KR100600598B1 - Slurry Composition for Chemical Mechanical Polishing of Tungsten Wire - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연마능 및 연마 재현성이 우수하면서도 연마결함을 야기시키지 않는 금속 CMP(Metal Chemical Mechanical Polishing) 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산화제로서 무기산 및 과산화 화합물, 1 이상의 카르복시기를 가지는 유기산 화합물, 연마제로서 금속산화물 및 탈이온수를 포함한 금속 CMP용 슬러리 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 조성물은 화학적 연마능이 뛰어날 뿐만 아니라, CMP 공정에 적용시 발생하는 옥사이드 이로젼, 부식, 피트, 디싱, 스크래치 등의 연마결함을 현저히 감소시킬 수 있고, 슬러리의 저장안정성 및 연마재현성이 현저히 향상된다.The present invention relates to a metal CMP (Metal Chemical Mechanical Polishing) slurry composition excellent in polishing performance and polishing reproducibility, but does not cause polishing defects, and more particularly, an inorganic acid and a peroxide compound, an organic acid compound having at least one carboxyl group as an oxidizing agent, A slurry composition for metal CMP containing a metal oxide and deionized water as an abrasive. The composition according to the present invention not only has excellent chemical polishing ability, but also significantly reduces polishing defects such as oxide erosion, corrosion, pits, dishing, scratches, and the like, which are generated when applied to the CMP process, and the storage stability and abrasive reproducibility of the slurry. Significantly improved.

Description

텅스텐 배선 연마용 슬러리 조성물 {Slurry Composition for Chemical Mechanical Polishing of Tungsten Wire}Slurry Composition for Chemical Mechanical Polishing of Tungsten Wire

도 1은 금속 CMP 공정에 의해 옥사이드 이로젼이 일어난 소자의 단면을 모식적으로 나타낸 도이고, 도 2는 금속 CMP 공정에 의해 부식이 일어난 소자의 단면을 모식적으로 나타낸 도이다.FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of a device in which oxide erosion has occurred by a metal CMP process, and FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section of a device in which corrosion occurs by a metal CMP process.

본 발명은 연마력 및 연마 재현성이 우수하면서도 흠결을 야기시키지 않는 금속 CMP(Metal Chemical Mechanical Polishing) 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산화제로서 무기산 및 과산화 화합물, 1 이상의 카르복시기를 가지는 유기산 화합물, 연마제로서 금속산화물 및 탈이온수를 포함한 금속 CMP용 슬러리 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a metal CMP (Metal Chemical Mechanical Polishing) slurry composition having excellent polishing power and polishing reproducibility but not causing defects. More specifically, the present invention relates to an inorganic acid and a peroxide compound as an oxidizing agent, an organic acid compound having at least one carboxyl group, and an abrasive. It relates to a slurry composition for metal CMP containing a metal oxide and deionized water.

IC 회로의 집적도 증가를 위해 개발된 집적회로의 다중막 연마공정 또는 이중상감공정 등에서는 웨이퍼 표면의 평탄화를 위해 주로 CMP 공정이 사용된다. CMP 공정이란, 반도체 제조시 웨이퍼 표면을 연마패드와 슬러리를 사용하여 평탄화하는 연마 방법으로, 연마패드와 웨이퍼를 접촉시키고, 이들을 회전 및 직선운동을 혼합한 오비탈 운동을 실시하여 웨이퍼를 기계적 및 화학적으로 연마하는 공정을 말하는 바, 이 때, 상기 슬러리는 일반적으로 물리적 연마작용을 하는 연마제 (abrasive) 및 화학적 연마작용을 하는 활성 성분, 예를 들어 에쳔트 (etchant) 또는 산화제를 포함하고 있어, 물리화학적으로 웨이퍼 표면 상의 돌출된 부분을 선택적으로 식각함으로써 평탄한 표면을 제공하게 된다.In the multi-layer polishing process or double damascene process of the integrated circuit developed to increase the integration degree of the IC circuit, the CMP process is mainly used to planarize the wafer surface. The CMP process is a polishing method in which the surface of a wafer is planarized using a polishing pad and a slurry during semiconductor manufacturing. The polishing pad and the wafer are brought into contact with each other, and the wafers are mechanically and chemically processed by performing an orbital movement in which rotation and linear motions are mixed. In the polishing process, the slurry generally contains an abrasive which is physically abrasive and an active ingredient which is chemically polished, for example, an etchant or an oxidizing agent, Thereby selectively etching the protruding portions on the wafer surface to provide a flat surface.

