboxyl group (-COOH), or the like is bonded to a polymer matrix of a network structure as an exchange group. The cation exchange resin behaves like an insoluble solid acid in a solvent, and when an organic-inorganic cation that is more affinity than the cation possessed by the cation exchange resin itself approaches, it releases the cation that is initially bound instead of bonding them. It acts as a cation exchanger. The hydrogen ion concentration (pH) of the acidic silica sol in which the cation is exchanged is preferably 2 to 3.

다음으로, 필요에 따라, 상기 양이온이 교환된 산성 실리카 졸의 농도를 10 내지 30 중량%, 바람직하게는 약 20 중량% 농도로 희석한다. 만일 상기 실리카 졸의 농도가 10 중량% 미만이면 경제적으로 바람직하지 못하며, 30 중량%를 초과하면 추후의 공정에서 실리카 졸이 겔(gel)화할 우려가 있다. 이와 같은 희석 과정의 용매로는 통상적인 실리카 졸의 분산용매, 예를 들면, 물, 바람직하게는 초순수를 사용할 수 있다.Next, if necessary, the concentration of the cation-exchanged acidic silica sol is diluted to a concentration of 10 to 30% by weight, preferably about 20% by weight. If the concentration of the silica sol is less than 10% by weight, it is not economically desirable. If it exceeds 30% by weight, the silica sol may gel in a later process. As a solvent for such a dilution process, a dispersion solvent of a conventional silica sol such as water, preferably ultrapure water may be used.

다음으로, 이와 같이 생성된 산성 실리카 졸을 수열 처리(hydrothermal treatment)한다. 수열 처리는 밀폐된 용기에 반응물과 물을 투입하고, 물의 끓는점이상으로 온도를 올려, 물을 기화시킴으로서, 고압력과 고온의 환경에서 반응물이 반응하도록 하는 과정이다. 이와 같은 수열 처리 공정을 수행하면, 산성 실리카 졸의 입자 표면이 고온 고압의 조건에서 용해-응축되는 과정을 거침으로서 매끄러운(smooth)표면을 형성하게 된다. 상기 수열 처리는 바람직하게는 오토클레이브(autoclave) 내에서 가압 없이 120 내지 300℃의 온도 하에서 1 내지 4시간 동안 수행할 수 있다. 상기 수열 처리 온도가 120℃미만이거나 처리 시간이 1시간 미만이면 반응의 속도가 느리거나 수율이 저하되고, 수열 처리 온도가 300℃를 초과하거나 처리 시간이 4시간을 초과하면, 실리카 졸이 응집할 우려가 있다.Next, the acidic silica sol thus produced is subjected to hydrothermal treatment. Hydrothermal treatment is a process of reacting reactants in a high pressure and high temperature environment by injecting reactants and water into a closed container, raising the temperature above the boiling point of the water, and vaporizing the water. By performing this hydrothermal treatment process, the surface of the acidic silica sol particles is dissolved-condensed under high temperature and high pressure, thereby forming a smooth surface. The hydrothermal treatment may be preferably carried out for 1 to 4 hours at a temperature of 120 to 300 ℃ without pressure in the autoclave (autoclave). When the hydrothermal treatment temperature is lower than 120 ° C. or the treatment time is less than 1 hour, the reaction rate is slow or the yield is lowered, and when the hydrothermal treatment temperature exceeds 300 ° C. or the treatment time exceeds 4 hours, silica sol may aggregate. There is concern.

다음으로, 필요에 따라, 수열 처리 된 실리카 졸을 20 내지 40 중량% 농도로 농축한다. 만일 상기 실리카 졸의 농축 농도가 40 중량%를 초과하면 안정성이 낮아진다. 이와 같은 농축 과정은 85 내지 100℃, 바람직하게는 95℃의 온도에서 실리카 졸을 가열하여 수행할 수 있다. Next, if necessary, the hydrothermally treated silica sol is concentrated to a concentration of 20 to 40% by weight. If the concentration of silica sol exceeds 40% by weight, the stability is lowered. This concentration process can be carried out by heating the silica sol at a temperature of 85 to 100 ℃, preferably 95 ℃.

