KR100459101B1 - 금속배선용 cmp 슬러리 조성물 - Google Patents

금속배선용 cmp 슬러리 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR100459101B1
KR100459101B1 KR10-2002-0028052A KR20020028052A KR100459101B1 KR 100459101 B1 KR100459101 B1 KR 100459101B1 KR 20020028052 A KR20020028052 A KR 20020028052A KR 100459101 B1 KR100459101 B1 KR 100459101B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
acid
pdta
slurry composition
peroxide
slurry
Prior art date
Application number
KR10-2002-0028052A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030014338A (ko
Inventor
이재석
도원중
노현수
이길성
이종원
윤보언
하상록
박준상
홍창기
Original Assignee
제일모직주식회사
삼성전자주식회사
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
Application filed by 제일모직주식회사, 삼성전자주식회사 filed Critical 제일모직주식회사
Priority to TW091115732A priority Critical patent/TW591089B/zh
Priority to CN02815444.4A priority patent/CN1243370C/zh
Priority to US10/485,500 priority patent/US6930054B2/en
Priority to EP02755950A priority patent/EP1421610B1/en
Priority to PCT/KR2002/001492 priority patent/WO2003015148A1/en
Priority to DE60215956T priority patent/DE60215956T2/de
Priority to IL16018402A priority patent/IL160184A0/xx
Priority to JP2003519982A priority patent/JP3987490B2/ja
Publication of KR20030014338A publication Critical patent/KR20030014338A/ko
Priority to IL160184A priority patent/IL160184A/en
Priority to US10/959,228 priority patent/US6953389B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100459101B1 publication Critical patent/KR100459101B1/ko
Priority to US11/148,670 priority patent/US7452815B2/en
Priority to JP2007109688A priority patent/JP2007243209A/ja

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
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/02Inorganic compounds ; Elemental compounds
    • C11D3/12Water-insoluble compounds
    • C11D3/14Fillers; Abrasives ; Abrasive compositions; Suspending or absorbing agents not provided for in one single group of C11D3/12; Specific features concerning abrasives, e.g. granulometry or mixtures
    • 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 과산화물, 무기산, 프로필렌다이아민테트라아세테이트(PDTA)-금속 착물, 카르복시산, 금속산화물 미분말, 및 탈이온수를 포함하는 금속배선용 CMP 슬러리 조성물로서, 상기 PDTA-금속 착물에 포함된 금속원자와 산소원자 간의 결합에너지가 O-W의 결합에너지 보다 작아 연마된 입자의 웨이퍼 표면으로의 재흡착을 방지함으로써 스크래치 감소 및 연마속도 향상에 기여하는 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물에 관한 것이며, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 금속배선 연마시 산화물 에로젼, 코로젼, 피치, 디싱 등의 문제없이 반도체 공정에서 요구되는 연마속도를 안정적으로 얻을 수 있게 해주며, 분산안정성이 우수하여 장기 보관에도 적합하다.

