KR100725803B1 - 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물　및 이를 이용한실리콘 웨이퍼 최종 연마 방법 - Google Patents

실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물　및 이를 이용한실리콘 웨이퍼 최종 연마 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 슬러리 조성물은 웨이퍼에　경면을 구현하기 위한 실리콘 웨이퍼 최종 연마용　슬러리 조성물에 관한 것으로서,　초순수, 연마입자, pH 조절제, 및 수용성 증점제를 포함하는 슬러리 조성물에 있어서,　아세틸렌계 계면활성제와　이종 고리형 아민을 동시에 더 포함하는 것을　특징으로 한다. 본 발명은 연마입자의 입경을 최적화하고, 최적의 조성을 갖는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물을 제공함으로써 50nm 이상의 크기를 갖는 LLS 결함과 HAZE 및 표면 거칠기를 크게 개선할 수 있다.
아세틸렌계 계면활성제, 이종 고리형 아민, LLS, HAZE

Description

실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물　및 이를 이용한 실리콘 웨이퍼 최종 연마 방법{Slurry compositions for polishing silicone wafer finally and　methods　for　polishing silicone wafer finally by using　the　same}
본 발명은 실리콘 웨이퍼　표면의　LLS(localized light scatter)를 개선하는 실리콘 웨이퍼 최종　연마용　슬러리 조성물에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼 제조 공정에서 CMP 공정은 마지막 공정으로 웨이퍼 표면의 미세 스크래치(Microscratch)　등의 물리적 표면　결함을 제거하고 미소거칠기(Microroughness)를 낮추어 부드러운 표면을 만드는 단계이다. 이러한 CMP 공정을 거친 웨이퍼는 비로소 저 표면 결함의 경면을 구현하는 것이다. 최근에는 표면의 미세 스크래치와 그 밖의 결함에 의하여 검출되는 LLS의 크기, 즉 결함의 크기에 대한 규제가 급격히 강화되고 있다.
종래에는 80nm 또는 65nm 이상의 크기를 갖는 LLS 결함만을 규제하였으나, 최근에는 50nm 또는 30nm 결함에 대한 규제가 진행되고 있는 추세이다. 이러한 규제 강화 추세는 결함제거 특성이 더욱 향상된 슬러리 조성물을 요구하고 있다. 본 발명은 실리콘 웨이퍼 최종 연마　공정에 사용되는 슬러리 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는　
50nm 이상의 크기를 갖는 LLS와 더불어 웨이퍼 경면의 초 미세 거칠기 혹은 초미세 파티클 클러스터로 인한 난 반사 현상을 나타내는 HAZE를 개선하는　슬러리 조성물에 관한 것이다.
반도체 제조　시 기판이 되는 실리콘 웨이퍼는 단결정성장(single crystal growing), 절단(slicing), 연마(lapping), 식각(etching), 경면　연마(polishing), 세정(cleaning) 등의 여러 공정을 거쳐 제조된다. 상기　경면 연마 공정은 이전 공정에서 생성된 표면이나 표면 이하(subsurface)의 결함 즉 긁힘, 갈라짐, 그레인 디스토션(grain distortion), 표면거칠기 또는 표면의 지형(topography) 등의 결함을 제거함으로써 무결점 거울면의 웨이퍼로 가공하는 것이다.
웨이퍼의 CMP 공정은 다단계를 거치는데 표면의 딥 스크래치(deep scratch)를 제거하기 위하여 빠른 연마속도로 연마하는　1차 연마단계와 여전히 잔류하는 미세 스크래치를 제거하고 표면의 미소거칠기를 수 Å 수준으로 낮춤으로써 경면을 구현하는 2차 연마 단계(경면연마)로 구성된다. 즉, 최종연마단계에서는 웨이퍼 표면의 거칠기를 수 Å 수준으로 제어해야 하며, 또한 헤이즈(HAZE), 잔류미립자, 잔류금속이온의 양이 최소의 수준(수 ppm)으로 제어되어야 한다.
연마 가공에는 연마기(polisher)와 초순수(deionized water) 이외에 중요한 두 가지 소모품을 필요로 한다. 그것은 연질 또는 경질의 우레탄 연마패드와 슬러리 조성물이다.
