반도체 집적회로 기술의 발전으로 미세 선폭과 다층 배선의 필요성, 엄격한 DOF(depth of focus)에 의해 CMP(chemical mechanical planarization) 공정이 다양하게 발전하고 있다. CMP 공정은 wafer를 pad에 밀착시킨 상태에서 수십~수백 nm 정도 크기의 입자를 가진 slurry를 패드에 분산시켜 산화막 또는 금속 박막의 화학적 반응을 유도함과 동시에 pad의 기계적 힘을 통해 wafer 표면을 평탄하게 하는 공정 중 하나이다. wafer의 polishing 과정에서 발생하는 결함은 링(ring), 스크래치(scratch), 존(zone), 반복(repeat)의 유형으로 분류할 수 있다. CMP 슬러리는 연마 입자, 분산제, 물과 기타 첨가제로 구성된 콜로이드성 용액이다. 연마 입자는 실리카(SiO2), 세리아(CeO2), 알루미나(Al2O3) 등이 사용되며, 필름이나 웨이퍼 재료 종류에 따라 이들 중 선택한다. 이 중, 세리아는 CMP 공정에서 낮은 입자 농도로도 높은 연마율(removal rate) 로 인해 주로 CMP 공정의 연마제로 사용된다. 연마 입자들을 분산시키고 입자 크기분포의 안정성을 높이기 위하여 보통 분산제를 사용한다. 분산제를 첨가함에 따라 슬러리의 입자 크기가 작아지고 분산제의 농도가 증가함에 따라 제타 전위(zeta-potential)가 큰 값을 가지게 되며, 전기적으로 안정화된다. 이 연구에서는 탄산세륨을 전구체로 하여 600~800℃ 온도에서 5시간 동안 소성하여 세리아 분말을 제조하였고, 해당 세리아 분말을 상용 D 분산제와 함께 수직 밀링 공정을 이용하여 슬러리를 제조하였다. 탄산세륨 전구체의 온도별 거동을 확인하기 위해 TGA 분석을 진행하였다. 온도별 세리아 분말의 특성을 평가하기 위해 색차계, SEM, TEM, XRD 분석을 진행하여, 각 조건의 분말이 가진 외형 및 결정 크기를 확인하였다. 제조한 세리아 입자의 1차 입자의 크기는 15 ~ 20 nm 의 크기를 가지고, 2차 입자는 200 nm 크기부터 수 μm까지로 크기가 다양함을 확인하였다. 제조한 슬러리의 물리적·화학적 분석인 pH, Conductivity, 입자 크기, 제타 전위를 측정하여 각 슬러리의 안정성 및 슬러리로서의 적합성을 확인하였다. 각 슬러리의 제거 효율을 측정하기 위해 MRR 테스트를 진행하였고, 제거율은 폴리싱 전후의 두께 차이를 통해 계산되었다. 또한 평탄도는 폴리싱 후의 두께 측정값들의 최소값 및 최대값을 통해 계산되었다. HA800 샘플의 경우, 제타 전위의 절댓값이 40 mV 로 유지되며 안정적인 거동을 보였으며, 제거율 및 비평탄도는 HDP 막질에서는 1018 Å, 4.08, NIT 막질에서는 302.3 Å, 3.89, Poly 233.5 Å, 2.07로, 높은 제거율과 함께 낮은 비평탄도, 높은 선택비를 가진다. 이를 통해 가장 CMP 공정에 적합한 슬러리는 Air 환경에서 800℃ 온도에서 소성한 HA800 샘플이 가장 적합함을 알 수 있다.