KR100623963B1 - Metal CMP Slurry And Metal Polishing Method Using Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 산화제를 함유하는 금속배선 연마용 CMP 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 탈이온수를 용매로 하며, 금속산화물 및 무기산, 두개 이상의 카르복시기를 가지는 유기산 화합물, 탈이온수, 금속 산화제, 알카리 화합물, 및 지방산을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속배선 연마용 슬러리 조성물에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CMP slurry composition for polishing metal wires containing a metal oxidant, wherein deionized water is used as a solvent, a metal oxide and an inorganic acid, an organic acid compound having two or more carboxyl groups, deionized water, a metal oxidant, an alkali compound, and a fatty acid. It relates to a metal wire polishing slurry composition comprising a.

본 발명에 구성에 의한 금속배선 연마용 CMP 슬러리 조성물은 사용전에 별도의 산화제 혼합등의 추가 공정이 필요없이 바로 사용할 수 있으면서도 장시간 방치후에도 안정적인 연마성능을 가질 수 있는 슬러리의 조성이다. 또한 산화물 침식, 산화물 손실 등의 패턴 연마 특성이 우수하며, 반도체 제조공정에 결함을 현저하게 감소시켜 반도체 제조공정의 수율을 향상시킬 수 있다.The CMP slurry composition for polishing metal wires according to the present invention is a slurry composition that can be used immediately without additional process such as mixing an oxidant before use, and can have stable polishing performance even after long time standing. In addition, the pattern polishing characteristics such as oxide erosion and oxide loss are excellent, and defects in the semiconductor manufacturing process can be significantly reduced, thereby improving the yield of the semiconductor manufacturing process.

슬러리, 금속 산화제, 지방산, 연마제, CMPSlurries, metal oxidants, fatty acids, abrasives, CMP

Description

금속배선 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 금속배선 연마 방법{Metal CMP Slurry And Metal Polishing Method Using Thereof}Slurry composition for metal wiring polishing and metal wiring polishing method using the same {Metal CMP Slurry And Metal Polishing Method Using Thereof}

본 발명은 높은 연마속도(removal rate)와 낮은 결함(defect)특성 뿐만 아니라 산화물 침식(oxide erosion) 또는 산화물 손실(oxide loss) 특성이 우수한 금속배선 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 금속배선 연마 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a slurry composition for polishing metal wires excellent in oxide erosion or oxide loss as well as a high removal rate and a low defect property, and a method for polishing metal wires using the same. will be.

최근 반도체 기술의 고집적화 및 다층화로 인하여 금속층 연마 CMP에서는 산화물 침식(oxide erosion) 또는 산화물 손실(oxide loss) 특성이 부각되고 있다. Recently, due to high integration and multilayering of semiconductor technology, oxide erosion or oxide loss characteristics are highlighted in metal layer polishing CMP.

일반적으로 반도체 CMP 공정은 반도체 제조시 웨이퍼(wafer) 표면을 연마패드(pad)와 슬러리를 사용하여 평탄화하는 연마 방법으로, 폴리우레탄 재질의 연마패드 위에 웨이퍼 표면을 접촉시킨 후 회전 및 직선운동을 혼합한 오비탈 운동 등을 실시하며, 연마패드와 웨이퍼 사이에 CMP 슬러리를 공급함으로써 기계적 및 화학적으로 연마하는 공정을 말한다. In general, the semiconductor CMP process is a polishing method in which a wafer surface is planarized using a polishing pad and a slurry during semiconductor manufacturing. The wafer surface is contacted on a polishing pad made of polyurethane and mixed with rotation and linear motion. An orbital motion or the like is performed, and mechanically and chemically polishing is performed by supplying a CMP slurry between the polishing pad and the wafer.

이때, 슬러리는 물리적 연마 특성을 부여하는 연마제 (abrasive) 및 화학적 연마 특성을 부여하는 에천트 (etchant) 또는 산화제등이 포함되어 있다. 이러한 기계적 화학적 특성의 결합에 의해 웨이퍼 표면 상의 돌출된 부분을 선택적으로 연마함 으로써 평탄한 표면을 부여하게 된다. 또한 CMP 슬러리는 연마대상에 따라 절연층 연마용 슬러리와 금속층 연마용 CMP 슬러리로 나눌 수 있다. 또한, 반도체 공정에 따라서는 절연층 연마용 슬러리는 반도체 공정 중 ILD(interlayer dielectric) 또는 IMD(inter metal layer dielectric)공정, STI(Shallow trench isolation)공정으로 구분지을 수 있으며, 금속층 연마용 CMP 슬러리는 텅스텐, 알루미늄 또는 구리배선의 연결점(interconnects) 및 텅스텐 접점/비아 플러그(contacts/via plug)의 형성 시 혹은 이중 상감 (dual damascene) 공정으로 사용될 수 있다. In this case, the slurry includes an abrasive to impart physical polishing properties and an etchant or oxidant to impart chemical polishing properties. This combination of mechanical and chemical properties provides a smooth surface by selectively polishing the protruding portions on the wafer surface. In addition, the CMP slurry may be divided into an insulating layer polishing slurry and a metal layer polishing CMP slurry depending on the polishing target. In addition, according to the semiconductor process, the insulating layer polishing slurry may be classified into an interlayer dielectric (ILD), an inter metal layer dielectric (IMD) process, and a shallow trench isolation (STI) process. It can be used in the formation of interconnects and tungsten contacts / via plugs of tungsten, aluminum or copper wiring or in a dual damascene process.

상기 기준으로 슬러리를 구분할 때,금속층 연마용 CMP 슬러리는 일반적으로 연마제, 산화제, 산화보조제, 분산제, pH 조절제, 기타 첨가제 등으로 구성된다. 상기 구성 성분 중 연마제는 기계적 특성의 연마를 위한 것이고, 산화제와 산화보조제는 금속층의 산화를 촉진하여 금속층의 강도를 약화시켜 연마를 촉진하기 위한 것이며, 분산제는 슬러리의 분산 안정성을 향상시키는 역할이다. 또한, pH 조절제는 연마대상인 금속층의 성질에 따라 산화가 잘 일어날 수 있는 pH 범위를 조절하는 역할을 가진다. When the slurry is divided by the above criteria, the metal layer polishing CMP slurry is generally composed of an abrasive, an oxidizing agent, an oxidizing aid, a dispersant, a pH adjusting agent, other additives, and the like. Among the components, the abrasive is for polishing the mechanical properties, the oxidizing agent and the oxidizing aid are for promoting the oxidation of the metal layer to weaken the strength of the metal layer to promote polishing, the dispersant is to improve the dispersion stability of the slurry. In addition, the pH adjusting agent has a role of adjusting the pH range in which oxidation can occur well according to the properties of the metal layer to be polished.