연마패드는 기계적 연마의 역할을 하고, 슬러리 조성물은 연마패드의 기계적 연마를 보조함과 동시에　화학적인 연마를 일으키는 역할을 한다. 웨이퍼의 대 구경화와 이에 따른 고도의 품질　요구는 연마패드와 슬러리 조성물의 성능 향상을 필요로 하고 있다.
특히 300mm의 대 구경 웨이퍼는 그 가공 특성상 높은 수준의 무　결점 표면을 구현하기 위한 슬러리 조성물의 개발을 요구하고 있는 실정이다.
실리콘 웨이퍼의 최종 연마용 CMP 공정에서 화학적 및 기계적으로 연마를 촉진하는 슬러리 조성물은 일반적으로 연마입자(Abrasive), pH 조절제,　및 초순수(Deionized Water)를 포함하고 있으며,　특수한 연마　품질을 발휘시키기 위하여 유기물　또는 무기물 형태의 첨가제를 포함하게 된다.
연마입자는 주로 구상의 단분산 실리카가 사용되고, pH 조절제로는 수산화 칼륨이나 수산화 나트륨의 알칼리 염기를 사용하거나 비금속성의 무기 또는 유기염기를 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 성분에 부가적으로 연마효과를 지원할 수 있는 기능성 첨가물을 사용하는데, 예를 들면　연마속도를 향상하거나 연마표면의 세정도를 향상시키고 연마입자의 분산성을 증진시키기 위한　비이온성 계면활성제　또는　연마속도 촉진제로 작용할 수 있는 아민류 등이 그것이다.　또한, CMP 공정별로 공정 특성에 부합하는 별도의 슬러리　조성물을　사용하는　것이 보편화되어 있다.
트레닉(Trednnick) 등은 미국특허 3,715,842호에서 100nm이하의 실리카 입자를 물에 분산시키고, 여기에 암모니아를 0.05중량% 이상으로 첨가하여 pH를 7 이상으로 한 후 여기에 수산화메틸셀룰로오스(HMC), 수산화에틸셀룰로오스(HEC), 수산 화프로필셀룰로오스(HPC)를 0.05~2.5 중량%가 되도록 첨가하여 실리콘 웨이퍼 최종연마용 슬러리를 제조하였는데 실리카의 침전을 억제하여 스크래치를 감소시키고자 하였다.
페인(Payne)　등은 일련의 특허(미국특허 4,169,337호, 미국특허 4,462,188호, 미국특허 4,588,421호)에서 4~100nm 크기의 입자를 사용하고 아미노에탄올아민(aminoethanolamine) 또는 에틸렌디아민(ethylenediamine)　등의 아민을 2 내지　4 중량%로 첨가하거나 염화사메틸암모늄 (tetramethylammonium chloride) 또는 수산화사메틸암모늄(TMAH)등의 사급암모늄염을 2 내지　4　중량%로 첨가한 조성물로써 연마속도를 개선하고자 하였다. 　
사사키(Sasaki)　등은 미국특허 5,352,277호에서 콜로이드　실리카, 수용성 고분자, 수용성 염을 사용한 슬러리를 제안하였다. 실리카는 5~500nm인 것을 20~50 중량%가 되도록 하였으며, 수용성 고분자의 양은 약 100ppm, 수용성 염으로는　양이온이 Na, K, NH4인 것 중에서, 음이온이 Cl, F, NO3, ClO4인 것 중에서 선택하였으며, 농도는 20~100ppm이 되도록 하였다. 이러한 슬러리를 사용하여 표면 거칠기를 5nm　미만으로 감소시킨 고운(soft)표면을 구현시켰다.
이노우에 등은 미국특허 20010003672호에서 2차 또는 최종의 연마 조성물을 제시하였다. 조성물의 연마입자는 20~300nm인 실리카를 사용하였고 염기로는 TMAH를 0.001~0.3 중량%로 사용하였다. 분자량 130만 이상인 수산화에틸셀룰로오스(HEC)를 첨가하여 연마 후 웨이퍼 표면의 친수성을 개선하였다고　언급하였다.