CMP 슬러리는 연마대상에 따라 절연층인 SiO2 층을 연마하는 옥사이드 CMP 슬러리와 텅스텐 또는 알루미늄층을 연마하는 금속 CMP 슬러리로 나눌 수 있는데, 이 중, 금속 CMP 슬러리는 특히 텅스텐 연결점(interconnects) 및 텅스텐 접점/비아 플러그(contacts/via plug)의 형성시 텅스텐의 연마를 위해 바람직한 방법으로 주목을 받고 있다. 주로 CVD (Chemical Vapor Deposition:화학증착)에 의해 형성되는 텅스텐 연결점 등의 경우, 증착 후 다음 공정을 위해 절연층 표면에 잔류하는 텅스텐을 제거하여 웨이퍼를 평탄하게 해야 하는데, 텅스텐 제거시 CMP 공정을 사용할 경우, 절연물질에는 영향을 미치지 않고 선택적으로 텅스텐만을 연마해 낼 수 있어 유리하며, 특히 반응이온에칭(reactive ion etching: RIE)과 비교하여 비아 내부의 텅스텐이 제거되는, 이른바, 오버에칭 (over etching)의 문제를 피할 수 있고, 이온에칭 후 웨이퍼 상 잔존하는 입자로 인한 불량발생 위험을 없앨 수 있는 등의 장점이 있다.CMP slurries can be divided into oxide CMP slurries for polishing the SiO 2 layer, which is an insulating layer, and metal CMP slurries for polishing tungsten or aluminum, depending on the polishing object. Among these, metal CMP slurries are especially tungsten interconnects and tungsten Attention has been drawn to the preferred method for polishing tungsten in the formation of contacts / via plugs. In the case of tungsten junctions mainly formed by CVD (Chemical Vapor Deposition), the wafer should be flattened by removing tungsten remaining on the surface of the insulating layer for the next process after deposition. In this case, only tungsten can be selectively polished without affecting the insulating material, and so-called over etching, in which the tung inside the via is removed, in particular compared to reactive ion etching (RIE). ) Can be avoided and the risk of defects caused by particles remaining on the wafer after ion etching can be eliminated.

그러나, 일반적으로 연마제, 산화제, 및 탈이온수 등을 포함하고 있는 상기 금속 CMP 슬러리는 높은 연마속도를 얻기 위해서는 산화제의 산화력을 높이거나 과량의 산화제를 사용하고 있으며, 산화제의 산화력을 증가시키기 위한 촉매를 추가로 사용하고 있다. 예를 들어, 미국특허 제 5,980,775호 및 제 5,958,288호는 산화제로써 과산화 화합물을 사용하면서 금속촉매를 추가로 함유하여 산화력을 크게 증가시킨 슬러리를 개시하고 있으며, 미국특허 제 5,340,370호 및 제 5,527,423호는 단일 산화제를 이용하면서 높은 연마속도를 얻기 위하여 과량의 산화제를 첨가한 슬러리를 개시하고 있다. 그러나, 상기 종래기술과 같이, 높은 연마속도를 얻기 위해서 슬러리의 산화력을 증가시킨 금속 연마용 슬러리는 연마시 절연층의 옥사이드 이로젼(oxide erosion: 도 1 참조), 금속층의 감소를 가져오는 부식(corrosion: 도 2 참조), 피트(pit), 디싱(dishing), 스크래치 등과 같은 결함을 초래하는 문제점이 있으며, 또한, 과량의 산화제 존재시 슬러리의 분산 안정성 및 연마재현성이 크게 떨어지는 문제가 있다.However, in general, the metal CMP slurry containing abrasives, oxidants, and deionized water is used to increase the oxidizing power of the oxidizing agent or to use an excessive amount of oxidizing agent in order to obtain a high polishing rate. It is additionally used. For example, U.S. Pat.Nos. 5,980,775 and 5,958,288 disclose slurries that significantly increase the oxidative power by additionally containing metal catalysts while using peroxide compounds as oxidants, and U.S. Pat.Nos. 5,340,370 and 5,527,423 are single. A slurry in which an excess of an oxidant is added to obtain a high polishing rate while using an oxidant is disclosed. However, as in the prior art, a metal polishing slurry in which the oxidation power of the slurry is increased in order to obtain a high polishing rate is obtained by the oxide erosion of the insulating layer (see FIG. 1) and corrosion resulting in a reduction of the metal layer. corrosion (refer to FIG. 2), pit, dishing, scratching, and other defects, and the like, and in the presence of an excessive amount of oxidant, there is a problem in that the dispersion stability and abrasive reproducibility of the slurry are greatly deteriorated.

