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KR100662546B1 - 실리콘 웨이퍼의 표면 품질을 개선하는 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법 - Google Patents

실리콘 웨이퍼의 표면 품질을 개선하는 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법 Download PDF

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KR100662546B1
KR100662546B1 KR1020050018492A KR20050018492A KR100662546B1 KR 100662546 B1 KR100662546 B1 KR 100662546B1 KR 1020050018492 A KR1020050018492 A KR 1020050018492A KR 20050018492 A KR20050018492 A KR 20050018492A KR 100662546 B1 KR100662546 B1 KR 100662546B1
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이진호
김영우
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김종섭
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Abstract

본 발명은 실리콘 웨이퍼 연마 공정에 사용하기 위한 연마용 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 기존의 초순수, 콜로이드 실리카, pH 조절제 및 수용성 증점제를 함유하는 연마용 슬러리 조성물에 대하여 아세트산계의 킬레이트제와 인산계 킬레이트제 중 적어도 어느 하나의 킬레이트제를 첨가하여 제조될 수 있다. 본 발명에 의해 저장 안정성이 크게 개선되었고 특히 실리콘 웨이퍼 최종 연마용으로 사용하는 경우에 웨이퍼 표면의 헤이즈와 LPD 및 표면 거칠기를 크게 개선할 수 있다.
연마용 슬러리 조성물, 콜로이드 실리카, 수용성 증점제, 아세트산계의 킬레이트제, 인산계 킬레이트제

Description

실리콘 웨이퍼의 표면 품질을 개선하는 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법{ Composition of Slurry improving Surface Quality on Silicon Wafer And Polishing Silicon Wafer using thereof}
본 발명은 실리콘 웨이퍼의 표면 결함을 크게 감소시켜 표면 거칠기와 헤이즈(Haze)를 개선하는 슬러리의 조성물에 관한 것이다.
반도체 제조시 기판이 되는 실리콘 웨이퍼는 단결정성장(Single crystal growing), 절단(Slicing), 연마(Lapping), 식각(Etching), 경면연마(Polishing), 세정(Cleaning) 등의 여러 공정을 거쳐 제조된다. 제조공정의 최종 단계인 경면연마 공정에서는 이전 공정에서 생성된 표면이나 표면 이하(Subsurface)의 결함 즉 긁힘, 갈라짐, 입자변형(Grain distortion), 표면 거칠기, 표면의 지형(Topography)의 결함을 제거하여 무결점 거울면의 웨이퍼로 가공하게 된다.
실리콘 웨이퍼 제조 공정에서 CMP 공정은 마지막 공정으로 웨이퍼 표면의 미세 긁힘(Microscratch) 등의 물리적 표면결함을 제거하고 표면 거칠기(Microroughness)를 낮추어 부드러운 표면을 만드는 단계이다. 이러한 CMP 공정을 거친 웨이퍼는 비로소 저 표면 결함의 경면을 구현하는 것이다. 최근에 중요시되고 있는 것이 표면이하(subsurface)의 결함으로 이것은 반도체 회로의 전기적 특성을 저해하는 특성이다.
웨이퍼의 CMP 공정은 다단계를 거치는데 표면의 깊은 긁힘(deep scratch)을 제거하기 위하여 빠른 연마속도를 요하는 1차 연마단계와 여전히 잔류하는 미세 긁힘을 제거하고 표면의 거칠기를 낮추어(수 Å수준) 경면을 구현하는 2차 연마 단계로 구성된다. 연마 가공에는 연마기(Polisher)와 초순수(Deionized water) 이외에 중요한 두 가지 소모품을 필요로 한다. 그것은 연질 혹은 경질의 우레탄 연마포와 연마액인 실리카 슬러리이다.
웨이퍼 표면의 연마는 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing)의 반응으로 설명하는데, 연마포는 기계적 연마의 역할을 하고, 연마액(슬러리)은 연마포의 기계적 연마를 보조하고 또한 화학적인 연마를 일으키는 역할을 하는 것이다. 웨이퍼의 대구경화에 따른 고도의 품질요구는 연마포와 슬러리의 성능 향상의 원인이 되고 있다.