마지막으로, 농축된 실리카 졸을 여과 및 정제하여, 필요한 입자 크기를 가지는 화학 기계적 연마제용 콜로이달 실리카를 제조할 수 있다. 예를 들면, 농축된 실리카 졸을, 체(sieve)로 거르고, 걸러진 실리카 졸을 여과종이(filter paper)로 여과하여 응집된 졸을 제거함으로서, 목적하는 콜로이달 실리카를 제조한다. 따라서 상기 체(sieve)의 메쉬(mesh) 크기를 조절하여, 원하는 콜로이달 실리카의 평균입자크기 및 분산도를 조절할 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 콜로이달 실리카는 예를 들면 40 내지 60nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.Finally, the concentrated silica sol can be filtered and purified to produce colloidal silica for chemical mechanical abrasives having the required particle size. For example, the desired colloidal silica is prepared by filtering the concentrated silica sol by a sieve and filtering the filtered silica sol with filter paper to remove the aggregated sol. Therefore, by adjusting the mesh size of the sieve (sieve), it is possible to adjust the average particle size and dispersion degree of the desired colloidal silica. Colloidal silica prepared according to the present invention may have an average particle size of 40 to 60 nm, for example.

이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples and comparative examples. The following examples are intended to illustrate the present invention more specifically, but the scope of the present invention is not limited by the following examples.

[실시예 1] 콜로이달 실리카의 제조(수열 처리온도: 120℃) Example 1 Preparation of Colloidal Silica (Hydraulic Treatment Temperature: 120 ° C)

평균 입자 크기가 30nm인 실리카 입자를 30 중량% 포함하는 염기성 실리카졸(신흥규산(주), SS-SOL30H)을 양이온 교환 수지(Purolite사, C100H)에 통과시켜 pH가 2인 산성 실리카 졸을 제조한 다음, 물을 첨가하여 실리카 졸을 농도 20 중량%로 희석하였다. 희석된 실리카 졸을 오토클레이브 장치에 투입하고, 압력을 가하지 않고 120℃에서 1시간 동안 수열 처리한 다음, 수열 처리 된 실리카 졸을 90℃로 가열하여 실리카 졸의 농도가 40 중량%가 되도록 농축하였다. 농축된 실리카 졸을 400 메쉬의 체(sieve)로 거르고, 걸러진 실리카 졸을 여과종이(filter paper)로 여과하여, 평균 입자 크기가 42nm인 콜로이달 실리카를 제조하였다. 제조된 콜로이달 실리카의 입자크기 및 분포도를 광산란 입도 분석기(Otuska Electronics사, ELS-8000)로 분석하여, 도 1에 나타내었고, 콜로이달 실리카의 투과 전자 현미경 사진을 도 2에 나타내었다. An acidic silica sol having a pH of 2 was prepared by passing a basic silica sol (SS-SOL30H), which contains 30% by weight of silica particles having an average particle size of 30 nm, through a cation exchange resin (Purolite, C100H). The silica sol was then diluted to 20% by weight by adding water. The diluted silica sol was placed in an autoclave apparatus, hydrothermally treated at 120 ° C. for 1 hour without applying pressure, and the hydrothermally treated silica sol was heated to 90 ° C. to concentrate the silica sol at a concentration of 40 wt%. . The concentrated silica sol was filtered through a 400 mesh sieve, and the filtered silica sol was filtered through a filter paper to prepare colloidal silica having an average particle size of 42 nm. The particle size and distribution of the prepared colloidal silica were analyzed by a light scattering particle size analyzer (ELS-8000, Otuska Electronics), and are shown in FIG. 1, and a transmission electron micrograph of the colloidal silica is shown in FIG. 2.