Description

금속배선용 CMP 슬러리 조성물{SLURRY COMPOSITION FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING OF METAL WIRING}
본 발명은 반도체 제조시 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정에 사용되는 슬러리 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 텅스텐이 증착된(deposited) 웨이퍼의 평탄화를 목적으로 하는 CMP 공정에 사용되는 슬러리에 관한 것이다.
텅스텐과 같은 금속층은 집적회로의 제조과정 중 다양한 목적으로 이용된다.예를 들어, 금속층은 반도체 웨이퍼의 전도성 디바이스들을 상호 연결시키거나 이를 구성할 때 사용된다. 현재 직접회로는 다이오드나 트랜지스터와 같은 디바이스들을 웨이퍼 내 또는 표면에 형성시켜 제조되며, 이때 상기 디바이스 전면에 절연물질 및 전도물질의 막을 형성시키는 공정이 반복된다. 집적회로 형성시 컨텍 홀이나 비아(via)의 특성은 절연물질에 의해서 결정되며, 절연물질을 관통하여 웨이퍼 표면상의 디바이스들의 적합한 부분들과 접촉하는 수직적 접속을 형성하기 위해서 비아들은 전도성 물질로 채워지게 된다. 알루미늄과 같은 물질은 배선용 금속으로서 비아 내부를 충분히 채울 수 없기 때문에, 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 적용할 수 있는 텅스텐을 이용하여 비아를 채우는 것이 일반적이며, 이러한 증착 과정 중 텅스텐은 비아 내부에 채워질 뿐만 아니라 절연층 위에도 쌓이게 된다. 비아가 텅스텐으로 채워진 다음에는 알루미늄 배선이 유전체층과 비아 위에 적층되며, 그 후 과량의 텅스텐이 제거된다.
일반적으로 반도체 공정에서 텅스텐을 제거하기 위한 방법으로는 반응 이온에칭(Reactive Ion Etching, RIE)법이 사용되어 왔으나, RIE 공정은 텅스텐을 오버에칭(over etching)하여 비아 내부의 텅스텐도 함께 제거하게 되며, 그 결과 그 위에 증착되는 알루미늄 배선과의 연결이 불량하게 되는 문제를 초래한다. 더욱이 텅스텐 RIE 공정 후, 웨이퍼 상에 남아있는 입자들은 반도체 회로에 치명적인 불량의 원인을 제공할 수 있다. 이러한 RIE 공정의 문제점을 해결하기 위해 도입된 것이 바로 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정이다.
CMP 공정은 반도체의 고집적화와 다층화로 인하여 도입된 공정으로 반도체웨이퍼 표면을 폴리우레탄 재질의 연마패드에 접촉시킨 상태에서 회전 및 직선운동을 혼합한 오비탈 운동을 실시하면서 연마제와 각종 화합물이 함유된 슬러리를 이용하여 평탄하게 연마하는 공정을 말한다. 일반적으로 CMP 공정에 사용되는 슬러리(이하, 'CMP 슬러리'라 함)는 화학적 연마와 기계적 연마를 동시에 수행하게 되는데, 에천트 및 산화제, 산, 분산제 등의 성분들이 화학적 연마 역할을 하게 되며, 연마입자인 금속산화물 미분말이 기계적 연마 역할을 하게 된다. 이러한 두 가지 역할에 의해 웨이퍼 표면의 돌출된 부분을 선택적으로 식각 및 연마함으로써 최적화된 평탄화를 달성하게 된다.
CMP 슬러리는 연마대상에 따라 분류할 수 있는데, 절연층인 SiO2등을 연마하는 산화물 연마용 슬러리와 텅스텐이나 알루미늄 층을 연마하는 금속 연마용 슬러리로 크게 나뉘어지며, 이들의 조성은 화학적 작용을 하는 화합물에 있어서 차이가 난다.
