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KR100827594B1 - 다결정 실리콘 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

다결정 실리콘 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR100827594B1
KR100827594B1 KR1020060109195A KR20060109195A KR100827594B1 KR 100827594 B1 KR100827594 B1 KR 100827594B1 KR 1020060109195 A KR1020060109195 A KR 1020060109195A KR 20060109195 A KR20060109195 A KR 20060109195A KR 100827594 B1 KR100827594 B1 KR 100827594B1
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KR
South Korea
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slurry composition
polishing
polycrystalline silicon
formula
och
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KR1020060109195A
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English (en)
Inventor
정재훈
이인경
Original Assignee
제일모직주식회사
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Publication date
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Priority to AT06823817T priority patent/ATE547496T1/de
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Abstract

본 발명은 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 식각 정지막인 소자 분리 산화막에 비해 다결정 실리콘에 대해 높은 연마속도 선택비를 가지고, 연마균일도를 개선시키는 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 초순수에 금속산화물로 구성된 연마입자를 배합하고, 첨가제로 특정의 비이온성의 불소계 계면활성제와 암모늄계 계면활성제를 동시에 포함하는 화학적 기계적 연마용 슬러리를 제공한다. 본 발명에 의하면 산화막 대 실리콘막의 연마 선택비를 향상시키며 연마균일도가 우수하고, 디싱을 개선한 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공할 수 있다.
다결정 실리콘, CMP 슬러리, 금속산화물, 불소계 계면활성제,　암모늄계 계면활성제

Description

다결정 실리콘 연마용 ＣＭＰ 슬러리 조성물 및 이의 제조 방법{Chemical mechanical polishing slurry compositions for polishing Poly-Silicon film and method for preparing　the　same}
반도체 디바이스는 고성능, 고집적화를 통해 512M 및 1G bit급의 DRAM으로 대표되는 ULSI시대로 돌입하고 있으며 디바이스 제조의 최소 가공 사이즈가 점점 작아짐에 따라 차세대 디바이스의 경우 60nm, 55nm 등의 선폭이 적용되어지고 있다.
집적 회로(IC)의 집적도가 증가함에 따라 소자의 크기를 최소화시키고 다층의 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 재료층의 표면이 평탄화되어 있지 않으면 새로운 패턴층을 형성시키는 데에 많은 어려움이 따른다. 즉, 재료층 사이의 표면이 균일하지 못한 상태에서 계속 적층 되어 가는 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 CMP라 칭함) 공정의 필요성이 널리 대두되었으며, 특히 다결정 실리콘 물질은 반도체 공정에서 Device의 contact나 Line 형성 등과 같은 공정에 널리 사용되고 있어 CMP 공정의 중요성이 부각되고 있다.
CMP 기술의 원리는 웨이퍼를 연마패드 표면 위에 접촉하도록 한 상태에서 연마액(Slurry)을 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서 연마패드와 웨이퍼를 상대 운동시켜 물리적으로 웨이퍼 표면의 요철 부분을 평탄화하는 것이다.
반도체 CMP 공정에 사용되는 슬러리는 탈이온수, 금속산화물, pH 조절을 위한 염기 또는 산 그리고 연마속도 및 선택비 조절을 위한 첨가제 등을 포함하고 있다. 이중 금속산화물은 발연법 또는 졸-겔(Sol-Gel)법으로 제조되어진 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2), 티타니아(TiO2) 등이 주로 사용된다. 첨가제로는 다결정 실리콘에 대하여 높은 연마속도를 얻기 위하여 히드록실이온(Hydroxyl Ion)을 많이 생성시킴과 동시에 절연층에 대하여 낮은 연마속도를 얻기 위해 아민계열의 첨가제가 주로 사용된다.
예를 들어, 연마속도를 증가시키기 위한 방법으로서, 아미노에틸에탄올아민　등과 같은 에칭제를 첨가하는 방법이 개시되어 있고(미국특허 제 4,169,337호), SiO2 제조 시에 CeO2와 같은 타성분 입자를 소량 공침시킨 후 조성하여 제조하는 방 법이 개시되어 있으며(미국특허 제 3,262,766호; 제 3,768,989호), 제조된 슬러리에 Ce(OH)4, NH4SO4, Fe(SO4) 등과 같은 무기염들을 첨가하는 방법이 개시되어 있다(Mechanism of Glass Polishing Vol.152,1729 및 1971). 또한, 실리카/아민/무기염/폴리하이드릭알콜(Polyhydricalcohol)로 구성된 슬러리(미국특허 제 4,169,337호), 실리카/아민으로 구성된 슬러리(미국특허 제 4,169,337호), 실리카/사급암모늄염으로 구성된 슬러리(미국특허 제 5,139,571호), 세리아/카르복시산/실리카로 구성된 슬러리(미국특허 제 5,759, 917호), 테트라메틸암모늄염/과수로 구성된 슬러리(미국특허 제 5,938,505호) 등이 있는데, 이들 슬러리는 연마속도의 증대 및 선택비를 향상시키는 특성을 가지고 있다.