예를 들어 텅스텐 연마용 슬러리는 일반적으로 pH 4 이하에서 산화막을 형성하는 특성을 가지고 있어 텅스텐 슬러리는 pH 4 이하를 유지할 수 있도록 하는 역할을 한다. 또한 알루미나 연마용 슬러리는 pH 4에서 10사이에서 산화막을 형성하는 특성을 가지고 있어 pH를 4에서 10 사이에 유지할 수 있도록 하는 역할을 한다. For example, tungsten polishing slurries generally have an oxide film at a pH of 4 or less, and the tungsten slurry serves to maintain a pH of 4 or less. In addition, the alumina polishing slurry has a property of forming an oxide film at a pH of 4 to 10 and serves to maintain a pH of 4 to 10.

마지막으로, 슬러리의 물리적 특성 및 연마 특성을 향상 및 보완하기 위한 각종 첨가제를 첨가한다.Finally, various additives are added to improve and supplement the physical and polishing properties of the slurry.

금속층 연마용 CMP 슬러리의 산화제로 최근 가장 많이 사용되는 것은 과산화 화합물이며, 이중에서도 과산화 수소가 가장 많이 사용되고 있다. 그러나, 과산화 수소는 연마 직전에 혼합해서 사용해야 하므로 사용 전에 혼합함에 따라 혼합 비율을 매번 확인해야 하고, 실제 생산공정에서 혼합을 위한 탱크 등의 설비를 필요로 하는 문제점 등이 있다. The most commonly used oxidant of CMP slurry for polishing metal layers is a peroxide compound, and hydrogen peroxide is most frequently used. However, since hydrogen peroxide needs to be mixed and used immediately before polishing, the mixing ratio should be checked each time before mixing, and there is a problem that a facility such as a tank for mixing is required in the actual production process.

이에 본 발명은 상기 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,산화제등을 별도로 보관하지 않고 슬러리 제조시 필요로 하는 모든 화합물을 첨가함으로써 사용시 편리하며, 슬러리의 분산 안정성 및 연마성능의 안정성이 우수한 금속배선 연마용 슬러리 조성물을 제공함에 그 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, it is convenient in use by adding all the compounds needed for slurry production without storing the oxidizing agent, etc., the stability of the dispersion stability and polishing performance of The purpose is to provide an excellent slurry composition for polishing metal wires.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 탈이온수를 용매로 하며, 금속산화물 및 무기산, 두개 이상의 카르복시기를 가지는 유기산 화합물, 탈이온수, 금속 산화제, 알카리 화합물, 및 지방산을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속배선 연마용 슬러리 조성물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention uses a deionized water as a solvent, and metal oxide polishing, characterized in that it comprises a metal oxide and inorganic acid, an organic acid compound having two or more carboxyl groups, deionized water, metal oxidizing agents, alkali compounds, and fatty acids It provides a slurry composition for.

조성물의 전체 중량을 기준으로, 상기 금속산화물이 실리카(SiO₂)인 경우 1 내지 25중량%, 알루미나(Al₂O₃), 세리아(CeO₂), 또는 지르코니아(ZrO₂)인 경우 0.5 내지 10중량%, 상기 무기산은 0.1 내지 5중량%, 상기 유기산 화합물은 0.1 내지 3 중량%, 상기 지방산은 0.01 내지 3중량%, 상기 알카리 화합물은 0.05 내지 5중량%, 및 상기 금속 산화제는 0.1 내지 10중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. Based on the total weight of the composition, 1 to 25% by weight when the metal oxide is silica (SiO₂), 0.5 to 10% by weight when alumina (Al₂O₃), ceria (CeO₂), or zirconia (ZrO₂), the inorganic acid is 0.1 to 5% by weight, the organic acid compound is 0.1 to 3% by weight, the fatty acid is 0.01 to 3% by weight, the alkali compound is 0.05 to 5% by weight, and the metal oxidizing agent comprises 0.1 to 10% by weight It is done.

상기 금속산화물의 비표면적은 150 내지 400㎡/g인 것을 특징으로 한다. The specific surface area of the metal oxide is characterized in that 150 to 400 m 2 / g.

상기 무기산은 질산(nitric acid), 황산(sulfuric acid), 염산(hydrochloric acid), 인산(phosphoric acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 것임을 특징으로 한다. The inorganic acid is characterized in that at least one selected from the group consisting of nitric acid (sulfuric acid), sulfuric acid (sulfuric acid), hydrochloric acid, phosphoric acid (phosphoric acid).

상기 유기산 화합물은 시트르산(citric acid), 글루타르산(glutaric acid), 말산(malic acid), 말레산(maleic acid), 옥살산(oxalic acid), 프탈산(phthalic acid), 숙신산(succinic acid), 타르타르산(tartaric acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 것임을 특징으로 한다. The organic acid compound is citric acid (citric acid), glutaric acid (glutaric acid), malic acid (maleic acid), maleic acid (maleic acid), oxalic acid (oxalic acid), phthalic acid (phthalic acid), succinic acid, tartaric acid (tartaric acid) is characterized in that at least one selected from the group consisting of.

상기 지방산은 폴리글리세린지방산에스텔 (Polyglycerin Fatty Acid Ester,KM-70), 자당 지방산 에스텔, 폴리솔베이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 것임을 특징으로 한다. The fatty acid is characterized in that one or more selected from the group consisting of polyglycerin Fatty Acid Ester (KM-70), sucrose fatty acid ester, polysorbate.

상기 금속 산화제는 질산 철 (iron nitrate) 또는 과염화 철 (iron perchlorate), 과염화 마그네슘 (Magnesium perchlorate)으로 이루어진 군에서 선택되어진 하나 이상의 것임을 특징으로 한다. The metal oxidant is characterized in that at least one selected from the group consisting of iron nitrate, iron perchlorate, magnesium perchlorate.

상기 알카리 화합물은 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘(CaOH), 수산화암모늄(NH₄OH), 테트라메틸암모늄하이드록사이드(Tetramethylammonium hydroxide)로 이루어진 군에서 선택되어진 하나 이상의 것임을 특징으로 한다. The alkali compound is characterized in that at least one selected from the group consisting of potassium hydroxide (KOH), calcium hydroxide (CaOH), ammonium hydroxide (NH₄OH), tetramethylammonium hydroxide.

또한 본 발명은 상기 금속배선 연마용 슬러리 조성물을 텅스텐으로 구성된 피연마물의 연마에 사용하는 것을 특징으로 하는 금속배선 연마 방법을 제공한다.The present invention also provides a metal wire polishing method, wherein the slurry composition for polishing metal wire is used for polishing a polishing object composed of tungsten.