한편, 기존의 금속연마용 슬러리는 몇 가지 한계점을 가지고 있는데, 그 중에서 대표적인 것이 금속과 배리어 금속(barrier metal) 및 유전층의 연마속도 차이에 의해 발생하는 산화물 에로젼(oxide erosion)과 산화제에 의한 금속의 부식에 의해 금속층의 두께가 감소하는 코로젼(corrosion) 현상이다. 에로젼이나 코로젼 발생시 그 위에 증착되는 알루미늄이나 텅스텐과의 접촉이 잘 이루어지지 않아 결국 반도체 회로 작동에 문제가 발생하게 된다. 이와 같은 문제의 주요 원인은 슬러리에 첨가된 산화제의 산화력이 지나치게 높기 때문이다. 즉, 지금까지는 반도체 공정에서 요구되는 연마속도를 확보하기 위해서 산화제를 다량으로 첨가하거나 매우 강한 산화제를 사용함으로써 슬러리의 산화력을 증가시키는데 주로 의존하여 왔는데, 그 결과 산화물 에로젼, 코로젼, 피트(pit), 디싱(dishing) 등이 수반될 수 밖에 없었다. 금속층의 CMP 공정에서 일어나는 산화물 에로젼과 코로젼 현상을 도 1a 및 1b에 각각 개략적으로 도시하였다.
이외에도, 금속배선용 CMP 슬러리는 텅스텐의 연마를 원활히 하기 위해 산성 조건에서 제조되는 것이 일반적인데, 낮은 pH에서는 연마입자의 분산안정성이 저하되며, 분산안정성이 열세한 슬러리는 연마재현성이 크게 떨어질 수 밖에 없었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산화제로서 소량의 과산화물과 무기산을 사용하는 비선택성 금속층 연마용 슬러리 조성물에 프로필렌다이아민테트라아세테이트-금속 착물과 카르복시산을 첨가함으로써 연마속도와 평탄성을 개선함과 동시에 분산안정성 및 연마재현성을 향상시키는 것이다.
즉, 본 발명은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정에 사용되는 금속층 연마용 슬러리로서, 과산화물, 무기산, 프로필렌다이아민테트라아세테이트-금속 착물, 카르복시산, 및 금속산화물 미분말을 필수성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP용 슬러리 조성물에 관한 것이다.
도 1a 및 1b는 각각 금속층의 CMP 공정에서 일어나는 산화물 에로젼(oxide erosion)과 코로젼(corrosion) 현상을 도시한 개략도;
도 2는 본 발명의 슬러리를 이용한 금속층 연마시 PDTA-Fe가 작용하는 메카니즘을 도시한 개략도;
도 3은 PDTA-Fe 첨가량에 따른 연마속도 변화를 도시한 그래프; 및
도 4는 말산의 첨가량에 따른 연마재현성 변화를 도시한 그래프이다.
본 발명의 슬러리 조성물은 마일드한 산화제로서 과산화물과 무기산을 혼합하여 사용하고, 슬러리의 분산안정성을 향상시키는 분산제 역할을 함과 동시에 연마된 입자의 재흡착을 방지함으로써 스크래치 감소 및 연마속도 향상에 기여하는 프로필렌다이아민테트라아세테이트(PDTA)를 리간드로 포함하는 금속착물, 연마재현성 및 슬러리의 분산안정성을 향상시키는 역할을 하는 카르복시산, 연마제인 금속산화물 미분말 등을 탈이온수(de-ionized water)에 분산시켜 제조된다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 피연마 대상인 금속 표면을 산화시키는 산화제로서 과산화수소(hydrogen peroxide), 과산화벤조일(benzoyl peroxide), 과산화칼슘(calcium peroxide), 과산화바륨(barium peroxide), 과산화나트륨(sodium peroxide) 등과 같은 과산화물 계열의 산화제를 사용하며, 산화력과 슬러리의 분산안정성 측면에서 과산화수소가 가장 바람직하다. 과산화수소는 높은 산화전위 값을 가지고 있으나 산화속도가 낮아 슬러리에 과량 첨가하지 않는 한 상술한 바와 같은 문제를 일으키지 않는다. 본 발명의 슬러리 조성물에 있어서 상기 과산화물의 함량은 0.5~5wt%인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 슬러리의 산화력을 보완하기 위해서 질산(nitric acid), 황산(sulfuric acid), 염산(hydrochloric acid), 인산(phosphoric acid) 등과 같은무기산을 적어도 한 가지 이상을 상기 과산화물과 함께 사용하는데, 연마 후 오염에 의한 문제점 등을 고려시 질산을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 본 발명에 사용된 무기산은 산화제로서의 역할 뿐 아니라 텅스텐이 쉽게 산화되도록 pH를 조절해주는 역할도 한다. 