KR100366304B1 - Composition for chemical mechanical polishing of insulating layer in semiconductor wafer - Google Patents

Composition for chemical mechanical polishing of insulating layer in semiconductor wafer Download PDF

Info

Publication number
KR100366304B1
KR100366304B1 KR20000043799A KR20000043799A KR100366304B1 KR 100366304 B1 KR100366304 B1 KR 100366304B1 KR 20000043799 A KR20000043799 A KR 20000043799A KR 20000043799 A KR20000043799 A KR 20000043799A KR 100366304 B1 KR100366304 B1 KR 100366304B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pyridine
polishing
chemical mechanical
composition
mechanical polishing
Prior art date
Application number
KR20000043799A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20020010032A (en
Inventor
이재석
이길성
김석진
Original Assignee
제일모직주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=19680614&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR100366304(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 제일모직주식회사 filed Critical 제일모직주식회사
Priority to KR20000043799A priority Critical patent/KR100366304B1/en
Publication of KR20020010032A publication Critical patent/KR20020010032A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100366304B1 publication Critical patent/KR100366304B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09GPOLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00Polishing compositions
    • C09G1/02Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463Aqueous liquid suspensions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/64Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/32115Planarisation
    • H01L21/3212Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]

Abstract

본 발명은 탈이온수와 금속산화물을 주성분으로 하는 연마제에 피리딘계 화합물을 첨가하여 제조된 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing;이하 CMP라 칭함)용 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는The present invention relates to a composition for chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) prepared by adding a pyridine-based compound to an abrasive composed mainly of deionized water and a metal oxide, and more specifically,

(A)금속 산화물 0.1 - 50중량%,(A) 0.1-50% by weight of a metal oxide,

(B)탈이온수 50 - 99.9중량%,(B) 50-99.9 wt% of deionized water,

(C)피리딘계 화합물 (A)+(B) 100중량부에 대하여 0.001 - 10중량부(C) 0.001-10 parts by weight based on 100 parts by weight of the pyridine compound (A) + (B)

을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절연층의 화학적 기계적 연마용 조성물에 관한 것이다.It relates to a composition for chemical mechanical polishing of a semiconductor wafer insulating layer comprising a.

본 발명에 의한 조성물은 연마후 피연마재료에 발생 가능한 표면 결함인 μ-스크래치 발생을 감소시키므로 반도체 웨이퍼 연마제로 사용하는데에 유용하다.The composition according to the present invention is useful for use as a semiconductor wafer abrasive because it reduces the occurrence of μ-scratch, which is a surface defect that can occur after polishing.

Description

반도체 웨이퍼 절연층의 화학적 기계적 연마용 조성물{COMPOSITION FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING OF INSULATING LAYER IN SEMICONDUCTOR WAFER}COMPOSITION FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING OF INSULATING LAYER IN SEMICONDUCTOR WAFER}

본 발명은 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing;이하 CMP라 칭함)용 조성물에 관한다. 더욱 상세하게 본 발명은 탈이온수와 금속산화물을 주성분으로 하는 연마제에 피리딘계 화합물을 첨가하여 CMP용 슬러리 입자 크기를 최소화시켜 연마후 피연마 재료에 발생 가능한 표면 결함 즉, μ-스크래치의 발생을 감소시키고 연마후 피연마 재료의 평탄성을 개선시키는 반도체 웨이퍼 절연층의 화학적 기계적 연마용 조성물에 관한다.The present invention relates to a composition for chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP). More specifically, the present invention minimizes the surface defects that can occur in the polished material after polishing by adding a pyridine-based compound to the abrasive mainly composed of deionized water and a metal oxide, thereby reducing the occurrence of surface defects, ie, scratches. And a chemical mechanical polishing composition of a semiconductor wafer insulating layer which improves the flatness of the material to be polished after polishing.