미야시타　등은 미국특허 6,354,913호에서 수용성 셀룰로오스 특히 수산화에틸셀룰로오스(HEC)를 사용하고 암모니아로 pH를 조절하고 연마속도 촉진제로 아민 특히 트리에탄올 아민을 사용한 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 표면 연마용　슬러리 조성물을 제시하였다. 특이한 것은 조성물의　금속　불순물 함량을 낮추기 위하여 주 오염원인 셀룰로오스를 이온교환법으로 정제하여 사용한다고 언급한 것이다.
그러나 상기 연마 슬러리 조성물들은 그 조성에 있어 일반적인 수준을 벗어나지 못함으로써 연마속도 특성 이외의　핵심 품질인 LPD, HAZE 및 미소 거칠기 등에 대한 향상된 성능은 제시하지 못하였다. 　　　
본 발명은 웨이퍼 경면의 초 미세 거칠기 혹은 초미세 파티클 클러스터로 인한 난 반사 현상을 나타내는　HAZE를　감소시키기 위하여 연마입자의 입경을 최적화하고, 차기 반도체업체의 주요 규격 이슈인 50nm 이상의 크기를 갖는 LLS를 감소시키기 위한 최적의 슬러리 조성물을 제공함으로써 실리콘 웨이퍼 연마 공정의 수율을 향상시키고자 하는 것이다.　
본 발명은 슬러리 조성물 및 이를 이용한 실리콘 웨이퍼 연마 방법에 관한 것이다.
본 발명은 초순수, 연마입자, pH 조절제, 수용성 증점제를 포함하는 슬러리 조성물에 있어서,　아세틸렌계 계면활성제와　이종 고리형 아민을 동시에 더 포함하 는 것을특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물을 제공한다.
　
본 발명의 아세틸렌계 계면활성제는 하기 화학식 1의 아세틸렌 알콜류 또는 하기 화학식 2의 아세틸렌 글리콜류를 포함하는 것을 특징으로 한다.
　
[화학식 1]
R1R2(OH)CC≡CH
(단, R1　및 R2는 서로 독립적으로 (OCH2CH2)nOCH2CH3, n=0~10이다.)
　
[화학식 2]
R1R2(OH)CC≡CC(OH)R1R2
(단, R1　및 R2는 서로 독립적으로 (OCH2CH2)nOCH2CH3, n=0~10이다.) 　
　
상기 아세틸렌계 계면활성제는 하기 화학식 2의 아세틸렌 글리콜류를 포함하는 것을 특징으로 한다.
　
[화학식 2]
R1R2(OH)CC≡CC(OH)R1R2
(단, R1　및 R2는 서로 독립적으로 (OCH2CH2)nOCH2CH3, n=0~10이다.) 　
　
상기 아세틸렌계 계면활성제는 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.00001~0.008 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 아세틸렌계 계면활성제는 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.00003~0.003 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 이종 고리형 아민은 피페리딘(piperidine), 1-에틸 피페리딘(1-ethyl piperidine), 1-(2-아미노에틸) 피페리딘(1-(2-aminoethyl)piperidine), 피페라진(piperazine), 1-에틸피페라진(1-ethyl piperazine), 1-아미노에틸피페라진(1-aminoethyl　piperazine), 1-수산화에틸피페라진(1-hydroxyethyl piperazine) 및 2-피롤리디논(2-pyrrolidinone)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 이종 고리형 아민은 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.0001~0.5 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 이종 고리형 아민은 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.001~0.3 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
상기　연마입자는　콜로이드　실리카를 포함하는 것을 특징으로 한다.
　
상기　연마입자는 평균 일차입경이 10~70㎚인 것을 특징으로 한다.
　
상기　연마입자는 평균 일차입경이 20~30nm인 것을 특징으로 한다.
　
상기 연마입자는 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.01~10 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 연마입자는 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.05~7 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 전체 슬러리 조성물의　pH는　9.5~11인 것을 특징으로 한다.
