KR101178717B1 - CMP slurry composition for polishing Poly silicon layer and polishing method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 초순수, 연마제, 계면활성제, 및 pH 조절제를 포함하는 CMP 슬러리 조성물에 있어서, 상기 계면활성제로 비이온성 계면활성제 및 제미니형 계면활성제를 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a CMP slurry composition for polycrystalline silicon polishing and a method for preparing the same, and more particularly, to a CMP slurry composition comprising ultrapure water, an abrasive, a surfactant, and a pH adjusting agent, wherein the surfactant is a nonionic surfactant and a gemini. It relates to a polycrystalline silicon polishing CMP slurry composition characterized by using a type surfactant.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 다결정 실리콘에 대한 연마 속도가 우수하고, 연마 정지막인 산화막에 대비하여 다결정 실리콘에 대한 연마 선택비가 우수할 뿐만 아니라 연마 균일도가 우수하므로 다결정 실리콘 연마 공정에 유용하다.The CMP slurry composition of the present invention is useful in a polycrystalline silicon polishing process because it has excellent polishing rate for polycrystalline silicon, excellent polishing selectivity for polycrystalline silicon as well as excellent polishing uniformity compared to an oxide film as a polishing stop film.
다결정 실리콘, CMP, 슬러리, 비이온성 계면활성제, 제미니형 계면활성제, 연마 속도, 연마 선택비, 연마 균일도 Polycrystalline Silicon, CMP, Slurry, Nonionic Surfactant, Gemini Type Surfactant, Polishing Rate, Polishing Selectivity, Polishing Uniformity
Description
반도체 디바이스는 고성능, 고집적화를 통해 1G 및 2G bit급의 디램(DRAM)으로 대표되는 ULSI(Ultra Large Scale Integration) 시대로 돌입하고 있으며 디바이스 제조 시의 최소 가공 사이즈가 점점 작아짐에 따라 차세대 디바이스의 경우 60nm, 55nm 등의 미세 선 폭이 적용되고 있다.Semiconductor devices are entering the era of Ultra Large Scale Integration (ULSI), which is represented by 1G and 2G bit DRAMs (DRAM) through high performance and high integration, and as the minimum processing size in device manufacturing becomes smaller, 60nm for next-generation devices. Fine line widths of 55 nm and the like have been applied.
집적 회로(IC)의 집적도가 증가함에 따라 소자의 크기 최소화 및 다층 상호 연결(Multilevel interconnection)의 필요성이 대두되었는데, 이를 위해서는 리소그래피를 효과적으로 수행하여 피연마 재료를 전면적으로 평탄화시켜야 할 필요가 있다. 이런 가운데에 화학적 기계적 연마 기술이 새로운 평탄화 기술로서 주목받기 시작하였다. 고집적 반도체 소자는 도체 재료 및 절연체 재료를 반복적으로 증착하여 패턴을 형성시킴으로써 제조된다. 그러나, 만일 패턴을 형성시킬 때 각 재료 층의 표면이 평탄화되어 있지 않으면 새로운 패턴 층을 형성시키는 데에 많은 어려움이 따른다. 즉, 재료 층 사이의 표면이 균일하지 못한 상태에서 계속 적층되어 가 는 경우 굴절된 막질에 의해서 입사 광선이 난반사되어 현상 시 광 절연 패턴(photo resist pattern)이 부정확하게 되는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 CMP) 공정의 필요성이 널리 대두되었으며, 특히 다결정 실리콘 물질은 반도체 공정에서 디바이스의 콘택트나 라인 형성 등과 같은 공정에 널리 사용되고 있어 다결정 실리콘에 대한 CMP 공정의 중요성이 부각되고 있다.As the degree of integration of integrated circuits (ICs) increases, the necessity of minimizing the size of the device and the need for multilevel interconnection has emerged. To this end, it is necessary to effectively perform lithography and planarize the material to be polished. In the meantime, chemical mechanical polishing technology has attracted attention as a new planarization technology. Highly integrated semiconductor devices are manufactured by repeatedly depositing a conductor material and an insulator material to form a pattern. However, if the surface of each material layer is not flattened when forming the pattern, many difficulties arise in forming a new pattern layer. That is, when the surfaces between the material layers are continuously stacked, the incident light is diffusely reflected by the refracted film, resulting in an inaccurate photoresist pattern during development. Therefore, the necessity of chemical mechanical polishing (CMP) process has become widespread, and in particular, polycrystalline silicon materials are widely used in processes such as contact or line formation of devices in semiconductor processes, and thus the importance of CMP process for polycrystalline silicon. This is emerging.