상기 금속산화물로는 실리카(SiO₂)또는 알루미나(Al₂O₃), 세리아(CeO₂), 또는 지르코니아(ZrO₂)를 사용할 수 있으며, 실리카인 경우 조성물의 전체 중량을 기준으로 1 내지 25중량% 포함하는 것이 바람직하다. 2 내지 12 중량%인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 금속산화물이 알루미나(Al₂O₃), 세리아(CeO₂), 또는 지르코니아(ZrO₂)의 경우는 조성물의 전체 중량을 기준으로 0.5 내지 10중량% 포함하는 것이 바람직하다. 1 내지 6중량%인 것이 보다 바람직하다. 더 많이 첨가될 경우에는 스크래치(scratch) 및 디펙트(defect)라는 결함이 증가할 뿐만 아니라 분산 안정성 특성이 취약해 지기 때문이다. 분산안정성 특성은 분산 정도와 pH등에 영향을 받으며, 특히 금속 산화물의 함량에 많은 영향을 받는다. 그리고 상기 범위보다 작은 량을 첨가하게 될 경우, 반도체 공정에서 요구되는 연마속도를 가질 수 없어 적용 불가능하다. As the metal oxide, silica (SiO₂) or alumina (Al₂O₃), ceria (CeO₂), or zirconia (ZrO₂) may be used, and in the case of silica, it is preferable to include 1 to 25% by weight based on the total weight of the composition. . It is more preferable that it is 2-12 weight%. In addition, when the metal oxide is alumina (Al₂O₃), ceria (CeO₂), or zirconia (ZrO₂), it is preferable to include 0.5 to 10% by weight based on the total weight of the composition. It is more preferable that it is 1 to 6 weight%. If more is added, not only the defects of scratch and defect increase, but also the dispersion stability characteristics become weak. Dispersion stability is influenced by the degree of dispersion and pH, especially the content of metal oxides. In addition, when an amount smaller than the above range is added, it may not have a polishing rate required in the semiconductor process and thus may not be applicable.

그리고, 본 발명에 사용되는 연마제의 금속산화물의 비표면적은 150㎡/g에서 400㎡/g의 범위 값을 갖는 금속산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 비표면적 값이 상기 값보다 작으면, 금속층 연마속도는 낮아지며, 절연층 연마속도는 증가하게 된다. 이러한 경우 금속층과 절연층의 연마속도 차이가 줄어들어 산화물 침식(oxide erosion) 또는 산화물 손실(oxide loss) 특성이 불량하게 된다. 또한 비표면적 값이 상기 값보다 크면, 금속 산화물의 분산이 어려워지고, 이로 인하여 스크래치 특 성 등이 불량해지게 된다. The specific surface area of the metal oxide of the abrasive used in the present invention is preferably a metal oxide having a range of 150 m 2 / g to 400 m 2 / g. If the specific surface area value is smaller than the above value, the metal layer polishing rate is lowered and the insulating layer polishing rate is increased. In this case, the difference in polishing rate between the metal layer and the insulating layer is reduced, resulting in poor oxide erosion or oxide loss characteristics. In addition, when the specific surface area value is larger than the above value, it is difficult to disperse the metal oxide, which results in poor scratch characteristics and the like.

또한, 상기 범위에 있는 금속산화물의 비표면적 값이 상이한 두 종류 이상의 금속산화물을 혼합하여 사용할 경우 매우 높은 금속층 연마속도를 가질 수 있다. 예를 들어, 비표면적이 200㎡/g인 실리카와 300㎡/g인 실리카를 혼합하여 슬러리를 제조할 경우 단일 비표면적의 실리카를 사용한 경우보다 1.5배 이상의 높은 연마속도를 나타낼 수 있다. 따라서 높은 연마속도를 갖는 슬러리 제조를 위해서는 비표면적이 상이한 두개 이상의 금속산화물을 이용하는 것이 바람직하다.In addition, when a mixture of two or more kinds of metal oxides having different specific surface areas of the metal oxides in the above ranges may have a very high metal layer polishing rate. For example, when a slurry is prepared by mixing silica having a specific surface area of 200 m 2 / g and silica having 300 m 2 / g, the polishing rate may be 1.5 times higher than that of using a single specific surface area of silica. Therefore, in order to prepare a slurry having a high polishing rate, it is preferable to use two or more metal oxides having different specific surface areas.

또한 본 발명에 사용되는 무기산은 질산(nitric acid), 황산(sulfuric acid), 염산(hydrochloric acid), 인산(phosphoric acid)등의 일반적인 무기산의 사용이 가능하며, 이들 중 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 상기 무기산은 슬러리의 pH를 조절하는 역할을 하는데 텅스텐 연마용 슬러리의 경우 pH를 2에서 4, 알루미늄 및 구리 연마용 슬러리의 경우 pH를 3에서 5범위인 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어나 pH가 높거나 낮을 경우, 연마속도가 낮아져 실제 반도체 공정에 적용할 수 없게 되거나, 부식 및 용해 정도가 심하게 되어 반도체의 신뢰성을 크게 떨어뜨리는 원인이 된다. In addition, the inorganic acid used in the present invention may use general inorganic acids such as nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and phosphoric acid, and one or more of these may be selected and used. have. The inorganic acid serves to adjust the pH of the slurry, the pH of the tungsten polishing slurry is preferably 2 to 4, the pH of the aluminum and copper polishing slurry is preferably in the range of 3 to 5. If the pH is high or low outside the above range, the polishing rate is lowered, so that it is not applicable to the actual semiconductor process, or the degree of corrosion and dissolution becomes severe, which causes the semiconductor to greatly reduce the reliability.

또한 상기 무기산은 금속층을 산화시키는 산화제 역할을 한다. 산화제에 의해 산화된 금속층은 산화막을 형성하게 되는데 이렇게 형성된 산화막은 그 강도가 매우 약화된다. 따라서 높은 연마속도를 갖도록 하기 위해서는 산화막의 빠른 형성과 함께 지속적인 형성이 중요하게 된다. 본 발명에서 첨가되는 무기산화제는 그 종류에 따라 약간의 차이는 있지만, 0.1중량%에서 5중량%가 첨가되며, 보다 바람직하게는 0.5중량%에서 2중량%가 첨가된다. In addition, the inorganic acid serves as an oxidizer to oxidize the metal layer. The metal layer oxidized by the oxidant forms an oxide film. The oxide film thus formed has a very weak strength. Therefore, in order to have a high polishing rate, the rapid formation of the oxide film and the continuous formation become important. Although the inorganic oxidizing agent added in the present invention is slightly different depending on the type, 0.1 to 5% by weight is added, and more preferably 0.5 to 2% by weight is added.

다음으로 상기 두개 이상의 카르복실기를 갖는 유기산 화합물은 시트르산(citric acid), 글루타르산(glutaric acid), 말산(malic acid), 말레산(maleic acid), 옥살산(oxalic acid), 프탈산(phthalic acid), 숙신산(succinic acid), 타르타르산(tartaric acid)로 이루어진 군에서 선택되어진 적어도 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 첨가량은 0.1중량%에서 3중량%, 보다 바람직하게는 0.2중량%에서 1중량%이다. Next, the organic acid compound having two or more carboxyl groups may be citric acid, glutaric acid, malic acid, maleic acid, oxalic acid, phthalic acid, It is preferable to use at least one selected from the group consisting of succinic acid and tartaric acid. The addition amount is 0.1 to 3 weight%, more preferably 0.2 to 1 weight%.

