KR101403718B1 - Composition for polishing - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 연마용 조성물에 관한 것이다.An embodiment relates to a polishing composition.
최근 들어, 반도체 기판은 더 미세한 패터닝과 가공 처리가 요구됨에 따라, 점점 더 배러 실리콘 웨이퍼(bare silicon wafer)는 무결함과 높은 평활성을 필요로 하고 있다. In recent years, as semiconductor substrates require finer patterning and processing, more and more bare silicon wafers require defect-freeness and high smoothness.
이러한 요구에도 불구하고, 반도체 기판에는 결정 근원 입자(Crystal-Originated Particle: COP)과 같은 결정 결함이 발생한다. Despite this demand, crystal defects such as crystal-originated particles (COP) are generated in the semiconductor substrate.
예를 들면, 일본 특개2001-110760호 공보와 한국 공개 2005-0025090호에는 이러한 결정 결함을 제거하기 위한 연마용 조성물이 개시되고 있다. For example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-110760 and 2005-0025090 disclose polishing compositions for removing such crystal defects.
하지만, 이러한 연마용 조성물에 의해서도 여전히 COP의 개수가 제대로 줄어들지 않는 문제가 있다.However, even with such a polishing composition, the number of COPs still does not decrease.
실시예는 COP를 제거하거나 개수를 줄일 수 있는 연마용 조성물을 제공한다.Embodiments provide polishing compositions that can remove COP or reduce the number.
실시예에 따르면, 연마제 조성물은, 6질량% 내지 10질량%의 실리카(silica) 계열 물질, 0.3질량% 이하 의 고분자 물질 및 0.3질량% 내지 1질량%의 알칼리 계열 물질 및 물을 포함한다.According to an embodiment, the abrasive composition comprises 6 mass% to 10 mass% silica-based material, 0.3 mass% or less polymeric material, and 0.3 mass% to 1 mass% alkali-based material and water.
실시예는 6질량% 내지 10질량%의 실리카(silica) 계열 물질, 0.3질량% 이하 의 고분자 물질 및 0.3질량% 내지 1질량%의 알칼리 계열 물질 및 물을 포함하는 연마제 조성물에 의해, 반도체 기판의 (100)면의 COP 제거율이 높으며 (100)면의 COP 제거율이 (111)면의 COP 제거율에 비해 크도록 하여 줌으로써, COP를 보다 용이하게 제거하여 주어 반도체 기판의 COP 개수를 최소화할 수 있다.The embodiment is characterized in that by an abrasive composition comprising 6 mass% to 10 mass% silica-based material, 0.3 mass% or less polymeric substance, and 0.3 mass% to 1 mass% alkali- The COP removal rate of the (100) plane is high and the COP removal rate of the (100) plane is larger than the COP removal rate of the (111) plane, so that the COP can be more easily removed and the number of COPs of the semiconductor substrate can be minimized.
도 1a 및 도 1b는 COP의 제거가 용이한 것을 보여주는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 COP의 제거가 용이하지 않은 것을 보여주는 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 각 조성물의 농도에 따른 제거율을 도시한 그래프이다.
도 4는 각 연마제에서 (100)면의 제거율과 (111)면의 제거율을 도시한 도면이다.
도 5는 COP 제거 개수를 도시한 도면이다.Figs. 1A and 1B are diagrams showing the removal of COP easily.
2A and 2B are diagrams showing that COP removal is not easy.
FIGS. 3A to 3C are graphs showing removal rates depending on the concentration of each composition. FIG.
4 is a graph showing the removal rate of the (100) plane and the removal rate of the (111) plane in each of the abrasives.
5 is a view showing the number of COP removal.
발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In describing an embodiment according to the invention, in the case of being described as being formed "above" or "below" each element, the upper (upper) or lower (lower) Directly contacted or formed such that one or more other components are disposed between the two components. Also, in the case of "upper (upper) or lower (lower)", it may include not only an upward direction but also a downward direction based on one component.
실시예는 반도체 기판의 결정면을 고려하여 (100)면의 제거율(removal rate)을 (111)면의 제거율보다 크게 되도록 연마용 조성물의 혼합비를 조절하여 줄 수 있다. In the embodiment, the mixing ratio of the polishing composition may be adjusted so that the removal rate of the (100) plane is larger than the removal rate of the (111) plane, considering the crystal plane of the semiconductor substrate.