이러한 무기산은 바람직하게는 전체 슬러리 조성물의 0.001~5.0wt%가 되도록 첨가되며, 0.001wt%~3.0wt%를 첨가하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 슬러리 조성물에 있어서, 산화제 성분, 즉 과산화물과 무기산의 첨가량이 각각 상술한 범위를 초과할 경우에는 슬러리의 산화력이 너무 강하여 산화물 에로젼, 코로젼, 피치, 디싱 등이 일어날 수 있으며, 이보다 소량 첨가시에는 반도체 공정에서 요구되는 연마속도를 달성할 수 없다.
본 발명에서와 같이 소량의 과산화물과 무기산을 산화제로 포함하는 슬러리는 금속층 및 접착층인 Ti/TiN 층의 연마속도가 거의 동일하여 산화물 에로젼과 같은 문제를 방지하는데는 효과적이나, 그 반면 연마속도가 너무 낮아 반도체 공정 적용에 부적합한 면이 있다. 하지만 연마속도를 개선하기 위해서 산화제를 과도하게 첨가하게 되면, 상술한 바와 같은 각종 문제가 발생될 뿐만 아니라 너무 강한 산도 때문에 슬러리 취급에도 어려움이 있다. 본 발명에서는 소량의 마일드한 산화제를 사용하는 대신에 프로필렌다이아민테트라아세테이트(PDTA)를 리간드로 포함하는 금속착물(이하, 'PDTA-M 착물'이라 함)로서, O-M의 결합에너지가 O-W의 결합에너지 보다 작은 것을 특징으로 하는 금속착물을 슬러리에 첨가함으로써 이러한 문제 없이 반도체 공정에 요구되는 연마속도를 효과적으로 달성할 수 있었다.
상기 PDTA-M 착물이 연마속도 향상에 기여하는 이유는 PDTA 리간드가 슬러리의 기계적 연마 작용에 의해 텅스텐 표면으로부터 탈리된 산화물(WxOy)과 착체를 형성하여 탈리된 연마 산화물을 반응계로부터 계속적으로 제거해 줌으로써 산화반응을 촉진하기 때문이라고 여겨진다. 일반적으로, 연마 메카니즘에 있어서 아무리 산화력이 우수한 산화제를 사용한 슬러리라 할지라도 연마 초기에는 높은 연마속도를 가지지만 연마가 진행될 수록 슬러리 내에 연마 산화물의 농도가 증가되면 피연마 표면으로의 연마 산화물의 재흡착이 일어나 연마가 더 이상 진행되지 않는 것으로 알려져 있다. 본 발명은 바로 이러한 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, PDTA가 4개의 리간드원자를 가지고 있는 여러자리리간드로서 용이하게 착체를 형성할 수 있을 뿐만 아니라, PDTA-Fe를 예로 들어 생각해볼 때, O-Fe의 결합에너지가 93.3kcal/mol인 것에 비해 O-W의 결합에너지가 160kcal/mol이기 때문에 반응계에서 PDTA가 Fe와의 착체에서 W과의 착체로 용이하게 전환될 수 있음에 착안하여, PDTA-M 착물 첨가에 의해 연마재현성 및 금속 연마시 발생하는 선택비의 문제를 크게 개선할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에 유용한 PDTA-M 착물로는 PDTA-Fe가 경제적인 측면 및 탈리된 산화물의 흡착효율을 고려해볼 때 가장 바람직하나, Fe 이외에도 PDTA와 착물을 형성할 수 있고 O와의 결합에너지가 O-W의 결합에너지 보다 작은 금속이라면 어느 것이라도 가능하며, 예를 들면 PDTA-Ni, PDTA-Co 등이 사용가능하다. 참고로, 본 발명의 슬러리를 이용한 금속층 연마시 PDTA-Fe의 작용 메카니즘을 도 2에 간략히 도시하였다.
나아가, 상기 PDTA-M 착물은 슬러리의 저장 안정성을 크게 향상시키는 역할을 하여, 슬러리를 장기 보관 후 연마시에도 스크래치 및 연마속도 등의 연마재현성이 일정하게 유지되는 효과가 있다. 일반적으로 실리카(silica)를 연마제로 사용할 경우, 실리카의 등전위점이 pH 2∼4 범위에서 절대값이 가장 작기 때문에 금속배선 연마용 슬러리에 요구되는 산성 pH에서 분산안정성이 떨어지게 된다. 따라서, 시간이 경과함에 따라 연마제의 재응집이 자발적으로 일어나게 되어, 슬러리를 장기 보관시 연마제의 거대입자가 형성되고, 이로 인하여 스크래치 및 침강현상이 발생하는 것이 문제가 되었다. 그러나, 본 발명에서와 같이 PDTA-M 착물이 첨가되면 연마입자 간의 재응집을 방지하는 완충 및 방해 역할을 함으로써 슬러리의 장기 보관안정성을 향상시키게 된다.