CMP 기술의 원리는 웨이퍼를 연마 패드의 표면 위에 접촉하도록 한 상태에서 연마액을 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서 연마 패드와 웨이퍼를 상대 운동시켜 물리적으로 웨이퍼 표면의 요철 부분을 평탄화하는 것이다.The principle of the CMP technique is to supply the polishing liquid with the wafer in contact with the surface of the polishing pad to chemically react the surface of the wafer and to relatively move the polishing pad and the wafer to physically planarize the uneven portion of the wafer surface.
다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물의 경우, 다결정 실리콘에 대한 연마 속도가 우수하고, 연마 정지막인 산화막에 대비하여 다결정 실리콘에 대한 연마 선택비가 우수할 뿐만 아니라 연마 균일도가 우수한 CMP 슬러리 조성물이 요구되고 있으나, 다결정 실리콘에 대한 연마 속도가 높고, 산화막 대비 다결정 실리콘에 대한 연마 선택비가 높을 경우에는 일반적으로 다결정 실리콘 막에 대한 연마 균일도가 나빠져 피연마물의 표면에 디싱(Dishing) 등의 결함이 발생하게 된다. 상기 디싱 현상은 연마 공정 이후의 사진(Photo) 공정 등에 영향을 주어 다결정 실리콘 라인 형성 시 높이 차를 유발하며 이에 따라 셀(cell) 내 전기적 특성 및 접촉 특성의 악화 원인이 된다. 따라서, 다결정 실리콘에 대한 연마 속도가 높고, 산화막 대 비 다결정 실리콘에 대한 연마 선택비가 높으면서도 연마 균일도가 우수한 CMP 슬러리 조성물에 대한 요구가 강하게 제기되고 있다.CMP slurry composition for polycrystalline silicon polishing requires a CMP slurry composition having excellent polishing rate for polycrystalline silicon, excellent polishing selectivity for polycrystalline silicon and excellent polishing uniformity compared to an oxide film as a polishing stop film. When the polishing rate for the polycrystalline silicon is high and the polishing selectivity for the polycrystalline silicon is high compared to the oxide film, the polishing uniformity for the polycrystalline silicon film is generally worsened and defects such as dishing on the surface of the polished object occur. The dishing phenomenon affects the photo process after the polishing process, and thus causes a height difference in forming the polycrystalline silicon line, thereby causing deterioration of electrical and contact characteristics in the cell. Therefore, there is a strong demand for a CMP slurry composition having a high polishing rate for polycrystalline silicon, a high polishing selectivity for oxide film to non-polycrystalline silicon, and excellent polishing uniformity.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다결정 실리콘에 대한 연마 속도가 우수하고, 연마 정지막인 산화막에 대비하여 다결정 실리콘에 대한 연마 선택비가 우수할 뿐만 아니라 연마 균일도가 우수한 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, it is excellent in the polishing rate for the polycrystalline silicon, in addition to the excellent polishing selectivity for the polycrystalline silicon compared to the oxide film which is a polishing stop film, excellent polycrystalline polycrystalline The present invention provides a CMP slurry composition for polishing silicon and a polishing method using the same.
그러므로 본 발명에 의하면 초순수, 연마제, 계면활성제, 및 pH 조절제를 포함하는 CMP 슬러리 조성물에 있어서, 상기 계면활성제로 비이온성 계면활성제 및 제미니형 계면활성제를 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물이 제공된다.Therefore, according to the present invention, in a CMP slurry composition comprising ultrapure water, an abrasive, a surfactant, and a pH adjusting agent, a nonionic surfactant and a gemini-type surfactant are used as the surfactant. A composition is provided.