일반적인 다결정 실리콘 연마용 슬러리의 경우 절연 산화막을 정지막으로 하기 때문에 다결정 실리콘에 대해 높은 연마 선택비를 가지게 되는데, 이러한 높은 선택비로 인하여 다결정 실리콘 막이 화학적 기계적 작용에 의해 디싱(Dishing)이 발생하게 된다. 이러한 디싱　현상은 다결정 실리콘 CMP 공정 후 후속 사진 공정(Photo) 에 영향을 주어 다결정 실리콘 라인 형성 시 높이 차를 유발하며 이에 따라 셀(cell) 내 전기적 특성 및 접촉 특성의 악화 원인이 된다.
따라서, 이러한 디싱　문제를 해결하고, 연마균일도를 향상시킬 수 있는 새로운 슬러리의 개발이 요구되어지고 있다.
　
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 초순수에 금속산화물로 구성된 연마입자를 배합하고, 첨가제로 특정의 비이온성 불소계 계면활성제와　암모늄계 계면활성제를 동시에 포함하는 화학적 기계적 연마용 슬러리를 제공하여　연마 공정 시 절연 산화막 대 다결정 실리콘의 연마 선택비를 적절하게 조절함으로써 우수한 연마균일도를 달성하고 디싱　현상을 개선시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 초순수, 금속산화물　및 pH 조절제를 포함하는 연마용 조성물에 있어서, 불소계 계면활성제와 하기 화학식 2로 표시되는　암모늄계 계면활성제를 동시에 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공한다.
[(NR2R')2C3H5O]Cl
(상기 식에서 R 및 R'은 탄소수 1~20의 알킬기이다.)
상기 pH 조절제로 4급암모늄염기화합물을 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 불소계 계면활성제로 하기 화학식 1로 표시되는 비이온성 퍼플루오로알칸 술포닐화합물을 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
CF3(CF2)nSO2X
(상기　식에서 n은 1~20이고,
X는 COOR, OR, (OCH2CH2)mOCH2CH3　및 (OCH2CH(OH)CH2)mOCH2CH(OH)CH3 중에서 선택되는 1종이며,　
R은 탄소수 1~20의 알킬기이며,
m은 1~100이다.)
　
상기 불소계 계면활성제로 하기 화학식 1로 표시되는 비이온성 퍼플루오로알칸 술포닐화합물을 사용하고, 상기 암모늄계 계면활성제로 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 사용하는 것을 특징으로 한다.
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[화학식 1]
CF3(CF2)nSO2X
(상기　식에서 n은 1~20이고,
X는 COOR, OR, (OCH2CH2)mOCH2CH3　및 (OCH2CH(OH)CH2)mOCH2CH(OH)CH3 중에서 선택되는 1종이며,　
R은 탄소수 1~20의 알킬기이며,
m은 1~100이다.)
[화학식 2]
[(NR2R')2C3H5O]Cl
(상기 식에서 R 및 R'은 탄소수 1~20의 알킬기이다.)
상기 금속산화물을 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.1~30 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 pH 조절제를 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.01~5 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 불소계 계면활성제를 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.001~1 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 암모늄계 계면활성제를 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.001~1 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 금속산화물이　실리카, 알루미나, 세리아, 지르코니아　및 티타니아　 중의　적어도　어느 하나로서, 일차입자크기가　10 내지 300nm, 비표면적은 10 내지 300㎡/g인 것을 특징으로 한다.
　
상기 4급암모늄염기화합물이　테트라메틸암모늄하이드록사이드, 테트라에틸암모늄하이드록사이드, 테트라프로필암모늄하이드록사이드,　테트라부틸암모늄하이드록사이드로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
　
상기 불소계 계면활성제로서 두 종류 이상의 화합물을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
상기 암모늄계 계면활성제로서 두 종류 이상의 화합물을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
　
초순수 65 내지 99중량%에　하기 화학식 1의 불소계 계면활성제 0.001 내지 1중량%, 하기 화학식2의 암모늄계 계면활성제　0.001 내지 1중량%,　4급암모늄염기화합물 0.01 내지 5중량% 및 금속산화물 0.1 내지 30중량%를 공급하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물의 제조방법을 제공한다.