상기 PDTA-M 착물의 첨가량은 전체 슬러리 조성물의 0.001wt%~0.5wt%인 것이 바람직하며, 0.05wt%~0.3wt%를 첨가하는 것이 보다 바람직하다. 상기 범위보다 과량 첨가시 금속 불순물의 증가로 인하여 반도체 제조에 대한 신뢰성이 떨어질 수 있는 반면, 소량 첨가시에는 탈리된 산화물과의 착체 형성 효율이 감소되고 분산안정성을 향상시키는 효과가 저하될 수 있다.
한편, 본 발명에서는 연마재현성 및 슬러리의 안정성을 개선하기 위한 안정제로서 적어도 하나 이상의 카르복시기를 갖는 카르복시산을 첨가한다. 산화제로서 과산화수소와 무기산을 동시에 사용할 경우 과산화수소가 물로 분해되어 슬러리의 산화력이 감소될 수 있다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 개선하고자 아세트산(acetic acid), 시트르산(citric acid), 글루타르산(glutaric acid),글리콜산(glycolic acid), 포름산(formic acid), 젖산(lactic acid), 말산(malic acid), 말레산(maleic acid), 옥살산(oxalic acid), 프탈산(phthalic acid), 숙신산(succinic acid), 타르타르산(tartaric acid) 등과 같이 적어도 하나 이상의 카르복시기를 갖는 카르복시산을 슬러리에 첨가하며, 이 중에서 말산을 첨가하는 것이 가장 효과적이다. 이러한 카르복시산은 본 발명의 슬러리 조성물의 0.1~10wt%로 첨가하는 것이 바람직하며, 0.1~2wt%를 첨가하는 것이 보다 바람직하다. 상기 범위보다 과량 첨가시에는 슬러리의 분산안정성이 오히려 저하될 수 있으며, 소량 첨가시에는 본 발명에서 얻고자 하는 효과를 얻을 수 없다.
본 발명에 있어서, 산화된 피연마물을 탈리시키기는 연마제로는 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아 등의 금속산화물의 미분말을 사용할 수 있으며, 그 중에서 실리카를 사용시 분산안정이 우수하고 스크래치가 적어 가장 만족스러운 결과를 얻을 수 있다. 금속산화물의 첨가량은 슬러리 조성물의 0.1wt%∼10wt%인 것이 바람직하며, 1wt%∼7wt%를 첨가하는 것이 보다 바람직하다. 상기 범위보다 과량 첨가시 슬러리의 분산안정성이 떨어지거나 연마 특성에 있어서 스크래치 및 산화물 에로젼 등의 문제를 가질 수 있으며, 소량 첨가시에는 반도체 공정에서 요구되는 연마속도를 얻기 어렵다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
후술하는 실시예에서 슬러리의 연마특성은 다음과 같은 조건하에 평가되었다:
o 연마기 Model: 6EC(STRASBAUGH社)
o 연마조건:
- Pad type: IC1400/SubaⅣ Stacked(Rodel社)
- Platen Speed: 75rpm
- Quill Speed: 35rpm
- Pressure: 4psi
- Back Pressure: 0psi
- Temperature: 25℃
- Slurry flow: 250㎖/min
o 연마대상: 시료 웨이퍼는 W 블랭킷 웨이퍼(W blanket wafer)로 폴리-Si 기판(substrate) 위에 HTO를 1000Å 두께로 증착한 후, TiN과 W을 각각 1,000Å과 10,000Å 두께로 증착하여 제작하였다.
실시예 1: PDTA-Fe 첨가량에 따른 연마속도 변화