특히 대구경 300mm 웨이퍼의 가공 특성상 높은 수준의 무결점 표면을 구현하기 위한 슬러리의 개발이 중요시되고 있다.
CMP 공정에서는 화학적 물리적으로 연마를 촉진하는 슬러리가 사용되는데 연마제(Abrasive), pH 조절제인 염기 그리고 초순수가 일반적인 성분이고 특수한 연 마품질을 발휘시키기 위하여 유기 혹은 무기 첨가제를 첨가하기도 한다. 연마제는 주로 실리카가 사용되고 pH 조절제로는 수산화 칼륨이나 수산화 나트륨을 사용하거나 암모니아수를 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 성분에 부가적으로 첨가물을 사용하는데 연마속도를 향상시키거나 연마표면의 세정도를 향상시키고 연마제의 분산성을 증진시키는 비이온성 계면활성제, 아민류의 연마속도 촉진제 등이 그것이다. CMP 공정별로 공정 특성에 부합하는 별도의 슬러리를 사용하는 것이 보편화되어 있다.
US3,715,842에서는 100nm 이하의 침전 실리카 입자를 물에 분산시키고, 여기에 암모니아를 첨가하여 pH를 7 이상으로 한 후 여기에 수용성 셀룰로오스류 즉 메틸셀룰로오스(MC), 메틸에틸셀로오스(MEC), 에틸셀룰로오스(EC), 수산화에틸셀룰로오스(HEC), 수산화프로필셀룰로오스(HPC) 등을 슬러리 총중량의 0.05∼2.5 중량%가 되도록 웨이퍼 최종 연마용으로 제조하여 실리카의 응집과 침전을 억제함으로써 스크레치를 감소시키고자 하였다. 그러나 현미경에 의한, 육안 검사수준의 표면결함의 고찰에 그쳐 연마품질의 개선 효과를 명확히 평가하기에는 어려움이 있었다.
US4,169,337에서 4∼100nm 크기의 콜로이드 실리카 혹은 실리카 겔을 연마제로 사용하고 수용성 아민 즉 아미노에틸에탄올아민 (aminoethylethanolamine) 또는 에틸렌디아민(ethylenediamine) 등의 수용성 아민을 실리카 농도를 기준으로 하여 0.1~5 중량%로 첨가하는 슬러리를 조합하여 실리콘 웨이퍼 표면의 헤이즈를 개선하고 연마속도를 증가시키고자 하였다. 또한 US4,462,188에서는 콜로이드 실리카 와 수용성 아민으로 이루지는 조성에 사급암모늄염이나 혹은 그 염기, 즉 염화사메틸암모늄염 (tetramethylammonium chloride) 혹은 수산화사메틸암모늄(TMAH) 등의 사급암모늄염기를 실리카 농도를 기준으로 하여 0.1~5중량%로 첨가한 조성물을 소개하였다.
US5,352,277은 실리카 표면의 수산기가 8group/nm2 이고 평균 입경이 5~500nm인 콜로이드 실리카와 20~1000ppm 인 분자량이 10만 이상인 수용성 고분자 즉 폴리엘틸렌옥사이드, 폴리아크릴아마이드, 폴리비닐피롤리돈 중의 한 개 혹은 그 이상을 사용하고, 양이온은 Na, K, NH4 중의 한 개이고 그 음이온은 불소, 염소, 질산, 과염소산 중의 한 개로 이루어진 수용성 염으로 구성되는 웨이퍼 최종 연마 슬러리의 조성을 제안하였다. 이러한 슬러리를 사용하여 표면 거칠기를 5nm 미만으로 감소시킨 고운(soft) 표면을 구현시켰다. 그러나 연마 조성상에서는 일반적인 수준을 벗어나지 못하였고 특히 연마속도 측면의 특성 이외에 핵심 품질인 LPD, 헤이즈 및 거칠기 등의 향상 성능은 제시하지 못하였다.