1980년대 말 미국의 IBM社에서 개발하여 도입한 화학적 기계적 연마 공정(Chemical Mechanical Polishing ; 이하 CMP 공정이라 칭함)은 화학적 및 기계적 상호 작용을 동시에 사용하여 반도체의 웨이퍼를 평탄화 또는 패턴화시키는데에 사용하고 있다. 이러한 CMP는 기계적 작용과 화학적 작용이 동시에 상호 작용을 일으키는 연마 공정이다. 고집적 반도체 소자는 도체 재료와 절연체 재료를 반복적으로 증착시키면서 패턴을 형성시켜 제조된다. 패턴 형성시 웨이퍼 표면이 평탄화되어 있지 않으면 리소그래피(lithography) 공정에서 새로운 패턴층을 형성시키는데 많은 문제점이 발생한다. 예를 들어 64 메가 디램(64M DRAM)의 제 3세대 버젼의 경우, 금속층이 3겹으로 형성되어 있는데, 이때 각각의 층이 균일하지 못하면 난반사되어 광 절연 패턴(photo resist pattern)이 정확히 형성되지 않으며, 각 층의 금속 또는 옥사이드 증착시 증착 상태가 균일하지 않아 단선등의 문제가 발생한다. 특히 천박형 트렌치 절연(Shallow Trench Isolation;이하 STI라 칭함) 공정이 확대 적용됨에 따라 리소그래피 공정에서 전영역 평탄화의 중요성이 증대되고 있다. 현재까지 알려진 평탄화 공정 중 가장 효율적인 공정은 CMP이다. 종래의 웨이퍼 평탄화 공정(SOG Etch Back/ECR Depo Etch등)은 그 공정이 복잡하여 2 내지 5 단계의 공정을 거쳐야 하는 반면에, CMP 공정은 단 1회의 연마 및 세정으로 공정을 마무리 할 수 있는 장점이 있으나, 만일 웨이퍼의 크기가 증가하거나 또는 금속을 구리로 대체시키는 경우에는 적합하지 않다는 단점이 있다.The Chemical Mechanical Polishing Process (hereinafter referred to as CMP Process), developed and introduced by IBM in the late 1980s, is used to planarize or pattern semiconductor wafers using both chemical and mechanical interactions. . This CMP is a polishing process in which mechanical and chemical actions simultaneously interact. Highly integrated semiconductor devices are fabricated by forming a pattern while repeatedly depositing a conductor material and an insulator material. If the wafer surface is not planarized during pattern formation, many problems arise in forming a new pattern layer in a lithography process. For example, in the third generation version of 64M DRAM, metal layers are formed in three layers. If each layer is not uniform, it is diffusely reflected and the photoresist pattern is not formed accurately. In the deposition of metal or oxide of each layer, the deposition state is not uniform, causing problems such as disconnection. In particular, as the thin trench isolation process (STI) is expanded and applied, the importance of full area planarization is increasing in the lithography process. The most efficient process known to date is CMP. Conventional wafer planarization process (SOG Etch Back / ECR Depo Etch, etc.) is complicated and requires two to five steps, whereas CMP process can be finished by only one polishing and cleaning process. However, there is a disadvantage that it is not suitable if the size of the wafer is increased or the metal is replaced with copper.

CMP 공정에서 웨이퍼는 연마기의 패드와 연마액 슬러리에 의해서 연마되어 진다. 즉, 웨이퍼는 패드가 부착된 연마 테이블에서 회전 운동을 함으로써 연마되며, 또한 헤드에 장착된 웨이퍼는 표면 장력 또는 진공에 의한 회전 운동 및 요동 운동이 동시에 진행되면서 일정한 압력으로 가압된다. 상기 헤드부는 상기 연마 테이블에 일정 압력을 가하여 웨이퍼 표면과 패드를 접촉시키고, 이 접촉면 사이의 미세한 틈(패드의 기공 부분) 사이로 연마액 슬러리가 흘러들어가게 되어 슬러리 내부에 있는 연마액 입자 및 패드의 표면 돌기들에 의해 기계적 연마 작용이 수행되고 슬러리내 화학 성분에 의해서는 화학적 연마 작용이 수행된다. 즉, CMP 공정에서 패드와 웨이퍼에 가하여진 압력에 의해 연마 장치의 돌출부의 상부로부터 접촉이 이루어지고 이 부분에 압력이 집중되어 상대적으로 표면 연마 속도가 빨라지게 되면 가공이 진행될수록 상기 요철부는 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일하게 연마되어 평탄화가 이루어진다.In the CMP process, the wafer is polished by the polishing pad and the polishing liquid slurry. In other words, the wafer is polished by rotating in a polishing table attached to a pad, and the wafer mounted on the head is pressed at a constant pressure while rotating and oscillating at the same time by surface tension or vacuum. The head portion applies a predetermined pressure to the polishing table to contact the wafer surface with the pad, and the slurry of the polishing liquid flows through the minute gaps (pores of the pad) between the contact surfaces, so that the surface of the polishing liquid particles and the pad inside the slurry. Mechanical polishing is performed by the projections and chemical polishing is performed by the chemical component in the slurry. That is, when the contact is made from the upper part of the protrusion of the polishing apparatus by the pressure applied to the pad and the wafer in the CMP process, and the pressure is concentrated on this part, and the surface polishing speed is relatively increased, the uneven portion is the front of the wafer as the processing proceeds. Flattening is achieved by uniformly polishing over.