　[화학식 1]
CF3(CF2)nSO2X
(상기　식에서 n은 1~20이고,
X는 COOR, OR, (OCH2CH2)mOCH2CH3　및 (OCH2CH(OH)CH2)mOCH2CH(OH)CH3 중에서 선택되는 1종이며,　
R은 탄소수 1~20의 알킬기이며,
m은 1~100이다.)
[화학식 2]
[(NR2R')2C3H5O]Cl
(상기 식에서 R 및 R'은 탄소수 1~20의 알킬기이다.)
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 CMP 슬러리 조성물의 첨가제로 사용되는 pH 조절제, 불소계 계면활성제 및 암모늄계 계면활성제의 양을 조절함으로써 산화막에 대한 연마속도 대 실리콘 막에 대한 연마속도의 선택비를 조절하는 것이다. 연마균일도란 산화막과 실리콘 막에 대해 동시에 연마가 일어날 때 산화막과 실리콘 막이 고르게 연마됨으로써 웨이퍼가 전체적으로 평탄해지는 정도를 말하는데, 이러한 연마균일도의 향상을 위해서는 연마속도 선택비의 적절한 조절이 필요하다.
　
본 발명은 금속산화물, pH 조절제, 불소계 계면활성제, 암모늄계 계면활성제 및 초순수를 포함하는 CMP 슬러리 조성물에 관한 것이다.
　
본 발명의 CMP 슬러리 조성물에 포함되는 금속산화물은 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2) 또는 티타니아(TiO2) 등 발연법이나 졸-겔(Sol-Gel)법으로 만들어진 것이면 어느 것이나 사용 가능하다.
이들　금속산화물의 일차입자 크기는 바람직하게는 10 내지 300nm, 보다 바람직하게는 100　내지 300nm(TEM 측정 결과)이고, 비표면적은 10 내지 300㎡/g인 경우가 바람직하며, 특히 실리카 입자인 경우에 탁월한 효과를 얻을 수 있다. 이들 금속산화물의 슬러리 조성물 내 함유량은 조성물 전체에 대해 0.1 내지 30　중량%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 1 내지 20　중량%가 적절하다.
　
다결정실리콘 층의 적절한 연마속도를 유지시키기 위해서 pH는 9 이상의 영역이어야 한다. pH 9 미만에서는 연마활성 자체가　어려울　수 있기 때문이다. 본 발명에서 pH 조절을 위한 첨가제로서 바람직한　것으로는　4급암모늄염기화합물을 들 수 있다. 상기 4급암모늄염기화합물은 다결정 실리콘 막의 연마속도 향상에 어느 정도 기여할 뿐만 아니라,　슬러리 조성물의 분산안정성에도　영향을 미친다. 더욱 바람직하게 상기 4급암모늄염기화합물은 테트라메틸암모늄하이드록사이드 (Tetramethylammoniumhydroxide), 테트라에틸암모늄하이드록사이드(Tetraethylammoniumhydroxide), 테트라프로필암모늄하이드록사이 드(Tetrapropylammoniumhydroxide) 및 테트라부틸암모늄하이드록사이드(Tetrabutylammoniumhydroxide)로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 　첨가량은 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.01 내지 5　중량%가 바람직하며,　보다 바람직하게는 0.01 내지 1　중량%를 첨가할 경우에 보다 향상된 효과를 나타낸다.
　
본 발명에서는 다결정 실리콘의 연마속도 조절 및 연마균일도 향상을 위해서 불소계 계면활성제를 사용한다. 그 중, 하기 화학식 1로 표현되는 비이온성 퍼플루오로알칸 술포닐화합물 (perfluoroalkane sulfonyl compound) 류의 계면활성제가 특히 바람직하다.
[화학식 1]
CF3(CF2)nSO2X
(상기　식에서 n은 1~20이고,
X는 COOR, OR, (OCH2CH2)mOCH2CH3　및 (OCH2CH(OH)CH2)mOCH2CH(OH)CH3 중에서 선택되는 1종이며,　
R은 탄소수 1~20의 알킬기이며,
m은 1~100이다.)
바람직한 연마균일도를 위해 상기 치환기 R의 알킬기는　탄소수 1 내지 8의 알킬기인 것이 좋다.