　
상기 pH 조절제는 암모니아를　포함하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 수용성 증점제는 친수성기를 갖는 고분자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 수용성 증점제는 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol), 폴리비닐피롤리돈Polyvinylpolypyrrolidone), 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene), 수산화에틸셀룰로오스(Hydroxyethylcellulose) 및 수산화프로필셀룰로오스(Hydroxypropylcellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 셀룰로오스　화합물은 무게　평균분자량이 30만~800만인 것을 특징으로 한다.
　
상기 수용성 증점제는　희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여　0.001~0.5 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 전체 슬러리 조성물의 점도는 0.1~50cP인 것을 특징으로 한다.
　
상기 슬러리 조성물을 사용하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마 방법을 제공한다.　　　　　
　　　　　
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 초순수, 연마입자, pH 조절제, 수용성 증점제를 포함하는 슬러리 조성물에 있어서,　아세틸렌계 계면활성제와　이종 고리형 아민을 동시에 더 포함하는 것을특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물에 관한 것이다.
　
본 발명의 연마입자로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2) 또는 티타니아(TiO2) 등 발연법이나 졸-겔(Sol-Gel)법으로 만들어진 것이라면 어느 것이나 사용 가능하나, 그 중　실리카를 사용하는 것이 바람직하며, 콜로이드　실리카를 사용하는 것이 가장 바람직하다.　또한, 기계적 연마의 효과를 낮추고 표면 상태를 개선하기 위하여 평균 일차입경이 10~70㎚인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 평균 일차입경이 20~30nm인 것을 사용하는 것이 더 바람직하다. 입경이 10nm보다 작은 경우에는 기계적 연마효과가 너무 낮아 연마속도 측면에서 문제가 있을 수 있으며, 연마 입자가 연마　중의　연마　제거물인 실록산　치환체류　등에 의하여　응집되어 침전될 수 있는 가능성이 있다. 반면에 평균 일차입경이　70nm보다 큰 연마입자를 사용하는 경우에는 표면이하(sub surface)의 결함(Damage),　즉 HAZE 값을 상승시킬 가능성이 있다.
　
상기 연마입자는 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.01~10 중량%로 사용하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 0.05~7 중량%로　사용한다.
　
본 발명에서는　상기 연마입자의 저장안정성을 향상시키고 실리콘웨이퍼 표면에 산화력을 부가하기 위하여 pH 조절제를 사용하여 pH를 조절하는 것이 바람직하다. 연마입자가 실리카인 경우에는 전체 슬러리 조성물의　pH를　대략 9.5~11로 조절하는 것이 바람직하며, 각종 유/무기 염기를 사용할 수 있다. 각종 유/무기 염기의 적정한 사용량은 목표하는 pH 범위에 들도록 하기 위하여 각 물질의 특성에 따라 달라질 수 있다. 상기 유/무기 염기로는 약 염기인 암모니아를 사용하는 것이 가장 바람직하다.　　
　
본 발명의 슬러리 조성물은 연마입자의 연마 중 분산　안정성을 증진하고 웨이퍼 표면에 대한 젖음 특성을 유도하기 위하여 수용성 증점제를 포함한다.　상기 수용성 증점제로는 친수성기를 갖는 고분자를 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들면 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol), 폴리비닐피롤리돈Polyvinylpolypyrrolidone), 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene), 수산화에틸셀룰로오스(Hydroxyethylcellulose) 또는 수산화프로필셀룰로오스(Hydroxypropylcellulose)　등을 사용할 수 있다.　상기 셀룰로오스　화합물은 무게　평균분자량이 30만~800만인 것이 바람직하다.
　
상기 수용성 증점제는　희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여　0.001~0.5 중량%로 사용하는 것이 바람직한데,　이것은 전체 슬러리　조성물의 점도를 0.1~50cP로 조절하기 위해서이다. 슬러리 조성물의　점도가 50cP 를 초과하는 경우에는 연마속도가 감소하고 기포성이 증가하여 작업성이 감소할 가능성이 있다.
　
본 발명에서는 50nm 이상의 표면 결함을 개선하기 위하여 상술한 슬러리 조성물에 아세틸렌계 계면활성제와 이종 고리형 아민을 동시에 더 사용한다.