일반적으로 반도체 CMP 공정에 사용되는 연마용 조성물은 탈이온수, 금속 산화물 및 기타 첨가제등으로 구성되어 있으며, 연마액 슬러리는 피연마 재료에 따라 하기와 같이 3종류로 분류된다. 즉,In general, the polishing composition used in the semiconductor CMP process is composed of deionized water, metal oxides and other additives, and the polishing liquid slurry is classified into three types according to the material to be polished. In other words,

1) 단결정 실리콘 연마용 슬러리1) Monocrystalline Silicon Polishing Slurry

2) 절연층 연마용 슬러리2) Insulation layer polishing slurry

3) 금속 배선 및 플러그 연마용 슬러리3) Slurry for polishing metal wires and plugs

이들 조성물에서 연마제로 사용되는 금속 산화물로서는 발연법 또는 졸-겔(Sol-Gel)법으로 제조된 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화 세륨(CeO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 산화 티타늄(TiO2)등이 주로 사용되며, 이외에도 pH를 조절하기 위한 염기 또는 산, 연마 속도를 개선시키기 위한 산화제, 슬러리를 안정화시키기 위한 안정제등을 포함한다. 이들 슬러리 조성에 대한 공지된 사항을 금속 산화물의 종류 및 첨가제별로 예를 들면, 절연층 연마용 슬러리로서 실리카/아민으로 구성된 슬러리(US 특허 제 4,169,337호), 실리카/4급 암모늄염으로 구성된 슬러리(US 특허 제 5,139,571호), 금속 배선 및 플러그 연마용 슬러리로서 알루미나/H202(US 특허 제 5,244,523호), 실리카/K2Fe(CN)6(US 특허 제 5,340,370호), 실리콘니트리드/디카복실산 (EP 특허 제 786,504호), 금속 산화물/산화제/불소 이온으로 구성된슬러리(WO 특허 제 9,743,070호)등이 있다. 상기 슬러리들은 피연마 재료 및 CMP 공정에 따라 반도체 생산에 실제로 사용되고 있는 슬러리로서, 연마 성능 평가 항목중 연마 속도, 평탄성, 선택도는 어느 정도 만족할 정도의 수준에 있으나, 연마후 웨이퍼 표면에 μ-스크래치가 다량 발생된다는 문제점을 가지고 있다.Metal oxides used as abrasives in these compositions include silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), and zirconium oxide (ZrO) prepared by fuming or sol-gel. 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), etc. are mainly used, and also include a base or acid for adjusting pH, an oxidizing agent for improving polishing rate, and a stabilizer for stabilizing slurry. Known matters about these slurry compositions are classified according to types and additives of metal oxides, for example, slurry composed of silica / amine as slurry for polishing an insulating layer (US Pat. No. 4,169,337), slurry composed of silica quaternary ammonium salt (US Patent No. 5,139,571), Alumina / H202 (US Patent No. 5,244,523), Silica / K 2 Fe (CN) 6 (US Patent No. 5,340,370), Silicon Nitride / Dicarboxylic Acid (EP Patent No. 786,504) and slurry consisting of metal oxide / oxidant / fluorine ions (WO Patent No. 9,743,070). The slurries are slurries that are actually used for semiconductor production according to the material to be polished and the CMP process, and the polishing rate, flatness, and selectivity of the polishing performance evaluation items are somewhat satisfactory. Has a problem that a large amount is generated.

웨이퍼 연마후 웨이퍼 표면에 발생하는 μ-스크래치는 연마기의 평삭반(platen) 또는 퀼(quill) 속도 및 압력등의 요인에 의해서도 발생되지만, 대부분은 슬러리에 포함된 수 ㎛(1-10㎛)의 크기를 갖는 '큰 입자(large particle)'에 의해 발생되는 것으로 알려져 있는데 이들 큰 입자는 슬러리의 침강을 촉진시키는 원인이 되기도 한다. 이와 같은 큰 입자의 발생 원인으로서는 하기와 같은 것들이 있다.The micro-scratch on the wafer surface after wafer polishing is also caused by factors such as platen or quill speed and pressure of the polishing machine, but most of the micro-scratches (1-10 μm) contained in the slurry It is known to be caused by "large particles" of size, which can also cause the settling of the slurry. There exist the following as a cause of generation of such a big particle.

1) 집성화(aggregation) 또는 응집화(agglomerization)1) Aggregation or Agglomerization

2) 용기내 부분적 건조2) partial drying in container

3) 온도 및 pH의 급격한 변화3) sudden changes in temperature and pH

4) 운송/파이핑 시스템등에서의 고임 현상(clogging) 또는 크러스트 현상(crusting)등4) Clogging or crusting in transportation and piping systems