또한, 상기 불소계 계면활성제는　두 종류　이상의 화합물을 혼합하여 사용해도 좋다.
상기 불소계 계면활성제의 첨가량은 전체 슬러리 조성물에 대하여　0.001 내지 1　중량%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.001 내지 0.5　중량%를 첨가할 경우 탁월한 효과를 기대할 수 있다. 첨가량이 0.001　중량%보다 작을 경우 다결정 실리콘 막의 연마속도가 너무 커져, 통상 블랑크 웨이퍼에서 마모가 가장 용이하게 일어나는 웨이퍼 가장자리 부분의 연마가 상대적으로 많게 되어 연마균일도가 나빠지는 경향이 있고, 반대로 1　중량%보다 클 경우에는 다결정 실리콘 막의 연마속도가 너무 낮아, 웨이퍼 가장자리 부분의 연마가 되지 않아 연마균일도가 나빠질 우려가 있다. 화학식　1로 표현되는 불소계 계면활성제는 다결정 실리콘 막에 대한 연마속도를 억제하는 역할을 한다. 실리콘 막의 연마속도가 높을수록 산화막 연마속도 대 실리콘 막 연마속도의 선택비는 높아진다. 상기 선택비를 높이는 것이 슬러리 조성물 분야에서 요구되는 기술이기는 하지만, 과도한 선택비의 향상은 실리콘 막의 과도한 식각을 초래하여 디싱　현상을 발생시킨다. 따라서, 불소계 계면활성제의 첨가량을 적절히 조절함으로써 선택비를 적절한 수준으로 조절하는 것이 요구되는 것이다. 뿐만 아니라, 실리콘 막의 연마속도를 조절하는 것으로 에지프로파일(Edge profile)을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
　
본 발명은 다결정 실리콘의 연마속도 향상 및 절연산화막의 연마속도를 낮춰 높은 선택비 및 연마균일도를 향상시키기 위해 암모늄계 계면활성제를 사용한다.
그 중 하기 화학식 2의 이온성 암모늄계 계면활성제가 특히 바람직하다.
[화학식 2]
[(NR2R')2C3H5O]Cl
(상기 식에서 R 및 R'은 탄소수 1~20의 알킬기이다.)
상기 화학식 2의 치환기 R 및 R'은 탄소수 1~4의 알킬기인 것이 연마성능 측면에서 보다 바람직하다. 상기 암모늄계 계면활성제는 양이온성 N+ 이온이 음이온성인 절연산화막 표면에 효과적으로 흡착하여 절연 산화막의 연마를 막는 것으로 높은 선택비를 달성할 수 있으며, 또한 음이온성 하이드록실이온(OH-)의 작용으로 다결정 실리콘 막에 대한 연마속도를 향상시킴으로써 높은 선택비 달성에 기여한다.
　
상기 암모늄계 계면활성제의 첨가량은 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.001 내지 1　중량%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.001 내지 0.5　중량%를 첨가할 경우 탁월한 효과를 기대할 수 있다. 첨가량이 0.001　중량%보다 작을 경우 다결정 실리콘 막의 연마속도가 낮아지고, 연마 시 다결정 실리콘의 잔여물질이 패턴상 나타날 우려가 있고, 1　중량%보다 클 경우 다결정 실리콘 막에 대한　연마속도가 높아져, 디싱 현상이 나타나고 연마균일도가 나빠질 우려가 있다. 상기 암모늄계 계면활성제는 두 종류 이상의 화합물을 혼합하여 사용해도 좋다. 　
　
본 발명 CMP 슬러리 조성물은 불소계 계면활성제, 암모늄계 계면활성제, pH 조절제　및 금속산화물을 한정된 범위　내로 혼합하여 사용함으로써, 절연 산화막에 대한 다결정 실리콘 막의 연마속도의 선택비를 적절하게 유지할 수 있고　우수한 연마균일도를 얻을 뿐만 아니라 디싱　현상을 줄일 수 있다.
　
본 발명의　CMP 슬러리 조성물을 제조하기 위해서는　초순수　65 내지 99 중량%에　불소계 계면활성제 0.001 내지 1　중량%, 암모늄계 계면활성제 0.001 내지 1 중량%, pH 조절제　0.01 내지 5　중량% 및 금속산화물 0.1 내지 30　중량%를 포함하도록 공급하여 혼합하는 방법을 사용한다. 이후, 본 발명의 슬러리 조성물을 다결정 실리콘 연마용으로 사용하게 된다.