상기 두 개 이상의 카르복실기를 가지는 유기산 화합물은 킬레이트(chelate) 효과를 기대할 수 있어 금속층 연마 CMP 공정 과정 중에 발생되는 금속산화막을 화학적으로 제거함과 동시에 분리된 산화막의 재흡착을 방지하는데 조력하게 된다. 따라서 안정적인 금속층 제거 연마속도를 가질 수 있게 한다. 따라서 보다 효과적인 유기산의 역할을 가지기 위해서는 두개 이상의 카르복실기를 가지는 유기산이 바람직하게 된다. 또한, 상기 첨가량 보다 많이 첨가될 경우 슬러리의 pH가 너무 낮아져 연마속도가 낮아지거나 연마속도 균일성이 떨어져 슬러리의 사용에 문제점을 나타낼 수 있으며, 상기 언급된 첨가량 보다 적게 첨가될 경우 유기산을 첨가하면서 기대하였던 특성인 산화막 제거 효율의 증가를 기대하기가 어려워 진다.The organic acid compound having two or more carboxyl groups can be expected to chelate (chelate) effect to assist in preventing the re-adsorption of the separated oxide film while chemically removing the metal oxide film generated during the metal layer polishing CMP process. Therefore, it is possible to have a stable removal rate of the metal layer. Therefore, in order to have a role of more effective organic acid, an organic acid having two or more carboxyl groups is preferable. In addition, if the addition amount is more than the pH of the slurry is too low, the polishing rate is lowered or the polishing rate uniformity may indicate a problem in the use of the slurry, if less than the above-mentioned addition amount is expected while adding the organic acid It is difficult to expect an increase in the oxide film removal efficiency.

다음으로 지방산은 CMP 슬러리에서 세 가지 역할을 하고 있으며, 첫번째는 슬러리의 증발을 방지하여 연마시 발생되는 스크래치 및 디팩트등의 결함 방지 및 분산안 정성을 향상 시키는 역할을 한다. 두 번째는 절연층의 표면 전하와 반응하여 절연층의 연마속도를 감소시키는 역할을 한다. 세번째는 분산된 금속산화물의 분산 상태 유지에 도움을 준다. Next, fatty acids play three roles in CMP slurries. First, fatty acids play a role in preventing the evaporation of the slurry and improving the stability and dispersion stability such as scratches and defects. The second is to react with the surface charge of the insulating layer to reduce the polishing rate of the insulating layer. The third helps to maintain the dispersed state of the dispersed metal oxide.

슬러리에 사용되는 지방산은 폴리글리세린지방산에스텔 (Polyglycerin Fatty Acid Ester,KM-70), 자당 지방산 에스텔, 폴리솔베이트로 이루어진 군에서 선택되어진 적어도 하나 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 0.01중량%에서 3중량%, 보다 바람직하게는 0.1중량%에서 2중량% 첨가 하는 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어나 과량 첨가하게 되면, 지방산이 절연층 뿐만 아니라 금속층 표면과도 반응이 일어나 절연층과 금속층의 연마속도 차이를 넓히는데 불리하게 작용한다. 또한 너무 과량 첨가시 수용성이 슬러리와의 용해도 문제로 인하여 균일한 혼합에 문제를 갖게 된다. 또한, 지방산을 상기 범위보다 적게 첨가시키는 경우 지방산을 첨가하여 기대하였던 스크래치와 같은 연마 결함의 감소 목적을 달성하기 어려워 진다. The fatty acid used in the slurry is preferably at least one selected from the group consisting of Polyglycerin Fatty Acid Ester (KM-70), sucrose fatty acid ester, and polysorbate. More preferably, it is preferable to add 0.1 to 2 weight%. When it is added in excess of the above range, the fatty acid reacts not only with the insulating layer but also with the surface of the metal layer, which adversely acts to widen the difference in polishing rates between the insulating layer and the metal layer. In addition, too much addition of water solubility causes problems in uniform mixing due to solubility with the slurry. In addition, when the fatty acid is added in less than the above range, it becomes difficult to achieve the purpose of reducing the polishing defects such as the scratches expected by adding the fatty acid.

다음으로 금속산화제는 금속층 표면을 산화시킴으로 산화막을 형성시키게 한다. 이렇게 산화된 금속층 표면은 산화막 형성 이전에 비하여 그 강도가 매우 약화되어 원활한 연마 공정을 진행하게 된다. 금속 산화제로는 질산 철 (iron nitrate) 또는 과염화 철 (iron perchlorate), 과염화 마그네슘 (Magnesium perchlorate)이 사용 가능하다. 이러한 금속산화제는 슬러리내에서 안정적으로 유지 될 수 있어서 기존의 과산화 화합물과 같이 자외선 또는 시간 경과에 따른 분해가 없어 별도로 포장되어 제조 하지 않아도 되는 장점을 가지고 있다. Next, the metal oxidant oxidizes the metal layer surface to form an oxide film. The surface of the oxidized metal layer is much weaker than before the oxide film is formed, and thus the smooth polishing process is performed. Iron nitrate, iron perchlorate, magnesium perchlorate can be used as the metal oxidant. Such a metal oxidant can be stably maintained in a slurry, and thus has no advantage in that it does not need to be separately packaged and manufactured without UV or decomposition over time like conventional peroxide compounds.

상기 금속 산화제는 0.1중량%에서 10중량%, 보다 바람직하게는 0.2중량에서 5중량%를 첨가한다. 이 범위를 벗어나 적게 첨가될 경우는 금속산화제의 산화 효과가 감소되어 금속층의 연마속도가 낮아 사용할 수 없으며, 상기 범위를 벗어나 과량 첨가시 나타나는 연마속도 증가는 없으며, 슬러리의 불순물 함량만 증가시키게 된다. The metal oxidant adds 0.1% to 10% by weight, more preferably 0.2% to 5% by weight. If less than this range is added, the oxidation effect of the metal oxidant is reduced and the polishing rate of the metal layer is low and cannot be used. There is no increase in the polishing rate when the excess amount is added outside the above range, and only the impurity content of the slurry is increased.