[실시예 2] 콜로이달 실리카의 제조(수열 처리온도: 150℃) Example 2 Preparation of Colloidal Silica (Hydraulic Treatment Temperature: 150 ° C)

수열 처리를 150℃에서 수행한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 평균 입자 크기가 43nm인 콜로이달 실리카를 제조하였다. 제조된 콜로이달 실리카의 입자크기 및 분포도를 광산란 입도 분석기(Otuska Electronics사, ELS-8000)로 분석하여, 도 3에 나타내었고, 콜로이달 실리카의 투과 전자 현미경 사진을 도 4에 나타내었다. A colloidal silica having an average particle size of 43 nm was prepared in the same manner as in Example 1 except that the hydrothermal treatment was performed at 150 ° C. The particle size and distribution of the prepared colloidal silica were analyzed by a light scattering particle size analyzer (ELS-8000, Otuska Electronics), and are shown in FIG. 3, and a transmission electron micrograph of the colloidal silica is shown in FIG. 4.

[실시예 3] 콜로이달 실리카의 제조(수열 처리온도: 200℃) Example 3 Preparation of Colloidal Silica (Hydraulic Treatment Temperature: 200 ° C)

수열 처리를 200℃에서 수행한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 평균 입자 크기가 50nm인 콜로이달 실리카를 제조하였다. 제조된 콜로이달 실리카의 입자크기 및 분포도를 광산란 입도 분석기(Otuska Electronics사, ELS-8000)로 분석하여, 도 5에 나타내었고, 콜로이달 실리카의 투과 전자 현미경 사진을 도 6에 나타내었다. A colloidal silica having an average particle size of 50 nm was prepared in the same manner as in Example 1 except that the hydrothermal treatment was performed at 200 ° C. The particle size and distribution of the prepared colloidal silica were analyzed by a light scattering particle size analyzer (ELS-8000, Otuska Electronics), and shown in FIG. 5, and a transmission electron micrograph of the colloidal silica was shown in FIG. 6.

도 1에서, 입자의 크기가 서로 다른 2 영역으로 구분되는 것은, 저온(120 ℃)에서 수열처리한 경우에는 입자 간의 반응성이 낮아, 입자가 서로 다른 크기로 성장하기 때문인 것으로 판단되며, 수열처리 온도가 높은 경우(150 및 200 ℃, 도 3 및 도 5)에는 입자간의 용해-응축 반응이 활발하여 입자의 크기가 1영역으로 성장하는 것으로 판단된다.In FIG. 1, the particle size is divided into two regions having different sizes, because when the hydrothermal treatment is performed at low temperature (120 ° C.), the reactivity between the particles is low, and the particles grow to different sizes. Is high (150 and 200 ° C., FIGS. 3 and 5), the dissolution-condensation reaction between the particles is active, and it is determined that the particle size grows to one region.

[실험예] 실시예 1 내지 3에서 제조한 콜로이달 실리카와 종래의 콜로이달 실리카를 이용한 화학-기계적 연마 성능 시험 Experimental Example Chemical-mechanical polishing performance test using colloidal silica prepared in Examples 1 to 3 and conventional colloidal silica

통상적인 저가형 콜로이달 실리카(SS-SOL30H, 비교예 1), 고가형 콜로이달 실리카(TS30, TS80, 비교예 2), 및 상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 콜로이달 실리카 5 중량%와 과산화수소(산화제) 7 중량%, 유기산 (complexing agent) 0.1 중량%, 벤조트리아졸(Film forming agent) 0.01 중량% 및 잔부로서 물을 포함하는 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다. 제조된 슬러리 조성물을 이용하여 동일한 조건에서 구리막, 탄탈륨(Ta)막 및 산화규소(SiO₂)막을 연마하였으며, 각각의 막에 대한 연마속도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.Conventional low cost colloidal silica (SS-SOL30H, Comparative Example 1), expensive colloidal silica (TS30, TS80, Comparative Example 2), and 5% by weight of colloidal silica prepared in Examples 1 to 3 and hydrogen peroxide (oxidizing agent) 7% by weight, 0.1% by weight of an organic acid (complexing agent), 0.01% by weight of benzotriazole (Film forming agent) and the balance was prepared a slurry composition for chemical mechanical polishing. A copper film, a tantalum (Ta) film and a silicon oxide (SiO ₂ ) film were polished under the same conditions using the prepared slurry composition, and the polishing rates for the respective films were measured and shown in Table 1 below.

