KR100851235B1 - Chemical mechanical polishing composition comprising compounds for improving planarity and methods for polishing using the same - Google Patents

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Abstract

A chemical mechanical polishing(CMP) slurry composition, and a method for polishing a substrate containing a silicon oxide layer by using the composition are provided to improve polishing smoothness and polishing velocity and to enhance the polishing selectivity of a silicon oxide layer to a silicon nitride layer. A CMP slurry composition comprises 0.01-10 wt% of cerium oxide as an abrasive; 0.01-1,000 ppm of an anionic or nonionic surfactant as a smoothness improver; 0.01-20 wt% of an acidic polymer; and optionally at least one additive selected from an aminoalcohol, a pH controller, an antifoaming agent and an alcohol-based compound. Preferably the acidic polymer is a poly(acrylic acid) or a poly(acrylic acid) polymer; and the smoothness improver is a dodecylbenzenesulfonic acid.

Description

평탄도 개선제를 함유한 화학기계적 연마 조성물 및 이를 이용한 연마 방법{Chemical mechanical polishing composition comprising compounds for improving planarity and methods for polishing using the same} Chemical mechanical polishing composition comprising compounds for improving planarity and methods for polishing using the same}

도 1은 본 발명에 따른 평탄도개선제 첨가량에 따른 산화규소막의 연마 프로파일(profile)을 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing a polishing profile of a silicon oxide film according to the amount of flatness improving agent added according to the present invention.

본 발명은 평탄도 개선제를 함유한 산화규소막 함유 기판의 화학기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법에 관한 것이다.The present invention relates to a slurry composition for chemical mechanical polishing of a silicon oxide film-containing substrate containing a flatness improving agent and a polishing method using the same.

반도체 제조공정의 고집적화에 따라 리소그라피 공정 마진의 확보가 중요한 기술적 과제로 여겨지고 있다. 리소그라피 공정 마진 확보를 위한 중요한 요소 중의 하나가 반도체 제조 기판의 평탄화 공정이며 이러한 기판 평탄화 방법으로서 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정이 폭넓게 사용되고 있다.As the semiconductor manufacturing process is highly integrated, securing a lithography process margin is considered an important technical task. One of the important factors for securing the lithography process margin is a planarization process of a semiconductor manufacturing substrate, and a chemical mechanical polishing (CMP) process is widely used as the planarization method of the substrate.

반도체 제조 공정에서 반도체 제조 기판의 평탄도가 우수할수록 후속 공정의 마진이 넓어지고, 반도체 제품의 수율 측면에서 매우 유리하게 된다. 이러한 CMP 공정에서의 기판의 평탄도를 보다 향상시키기 위한 기술로서 종래에는 화학기계적 연마 장치나 연마 방법을 개선하는 기술들이 공지되어 있으나, 연마 장치나 연마 방법의 개선으로 어느 정도는 기판의 평탄도 향상을 가져올 수 있으나, 그 개선 폭이 크지 않아 보다 근본적인 해결 방안이 요구되는 실정이다.The better the flatness of the semiconductor manufacturing substrate in the semiconductor manufacturing process, the wider the margin of subsequent processes, which is very advantageous in terms of yield of semiconductor products. As a technique for further improving the flatness of the substrate in the CMP process, techniques for improving a chemical mechanical polishing apparatus or a polishing method are known in the art, but the flatness of the substrate is improved to some extent by the improvement of the polishing apparatus or the polishing method. However, since the improvement is not large, a more fundamental solution is required.

한편, CMP용 슬러리 조성물은 기판 연마면의 평탄도에 중요한 영향을 미친다. 특히 산화세륨 슬러리는 기판의 중앙부가 많이 연마되고 가장자리는 상대적으로 적게 연마되는 센터-패스트(Center-fast)형 연마특성을 가진다. 예를 들면, STI(Shallow Trench Isolation) 형성 공정에서 산화규소막을 연마할 때 기판 중앙부가 많이 연마되면서 디싱(Dishing) 및 에로젼(Erosion)이 증가하고 웨이퍼 내 두께 산포가 커져 생산수율을 감소시키게 된다. 종래에는 고선택성을 가진 연마조성물을 사용하여 질화규소막과 같은 연마 정지막(stopping layer)을 사용해서 이러한 문제점을 극복해 왔지만 소자가 고집적화 됨에 따라 기판의 센터(center)와 에지(edge)의 연마량 불균일에 의한 기판 내의 공정 산포 불량이 해결해야 할 과제로 대두되었다. On the other hand, the slurry composition for CMP has a significant influence on the flatness of the substrate polishing surface. In particular, the cerium oxide slurry has a center-fast polishing property in which the center portion of the substrate is polished a lot and the edges are polished relatively little. For example, when polishing the silicon oxide film in the shallow trench isolation (STI) forming process, the center of the substrate is polished to increase dishing and erosion and to increase the thickness distribution in the wafer, thereby decreasing the production yield. . Conventionally, a polishing composition having a high selectivity has been used to overcome this problem by using a polishing stop layer such as a silicon nitride film. However, as the device becomes highly integrated, the amount of polishing of the center and edge of the substrate is increased. The problem of process dispersion in the substrate due to unevenness has emerged as a problem to be solved.

또한, STI 공정이 아닌 다른 산화규소막 연마 공정에서도 평탄도 확보는 후속 공정인 리소그라피 공정 마진 확보 및 수율 향상 측면에서 그 필요성이 더욱 증대되고 있는 실정이다. In addition, in the silicon oxide film polishing process other than the STI process, the need for securing flatness is further increased in terms of securing a margin and improving yield of a lithography process, which is a subsequent process.

이러한 기판의 센터(center)와 에지(edge)의 연마불균일을 해소하기 위한 연 마조성물로서 대한민국 공개특허 제2006-0064946호에서는 비이온성 수용성 고분자 또는 알콜류 화합물로 이루어지는 점도 증가제를 함유하는 CMP용 슬러리 조성물이 개시되어 있다. 그러나 상기 특허에서는 연마평탄도가 개선되는 경우 점도가 증가하며 연마속도가 저하되고 세정성이 나빠지는 문제점이 있어서 연마평탄도 및 연마속도 측면에서 모두 우수한 연마용 슬러리의 개발이 요구되는 실정이다.A slurry for CMP containing a viscosity increasing agent composed of a nonionic water-soluble polymer or an alcohol compound is disclosed in Korea Patent Publication No. 2006-0064946 as a polishing abrasive composition for solving the polishing irregularity of the center and edge of the substrate. A composition is disclosed. However, in the above patents, when the polishing flatness is improved, the viscosity increases, the polishing rate is lowered, and the cleaning property is deteriorated. Therefore, the development of polishing slurry excellent in both polishing flatness and polishing rate is required.

본 발명의 목적은 산화규소막에 대한 연마 속도가 우수하면서 우수한 평탄도를 가지는 CMP용 조성물을 제공하는 것이다. 구체적으로는 본 발명은 산화규소막을 함유하는 기판의 연마용 조성물에서 기판의 연마평탄도, 특히 기판의 센터와 에지 사이의 연마속도차이가 적으면서도 산화규소막에 대한 연마속도가 우수한 산화규소막 함유 기판의 화학기계적 연마용 조성물을 제공하는 데 목적이 있으며, 또한, STI(Shallow Trench Isolation) 형성 공정에 사용하는 경우 질화규소막에 대한 산화규소막의 연마선택도도 우수한 화학기계적 연마용 조성물을 제공하는 데 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a composition for CMP having an excellent flatness while having an excellent polishing rate for a silicon oxide film. Specifically, the present invention contains a silicon oxide film having excellent polishing rate with respect to the silicon oxide film in a polishing composition of a substrate containing a silicon oxide film, in particular, having a small difference in polishing rate between the center and the edge of the substrate. It is an object of the present invention to provide a chemical mechanical polishing composition for a substrate, and to provide a chemical mechanical polishing composition having excellent polishing selectivity of a silicon oxide film against a silicon nitride film when used in a shallow trench isolation (STI) forming process. There is a purpose.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 CMP용 조성물을 이용하여 기판을 연마하는 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for polishing a substrate using the composition for CMP according to the present invention.