　
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
　
[실시예 1]
초순수 4111.9g에 20w%의 테트라메틸암모늄하이드록사이드 (Tetramethylammoniumhydroxide)　수용액을　12.5g 투입하고, 10분 후 　[(N(CH3)2(C4H9))2C3H5O]Cl 0.5g과 폴리옥시에틸렌 퍼플루오로부틸 술포닐에스터 (Polyoxyethylene perfluorobutyl sulfonylester)　0.1g을 투입했다. 10분 후 반응 기에서 500rpm으로 교반하면서 20w% 콜로이달 실리카 수용액 875g을 투입하여 충분히 교반시켰다. 이후 5㎛의　필터를 사용하여 여과함으로써 슬러리 조성물을 제조하였다. 상기 슬러리 조성물을 사용하여 하기 연마조건에서 1분간 연마하였다. 연마에 의해 제거된 웨이퍼의 두께 변화로 연마속도를 측정하였고, 옵티프로브(Optiprobe) 장비를 사용하여 3mm 에지를 제외한 98포인트 분석으로 웨이퍼 연마균일도(With in Wafer Non Uniformity)를 평가하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
　　　
▷ 연마기 모델　　: 　Mirra　(AMAT社)
▷ 연마 패드 　　　: 　IC1010/Suba lV K 그루브 (롬 앤 하스 社)
▷ 연마 대상 　　　: 폴리-Si, PTEOS, 8" 블랑켓　웨이퍼
▷ 연마조건 　　
　　　　- 평탄화 속도 : 120rpm
　　　　- 헤드 속도 : 115rpm
　　　　- 압력 : 2.0psi
　　　　- 온 도 : 25℃
　　　　- 슬러리 공급속도 : 200㎖/분 　　　
　
[실시예 2]
실시예 1에서 [(N(CH3)2(C4H9))2C3H5O]Cl를　1.0g 투입한 것을 제외하고 실시 예 1과 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하고, 연마성능을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
　
[실시예 3]
실시예 1에서 [(N(CH3)2(C4H9))2C3H5O]Cl를　1.5g 투입한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하고, 연마성능을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
　
[비교예 1]
실시예 1에서 [(N(CH3)2(C4H9))2C3H5O]Cl를　제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하고, 연마성능을 평가하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
　
[비교예 2]
실시예 1에서 폴리옥시에틸렌 퍼플루오로부틸 술포닐에스터를 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하고, 연마성능을 평가하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
　
[비교예 3]
실시예 1에서 [(N(CH3)2(C4H9))2C3H5O]Cl를　대신하여 에틸렌디아민 (Ethylenediamine)를　사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하고, 연마성능을 평가하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
　 콜로이달실리카 (20%) 첨가제투입량 연마성능
폴리옥시에틸렌 퍼플루오로부틸 술포닐에스터 TMAH (20%) [(N(CH3)2(C4H9))2C3H5O]Cl 폴리-Si PTEOS 선택비
연마속도 (Å/분) WIWNU (%) 연마속도 (Å/분) WIWNU (%)
실시예1 875g 0.1g 12.5g 0.5g 1851 2.41 16 2.75 116
실시예2 875g 0.1g 12.5g 1.0g 2269 2.91 10 2.58 227
실시예3 875g 0.1g 12.5g 1.5g 2508 3.15 5 2.61 502
　암모늄계 계면활성제의 양이 증가될수록 실리콘 막의 연마속도가 향상되어 선택비가 증가하였다.
　
　 콜로이달실리카 (20%) 첨가제투입량 연마성능
폴리옥시에틸렌 퍼플루오로부틸 술포닐에스터 TMAH (20%) [(N(CH3)2(C4H9))2C3H5O]Cl 폴리-Si PTEOS 선택비
연마속도 (Å/분) WIWNU (%) 연마속도 (Å/분) WIWNU (%)
비교예1 875g 0.1g 12.5g - 1251 6.84 38 3.35 33
비교예2 875g - 12.5g 0.5g 2481 7.95 14 3.54 177
암모늄계 계면활성제를 사용하지 않은 경우 선택비가 현저히 감소하였다. 또한, 상기 암모늄계 계면활성제 또는 불소계 계면활성제를 포함하지 않는 경우 연마균일도에 있어 퇴보된 효과를 나타내었다.
