KR101072342B1 - Slurry compositions for chemical mechanical polishing of copper - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콜로이드 입자 형태를 갖는 연마제, 산화제, 착화제, 산화방지제 및 아민 계열의 pH 조절제를 함유하는, 구리의 CMP 용 슬러리 조성물을 제공한다.The present invention provides a slurry composition for CMP of copper, containing an abrasive, oxidizing agent, complexing agent, antioxidant, and amine-based pH adjusting agent in the form of colloidal particles.
본 발명은 전체 조성물 총중량에 대하여 0.5∼20 중량% 의 콜로이드 입자 형태를 갖는 연마제, 0.05∼20 중량% 의 산화제, 0.1∼5 중량% 의 착화제, 0.001∼1.0 중량% 의 산화 방지제, 아민 계열의 pH 조절제, 및 전체 조성물 총중량이 100 중량% 가 되도록 하는 물을 함유하는, 구리의 CMP 용 슬러리 조성물을 제공한다.The present invention relates to an abrasive having a colloidal particle form of 0.5 to 20% by weight, 0.05 to 20% by weight of oxidizing agent, 0.1 to 5% by weight of complexing agent, 0.001 to 1.0% by weight of antioxidant, and amine-based A slurry composition for CMP of copper is provided that contains a pH adjusting agent and water such that the total weight of the total composition is 100% by weight.
본 발명의 슬러리는 구리막에 대한 연마율이 뛰어나고 산화물 및 질화탄탈륨에 대한 구리의 선택성이 우수하고, 그 결과, 구리배선에 대한 생산수율이 우수하며, 미세한 콜로이드 실리카 입자를 사용함으로 슬러리의 분산성이 우수하다. 또한, 구리배선의 부식속도를 조절하여 디싱과 에로션을 감소시키며 장기간 사용할 수 있는 우수한 안정성을 가지고 있다 .
The slurry of the present invention has excellent polishing rate for copper films, excellent selectivity of copper for oxides and tantalum nitride, and as a result, excellent production yield for copper wiring, and dispersibility of the slurry by using fine colloidal silica particles. This is excellent. In addition, by controlling the corrosion rate of copper wiring, it reduces dishing and lotion, and has excellent stability for long-term use.
구리, CMP, 슬러리, 질화탄탈륨 Copper, CMP, Slurry, Tantalum Nitride
Description
본 발명은 반도체의 평탄화 공정에 유용한 화학적 기계적 평탄화(이하, CMP로 기재) 에 사용되는 슬러리 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 진보된 집적회로의 엄격한 요건을 충족시키기에 적합한 평탄화 가공에 유용한 연마용 조성물과 이를 이용한 CMP 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a slurry composition used for chemical mechanical planarization (hereinafter referred to as CMP) useful for the semiconductor planarization process. More particularly, the present invention relates to polishing compositions useful for planarization processing suitable for meeting the stringent requirements of advanced integrated circuits and to CMP methods using the same.
CMP는 나노 세라믹 입자(나노 금속 산화물 입자)의 화학적 작용 및 패드에 가해지는 물리적 외력이 복합화된 기계적 제거 가공기술로서 웨이퍼를 패드 표면 위에 접촉하도록 한 상태에서 슬러리를 공급하여 슬러리 내에 있는 연마입자에 의하여 웨이퍼 표면을 기계적으로 연화시켜 슬러리의 화학물질이 쉽게 침투할 수 있도록 한 후, 웨이퍼 표면으로부터 물리적으로 웨이퍼 표면의 요철부분을 평탄화하는 것이다. CMP is a mechanical removal processing technique in which the chemical action of nano ceramic particles (nano metal oxide particles) and the physical external force applied to the pad are combined, and the slurry is supplied by the abrasive particles in the slurry by supplying the slurry in contact with the wafer on the pad surface. The surface of the wafer is mechanically softened so that chemicals in the slurry can easily penetrate, and then the planar portions of the wafer surface are physically flattened from the wafer surface.
