KR101090913B1 - Cerium oxide abrasive suspension for chemical mechanical polishing and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

반도체 다층구조를 형성하기 위한 화학 기계적 연마공정에 적합한 산화세륨 연마입자 분산액 및 그 제조 방법이 개시된다. 상기 연마입자 분산액은 산화세륨 연마입자, 연마입자 분산제, pH조절제 및 물을 포함하고, 상기 연마입자 분산액의 제조방법은 산화세륨 연마입자, 연마입자 분산제, pH조절제 및 물을 혼합하는 혼합공정; 상기 혼합 용액 내의 산화세륨 연마입자를 분쇄하는 밀링공정; 및 상기 분쇄된 연마입자의 다분산도를 조절하기 위한 분급공정을 포함한다. 이와 같은 연마입자 분산액은 분산 안정성, 연마 균일도가 우수하고, 특히 웨이퍼 표면에 미세 스크래치의 발생이 적어, 반도체 소자 제조공정의 수율을 향상시킬 수 있다.
Disclosed are a cerium oxide abrasive particle dispersion suitable for a chemical mechanical polishing process for forming a semiconductor multilayer structure, and a method of manufacturing the same. The abrasive grain dispersion comprises cerium oxide abrasive grains, abrasive grain dispersant, pH adjuster and water, the method for producing the abrasive grain dispersion is a mixing process of mixing cerium oxide abrasive grains, abrasive grain dispersion agent, pH adjuster and water; Milling process of grinding the cerium oxide abrasive particles in the mixed solution; And a classification process for adjusting the polydispersity of the crushed abrasive particles. Such abrasive particle dispersion is excellent in dispersion stability and polishing uniformity, in particular, the occurrence of fine scratches on the surface of the wafer is small, it is possible to improve the yield of the semiconductor device manufacturing process.

화학 기계적 연마, STI 공정, 산화세륨 입자, 밀링공정, 분급공정, 원심분리기, 분산 안정성, 다분산도, 미세 스크래치Chemical mechanical polishing, STI process, cerium oxide particles, milling process, classification process, centrifuge, dispersion stability, polydispersity, fine scratch

Description

화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액 및 그 제조방법 {Cerium oxide abrasive suspension for chemical mechanical polishing and method for producing the same}Cerium oxide abrasive suspension for chemical mechanical polishing and method for producing the same

본 발명은 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 다층구조를 형성하기 위한 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing: CMP)공정에 적합한 산화세륨 연마입자 분산액 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a cerium oxide abrasive particle dispersion for chemical mechanical polishing and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a cerium oxide abrasive particle dispersion suitable for a chemical mechanical polishing (CMP) process for forming a semiconductor multilayer structure. And a method for producing the same.

최근 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 고성능의 노광 공정에 대한 마진을 확보하기 위하여 광역평탄화 공정이 필요하게 되었다. 화학 기계적 연마는 이러한 반도체 디바이스의 광역평탄화에 이용되는 공정으로서, 다른 평탄화 방법에 비하여 평탄화 능력이 우수하고 공정이 간편한 장점을 가지고 있다. 화학 기계적 연마 공정에 사용되는 연마 슬러리는 일반적으로 연마입자, 탈이온수 및 첨가제를 포함하며, 상기 연마입자로는 콜로이달 실리카 또는 퓸드 실리카 입자가 주로 사용 되고 있으나, 이러한 연마입자는 산화막의 연마 속도가 충분히 높지 않고, 산화막과 질화막의 연마 선택성이 낮아 여러 단계의 공정이 추가로 진행되어야 하는 문제점이 있다.
Recently, as the degree of integration of semiconductor devices increases, a wide area flattening process is required to secure a margin for a high-performance exposure process. Chemical mechanical polishing is a process used for wide-area leveling of such semiconductor devices, and has the advantages of excellent planarization capability and simple process compared to other planarization methods. The polishing slurry used in the chemical mechanical polishing process generally includes abrasive particles, deionized water, and additives. Colloidal silica or fumed silica particles are mainly used as the abrasive particles. It is not high enough, and the polishing selectivity of the oxide film and the nitride film is low, and there is a problem in that various steps of the process must be further performed.

상기 문제점을 보완하기 위하여, 기존의 유리 가공 공정에서 사용되는 산화세륨 입자를 포함하는 슬러리의 사용이 고려되고 있다. 산화세륨 입자는 연마 속도와 산화막과 질화막의 연마 선택성이 높은 장점이 있지만, 비중이 실리카 입자에 비해 6 내지 8배나 높아, 슬러리 제조 시 분산 안정성이 떨어지며, 화학 기계적 연마 공정 중 입자간 응집에 의하여 다량의 미세 스크래치가 발생하는 문제점이 있다. 특히 화학 기계적 연마공정 중, STI(Shallow Trench Isolation)공정에서는 트렌치가 얇고 미세하므로 미세 스크래치가 발생하면 반도체 소자의 성능이나 생산 수율의 측면에서 심각한 결과가 발생한다. 이와 관련된 종래의 기술로서, 질산 세륨과 탄산 세륨 등을 출발 물질로 하여, 산화 반응을 이용하여 산화세륨 분산액을 제조하는 방법 및 고온의 소성 공정을 이용하여 산화세륨 분말을 제조한 후 연마 분산액을 제조하는 방법(대한민국 특허출원 제1997-7007101 및 제1999-7002723호)이 알려져 있으나, 이와 같은 방법은 제조 공정이 복잡하거나 장시간 소성을 하여야 하므로, 설비 투자비용 및 제조원가가 증가한다는 문제점이 있다.
In order to supplement the above problem, the use of a slurry containing cerium oxide particles used in the existing glass processing process is contemplated. Although cerium oxide particles have the advantage of high polishing rate and high polishing selectivity of oxide film and nitride film, specific gravity is 6 to 8 times higher than silica particles, resulting in poor dispersion stability during slurry production, and a large amount due to agglomeration between particles during chemical mechanical polishing process. There is a problem that occurs a fine scratch. Particularly, during the chemical mechanical polishing process, the trench is thin and fine in the shallow trench isolation (STI) process, so that the fine scratches have serious consequences in terms of the performance and production yield of the semiconductor device. In the related art, a cerium oxide powder is prepared using a method of preparing a cerium oxide dispersion using an oxidation reaction and a high temperature calcining process, using a cerium nitrate, cerium carbonate, and the like as starting materials. Method (Korean Patent Application Nos. 1997-7007101 and 1999-7002723) is known, but such a method has a problem in that the investment cost and manufacturing cost of the equipment increase because the manufacturing process is complicated or needs to be fired for a long time.