본 발명은 산화규소막에 대한 연마 속도가 우수하면서 연마 후 우수한 평탄 도를 가지는 산화규소막 함유 기판의 화학기계적 연마(CMP)용 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 CMP용 조성물은 STI(Shallow Trench Isolation) 형성 공정에 사용하는 경우 질화규소막에 대한 산화규소막의 연마선택도도 우수한 화학기계적 연마용 조성물을 제공한다.The present invention provides a composition for chemical mechanical polishing (CMP) of a silicon oxide film-containing substrate having an excellent polishing rate for a silicon oxide film and an excellent flatness after polishing. In addition, the composition for CMP according to the present invention provides a chemical mechanical polishing composition excellent in the polishing selectivity of the silicon oxide film with respect to the silicon nitride film when used in the STI (Shallow Trench Isolation) forming process.

본 발명에 따른 CMP용 조성물은 연마입자로서 산화세륨, 평탄도 개선제로서 음이온성 또는 비이온성 계면활성제 및 산성고분자를 함유하는 것을 특징으로 한다.The composition for CMP according to the present invention is characterized by containing cerium oxide as abrasive particles, anionic or nonionic surfactant and acidic polymer as flatness improving agent.

본 발명에 따른 CMP용 조성물은 아미노알콜, pH 조절제, 소포제 또는 알콜류 화합물로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 함유할 수 있다.The composition for CMP according to the present invention may further contain one or more additives selected from aminoalcohols, pH adjusting agents, antifoaming agents or alcohol compounds.

본 발명에 따른 평탄도 개선제로서 음이온성 또는 비이온성 계면활성제는 0.1중량% 이하의 소량을 사용하여도 평탄도 개선효과를 나타내며, 점도와 같은 슬러리 조성물의 물리적 특성의 변화가 없으며, 산화규소막의 연마속도가 우수할 뿐만 아니라, 산성고분자를 함유함으로써 산화규소막의 연마속도 향상 및 질화규소막에 대한 산화규소막의 연마속도비를 향상시켜 더욱 우수한 연마특성을 나타내게 되는 장점이 있다.As the flatness improving agent according to the present invention, the anionic or nonionic surfactant shows a flatness improving effect even when a small amount of 0.1% by weight or less is used, and there is no change in physical properties of the slurry composition such as viscosity and polishing of the silicon oxide film. Not only is it excellent in speed, but also by containing an acidic polymer, the polishing rate of the silicon oxide film is improved and the polishing rate ratio of the silicon oxide film to the silicon nitride film is improved, thereby showing more excellent polishing characteristics.

본 발명에 따른 CMP용 조성물에 함유되는 평탄도 개선제로서 음이온성 계면활성제는 설폰산계, 카르복실산계, 또는 인산계 계면활성제가 포함되고, 비이온성 계면활성제로는 에틸렌옥시드(EO) 단위(-CH2CH2O-)를 포함하는 계면활성제가 포함된다. 평탄도 개선제로서는 도데실벤젠설폰산이 가장 바람직하다.As the flatness improving agent contained in the composition for CMP according to the present invention, the anionic surfactant includes a sulfonic acid type, a carboxylic acid type, or a phosphoric acid type surfactant, and the nonionic surfactant is an ethylene oxide (EO) unit (- Surfactants comprising CH 2 CH 2 O-) are included. As the flatness improving agent, dodecylbenzenesulfonic acid is most preferred.

본 발명에 따른 CMP용 조성물에 함유되는 산성고분자는 설폰산기, 카르복시기, 인산기, 또는 아인산기를 함유하는 고분자물질이 포함되며, 예로서, 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산 공중합체, 폴리카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리(4-스타이렌설폰산)[poly(4-styrenesulfonic acid)] 등을 들 수 있다. 본 발명에 따른 산성고분자로서는 폴리아크릴산 및 폴리아크릴산 공중합체가 보다 바람직하다.Acidic polymers contained in the composition for CMP according to the present invention include a high molecular material containing a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, or a phosphorous acid group. And poly (4-styrenesulfonic acid). As the acidic polymer according to the present invention, polyacrylic acid and polyacrylic acid copolymer are more preferable.

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

본 발명에 따른 산화규소막 함유 기판의 화학기계적 연마(CMP)용 슬러리 조성물은 연마입자로서 산화세륨, 평탄도 개선제로서 음이온성 또는 비이온성계면활성제 및 산성고분자를 함유하는 것을 특징으로 하며, 아미노알콜, pH 조절제, 소포제 또는 알콜류 화합물로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 함유할 수 있다. 상기 성분 이외에 전체 연마용 슬러리 조성물이 100중량%가 되도록 하는 탈이온수를 포함한다.The slurry composition for chemical mechanical polishing (CMP) of a silicon oxide film-containing substrate according to the present invention is characterized by containing cerium oxide as abrasive grains, anionic or nonionic surfactants and acidic polymers as flatness improving agents, and amino alcohols. It may further contain one or more additives selected from pH adjusting agents, antifoaming agents or alcohol compounds. In addition to the above components, deionized water is included so that the total polishing slurry composition is 100% by weight.

1) 평탄도 개선제1) Flatness improver

상기 평탄도 개선제로서 음이온성 또는 비이온성 계면활성제를 사용하는데, 양이온성 계면활성제를 사용하는 경우 산성고분자와의 반응에 의해 침전물이 생성되므로 바람직하지 못하다. 상기 음이온성 계면활성제는 설폰산계, 카르복실산계, 또는 인산계 계면활성제가 포함되고, 상기 비이온성 계면활성제로는 에틸렌옥시드(EO) 단위(-CH2CH2O-)를 포함하는 계면활성제가 포함된다. 상기 평탄도 개선제의 예로서 도데실벤젠설폰산(DBS;dodecylbenzene sulfonic acid)[C12H25C6H4SO3H], 폴리옥시에틸렌(23) 라우릴 에테르(Polyoxyethylene(23) lauryl ether)로서 제품명 Brij 35[C12H25(OCH2CH2)nOH, n ~ 23], 하기 화학식 1의 폴리에틸렌글리콜 소르비탄 모노라우레이트(Polyethylene glycol sorbitan monolaurate, 제품명 : Tween 20), 폴리옥시에틸렌 이소옥틸페닐 에테르(Polyoxyethylene isooctylphenyl ether)계 계면활성제로서 다우케미컬(Dow Chemical)사 Triton X-100[4-(C8H17)C6H4(OCH2CH2)nOH, n ~10]를 들 수 있으며, 다우케미컬(Dow Chemical)사 Triton DF-16, GALE (Glycolic acid ethoxylate lauryl ether, CH3(CH2)x(OCH2CH2)yOCH2COOH x=11~13, y=3~10), 듀폰(Dupont)사 Zonyl-FSP( Rf(CH2CH2O)xPO(O-NH4 +)y, x+y=3, Rf=CF3(CF2CF2)n n = 2~4 ), 듀폰(Dupont)사 Zonyl-FSN( Rf(CH2CH2O)yH, Rf=CF3(CF2CF2)n n = 2~4 )를 들 수 있다. 상기 평탄도 개선제로는 도데실벤젠설폰산이 가장 바람직하다.Anionic or nonionic surfactants are used as the flatness improving agent, but when cationic surfactants are used, precipitates are generated by reaction with acidic polymers, which is not preferable. The anionic surfactant includes a sulfonic acid-based, carboxylic acid-based or phosphoric acid-based surfactant, and the nonionic surfactant includes a surfactant including an ethylene oxide (EO) unit (-CH 2 CH 2 O-). Included. As an example of the flatness improver, dodecylbenzene sulfonic acid (DBS) [C 12 H 25 C 6 H 4 SO 3 H], polyoxyethylene (23) lauryl ether (Polyoxyethylene (23) lauryl ether) As a product name Brij 35 [C 12 H 25 (OCH 2 CH 2 ) n OH, n ~ 23], Polyethylene glycol sorbitan monolaurate (Product Name: Tween 20), polyoxyethylene iso Doton Chemical's Triton X-100 [4- (C 8 H 17 ) C 6 H 4 (OCH 2 CH 2 ) n OH, n ˜10] was used as an octylphenyl ether-based surfactant. Dow Chemical Company Triton DF-16, GALE (Glycolic acid ethoxylate lauryl ether, CH 3 (CH 2 ) x (OCH 2 CH 2 ) y OCH 2 COOH x = 11 ~ 13, y = 3 10), Dupont Zonyl-FSP (R f (CH 2 CH 2 O) x PO (O - NH 4 + ) y , x + y = 3, R f = CF 3 (CF 2 CF 2 ) n n = 2-4), Dupont's Zonyl-FSN (R f (CH 2 CH 2 O) y H, R f = CF 3 (CF 2 CF 2 ) n n = 2-4) Can be mentioned. As the flatness improving agent, dodecylbenzenesulfonic acid is most preferred.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112007020361801-pat00001
Figure 112007020361801-pat00001