상기 비이온성 계면활성제로 하기 화학식 1로 표시되는 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체(ethylene oxide/propylene oxide copolymer)를 사용하는 것을 특징으로 한다.As the nonionic surfactant, an ethylene oxide / propylene oxide copolymer represented by Chemical Formula 1 is used.
[화학식 1][Formula 1]
HO[(CH2CH2O)x(CH(CH3)CH2O)y]H HO [(CH 2 CH 2 O) x (CH (CH 3 ) CH 2 O) y ] H
(상기 식에서, x와 y는 각각 독립적으로 1 내지 40의 자연수이며, 상기 두 반복 단위의 순서는 화학식 내에서 랜덤(random)하게 배치될 수 있다.)(Wherein, x and y are each independently a natural number of 1 to 40, the order of the two repeating units may be randomly arranged in the formula.)
상기 비이온성 계면활성제가 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.0001 ~ 1 중량%로 사용되는 것을 특징으로 한다.The nonionic surfactant is characterized in that it is used in 0.0001 ~ 1% by weight based on the total CMP slurry composition.
상기 제미니형 계면활성제로 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 사용하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by using a compound represented by the following formula 2 as the Gemini type surfactant.
[화학식 2][Formula 2]
[(NR2R')2C3H5O]Cl[(NR 2 R ') 2 C 3 H 5 O] Cl
(상기 식에서, R과 R'은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 20의 알킬기이다.)Wherein R and R 'are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
상기 R과 R'이 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 10의 알킬기인 것을 특징으로 한다.R and R 'are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
상기 제미니형 계면활성제가 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.001 ~ 1 중량%로 사용되는 것을 특징으로 한다.The Gemini surfactant is used in an amount of 0.001 to 1% by weight based on the total CMP slurry composition.
상기 연마제로 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니 아(ZrO2), 티타니아(TiO2), 및 산화몰리브덴(MoO3)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.1 ~ 25 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.The abrasive is selected from the group consisting of silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), ceria (CeO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), titania (TiO 2 ), and molybdenum oxide (MoO 3 ). It is characterized by using one or more of 0.1 to 25% by weight relative to the total CMP slurry composition.
상기 CMP 슬러리 조성물의 pH가 9 이상인 것을 특징으로 한다.PH of the CMP slurry composition is characterized in that 9 or more.
상기 pH 조절제로 테트라-메틸 암모늄 하이드록사이드(Tetra-methyl ammonium hydroxide), 테트라-에틸 암모늄 하이드록사이드(Tetra-ethyl ammonium hydroxide), 테트라-프로필 암모늄 하이드록사이드(Tetra-propyl ammonium hydroxide) 및 테트라-부틸 암모늄 하이드록사이드(Tetra-butyl ammonium hydroxide)로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 4급 암모늄 염기 화합물을 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.001 ~ 10 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.Tetra-methyl ammonium hydroxide, tetra-ethyl ammonium hydroxide, tetra-propyl ammonium hydroxide, and tetra -At least one quaternary ammonium base compound selected from the group consisting of Tetra-butyl ammonium hydroxide is used at 0.001 to 10% by weight based on the total CMP slurry composition.
또한, 본 발명은 상기 CMP 슬러리 조성물을 사용하여 다결정 실리콘 층을 연마하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of polishing a polycrystalline silicon layer using the CMP slurry composition.
또한, 본 발명은 상기 방법을 이용하여 제조되는 반도체 소자를 제공한다.The present invention also provides a semiconductor device manufactured using the above method.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 다결정 실리콘에 대한 연마 속도가 우수하고, 연마 정지막인 산화막에 대비하여 다결정 실리콘에 대한 연마 선택비가 우수할 뿐만 아니라 연마 균일도가 우수하므로 다결정 실리콘 연마 공정에 유용하다.The CMP slurry composition of the present invention is useful in a polycrystalline silicon polishing process because it has excellent polishing rate for polycrystalline silicon, excellent polishing selectivity for polycrystalline silicon as well as excellent polishing uniformity compared to an oxide film as a polishing stop film.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 초순수, 연마제, 계면활성제, 및 pH 조절제를 포함하는 CMP 슬러리 조성물에 있어서, 상기 계면활성제로 비이온성 계면활성제 및 제미니형 계면활성제를 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공한다.The present invention provides a CMP slurry composition comprising ultrapure water, an abrasive, a surfactant, and a pH adjusting agent, wherein a nonionic surfactant and a gemini-type surfactant are used as the surfactant. to provide.