따라서 본 발명의 목적은 분산안정성 및 연마균일도가 우수할 뿐만 아니라, 간단한 공정으로 제조할 수 있는 산화세륨 연마입자 분산액 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 미세 스크래치의 발생이 적어, 반도체 소자 제조공정의 수율을 향상시킬 수 있는 산화세륨 연마입자 분산액 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a cerium oxide abrasive particle dispersion and a method for producing the same, which are excellent in dispersion stability and polishing uniformity, and which can be prepared by a simple process. Another object of the present invention is to provide a cerium oxide abrasive particle dispersion and a method for producing the same, which are less likely to generate fine scratches and can improve the yield of a semiconductor device manufacturing process.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 산화세륨 연마입자, 연마입자 분산제, pH조절제 및 물을 포함하는 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액을 제공한다. 본 발명은 또한 산화세륨 연마입자, 연마입자 분산제, pH조절제 및 물을 혼합하는 혼합공정; 상기 혼합 용액 내의 산화세륨 연마입자를 분쇄하는 밀링공정; 및 상기 분쇄된 연마입자의 다분산도를 조절하기 위한 분급공정을 포함하는 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a cerium oxide abrasive particle dispersion for chemical mechanical polishing comprising cerium oxide abrasive particles, abrasive particle dispersant, pH adjusting agent and water. The present invention also provides a mixing process of mixing cerium oxide abrasive particles, abrasive particle dispersant, pH adjusting agent and water; Milling process of grinding the cerium oxide abrasive particles in the mixed solution; And it provides a method for producing a cerium oxide abrasive particle dispersion for chemical mechanical polishing comprising a classification process for adjusting the polydispersity of the crushed abrasive particles.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 화학 기계적 연마를 위한 연마입자 분산액에 사용되는 산화세륨 연마입자는, 산화막 및/또는 질화막의 기계적 연마를 수행하는 역할을 하는 것으로서, 산화세륨 연마입자의 평균 크기는 5 내지 700nm인 것이 바람직하고, 10 내지 500nm이면 더욱 바람직하며, 산화세륨 연마입자의 다분산도는 0.180 이하인 것이 바람직하고, 0.150 이하이면 더욱 바람직하다. 상기 입자 크기가 5nm 미만이거나 다분산도가 상기 범위를 벗어나면, 화학 기계적 연마 공정 시 연마 속도가 저 하되고, 화학 기계적 연마 공정에서 연마입자가 웨이퍼 표면에 흡착되어 연마 후 웨이퍼 세정이 곤란해질 염려가 있고, 상기 입자 크기가 700nm를 초과하거나 다분산도가 상기 범위를 초과하면 웨이퍼 표면에 미세 스크래치가 발생할 염려가 있다. 상기 산화세륨 연마입자의 순도는 바람직하게는 99.0중량% 이상인 것이고, 더욱 바람직하게는 99.9중량% 이상인 것이다. 상기 순도가 99.0중량% 미만이면 연마 후 반도체 소자를 세정해도 불순물이 잔류하여 반도체 소자 특성에 악영향을 미치므로 불량률이 증가하고 수율이 저하될 염려가 있다. 상기 산화세륨 연마입자의 함량은, 연마 공정의 압력, 속도 등의 공정 조건에 따라 달라질 수 있으나, 전체 분산액 조성물에 대하여 0.1 내지 50중량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 30중량%이다. 상기 산화세륨 연마입자의 함량이 0.1중량% 미만이면 산화막의 연마 속도가 저하되고, 50중량%를 초과하면 초기 분산성이 저하되고, 밀링 공정에서의 경제성이 저하되는 문제가 있다.
The cerium oxide abrasive particles used in the abrasive grain dispersion for chemical mechanical polishing according to the present invention serves to perform mechanical polishing of the oxide film and / or the nitride film, and the average size of the cerium oxide abrasive particles is 5 to 700 nm. It is preferable that it is 10-500 nm, It is more preferable, It is preferable that the polydispersity of a cerium oxide abrasive grain is 0.180 or less, and it is more preferable if it is 0.150 or less. If the particle size is less than 5 nm or the polydispersity is out of the above range, the polishing rate may be reduced during the chemical mechanical polishing process, and the polishing particles may be adsorbed onto the wafer surface in the chemical mechanical polishing process, making it difficult to clean the wafer after polishing. If the particle size exceeds 700nm or the polydispersity exceeds the above range, fine scratches may occur on the wafer surface. Purity of the cerium oxide abrasive particles is preferably 99.0% by weight or more, more preferably 99.9% by weight or more. If the purity is less than 99.0% by weight, even after cleaning the semiconductor device after polishing, impurities remain to adversely affect the characteristics of the semiconductor device, which may increase the defective rate and lower the yield. The content of the cerium oxide abrasive particles may vary depending on process conditions such as pressure and speed of the polishing process, but is preferably 0.1 to 50% by weight based on the total dispersion composition, and more preferably 0.5 to 30% by weight. . If the content of the cerium oxide abrasive particles is less than 0.1% by weight, the polishing rate of the oxide film is lowered. If the content of the cerium oxide abrasive particles is more than 50% by weight, the initial dispersibility is lowered, and there is a problem that the economical efficiency in the milling process is lowered.