또한, 연마 메카니즘에 있어서 높은 산화력을 가진 산화제를 사용한 슬러리의 경우에도 연마초기에는 높은 연마속도를 가지지만 연마가 진행되면서 슬러리 내에 연마된 금속산화물의 농도가 증가하여 연마된 금속산화물이 피연마체의 표면에 재흡착하는 현상이 일어나 연마가 더 이상 진행되지 않아 연마 재현성이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, even in the case of a slurry using an oxidizing agent having a high oxidizing power in the polishing mechanism, although the initial polishing rate has a high polishing rate, the concentration of the metal oxide polished in the slurry increases as polishing progresses, so that the surface of the polished metal oxide is polished. Re-adsorption occurs in the polishing does not proceed further polishing has a problem of poor polishing reproducibility.

따라서, CMP 공정분야에서는, 과량의 산화제 또는 지나치게 높은 산화력을 가진 산화제를 사용하지 않으면서도, 높은 연마속도를 제공할 수 있을 뿐만 아니 라, 슬러리의 분산안정성 및 연마 재현성도 우수한 금속 CMP용 슬러리 조성물에 대한 요구가 있어왔다.Therefore, in the CMP process field, it is possible to provide a high polishing rate without using excessive oxidizing agent or an oxidizing agent having an excessively high oxidizing power, and to provide a slurry composition for metal CMP having excellent slurry dispersion stability and polishing reproducibility. There has been a demand.

본 발명자들은 전술한 문제들을 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 산화제로서 무기산 및 과산화 화합물을 사용하고, 글리콜산과 같이 1 이상의 카르복시기를 포함한 유기산 화합물을 함유한 슬러리 조성물의 경우, 과량의 산화제를 사용하지 않고도 높은 연마속도를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 연마시 결함이 현저히 감소하고, 수득된 슬러리 조성물의 분산안정성 및 저장안정성이 크게 향상되며, 연마 재현성 또한 우수하다는 사실을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors earnestly studied to solve the above problems, and as a result, in the case of a slurry composition containing an inorganic acid and a peroxide compound as the oxidizing agent, and an organic acid compound containing at least one carboxyl group such as glycolic acid, without using an excess oxidizing agent, In addition to providing a high polishing rate, defects during polishing were significantly reduced, dispersion stability and storage stability of the obtained slurry composition were greatly improved, and polishing reproducibility was also excellent, and the present invention was completed.

결국 본 발명은 연마성능, 저장안정성 및 연마 재현성이 우수하고, 연마시 결함을 크게 줄일 수 있는 금속 CMP 슬러리를 제공하기 위한 것이다.
After all, the present invention is to provide a metal CMP slurry excellent in polishing performance, storage stability and polishing reproducibility, and can greatly reduce defects during polishing.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 측면은 산화제로서 무기산 및 과산화 화합물, 1 이상의 카르복시기를 가지는 유기산 화합물, 연마제 및 탈이온수를 포함한 금속 CMP용 슬러리 조성물에 관한 것이다.One aspect of the present invention for achieving the above object relates to a slurry composition for metal CMP comprising an inorganic acid and a peroxide compound, an organic acid compound having at least one carboxyl group as an oxidizing agent, an abrasive and deionized water.

본 발명의 또 다른 한 측면은 상기 조성물을 사용한 금속의 연마 방법에 관한 것이다.Another aspect of the invention relates to a method of polishing a metal using the composition.