상기 1)의 집성화 또는 응집화에 의해서 생성된 큰 입자의 발생 여부는 슬러리 제조시 분산 방법 및 분산 정도에 의해 좌우된다. 상기 2) 내지 4)에 의하여 생성된 큰 입자는 분산 방법 및 분산 정도와는 상관 없이 운송, 저장등의 취급 과정중에 있어서의 환경 변화등으로 인하여 발생되므로 CMP 슬러리의 취급시 문제점이 많다. CMP 슬러리는 CMP 공정에서의 연마 속도, 피연마 재료의 평탄성 및 스크래치 발생등에 직접적인 영향을 준다. 따라서 종래의 CMP용 연마액 슬러리로 인하여 발생되는 문제점을 개선해야 할 필요성이 절실히 요구되고 있다.The generation of large particles produced by the aggregation or agglomeration of 1) depends on the dispersion method and the degree of dispersion during slurry preparation. The large particles produced by the above 2) to 4) are generated due to environmental changes during handling, such as transportation and storage, regardless of the dispersion method and the degree of dispersion, so there are many problems in handling the CMP slurry. CMP slurries have a direct impact on the polishing rate, the flatness of the material to be polished and the occurrence of scratches in the CMP process. Therefore, there is an urgent need to improve the problems caused by the conventional slurry for CMP polishing liquids.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 슬러리 입자의 크기를 최소화시켜 연마후 발생 가능한 표면 결함 즉, μ-스크래치의 발생을 감소시키고 연마후 피연마 재료의 평탄성을 개선시키는 반도체 웨이퍼 절연층의 화학적 기계적 연마용 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to minimize the size of the slurry particles in order to solve the above problems, the semiconductor wafer insulating layer to reduce the occurrence of surface defects, that is, micro-scratches that can occur after polishing and to improve the flatness of the polishing material after polishing It is to provide a chemical mechanical polishing composition.

즉, 본 발명은That is, the present invention

(A)금속 산화물 0.1 - 50중량%,(A) 0.1-50% by weight of a metal oxide,

(B)탈이온수 50 - 99.9중량%,(B) 50-99.9 wt% of deionized water,

(C)피리딘계 화합물 (A)+(B) 100중량부에 대하여 0.001 - 10중량부(C) 0.001-10 parts by weight based on 100 parts by weight of the pyridine compound (A) + (B)

을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절연층의 화학적 기계적 연마용 조성물을 제공하는 것이다.It provides a chemical mechanical polishing composition for a semiconductor wafer insulating layer comprising a.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용된 금속 산화물(이하 성분(A)이라 칭함)은 탈이온수와 더불어 CMP용 조성물의 주성분이다. 상기 성분(A)로서는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화 세륨(CeO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 산화 티타늄(TiO2)등이 있는데, 이들은 발연법 또는 졸-겔(Sol-Gel)법등으로 제조된다. 상기 성분(A)의 1차 입자의 입도는 10 - 100㎚인데, 바람직하게는 20 - 60㎚이다(BET 측정 결과). 만일 상기 1차 입자의 입도가 10㎚ 미만일 경우에는 연마 속도가 느려지게 되어 생산성이 떨어져서 좋지 않으며, 입도가 100㎚를 초과하는 경우에는 연마 속도가 빨라지게 되어 생산성 측면에서는 유리하지만 분산이 어려워져서 큰 입자(large particle)가 다량으로 존재하게 되므로 μ-스크래치 발생률이 증가하게 되어 좋지 않다.The metal oxide (hereinafter referred to as component (A)) used in the present invention is the main component of the composition for CMP along with deionized water. Examples of the component (A) include silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), and the like. It is manufactured by the gel (Sol-Gel) method. Although the particle size of the primary particle of the said component (A) is 10-100 nm, Preferably it is 20-60 nm (BET measurement result). If the particle size of the primary particles is less than 10nm, the polishing rate is slow and the productivity is not good, and if the particle size exceeds 100nm, the polishing rate is faster, which is advantageous in terms of productivity but difficult to disperse large Since large particles are present in a large amount, it is not good to increase the incidence of μ-scratch.

상기 성분(A)의 2차 입자 즉, 수용액 분산 상태의 입자의 바람직한 입도는 50 - 250㎚이다. 만일 상기 입도가 50㎚ 미만일 경우에는 연마 속도가 느려져서 생산성 측면에서 좋지 않으며, 입도가 250㎚를 초과하는 경우에는 μ-스크래치가 급격히 증가할 뿐만 아니라 침강 안정성이 떨어져 1주일 이상 실온에서 방치하였을 경우 침강이 일어나게 되므로, CMP 공정에서 전처리 공정(교반 공정)이 추가로 요구되어 좋지 않다.The preferred particle size of the secondary particles of the component (A), that is, particles in an aqueous solution dispersion state, is 50 to 250 nm. If the particle size is less than 50 nm, the polishing rate is slow, which is not good in terms of productivity. If the particle size is larger than 250 nm, the micro-scratch increases not only rapidly but also the sedimentation stability is lowered, so that it is settled at room temperature for more than one week. Since this happens, a pretreatment step (stirring step) is additionally required in the CMP process, which is not good.