본 발명에 따른 연마입자 분산액에 사용되는 연마입자 분산제는, 연마입자들을 피복하여 분산액 내의 산화세륨 연마입자의 분산도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 연마입자 분산제로는 카르복실산 또는 그 염을 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리카르복실산 또는 그 염을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리아크릴산, 폴리아크릴산의 암모늄염, 말레익 안하이드라이드(Maleic anhydride)와 스타이렌(styrene)의 공중합체를 황산과 암모니아와 반응시켜 제조한 술폰기와 카르복실기가 공존하는 암모늄염의 축합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 카르복 실산 또는 그 염의 함량은 산화세륨 연마입자를 충분히 피복할 수 있는 정도의 양으로서, 카르복실산 또는 그 염의 분자량, 연마입자의 크기 및 농도 등에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게는 연마입자 대비 0.0001내지 20중량%인 것이고, 더욱 바람직하게는 0.0005내지 10중량%인 것이다. 상기 함량이 0.0001중량% 미만이면 연마입자가 충분히 피복되지 않아 분산액의 분산성 및 웨이퍼에 대한 연마 평탄도가 저하될 염려가 있고, 20중량%를 초과하면 연마입자의 응집이 촉진되거나 연마 속도가 저하될 염려가 있다. 상기 카르복실산 또는 그 염으로 사용되는 폴리카르복실산 또는 그 염의 중량평균 분자량은 1,000 내지 100,000인 것이 바람직하고 1,000내지 50,000이면 더욱 바람직하다. 상기 분자량이 1,000 미만이면 연마입자가 충분히 피복되지 않으며, 100,000을 초과하면 피복된 연마입자의 분산도가 저하되어 연마입자가 응집될 염려가 있다.
The abrasive grain dispersant used in the abrasive grain dispersion according to the present invention serves to coat the abrasive grains to improve the degree of dispersion of the cerium oxide abrasive grains in the dispersion. As the abrasive particle dispersant, carboxylic acid or a salt thereof may be used, preferably polycarboxylic acid or a salt thereof, and more preferably polyacrylic acid, ammonium salt of polyacrylic acid, maleic anhydride ( Condensates of ammonium salts in which a sulfone group and a carboxyl group coexist with a copolymer of maleic anhydride) and styrene with sulfuric acid and ammonia may be used. The amount of the carboxylic acid or its salt is an amount sufficient to sufficiently cover the cerium oxide abrasive particles, and may vary depending on the molecular weight of the carboxylic acid or its salt, the size and concentration of the abrasive grain, and the like. It is 0.0001-20 weight%, More preferably, it is 0.0005-10 weight%. If the content is less than 0.0001% by weight, the abrasive particles may not be sufficiently coated so that the dispersibility of the dispersion and the polishing flatness on the wafer may be lowered. If the content is more than 20% by weight, the aggregation of the abrasive particles may be promoted or the polishing rate may be decreased. There is concern. It is preferable that the weight average molecular weights of the polycarboxylic acid or its salt used as said carboxylic acid or its salt are 1,000-100,000, and it is more preferable if it is 1,000-50,000. If the molecular weight is less than 1,000, the abrasive particles may not be sufficiently coated. If the molecular weight exceeds 100,000, the dispersion degree of the coated abrasive particles may be lowered to cause the abrasive particles to aggregate.

본 발명에 따른 화학 기계적 연마를 위한 연마입자 분산액에 사용되는 pH조절제는 분산액의 pH를 조절하여 연마입자의 분산도를 제어하는 역할을 하는 것으로서, 통상적으로 알려진 산 또는 염기를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 인산, 황산, 염산, 질산, 암모니아, 수산화칼륨 등의 산 또는 염기를 사용할 수 있고, 바람직하게는 휘발성이 적고 금속 불순물의 함유량이 적은 아민계열의 질소 화합물을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 암모니아 보다 휘발성이 낮고, 물에 대한 용해도가 저하되지 않을 정도의 체인 길이를 가지며, 물에 대한 용해도를 증가시키기 위한 작용기를 포함하는 테트라메틸암모늄히드록시드 (Tetramethylammonium hydroxide: TMAH)를 사용할 수 있다. 상기 pH조절제의 함량은 연마입자, 연마입자 분산제, 기타 다른 성분의 기능을 저해하지 않는 범위 내로서, pH가 3.5 내지 10 미만, 보다 바람직하게는 5.5 내지 9.0이 되도록 첨가하여 사용할 수 있다. 상기 pH가 3.5 미만이면 산화세륨의 등전점인 2에 가까우므로 연마입자들의 전기적 반발력이 감소하여 저장 안정성이 떨어져 응집에 의한 거대 입자들이 발생한다. 이렇게 생성된 거대 입자들은 연마 공정 후, 웨이퍼 표면에 미세 스크래치 등의 결함을 발생시킨다. 한편, pH가 10을 초과하면 STI 공정 등의 화학 기계적 연마공정에서, 질화막이 증착된 웨이퍼의 표면이 마이너스 전하로 하전되어 산화막과 질화막의 연마 선택비가 저하될 염려가 있다.
The pH adjusting agent used in the abrasive grain dispersion for chemical mechanical polishing according to the present invention serves to control the dispersion degree of the abrasive particles by adjusting the pH of the dispersion, it is possible to use any known acid or base without limitation, For example, acids or bases such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, ammonia and potassium hydroxide can be used, and preferably amine-based nitrogen compounds having low volatility and low content of metal impurities can be used. For example, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), which is less volatile than ammonia, has a chain length such that its solubility in water does not decrease, and contains a functional group for increasing solubility in water, may be used. have. The content of the pH adjusting agent is within the range that does not impair the function of the abrasive particles, abrasive particle dispersant, and other components, pH may be added to use less than 3.5 to 10, more preferably 5.5 to 9.0. If the pH is less than 3.5, since it is close to 2, which is the isoelectric point of cerium oxide, the electrical repulsive force of the abrasive particles is reduced, so that the storage stability decreases, thereby generating large particles due to aggregation. The macroparticles thus produced generate defects such as fine scratches on the wafer surface after the polishing process. On the other hand, when the pH exceeds 10, in the chemical mechanical polishing process such as the STI process, the surface of the wafer on which the nitride film is deposited is charged with negative charge, which may lower the polishing selectivity of the oxide film and the nitride film.