이와 같이, 웨이퍼 슬러리 측면의 개선으로 연마품질을 개선하려는 노력은 한계를 드러내고 있기 때문에 최근에는 연마공정의 다양한 운영 방법 개선을 통하여 연마품질을 개선하는 방향도 활발한 추세이다.
US6,189,546은 도판트(Dopant)에 의한 웨이퍼 표면의 홈(Striation)을 제거하는 연마 방법을 제안하였는데, 이는 단지 한 대의 연마기를 일차연마와 최종 경 면 연마로 운영하여 생산 효율 향상과 연마품질 개선을 함께 달성하고자 하는 방법이다. 특히 일차 연마공정에서 슬러리 이외에 아민(에틸아민, 에틸렌디아민, 트리메틸아민)이 첨가된 알칼리염기(KOH, NaOH) 및 알칼리염(K2CO3, Na2CO3, NaCl)의 약액을 3단계로 사용하여 도판트의 홈(Dopant Striation)의 발생을 줄이려고 하였다. 즉 나트륨으로 안정화된 실리카 슬러리(SYTON HT50)와 아민이 첨가된 알칼리 약액을 함께 투입하는 1단계와 상기 슬러리에 아민이 없는 알칼리 약액을 함께 투입하는 2단계 그리고 암모니아로 안정화된 실리카 슬러리(GLANZOX3900 혹은 GLANZOX3950)와 아민이 없는 알칼리 약액을 함께 투입하는 3단계이다. 최종적으로 암모니아로 안정화된 실리카 슬러리와 아민 그리고 알칼리 약액을 함께 사용하는 경면 연마는 웨이퍼 표면의 스크래치와 피트(Pit) 그리고 기타 표면결함을 크게 개선한 것을 주장하였다. 그러나 최종연마공정에는 변동을 주지 않은 채 일차 연마 공정만의 조정으로 최종 품질을 개선하였기 때문에 일차 연마 공정과 최종 연마공정의 영향성을 구분하기에는 어려움이 있었다.
이상의 예에서와 같이, 실리콘 웨이퍼 연마용 슬러리는 연마제로서 콜로이드 실리카를 사용하고 연마보조제로서 아민, 유기 혹은 무기 염류, 그리고 수용성 고분자를 사용하는 것이 일반적이고 연마공정은 슬러리 종류, 연마기, 연마패드 등의 운영을 일차 연마와 최종 경면 연마의 2단계로 구분하거나 일차, 이차, 최종 연마의 3단계로 하여 운영하는 것이 일반적이었다.
본 발명은 65nm 이하급의 고성능 반도체 디자인에서도 우수한 특성을 발휘하는 실리콘 웨이퍼 연마용 슬러리에 관한 것으로, 0.5 미크론 이상 거대입자(large particle)의 생성을 억제하고 실리카의 입도 분포를 고르게 개선함으로써 웨이퍼 표면의 LPD, 헤이즈, 거칠기를 크게 감소시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 연마용 슬러리는 실리콘 웨이퍼의 최종 경면 연마용 슬러리로 표면의 결함 등의 제거가 관건이기 때문에 연마제의 입경은 100nm 이하이고 실리카 농도는 0.2~10 중량%로 조절하였고 pH는 9~11.5로 조절하여 기계적 연마효과와 화학적 연마와 균형을 맞추도록 하여 실리콘 웨이퍼의 표면 거칠기와 헤이즈를 개선하는 최종 경면 연마 슬러리의 조성을 제공하였다.
그러므로 본 발명에 의하면, 초순수, 콜로이드 실리카, pH 조절제, 수용성 증점제로 이루어지는 실리콘 웨이퍼 연마용 슬러리 조성물에 있어서, 상기 조성물에 아세트산계의 킬레이트제와 인산계 킬레이트제 중 적어도 어느 하나의 킬레이트제를 포함하며, 상기 아세트산계 킬레이트제는 에틸렌디아민테트라아세트산의 염, 디에틸렌트리아민펜타아세트산의 염, N-(히드록시에틸)에틸렌디아민트리아세트산의 염, 니트릴로트리아세트산의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고, 상기 인산계 킬레이트제는 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스포닉산)의 나트륨염, 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스포닉산)의 암모늄염, 아미노트리(메틸렌포스포닉산) 및 디에틸렌트리아민-펜타(메틸렌 포스포닉산)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 연마용 슬러리 조성물이 제공된다.