다음으로 본 발명에서 첨가되는 알카리 화합물은 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘(CaOH), 수산화암모늄(NH₄OH), 테트라메틸암모늄하이드록사이드(Tetramethylammonium hydroxide)등이 첨가될 수 있으며, 상기 언급한 무기산과 함께 슬러리의 pH를 조절하는 목적으로 사용된다. 무기산과 함께 사용됨으로써 슬러리의 pH를 안정적으로 조절하는 역할을 한다. 연마대상별 슬러리의 pH 특성은 앞의 무기산에서 언급한 바와 같다. 알카리 화합물의 종류 및 연마대상인 금속층의 대상에 따라 약간의 차이는 있으나, 0.05중량%에서 5중량%, 보다 바람직하게는 0.1중량%에서 3중량% 첨가한다. Next, the alkali compound added in the present invention may be potassium hydroxide (KOH), calcium hydroxide (CaOH), ammonium hydroxide (NH₄OH), tetramethylammonium hydroxide, and the like, together with the above-mentioned inorganic acid. It is used for the purpose of adjusting the pH of the slurry. Used together with the inorganic acid serves to stably adjust the pH of the slurry. PH characteristics of the slurry for each polishing object are the same as those mentioned above for the inorganic acid. Although there are some differences depending on the kind of alkali compound and the object of the metal layer to be polished, 0.05 to 5% by weight, more preferably 0.1 to 3% by weight is added.

이하, 구체적인 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나 하기 실시예들은 단지 설명을 하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the following examples are merely for illustrative purposes and do not limit the scope of the present invention.

[실시예 1]Example 1

(1) 슬러리 조성물의 제조 (1) Preparation of Slurry Composition

시판되는 발연 실리카(fumed silica, 비표면적 300㎡/g)또는 세리아 (비표면적 200 ㎡/g) 0.8kg, 50kg, 100kg, 300kg, 탈이온수(DIW) 965.2kg, 916kg, 866kg, 666kg, 질산 2.0kg, 질산 철 20.0kg, 말산 6.0kg, 폴리글리세린지방산에스텔 2.0kg, TMAH(tetramethylammonium hydroxide) 4.0kg 첨가하여 고압분산기를 통하여 분산하여 슬러리를 제조한 후, 1㎛ CMP용 뎁쓰필터(Depth filter)를 이용하여 여과하여 제조하였다. Commercial fumed silica (specific surface area 300 m 2 / g) or ceria (specific surface area 200 m 2 / g) 0.8 kg, 50 kg, 100 kg, 300 kg, DI water 965.2 kg, 916 kg, 866 kg, 666 kg, nitric acid 2.0 kg, iron nitrate 20.0kg, malic acid 6.0kg, polyglycerol fatty acid ester 2.0kg, TMAH (tetramethylammonium hydroxide) 4.0kg was added and dispersed through a high pressure disperser to prepare a slurry, and then 1㎛ CMP depth filter (Depth filter) It was prepared by filtration.

* 비표면적은 BET 측정법에 의해 측정된 값을 기준으로 함.   * Specific surface area is based on the value measured by BET measurement.

(2) 연마평가 (2) Polishing evaluation

아래와 같은 조건에서 1분간 연마한 후 그 결과를 표 1에 나타내었다.After polishing for 1 minute in the following conditions the results are shown in Table 1.

o 연마기 모델: UNIPLA211(SEMICONTECH 社)o Grinder model: UNIPLA211 (SEMICONTECH)

o 연마조건:o Polishing condition:

- 패드타입(Pad type): IC1400/SubaⅣ Stacked(Rodel 社)Pad type: IC1400 / SubaIV Stacked (Rodel)

- 플레이튼 속도(Platen Speed) : 24rpmPlaten Speed: 24rpm

- 스핀들속도(Spindle Speed) : 80rpm-Spindle Speed: 80rpm

- 웨이퍼 압력(Wafer Pressure) : 3psiWafer Pressure: 3psi

- 후압력(Back Pressure) : 0psi-Back Pressure: 0psi

- 온 도 : 25℃-Temperature: 25 ℃

- 슬러리 플로우 (Slurry flow) : 200㎖/minSlurry flow: 200 ml / min

o 연마대상 : o Polishing target:

시료 웨이퍼는 W 블랑켓 웨이퍼(blanket wafer)로 poly-Si 기재(substrate)위에 P-TEOS(poly-tetraethylorthosilicate)를 1000Å 증착(deposition)한 후 티타늄나이 트라이드(TiN)와 텅스텐(W)을 각각 450Å과 9,000Å을 증착하여 제작하였다. W 패턴웨이퍼(pattern wafer)는 동일한 방법으로 제조 되었으며, 패턴밀도(pattern density)는 90%이다.The sample wafer is a W blanket wafer, and 1000-degree deposition of P-TEOS (poly-tetraethylorthosilicate) on a poly-Si substrate, followed by titanium nitride (TiN) and tungsten (W), respectively. It was produced by depositing 450 Å and 9,000 Å. The W pattern wafer was manufactured in the same way, and the pattern density was 90%.

연마제/DIW(탈이온수)Abrasive / DIW (Deionized Water) W 연마속도W grinding speed P-TEOS 연마속도P-TEOS Polishing Speed μ-스크래치 (>0.2㎛)μ-scratch (> 0.2 μm) 실리카 (0.8kg)/DIW (965.2kg)Silica (0.8kg) / DIW (965.2kg) 2,250Å/min2,250 Å / min 10Å/min10 Å / min 10 ea10 ea 실리카 (50kg)/DIW (916kg)Silica (50 kg) / DIW (916 kg) 3,720Å/min3,720 Å / min 22Å/min22 Å / min 12 ea12 ea 실리카 (100kg)/DIW (866kg)Silica (100 kg) / DIW (866 kg) 4,230Å/min4,230 Hz / min 25Å/min25 Å / min 11 ea11 ea 실리카 (300kg)/DIW (666kg)Silica (300kg) / DIW (666kg) 4,400Å/min4,400 Å / min 38Å/min38 Å / min 32 ea32 ea 세리아 (0.8kg)/DIW (965.2kg)Ceria (0.8kg) / DIW (965.2kg) 2,860Å/min2,860 Å / min 12Å/min12 Å / min 9 ea9 ea 세리아 (50kg)/DIW (916kg)Ceria (50 kg) / DIW (916 kg) 3,940Å/min3,940 Å / min 20Å/min20 Å / min 15 ea15 ea 세리아 (100kg)/DIW (866kg)Ceria (100 kg) / DIW (866 kg) 4,570Å/min4,570 Å / min 28Å/min28 Å / min 17 ea17 ea 세리아 (300kg)/DIW (666kg)Ceria (300kg) / DIW (666kg) 4,610Å/min4,610 Å / min 37Å/min37 Å / min 42 ea42 ea 알루미나 (100kg)/DIW (666kg)Alumina (100kg) / DIW (666kg) 4,610Å/min4,610 Å / min 37Å/min37 Å / min 42 ea42 ea

(P-TEOS는 폴리테트라에틸오르쏘실리케이트(poly-tetraethylorthosilicate))(P-TEOS is poly-tetraethylorthosilicate)

연마제의 함량이 많을 수록 연마속도는 증가하나, μ-스크래치가 증가하여 반도체 칩의 신뢰성이 떨어져 사용할 수 없게 된다. 따라서, 적당량의 연마제 함량이 첨가되어야 한다.As the content of the abrasive increases, the polishing rate increases, but the µ-scratch increases, which makes the semiconductor chip less reliable and cannot be used. Therefore, an appropriate amount of abrasive content must be added.