상기 성분(A)의 함량은 조성물 전체에 대하여 0.1 - 50중량%이며, 바람직한 함량은 1 - 25중량%이다. 통상적으로 실리카를 연마제로 사용한 연마액 슬러리를 반도체 웨이퍼 절연층 연마용으로 사용할 경우 함량은 9 - 15중량%이다.The content of component (A) is 0.1-50% by weight based on the total composition, and the preferred content is 1-25% by weight. Usually, when a polishing liquid slurry using silica as an abrasive is used for polishing a semiconductor wafer insulating layer, the content is 9-15% by weight.

본 발명에서 탈이온수(이하 성분(B)라 칭함)는 전체 조성물에 대하여 50 - 99.9중량%를 사용한다.In the present invention, deionized water (hereinafter referred to as component (B)) is used in an amount of 50 to 99.9% by weight based on the total composition.

본 발명에서 사용된 피리딘계 화합물(이하 성분(C)라 칭함)은 피리딘-4-메탄올, 피리딘-N-옥시드, 피리딘-3-설폰산, 피리딘-2-카르복스알데히드, 피리딘-3-카르복스알데히드, 피리딘-3-카르복실산, 피리딘-4-카르복실산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물일 수 있다. 상기 성분(C)의 함량은 상기 성분(A)+(B) 100중량부에 대하여 0.001-10중량부인 것이 바람직하다. 만일 상기 함량이 0.001중량부 미만일 경우에는 본 발명의 목적을 달성할 수 없게되어 좋지 않고, 만일 상기 함량이 10중량부를 초과하는 경우에는 상기 피리딘계 화합물의 첨가로 인한 효과가 향상되지 않으며 비경제적이어서 좋지 않다. 상기 성분(C)는 단독으로 사용하거나 또는 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 성분(C)를 첨가함으로써 μ-스크래치 발생률이 감소되는 것에 관하여 상세한 설명은 곤란하지만 일반적으로 다음과 같은 이유로부터 기인할 것이라 사료된다. 즉, 상기 성분(C)는 보습성을 갖기 때문에 본 발명의 CMP용 조성물 성분들중 금속 산화물이 응집화(aggregation) 및 집성화(agglomeration)되는 것을 방지하여 큰 입자(large particle)가 생성되는 것을 막아주고 또한 운송 및 저장, 운송/파이핑 시스템에서 발생되는 엉김 현상(clogging) 또는 크러스트 발생(crusting)등을 방지하기 때문이라고 생각된다.The pyridine-based compound (hereinafter referred to as component (C)) used in the present invention is pyridine-4-methanol, pyridine-N-oxide, pyridine-3-sulfonic acid, pyridine-2-carboxaldehyde, pyridine-3- It may be a compound selected from the group consisting of carboxaldehyde, pyridine-3-carboxylic acid, pyridine-4-carboxylic acid. The content of the component (C) is preferably 0.001-10 parts by weight based on 100 parts by weight of the component (A) + (B). If the content is less than 0.001 parts by weight can not achieve the object of the present invention, if the content is more than 10 parts by weight does not improve the effect due to the addition of the pyridine-based compound is uneconomical Not good. The said component (C) can also be used individually or in mixture. It is difficult to explain in detail about the fact that the incidence of µ-scratch is reduced by adding the component (C), but it is generally considered to be due to the following reasons. That is, since the component (C) has a moisturizing property, it is possible to prevent agglomeration and agglomeration of the metal oxide in the CMP composition components of the present invention to generate large particles. It is thought to be because it prevents clogging or crusting in transportation and storage, transportation and piping systems.

상기 첨가제들의 첨가 순서는 특별히 한정되어 있지는 않고 금속 산화물을 분산시키기 이전 또는 분산시킨 이후 어느 때나 가능할 뿐만 아니라 상업적으로 시판중인 연마액 슬러리 조성물에 추가로 첨가하더라도 효과는 동일하다.The order of addition of the additives is not particularly limited and is possible at any time before or after dispersing the metal oxide, and the effect is the same even if further added to a commercially available polishing liquid slurry composition.

종래의 반도체 웨이퍼 연마액 슬러리는 장기 보관후 사용할 경우 특히 μ-스크래치를 다량 발생시키는 경향이 있는 반면에, 상기 첨가제가 사용된 연마액 슬러리는 6개월 이상 보관하였다가 사용할 경우에도 μ-스크래치 발생률이 증가하지 않는등 저장 기간에 관계 없이 연마 성능이 일정하게 유지된다. 뿐만 아니라 상기 첨가제를 사용할 경우 분산 안정성이 증가되므로 사용하지 않는 경우보다 침강 안정성이 증가되는 부수적인 효과를 얻을 수 있다.Conventional semiconductor wafer polishing liquid slurry tends to generate a large amount of mu-scratch especially when used after long-term storage, whereas the polishing slurry using the additive has a high mu-scratch incidence even when stored for 6 months or more. The polishing performance remains constant regardless of the storage period, such as no increase. In addition, since the dispersion stability is increased when using the additive, it is possible to obtain a side effect of increasing the sedimentation stability than when not used.