상기 평탄도 개선제의 함량은 CMP용 슬러리 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 1000ppm이 바람직하고, 0.1 내지 100ppm이 보다 바람직하며, 1 ~ 50ppm이 가장 바람직하다. 상기 평탄도 개선제의 함량이 0.01ppm 미만으로 적으면, 연마평탄도 개선효과가 약하며, 1000ppm을 초과하여 많으면 거품 많이 발생하며, 연마속도가 감소할 수 있다.The content of the flatness improving agent is preferably 0.01 to 1000 ppm, more preferably 0.1 to 100 ppm, most preferably 1 to 50 ppm based on the total weight of the slurry composition for CMP. If the content of the flatness improving agent is less than 0.01ppm, the polishing flatness improvement effect is weak, if more than 1000ppm is a lot of bubbles occur, the polishing rate can be reduced.

2) 산성 고분자2) acidic polymer

상기 산성 고분자는 산성을 나타내는 작용기가 있어 수용액 상태에서 산성을 나타내는 고분자이며, pH를 중성으로 할 경우 고분자 사슬에 음전하를 띠는 이온성 고분자를 의미한다. 설폰산기, 카르복시기, 인산기, 또는 아인산기를 함유하는 고분자물질이 포함되며, 예로서, 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산 공중합체, 폴리카르복시메틸셀루로오스(CMC), 폴리(4-스타이렌설폰산) [poly(4-styrenesulfonic acid] 등이 있다. 상기 산성고분자로는 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산 공중합체가 보다 바람직하다. 상기 산성고분자의 함량은 슬러리 총 중량에 대하여 0.01 내지 20중량%인 것이 바람직하며, 0.05 내지 10중량%가 보다 바람직하며, 0.2 내지 3중량%가 가장 바람직하다. 상기 산성 고분자의 함량이 20중량%를 초과하여 많으면 연마속도가 저하되고, 0.01중량% 미만으로 너무 적으면 평탄도 개선제의 기능이 약화될 수 있어서 바람직하지 못하다. The acidic polymer is an acidic polymer having an acidic functional group, and means an ionic polymer having a negative charge on the polymer chain when the pH is neutral. Polymeric materials containing sulfonic acid groups, carboxyl groups, phosphoric acid groups, or phosphorous acid groups, and include, for example, polyacrylic acid or polyacrylic acid copolymers, polycarboxymethylcellulose (CMC), poly (4-styrenesulfonic acid) 4-styrenesulfonic acid] etc. The acidic polymer is more preferably polyacrylic acid or polyacrylic acid copolymer The content of the acidic polymer is preferably 0.01 to 20% by weight based on the total weight of the slurry, and 0.05 to 10 The weight percentage is more preferable, and 0.2 to 3% is the most preferable, The content of the acidic polymer is more than 20% by weight, the polishing rate is lowered. It is not desirable because it can be weakened.

시판되는 폴리아크릴산의 경우 공중합되어 있거나 치환기가 일부 바뀌어 있는 순수한 폴리아크릴산이 아닌 경우가 많다. 또한, 시판되는 폴리아크릴산 제품은 분자량이 명시되어 있지 않은 경우가 많으며, 주로 수용액의 형태로 판매되므로 제 품마다 폴리아크릴산의 함량이 다르기 때문에 본 발명에서는 2.5중량%의 수용액을 제조하고 이들의 점도를 측정하여 분자량의 크고 작은 순서를 정하여 사용하였다. 폴리아크릴산 용액의 점도는 분자량과 탄소사슬에 붙어있는 치환기, 사슬내의 아크릴산외의 다른 모노머와의 공중합 여부와 공중합의 정도에 의존한다.본 발명에 따른 CMP용 슬러리에 함유되는 상기의 폴리아크릴산은 2.5중량%의 수용액의 점도가 0.8 내지 50 cP(centi-poise)인 것을 사용하며, 이들 폴리아크릴산 중 두 가지 또는 세 가지 이상을 조합하여 사용하면, 산화규소막의 연마속도 및 질화규소막에 대한 산화규소막의 연마선택비 면에서 더욱 우수한 효과를 볼 수 있게 된다. 또한, 반도체공정에서 금속 불순물로 작용하여 소자의 기능을 파괴할 수 있는 금속 이온들, 즉, Na, K, Al, Fe, Ca, Cr, Cu, Mg, Mn, Ni, Pb, Zn의 함량이 1ppm 이하인 폴리아크릴 산을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 5.0~8.0 cP의 폴리아크릴산 0.1~10중량%, 1.5~2.0 cP의 폴리아크릴산 1~40중량%, 및 1.0~1.5 cP의 폴리아크릴산 40~98.9중량%로 이루어진 폴리아크릴산을 사용하는 경우 상기 산화규소막의 연마속도 및 연마선택비가 더욱 우수하여 보다 더 바람직하고, 5.0~8.0 cP의 폴리아크릴산 0.5~5중량%, 1.5~2.0 cP의 폴리아크릴산 3~30중량%, 및 1.0~1.5cP의 폴리아크릴산 60~96.5중량%로 이루어진 폴리아크릴산을 사용하는 경우 가장 바람직하다. 상기 폴리아크릴산의 점도는 상온에서 2.5중량% 수용액인 폴리아크릴산의 점도를 나타낸다.Commercially available polyacrylic acid is often not pure polyacrylic acid copolymerized or partially substituted. In addition, commercially available polyacrylic acid products often do not have a specified molecular weight, and are mainly sold in the form of aqueous solution, so the content of polyacrylic acid is different in each product, so in the present invention, an aqueous solution of 2.5% by weight is prepared and their viscosity is increased. It measured and used the big and small order of molecular weight. The viscosity of the polyacrylic acid solution depends on the molecular weight, the substituents attached to the carbon chain, the copolymerization with other monomers other than acrylic acid in the chain, and the degree of copolymerization. The polyacrylic acid contained in the slurry for CMP according to the present invention is 2.5% by weight. % Of aqueous solution has a viscosity of 0.8 to 50 cP (centi-poise), and when two or three or more of these polyacrylic acids are used in combination, the polishing rate of the silicon oxide film and the polishing of the silicon oxide film to the silicon nitride film In terms of selectivity, the effect is better. In addition, the content of metal ions that act as metal impurities in the semiconductor process and destroy the function of the device, that is, Na, K, Al, Fe, Ca, Cr, Cu, Mg, Mn, Ni, Pb, Zn It is preferable to select and use polyacrylic acid which is 1 ppm or less. In particular, when using polyacrylic acid consisting of 0.1 to 10% by weight of polyacrylic acid of 5.0 to 8.0 cP, 1 to 40% by weight of polyacrylic acid of 1.5 to 2.0 cP, and 40 to 98.9% by weight of polyacrylic acid of 1.0 to 1.5 cP. The polishing rate and the polishing selectivity of the silicon oxide film are more excellent, and more preferable, and 0.5 to 5% by weight of polyacrylic acid of 5.0 to 8.0 cP, 3 to 30% by weight of polyacrylic acid of 1.5 to 2.0 cP, and poly of 1.0 to 1.5 cP It is most preferable when using polyacrylic acid which consists of 60-96.5 weight% of acrylic acid. The viscosity of the polyacrylic acid indicates the viscosity of polyacrylic acid which is 2.5% by weight aqueous solution at room temperature.