　
상기 아세틸렌계 계면활성제로는 하기 화학식 1의 아세틸렌 알콜류 또는 하기 화학식 2의 아세틸렌 글리콜류를 사용할 수 있으며, 그 중 아세틸렌 글리콜류를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
　
[화학식 1]
R1R2(OH)CC≡CH
(단, R1　및 R2는 서로 독립적으로 (OCH2CH2)nOCH2CH3, n=0~10이다.)
　
[화학식 2]
R1R2(OH)CC≡CC(OH)R1R2
(단, R1　및 R2는 서로 독립적으로 (OCH2CH2)nOCH2CH3, n=0~10이다.) 　
　
상기 화학식 1 내지 2에서 n이 10을 초과하는 경우에는 아세틸렌계 계면활성 제의 용해도가 감소하고 기포성이 증가할 가능성이 있다. 본 발명의 슬러리 조성물에 포함되는 아세틸렌계 계면활성제로 인한 효과는 다음의 두 가지로 예상된다. 첫째, 상기 아세틸렌계 계면활성제는 기포성이 크고 소포성이 약한 슬러리 조성물에 대하여 소포성을 강화시킴으로써 슬러리 조성물의 작업성을 개선시킨다. 둘째, 상기 아세틸렌계 계면활성제는 특유의 친수성에 의해 친유성의 웨이퍼 표면에 슬러리를 고르게 퍼지도록 한다. 즉, 친유성인 웨이퍼 표면과 우레탄 연마포에 대한 친수성을 크게 개선함으로써 50nm 이상의 LLS 품질 개선 효과를 나타낸다.
　
본 발명에서 상기 아세틸렌계 계면활성제는 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.00001~0.008 중량%로 사용하는 것이 바람직하며, 0.00003~0.003 중량%로 사용하는 것이 더 바람직하다. 아세틸렌계 계면활성제를 상기 함량 미만으로 사용할 경우에는 소포성 개선효과를 얻기 어렵고, 반면에 상기 함량을 초과하여 사용할 경우에는 오히려 LLS를 증가시킬 우려가 있다.
　
본 발명에서는 연마속도를 조절하기 위하여 이종 고리형 아민을 사용하는 것이
바람직하다. 상기 이종 고리형 아민으로는 피페리딘(piperidine), 1-에틸 피페리딘(1-ethyl piperidine), 1-(2-아미노에틸) 피페리딘(1-(2-aminoethyl)piperidine), 피페라진(piperazine), 1-에틸피페라진(1-ethyl piperazine), 1-아미노에틸피페라진(1-aminoethyl　piperazine), 1-수산화에틸피페라진(1-hydroxyethyl piperazine) 및 2-피롤리디논(2-pyrrolidinone)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
　
상기 이종 고리형 아민은 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.0001~0.5 중량%로 사용하는 것이 바람직하며, 0.001~0.3 중량%로 사용하는 것이 더 바람직하다. 상기 범위를 초과하여 사용할 경우 연마속도가 크게 증가하여 HAZE 등의 결함을 증가시킬 우려가 있다.
　
본원발명의 슬러리 조성물은 여러 다양한 방법으로 균일하게 혼합하여 실리콘 웨이퍼의 최종 연마 시에 적용할 수 있으며, 실리콘 웨이퍼를 경면의 무결점 웨이퍼로 연마할 수 있다.
　
이하 실시예에서 본 발명을 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 다음의 예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
　
[실시예 1]
일차 입경이 20nm인 콜로이드　실리카를 초순수로 희석하여 입자　함량이 5 중량%가　되도록 하였으며, pH가 10.8이　되도록　암모니아를 0.5 중량%가　되도록 첨가하였다. 수용성 증점제로 무게 평균분자량이 40만인 수산화프로필셀룰로오스를 0.5 중량%로 사용하였다. 여기에 아세틸렌계 계면활성제로서 표 1에서와 같이 아세틸렌 글리콜류를 0.002 중량%로 첨가하고, 이종 고리형 아민으로 피페라진을 0.2 중량%로 첨가하여 슬러리 조성물을 제조하였다.