시판 Aerosil 90G (Degussa社) 50g, 탈이온수 915.7g, 말산 10.0g, 질산 0.3g, 및 과산화수소 20.0g의 혼합물을 2ℓ의 폴리에틸렌 플라스크에 투입 후 2,000rpm에서 2시간 동안 교반한 다음, 고압분산법을 이용하여 1,200psi에서 1회 분산시켰다. 이렇게 해서 얻어진 슬러리를 1㎛ 필터를 이용하여 필터링한 후,PDTA-Fe를 0.0g, 0.02g, 4.0g, 및 10.0g 씩 첨가한 다음, 상술한 조건에서 2분간 연마를 수행하고 연마특성을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1 및 도 3에 나타내었다.
슬러리 PDTA-Fe W 연마속도 P-TEOS 연마속도
0.0g 863Å/min 48Å/min
0.02g 1,006Å/min 53Å/min
4.0g 2,445Å/min 87Å/min
10.0g 2,718Å/min 105Å/min
*P-TEOS: 폴리-테트라에틸오르쏘실리케이트(poly-tetraethylorthosilicate)
실시예 2: PDTA-Fe가 산화물 에로젼 및 코로젼에 미치는 영향
상기 실시예 1의 슬러리 Ⅲ, 및 PDTA-Fe 대신에 Fe(NO3)3또는 KIO3가 첨가된 것을 제외하고는 그와 동일한 조성의 슬러리를 사용하여 0.2um의 선폭을 갖는 패턴 웨이퍼를 상술한 조건에서 연마 후 연마특성을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
시료 PDTA-Fe Fe(NO3)3 KIO3 W 연마속도 산화물 에로젼 코로젼 속도
1 4.0g 0.0g 0.0g 2,486Å/min 85Å 10Å/min
2 0.0g 15.0g 0.0g 2,445Å/min 460Å 120Å/min
3 0.0g 0.0g 20.0g 2,718Å/min 328Å 150Å/min
실시예 3: 말산의 첨가량에 따른 연마재현성 변화
말산의 첨가량을 달리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 슬러리 Ⅲ과 동일한 조성의 슬러리를 제조하여 연마특성을 평가하였다. 그 결과를 도 4에 도시하였다.
실시예 4: PDTA-Fe가 슬러리의 분산안정성에 미치는 영향
PDTA-Fe가 첨가된 상기 실시예 1의 슬러리 Ⅲ, 및 대조군으로서 PDTA-Fe가 첨가되지 않은 것을 제외하고는 그와 동일한 조성의 슬러리에 대하여 각각 제조 후 30일, 60일, 120일 경과시점에 연마특성을 평가하는 한편, 평균 입자크기를 Ostuka사의 ELS8000으로 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
시료 PDTA-Fe 경과일 W 연마속도 평균입자크기
1 0.0g 0일 863Å/min 185nm
2 4.0g 0일 2,445Å/min 185nm
3 0.0g 30일 425Å/min 210nm
4 4.0g 30일 2,375Å/min 186nm
5 0.0g 60일 388Å/min 248nm
6 4.0g 60일 2,485Å/min 188nm
7 0.0g 120일 376Å/min 447nm
8 4.0g 120일 2,418Å/min 188nm
실시예 5: 과산화수소와 질산의 첨가량에 따른 슬러리의 연마특성
과산화수소와 질산의 첨가량을 달리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 슬러리 Ⅲ과 동일한 조성의 슬러리를 제조하여 연마특성을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
시료 과산화수소 질산 W 연마속도 코로젼 속도 산화물 에로젼
1 20g 0.3g 2,486Å/min 10Å/min 85Å
2 60g 0.3g 3,253Å/min 130Å/min 684Å
3 2g 0.3g 637Å/min 4Å/min 62Å
4 20g 0.005g 1,204Å/min 5Å/min 47Å
5 20g 0.8g 2,765Å/min 8Å/min 116Å
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 금속배선 연마시 산화물 에로젼, 코로젼, 피치, 디싱 등의 문제없이 반도체 공정에서 요구되는 연마속도를 안정적으로 얻을 수 있게 해주며, 분산안정성이 우수하여 장기 보관에도 적합하다.