3) 산화세륨3) cerium oxide

산화세륨은 실리카 입자나 알루미나 입자에 비해 경도가 낮지만 Si와 Ce 원 자 간에 Si-O-Ce 결합이 형성되는 화학적 연마 메커니즘에 의해 유리나 반도체 기판과 같은 규소를 포함하는 면의 연마속도가 매우 빨라 반도체 기판의 연마에 유리하기 때문에 산화세륨을 연마입자로 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 산화세륨은 자동정지 기능, 선택비 증가 등 연마용 조성물에 기능성을 부여하기 용이한 장점이 있다.Cerium oxide has a lower hardness than silica particles or alumina particles, but the polishing rate of silicon-containing surfaces such as glass or semiconductor substrates is very fast due to the chemical polishing mechanism in which Si-O-Ce bonds are formed between Si and Ce atoms. Since cerium oxide is advantageous for polishing a semiconductor substrate, it is preferable to contain cerium oxide as abrasive grains. In addition, cerium oxide has an advantage in that it is easy to impart functionality to the polishing composition, such as automatic stop function, increase in selectivity.

본 발명에 따른 CMP용 슬러리 조성물에 함유되는 연마제로서 산화세륨은 탄산세륨 수화물을 500℃ 내지 1200℃에서 공기 중에서 하소하여 제조된 것을 사용하며, 스크래치를 줄이기 위해 분쇄하고 분급하여 사용하는 것이 바람직하고, 상기 분급법은 원심 분리나 중력 침강법(sedimentation)을 사용할 수 있다.As an abrasive contained in the slurry composition for CMP according to the present invention, cerium oxide is prepared by calcining cerium carbonate hydrate in air at 500 ° C. to 1200 ° C., and is preferably used by grinding and classifying to reduce scratches. The classification method may use centrifugation or gravity sedimentation.

산화세륨 연마 입자의 크기는 연마속도와 스크래치를 고려하여 분산액내의 2차 입자의 입경이 30nm내지 500nm 크기가 바람직하며, 입경이 70nm 내지 300nm이면 더욱 바람직하다. 입자 크기가 작으면 연마속도 느리며, 크면 스크래치 발생 빈도가 잦아진다. The particle size of the cerium oxide abrasive particles is preferably 30 nm to 500 nm, more preferably 70 nm to 300 nm, in consideration of the polishing rate and scratches. Smaller particle sizes result in slower polishing rates, and larger ones cause more frequent scratches.

산화세륨 함유량은 CMP용 슬러리 총 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%이며, 바람직하게는 0.05 내지 5 중량%이며 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%이다. 산화세륨 함량이 0.01중량%미만으로 적으면 연마속도가 저하되고, 상기 함량이 10중량%를 초과하여 많으면 스크래치가 발생할 가능성이 높다. The cerium oxide content is 0.01 to 10% by weight, preferably 0.05 to 5% by weight and more preferably 0.1 to 2% by weight based on the total weight of the slurry for CMP. If the content of cerium oxide is less than 0.01% by weight, the polishing rate is lowered. If the content is more than 10% by weight, scratching is likely to occur.

본 발명에 따른 CMP용 조성물은 아미노알콜, pH 조절제, 소포제 또는 알콜류 화합물로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 함유할 수 있다.The composition for CMP according to the present invention may further contain one or more additives selected from aminoalcohols, pH adjusting agents, antifoaming agents or alcohol compounds.

4) 아미노알콜 4) amino alcohol

본 발명에 따른 CMP용 슬러리 조성물은 하기 화학식 2로 표현되는 아미노알콜을 더 함유할 수 있다.Slurry composition for CMP according to the invention may further contain an amino alcohol represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112007020361801-pat00002
Figure 112007020361801-pat00002

[R1, R2 및 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, R1은 C2 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이며, R2 및 R3 수소, C1 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 알킬 또는 C1 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이다.][R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different from each other, R 1 is C2 to C30 straight or branched hydroxyalkyl, R 2 and R 3 hydrogen, C1 to C30 straight or branched alkyl Or C1 to C30 straight or branched hydroxyalkyl.]

본 발명의 반도체 연마 슬러리에 포함되는 또 다른 화합물인 아미노알코올은 친수성과 염기성의 성질을 갖는 작용기인 아민기와 친수성이며 수소결합이 가능한 작용기인 히드록시기를 동시에 가지고 있는 화합물로서, 상기 아미노알코올의 이러한 두개의 친수성기로 인하여 물에 용해되기가 용이하며 디싱(Dishing) 및 에로젼(Erosion) 감소 기능, pH 조절 기능, 웨이퍼 상에서 연마입자 부착 억제 기능을 가지고 있다. Amino alcohol, another compound included in the semiconductor polishing slurry of the present invention, is a compound having both an amine group, which is a functional group having hydrophilicity and basic properties, and a hydroxyl group, which is a hydrophilic, hydrogen-bondable functional group. It is easy to dissolve in water due to hydrophilic group, and has a function of reducing dishing and erosion, pH control, and inhibiting adhesion of abrasive particles on the wafer.

상기 화학식 2에서 R1, R2 및 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, R1은 C2 내지 C7의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이며, R2 및 R3 수소, C1 내지 C7의 직쇄 또는 측쇄의 알킬 또는 C1 내지 C7의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이 더 바람 직하다.In Formula 2, R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different from each other, R 1 is C2 to C7 linear or branched hydroxyalkyl, R 2 and R 3 hydrogen, C1 to C7 straight chain or More preferred are branched alkyl or C1 to C7 straight or branched hydroxyalkyl.