상기 반도체 기판은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP 및 Ge로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 반도체 기판은 바람직하게 실리콘(Si) 기판일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The semiconductor substrate may be formed of at least one selected from the group consisting of sapphire (Al 2 O 3 ), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP and Ge. The semiconductor substrate may preferably be a silicon (Si) substrate, but is not limited thereto.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 (100)면은 반도체 기판(1)의 상면일 수 있고, (111)면은 반도체 기판(1)의 COP와 접하는 경사면일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. As shown in FIGS. 1 and 2, the (100) plane may be the upper surface of the semiconductor substrate 1, and the (111) plane may be an inclined plane in contact with the COP of the semiconductor substrate 1, .
도 1a 및 도 1b는 COP의 제거가 용이한 것을 보여주는 도면이고, 도 2a 및 도 2b는 COP의 제거가 용이하지 않은 것을 보여주는 도면이다.FIGS. 1A and 1B are views showing that COP removal is easy, and FIGS. 2A and 2B are diagrams showing that COP removal is not easy.
도 1a 및 도 2a는 연마를 진행하기 전의 모습을 보여주고, 도 1b 및 도 2b는 연마를 진행한 후의 모습을 보여준다.Figs. 1A and 2A show a state before polishing, and Figs. 1B and 2B show a state after polishing.
도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, (100) 면의 제거율(removal rate)이 (111)면의 제거율보다 큰 경우, COP의 사이즈가 줄어들어 결국 COP가 용이하게 제거됨을 알 수 있다.As shown in FIGS. 1A and 1B, when the removal rate of the (100) plane is larger than the removal rate of the (111) plane, the size of the COP is reduced and the COP is easily removed.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, (111)면의 제거율이 (100)면의 제거율보다 크거나 같은 경우, COP가 연마에 의해 용이하게 제거되지 않음을 알 수 있다.As shown in FIGS. 2A and 2B, when the removal rate of the (111) plane is equal to or larger than the removal rate of the (100) plane, it can be seen that the COP is not easily removed by polishing.
실시예의 연마용 조성물은 물(water), 실리카(silica) 계열 물질, 고분자 물질 및 알칼리 계열 물질 중 적어도 둘 이상을 포함할 수 있다. The polishing composition of the embodiment may include at least two of water, silica-based materials, high-molecular materials and alkali-based materials.
실시예의 연마용 조성물은 물(water), 실리카(silica) 계열 물질, 고분자 물질 및 알칼리 계열 물질의 비가 0.88~0.93: 0.06~0.10:0.003 이하1:0.003~0.01일 수 있다.The polishing composition of the embodiment may have a ratio of water, silica-based material, high-molecular material and alkali-based material of 0.88 to 0.93: 0.06 to 0.10: 0.003 or less and 1: 0.003 to 0.01.
즉, 상기 물은 88질량% 내지 93질량%일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 물은 바람직하게 90.7질량%일 수 있다.That is, the water content may be 88 mass% to 93 mass%, but the present invention is not limited thereto. The water may preferably be 90.7 mass%.
상기 실리카 계열 물질은 6질량% 내지 10질량%일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 실리카 계열 물질은 바람직하게 8.7질량%일 수 있다.The silica-based material may be 6% by mass to 10% by mass, but the present invention is not limited thereto. The silica-based material may preferably be 8.7% by mass.
상기 실리카 계열 물질은 예컨대, 실리콘 산화물(SiO2)일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The silica-based material may be, for example, silicon oxide (SiO 2 ), but is not limited thereto.
상기 실리카 계열 물질의 연마제 사이즈(abrasive size)는 35nm 이상일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The abrasive size of the silica-based material may be 35 nm or more, but is not limited thereto.
상기 고분자 물질은 0.3질량% 이하일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 고분자 물질은 바람직하게 0.1질량%이하일 수 있다.The polymer material may be 0.3 mass% or less, but the present invention is not limited thereto. The polymer material may preferably be 0.1 mass% or less.
상기 고분자 물질은 하이드록시 에틸 셀룰로오스(Hydroxy ethyl cellulose: HEC) 일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 고분자 물질의 몰(mole) 수는 25,000개 내지 50,000개일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. The polymeric material may be hydroxyethyl cellulose (HEC), but the present invention is not limited thereto. The number of moles of the polymer material may be 25,000 to 50,000, but is not limited thereto.
상기 알칼리 계열 물질은 0.3질량% 내지 1질량%일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 알칼리 계열 물질은 바람직하게 0.6질량%일 수 있다.The alkali-based material may be 0.3% by mass to 1% by mass, but is not limited thereto. The alkali-based material may preferably be 0.6% by mass.
상기 알칼리 계열 물질은 암모늄 하이드록사이드(NH4OH)일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The alkali-based material may be ammonium hydroxide (NH 4 OH) but is not limited thereto.