CMP 공정은 IBM 에서 개발된 후 미국의 인텔 (Intel), 모토롤라 (Motorola), TI 와 같은 반도체 제조 회사를 중심으로 연구 개발되고 있고 국내의 대부분의 반 도체 제조 공장에서도 도입되어 사용되고 있다. 1997년 IBM 에서 다마신 공정 (Damascene Process) 을 이용하여 구리를 배선재료로 이용한 반도체 디바이스를 발표한 이후 이에 대한 제조 공정의 개발이 열기를 띠고 있는 추세이다.The CMP process was developed by IBM and is being researched and developed at semiconductor manufacturing companies such as Intel, Motorola, and TI in the US, and has been introduced and used in most semiconductor manufacturing plants in Korea. Since IBM announced semiconductor devices using copper as a wiring material using the damascene process in 1997, the development of manufacturing processes for this has been heating up.
현재의 반도체 공정에서 반도체 소자가 다층 배선 구조를 가지게 되고 좀더 엄격한 광역 평탄화와 엄격한 초점 심도(depth of focus)를 요구하게 되었고 소자가 더욱 미세화 되고 웨이퍼가 더욱 대형화되기 때문에 CMP에 대한 수요는 급격히 증가하고 있다. 이에 따라, 현재 절연막 뿐만 아니라 금속배선 재료에 대한 연마공정과 연마 후 세정공정에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. In the current semiconductor process, semiconductor devices have a multi-layered wiring structure, require stricter wide area planarization and tighter depth of focus, and the demand for CMP increases rapidly as devices become smaller and wafers become larger. have. Accordingly, studies on the polishing process and the post-polishing cleaning process for not only the insulating film but also the metal wiring material have been actively conducted.
반도체 제조기술의 진보는 수 백만 개의 소자를 집적시킬 수 있게 하였고 반도체 칩 내의 미세 배선 형성을 통한 고속의 전기 신호를 전달할 수 있게 하였다. 반도체 제조의 초기에는 배선을 위해 주 전도체로 알루미늄을 사용해 왔다. 그러나, 소자의 크기가 줄어듦에 따라 배선의 면적은 점점 더 줄어들고 있는데, 알루미늄은 구리에 비해 상대적으로 높은 저항 때문에 좁은 면적의 배선에 충분한 전류를 공급할 수 없다. 구리는 알루미늄보다 낮은 저항을 가지고 있기 때문에 좁은 면적에 좀 더 많은 전류를 공급할 수 있다. 이것은 칩 제조업자들에게 계산 능력이 증가된 더욱 더 빠른 칩의 제조를 가능하게 해준다. 또한, 상기 배선방법은 요구되는 금속층 수를 많이 감소시키는데, 이것은 칩의 속도를 증가시키고, 전력 소모를 줄이고, 제조 비용을 감소시킨다. Advances in semiconductor fabrication technology have enabled the integration of millions of devices and the delivery of high-speed electrical signals through the formation of fine interconnects in semiconductor chips. In the early days of semiconductor manufacturing, aluminum was used as the main conductor for wiring. However, as the size of the device decreases, the area of the wiring becomes smaller and smaller, and aluminum cannot supply enough current to the wiring of a narrow area because of the relatively high resistance compared to copper. Since copper has a lower resistance than aluminum, it can supply more current in a narrow area. This allows chip makers to produce even faster chips with increased computing power. In addition, the wiring method greatly reduces the number of metal layers required, which increases the speed of the chip, reduces power consumption, and reduces manufacturing costs.
구리를 금속배선으로 사용하는 경우 플라즈마를 이용한 식각이 불가능하기 때문에, CMP 공정이 없이는 다마신 공정이 어려운 것으로 알려져 있다. 따라 서, CMP 공정의 중요성은 더욱 증가하고 있다.When copper is used as a metal wiring, since etching using plasma is impossible, the damascene process is known to be difficult without the CMP process. Thus, the importance of the CMP process is increasing.