　 콜로이달실리카 (20%) 첨가제투입량 연마성능
폴리옥시에틸렌 퍼플루오로부틸 술포닐에스터 TMAH (20%) 에틸렌디아민 폴리-Si PTEOS 선택비
연마속도 (Å/분) WIWNU (%) 연마속도 (Å/분) WIWNU (%)
비교예3 875g 0.1g 12.5g 0.5 1540 6.98 51 3.15 30
본 발명의 암모늄계 계면활성제를 대신하여 에틸렌디아민을　사용한 경우 선택비의 현저한 감소와 더불어 실리콘 막에 대한 연마균일도에서도 바람직하지 못한　결과를 나타내었다.
본 발명에 의해 디싱　문제를 해결함과 동시에 연마균일도가　우수하고 적절한 선택비를 갖는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 초순수, 금속산화물　및 pH 조절제를 포함하는 연마용 조성물에 있어서, 불소계 계면활성제와 하기 화학식 2로 표시되는　암모늄계 계면활성제를 동시에 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물.
    　
    [화학식 2]
    [(NR2R')2C3H5O]Cl
    (상기 식에서 R 및 R'은 탄소수 1~20의 알킬기이다.)　
  2. 제 1항에 있어서, 상기 pH 조절제로 4급암모늄염기화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물.
    　
  3. 제 1항에 있어서, 상기 불소계 계면활성제로 하기 화학식 1로 표시되는 비이온성 퍼플루오로알칸 술포닐화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물.
    　
    [화학식 1]
    CF3(CF2)nSO2X
    (상기　식에서 n은 1~20이고,
    X는 COOR, OR, (OCH2CH2)mOCH2CH3　및 (OCH2CH(OH)CH2)mOCH2CH(OH)CH3 중에서 선택되는 1종이며,　
    R은 탄소수 1~20의 알킬기이며,
    m은 1~100이다.)
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 불소계 계면활성제로 하기 화학식 1로 표시되는 비이온성 퍼플루오로알칸 술포닐화합물을 사용하고, 상기 암모늄계 계면활성제로 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물.
    　
    [화학식 1]
    CF3(CF2)nSO2X
    (상기　식에서 n은 1~20이고,
    X는 COOR, OR, (OCH2CH2)mOCH2CH3　및 (OCH2CH(OH)CH2)mOCH2CH(OH)CH3 중에서 선택되는 1종이며,　
    R은 탄소수 1~20의 알킬기이며,
    m은 1~100이다.)
    [화학식 2]
    [(NR2R')2C3H5O]Cl
    (상기 식에서 R 및 R'은 탄소수 1~20의 알킬기이다.)
    　
  6. 제 1항에 있어서, 상기 금속산화물을 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.1~30 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물.
    　
  7. 제 1항에 있어서, 상기 pH 조절제를 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.01~5 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물.
    　
  8. 제 1항에 있어서, 상기 불소계 계면활성제를 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.001~1 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물.
    　
  9. 제 1항에 있어서, 상기 암모늄계 계면활성제를 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.001~1 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물.
    　
  10. 제 1항에 있어서, 상기 금속산화물이　실리카, 알루미나, 세리아, 지르코니아　및 티타니아　중의　적어도　어느 하나로서, 일차입자크기가　10 내지 300nm, 비표면적은 10 내지 300㎡/g인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물.
    　
  11. 제　2항에 있어서, 상기 4급암모늄염기화합물이　테트라메틸암모늄하이드록사이드, 테트라에틸암모늄하이드록사이드, 테트라프로필암모늄하이드록사이드,　테트라부틸암모늄하이드록사이드로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물.
    　
  12. 제　1항에 있어서,　상기 불소계 계면활성제로서 두 종류 이상의 화합물을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물.
    　
  13. 제 1항에 있어서, 상기 암모늄계 계면활성제로서 두 종류 이상의 화합물을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물.　
    　
  14. 초순수 65 내지 99중량%에　하기 화학식 1의 불소계 계면활성제 0.001 내지 1중량%, 하기 화학식2의 암모늄계 계면활성제　0.001 내지 1중량%,　4급암모늄염기화합물 0.01 내지 5중량% 및 금속산화물 0.1 내지 30중량%를 공급하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 연마용 CMP 슬러리 조성물의 제조방법.
    　
    [화학식 1]
    CF3(CF2)nSO2X
    (상기　식에서 n은 1~20이고,
    X는 COOR, OR, (OCH2CH2)mOCH2CH3　및 (OCH2CH(OH)CH2)mOCH2CH(OH)CH3 중에서 선택되는 1종이며,　
    R은 탄소수 1~20의 알킬기이며,
    m은 1~100이다.)
    [화학식 2]
    [(NR2R')2C3H5O]Cl
    (상기 식에서 R 및 R'은 탄소수 1~20의 알킬기이다.)
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