[실시예 2]Example 2

시판되는 발연실리카(fumed silica, 비표면적 300㎡/g와 200㎡/g의 비가 1:1, 2:1, 1:2, 1:0, 0:1) 50kg, 탈이온수 916kg, 질산 2.0kg, 말산 6.0kg, 폴리글리세린지방산에스텔 2.0kg, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH) 4.0kg, 질산 철 20.0kg 첨가하여 고압분산기를 통하여 분산하여 슬러리를 제조한 후, 1㎛ CMP용 뎁쓰필터(Depth filter)를 이용하여 여과하여 제조하였다.Commercial fumed silica (fumed silica, specific surface area 300㎡ / g and 200㎡ / g ratio 1: 1, 2: 1, 1: 2, 1: 0, 0: 1) 50kg, deionized water 916kg, nitric acid 2.0kg , 6.0 kg of malic acid, 2.0 kg of polyglycerin fatty acid ester, 4.0 kg of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and 20.0 kg of iron nitrate were added and dispersed through a high pressure disperser to prepare a slurry, followed by 1 μm depth for CMP. It was prepared by filtration using a filter (Depth filter).

연마제 혼합비율Abrasive Mixing Ratio W 연마속도W grinding speed P-TEOS 연마속도P-TEOS Polishing Speed 산화물 침식Oxide erosion 200㎡/g200㎡ / g 300㎡/g300㎡ / g 1One 1One 5,870Å/min5,870 Å / min 24Å/min24 Å / min 220Å220Å 1One 22 5,720Å/min5,720 Å / min 26Å/min26 Å / min 230Å230 yen 22 1One 5,920Å/min5,920 Å / min 25Å/min25 Å / min 230Å230 yen 1One 00 3,130Å/min3,130 Å / min 25Å/min25 Å / min 360Å360Å 00 1One 3,720Å/min3,720 Å / min 22Å/min22 Å / min 320Å320Å

연마제를 혼합할 경우, W 연마속도가 크게 증가되나, P-TEOS 연마속도는 크게 증가되지 않아 절연층과 금속층의 연마속도 차이가 커져 산화물 침식량이 줄어 반도체 칩의 신뢰성이 증가하게 된다. When the abrasive is mixed, the W polishing rate is greatly increased, but the P-TEOS polishing rate is not greatly increased, so that the difference in polishing rate between the insulating layer and the metal layer is increased, thereby reducing the amount of oxide erosion, thereby increasing the reliability of the semiconductor chip.

[실시예 3]Example 3

시판되는 발연실리카(fumed silica, 비표면적 300㎡/g) 50kg, 탈이온수 916kg, 질산 2.0kg, 말산 8.0kg, 폴리글리세린지방산에스텔 또는 자당 지방산 에스텔 0.05g, 5.0g, 25g, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH) 4.0kg, 질산 철 20.0kg 첨가하여 고압분산기를 통하여 분산하여 슬러리를 제조한 후, 1㎛ CMP용 뎁쓰필터(Depth filter)를 이용하여 여과하여 제조하였다. 연마 평가는 제조 직후 및 제조 후 90일 이후 평가하였다.50 kg of fumed silica (specific surface area 300㎡ / g), deionized water 916kg, nitric acid 2.0kg, malic acid 8.0kg, polyglycerin fatty acid ester or sucrose fatty acid ester 0.05g, 5.0g, 25g, tetramethylammonium hydroxide 4.0 kg of side (tetramethylammonium hydroxide, TMAH) and 20.0 kg of iron nitrate were added and dispersed through a high pressure disperser to prepare a slurry, followed by filtration using a 1 μm CMP depth filter. Polishing evaluations were evaluated immediately after preparation and 90 days after preparation.

지방산fatty acid W 연마속도W grinding speed P-TEOS 연마속도P-TEOS Polishing Speed μ-스크래치 (>0.2㎛)μ-scratch (> 0.2 μm) 0일0 days 90일90 days 폴리글리세린지방산에스텔 (0.5kg)Polyglycerin Fatty Acid Ester (0.5kg) 3,250Å/min3,250 Å / min 3,320Å/min3,320 Å / min 40Å/min40 Å / min 38ea38ea 폴리글리세린지방산에스텔 (5.0kg)Polyglycerin Fatty Acid Ester (5.0kg) 3,760Å/min3,760 Å / min 3,560Å/min3,560 Å / min 20Å/min20 Å / min 10ea10ea 폴리글리세린지방산에스텔 (25kg)Polyglycerin Fatty Acid Ester (25kg) 3,390Å/min3,390 Å / min 3,190Å/min3,190 Å / min 15Å/min15 Å / min 12ea12ea 자당 지방산 에스텔 (0.5kg)Sucrose Fatty Acid Esters (0.5kg) 3,170Å/min3,170 Å / min 3,650Å/min3,650 Å / min 50Å/min50 Å / min 44ea44ea 자당 지방산 에스텔 (5.0kg)Sucrose Fatty Acid Esters (5.0kg) 3,420Å/min3,420 Å / min 3,550Å/min3,550 Å / min 20Å/min20 Å / min 11ea11ea 자당 지방산 에스텔 (25kg)Sucrose fatty acid ester (25 kg) 3,050Å/min3,050 Å / min 3,280Å/min3,280 Å / min 20Å/min20 Å / min 10ea10ea

상기 실험결과로부터 지방산을 적당량 첨가시 슬러리의 장시간 보관시에도 균일한 연마속도 유지와 절연층의 연마속도 저하로 인한 연마속도 선택비의 향상, μ-스크래치의 감소 등의 장점을 가지게 된다.From the results of the experiment, the addition of an appropriate amount of fatty acids has advantages such as maintaining the uniform polishing rate, improving the polishing rate selectivity due to the lowering of the insulating layer, and reducing the μ-scratch even when the slurry is stored for a long time.

[실시예 4]Example 4

시판되는 발연실리카(fumed silica, 비표면적 300㎡/g) 50kg, 탈이온수 916kg, 질산 2.0kg, 말산 0.5kg, 7.0kg, 15kg, 또는 말레산 0.6kg, 5.0kg, 20kg, 폴리글리세린지방산에스텔 2.0kg, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH) 4.0kg, 질산 철 20.0kg 첨가하여 고압분산기를 통하여 분산하여 슬러리를 제조한 후, 1㎛ CMP용 뎁쓰필터(Depth filter)를 이용하여 여과하여 제조하였다.Commercially available fumed silica (specific surface area 300㎡ / g) 50kg, deionized water 916kg, nitric acid 2.0kg, malic acid 0.5kg, 7.0kg, 15kg, or maleic acid 0.6kg, 5.0kg, 20kg, polyglycerin fatty acid ester 2.0 kg, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) 4.0kg, iron nitrate 20.0kg was added and dispersed through a high pressure disperser to prepare a slurry, and then filtered using a 1㎛ CMP depth filter (Depth filter) Prepared.