상기 연마용 조성물에는 제 2의 첨가제를 부가적으로 첨가하여 사용할 수도 있는데, 예를 들면 KOH 또는 아민염과 같은 염기성 물질 등을 첨가하여 사용할 수 있다.The polishing composition may be used by additionally adding a second additive. For example, a basic substance such as KOH or an amine salt may be added and used.

이하 실시예를 들어 본 발명을 구체화할 것이며, 다음의 실시예는 어디까지나 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기재된 것이지 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.The present invention will be described with reference to the following examples, and the following examples are only described for the purpose of illustrating the present invention and are not intended to limit the protection scope of the present invention.

실시예 1Example 1

시판되고 있는 Aerosil 200(Degussa社) 130g, 20%-KOH 용액 18g 및 탈이온수 860g의 혼합물을 2ℓ들이 폴리에틸렌 플라스크에서 1000rpm에서 2시간 동안 전혼합(premixing)시킨후 상기 혼합물에 피리딘-4-메탄올 1g(0.1중량부)을 첨가한후, 2㎜ 유리 비드 500g이 들어있는 배취 타입의 다이노밀(dynomill)을 이용하여 1500rpm에서 1시간 동안 분산시켰다. 결과로 수득된 슬러리의 pH를 13중량% KOH용액으로 pH 11이 되도록 맞춘후 두께 1㎛인 필터를 사용하여 여과시킨후 하기의 조건에서 2분 동안 연마시켰다. 이후 연마 결과 형성된 피연마재료의 두께변화를 통하여 연마 성능 즉, 연마 속도, 평탄성 및 μ-스크래치 발생수를 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.A mixture of 130 g of commercially available Aerosil 200 (Degussa), 18 g of 20% -KOH solution and 860 g of deionized water was premixed in a 2-liter polyethylene flask at 1000 rpm for 2 hours and then 1 g of pyridine-4-methanol. (0.1 parts by weight) was added and then dispersed at 1500 rpm for 1 hour using a batch-type dynomill containing 500 g of 2 mm glass beads. The pH of the resulting slurry was adjusted to pH 11 with 13 wt% KOH solution, filtered using a filter having a thickness of 1 μm, and then ground for 2 minutes under the following conditions. Then, the polishing performance, that is, the polishing rate, the flatness and the number of micro-scratches were measured through the thickness change of the polished material formed as a result of polishing, and the results are shown in Table 1.

실시예 2 - 7Examples 2-7

피리딘-4-메탄올 대신 표 1에 기재된 다른 피리딘계 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였으며, 연마 성능에 대한 평가 결과를 표 1에 나타내었다.Except for using pyridine-4-methanol other pyridine-based compounds shown in Table 1 was carried out in the same manner as in Example 1, the results of the evaluation of the polishing performance is shown in Table 1.

실시예 8 - 11Examples 8-11

발연성 실리카(fumed silica) 대신 표 1에 기재된 바와 같은 금속 산화물을 사용한 것과 분산후 pH를 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였으며, 연마 성능에 대한 평가 결과를 표 1에 나타내었다.Except for fumed silica (metal oxide) as shown in Table 1 was used in the same manner as in Example 1 except that the pH was changed after dispersion, the results of the evaluation of the polishing performance is shown in Table 1 It was.

실시예 12 - 14Examples 12-14

장기 저장후의 연마 성능(μ-스크래치 발생률) 변화 여부를 알아보기 위하여 실시예 1과 동일한 방법으로 제조된 슬러리를 1일, 7일, 30일 보관후 각각의 연마 성능을 평가하였으며 그 결과를 표 3에 나타내었다.In order to determine whether the polishing performance (μ-scratch incidence) changes after long-term storage, the polishing performance of the slurry prepared in the same manner as in Example 1 was evaluated after 1 day, 7 days, and 30 days, and the results were evaluated. Shown in

비교예 1Comparative Example 1

피리딘-4-메탄올을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 실시하였으며, 연마 성능에 대한 평가 결과를 표 2에 나타내었다.Except that pyridine-4-methanol was not added, it was carried out in the same manner as in Example 1, and the evaluation results for the polishing performance are shown in Table 2.

비교예 2Comparative Example 2

피리딘-4-메탄올을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 8과 같은 방법으로 실시하였으며, 연마 성능에 대한 평가 결과를 표 2에 나타내었다.Except not adding pyridine-4-methanol, the same process as in Example 8 was carried out, and the results of the evaluation on the polishing performance are shown in Table 2.

비교예 3Comparative Example 3

피리딘-4-메탄올을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 9와 같은 방법으로 실시하였으며, 연마 성능에 대한 평가 결과를 표 2에 나타내었다.Except not adding pyridine-4-methanol, the same process as in Example 9 was carried out, and the results of the evaluation on the polishing performance are shown in Table 2.