이하, 본 발명에 관해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 슬러리는 산화제로서, 과산화 화합물 및 무기산을 함께 병용함으로써 높은 연마속도를 제공할 수 있는 바, 이 때, 과산화 화합물은 높은 산화환원 전위값을 가지고 있으나 산화속도가 낮아 과량첨가하지 않으면 연마시 결함 발생이 없는 반면, 무기산은 산화제로서의 역할과 pH 조절제로써의 역할을 병행하게 된다.The slurry according to the present invention can provide a high polishing rate by using a combination of a peroxide compound and an inorganic acid together as an oxidizing agent. In this case, the peroxide compound has a high redox potential value, but the oxidation rate is low so that the polishing rate is not excessive. On the other hand, the inorganic acid has a role as an oxidizing agent and a pH adjusting agent, while no defects occur.

사용될 수 있는 상기 과산화 화합물의 예로서는 과산화수소, 벤조일 퍼옥시드(benzoyl peroxide), 칼슘 퍼옥시드(calcium peroxide), 바륨 퍼옥시드(barium peroxide), 또는 소듐 퍼옥시드(sodium peroxide), 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으며, 바람직하게는, 산화력과 슬러리 분산 안정성 측면에서 과산화 수소를 사용한다. 과산화 화합물의 사용량은 조성물 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 10 wt%, 바람직하게는 0.5 내지 5wt%의 양으로 사용한다.Examples of the peroxide compound that can be used include hydrogen peroxide, benzoyl peroxide, calcium peroxide, barium peroxide, or sodium peroxide, or mixtures thereof. Preferably, hydrogen peroxide is used in terms of oxidizing power and slurry dispersion stability. The peroxide compound is used in an amount of 0.1 to 10 wt%, preferably 0.5 to 5 wt%, based on the total weight of the composition.

본 발명의 슬러리에 사용될 수 있는 무기산의 예로서는 질산(nitric acid), 황산(sulfuric acid), 염산(hydrochloric acid), 인산(phosphoric acid) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 연마 후 오염의 문제를 고려할 때, 질산이 가장 바람직하다. 무기산의 사용량은 조성물 전체 중량을 기준으로 0.001 내지 0.1 중량%, 바람직하게는 0.001 내지 0.05 중량%로 사용한다.As an example of the inorganic acid that can be used in the slurry of the present invention, nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid or a mixture thereof can be used. Given the problem of contamination after polishing, nitric acid is most preferred. The amount of the inorganic acid is used in 0.001 to 0.1% by weight, preferably 0.001 to 0.05% by weight based on the total weight of the composition.

상기 과산화 화합물 및 무기산의 사용량이 상기 범위를 초과하는 경우, 옥사이드 이로젼 또는 금속층 부식 등의 결함이 발생할 가능성이 높으며, 상기 범위에 미달하는 경우, 충분한 연마속도를 얻을 수 없다.When the amount of the peroxide compound and the inorganic acid used exceeds the above range, there is a high possibility that defects such as oxide erosion or metal layer corrosion occur, and when it falls below the above range, a sufficient polishing rate cannot be obtained.