유용한 아미노 알코올 화합물의 구체적인 예로서는, 트리에탄올 아민 (triethanol amine : TEA), 디에탄올 아민 (diethanol amine : DEA), 모노에탄올 아민 (monoethanol amine : MEA), 3-아미노-1-프로판올 (3-amino-1-propanol), 1-아미노-펜탄올 (1-amino-pentanol), 2-디메틸아미노-2-메틸-1-프로판올, 1-아미노-2-프로판올, 1-디메틸아미노-2-프로판올, 3-디메틸아미노-1-프로판올, 2-아미노-1-프로판올, 2-디메틸아미노-1-프로판올, 2-디에틸아미노-1-프로판올, 2-디에틸아미노-1-에탄올, 2-에틸아미노-1-에탄올, 1-(디메틸아미노)2-프로판올, 디에탄올아민 N-메틸디에탄올아민, N-프로필디에탄올아민, N-이소프로필디에탄올아민, N-(2-메틸프로필)디에탄올아민, N-n-부틸디에탄올아민, N-t-부틸에탄올아민, N-시아클로헥실디에탄올아민, N-도데실디에틸아민, 2-(디메틸아미노)에탄올, 2-디에틸아미노에탄올, 2-디프로필아미노에탄올, 2-브틸아미노에틴올, 2-t-부틸아미노에탄올, 2-사이클로아미노에탄올, 2-아미노2-펜타놀, 2-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-2-메틸-1-프로판올, 2-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-2-프로판올, N,N-비스(2-하이드록시프로필)에탄올아민, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올, 트리스(하이드록시메틸)아미노메탄, 트리아이소프로판올아민 등을 포함하나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.Specific examples of useful amino alcohol compounds include triethanol amine (TEA), diethanol amine (DEA), monoethanol amine (MEA), 3-amino-1-propanol (3-amino-1 -propanol), 1-amino-pentanol, 2-dimethylamino-2-methyl-1-propanol, 1-amino-2-propanol, 1-dimethylamino-2-propanol, 3- Dimethylamino-1-propanol, 2-amino-1-propanol, 2-dimethylamino-1-propanol, 2-diethylamino-1-propanol, 2-diethylamino-1-ethanol, 2-ethylamino-1 Ethanol, 1- (dimethylamino) 2-propanol, diethanolamine N-methyl diethanolamine, N-propyl diethanolamine, N-isopropyl diethanolamine, N- (2-methylpropyl) diethanolamine, Nn-butyldiethanolamine, Nt-butylethanolamine, N-cyclohexyl diethanolamine, N-dodecyldiethylamine, 2- (dimethylamino) ethanol, 2-diethylaminoethane , 2-dipropylaminoethanol, 2-butylaminoethanol, 2-t-butylaminoethanol, 2-cycloaminoethanol, 2-amino2-pentanol, 2- [bis (2-hydroxyethyl) amino] 2-methyl-1-propanol, 2- [bis (2-hydroxyethyl) amino] -2-propanol, N, N-bis (2-hydroxypropyl) ethanolamine, 2-amino-2-methyl- 1-propanol, tris (hydroxymethyl) aminomethane, triisopropanolamine and the like, but are not necessarily limited to these.

특히 바람직한 아미노알코올 화합물은 트리에탄올 아민이며, 이를 폴리아크릴산과 함께 사용하였을 경우에 산화규소의 연마속도가 높고 산화규소막과 질화규소막의 상대적 연마속도를 20 이상으로 할 수 있다.Particularly preferred aminoalcohol compounds are triethanol amines, and when used together with polyacrylic acid, the polishing rate of silicon oxide is high and the relative polishing rate of silicon oxide film and silicon nitride film can be 20 or more.

상기 아미노알콜의 함량은 CMP용 슬러리 총 중량에 대하여 0.01 내지 20중량%이고, 보다 바람직하게는 0.05 내지 10중량%이며, 0.1 내지 3중량%가 가장 바람직하다. 상기 아미노알콜의 함량이 20중량%를 초과하여 너무 많으면 연마속도 낮아지고, 상기 함량이 0.01중량% 미만으로 너무 적으면 연마선택비(산화규소막/질화규소막)가 감소하고 디싱(Dishing) 및 에로젼(Erosion)이 증가 한다. The amino alcohol content is 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.05 to 10% by weight, and most preferably 0.1 to 3% by weight based on the total weight of the slurry for CMP. If the content of the amino alcohol is more than 20% by weight, the polishing rate is lowered. If the content of the amino alcohol is too low, less than 0.01% by weight, the polishing selectivity (silicon oxide film / silicon nitride film) is reduced, and dishing and erosion are performed. Erosion is increased.

5) pH 조절제5) pH adjuster

본 발명에 따른 CMP용 슬러리 조성물은 pH를 추가로 더 함유하여 pH를 4~10으로 조절하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 pH 6~8이다. 상기 pH가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 산화규소막의 연마속도가 저하되어 바람직하지 못하다.The slurry composition for CMP according to the present invention preferably further contains a pH to adjust the pH to 4 to 10, more preferably pH 6 to 8. When the pH is outside the above range, the polishing rate of the silicon oxide film is lowered, which is not preferable.

상기 pH 조절제로는 무기산, 유기산, 암모니아수 또는 사급 아민염을 포함하며, 상기 4급 아민염으로는 수산화테트라메틸암모늄, 수산화테트라에틸암모늄, 수산화테트라프로필암모늄 등이 예시될 수 있다. 보다 바람직한 pH조절제는 암모니아수, 질산 또는 수산화 테트라메틸암모늄이고, 암모니아가 가장 바람직하다.The pH adjusting agent includes an inorganic acid, an organic acid, aqueous ammonia, or a quaternary amine salt, and examples of the quaternary amine salt include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, and the like. More preferred pH adjusting agent is ammonia water, nitric acid or tetramethylammonium hydroxide, with ammonia being most preferred.

6) 소포제 6) defoamer

본 발명에 따른 CMP용 슬러리조성물은 소포제를 더 함유할 수 있는데, 이는 평탄도 개선제로 인하여 발생할 수 있는 거품을 제거하는 역할을 한다. 소포제의 함량은 평탄도 개선제의 종류 및 함량에 따라 조절하여 사용할 수 있으며, CMP용 슬러리 총 중량에 대하여 0.01 내지 1000ppm이 바람직하고, 0.1 내지 100ppm이 보다 바람직하며, 1 내지 50ppm이 가장 바람직하다. 상기 소포제의 함량이 0.01ppm 미만으로 적으면 첨가에 따른 효과가 미미하고, 1000ppm을 초과하여 많으면 더 이 상의 효과가 증가되지 않아 경제적으로 불리할 수 있다. 상기 소포제로서 실록산(siloxane)계 물질을 함유한 제품을 들 수 있으며, 예로서 셀케미칼사 CELANT-DF180, CELANT-DF16, CELANT-DF23, 또는 DowCorning사의 DSP Antiform Emulsion 등이 있다.The slurry composition for CMP according to the present invention may further contain an antifoaming agent, which serves to remove bubbles that may occur due to the flatness improving agent. The amount of the antifoaming agent can be used according to the type and content of the flatness improving agent, preferably 0.01 to 1000ppm, more preferably 0.1 to 100ppm, and most preferably 1 to 50ppm based on the total weight of the slurry for CMP. If the content of the antifoaming agent is less than 0.01ppm, the effect of the addition is insignificant, if it is more than 1000ppm more than the effect is not increased further may be economically disadvantageous. Examples of the antifoaming agent include products containing a siloxane-based material, and examples thereof include CELANT-DF180, CELANT-DF16, CELANT-DF23, or DowCorning's DSP Antiform Emulsion.

7) 알콜류 화합물 7) Alcohol Compounds

본 발명에 따른 CMP용 슬러리조성물은 알콜류 화합물을 더 함유할 수 있는데, 이는 CMP용 슬러리 조성물에 윤활 역할을 하여 결함(defect) 및 스크래치 발생을 억제한다. 상기 알코류 화합물로는 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, n-프로판올, 이소프로판올, 1,2-프로판디올(1,2-propandiol), 1,3-프로판디올(1,3-propanediol), 글리세린, n-부탄올, 2-부탄올, 또는 t-부탄올로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.The slurry composition for CMP according to the present invention may further contain an alcohol compound, which serves to lubricate the slurry composition for CMP to suppress defects and scratches. The alcohol compound is methanol, ethanol, ethylene glycol, n-propanol, isopropanol, 1,2-propanediol (1,2-propandiol), 1,3-propanediol (1,3-propanediol), glycerin, n One or more types selected from -butanol, 2-butanol, or t-butanol can be used.