유기산 화합물Organic acid compounds W 연마속도W grinding speed W 연마 균일도W polishing uniformity 말산 (0.5kg)Malic acid (0.5kg) 2,480Å/min2,480 Å / min 3.8%3.8% 말산 (7.0kg)Malic acid (7.0kg) 3,620Å/min3,620 Å / min 2.2%2.2% 말산 (15kg)Malic acid (15 kg) 3,060Å/min3,060 Å / min 6.5%6.5% 말레산 (0.6kg)Maleic Acid (0.6kg) 3,100Å/min3,100 Å / min 2.3%2.3% 말레산 (5.0kg)Maleic Acid (5.0kg) 3,850Å/min3,850 Å / min 1.2%1.2% 말레산 (20kg)Maleic Acid (20kg) 2,980Å/min2,980 Å / min 7.2%7.2%

* 연마균일도(Non-Uniformity)  * Non-Uniformity

상기 실험 결과에서 유기산을 적당량 이상 또는 이하 첨가시 W 연마균일도가 나빠져 연마공정을 진행할 수 없다. 또한 W 연마속도가 낮아지는 결과가 나타나 유기산은 적당량 첨가해야 한다.In the above test results, when an appropriate amount of organic acid is added above or below W polishing uniformity is worse, the polishing process cannot proceed. In addition, the W polishing rate is lowered, so an appropriate amount of organic acid should be added.

[실시예 5]Example 5

시판되는 발연실리카(fumed silica, 비표면적 300㎡/g) 50kg, 탈이온수 916kg, 질산 2.0kg, 말산 6.0kg, 폴리글리세린지방산에스텔 2.0kg, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH) 0.1kg, 2.0kg, 40.0kg 또는 KOH 2.0kg, 질산 철 20.0kg 첨가하여 고압분산기를 통하여 분산하여 슬러리를 제조한 후, 1㎛ CMP용 뎁쓰필터(Depth filter)를 이용하여 여과하여 제조하였다.50 kg of fumed silica (specific surface area 300㎡ / g), deionized water 916kg, nitric acid 2.0kg, malic acid 6.0kg, polyglycerin fatty acid ester 2.0kg, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) 0.1kg , 2.0kg, 40.0kg or KOH 2.0kg, 20.0kg iron nitrate was added and dispersed through a high pressure disperser to prepare a slurry, and then filtered by using a depth filter for 1㎛ CMP (Depth filter).

알카리 화합물Alkaline compounds W 연마속도W grinding speed P-TEOS 연마속도P-TEOS Polishing Speed TMAH (0.1kg)TMAH (0.1kg) 1,720Å/min1,720 Å / min 20Å/min20 Å / min TMAH (2.0kg)TMAH (2.0kg) 3,670Å/min3,670 Å / min 25Å/min25 Å / min TMAH (40kg)TMAH (40kg) 2,270Å/min2,270 Å / min 45Å/min45 Å / min KOH (2.0kg)KOH (2.0kg) 3,760Å/min3,760 Å / min 15Å/min15 Å / min

상기 실시 예로부터 알카리 화합물이 적정범위보다 적게 첨가되면 W 연마속도가 낮아지며, 많게 첨가되면 W의 연마속도가 증가되나 P-TEOS의 연마속도가 증가되어 상대적인 절연층 대비 연마속도 선택비가 낮아져 산화물 침식량이 증가할 수 있게 된다.If the alkali compound is added in less than the appropriate range from the above embodiment, the W polishing rate is lowered, and when a large amount of the alkali compound is added, the polishing rate of W is increased, but the polishing rate of P-TEOS is increased, so that the selectivity of the polishing rate relative to the insulating layer is lowered. It can increase.

[실시예 6]Example 6

시판되는 발연실리카(fumed silica, 비표면적 300㎡/g) 50kg, 탈이온수 916kg, 질산 2.0kg, 말산 6.0kg, 폴리글리세린지방산에스텔 2.0kg, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH) 4.0kg, 질산 철 0.5kg, 15.0kg, 60kg 또는 과염화 철 20kg, 또는 과염화 마그네슘 20kg 첨가하여 고압분산기를 통하여 분산하여 슬러리를 제조한 후, 1㎛ CMP용 뎁쓰필터(Depth filter)를 이용하여 여과하여 제조하였다.50 kg of fumed silica (specific surface area 300㎡ / g), deionized water 916kg, nitric acid 2.0kg, malic acid 6.0kg, polyglycerin fatty acid ester 2.0kg, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) 4.0kg , 0.5kg iron nitrate, 15.0kg, 60kg or 20kg iron perchlorate, or 20kg magnesium perchlorate was added and dispersed through a high pressure disperser to prepare a slurry, and then filtered using a 1㎛ depth filter for CMP Prepared.

금속 산화제Metal oxidant W 연마속도W grinding speed 산화물 침식Oxide erosion 산화물 손실Oxide loss 질산철 (0.5kg)Iron Nitrate (0.5kg) 2,640Å/min2,640 Hz / min 460Å460 yen 20Å20Å 질산철 (15kg)Iron Nitrate (15kg) 3,540Å/min3,540 Å / min 320Å320Å 50Å50Å 질산철 (60Kg)Iron Nitrate (60Kg) 3,620Å/min3,620 Å / min 480Å480 yen 150Å150Å 과염화 철 (20Kg)Iron overchloride (20Kg) 3,320Å/min3,320 Å / min 360Å360Å 50Å50Å 과염화 마그네슘 (20Kg)Magnesium Perchlorate (20Kg) 3,150Å/min3,150 Å / min 330Å330 yen 60Å60Å

상기 실시 예로부터 금속 산화제는 적정범위보다 적게 첨가되면 W 연마속도가 낮아지는 단점이 있으며, 산화물 손실은 감소를 한다. 따라서 적당량 첨가시 반도체 공정에서 요구되는 W 연마속도와 산화물 침식, 산화물 손실을 얻을 수 있다. 또한, 과량 첨가시 금속오염으로 인한 반도체 칩의 신뢰성이 떨어질 수 있다.From the above embodiment, the metal oxidant has a disadvantage in that the W polishing rate is lowered if it is added in less than an appropriate range, and the oxide loss is reduced. Therefore, the W polishing rate, oxide erosion, and oxide loss required in the semiconductor process can be obtained when an appropriate amount is added. In addition, the reliability of the semiconductor chip due to metal contamination when the addition is excessive.