통상 상기와 같은 조성의 산화제를 사용하는 경우, 연마속도가 낮아 통상의 반도체 공정에는 적용할 수 없는 반면, 연마속도를 높이기 위해 과산화 화합물을 과량 사용할 경우 연마공정시 옥사이드 이로젼, 금속층 과부식 등의 결함발생가능성이 높아지며, 무기산을 과량 사용할 경우, 슬러리의 산도가 지나치게 높아져 취급상 어려움이 증가하는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에 따르면, 아세트산 (acetic acid), 시트르산(citric acid), 글루타르산(glutaric acid), 글리콜산 (glycolic acid), 포름산(formic acid), 락트산(lactic acid), 말산(malic acid), 말레산 (maleic acid), 옥살산(oxalic acid), 프탈산(phthalic acid), 숙신산 (succinic acid), 또는 타르타르산(tartaric acid) 등과 같이 적어도 1 이상의 카르복시기를 갖는 유기산 화합물을 첨가함에 의해 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다. 글리콜산을 첨가하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 발명자들의 연구에 따르면, 글리콜산과 같은 카르복시산은 기계적 작용에 의해 텅스텐 표면으로부터 탈리된 WxOy과 같은 금속산화물과 착체를 형성하여 탈리된 연마 산화물을 반응계로부터 안정적으로 연속제거해 줌으로써 산화반응을 촉진할 뿐만 아니라 연마된 금속 산화물이 피연마 산화물에 재흡착되는 것을 효과적으로 방지함으로써 뛰어난 연마재현성을 함께 제공할 수 있으며, 금속연마시 일어나는 텅스텐과 옥사이드의 선택비도 증가시킬 수 있다. 한편, 글리콜산과 같은 카르복시산을 슬러리에 첨가할 경우 슬러리의 저장안정성이 크게 향상되어 슬러리를 장기 보관 후 사용하는 경우에도 스크래치 및 연마속도 등의 연마 재현성이 일정하게 유지된다. 통상 CMP슬러 리에서, 연마재로 실리카(silica)를 사용할 경우, pH 2 내지 4의 범위에서 등전위점 (isoelectric point)의 절대값이 가장 작기 때문에, 시간이 경과함에 따라 연마재의 재응집이 자발적으로 일어나고, 슬러리 장기 보관시 재응집된 연마재로 이루어진 거대입자가 생기게 되는 바, 스크래치 및 침강현상이 심각하다. 그러나, 본 발명에 따른 조성물의 경우, 글리콜산 등이 연마 입자간의 재응집을 방지하는 완충 및 방해역할도 함께 수행함으로써 슬러리의 장기 보관안정성이 향상된다. 글리콜산 등의 카르복시산 첨가량은 0.01 내지 10wt%, 바람직하게는 0.1 내지 2wt%의 범위이다. 카르복시산의 과량 첨가시에는 오히려 슬러리의 분산 안정성이 저하될 수 있으며, 상기 범위보다 소량 첨가시 본 발명에서 얻고자 하는 목적을 얻을 수 없다.In general, when the oxidizing agent of the composition described above is used, the polishing rate is not applicable to a normal semiconductor process, whereas when an excessive amount of peroxide compound is used to increase the polishing rate, oxide erosion, metal layer overcorrosion, etc. The higher the possibility of defects, the excessive use of the inorganic acid, the acidity of the slurry is too high, there was a problem that the handling difficulty increases. However, according to the present invention, acetic acid, citric acid, glutaric acid, glycolic acid, glycolic acid, formic acid, lactic acid, malic acid ), Maleic acid, oxalic acid, phthalic acid, succinic acid, or tartaric acid such as by adding an organic acid compound having at least one carboxyl group. The problem can be solved. It is more preferable to add glycolic acid. In addition, according to the research of the present inventors, carboxylic acid such as glycolic acid forms a complex with a metal oxide such as W x O y desorbed from the tungsten surface by mechanical action to oxidatively stably remove the desorbed polishing oxide from the reaction system. In addition to improving the adhesion of the polished metal oxides to the re-adsorption of the polishing oxide effectively, it is possible to provide excellent abrasive reproducibility, and the selectivity of tungsten and oxide that occurs during metal polishing Can be increased. On the other hand, when a carboxylic acid such as glycolic acid is added to the slurry, the storage stability of the slurry is greatly improved, and even when the slurry is used after long-term storage, polishing reproducibility such as scratching and polishing rate is kept constant. In CMP slurry, when silica is used as the abrasive, the absolute value of the isoelectric point is smallest in the range of pH 2 to 4, so that the reaggregation of the abrasive occurs spontaneously over time. In case of long-term storage of slurry, large particles of reaggregated abrasives are produced, and scratch and sedimentation are serious. However, in the case of the composition according to the present invention, the long-term storage stability of the slurry is improved by the glycolic acid and the like also perform a buffer and a hinder to prevent reaggregation between the abrasive particles. Carboxylic acid addition amount, such as glycolic acid, is 0.01-10 wt%, Preferably it is the range of 0.1-2 wt%. In the case of excessive addition of carboxylic acid, the dispersion stability of the slurry may be lowered, and when added in a smaller amount than the above range, the object to be obtained in the present invention cannot be obtained.