본 발명에 따른 CMP용 슬러리 조성물은 하나의 패키지로 제조하거나, 아니면 분산안정성 또는 보관 안정성이 우수하도록 두 개 이상의 패키지로 분리하여 제조할 수 있다.  The slurry composition for CMP according to the present invention may be prepared in one package, or may be prepared by separating into two or more packages so as to have excellent dispersion stability or storage stability.

이하 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 하기 실시 예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited by the following Examples.

[실시예]  EXAMPLE

연마 조성물 제조Polishing composition preparation

탄산세륨 수화물을 750℃에서 4시간 동안 공기 중에서 하소하여 산화세륨을 제조한 후, 매체 교반식 밀로 습식 분쇄하고, 분급하여 산화세륨 분산액을 얻었다. 산화세륨 분산액의 고형분은 4.5중량%이며, 평균 입자크기는 140nm였다. The cerium carbonate hydrate was calcined in air at 750 ° C. for 4 hours to produce cerium oxide, and then wet milled with a medium stirred mill and classified to obtain a cerium oxide dispersion. Solid content of the cerium oxide dispersion was 4.5% by weight, and the average particle size was 140 nm.

산성 고분자로 폴리아크릴산을 사용했다. 사용한 폴리아크릴산 2.5중량% 수용액의 점도는 폴리아크릴산 H가 6.85 cP, 폴리아크릴산 L이 1.67 cP, 폴리아크릴산 S가 1.21 cP이다. 폴리아크릴산 H, L, S는 일본순약사 제품이다. Polyacrylic acid was used as the acidic polymer. The viscosity of the polyacrylic acid 2.5 weight% aqueous solution used is 6.85 cP of polyacrylic acid H, 1.67 cP of polyacrylic acid L, and 1.21 cP of polyacrylic acid S. Polyacrylic acids H, L and S are manufactured by Nippon Pure Chemical Industries, Ltd.

초순수에 산성고분자, 아미노알콜, 평탄도개선제, 소포제, 알콜류 화합물 등을 평가에 필요한 만큼 혼합하여 첨가제 혼합액을 제조하였으며, 암모니아와 질산으로 pH 6.8로 조절하였다. 산화세륨 분산액과 첨가제 혼합액을 적당한 비율로 혼합하여 연마 평가 조성물로 사용하였다. An acidic polymer, aminoalcohol, flatness improver, antifoaming agent, alcohol compound and the like were mixed in ultrapure water as needed to prepare an additive mixture solution, which was adjusted to pH 6.8 with ammonia and nitric acid. The cerium oxide dispersion and the additive mixture were mixed at an appropriate ratio to be used as the polishing evaluation composition.

연마 조건Polishing condition

상기의 연마 슬러리 제조 방법으로 제조된 연마 슬러리를 이용하여 두산디앤디 사의 UNIPLA 211 CMP 장비에서 웨이퍼 압력 3 psi, 리테이너링(Retainer Ring) 압력 4psi, 다이렉트 라인(Direct Line) 압력 3psi, 스핀들(Spindle) 회전속도가 110 rpm 의 조건으로 40 sec 동안 연마를 수행하였다. 연마 시 연마 조성액의 공급 속도는 200ml/min 였다. 막의 두께는 케이맥사의 Spectrathick 4000으로 측정하였으며, 웨이퍼의 직경을 따라 직선으로 측정하였다. Doosan D & D's UNIPLA 211 CMP equipment uses a polishing slurry prepared by the above-described polishing slurry manufacturing method, wafer pressure 3 psi, retainer ring pressure 4 psi, direct line pressure 3 psi, and spindle rotation. Polishing was performed for 40 sec under the condition of 110 rpm. The feeding rate of the polishing composition liquid at the time of polishing was 200 ml / min. The thickness of the film was measured by K-Max's Spectrathick 4000 and measured in a straight line along the diameter of the wafer.

연마 테스트에 사용한 웨이퍼(Wafer)는 HDP(high density plasma) 방식 산화규소막 및 질화규소막이 입혀진 8인치(200mm) 실리콘(Si) 웨이퍼를 사용하였다. The wafer used for the polishing test was an 8-inch (200 mm) silicon (Si) wafer coated with a high density plasma (HDP) type silicon oxide film and a silicon nitride film.

웨이퍼내 연마불균일도(WIWNU, within-wafer nonuniformity)Within-wafer nonuniformity (WIWNU)

연마 평탄도를 나타내는 값으로 아래 식과 같이 웨이퍼내 연마불균일도를 계산했으며, 이 값이 낮을수록 연마평탄도는 높다.As the value indicating the polishing flatness, the polishing nonuniformity degree in the wafer was calculated as follows. The lower the value, the higher the polishing flatness.

:웨이퍼내 연마 불균일도 (WIWNU, within-wafer nonuniformity) 계산식 WIWNU, within-wafer nonuniformity

= ( 연마속도의 표준편차 / 연마속도의 평균 )X 100       = (Standard deviation of polishing rate / average of polishing rate) X 100

[실시예 1] 평탄개선제 종류 및 함량에 따른 연마특성Example 1 Polishing Characteristics According to the Type and Content of Flatener

연마 조성물의 조성Composition of polishing composition

산화세륨 : 0.64 중량%Cerium oxide: 0.64 wt%

폴리아크릴산 H : 0.014 중량%, L : 0.123 중량%, S : 0.549 중량%, Polyacrylic acid H: 0.014% by weight, L: 0.123% by weight, S: 0.549% by weight,

트리에탄올아민 : 0.323 중량%Triethanolamine: 0.323 wt%

pH는 6.9 pH is 6.9

상기의 연마 조성물에 첨가되는 평탄도 개선제의 종류와 첨가 되는 함량에 따른 연마 속도와 연마 평탄도의 결과를 평탄도개선제가 첨가되지 않은 조성물 실험번호(1-1)과 비교하여 표 1에 나타내었다. The results of polishing rate and polishing flatness according to the type and content of the flatness improving agent added to the polishing composition are shown in Table 1 in comparison with the composition No. (1-1) without the flatness improving agent. .

[표 1] TABLE 1

Figure 112007020361801-pat00003
Figure 112007020361801-pat00003

표 1에서 알 수 있는 바와 같이 평탄도개선제를 첨가함으로써 WIWNU 값이 낮아져 웨이퍼의 연마평탄도가 개선되었다. 산화규소 연마속도는 증가하거나 동등수준으로 유지되었다. As can be seen in Table 1, the addition of the flatness improving agent lowered the WIWNU value, thereby improving the wafer polishing flatness. The silicon oxide polishing rate was increased or maintained at the same level.

[실시예 2] DBS 첨가량 효과 Example 2 DBS Addition Effect

평탄도 개선제로서 DBS의 첨가량을 달리하여 산화규소막의 연마특성을 평가하였다. DBS 첨가시 다우코닝사 DSP 소포제를 DBS 첨가량의 50중량%를 첨가하였고, 나머지 조성은 실시예 1과 동일하게 하였으며 표 2에는 DBS 첨가량에 따른 연마 결과와 연마 후의 웨이퍼 연마 평탄도를 나타내었고, 도 1에 산화규소막의 연마 프로파일(profile)을 나타내었다. The polishing properties of the silicon oxide film were evaluated by varying the amount of DBS added as the flatness improving agent. Dow Corning DSP antifoaming agent was added 50% by weight of the DBS addition amount, and the rest of the composition was the same as in Example 1 Table 2 shows the polishing results according to the DBS addition amount and the wafer polishing flatness after polishing, Figure 1 Shows the polishing profile of the silicon oxide film.