구리의 CMP 공정은 다른 산화 막이나 금속 CMP와는 달리 1 번의 연마공정이 아닌 2 단계나 3 단계의 공정으로 이루어져 있다. 이는 슬러리에 의한 확산 방지막과 구리 그리고 절연막간의 선택비에 기인한다. 텅스텐이나 알루미늄은 텅스텐이나 알루미늄과 확산 방지막의 연마 속도가 비슷한 반면 절연막과의 선택비는 100:1 정도로 크기 때문에 연마 중 절연막을 만나면 공정을 정지하면 된다. 현재 개발된 구리 연마용 슬러리는 텅스텐이나 알루미늄 슬러리가 갖는 확산방지막과 절연막에 대한 선택비를 가질 수 없기 때문에 한번의 CMP 공정으로 구리 CMP 공정을 마칠 수 없는 문제에 봉착하게 된다. 만약 구리와 질화탄탈륨와 같은 확산 방지막의 연마속도가 비슷하고 절연체와의 선택비가 100:1 이상인 슬러리가 개발된다면 단회의 연마로 CMP 공정을 완성할 수 있을 것이다. 그러나, 현재 사용되는 대부분의 슬러리는 1 단계에서는 구리를 7000 Å/분 정도로 연마 할 수 있고 확산 방지막과의 선택비가 큰 슬러리를 이용 Cu 를 연마한 후 질화탄탈륨의 방지막을 만나면 구리와는 반응하지 않고 TaN 과 절연막과의 선택비가 1:1 인 슬러리를 이용 2 단계로 구성되어 있다. 실제 구리 CMP 공정은 Cu의 디싱과 절연막의 에로션 문제가 심각하게 대두되고 있고 균일성 (uniformity) 까지 고려한다면 복잡하고 비용이 많이 들어간다. Unlike other oxide film or metal CMP, copper CMP process is composed of two or three steps instead of one polishing process. This is due to the selectivity between the diffusion barrier film and the copper and the insulating film by the slurry. Since tungsten or aluminum is similar in polishing rate to tungsten or aluminum and the diffusion barrier, the selectivity with the insulating film is about 100: 1. Since the currently developed copper polishing slurry cannot have a selectivity ratio between the diffusion barrier and the insulating film of the tungsten or aluminum slurry, the copper polishing slurry can not be finished with a single CMP process. If a slurry is developed that has similar polishing rates for copper and tantalum nitride, and a selectivity of 100: 1 or more with insulators, a single polishing can complete the CMP process. However, most of the slurries used in the present stage can polish copper at about 7000 Å / min in the first step, and when Cu is polished using a slurry having a large selectivity with the diffusion barrier, it does not react with copper when it meets the tantalum nitride barrier. It consists of two steps using the slurry whose selectivity between TaN and an insulating film is 1: 1. The actual copper CMP process is complicated and expensive considering the dishing of Cu and the lotion problem of the insulating film seriously and considering the uniformity.
구리 배선을 위한 CMP 슬러리는 2 단계의 구리 CMP공정을 고려했을 때 최소한 2 종류의 전혀 다른 슬러리를 요구한다. 1 단계에서는 높은 구리 연마속도를 갖는 슬러리와 2 단계에서 확산방지막을 제거하는 슬러리를 필요로 한다. 구리를 연마하기 위한 슬러리는 연마제와 산화제, 부식 방지제, 안정제 및 유기용매와 같은 다수의 화학액이 섞여 있는 혼합액으로, 원하는 연마 속도와 선택비를 갖기 위해서는 슬러리 입자의 종류, 크기, 화학액에 대한 정확한 이해가 필수적이다. 현재 상용화된 구리 슬러리의 경우, 만족할만한 연마 속도와 선택비를 갖지 못하므로 계속적인 연구와 평가가 필요한 실정이다.CMP slurries for copper wiring require at least two completely different slurries, given the two-step copper CMP process. In the first stage, a slurry having a high copper polishing rate and a slurry for removing the diffusion barrier in the second stage are required. A slurry for polishing copper is a mixture of a number of chemicals such as abrasives, oxidants, corrosion inhibitors, stabilizers, and organic solvents. Accurate understanding is essential. Currently commercially available copper slurry does not have a satisfactory polishing rate and selectivity, and therefore, continuous research and evaluation are required.