또한, 본 발명에서는 상기 아세트산계의 킬레이트제와 상기 인산계 킬레이트제를 동시에 사용하는 것을 특징으로 하는 연마용 슬러리 조성물이 제공된다.
본 발명에서 상기 수용성 증점제는 무게평균 분자량이 1,000,000~4,000,000인 수용성 셀룰로오스인 것을 특징으로 한다.
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삭제
상기 킬레이트제로 아세트산계 킬레이트제를 포함할 시에는 슬러리 조성물 총중량에 대하여 0.001 ∼ 0.5중량%를 사용하고, 상기 킬레이트제로 인산계 킬레이트제를 포함할 시에는 슬러리 조성물 총중량에 대하여 0.0002 ∼ 5중량%를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 아세트산계의 킬레이트제와 인산계 킬레이트제를 동시에 사용하는 경우에는 상기 인산계 킬레이트제의 사용량은 상기 아세트산계 킬레이트제의 사용량에 대하여 중량기준으로 0.2~10배인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 아세트산계의 킬레이트제와 인산계 킬레이트제를 동시에 사용하는 경우에는 아세트산계 킬레이트제는 Na4EDTA, Na2EDTA, (NH4)4EDTA, (NH4)2EDTA 중의 어느 하나이고, 인산계 킬레이트제는 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스포닉산)의 나트륨염[Sodium salt of ethylenediamine tetra(methylene phosphonic acid)] 또는 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스포닉산)의 암모늄염[Ammonium salt of ethylenediaminetetra(methylene -phosphonic acid)]인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 연마용 슬러리 조성물로 싱글 웨이퍼(Single Wafer) 연마기나 멀티 웨이퍼(Multi Wafer) 연마기를 사용하여 실리콘 웨이퍼의 연마를 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 연마 방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 실리콘 웨이퍼의 최종 연마용 슬러리 조성물에 관한 것으로서 초순수, 고순도 콜로이드 실리카 연마제, pH 조절제, 아세트산계의 킬레이트제 또는/및 인산계 킬레이트제 그리고 수용성 증점제로 구성할 수 있다.
기계적인 연마력 증진을 위하여 콜로이드 실리카 연마제는 기계 연마의 효과를 상대적으로 낮추기 위하여 평균 크기가 20~100㎚, 바람직하게는 30~80nm인 콜로이드 실리카를 사용한다. 입경이 20nm 미만인 경우는 기계적 연마효과가 작고 연마 중 연마 제거물에 대하여 실리카 입자가 불안정화될 수 있어 바람직하지 않다. 연마 제거물에 대하여 입자가 불안정화되는 경우에는 웨이퍼 표면상에 LPD(Light Point Defect)로 잔류하게 되어 웨이퍼 품질 저하의 원인이 되기도 한다. 반면에 100nm를 초과하는 경우에는 연마속도는 크지만 표면 혹은 표면이하(subsurface)에 결함을 유발할 수 있기 때문에 최종 연마 슬러리에는 적당하지 않다.
실리카의 농도는 0.075~15 중량%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.1~8 중량%로 사용한다. 이러한 저 농도화는, 실리카의 분산성을 배가하여 0.5 미크론 이상의 응집체 생성을 감소시킬 수 있다.
실리카의 농도가 0.075 중량% 미만인 경우에는 본 발명의 연마 방법으로부터 연마 속도가 발휘되지 않고 15 중량%를 초과하는 경우에는 분산 안정성이 저하되어 0.5 미크론 이상 응집체의 생성이 크게 증가되어 바람직하지 않다.