상기 비이온성 계면활성제는 다결정 실리콘에 대한 연마 속도를 적절하게 조절함으로써 피연마물의 연마 균일도를 향상시키기 위하여 적용하는 물질이다. 상기 비인온성 계면활성제는 다결정 실리콘에 대한 연마 속도를 다소 억제하는 작용을 한다. 일반적으로는 다결정 실리콘에 대한 연마 속도 향상이 업계에서 요구되고 있으나, 피연마물의 디싱 현상 등을 방지하기 위해서는 연마 균일도 향상 역시 풀어야 할 과제이다. 상기 비이온성 계면활성제는 다결정 실리콘에 대한 과도한 식각을 막고 피연마물의 디싱 현상 등을 방지할 뿐만 아니라, 피연마물의 에지 프로파일(edge profile)을 향상시키는 역할을 한다. The nonionic surfactant is a material applied to improve the polishing uniformity of the polished material by appropriately adjusting the polishing rate for the polycrystalline silicon. The non-ionic surfactant serves to somewhat suppress the polishing rate for the polycrystalline silicon. In general, it is required in the industry to improve the polishing rate for polycrystalline silicon, but in order to prevent dishing of the polished object, improvement of polishing uniformity is also a problem to be solved. The nonionic surfactant not only prevents excessive etching of the polycrystalline silicon, prevents dishing of the polishing object, etc., but also improves the edge profile of the polishing object.
상기 비이온성 계면활성제로는 하기 화학식 1로 표시되는 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체(ethylene oxide/propylene oxide copolymer)를 사용하는 것이 가장 바람직하다.As the nonionic surfactant, it is most preferable to use an ethylene oxide / propylene oxide copolymer represented by Formula 1 below.
[화학식 1][Formula 1]
HO[(CH2CH2O)x(CH(CH3)CH2O)y]H HO [(CH 2 CH 2 O) x (CH (CH 3 ) CH 2 O) y ] H
(상기 식에서, x와 y는 각각 독립적으로 1 내지 40의 자연수이며, 상기 두 반복 단위의 순서는 화학식 내에서 랜덤(random)하게 배치될 수 있다.)(Wherein, x and y are each independently a natural number of 1 to 40, the order of the two repeating units may be randomly arranged in the formula.)
상기 비이온성 계면활성제는 두 종 이상의 물질을 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 비이온성 계면활성제는 연마 속도, 연마 균일도, 피연마물의 표면 특성 측면에서 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.0001 ~ 1 중량%로 사용되는 것이 바람직하며, 0.0002 ~ 0.1 중량%로 사용되는 것이 보다 바람직하며, 0.0005 ~ 0.01 중량%로 사용되는 것이 가장 바람직하다.The nonionic surfactant may be used by mixing two or more kinds of materials, and the nonionic surfactant is used in an amount of 0.0001 to 1% by weight based on the total CMP slurry composition in terms of polishing rate, polishing uniformity, and surface properties of the polishing object. It is preferably used, more preferably used in 0.0002 ~ 0.1% by weight, most preferably used in 0.0005 ~ 0.01% by weight.