이렇게 제조한 슬러리를 초순수로 40배 희석하여 경면　연마에 사용하였고, (1 0 0)배향의 p형(p-type) 200mm 플랫(flat) 웨이퍼를 경질의 우레탄 연마포가 부착된 UNIPLA 211 연마기로 연마하였다. 시료당 웨이퍼 30매를 연마하였고 연마　표면은 KLA-TENCOR사의 SURFSCAN SP-1으로 분석하였다.
　
[실시예　2]
상기 실시예　1의 피페라진　대신 에틸피페라진을　사용한　것을 제외하고, 상기 실시예　1과 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하고, 그 연마 성능을 평가하였다.
　
[실시예　3]
상기 실시예　1의 피페라진　대신 아미노에틸피페라진을　사용한　것을 제외하고, 상기 실시예　1과 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하고, 그 연마 성능을 평가하였다.
　
[비교예　1]
상기 실시예 1에서 일차 입경이 20nm인 콜로이드 실리카 대신에 일차 입경이 50nm인 콜로이드 실리카를 사용하고, 아세틸렌계 계면활성제를 사용하지 않으며, 피페라진 대신에 에탄올아민을 사용한 것을 제외하고 상기 실시예　1과 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하였으며, 그 연마성능을 평가하였다.
　
[비교예　2]
상기 실시예 1에서 아세틸렌계 계면활성제를 사용하지 않고, 피페라진 대신에 에탄올아민을 사용한 것을 제외하고 상기 실시예　1과 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하였으며, 그 연마성능을 평가하였다.
　
[비교예　3]
상기 실시예 1에서 피페라진 대신에 에탄올아민을 사용한 것을 제외하고 상기 실시예　1과 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하였으며, 그 연마성능을 평가하였다.
　
[비교예　4]
상기 실시예 1에서 일차 입경이 20nm인 콜로이드 실리카 대신에 일차 입경이 50nm인 콜로이드 실리카를 사용하고, 피페라진 대신에 에탄올아민을 사용한 것을 제외하고 상기 실시예　1과 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하였으며, 그 연마성능을 평가하였다.
　
[비교예　5]
상기 실시예 1에서 아세틸렌계 계면활성제를 사용하지 않은 것을 제외하고 상기 실시예　1과 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하였으며, 그 연마성능을 평가하였다.　
　
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5의 슬러리 조성물 및 그 연마성능을 하기 표 1에 나타내었다.
　 조성물 변동 인자 연마 품질 내역
실리카 일차입경 아세틸렌계 계면활성제 아민계 연마촉진제 >50nm LLS, 개 HAZE ppm Rq주2 Å
비교예　1 50nm × 에탄올아민 70 0.138 2.25
비교예　2 20nm × 에탄올아민 60 0.135 2.18
비교예　3 20nm R1R2(OH)CC≡CCR1R2(OH)주1 에탄올아민 51 0.133 2.20
비교예　4 50nm R1R2(OH)CC≡CCR1R2(OH)주1 에탄올아민 65 0.140 2.25
비교예　5 20nm × 피페라진 55 0.136 2.19
실시예　1 20nm R1R2(OH)CC≡CCR1R2(OH)주1 피페라진 43 0.134 2.19
실시예　2 20nm R1R2(OH)CC≡CCR1R2(OH)주1 에틸 피페라진 38 0.134 2.20
실시예 3 20nm R1R2(OH)CC≡CCR1R2(OH)주1 아미노에틸피페라진 35 0.133 2.18
주　1 : R1　및 R2는 (OCH2CH2)4OCH2CH3
주　2 :　AFM(Atomic Force Microscopy)에 의한 100㎛ 컷-오프(cut-off) 스캐닝 결과, 표면 거칠기를 평가한 값.
　
표　1의 결과로부터 아세틸렌계 계면활성제를 포함함으로써 LLS 불량이 개선되었고, 실리카 입경의 크기는 LLS, HAZE 및 표면 거칠기의 개선을 가져옴을 확인할 수 있었다.　또한, 아세틸렌계 계면활성제와 이종 고리형 아민이 동시에 사용될 때 LLS 불량이 크게 개선되는 결과를 나타내었다.