본 발명에서는 기계적 연마 효과를 보조하기 위하여 수용성 증점제로서 히드록시에틸셀룰로오스(Hydroxyethylcellulose), 히드록시프로필셀룰로오스 (Hydroxypropylcellulose) 등의 셀룰로오스를 사용할 수 있다. 이러한 수용성 셀룰로오스는 제지 및 수 처리 분야에서 막 형성 유도나 슬러리 응집체 등으로 사용되어지는데 본 발명의 분야에서는 실리카 분산안정제의 일종으로 사용되어 오는 것으 로서 본 발명에서는 특히 무게 평균 분자량이 1,000,000~4,000,000이고 농도는 0.01~2 중량%의 범위로 사용하는 경우에 실리콘 웨이퍼 표면의 LPD를 감소시키는 개선 효과를 얻을 수 있다.
이것은 상기 증점제의 사용 조건에서 셀룰로오스의 3차원 가교 효과가 적절히 작용된 결과로서 실리카의 브라운 운동에 의한 입자 충돌과 응집화를 충분히 감소시키고 실리카의 응집체가 미세한 결정질로 변성되는 것을 막아 주기 때문인 것으로 추측된다.
본 발명에서는 화학적 연마력의 증진을 위하여 슬러리의 pH를 9~11.5로 조절하였는데, 이를 위하여, 암모니아, 아민 등의 질소화 염기, 혹은 NaOH, KOH 등과 같은 금속수산화물 중의 어느 한 개 혹은 2개 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는 초순수, 콜로이드 실리카, pH 조절제, 수용성 증점제로 이루어지는 실리콘 웨이퍼 연마용 조성물에 있어서, 상기 조성물에 아세트산계의 킬레이트제와 인산계 킬레이트제 중 적어도 어느 하나의 킬레이트제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 연마용 슬러리 조성물을 제공한다.
본 발명에서는 화학적 기계적 연마 효율을 발휘하기 위한 조합 이외에 일차적으로는 금속 이온 불순물이 웨이퍼 표면에 잔류하거나 표면 이하로 확산하는 것을 막고 더욱 바람직하게는 실리카의 분산 안정성을 개선하기 위하여 아세트산계의 킬레이트제(chelating agent)를 첨가하는 것이 바람직하다.
아세트산계의 킬레이트제로는 에틸렌디아민테트라아세트산(Ethylenediaminetetraacetic acid)의 염(salt), 디에틸렌트리아민펜타아세트산(Diethylenetriaminepentaacetic acid)의 염(salt), N-(히드록시에틸)에틸렌디아민트리아세트산(N-(Hydroxyethyl)ethylenediaminetriacetic acid)의 염(salt), 니트릴로트리아세트산(Nitrilotriacetic acid)의 염(salt)으로 이루어진 군에서 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다.
이러한 아세트산계 킬레이트제의 사용량은 슬러리의 제타 전위가 변하지 않는 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 즉 0.001~0.5 중량%가 되도록 사용하는 것이 바람직하다. 하한치 미만으로 사용하는 경우에는 표면 거칠기에 영향을 주지 못하고 상한치를 초과하여 사용하는 경우에는 제타 전위가 음의 값에서 양의 값 쪽으로 이동하는 등 분산 안정성 측면에서 바람직하지 않다.
본 발명에서는 또한 인산계의 킬레이트제로서 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스포닉산)의 나트륨염[Sodium salt of ethylenediaminetetra(methylene phosphonic acid)], 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스포닉산)의 암모늄염[Ammonium salt of ethylenediaminetetra(methylene-phosphonic acid)], 아미노트리(메틸렌포스포닉산) [Amino tri (methylene phosphonic acid)] 및 디에틸렌트리아민-펜타(메틸렌 포스포닉산)[Diethylenetriamine- penta(methylene phosphonic acid)]으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용된 인산계 킬레이트제는 아세트산계 킬레이트제와 유사한 구조를 갖기 때문에 유사한 분산안정화 효과를 발휘할 수 있으나, 아세트산계에 비하여 식각성이 강하기 때문에 연마품질에 미치는 효과 측면에서는 약간의 차이가 있는 것으로 생각된다. 인산계 킬레이트제의 사용량은 0.0002~5 중량%가 되도록 사용하는 것이 바람직하다. 하한치 미만으로 사용하는 경우에는 연마품질의 개선에 영향을 주지 못하고 상한치를 초과하여 사용하는 경우에는 표면거칠기를 증가시키는 등 바람직하지 않다.