본 발명에 따른 슬러리 조성물은 물리적 연마작용을 하는 연마제로서 금속 산화물을 함유한다. 상기 금속 산화물은 통상 미분말의 형태로서, CMP용 조성물에 사용가능한 모든 공지된 금속산화물의 미분말을 사용할 수 있다. 사용가능한 금속 산화물의 예는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 티타니아(Titania) 및 세리아 (Ceria)를 포함한다. 실리카의 사용시, 분산안정성이 우수하고, 스크래치가 적은 점에서 유리하다. 상기 금속산화물은 단독으로 또는 2 이상의 산화물의 혼합물로도 사용할 수 있다.상기 금속산화물의 함량은 바람직하게는 전체 슬러리 조성물의 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량% 바람직하게는, 1 내지 7 중량% 이다. 만일 금속산화물 미분말의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는 분산안정성 및 연마속도를 조절하기 어려운 문제가 발생하며, 0.1 중량% 미만인 경우에는 분산성은 좋으나 연 마입자의 양이 적어 물리적 연마성능을 기대하기 어렵다.The slurry composition according to the present invention contains a metal oxide as an abrasive for physical polishing. The metal oxide is usually in the form of fine powder, and may be used as the fine powder of all known metal oxides usable in the composition for CMP. Examples of metal oxides that can be used include silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), titania and ceria. When using silica, it is advantageous at the point which is excellent in dispersion stability and few scratches. The metal oxide may be used alone or as a mixture of two or more oxides. The content of the metal oxide is preferably 0.1 to 10% by weight, preferably 1 to 7% by weight, based on the weight of the entire slurry composition. . If the content of the fine metal oxide powder exceeds 10% by weight, it is difficult to control the dispersion stability and polishing rate. If the content is less than 0.1% by weight, the dispersibility is good but the amount of the abrasive particles is small, so the physical polishing performance is expected. Difficult to do

본 발명에 따른 슬러리 조성물은 반도체 공정에 있어 금속 연마를 위한 CMP 공정에 유용하게 사용할 수 있으며, 바람직하게는 텅스텐, 알루미늄 또는 구리 금속의 연마를 위해 사용할 수 있다.The slurry composition according to the present invention can be usefully used for the CMP process for metal polishing in the semiconductor process, preferably for polishing tungsten, aluminum or copper metal.

이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 가지고 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the structure and effect of the present invention will be described in more detail with specific examples and comparative examples, but these examples are only intended to more clearly understand the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention.

[실시예]EXAMPLE

실시예 1 내지 3Examples 1 to 3

시판 Aerosil 90G (Degussa사 제조) 50g, 915.7g의 탈이온수, 질산 0.3g, 및 과산화수소 20.0g의 혼합물에 글리콜산을 하기 표 1과 같은 양으로 첨가하여 2ℓ의 플라스크(재질: 폴리에틸렌) 내에서 2시간 동안 교반(속도: 2,000rpm)시켰다. 상기 혼합물을 고압 분산법으로 1,200 psi에서 분산시켜 슬러리를 수득하고, 이를 Depth 1㎛의 필터로 여과하여 CMP용 슬러리 조성물을 제조하였다. 아래와 같은 조건에서 2분간 연마한 후 그 결과를 표 1에 나타내었다:To a mixture of 50 g of commercially available Aerosil 90G (manufactured by Degussa), 915.7 g of deionized water, 0.3 g of nitric acid, and 20.0 g of hydrogen peroxide, glycolic acid was added in an amount as shown in Table 1 below, and then, in a 2 l flask (material: polyethylene) Stirred for a time (rate: 2,000 rpm). The mixture was dispersed at 1,200 psi by high pressure dispersion to obtain a slurry, which was filtered through a filter having a depth of 1 μm to prepare a slurry composition for CMP. After polishing for 2 minutes under the following conditions, the results are shown in Table 1:

o 연마기 Model: 6EC (STRASBAUGH 사)   o Grinder Model: 6EC (STRASBAUGH)

o 연마조건:   o Polishing condition:

- 패드 형태(Pad type): IC1400/SubaⅣ Stacked(Rodel 사)    Pad type: IC1400 / SubaIV Stacked (Rodel)

- 플레튼 속도(Platen Speed) : 75 rpm    Platen Speed: 75 rpm

- 퀼 속도(Quill Speed) : 35 rpm    Quill Speed: 35 rpm

- 압력 : 4 psi    Pressure: 4 psi

- 후방 압력(Back Pressure) : 0 psi    Back Pressure: 0 psi

- 온 도 : 25℃    -Temperature: 25 ℃

- 슬러리 흐름 (Slurry flow) : 250 ㎖/min    Slurry flow: 250 ml / min

o 연마대상 :    o Polishing target:

W 블랭킷 웨이퍼로서, poly-Si 기판위에 HTO를 1000Å deposit한 후, TiN과 W를 각각 1000Å과 10,000Å 증착하여 제작된 웨이퍼.A W blanket wafer fabricated by depositing 1000 Å of HTO on a poly-Si substrate and depositing 1000 Å and 10,000 Å of TiN and W, respectively.