[표 2]TABLE 2

Figure 112007020361801-pat00004
Figure 112007020361801-pat00004

표 2에서 알 수 있는 바와 같이 DBS 첨가시킨 연마 슬러리의 경우, 첨가되지 않은 조성물과 비교해 볼 때, 연마속도는 DBS가 적은 양이 첨가되면 약간 증가하였으며 100ppm을 첨가해도 거의 감소하지 않았으며, 웨이퍼의 연마 평탄도는 DBS가 첨가되지 않은 경우 7.62%에서 25ppm 첨가하면 2.18%로 크게 개선되는 것을 알 수 있다.As can be seen from Table 2, in the case of the DBS-added polishing slurry, the polishing rate was slightly increased when the DBS was added in a small amount and hardly decreased by the addition of 100 ppm. Polishing flatness can be seen to be greatly improved to 2.18% by adding 25ppm from 7.62% when DBS is not added.

도 1은 웨이퍼의 양쪽 가장자리에서 5mm를 제외하고 직경을 따라 40등분한 지점에서 측정한 40초간 산화규소막 연마량을 도시한 것이다. x축 값이 0인 경우가 중앙점이며, -20과 20은 웨이퍼의 가장자리에서 5mm 떨어진 지점이다. DBS를 첨가하지 않을 경우 가운데 부분이 많이 연마되는 경향에서 DBS의 첨가량이 증가할수록 가장 자리 쪽의 연마량이 증가하면서 100ppm 첨가시에는 오히려 가장 자리가 더 많이 연마되는 결과를 나타내었다. 즉, DBS가 첨가되지 않은 경우에는 웨이퍼 중앙의 연마속도가 높은 경향(Center-fast)을 가지며, DBS 첨가량이 100ppm인 경우에는 웨이퍼 가장자리의 연마속도가 높은 경향(Edge-fast)을 가진다. DBS 첨가량이 25ppm인 경우에는 웨이퍼 중앙과 가장자리의 연마속도에 차이가 거의 없는 결과를 나타내었다. 즉, DBS 첨가량 조절로 Center-fast, Edge-fast 경향을 조절하여 본 발명의 CMP 조성물을 사용하기 전의 프로파일(profile)의 문제점을 보정하여 최적의 평탄도 얻을 수 있도록 조절할 수 있는 장점이 있다. FIG. 1 shows the amount of polishing of silicon oxide film for 40 seconds measured at 40 equal points along the diameter except 5 mm at both edges of the wafer. A zero x-axis is the center point, and -20 and 20 are 5 mm from the edge of the wafer. When DBS is not added, the center portion is tended to be polished a lot. As the amount of DBS is increased, the amount of polishing at the edge is increased and the edge is more polished at 100 ppm. That is, when DBS is not added, the polishing rate at the center of the wafer tends to be high (Center-fast), and when DBS addition amount is 100 ppm, the polishing rate at the edge of the wafer tends to be high (Edge-fast). When DBS addition amount was 25ppm, there was little difference in polishing rate between center and edge of wafer. That is, by adjusting the DBS addition amount, the center-fast and edge-fast trends are adjusted to correct the problem of the profile before using the CMP composition of the present invention, so that the optimal flatness can be obtained.

상기 실험번호 2-2의 연마조성물의 점도는 1.53 cP이며, 실험번호 2-1의 경우는 1.56 cP이었다. 점도는 거의 동등하므로 점도와는 무관하게 평탄도가 개선됨을 확인할 수 있다. The viscosity of the abrasive composition of Experiment No. 2-2 was 1.53 cP, and Experiment No. 2-1 was 1.56 cP. Since the viscosity is almost equal, it can be seen that the flatness is improved regardless of the viscosity.

[실시예 3] 상용슬러리와의 비교 및 질화 규소막 평가 Example 3 Comparison with Commercial Slurry and Silicon Nitride Film Evaluation

실험번호 3-1의 연마 슬러리 조성은 실험번호 2-2 조성에 이소프로판올을 0.05% 첨가한 것이며, 실험번호 3-2는 실험번호 2-2 조성 중 폴리아크릴산의 함량을 H 0.007 중량%, L 0.062 중량%, S 0.618 중량%로 변화시키고, 에틸렌글리콜을 0.05% 첨가한 것을 제외하고 다른 조성은 동일하게 제조하였다. 실험번호 3-1과 3- 2 연마조성물의 산화세륨의 함량은 0.64 중량%이다. The polishing slurry composition of Experiment No. 3-1 is 0.05% of isopropanol added to the Experiment No. 2-2 composition, and Experiment No. 3-2 shows the content of polyacrylic acid in the Experiment No. 2-2 composition of H 0.007 wt%, L 0.062 The weight ratio was changed to 0.618 wt%, and the same composition was prepared except that 0.05% ethylene glycol was added. The content of cerium oxide in Experiment Nos. 3-1 and 3- 2 polishing compositions is 0.64 wt%.

[표 3]TABLE 3

Figure 112007020361801-pat00005
Figure 112007020361801-pat00005

상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이 실시 예 3-1 및 3-2의 경우 연마 WIWNU 값이 3.63% 및 4.00%로 우수함을 알 수 있다. 질화규소막에 대한 산화규소막의 연마선택도도 30 이상으로 높아 STI(shallow trench isolation) 연마용 슬러리로서 사용하는데 적합한 것으로 판단된다. As can be seen in Table 3, in Examples 3-1 and 3-2, the polishing WIWNU values were excellent, of 3.63% and 4.00%. The polishing selectivity of the silicon oxide film with respect to the silicon nitride film is also higher than 30, which is considered to be suitable for use as a slurry for shallow trench isolation (STI) polishing.

본 발명에 따른 연마 슬러리 조성물은 연마후 기판의 평탄도가 우수한 산화세륨계 연마조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 산화규소막 함유 기판 CMP용 슬러리 조성물은 소량의 평탄도 개선제를 사용하여 점도와 같은 물리적 특성의 변화 없이 전체 기판의 평탄도를 우수하게 할 수 있으며, 산화규소막의 연마속도 및 질화규소막에 대한 산화규소막의 연마선택도도 높은 장점이 있다.The polishing slurry composition according to the present invention provides a cerium oxide-based polishing composition having excellent flatness of the substrate after polishing. The slurry composition for a silicon oxide film-containing substrate CMP according to the present invention can improve the flatness of the entire substrate without changing physical properties such as viscosity by using a small amount of flatness improving agent, and the polishing rate of the silicon oxide film and the silicon nitride film There is also an advantage that the polishing selectivity of the silicon oxide film against.

Claims (11)