이상의 실시예의 연마제를 이용하여 반도체 기판을 연마하는 경우, 실시예의 연마제에 의해 반도체 기판의 (100)면의 제거율이 (111)면의 제거율보다 더 크게 되어 COP가 용이하게 제거될 수 있다. When the semiconductor substrate is polished using the abrasive of the above embodiment, the removal rate of the (100) plane of the semiconductor substrate is made larger than the removal rate of the (111) plane by the abrasive of the embodiment, so that the COP can be easily removed.
도 3a 내지 도 3는 각 조성물의 농도에 따른 제거율을 도시한 그래프이다.3A to 3 are graphs showing removal ratios according to the concentration of each composition.
도 3a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판의 (100)면, (111)면 그리고 (100)-(111)면 모두에서 실리카 계열 물질의 농도가 증가할수록 COP의 제거율이 증가될 수 있다. As shown in FIG. 3A, as the concentration of the silica-based material increases on both the (100) plane, the (111) plane and the (100) - (111) plane of the semiconductor substrate, the COP removal rate can be increased.
도 3b에 도시한 바와 같이, 반도체 기판의 (100)면, (111)면 그리고 (100)-(111)면 모두에서 고분자 물질의 농도가 증가할수록 COP의 제거율이 감소될 수 있다.As shown in FIG. 3B, as the concentration of the polymer material increases in the (100) plane, the (111) plane and the (100) - (111) plane of the semiconductor substrate, the COP removal rate can be reduced.
도 3c에 도시한 바와 같이, 반도체 기판의 (100)면, (111)면 그리고 (100)-(111)면 모두에서 알칼리 계열 물질의 농도가 증가할수록 COP의 제거율이 감소될 수 있다.As shown in FIG. 3C, the COP removal rate can be reduced as the concentration of the alkali-based material increases on both the (100) plane, the (111) plane and the (100) - (111) plane of the semiconductor substrate.
이상으로부터, 실리카 계열 물질의 농도가 증가할수록 그리고 고분자 물질의 농도와 알칼리 계열 물질의 농도가 감소할수록 COP의 제거율이 증가됨을 알 수 있다.From the above, it can be seen that as the concentration of the silica-based material increases, and as the concentration of the polymer material and the concentration of the alkali-based material decrease, the COP removal rate increases.
표 1은 4가지의 서로 상이한 혼합비를 갖는 연마용 조성물을 보여준다. 이러한 4가지 연마용 조성물로 실험을 한 결과가 도 4 및 도 5에 도시된다.Table 1 shows the polishing composition having four different mixing ratios. The results of experiments with these four polishing compositions are shown in FIGS. 4 and 5. FIG.
연마제 1의 조성물 혼합비를 기본(base)으로 하여, 연마제 2 내지 연마제 4의 조성물 혼합비를 조절하였다.The composition mixing ratio of the abrasive 2 to the abrasive 4 was adjusted with the composition mixing ratio of the abrasive 1 as a base.
연마제 1의 조성물은 물에 8.7질량%의 실리카 계열 물질, 0.1질량% 이하의 고분자 물질 그리고 0.6질량%의 알칼리 계열 물질이 포함될 수 있다.The composition of the abrasive 1 may contain 8.7 mass% of silica-based material, 0.1 mass% or less of polymer material, and 0.6 mass% of alkali-based material in water.
연마제 2의 조성물에서, 고분자 물질은 연마제 1에 비해 증가되었다.In the composition of the abrasive 2, the polymer substance was increased in comparison with the abrasive 1. [
연마제 3의 조성물에서, 실리카 계열 물질은 연마제 1에 비해 감소되었고, 고분자 물질은 연마제 1에 비해 증가되었다.In the composition of the abrasive 3, the silica-based material was reduced as compared with the abrasive 1, and the polymer material was increased as compared with the abrasive 1. [
연마제 4의 조성물에서, 실리카 계열 물질은 연마제 1에 비해 감소되었다.In the composition of the abrasive 4, the silica-based material was reduced as compared with the abrasive 1.
도 4는 각 연마제에서 (100)면의 제거율과 (111)면의 제거율을 도시한 도면이다.4 is a graph showing the removal rate of the (100) plane and the removal rate of the (111) plane in each of the abrasives.