상기 제미니형 계면활성제는 다결정 실리콘에 대한 연마 속도를 향상시키고, 연마 정지막인 산화막에 대한 연마 속도를 감소시키며 피연마물의 연마 균일도를 향상시키기 위하여 적용하는 물질이다. 상기 제미니형 계면활성제는 구조식 내에 포함되어 있는 음이온성 작용기가 다결정 실리콘에 대한 연마 속도를 향상시키며, 동시에 구조식 내에 포함되어 있는 양이온성 작용기가 음이온성인 산화막 표면에 효과적으로 흡착함으로써 산화막에 대한 연마 속도를 감소시키는 작용을 한다.The gemini surfactant is a material applied to improve the polishing rate for polycrystalline silicon, to reduce the polishing rate for the oxide film as the polishing stop film, and to improve the polishing uniformity of the polished material. In the Gemini type surfactant, the anionic functional group contained in the structural formula improves the polishing rate for the polycrystalline silicon, and at the same time, the cationic functional group contained in the structural formula effectively adsorbs on the surface of the anionic oxide film, thereby reducing the polishing rate for the oxide film. To act.
상기 제미니형 계면활성제로는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 사용하는 것이 가장 바람직하다.As the gemini surfactant, it is most preferable to use a compound represented by the following formula (2).
[화학식 2][Formula 2]
[(NR2R')2C3H5O]Cl[(NR 2 R ') 2 C 3 H 5 O] Cl
(상기 식에서, R과 R'은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 20의 알킬기이다.)Wherein R and R 'are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
상기 식에서, R과 R'은 연마 성능 측면에서 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 10의 알킬기인 것이 보다 바람직하며, 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 4의 알킬기인 것이 가장 바람직하다. In the above formula, R and R 'are more preferably each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and most preferably each independently have an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
상기 제미니형 계면활성제는 두 종 이상의 물질을 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 제미니형 계면활성제는 연마 속도, 연마 균일도, 피연마물의 표면 특성 측면에서 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.001 ~ 1 중량%로 사용되는 것이 바람직하며, 0.002 ~ 0.5 중량%로 사용되는 것이 보다 바람직하며, 0.005 ~ 0.1 중량%로 사용되는 것이 가장 바람직하다.The gemini-type surfactant may be used by mixing two or more kinds of materials, and the gemini-type surfactant is used in an amount of 0.001 to 1% by weight based on the total CMP slurry composition in terms of polishing rate, polishing uniformity, and surface characteristics of the polished product. It is preferably used, more preferably used in 0.002 to 0.5% by weight, most preferably used in 0.005 to 0.1% by weight.
상기 연마제로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2), 티타니아(TiO2), 및 산화몰리브덴(MoO3) 등의 미분의 금속 산화물을 사용하는 것이 바람직하며, 그 중에서 실리카가 슬러리 조성물의 분산 안정성이 우수하고 연마 시 스크래치를 적게 발생시키므로 가장 바람직하다. 상기 금속 산화물은 발연법이나 졸-겔(Sol-Gel)법으로 만들어질 수 있으며, 상기 금속 산화물의 일차 입자 크기는 TEM(Transmission electron microscopy) 측정법에 의하여 10 내지 300nm인 것이 바람직하며, 100 내지 300nm인 것이 보다 바람직하다. 상기 금속 산화물의 비표면적은 10 내지 300㎡/g인 것이 바람직하다.Examples of the abrasive include fine metal oxides such as silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), ceria (CeO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), titania (TiO 2 ), and molybdenum oxide (MoO 3 ). It is preferable to use, and among them, silica is most preferable because of excellent dispersion stability of the slurry composition and less scratching during polishing. The metal oxide may be made by a fume method or a sol-gel method, and the primary particle size of the metal oxide is preferably 10 to 300 nm by TEM (Transmission electron microscopy) measurement, and 100 to 300 nm. It is more preferable that is. It is preferable that the specific surface area of the said metal oxide is 10-300 m <2> / g.
상기 연마제는 연마 속도, 슬러리 조성물의 분산 안정성, 연마 균일도, 피연마물의 표면 특성 측면에서 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.1 ~ 25 중량%로 사용되는 것이 바람직하며, 0.5 ~ 15 중량%로 사용되는 것이 보다 바람직하며, 1 ~ 10 중량%로 사용되는 것이 가장 바람직하다.The abrasive is preferably used in an amount of 0.1 to 25% by weight based on the total CMP slurry composition in terms of polishing rate, dispersion stability of the slurry composition, polishing uniformity, and surface properties of the polished material, and more preferably 0.5 to 15% by weight. Preferably, it is most preferably used at 1 to 10% by weight.