Claims (8)

  1. 과산화물, 무기산, 금속원자와 산소원자 간의 결합에너지가 O-W의 결합에너지보다 작은 프로필렌다이아민테트라아세테이트(PDTA)-금속 착물, 카르복시산, 금속산화물 미분말, 및 탈이온수를 포함하는 금속배선용 CMP 슬러리 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 과산화물 0.5~5wt%;
    상기 무기산 0.001~5.0wt%;
    상기 PDTA-금속 착물 0.001wt%~0.5wt%;
    상기 카르복시산 0.1~10wt%; 및
    상기 금속산화물 미분말 0.1wt%∼10wt%
    를 포함하고, 나머지가 탈이온수인 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 과산화물이 과산화수소(hydrogen peroxide), 과산화벤조일(benzoyl peroxide), 과산화칼슘(calcium peroxide), 과산화바륨(barium peroxide) 및 과산화나트륨(sodium peroxide)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 무기산이 질산(nitric acid), 황산(sulfuric acid),염산(hydrochloric acid) 및 인산(phosphoric acid)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 PDTA-금속 착물이 PDTA-Fe, PDTA-Ni 또는 PDTA-Co인 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 카르복시산이 적어도 하나 이상의 카르복시기를 갖는 유기산으로, 아세트산(acetic acid), 시트르산(citric acid), 글루타르산(glutaric acid), 글리콜산(glycolic acid), 포름산(formic acid), 젖산(lactic acid), 말산(malic acid), 말레산(maleic acid), 옥살산(oxalic acid), 프탈산(phthalic acid), 숙신산(succinic acid) 및 타르타르산(tartaric acid)으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 금속산화물 미분말이 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물.
  8. 제 2항에 있어서, 상기 PDTA-금속 착물의 함량이 0.05~0.3wt%인 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물.
KR10-2002-0028052A 2001-08-09 2002-05-21 금속배선용 cmp 슬러리 조성물 KR100459101B1 (ko)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW091115732A TW591089B (en) 2001-08-09 2002-07-15 Slurry composition for use in chemical mechanical polishing of metal wiring
JP2003519982A JP3987490B2 (ja) 2001-08-09 2002-08-06 金属配線用cmpスラリー組成物
EP02755950A EP1421610B1 (en) 2001-08-09 2002-08-06 Slurry composition for use in chemical mechanical polishing of metal wiring
PCT/KR2002/001492 WO2003015148A1 (en) 2001-08-09 2002-08-06 Slurry composition for use in chemical mechanical polishing of metal wiring
DE60215956T DE60215956T2 (de) 2001-08-09 2002-08-06 Schlämmzusammensetzung zur verwendung beim chemisch-mechanischen polieren von metallverdrahtung
IL16018402A IL160184A0 (en) 2001-08-09 2002-08-06 Slurry composition for use in chemical mechanical polishing of metal wiring
CN02815444.4A CN1243370C (zh) 2001-08-09 2002-08-06 用于金属布线的化学机械抛光的浆液组合物
US10/485,500 US6930054B2 (en) 2001-08-09 2002-08-06 Slurry composition for use in chemical mechanical polishing of metal wiring
IL160184A IL160184A (en) 2001-08-09 2004-02-02 Dilute mixture compound for use in chemical mechanical polishing of metal wire
US10/959,228 US6953389B2 (en) 2001-08-09 2004-10-06 Metal CMP slurry compositions that favor mechanical removal of oxides with reduced susceptibility to micro-scratching
US11/148,670 US7452815B2 (en) 2001-08-09 2005-06-09 Methods of forming integrated circuit devices having polished tungsten metal layers therein
JP2007109688A JP2007243209A (ja) 2001-08-09 2007-04-18 金属配線用cmpスラリー組成物