본 발명에 따른 화학 기계적 연마를 위한 연마입자 분산액의 나머지 성분인 물로는, 바람직하게는 탈이온수를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 연마입자 분산액은 필요에 따라 pH 변화를 억제하기 위한 버퍼 용액, 연마입자 분산액의 점도를 낮추기 위한 각종 염류 등의 통상적인 첨가제를 더욱 포함할 수 있다.
As water that is the remaining component of the abrasive grain dispersion for chemical mechanical polishing according to the present invention, deionized water may be preferably used. In addition, the abrasive grain dispersion according to the present invention may further include conventional additives such as a buffer solution for suppressing the pH change, various salts for reducing the viscosity of the abrasive grain dispersion, if necessary.

본 발명에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 제조하기 위해서는, 먼저 통상적으로 시판되는 산화세륨 입자, 연마입자 분산제, pH조절제 및 물을 혼합한다. 통상적으로 시판되는 산화세륨 입자는 평균 입자 크기가 대략 10㎛ 이하이다. 다음으로, 상기 혼합된 분산액 내의 산화세륨 입자를 분쇄하는 밀링공정을 수행한다. 상기 밀링공정은 뭉쳐있는(agglomerate) 상태로 비교적 약하게 응집되어 있는 산화 세륨 이차입자를 원하는 입경으로 분쇄함과 동시에 연마입자가 분산액 중에 고르게 분산되도록 하는 공정으로서, 분산액 조성물에서의 입자 크기, 균일성 및 분산 안정성 정도를 조절하기 위한 핵심적인 공정이다. 상기 밀링 공정은 비드(bead) 밀링공정 또는 초음파(ultrasonic) 밀링공정으로 수행할 수도 있으나, 제트(jet) 밀링공정으로 수행하는 것이 바람직하다. 비드 밀링공정 및 초음파 밀링공정은 다분산도를 충분히 줄일 수 없어 분산액 중에 다양한 크기의 응집 이차입자가 존재하므로 연마평탄도 등의 연마 효율이 저하되어 연마 성능의 재현성 확보가 어렵다는 단점이 있으며, 특히 비드 밀링공정은 사용한 비드 및 용기로부터 마모되어 나오는 물질에 의한 오염 정도가 크고, 초미립화, 다분산도 등 밀링 효율 및 분산액 생산성이 저하되는 문제점이 있으며, 초음파 밀링공정은 원하는 정도의 초미립화가 어렵고, 밀링된 이차입자가 다시 응집하려는 경향이 강해 안정성이 저하되며, 초음파 처리 장치에서 금속 불순물이 발생될 위험이 크다는 문제점이 있다. 그에 반하여, 제트 밀링공정은 연마입자 분산액 내의 연마입자를 대향 충돌시켜 깨뜨리는 방식의 밀링공정으로서, 분산액 오염의 원인이 적고, 전체적으로 균일한 충격량을 가할 수 있어 균일한 크기로 입자 분쇄가 가능하며, 입자의 다분산도를 줄일 수 있고, 생산성이 우수하다는 장점이 있다. 상기 밀링 공정은 시판되는 상품명 나노마이저(Nanomizer), 마이크로플루다이저(Microfluidizer), 얼티마이저(Ultimizer) 등의 다양한 제트밀링장비를 사용하여 수행할 수 있고, 연마입자의 초기 분산액의 대향 충돌 압력은 500내지 3000 kgf/cm2인 것이 바람직하고, 700내지 3000 kgf/cm2이면 더욱 바람직하며, 1000내지 3000 kgf/cm2이면 가장 바람직하다. 충돌 압력이 500 kgf/cm2이면 입자의 분쇄가 어렵고, 3000 kgf/cm2을 초과하면 분쇄되는 입자의 크기가 너무 작고, 경제적으로 불리할 뿐 별다른 장점이 없다.
In order to prepare the cerium oxide abrasive particle dispersion according to the present invention, a commercially available cerium oxide particle, an abrasive particle dispersant, a pH adjuster and water are first mixed. Commercially available cerium oxide particles have an average particle size of approximately 10 μm or less. Next, a milling process of grinding the cerium oxide particles in the mixed dispersion is performed. The milling process is to grind the relatively weakly aggregated cerium oxide secondary particles in the agglomerate state to a desired particle size and to uniformly disperse the abrasive particles in the dispersion. It is a key process for controlling the degree of dispersion stability. The milling process may be performed by a bead milling process or an ultrasonic milling process, but is preferably performed by a jet milling process. In the bead milling process and the ultrasonic milling process, the polydispersity cannot be sufficiently reduced, so that there are cohesive secondary particles of various sizes in the dispersion, which reduces the polishing efficiency such as the polishing flatness, which makes it difficult to secure the reproducibility of the polishing performance. The milling process has a problem in that the degree of contamination by materials worn out from the used beads and containers is large, and the milling efficiency and dispersion productivity, such as ultrafine atomization and polydispersity, are lowered. Milled secondary particles tend to agglomerate again, resulting in low stability and a high risk of metal impurities being generated in the ultrasonic processing apparatus. In contrast, the jet milling process is a milling process in which the abrasive particles in the abrasive particle dispersion are collided with each other to break the abrasive particles. The jet milling process is less likely to cause contamination of the dispersion, and a uniform impact amount can be applied to the entire particle. Polydispersity of the can be reduced, the productivity is excellent. The milling process can be carried out using a variety of jet milling equipment, such as commercially available brand name Nanomizer (Micronomizer), Microfluidizer, Ultimateizer (Ultimizer), the impact pressure of the initial dispersion of abrasive particles It is preferably 500 to 3000 kgf / cm 2 , more preferably 700 to 3000 kgf / cm 2 , and most preferably 1000 to 3000 kgf / cm 2 . If the impact pressure is 500 kgf / cm 2, it is difficult to crush the particles. If the impact pressure is more than 3000 kgf / cm 2 , the size of the pulverized particles is too small, economically disadvantageous and there is no particular advantage.