실리카 종류Silica type 연마 속도 (Å/min)Polishing Speed (Å / min) 선택비(Selectivity)Selectivity CuCu TaTa SiO₂ SiO ₂ 실시예 1Example 1 1170111701 4848 4747 249/1/1249/1/1 실시예 2Example 2 1574915749 5858 3333 477/2/1477/2/1 실시예 3Example 3 1575815758 5050 6363 250/1/1250/1/1 비교예 1(SS-SOL30H)Comparative Example 1 (SS-SOL30H) 1255412554 213213 200200 63/1/163/1/1 비교예 2(TS80)Comparative Example 2 (TS80) 70027002 295295 661661 11/0.4/111 / 0.4 / 1

상기 표 1로부터, 본 발명에 따라 수열 처리하여 제조한 콜로이달 실리카는 비교예 1 및 2의 콜로이달 실리카와 비교하여, 탄탈륨(Ta)막 및 산화규소(SiO₂)막에 대한 연마속도는 느린 반면, 구리막에 대한 연마 속도가 빨라, 구리막에 대한 선택비가 우수함을 알 수 있다.From Table 1, the colloidal silica prepared by hydrothermal treatment according to the present invention is slow compared to the colloidal silica of Comparative Examples 1 and 2, the polishing rate for the tantalum (Ta) film and silicon oxide (SiO ₂ ) film is slow On the other hand, the polishing rate for the copper film is fast, and it can be seen that the selectivity for the copper film is excellent.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카는 저가로 제조될 수 있으며, 반도체 회로 배선용 금속막에 대한 연마속도 및 연마선택비가 우수할 뿐 만 아니라, 알칼리 금속 등의 불순물이 적고 순도가 높아, 반도체 제조 공정의 불량률을 낮추고, 공정 안정성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the chemical mechanical polishing colloidal silica according to the present invention can be manufactured at low cost, and not only has excellent polishing rate and polishing selectivity for the metal film for semiconductor circuit wiring, but also impurities such as alkali metal Small and high purity, there is an advantage that can lower the defect rate of the semiconductor manufacturing process, improve the process stability.

Claims (6)

양이온 교환체에 염기성 실리카 졸을 통과시켜, 염기성 실리카 졸을 수소이온농도(pH) 2 내지 3의 산성 실리카졸로 만드는 단계;Passing a basic silica sol through a cation exchanger to make the basic silica sol an acidic silica sol having a hydrogen ion concentration (pH) of 2-3; 상기 산성 실리카 졸을 10 내지 30 중량%의 농도로 희석하는 단계;Diluting the acidic silica sol to a concentration of 10 to 30% by weight; 생성된 산성 실리카 졸을 수열 처리(hydrothermal treatment)하는 단계; Hydrothermal treatment of the resulting acid silica sol; 상기 수열 처리된 실리카 졸을 20 내지 40 중량%의 농도로 농축하는 단계; 및Concentrating the hydrothermally treated silica sol at a concentration of 20 to 40 weight percent; And 수열 처리된 실리카 졸을 여과 및 정제하는 단계를 포함하는 구리막의 화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카의 제조 방법.A method for producing colloidal silica for chemical mechanical polishing of a copper film comprising the step of filtering and purifying a hydrothermally treated silica sol. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 염기성 실리카 졸의 실리카 평균 입자 크기는 15 내지 150nm 인 것인 화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the basic silica sol has a silica average particle size of 15 to 150 nm. 제1항에 있어서, 상기 수열 처리 단계는 120 내지 300℃에서 수행되는 것인 화학 기계적 연마용 콜로이달 실리카의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the hydrothermal treatment is performed at 120 to 300 ° C. 삭제delete

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