상기 pH 조절제는 다결정 실리콘에 대하여 적절한 연마 속도를 구현하기 위하여 적용하는 물질이다. 다결정 실리콘에 대한 적절한 연마속도를 구현하기 위해서는 전체 CMP 슬러리 조성물의 pH가 9 이상이어야 한다. 이는 pH 9 미만에서는 연마 활성 자체가 어려울 수 있기 때문이다. The pH adjusting agent is a material applied to realize an appropriate polishing rate for the polycrystalline silicon. The pH of the entire CMP slurry composition must be at least 9 in order to achieve an appropriate polishing rate for the polycrystalline silicon. This is because the polishing activity itself may be difficult below pH 9.
상기 pH 조절제로는 4급 암모늄 염기 화합물을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 4급 암모늄 염기 화합물은 본 발명의 CMP 슬러리 조성물의 pH를 조절하는 기능을 할 뿐만 아니라, 다결정 실리콘에 대한 연마 속도 향상에도 어느 정도 기여하며, CMP 슬러리 조성물의 분산 안정성에도 효과를 나타낸다.As the pH adjusting agent, it is most preferable to use a quaternary ammonium base compound. The quaternary ammonium base compound not only functions to adjust the pH of the CMP slurry composition of the present invention, but also contributes to the improvement of the polishing rate for polycrystalline silicon to some extent, and has an effect on the dispersion stability of the CMP slurry composition.
상기 4급 암모늄 염기 화합물로는 테트라-메틸 암모늄 하이드록사이드(Tetra-methyl ammonium hydroxide), 테트라-에틸 암모늄 하이드록사이드(Tetra-ethyl ammonium hydroxide), 테트라-프로필 암모늄 하이드록사이드(Tetra-propyl ammonium hydroxide) 및 테트라-부틸 암모늄 하이드록사이드(Tetra-butyl ammonium hydroxide)로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.The quaternary ammonium base compound includes tetra-methyl ammonium hydroxide, tetra-ethyl ammonium hydroxide, tetra-propyl ammonium hydroxide, and tetra-propyl ammonium hydroxide. hydroxide) and tetra-butyl ammonium hydroxide. It is preferable to use at least one member selected from the group consisting of.
상기 pH 조절제는 연마 속도, 슬러리 조성물의 분산 안정성, 연마 균일도, 피연마물의 표면 특성 측면에서 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.001 ~ 10 중량%로 사용되는 것이 바람직하며, 0.005 ~ 5 중량%로 사용되는 것이 보다 바람직하며, 0.01 ~ 1 중량%로 사용되는 것이 가장 바람직하다.The pH adjusting agent is preferably used at 0.001 to 10% by weight relative to the total CMP slurry composition in terms of polishing rate, dispersion stability of the slurry composition, polishing uniformity, and surface properties of the polished material, and is used at 0.005 to 5% by weight. More preferably, it is most preferably used at 0.01 to 1% by weight.
이외에, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 당 업계에서 통상적으로 사용하는 첨가제를 추가하는 것도 가능하다.In addition, the CMP slurry composition of the present invention may add an additive commonly used in the art.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 다결정 실리콘 층을 연마하는 데에 특히 효과적이며 다결정 실리콘 층을 포함하는 반도체 소자 제조에 유용하다.The CMP slurry composition of the present invention is particularly effective for polishing a polycrystalline silicon layer and is useful for the manufacture of semiconductor devices comprising a polycrystalline silicon layer.
다음에 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하나, 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by Examples.