다음으로, 상기 연마입자의 다분산도를 조절하기 위한 분급공정을 수행한다. 본 발명에 따른 연마입자 분산액을 제조하기 위한 출발 물질로서 통상적으로 사용되는 산화세륨 입자는 그 모양 및 크기가 다양하여, 밀링 공정 후에도 연마입자의 다분산도가 크므로, 화학 기계적 연마 공정 시 웨이퍼의 연마균일도 및 연마평탄도를 감소시킬 수 있다. 상기 분급공정은 밀링공정으로 분쇄된 산화세륨 연마입자의 다분산도를 낮추어 연마균일도 및 연마평탄도를 향상시키기 위한 공정으로서, 바람직하게는 원심 분리공정으로 수행할 수 있다. 원심분리공정은 현탁액에 부유하고 있는 밀집한 고체성분은 중력 등 외부의 힘이 가해지는 경우, 그 이동속도가 질량에 따라 상이하다는 원리를 이용하여, 질량의 크기대로 고체성분을 분류하는 공정을 말한다. 이와 같은 원심분리공정은 시판되는 다양한 원심분리기를 사용하여 수행할 수 있으며, 원심분리공정의 상대원심력 (relative centrifugal force: RCF)의 크기는 10,000×g 이상인 것이 바람직하고, 15,000×g 이상이면 더욱 바람직하다. 상대원심력이 10,000×g 미만이면 작은 입자들을 분급하는데 과도한 시간이 소요되어 생산성이 저하될 염려가 있다.
Next, a classification process for adjusting the polydispersity of the abrasive particles is performed. The cerium oxide particles commonly used as starting materials for preparing the abrasive grain dispersion according to the present invention have various shapes and sizes, and thus have a high polydispersity even after the milling process. Polishing uniformity and polishing flatness can be reduced. The classification process is a process for improving the polishing uniformity and polishing flatness by lowering the polydispersity of the cerium oxide abrasive grains crushed by the milling process, and preferably, may be performed by a centrifugation process. The centrifugal separation process refers to a process of classifying solid components according to the size of the mass by using the principle that the dense solid component suspended in the suspension is subjected to external force such as gravity when the external speed is applied. Such a centrifugal separation process can be carried out using a variety of commercially available centrifuges, the size of the relative centrifugal force (RCF) of the centrifugation process is preferably 10,000 × g or more, more preferably 15,000 × g or more. Do. If the relative centrifugal force is less than 10,000 × g, excessive time is required to classify small particles, which may lower productivity.

이하 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific 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 1-6, 비교예 1] 연마입자 분산제의 함량에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 제조 및 평가 Example 1-6, Comparative Example 1 Preparation and Evaluation of Cerium Oxide Abrasive Particle Dispersion According to Abrasive Particle Dispersant Content

연마입자 분산제의 함량에 따른 분산 안정성을 평가하기 위하여, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 연마입자 분산제의 함량을 달리하여 산화세륨 연마입자 분산액을 제조하였다. 산화세륨 연마입자에 대하여 하기 표 1에 기재된 함량의 폴리아크릴산 (평균분자량: 20,000) 및 물을 혼합한 후, TMAH를 첨가하여 pH를 6.5로 조절하고, 전체 분산액에 대하여 10중량%의 시판되는 산화세륨 연마입자를 첨가하고 혼합하였다. 혼합된 조성물을 밀링기에 투입하고 2,000kgf/cm2의 압력으로 4시간 동안 밀링 공정을 수행하였다. 밀링된 연마입자 조성물을 원심분리기에 투입하고, 15,000×g의 상대원심력 크기로 원심분리한 후, 작은 입자들이 포함된 상등액(overflow)을 제거하여, pH가 6.5인 산화세륨 연마입자 분산액을 제조하였다. 제조된 산화세륨 연마입자 분산액 내의 고형분 함량을 5.0중량%로 맞춘 후, 20ℓ 저장 용기에 넣고 30일 동안 보관하였고, 보관된 분산액의 상부로부터 20㎝가 되는 위치에서 추출한 견본의 고형분 함량 및 평균 입자 크기를 측정하여 하기 표 1에 함께 나타내었다. 비교예 1의 산화세륨 연마입자 분산액은 상기 산화세륨 연마입자 분 산제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 것이다.In order to evaluate the dispersion stability according to the content of the abrasive grain dispersant, as shown in Table 1, the cerium oxide abrasive grain dispersion was prepared by varying the content of the abrasive grain dispersant. The cerium oxide abrasive particles were mixed with polyacrylic acid (average molecular weight: 20,000) and water in the contents shown in Table 1 below, and then adjusted to pH 6.5 by adding TMAH, and commercially available oxidation of 10% by weight based on the total dispersion. Cerium abrasive particles were added and mixed. The mixed composition was put into a mill and subjected to a milling process for 4 hours at a pressure of 2,000 kgf / cm 2 . The milled abrasive grain composition was placed in a centrifuge, centrifuged at a relative centrifugal force of 15,000 × g, and then the supernatant containing small particles was removed to prepare a cerium oxide abrasive grain dispersion having a pH of 6.5. . After adjusting the solids content in the prepared cerium oxide abrasive particle dispersion to 5.0% by weight, it was placed in a 20 L storage container and stored for 30 days, and the solid content and average particle size of the sample extracted at a position 20 cm from the top of the stored dispersion. Was measured and shown in Table 1 together. The cerium oxide abrasive grain dispersion of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the cerium oxide abrasive grain dispersant was not used.