한편, 실시예 2에 대해서는 부식 속도와 옥사이드 이로젼을 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었으며, 실시예 2에 따른 슬러리를 상온에서 방치한 후 경과일(0일, 30일, 60일, 120일)에 따른 연마속도의 차이 및 평균입자크기를 측정하여 표 3에 나타내었다. 이 경우, 부식속도는 W 웨이퍼를 60분 동안 슬러리에 담궈 습식 에칭(wet etching) 한 후, 에칭속도로 측정하였고, 평균입자크기는 Ostuka 사의 ELS 8000으로 측정하였다.On the other hand, for Example 2, the corrosion rate and the oxide erosion was measured and the results are shown in Table 2, and the elapsed days after leaving the slurry according to Example 2 at room temperature (0 days, 30 days, 60 days, 120 days) The difference in polishing rate and average particle size according to the one) are shown in Table 3. In this case, the corrosion rate was measured by etching rate after wet etching by dipping the W wafer in the slurry for 60 minutes, and the average particle size was measured by ELS 8000 of Ostuka.

비교예 1Comparative Example 1

글리콜산을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 슬러리를 제조하고, 연마공정을 수행하였다. 연마속도 측정결과는 표 1에 나타내었 고, 슬러리를 상온에서 방치한 후, 경과일(0일, 30일, 60일, 120일)에 따른 연마속도의 차이 및 평균입자크기를 측정하여 표 3에 나타내었다.A slurry was prepared in the same manner as in Example 1 except that glycolic acid was not added, and a polishing process was performed. The results of the measurement of the polishing rate are shown in Table 1, and after leaving the slurry at room temperature, the difference in polishing rate and average particle size were measured according to the elapsed days (0, 30, 60, 120 days). Shown in

비교예 2Comparative Example 2

글리콜산 대신 Fe(NO3)3 15g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마를 수행하고, 부식속도 및 옥사이드 이로젼을 측정하였다. 결과는 표 2에 나타내었다.Polishing was performed in the same manner as in Example 1, except that 15 g of Fe (NO 3 ) 3 was used instead of glycolic acid, and the corrosion rate and oxide erosion were measured. The results are shown in Table 2.

비교예 3Comparative Example 3

글리콜산 대신 KIO3 20g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마를 수행하고, 부식속도 및 옥사이드 이로젼을 측정하였다. 결과는 표 2에 나타내었다.Polishing was performed in the same manner as in Example 1, except that 20 g of KIO 3 was used instead of glycolic acid, and the corrosion rate and oxide erosion were measured. The results are shown in Table 2.

시료sample 글리콜산 첨가량Glycolic acid added amount W 연마속도W grinding speed P-TEOS 연마속도P-TEOS Polishing Speed 실시예 1Example 1 0.1g0.1g 1,112Å/분1,112 Å / min 55Å/분55 Å / min 실시예 2Example 2 5.0g5.0 g 2,486Å/분2,486 Å / min 85Å/분85 Å / min 실시예 3Example 3 15.0g15.0 g 2,714Å/분2,714 t / min 115Å/분115 Å / min 비교예 1Comparative Example 1 -- 825 Å/분825 Å / min 43Å/분43Å / min

(단, 상기 표에서 P-TEOS는 poly-tetraethylorthosilicate)Where P-TEOS is poly-tetraethylorthosilicate

시료sample 글리콜산Glycolic acid Fe(NO3)3 Fe (NO 3 ) 3 KIO3 KIO 3 W 연마속도W grinding speed 부식속도Corrosion rate 옥사이드이로젼Oxide erosion 실시예 2Example 2 5.0g5.0 g -- -- 2486Å/분2486 Å / min 10Å/분10 Å / min 85Å85 Å 비교예 2Comparative Example 2 -- 15.0g15.0 g -- 2445Å/분2445 Å / min 120Å/분120Å / min 460Å460 yen 비교예 3Comparative Example 3 -- -- 20.0g20.0 g 2718Å/분2718Å / min 150Å/분150 Å / min 328Å328 yen