본 발명에서는 상기 아세트산계의 킬레이트제와 인산계 킬레이트제를 동시에 사용할 수 있는데, 이 경우 Na4EDTA, Na2EDTA, (NH4)4EDTA, (NH4)2EDTA, 및 CaNA2EDTA 의 EDTA류의 염을 아세트산계 킬레이트제로는 사용하는 경우에는 부가적으로 웨이퍼 표면의 거칠기가 크게 개선되기 때문에 특히 바람직하다. 이러한 개선효과는 수용성 고분자의 극성기와 염이 이온 반응하여 고분자의 수화를 촉진시키는 효과로 예상된다. 즉 이로부터 용해도가 증가되고 고분자의 가교화를 향상시켜 셀룰로오스 혹은 실리카의 분산 안정성이 크게 개선되는 것으로 생각된다.
특히 전술한 EDTA 류의 염의 킬레이트제와 인산계 킬레이트제를 동시에 사용하는 경우에 실리카의 분산 안정성이 더욱 개선되어 장기 보관 시 거대입자(Large Particle) 의 변동발생이 적을 수 있다. 동시 사용시 인산계 킬레이트제의 사용량은 EDTA 염류의 처방량에 대하여 0.2~10배로 하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 조성에 의하여 분산 안정화뿐만 아니라 저장 안정성이 크게 개선되며, 표면 거칠기는 물론 헤이즈의 개선 효과도 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실리콘 웨이퍼 연마용 슬러리 조성물로 싱글 웨이퍼(Single Wafer) 연마기나 멀티 웨이퍼(Multi Wafer) 연마기를 사용하여 실리콘 웨이퍼의 연마를 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 연마 방법이 제공된다. 상기 연마 방법에 의해 LPD, 헤이즈, 및 표면 거칠기의 개선 효과를 얻을 수 있다. 특히 아민이 첨가된 알칼리 염기의 약액을 슬러리와 함께 사용하는 싱글 웨이퍼 연마기에서 우수한 결과를 얻을 수 있다. 연마 패드는 일차 연마용으로서 경질의 폴리 우레탄 재질의 부직포를 사용할 수 있고, 최종 경면 연마용으로는 연질의 폴리 우레탄 발포형 연마포를 사용할 수 있다.
이하 실시예에서 발명을 효과를 설명하고자 한다. 그러나 다음의 실시예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 2 내지 5 및 비교예 2]
실리카의 입경이 35~50nm인 콜로이드 실리카는 슬러리 총중량에 대하여 5 중량%, 암모니아는 슬러리 총중량에 대하여 3 중량%, pH 보조제로 TMAH를 슬러리 총중량에 대하여 0.8 중량%, 증점제인 히드록시프로필셀룰로오스를 슬러리 총중량에 대하여 0.2 중량%로 사용하고 하기 표1과 같이 추가 첨가제를 처방하여 슬러리의 조합을 완성하였다.
상기 슬러리는 스트라스바 연마기에서 일차 연마가 Syton HT50으로 연마된 8인치 웨이퍼 (100, p-type)의 최종 연마용으로 사용하였다. 연마가 종료된 웨이퍼 표면의 LPD, 헤이즈, 및 거칠기 등의 표면 특성을 계측하였다.
표면의 LPD와 헤이즈 품질은 KLA-TENCOR 사의 서프스캔(Surfscan) SP-1 DLS를 사용하였고, 표면의 거칠기는 CHAPMAN사의 인터페로미터 (Interferometer)를 사용하였다. 슬러리의 분산 안정성을 측정하기 위하여 0.5 미크론 이상의 거대입자(Large Particle) 측정기로서 어쿠사이저(Accusizer)를 사용하였다.