실시예번호Example Number 분산제 함량(중량%)Dispersant content (% by weight) 평균입자크기(nm)Average particle size (nm) 고형분(중량%)Solid content (% by weight) 실시예 1Example 1 0.0010.001 162162 4.74.7 실시예 2Example 2 0.10.1 165165 4.94.9 실시예 3Example 3 1.01.0 166166 4.84.8 실시예 4Example 4 10.010.0 166166 4.64.6 실시예 5Example 5 20.020.0 169169 4.24.2 실시예 6Example 6 30.030.0 171171 1.21.2 비교예 1Comparative Example 1 00 198198 0.30.3

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 분산제의 함량에 따라, 제조된 산화세륨 연마입자의 평균 입자크기가 상이하였다. 분산제의 함량이 20.0중량%를 초과하면, 과도한 분산제로 인해 입자들이 응집되어 평균 입자크기가 오히려 증가하였고, 이로 인해 연마입자 분산액의 침강 속도가 증가하여 고형분의 함량이 1.2 중량% 미만으로 감소함으로서 저장 안정성도 저하되었음을 알 수 있다. 분산제가 첨가되지 않은 비교예 1의 분산액은 제조 직후 바로 침전하여, 고형분의 함량이 0.3 중량%로 감소하였음을 알 수 있다. 따라서, 연마입자 분산제는 분산액의 저장안정성 등의 분산안정성을 향상시키며, 그 적정 함량은 0.0001 내지 20중량%임을 확인할 수 있다.
As shown in Table 1, according to the content of the dispersant, the average particle size of the prepared cerium oxide abrasive particles was different. When the content of the dispersant exceeds 20.0% by weight, the particles are agglomerated due to the excessive dispersant and the average particle size is rather increased, thereby increasing the sedimentation rate of the abrasive particle dispersion and reducing the content of solids by less than 1.2% by weight. It can be seen that the stability is also reduced. The dispersion of Comparative Example 1, in which the dispersant was not added, precipitated immediately after preparation, indicating that the content of solids was reduced to 0.3% by weight. Therefore, the abrasive grain dispersant improves the dispersion stability such as the storage stability of the dispersion, it can be confirmed that the appropriate content is 0.0001 to 20% by weight.

[실시예 7-15] 연마입자 분산액의 pH에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 제조 및 평가 Example 7-15 Preparation and Evaluation of Cerium Oxide Abrasive Particle Dispersion According to pH of Abrasive Particle Dispersion

연마입자 분산액의 pH에 따른 분산액의 저장안정성 등의 분산안정성을 평가하기 위하여, 연마입자 분산액의 pH를 달리하여 연마입자 분산액을 제조하였다. 먼저 상기 실시예 2와 동일한 방법으로, pH가 6.5인 연마입자 분산액을 제조하였고, 제조된 분산액에 TMAH 또는 인산을 첨가하여, pH가 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 분산액을 제조하였다. 제조된 분산액 내의 고형분 함량을 5.0중량%로 맞춘 후, 20ℓ 저장 용기에 30일 동안 보관하였고, 보관된 분산액 상부로부터 20㎝가 되는 위치에서 추출된 견본 내의 고형분을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.In order to evaluate dispersion stability such as storage stability of the dispersion according to the pH of the abrasive grain dispersion, the abrasive grain dispersion was prepared by varying the pH of the abrasive grain dispersion. First, in the same manner as in Example 2, an abrasive particle dispersion having a pH of 6.5 was prepared, and TMAH or phosphoric acid was added to the prepared dispersion, thereby preparing a dispersion as shown in Table 2 below. After adjusting the solids content in the prepared dispersion to 5.0% by weight, it was stored in a 20 L storage container for 30 days, and the solid content in the sample extracted at a position 20 cm from the top of the stored dispersion was measured and shown in Table 2 below.

실시예번호Example Number 분산액 pHDispersion pH 고형분(중량%)Solid content (% by weight) 실시예 7Example 7 2.02.0 0.30.3 실시예 8Example 8 3.03.0 1.81.8 실시예 9Example 9 4.04.0 4.14.1 실시예 10Example 10 5.05.0 4.54.5 실시예 11Example 11 6.06.0 4.74.7 실시예 12Example 12 7.07.0 4.64.6 실시예 13Example 13 8.08.0 4.84.8 실시예 14Example 14 9.09.0 4.74.7 실시예 15Example 15 10.010.0 4.84.8

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 산화세륨 연마입자 분산액의 pH가 2 또는 3인 경우에는, 분산액의 안정성이 저하되어 연마입자의 침전이 발생하고, 고형분의 함량이 감소함을 알 수 있다.
As shown in Table 2, when the pH of the cerium oxide abrasive grain dispersion is 2 or 3, it can be seen that the stability of the dispersion is lowered, precipitation of abrasive grains occurs, and the content of solids is reduced.