도 4에 도시한 바와 같이, 연마제 1과 연마제 4에서 (100)면의 COP 제거율이 (111)의 COP 제거율이 증가하였다. 다만, 연마제 1의 (100)면의 COP 제거율과 (111)면의 COP의 제거율이 연마제 4의 그것들보다 훤씬 크다. 즉, 연마제 1의 (100)면의 COP 제거율은 52nm/min이고 (111)면의 COP 제거율은40nm/min인데 반해, 연마제 4의 (100)면의 COP 제거율은18nm/min이고 (111)면의 COP 제거율은 15nm/min이다.As shown in FIG. 4, the COP removal rate of the (111) COP removal rate of the (100) surface of the abrasive 1 and the abrasive 4 increased. However, the COP removal rate of the (100) face of the abrasive 1 and the COP removal rate of the (111) face are much larger than those of the polishing compound 4. In other words, the COP removal rate of the (100) face of the abrasive 1 is 52 nm / min and the COP removal rate of the (111) face is 40 nm / min, The COP removal rate is 15 nm / min.
연마제3에서는 (111)면의 COP 제거율이 (100)면의 COP 제거율보다 증가하였다. 연마제 2에서는 (100)면과 (111)면에서 거의 동일한 COP의 제거율을 보였다.In the case of the abrasive 3, the COP removal rate of the (111) face was higher than that of the (100) face. In the case of the abrasive 2, almost identical COP removal rates were observed on the (100) and (111) planes.
따라서, 연마제 1에서, COP의 제거가 가장 용이함을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the removal of COP is the easiest in the polishing compound 1.
도 5는 연마를 진행한 후에 반도체 기판에 남아있는 COP 개수를 도시한 도면이다.5 is a view showing the number of COPs remaining on the semiconductor substrate after polishing proceeds.
도 5에 도시한 바와 같이, 연마제 1에는 1000개의 COP가 발견되었고, 연마제 2에는 거의 1500개의 COP가 발견되었고, 연마제 3에는 1200개의 COP가 발견되었으며, 연마제4에는 1700개의 COP가 발견되었다As shown in FIG. 5, 1000 COPs were found in the abrasive 1, almost 1,500 COPs were found in the abrasive 2, 1,200 COPs were found in the abrasive 3, and 1,700 COPs were found in the abrasive 4
따라서, 연마제 1에서 가장 적은 COP가 발견되었으므로, 결국 도 4에 도시한 바와 같이 (100)면의 COP 제거율이 높으며 (100)면의 COP 제거율이 (111)면의 COP 제거율에 비해 클수록 COP가 더 용이하게 제거될 수 있다. 연마제 1은 실시예에서 제시한 연마제 조성물에 포함되는 것으로서, 실시예의 연마제 조성물에 의해 COP의 제거를 원할하게 하여 반도체 기판의 COP 개수를 최소화할 수 있다.4, the COP removal rate of the (100) face is high and the COP removal rate of the (100) face is larger than the COP removal rate of the (111) face, Can be easily removed. The abrasive 1 is included in the abrasive composition shown in the examples, and it is possible to minimize the number of COPs of the semiconductor substrate by making it easy to remove the COPs by the abrasive composition of the embodiment.
Claims (9)
반도체 기판의 (100)면의 결정 근원 입자(COP) 제거율을 (111)면의 COP 제거율보다 더 크도록 하는 연마제 조성물., 6 mass% to 10 mass% of a silica-based material, 0.3 mass% or less of a polymer material, 0.3 mass% to 1 mass% of an alkali-based material, and water,
Wherein the COP removal rate of the (100) plane of the semiconductor substrate is larger than the COP removal rate of the (111) plane.
상기 실리카 계열 물질은 8.7질량%이고,
상기 고분자 물질은 0.1질량%이하이며,
상기 알칼리 계열 물질은 0.6질량%인 연마제 조성물.The method according to claim 1,
The silica-based material was 8.7% by mass,
The polymer material is 0.1 mass% or less,
And the alkali-based material is 0.6% by mass.
상기 실리카 계열 물질은 실리콘 산화물(SiO2)인 연마제 조성물.3. The method according to claim 1 or 2,
The silica-based material is a silicon oxide (SiO 2) in the abrasive composition.
상기 고분자 물질은 하이드록시 에틸 셀룰로오스(hydroxy ethyl cellulose)인 연마제 조성물.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the polymer material is hydroxy ethyl cellulose.
상기 알칼리 계열 물질은 암모늄 하이드록사이드(NH4OH)인 연마제 조성물.3. The method according to claim 1 or 2,
The alkali-based material, ammonium hydroxide (NH 4 OH) in the abrasive composition.
상기 실리카 계열 물질의 연마제 사이즈는 35nm 이상인 연마제 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the abrasive size of the silica-based material is 35 nm or more.
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| KR100289150B1 (en) * | 1998-12-30 | 2001-05-02 | 이병구 | Slurry for final polishing of silicon wafer |
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