[비교예 1]
실리카의 입경이 35~50nm인 콜로이드 실리카는 슬러리 총중량에 대하여 5 중량%, 암모니아는 슬러리 총중량에 대하여 3 중량%, pH 보조제로 TMAH를 슬러리 총중량에 대하여 0.8 중량%, 증점제인 히드록시프로필셀룰로오스를 슬러리 총중량에 대하여 0.2 중량%로 사용하여 최종 경면 연마 슬러리를 조합하였다.
상기 실시예와 같은 방법으로 연마 평가하여 연마가 종료된 웨이퍼 표면의 LPD, 헤이즈, 및 거칠기 등의 표면 특성을 계측하여 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112006062635080-pat00002
본 발명에서 실리카, 초순수, 암모니아, 수용성 셀룰로오스를 함유하는 조성에 아세트산계의 킬레이트제, 인산계 킬레이트제 또는 이의 혼합물 중 어느 하나를 혼합한 웨이퍼 연마용 슬러리 조성물은 저장 안정성이 크게 개선되었고 특히 실리콘 웨이퍼 최종 연마용으로 사용하는 경우에 웨이퍼 표면의 헤이즈와 LPD 및 표면 거칠기를 크게 개선할 수 있었다.

Claims (9)

  1. 초순수, 콜로이드 실리카, pH 조절제, 수용성 증점제로 이루어지는 실리콘 웨이퍼 연마용 슬러리 조성물에 있어서, 상기 조성물에 아세트산계의 킬레이트제와 인산계 킬레이트제 중 적어도 어느 하나의 킬레이트제를 포함하며, 상기 아세트산계 킬레이트제는 에틸렌디아민테트라아세트산의 염, 디에틸렌트리아민펜타아세트산의 염, N-(히드록시에틸)에틸렌디아민트리아세트산의 염, 니트릴로트리아세트산의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고, 상기 인산계 킬레이트제는 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스포닉산)의 나트륨염, 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스포닉산)의 암모늄염, 아미노트리(메틸렌포스포닉산) 및 디에틸렌트리아민-펜타(메틸렌 포스포닉산)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 연마용 슬러리 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 아세트산계의 킬레이트제와 상기 인산계 킬레이트제를 동시에 사용하는 것을 특징으로 하는 연마용 슬러리 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 수용성 증점제는 무게평균 분자량이 1,000,000~4,000,000인 수용성 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 연마용 슬러리 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 킬레이트제로 아세트산계 킬레이트제를 포함할 시에는 슬러리 조성물 총중량에 대하여 0.001 ∼ 0.5중량%를 사용하고, 상기 킬레이트제로 인산계 킬레이트제를 포함할 시에는 슬러리 조성물 총중량에 대하여 0.0002 ∼ 5중량%를 사용하는 것을 특징으로 하는 연마용 슬러리 조성물.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 인산계 킬레이트제의 사용량은 상기 아세트산계 킬레이트제의 사용량에 대하여 중량기준으로 0.2~10배인 것을 특징으로 하는 연마용 슬러리 조성물.
  8. 제 2항에 있어서, 상기 아세트산계 킬레이트제는 Na4EDTA, Na2EDTA, (NH4)4EDTA, (NH4)2EDTA 중의 어느 하나이고, 상기 인산계 킬레이트제는 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스포닉산)의 나트륨염[Sodium salt of ethylenediamine tetra(methylene phosphonic acid)] 또는 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스포닉산)의 암모늄염[Ammonium salt of ethylenediaminetetra(methylene -phosphonic acid)]인 것을 특징으로 하는 연마용 슬러리 조성물.
  9. 제 1항 내지 제 3항, 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 연마용 슬러리 조성물로 싱글 웨이퍼(Single Wafer) 연마기 또는 멀티 웨이퍼(Multi Wafer) 연마기를 사용하여 실리콘 웨이퍼의 연마를 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 연마 방법.
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