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010047895 2001-08-09
KR20010047895 2001-08-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030014338A KR20030014338A (ko) 2003-02-17
KR100459101B1 true KR100459101B1 (ko) 2004-12-03

Family

ID=27718453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0028052A KR100459101B1 (ko) 2001-08-09 2002-05-21 금속배선용 cmp 슬러리 조성물

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR100459101B1 (ko)
IL (1) IL160184A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101279970B1 (ko) 2008-12-31 2013-07-05 제일모직주식회사 금속 배선 연마용 cmp 슬러리 조성물

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6953389B2 (en) * 2001-08-09 2005-10-11 Cheil Industries, Inc. Metal CMP slurry compositions that favor mechanical removal of oxides with reduced susceptibility to micro-scratching
KR100516887B1 (ko) * 2002-12-10 2005-09-23 제일모직주식회사 금속배선층 연마용 cmp 슬러리 조성물

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5858813A (en) * 1996-05-10 1999-01-12 Cabot Corporation Chemical mechanical polishing slurry for metal layers and films
KR20000022769A (ko) * 1998-09-01 2000-04-25 고시야마 이사무 연마용 조성물
US6083840A (en) * 1998-11-25 2000-07-04 Arch Specialty Chemicals, Inc. Slurry compositions and method for the chemical-mechanical polishing of copper and copper alloys
KR20010109960A (ko) * 2000-06-05 2001-12-12 윤종용 금속막의 화학 및 기계적 연마용 슬러리 및 그 제조방법과상기 슬러리를 이용한 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5858813A (en) * 1996-05-10 1999-01-12 Cabot Corporation Chemical mechanical polishing slurry for metal layers and films
KR20000022769A (ko) * 1998-09-01 2000-04-25 고시야마 이사무 연마용 조성물
US6083840A (en) * 1998-11-25 2000-07-04 Arch Specialty Chemicals, Inc. Slurry compositions and method for the chemical-mechanical polishing of copper and copper alloys
KR20010109960A (ko) * 2000-06-05 2001-12-12 윤종용 금속막의 화학 및 기계적 연마용 슬러리 및 그 제조방법과상기 슬러리를 이용한 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101279970B1 (ko) 2008-12-31 2013-07-05 제일모직주식회사 금속 배선 연마용 cmp 슬러리 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030014338A (ko) 2003-02-17
IL160184A (en) 2008-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007243209A (ja) 金属配線用cmpスラリー組成物
EP0844290B1 (en) A composition and slurry useful for metal CMP
US5980775A (en) Composition and slurry useful for metal CMP
US7754098B2 (en) Chemical-mechanical polishing composition and method for using the same
TW201309787A (zh) 一種鎢研磨用cmp漿料組合物
KR101266537B1 (ko) 금속 배선 연마용 cmp 슬러리 조성물
KR100459101B1 (ko) 금속배선용 cmp 슬러리 조성물
KR101279966B1 (ko) 금속 배선 연마용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
KR100600598B1 (ko) 텅스텐 배선 연마용 슬러리 조성물
KR100725550B1 (ko) 구리 배선 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 금속배선 연마 방법
KR100552381B1 (ko) 금속 cmp 슬러리 조성물
KR100552380B1 (ko) 금속배선용 cmp 슬러리 조성물
KR100725552B1 (ko) 텅스텐 cmp 슬러리 조성물
KR100565424B1 (ko) 분산안정성을 개선한 금속배선 연마용 cmp 슬러리
KR100546788B1 (ko) 고선택비를 나타내는 금속 배선 연마용 슬러리 조성물
KR100565426B1 (ko) 텅스텐 배선 연마용 cmp 슬러리
KR101279970B1 (ko) 금속 배선 연마용 cmp 슬러리 조성물
KR100699185B1 (ko) 금속배선 연마용 cmp 슬러리
KR100660753B1 (ko) 분산안정성이 향상된 텅스텐 또는 알루미늄 배선용 cmp 전구체 조성물 및 슬러리 조성물
KR100458756B1 (ko) 반도체 소자의 금속배선 연마용 cmp 슬러리
KR100811122B1 (ko) Cmp 연마용 슬러리 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121031

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131031

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141031

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151030

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181031

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191031

Year of fee payment: 16