[실시예 16-18] 밀링조건(분산액의 대향충돌압력)에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 제조 및 평가 Example 16-18 Preparation and Evaluation of Cerium Oxide Abrasive Particle Dispersions According to Milling Conditions (Operating Collision Pressure of Dispersions)

밀링 조건(분산액의 대향충돌압력)에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 화학 기계적 연마 성능을 평가하기 위하여, 상기 밀링공정의 대향충돌압력이 하기 표 3에 기재된 바와 같은 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 산화세륨 연마입자 분산액을 제조하였다. 제조된 산화세륨 연마입자 분산액의 연마 특성을 평가하기 위하여, 기판 위에 고밀도 플라즈마(high density plasma: HDP) 증착법을 이 용하여 10,000Å 두께의 산화막을 증착한 다음, (주)지앤피 테크놀러지의 POLI-500CE 연마장비, 로델사의 IC1400 패드, NF-200 캐리어필름을 사용하여, 산화막을 연마하였다. 연마공정 조건은 압반(Platen)속도 50rpm, 선두(Head)속도 50rpm ,하중압력 4psi, 슬러리 공급속도 200ml/min이었다. 산화막의 연마두께와 연마시간으로부터 연마속도를 환산하였고, TENCOR사의 KLA기기를 사용하여 피연마막 표면의 마이크로 스크래치를 측정하였으며, Brookhaven사의 Zeta plus기기를 사용하여 연마입자의 평균 입자 크기를 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. In order to evaluate the chemical mechanical polishing performance of the cerium oxide abrasive grain dispersion according to the milling conditions (opposite impact pressure of the dispersion), the opposing impact pressure of the milling process is as shown in Table 3, except that In the same manner, a cerium oxide abrasive particle dispersion was prepared. In order to evaluate the polishing properties of the prepared cerium oxide abrasive particle dispersion, an oxide film having a thickness of 10,000 Å was deposited on a substrate by using a high density plasma (HDP) deposition method, and then POLI-500CE of G & P Technology Co., Ltd. The oxide film was polished using a polishing equipment, a Rodel IC1400 pad, and an NF-200 carrier film. Polishing process conditions were platen speed 50rpm, head speed 50rpm, load pressure 4psi, slurry feed rate 200ml / min. The polishing rate was converted from the polishing thickness and polishing time of the oxide film, and the micro scratches on the surface of the polished film were measured using a KLA machine of TENCOR, and the average particle size of the abrasive particles was measured using a Zeta plus machine of Brookhaven Table 3 shows.

구분division 분산액의 대향충돌
압력 (kgf/cm2)
Opposing Collisions in Dispersion
Pressure (kgf / cm 2 )
평균 입자 크기 (nm)Average particle size (nm) 산화막 연마속도
(Å/min)
Oxide polishing rate
(Å / min)
미세 스크래치
개수 (개/장)
Fine scratch
Count (pcs / sheet)
실시예 16Example 16 400400 846846 32273227 9595 실시예 17Example 17 2,0002,000 173173 21132113 99 실시예 18Example 18 4,0004,000 115115 13821382 33

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 분산액의 대향충돌압력이 커질수록, 분산액 내의 연마입자의 평균입자크기는 감소하였고, 입자크기의 감소로 산화막의 연마속도도 저하되었으며, 미세스크래치도 감소함을 알 수 있다. 압력이 400kgf/cm2인 경우에는 산화막의 연마 속도는 우수하나 미세 스크래치가 다량으로 발생하였고, 압력이 4,000kgf/cm2인 경우, 미세스크래치는 적으나 산화막의 연마속도가 현저히 저하되었다.
As shown in Table 3, as the counter-impacting pressure of the dispersion increases, the average particle size of the abrasive grains in the dispersion decreases, and as the particle size decreases, the polishing rate of the oxide film decreases and the microscratches decrease. have. When the pressure was 400kgf / cm 2 , the polishing rate of the oxide film was excellent, but a large amount of fine scratches occurred. When the pressure was 4,000kgf / cm 2 , the scratch rate of the oxide film was markedly decreased, although the microscratch was small.

[실시예 19-20, 비교예 2] 분급 공정 조건(상대원심력의 크기)에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 제조 및 평가 Example 19-20, Comparative Example 2 Preparation and Evaluation of Cerium Oxide Abrasive Particle Dispersions According to Classification Process Conditions (Relative Centrifugal Force)

분급 공정 조건(상대원심력의 크기)에 따른 산화세륨 연마입자 분산액의 화학 기계적 연마 성능을 평가하기 위하여, 상대원심력의 크기가 하기 표 4에 기재된 바와 같은 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 산화세륨 연마입자 분산액을 제조하였다. 비교예 2의 연마입자 분산액은 상기 분급 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 산화세륨 연마입자 분산액을 제조한 것이다. 제조된 산화세륨 연마입자 분산액을 사용하여 상기 실시예 16과 동일한 방법으로 연마공정을 수행하였고, 연마입자의 다분산도, 산화막 연마속도 및 산화막 연마균일도를 측정, 환산하여 하기 표 4에 나타내었다.In order to evaluate the chemical mechanical polishing performance of the cerium oxide abrasive grain dispersion according to the classification process conditions (size of relative centrifugal force), the relative centrifugal force was the same as in Example 2 except that the magnitude of the relative centrifugal force was as shown in Table 4 below. A cerium oxide abrasive particle dispersion was prepared. The abrasive grain dispersion of Comparative Example 2 was prepared by the cerium oxide abrasive grain dispersion in the same manner as in Example 2 except that the classification process was not performed. A polishing process was performed in the same manner as in Example 16 using the prepared cerium oxide abrasive particle dispersion, and the polydispersity, oxide film polishing rate, and oxide film polishing uniformity of the abrasive particles were measured and converted to the same.