시료sample 0일 후 연마속도Polishing speed after 0 days 30일 경과 후 연마속도Polishing speed after 30 days 60일 경과 후 연마속도Polishing speed after 60 days 120일 경과 후 연마속도Polishing speed after 120 days 실시예 2Example 2 2486Å/분2486 Å / min 2444Å/분2444 Å / min 2425Å/분2425 Å / min 2410Å/분2410Å / min 비교예 1Comparative Example 1 852Å/분852 Å / min 413Å/분413Å / min 376Å/분376Å / min 361Å/분361Å / min

상기 표 1 내지 3으로부터, 본 발명에 따른 슬러리의 경우, 글리콜산의 첨가에 의해 슬러리의 연마속도를 높게 유지하면서도 부식속도 및 옥사이드 이로젼이 현저히 감소하고, 저장안정성도 크게 향상됨을 알 수 있다.From Tables 1 to 3, it can be seen that the addition of glycolic acid significantly reduces the corrosion rate and oxide erosion and greatly improves the storage stability while maintaining the polishing rate of the slurry.

본 발명에 따른 CMP 조성물의 경우, 산화제로서 사용된 과산화 화합물과 유기산화제에 글리콜산 등 카르복시산을 첨가하여 사용함으로써, 빠른 연마속도 하에서도 CMP 공정에서 발생되는 옥사이드 이로젼, 금속층 부식, 피치, 디싱 등의 문제를 방지할 수 있고, 과산화 화합물 등 산화제의 분해를 방지하여 슬러리의 산화력을 유지케 함으로써 연마 재현성 및 슬러리의 저장 안정성을 높일 수 있다.In the case of the CMP composition according to the present invention, by adding carboxylic acid such as glycolic acid to the peroxide compound and the organic oxidant used as the oxidizing agent, oxide erosion, metal layer corrosion, pitch, dishing, etc. generated in the CMP process even under a high polishing rate It is possible to prevent the problem, and to prevent the decomposition of the oxidizing agent such as peroxide compound to maintain the oxidizing power of the slurry can improve the polishing reproducibility and storage stability of the slurry.

Claims (3)

연마제로서 금속산화물, 산화제로서 과산화 화합물과 무기산, 및 탈이온수를 포함하는 슬러리 조성물에 있어서, 산화제로서 글리콜산을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.A slurry composition comprising a metal oxide as an abrasive, a peroxide compound as an oxidant, an inorganic acid, and deionized water, wherein the slurry composition further comprises glycolic acid as an oxidizing agent. 제 1항에 있어서, 상기 금속 산화물은, 실리카, 알루미늄, 세리아, 티타니아 또는 이들의 혼합물이고, 상기 과산화 화합물은 과산화수소, 벤조일 퍼옥시드 (benzoyl peroxide), 칼슘 퍼옥시드(calcium peroxide), 바륨 퍼옥시드(barium peroxide), 또는 소듐 퍼옥시드(sodium peroxide), 또는 이들의 혼합물이며, 상기 무기산은 질산(nitric acid), 황산(sulfuric acid), 염산(hydrochloric acid), 인산(phosphoric acid) 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 텅스텐 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.The method of claim 1, wherein the metal oxide is silica, aluminum, ceria, titania or mixtures thereof, and the peroxide compound is hydrogen peroxide, benzoyl peroxide, calcium peroxide, barium peroxide ( barium peroxide, or sodium peroxide, or mixtures thereof, wherein the inorganic acid is nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, or a mixture thereof. Tungsten wiring polishing CMP slurry composition, characterized in that. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 조성물의 전체 중량을 기준으로, 상기 금속산화물은 0.1 내지 10 중량%로, 상기 과산화 화합물은 0.1 내지 10 중량%로, 상기 무기산은 0.001 내지 0.1 중량%로, 상기 글리콜산은 0.01 내지 10 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.According to claim 1 or 2, wherein the metal oxide is 0.1 to 10% by weight, the peroxide compound is 0.1 to 10% by weight, the inorganic acid is 0.001 to 0.1% by weight based on the total weight of the composition, The glycolic acid is tungsten wire polishing CMP slurry composition comprising 0.01 to 10% by weight.
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