비교예 4Comparative Example 4

피리딘-4-메탄올을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 10과 같은 방법으로 실시하였으며, 연마 성능에 대한 평가 결과를 표 2에 나타내었다.Except that pyridine-4-methanol was not added, it was carried out in the same manner as in Example 10, and the evaluation results on the polishing performance are shown in Table 2.

비교예 5Comparative Example 5

피리딘-4-메탄올을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 11과 같은 방법으로 실시하였으며, 연마 성능에 대한 평가 결과를 표 2에 나타내었다.Except that pyridine-4-methanol was not added, it was carried out in the same manner as in Example 11, and the results of evaluation on the polishing performance are shown in Table 2.

비교예 6-8Comparative Example 6-8

피리딘-4-메탄올을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 각각 실시예 12-14와 같은 방법으로 실시하였으며, 연마 성능에 대한 평가 결과를 표 3에 나타내었다.Except not adding pyridine-4-methanol, each was carried out in the same manner as in Example 12-14, and the evaluation results on the polishing performance are shown in Table 3.

[연마 조건][Polishing condition]

* 패드 타입 : IC1000/SubaIV Stack형(Rodel社)* Pad Type: IC1000 / SubaIV Stack Type (Rodel)

* 평삭반(platen) 및 퀼(quill) 속도 : 120rpm* Platen and quill speed: 120rpm

* 압력 : 6psi* Pressure: 6psi

* 배경 압력(back pressure) : 0psi* Back pressure: 0psi

* 온도 : 25℃* Temperature: 25 ℃

* 슬러리 유속 : 150㎖/min* Slurry Flow Rate: 150ml / min

* 연마기 Model : 6EC (STRASBAUGH社)* Grinding Machine Model: 6EC (STRASBAUGH)

[물성 평가 방법][Property evaluation method]

* KLA (TENCOR社)를 사용하여 μ-스크래치 발생수를 측정하였다.* KLA (TENCOR Co., Ltd.) was used to measure the number of μ-scratch occurrences.

상기 표 1 및 표 2의 결과를 통하여 확인되는 바와 같이, 본 발명의 CMP용 조성물은 종래의 연마 조성물에 비하여 입자의 크기가 감소되어 연마후 피연마 재료에 발생가능한 표면 결함인 μ-스크래치성 및 피연마 재료의 평탄성이 개선된 이점을 갖는다.As confirmed through the results of Table 1 and Table 2, the composition for CMP of the present invention has a particle size is reduced compared to the conventional polishing composition, which is a surface defect that can occur on the polishing material after polishing and The flatness of the material to be polished has the advantage of being improved.

Claims (4)

(A)금속 산화물 0.1 - 50중량%,(A) 0.1-50% by weight of a metal oxide, (B)탈이온수 50 - 99.9중량%,(B) 50-99.9 wt% of deionized water, (C)피리딘계 화합물 (A)+(B) 100중량부에 대하여 0.001 - 10중량부(C) 0.001-10 parts by weight based on 100 parts by weight of the pyridine compound (A) + (B) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절연층의 화학적 기계적 연마용 조성물.Chemical mechanical polishing composition of a semiconductor wafer insulating layer comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 금속 산화물이 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화 세륨(CeO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 산화 티타늄(TiO2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절연층의 화학적 기계적 연마용 조성물.The method of claim 1, wherein the metal oxide is selected from the group consisting of silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ). A chemical mechanical polishing composition of a semiconductor wafer insulating layer, characterized in that. 제 1항에 있어서, 상기 금속 산화물의 1차 입자의 입도가 10 - 100㎚이며, 2차 입자의 입도가 50 - 250㎚인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절연층의 화학적 기계적 연마용 조성물.2. The chemical mechanical polishing composition of claim 1, wherein the particle size of the primary particles of the metal oxide is 10-100 nm, and the particle size of the secondary particles is 50-250 nm. 제 1항에 있어서, 상기 피리딘계 화합물로 피리딘-4-메탄올, 피리딘-N-옥시드, 피리딘-3-설폰산, 피리딘-2-카르복스알데히드, 피리딘-3-카르복스알데히드, 피리딘-3-카르복실산, 피리딘-4-카르복실산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물을 사용한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절연층의 화학적 기계적 연마용 조성물.The pyridine-based compound according to claim 1, wherein the pyridine-based compound is pyridine-4-methanol, pyridine-N-oxide, pyridine-3-sulfonic acid, pyridine-2-carboxaldehyde, pyridine-3-carboxaldehyde, pyridine-3 -A composition for chemical mechanical polishing of a semiconductor wafer insulation layer, characterized in that a compound selected from the group consisting of carboxylic acid, pyridine-4-carboxylic acid is used.
KR20000043799A 2000-07-28 2000-07-28 Composition for chemical mechanical polishing of insulating layer in semiconductor wafer KR100366304B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20000043799A KR100366304B1 (en) 2000-07-28 2000-07-28 Composition for chemical mechanical polishing of insulating layer in semiconductor wafer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20000043799A KR100366304B1 (en) 2000-07-28 2000-07-28 Composition for chemical mechanical polishing of insulating layer in semiconductor wafer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020010032A KR20020010032A (en) 2002-02-02
KR100366304B1 true KR100366304B1 (en) 2003-01-09