슬러리 조성물 총 중량에 대하여 About the total weight of the slurry composition 연마입자로서 산화세륨 0.01 내지 10중량%;0.01 to 10% by weight of cerium oxide as abrasive particles; 평탄도 개선제로서 음이온성 또는 비이온성계면활성제 0.01 내지 1000ppm; 및0.01 to 1000 ppm of anionic or nonionic surfactant as flatness improving agent; And 산성고분자 0.01 내지 20중량%;0.01 to 20% by weight of acidic polymers; 를 함유하는 산화규소막 함유 기판의 화학기계적 연마용 슬러리 조성물.A slurry composition for chemical mechanical polishing of a silicon oxide film-containing substrate containing a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산성 고분자는 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산 공중합체인 것을 특징으로 하는 산화규소막 함유 기판의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.The acidic polymer is a slurry composition for chemical mechanical polishing of a silicon oxide film-containing substrate, characterized in that the polyacrylic acid or polyacrylic acid copolymer. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 산성고분자는 2.5중량% 수용액의 점도가 5.0~8.0 cP인 폴리아크릴산, 1.5~2.0 cP인 폴리아크릴산, 및 1.0~1.5 cP인 폴리아크릴산으로 이루어진 폴리아크릴산 혼합물인 것을 특징으로 하는 산화규소막 함유 기판의 화학기계적 연마용 슬러리 조성물.The acidic polymer is a silicon oxide film-containing substrate, characterized in that the polyacrylic acid mixture consisting of polyacrylic acid having a viscosity of 2.5% by weight aqueous solution of 5.0 to 8.0 cP, polyacrylic acid of 1.5 to 2.0 cP, and polyacrylic acid of 1.0 to 1.5 cP Slurry composition for chemical mechanical polishing. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 평탄도 개선제는 슬러리 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 100ppm의 도데실벤젠설폰산인 것을 특징으로 하는 산화규소막 함유 기판의 화학기계적 연마용 슬러리 조성물.The flatness improving agent is a slurry composition for chemical mechanical polishing of a silicon oxide film-containing substrate, characterized in that 0.1 to 100ppm dodecylbenzenesulfonic acid based on the total weight of the slurry composition. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3 and 5, 상기 슬러리 조성물은 아미노알콜, pH 조절제, 소포제 또는 알콜류 화합물로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 산화규소막 함유 기판의 화학기계적 연마용 슬러리 조성물.Wherein said slurry composition further contains at least one additive selected from aminoalcohol, pH adjuster, antifoaming agent or alcohol compound. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 아미노알콜은 하기 화학식 2로부터 선택되는 1종 이상으로 슬러리 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 산화규소막 함유 기판의 화학기계적 연마용 슬러리 조성물.The amino alcohol is one or more selected from the following formula (2) is a slurry composition for chemical mechanical polishing of the silicon oxide film-containing substrate, characterized in that 0.01 to 20% by weight relative to the total weight of the slurry composition. [화학식 2][Formula 2]
Figure 112007020361801-pat00006
Figure 112007020361801-pat00006
[R1, R2 및 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, R1은 C2 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이며, R2 및 R3 수소, C1 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 알킬 또는 C1 내지 C30의 직쇄 또는 측쇄의 히드록시알킬이다.][R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different from each other, R 1 is C2 to C30 straight or branched hydroxyalkyl, R 2 and R 3 hydrogen, C1 to C30 straight or branched alkyl Or C1 to C30 straight or branched hydroxyalkyl.]
제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 아미노알콜은 트리에탄올 아민 (triethanol amine : TEA), 디에탄올 아민 (diethanol amine : DEA), 모노에탄올 아민 (monoethanol amine : MEA), 3-아미노-1-프로판올 (3-amino-1-propanol), 1-아미노-펜탄올 (1-amino-pentanol), 2-디메틸아미노-2-메틸-1-프로판올, 1-아미노-2-프로판올, 1-디메틸아미노-2-프로판올, 3-디메틸아미노-1-프로판올, 2-아미노-1-프로판올, 2-디메틸아미노-1-프로판올, 2-디에틸아미노-1-프로판올, 2-디에틸아미노-1-에탄올, 2-에틸아미노-1-에탄올, 1-(디메틸아미노)2-프로판올, 디에탄올아민 N-메틸디에탄올아민, N-프로필디에탄올아 민, N-이소프로필디에탄올아민, N-(2-메틸프로필)디에탄올아민, N-n-부틸디에탄올아민, N-t-부틸에탄올아민, N-시아클로헥실디에탄올아민, N-도데실디에틸아민, 2-(디메틸아미노)에탄올, 2-디에틸아미노에탄올, 2-디프로필아미노에탄올, 2-브틸아미노에틴올, 2-t-부틸아미노에탄올, 2-사이클로아미노에탄올, 2-아미노2-펜타놀, 2-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-2-메틸-1-프로판올, 2-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-2-프로판올, N,N-비스(2-하이드록시프로필)에탄올아민, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올, 트리스(하이드록시메틸)아미노메탄 또는 트리아이소프로판올아민으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 산화규소막 함유 기판의 화학기계적 연마용 슬러리 조성물.The amino alcohol may be triethanol amine (TEA), diethanol amine (DEA), monoethanol amine (monoethanol amine (MEA), 3-amino-1-propanol), 3-amino-1-propanol, 1-amino-pentanol, 2-dimethylamino-2-methyl-1-propanol, 1-amino-2-propanol, 1-dimethylamino-2-propanol, 3-dimethylamino-1 -Propanol, 2-amino-1-propanol, 2-dimethylamino-1-propanol, 2-diethylamino-1-propanol, 2-diethylamino-1-ethanol, 2-ethylamino-1-ethanol, 1 -(Dimethylamino) 2-propanol, diethanolamine N-methyldiethanolamine, N-propyl diethanolamine, N-isopropyl diethanolamine, N- (2-methylpropyl) diethanolamine, Nn-butyl Diethanolamine, Nt-butylethanolamine, N-cyclohexyl diethanolamine, N-dodecyldiethylamine, 2- (dimethylamino) ethanol, 2-diethylaminoethanol, 2-dipropylaminoethanol, 2- Bro Aminoethanol, 2-t-butylaminoethanol, 2-cycloaminoethanol, 2-amino2-pentanol, 2- [bis (2-hydroxyethyl) amino] -2-methyl-1-propanol, 2- [Bis (2-hydroxyethyl) amino] -2-propanol, N, N-bis (2-hydroxypropyl) ethanolamine, 2-amino-2-methyl-1-propanol, tris (hydroxymethyl) amino Slurry composition for chemical mechanical polishing of a silicon oxide film-containing substrate, characterized in that at least one selected from methane or triisopropanolamine. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 pH조절제는 무기산, 유기산, 암모니아수 또는 사급 아민염으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하여 pH 4 내지 10으로 조절하는 것을 특징으로 하는 산화규소막 함유 기판의 화학기계적 연마용 슬러리 조성물.The pH adjusting agent is a slurry composition for chemical mechanical polishing of a silicon oxide film-containing substrate, characterized in that the pH is adjusted to 4 to 10 using at least one selected from inorganic acids, organic acids, ammonia water or quaternary amine salts. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 슬러리 조성물은 평탄도 개선제로서 도데실벤젠설폰산 1~50ppm; 산화세륨 0.05~5중량%; 5.0~8.0 cP인 폴리아크릴산 0.1~10중량%, 1.5~2.0 cP인 폴리아크릴산 1~40중량%, 및 1.0~1.5cP인 폴리아크릴산 40~98.9중량%로 이루어진 폴리아크릴산 0.05~10중량%; 트리에탄올아민 0.05~10중량%; 소포제 1~50ppm; 및 pH조절제로 암모니아를 함유하며 pH 6~8인 것을 특징으로 하는 산화규소막 함유 기판의 화학기계적 연마용 슬러리 조성물.The slurry composition may contain 1 to 50 ppm of dodecylbenzenesulfonic acid as a flatness improver; Cerium oxide 0.05 to 5% by weight; 0.05-10% by weight of polyacrylic acid consisting of 0.1-10% by weight of polyacrylic acid of 5.0-8.0 cP, 1-40% by weight of polyacrylic acid of 1.5-2.0 cP, and 40-98.9% by weight of polyacrylic acid of 1.0-1.5cP; 0.05-10% by weight of triethanolamine; Antifoam 1-50 ppm; And ammonia as a pH adjusting agent, and a slurry composition for chemical mechanical polishing of a silicon oxide film-containing substrate, characterized in that pH is 6-8. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항에서 선택되는 어느 한 항의 화학기계적 연마용 슬러리 조성물을 사용하여 산화규소막 함유 기판을 연마하는 방법.A method of polishing a silicon oxide film-containing substrate by using the chemical mechanical polishing slurry composition of any one of claims 1 to 3 and 5.
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