본 발명의 슬러리 조성물에 의하면 50nm 이상의 크기를 갖는 LLS 수를 감소시키며, HAZE와 표면 거칠기를 개선할 수 있다.

Claims (21)

  1. 초순수, 연마입자, pH 조절제 및 수용성 증점제를 포함하는 슬러리 조성물에 있어서,　아세틸렌계 계면활성제와　이종 고리형 아민을 동시에 더 포함하는 것을　특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　
  2. 제 1항에 있어서, 상기 아세틸렌계 계면활성제는 하기 화학식 1의 아세틸렌 알콜류 또는 하기 화학식 2의 아세틸렌 글리콜류를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　
    [화학식 1]
    R1R2(OH)CC≡CH
    (단, R1　및 R2는 서로 독립적으로 (OCH2CH2)nOCH2CH3, n=0~10이다.)
    　
    [화학식 2]
    R1R2(OH)CC≡CC(OH)R1R2
    (단, R1　및 R2는 서로 독립적으로 (OCH2CH2)nOCH2CH3, n=0~10이다.) 　
    　
  3. 제 1항에 있어서, 상기 아세틸렌계 계면활성제는 하기 화학식 2의 아세틸렌 글리콜류를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　
    [화학식 2]
    R1R2(OH)CC≡CC(OH)R1R2
    (단, R1　및 R2는 서로 독립적으로 (OCH2CH2)nOCH2CH3, n=0~10이다.) 　　
    　
  4. 제 1항에 있어서, 상기 아세틸렌계 계면활성제는 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.00001~0.008 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　
  5. 제 1항에 있어서, 상기 아세틸렌계 계면활성제는 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.00003~0.003 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물. 　
    　
  6. 제 1항에 있어서, 상기 이종 고리형 아민은 피페리딘(piperidine), 1-에틸 피페리딘(1-ethyl piperidine), 1-(2-아미노에틸) 피페리딘(1-(2-aminoethyl)piperidine), 피페라진(piperazine), 1-에틸피페라진(1-ethyl piperazine), 1-아미노에틸피페라진(1-aminoethyl　piperazine), 1-수산화에틸피페라진(1-hydroxyethyl piperazine) 및 2-피롤리디논(2-pyrrolidinone)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물. 　
    　
  7. 제 1항에 있어서, 상기 이종 고리형 아민은 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.0001~0.5 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물. 　　　
    　
  8. 제 1항에 있어서, 상기 이종 고리형 아민은 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.001~0.3 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물. 　
    　
  9. 제 1항에 있어서, 상기　연마입자는　콜로이드　실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　
  10. 제 1항에 있어서, 상기　연마입자는 평균 일차입경이 10~70㎚인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　
  11. 제 1항에 있어서, 상기　연마입자는 평균 일차입경이 20~30nm인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 연마입자는 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.01~10 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　
  13. 제 1항에 있어서, 상기 연마입자는 희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.05~7 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　
  14. 제 1항에 있어서, 상기 전체 슬러리 조성물의　pH는　9.5~11인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　
  15. 제 1항에 있어서, 상기 pH 조절제는 암모니아를　포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　
  16. 제 1항에 있어서, 상기 수용성 증점제는 친수성기를 갖는 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 수용성 증점제는 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol), 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpolypyrrolidone), 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene), 수산화에틸셀룰로오스(Hydroxyethylcellulose) 및 수산화프로필셀룰로오스(Hydroxypropylcellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　
  18. 제 17항에 있어서, 상기 셀룰로오스　화합물은 무게　평균분자량이 30만~800만인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　
  19. 제 1항에 있어서, 상기 수용성 증점제는　희석되어 연마 공정에 투입되기 전 기준으로 전체 슬러리 조성물에 대하여　0.001~0.5 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　　
  20. 제 1항에 있어서, 상기 전체 슬러리 조성물의 점도는　0.1~50cP인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물.
    　
  21. 제 1항　내지 제 20항 중 어느 한 항의 슬러리 조성물을 사용하는 실리콘 웨이퍼 최종 연마 방법.
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