상용화된 성장핵을 사용한 웨이퍼 폴리싱용 실리카 슬러리의 제조

Abstract

전자·정보통신의 기술 발전과 더불어 반도체 산업의 기본 재료가 되는 실리콘 웨이퍼 는 잉곳(Ingot)에서 얇게 잘라서 제조하게 되는데, 절단한 후에 균일한 두께를 유지 시키고절단시 손상된 표면을 제거하고 매끈한 표면을 유지하기 위해서 웨이퍼 제조시 슬러리를 사용한 폴리싱 공정이 사용된다. 이러한 웨이퍼 폴리싱 공정에 사용되는 연마제인 실리카 슬러리는 고순도의 알칼리 수용액에 수십 또는 수백 나노미터 정도의 크기를 갖는 실리카 입자를 분산시켜 제조한다. 본 연구에서는 기존의 St ber 등[1]이 제시한 알콕사이드의 가수분해와 축중합반응을 이용한 구형 실리카 입자 제조방법의 단점인 경제성을 높이소 다양한 크기의 실리카 입자를 제조하기위해서, 기존의 상용화된 fumed silica와 colloidal silica를 seed로 사용하여 입자성장을 통해서 실리카 입자를 제조하였다. 현재 상용화되어 있는 Ludox와같은 colloidal silica의 경우, 20nm 내외의 아주 작은 크기의 실리카 입자로 구성되어 있거나, 입자의 안정화를 위해서 금속이온(주로 Na+)를 사용하고 있기 때문에 웨이퍼 표면의 재오염과 실리카 입자크기의 제한성 등 웨이퍼 폴리싱용 실리카 슬러리로의 사용에 문제점이존재한다. 또한 기상법으로 제조된 fumed silica의 경우, 일차 입자가 40∼50nm 정도의 크기를 같지만, 넓은 입자크기 분포를 가지며 그 형태가 구형이 아닌 매우 불규칙하다는 단점을가진다. 따라서 본 연구에서는 이러한 상용화된 실리카 입자를 성장핵으로 사용하여, 실리카알콕사이드인 Tetraethylorthosilicate (TEOS)를 물과 가수분해·축중합 반응을 시켜 입자를성장시킨후, 용매를 알코올에서 물로 치환하여 웨이퍼 폴리싱용 실리카 슬러리를 제조하였다. 이렇게 제조된 실리카 슬러리에 폴리싱 효율을 높이기 위해서 첨가제를 사용하여 웨이퍼 폴리싱 실험을 수행하였고, AFM(Atomic Force Microscopy)를 사용하여 폴리싱된 웨이퍼 표면을 분석하여 슬러리의 성능을 평가하였다.