Family

ID=19680614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20000043799A KR100366304B1 (en) 2000-07-28 2000-07-28 Composition for chemical mechanical polishing of insulating layer in semiconductor wafer

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100366304B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101178714B1 (en) 2008-12-12 2012-08-31 제일모직주식회사 Cmp slurry having improved polishing selectivity and dispersion stability

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06313164A (en) * 1993-04-28 1994-11-08 Fujimi Inkooporeetetsudo:Kk Polishing composition
KR19980032145A (en) * 1996-10-04 1998-07-25 포만제프리엘 How to prevent copper plating during chemical mechanical polishing of aluminum copper alloys
KR19990014245A (en) * 1997-07-28 1999-02-25 에이치 제이 귄넬 Polishing Composition Including Tungsten Etching Inhibitor
KR20000022769A (en) * 1998-09-01 2000-04-25 고시야마 이사무 Polishing composition

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06313164A (en) * 1993-04-28 1994-11-08 Fujimi Inkooporeetetsudo:Kk Polishing composition
KR19980032145A (en) * 1996-10-04 1998-07-25 포만제프리엘 How to prevent copper plating during chemical mechanical polishing of aluminum copper alloys
KR19990014245A (en) * 1997-07-28 1999-02-25 에이치 제이 귄넬 Polishing Composition Including Tungsten Etching Inhibitor
KR20000022769A (en) * 1998-09-01 2000-04-25 고시야마 이사무 Polishing composition

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101178714B1 (en) 2008-12-12 2012-08-31 제일모직주식회사 Cmp slurry having improved polishing selectivity and dispersion stability

Also Published As

Publication number Publication date
KR20020010032A (en) 2002-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5038199B2 (en) Composition for oxide CMP
US6267909B1 (en) Planarization composition for removing metal films
US7708900B2 (en) Chemical mechanical polishing slurry compositions, methods of preparing the same and methods of using the same
EP2092034B1 (en) Chemical mechanical polishing slurry compositions, methods of preparing the same and methods of using the same
US8512593B2 (en) Chemical mechanical polishing slurry compositions, methods of preparing the same and methods of using the same
JP2005048125A (en) Cmp abrasive, polishing method, and production method for semiconductor device
US20020022369A1 (en) Polishing composition
KR100313573B1 (en) Composition for cmp polishing
KR100366304B1 (en) Composition for chemical mechanical polishing of insulating layer in semiconductor wafer
KR100466422B1 (en) Composition for chemical mechanical polishing
KR20000074300A (en) Composition for polishing
JP2001358100A (en) Cmp abrasive and polishing method of substrate
KR100497410B1 (en) Slurry Composition for Chemical Mechanical Polishing of Oxide with Enhanced Polishing Performance
KR20030043198A (en) Slurry Composition for Polishing Insulating Layer
KR100599855B1 (en) Composition for cmp polishing
KR100367830B1 (en) Composition for chemical mechanical polishing
KR100740898B1 (en) Chemical mechanical polishing slurry increasing the removal rate of interlayer dielectric film
KR100561568B1 (en) Composition for chemical mechanical polishing
JP4878728B2 (en) CMP abrasive and substrate polishing method
KR100565419B1 (en) Composition for cmp
KR101178716B1 (en) CMP slurry composition for polishing Poly silicon layer and polishing method using the same
JP2001002415A (en) Cmp polishing agent and method for polishing substrate
KR20100080095A (en) Cmp slurry composition for polishing metal wiring
KR20020008933A (en) Composition for cmp(chemical mechanical polishing)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
J204 Request for invalidation trial [patent]
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR INVALIDATION REQUESTED 20090427

Effective date: 20120928

J2X1 Appeal (before the patent court)

Free format text: INVALIDATION

J302 Written judgement (patent court)

Free format text: JUDGMENT (PATENT COURT) FOR INVALIDATION REQUESTED 20121207

Effective date: 20130627

J2X2 Appeal (before the supreme court)

Free format text: APPEAL BEFORE THE SUPREME COURT FOR INVALIDATION

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130913

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140917

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151124

Year of fee payment: 14

J221 Remand (intellectual property tribunal)

Free format text: REMAND (INTELLECTUAL PROPERTY TRIBUNAL) FOR INVALIDATION

J303 Written judgement (supreme court)

Free format text: JUDGMENT (SUPREME COURT) FOR INVALIDATION REQUESTED 20130726

Effective date: 20160128

J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR INVALIDATION REQUESTED 20160219

Effective date: 20160318