[실시예 1]Example 1
초순수 4111.9g에 20 wt%의 테트라-메틸 암모늄 하이드록사이드 수용액을 12.5g 투입하고, 10분 후 수양켐텍社의 제미니형 계면활성제인 GTC-114 0.5g과 바스프社의 비이온성 계면활성제인 PE3100 0.1g을 투입했다. 10분 후 반응기에서 500rpm으로 교반하면서 20 wt% 콜로이드 실리카 수용액 875g을 투입하여 충분히 교반시켰다. 이후 5㎛의 필터를 사용하여 여과함으로써 슬러리 조성물을 제조하였다. 상기 슬러리 조성물을 사용하여 하기 연마 조건에서 1분간 연마하였다. 연마에 의해 제거된 웨이퍼의 두께 변화로 연마 속도를 측정하였고, 옵티프로브(Optiprobe) 장비를 사용하여 3mm 에지를 제외한 98포인트 분석으로 웨이퍼 연마 균일도인 WIWNU(With In Wafer Non Uniformity)를 평가하였으며, 결과를 표 1에 나타내었다.12.5 g of 20 wt% tetra-methyl ammonium hydroxide aqueous solution was added to 4111.9 g of ultrapure water, and 10 minutes later, 0.5 g of GTC-114, a Gemini type surfactant from Suyang Chemtech, and PE3100 0.1, a nonionic surfactant from BASF. g was added. After 10 minutes, 875 g of 20 wt% aqueous colloidal silica solution was added thereto while stirring at 500 rpm in the reactor, followed by sufficient stirring. Thereafter, a slurry composition was prepared by filtration using a 5 μm filter. The slurry composition was used to polish for 1 minute under the following polishing conditions. The polishing rate was measured by changing the thickness of the wafer removed by polishing, and the wafer polishing uniformity, WIWNU (With In Wafer Non Uniformity), was evaluated by an 98-point analysis excluding 3mm edge using an Optitiprobe device. Is shown in Table 1.
▷ 연마기: Mirra(AMAT社)▷ Grinding machine: Mirra (AMAT)
▷ 연마 패드: IC1010/Suba lV K 그루브(롬앤하스 社)▷ Polishing pad: IC1010 / Suba lV K groove (Rom & Haas)
▷ 연마 대상: 폴리-Si, 산화막(PTEOS), 8" 블랭킷 웨이퍼▷ Polished for: Poly-Si, Oxide (PTEOS), 8 "Blanket Wafer
▷ 연마조건 ▷ Polishing condition
- 평탄화 속도: 120rpm-Flattening speed: 120 rpm
- 헤드 속도: 115rpmHead speed: 115 rpm
- 압력: 2.0psiPressure: 2.0 psi
- 온도: 25℃Temperature: 25 ℃
- 슬러리 공급속도: 200㎖/분 Slurry feed rate: 200 ml / min
[실시예 2][Example 2]
PE3100을 0.05g 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 슬러리 조성물을 제조한 후 연마 성능을 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.Except that 0.05g of PE3100 was prepared, the slurry composition was prepared in the same manner as in Example 1, and the polishing performance was evaluated, and the results are shown in Table 1.
[실시예 3][Example 3]
PE3100을 0.25g 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 슬러리 조성물을 제조한 후 연마 성능을 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.Except that 0.25g of PE3100 was prepared, the slurry composition was prepared in the same manner as in Example 1, and the polishing performance was evaluated, and the results are shown in Table 1.
[비교예 1]Comparative Example 1
PE3100을 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 슬러리 조성물을 제조한 후 연마 성능을 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.Except that PE3100 was not added, the slurry composition was prepared in the same manner as in Example 1, and the polishing performance was evaluated. The results are shown in Table 2.
[비교예 2]Comparative Example 2
GTC-114를 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 슬러리 조성물을 제조한 후 연마 성능을 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.Except that GTC-114 was not added, the slurry composition was prepared in the same manner as in Example 1, and the polishing performance was evaluated. The results are shown in Table 2.
상기 결과로부터 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 다결정 실리콘에 대한 연마 속도가 우수하고, 산화막에 대비하여 다결정 실리콘에 대한 연마 선택비가 우수할 뿐만 아니라 연마 균일도가 우수함을 확인할 수 있었다.From the above results, it was confirmed that the CMP slurry composition of the present invention has excellent polishing rate for the polycrystalline silicon, excellent polishing selectivity for the polycrystalline silicon, and excellent polishing uniformity compared to the oxide film.
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