구분division 상대 원심력(×g)Relative centrifugal force (× g) 다분산도Polydispersity 산화막 연마속도
(Å/min)
Oxide polishing rate
(Å / min)
산화막
연마균일도(%)
Oxide film
Polishing uniformity (%)
실시예 19Example 19 500500 0.1810.181 20182018 12.612.6 실시예 20Example 20 1,0001,000 0.1470.147 22242224 9.89.8 실시예 21Example 21 1,5001,500 0.1190.119 24532453 8.28.2 비교예 2Comparative Example 2 -- 0.1970.197 18721872 19.519.5

상기 표 4에서 보는 바와 같이, 분급공정을 수행하지 않은 경우(비교예 2) 및 상대 원심력의 크기가 500×g인 경우(실시예 19)에는, 산화세륨 연마입자 분산액의 다분산도가 높아 연마평탄도 및 연마균일도가 낮고, 산화막의 연마속도도 낮았으며, 상대 원심력의 크기가 1,000×g 및 1,500×g인 경우에는, 산화세륨 연마입자 분산액의 다분산도가 낮아 연마평탄도, 연마균일도 및 연마속도가 우수하였다.
As shown in Table 4, when the classification process is not performed (Comparative Example 2) and when the magnitude of the relative centrifugal force is 500 x g (Example 19), the polydispersity of the cerium oxide abrasive grain dispersion is high and polished. When the flatness and polishing uniformity were low, the polishing rate of the oxide film was low, and the relative centrifugal force was 1,000 × g and 1,500 × g, the polydispersity of the cerium oxide abrasive grain dispersion was low, so that the polishing flatness, polishing uniformity and The polishing rate was excellent.

본 발명에 따른 산화세륨 연마입자 분산액은 분산안정성이 우수하고, 반도체 다층 구조를 형성하기 위한 화학 기계적 연마 공정에 있어서 연마균일도가 우수하다는 장점이 있다. 또한 상기 연마입자 분산액은 미세 스크래치의 발생량을 감소시켜, 반도체 소자 제조공정의 수율을 향상시킬 수 있으며, 분산액 제조 공정이 단순하므로, 설비 투자 비용 및 제조원가를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.The cerium oxide abrasive particle dispersion according to the present invention has the advantage of excellent dispersion stability and excellent polishing uniformity in the chemical mechanical polishing process for forming a semiconductor multilayer structure. In addition, the abrasive particle dispersion can reduce the amount of fine scratches, can improve the yield of the semiconductor device manufacturing process, since the dispersion manufacturing process is simple, there is an advantage that can reduce the equipment investment cost and manufacturing cost.

Claims (12)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 산화세륨 연마입자, 연마입자 분산제, pH조절제 및 물을 혼합하는 혼합공정;A mixing step of mixing cerium oxide abrasive grains, abrasive grain dispersant, pH adjusting agent and water; 상기 혼합 용액 내의 산화세륨 연마입자를 분쇄하는 밀링공정; 및Milling process of grinding the cerium oxide abrasive particles in the mixed solution; And 상기 분쇄된 연마입자의 다분산도를 조절하기 위한 분급공정을 포함하는 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법.A method for producing a cerium oxide abrasive particle dispersion for chemical mechanical polishing comprising a classification process for adjusting the polydispersity of the crushed abrasive particles. 제7항에 있어서, 상기 밀링공정은 제트 밀링공정인 것인 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법.8. The method of claim 7, wherein the milling process is a jet milling process. 제8항에 있어서, 상기 제트 밀링공정은 나노마이저, 마이크로플루다이저 및 얼티마이저로부터 선택되는 제트 밀링기를 사용하여 수행되는 것인 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법.The method of claim 8, wherein the jet milling process is performed using a jet mill selected from a nanomizer, a microfluidizer, and an optimizer. 제8항에 있어서, 상기 제트 밀링공정은 분산액의 대향 충돌 압력이 500 내지 3,000 kgf/cm2인 것인 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법.9. The method of claim 8, wherein the jet milling process has an opposing impact pressure of 500 to 3,000 kgf / cm 2 of the dispersion. 제7항에 있어서, 상기 분급 공정은 원심분리기를 사용하여 수행되는 것인 화 학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법.8. The method of claim 7, wherein the classification process is performed using a centrifuge. 제11항에 있어서, 상기 원심분리기를 사용하여 수행되는 분리공정의 상대원심력은 10,000×g 이상인 것인 화학 기계적 연마를 위한 산화세륨 연마입자 분산액의 제조방법.12. The method of claim 11, wherein the relative centrifugal force of the separation process performed using the centrifuge is 10,000 × g or more.
KR1020040063290A 2004-08-11 2004-08-11 Cerium oxide abrasive suspension for chemical mechanical polishing and method for producing the same KR101090913B1 (en)

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WO2018147605A1 (en) * 2017-02-08 2018-08-16 에스케이씨 주식회사 Polyimide film and method for producing same
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008013407A1 (en) * 2006-07-28 2008-01-31 Lg Chem, Ltd. Cerium oxide powder, method for preparing the same, and cmp slurry comprising the same
KR20080011044A (en) 2006-07-28 2008-01-31 주식회사 엘지화학 Cerium oxide powder, method for preparing the same, and cmp slurry comprising the same
US20060213126A1 (en) * 2005-03-28 2006-09-28 Cho Yun J Method for preparing a polishing slurry having high dispersion stability

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018147605A1 (en) * 2017-02-08 2018-08-16 에스케이씨 주식회사 Polyimide film and method for producing same
KR20200092917A (en) * 2017-02-08 2020-08-04 에스케이씨 주식회사 Polyimide film and method for preparing the same
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