[실시예 7]Example 7

시판되는 발연실리카(fumed silica, 비표면적 300㎡/g) 50kg, 탈이온수 916kg, 질산 0.5kg, 2.0kg, 5.0kg, 말산 6.0kg, 폴리글리세린지방산에스텔 2.0kg, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH) 4.0kg, 질산 철 20.0kg 첨가하여 고압분산기를 통하여 분산하여 슬러리를 제조한 후, 1㎛ CMP용 뎁쓰필터(Depth filter)를 이용하여 여과하여 제조하였다.50 kg of fumed silica (specific surface area 300㎡ / g), deionized water 916kg, 0.5kg nitric acid, 2.0kg, 5.0kg, malic acid 6.0kg, polyglycerin fatty acid ester 2.0kg, tetramethylammonium hydroxide (tetramethylammonium) 4.0 kg of hydroxide, TMAH) and 20.0 kg of iron nitrate were added and dispersed through a high pressure disperser to prepare a slurry, and then filtered by using a 1 μm depth filter for CMP.

무기산Inorganic acids W 연마속도W grinding speed P-TEOS 연마속도P-TEOS Polishing Speed 질산 (0.5kg)Nitric acid (0.5kg) 2,260Å/min2,260 Å / min 25Å/min25 Å / min 질산 (2.0kg)Nitric acid (2.0kg) 3,750Å/min3,750 Å / min 30Å/min30 Å / min 질산 (5.0kg)Nitric acid (5.0kg) 2,400Å/min2,400 Å / min 25Å/min25 Å / min

상기 실시 예로부터 무기산이 적정범위보다 적거나 많게 첨가되면 W의 연마속도가 낮아지며, 특히 과량 첨가시 절연층인 P-TEOS의 연마속도가 증가되어 선택비가 낮 아지게 된다. 이로 인하여 미세 패턴웨이퍼에서 적용이 불가능해 진다.  When the inorganic acid is added to less or more than the appropriate range from the above embodiment, the polishing rate of W is lowered, and in particular, when the excess amount is added, the polishing rate of the insulating layer P-TEOS is increased, thereby lowering the selectivity. This makes it impossible to apply to fine pattern wafers.

본 발명은 지방산 첨가시 절연층의 연마속도 저하로 금속층 연마속도와의 차이가 커짐으로 인하여 산화물 침식 및 산화물 손실이 개선이 되며, 장기간 보관시에도 μ-스크래치등의 연마결함이 감소하는 W 연마 슬러리의 조성이다.
The present invention improves oxide erosion and oxide loss by increasing the difference with the polishing rate of the metal layer due to the decrease in polishing rate of the insulating layer when fatty acid is added, and W polishing slurry that reduces polishing defects such as μ-scratch even during long-term storage. The composition of.

Claims (6)

탈이온수를 용매로 하며, 금속산화물 및 무기산, 두개 이상의 카르복시기를 가지는 유기산 화합물, 탈이온수, 금속 산화제, 알카리 화합물, 및 지방산을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속배선 연마용 슬러리 조성물.A slurry composition for polishing metal wires, comprising deionized water as a solvent, a metal oxide and an inorganic acid, an organic acid compound having two or more carboxyl groups, deionized water, a metal oxidant, an alkali compound, and a fatty acid. 제1항에서, In claim 1, 조성물의 전체 중량을 기준으로, 상기 금속산화물이 실리카(SiO₂)인 경우 1 내지 25중량%, 알루미나(Al₂O₃), 세리아(CeO₂), 또는 지르코니아(ZrO₂)인 경우 0.5 내지 10중량%, 상기 무기산은 0.1 내지 5중량%, 상기 유기산 화합물은 0.1 내지 3중량%, 상기 지방산은 0.01 내지 3중량%, 상기 알카리 화합물은 0.05 내지 5중량%, 및 상기 금속 산화제는 0.1 내지 10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속배선 연마용 슬러리 조성물.Based on the total weight of the composition, 1 to 25% by weight when the metal oxide is silica (SiO₂), 0.5 to 10% by weight when alumina (Al₂O₃), ceria (CeO₂), or zirconia (ZrO₂), the inorganic acid is 0.1 to 5% by weight, the organic acid compound is 0.1 to 3% by weight, the fatty acid is 0.01 to 3% by weight, the alkali compound is 0.05 to 5% by weight, and the metal oxidizing agent comprises 0.1 to 10% by weight A slurry composition for polishing metal wires. 제1항에서, In claim 1, 상기 금속산화물의 비표면적은 150 내지 400㎡/g인 것을 특징으로 하는 금속배선 연마용 슬러리 조성물.The specific surface area of the metal oxide is a metal wire polishing slurry composition, characterized in that 150 to 400 m 2 / g. 제1항에서,In claim 1, 상기 금속산화물은 비표면적이 상이한 두 개 이상의 금속산화물을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 연마용 슬러리 조성물. The metal oxide is a polishing slurry composition, characterized in that for use by mixing two or more metal oxides having different specific surface area. 제1항에서,In claim 1, 상기 무기산은 질산(nitric acid), 황산(sulfuric acid), 염산(hydrochloric acid), 인산(phosphoric acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 것이고, 상기 유기산 화합물은 시트르산(citric acid), 글루타르산(glutaric acid), 말산(malic acid), 말레산(maleic acid), 옥살산(oxalic acid), 프탈산(phthalic acid), 숙신산(succinic acid), 타르타르산(tartaric acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 것이며, 상기 지방산은 폴리글리세린지방산에스텔 (Polyglycerin Fatty Acid Ester,KM-70), 자당 지방산 에스텔, 폴리솔베이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 것이고, 상기 금속 산화제는 질산 철 (iron nitrate) 또는 과염화 철 (iron perchlorate), 과염화 마그네슘 (Magnesium perchlorate)으로 이루어진 군에서 선택되어진 하나 이상의 것이며, 상기 알카리 화합물은 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘(CaOH), 수산화암모늄(NH₄OH), 테트라메틸암모늄하이드록사이드(Tetramethylammonium hydroxide)로 이루어진 군에서 선택되어진 하나 이상의 것임을 특징으로 하는 금속배선 연마용 슬러리 조성물.The inorganic acid is at least one selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and phosphoric acid, and the organic acid compound is citric acid or glutaric acid. one or more selected from the group consisting of glutaric acid, malic acid, maleic acid, maleic acid, oxalic acid, phthalic acid, succinic acid, tartaric acid, The fatty acid is at least one selected from the group consisting of Polyglycerin Fatty Acid Ester (KM-70), sucrose fatty acid ester, and polysorbate, and the metal oxidizing agent is iron nitrate or iron perchlorate. perchlorate) and one or more selected from the group consisting of magnesium perchlorate, wherein the alkali compounds are potassium hydroxide (KOH), calcium hydroxide (CaOH), A slurry composition for polishing metal wires, characterized in that at least one selected from the group consisting of ammonium sulfide (NH₄OH), tetramethylammonium hydroxide. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 금속배선 연마용 슬러리 조성물을 텅스텐으로 구성된 피연마물의 연마에 사용하는 것을 특징으로 하는 금속배선 연마 방법. The metal wiring polishing method according to any one of claims 1 to 5, wherein the slurry composition for polishing metal wirings is used for polishing a polishing object composed of tungsten.
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