현재 구리 CMP 공정에 사용되는 슬러리는 표면을 연마하는 연마 입자, 표면을 산화시키는 산화제, 에칭 시키는 에칭제, 착화제, 및 심각한 구리의 부식을 방지하는 부식방지제로 구성되어 있다. 가장 널리 사용되는 연마입자로는 알루미나 입자이며, 다른 연마입자에 비해 구리의 연마 속도가 크다고 보고되고 있다. 그러나, 입자 경도가 구리 표면 보다 크기 때문에 연마 후 구리 표면에 많은 스크래치가 발생되고 연마 후 세정에 문제가 많은 것으로 보고되고 있다. 이에 현재는 연마 속도는 상대적으로 낮지만 스크래치 발생률이 낮은 실리카나 여러 연마 입자를 혼합한 슬러리가 개발되고 있다.Slurries currently used in copper CMP processes consist of abrasive particles that polish the surface, oxidizers to oxidize the surface, etching etches to etch, complexing agents, and corrosion inhibitors to prevent severe copper corrosion. The most widely used abrasive particles are alumina particles, which are reported to have a higher polishing rate of copper than other abrasive particles. However, since the particle hardness is larger than the copper surface, many scratches are generated on the copper surface after polishing, and many problems have been reported in cleaning after polishing. Currently, slurries with a relatively low polishing rate but low scratch incidence and mixed with various abrasive particles have been developed.
구리 CMP 슬러리 개발과 관련된 결과가 문헌상에 설명되어 있다. Results relating to the development of copper CMP slurries are described in the literature.
K. Seiichi 등의 문헌 [Abrasive-free polishing for copper damascene interconnection, Journal of the electrochemical society, 147(10) 3907-3913 (2000)] 에 의하면, 글리신과 산화제로서 과산화수소를 포함하며 연마입자를 포함하지 않은 용액으로부터 구리막을 제거시키는 모델을 설명하였다. According to K. Seiichi et al. [Abrasive-free polishing for copper damascene interconnection, Journal of the electrochemical society, 147 (10) 3907-3913 (2000)], it contains glycine and hydrogen peroxide as oxidant and does not contain abrasive particles. The model for removing the copper film from the solution has been described.
미국특허 제 5,897,375 호에는 카르복실레이트염 (이하, 암모늄 시트레이트로 기재) 으로 구성되는 군으로부터 선택되는 산화제, 연마제, 및 부식방지제로서 트리아졸 및 물을 함유하는 구리막용 연마액, 및 이러한 연마액을 이용한 반도체 디바이스 제조 방법이 개시되어 있다. U.S. Patent No. 5,897,375 discloses a polishing liquid for a copper film containing triazole and water as an oxidizing agent, an abrasive selected from the group consisting of carboxylate salts (hereinafter referred to as ammonium citrate), and a corrosion inhibitor, and such polishing liquid. Disclosed is a semiconductor device manufacturing method using the same.
미국특허 제 5,840,629 호는 산화제로서 크롬산 나트륨을 포함하며 황산 및 크롬산을 포함하는 구리막 연마용 연마액 및 구리막 연마 방법에 대해서 기술하고 있다. U.S. Patent No. 5,840,629 describes a copper film polishing polishing liquid and a copper film polishing method comprising sodium chromate as an oxidant and containing sulfuric acid and chromic acid.
미국특허 제 6,217,416 B1호는 제 1 연마액으로 벤조트리아졸과 같은 막형성제, 산화제, 연마제, 타르타르산과 같은 착화제를 포함하는 슬러리, 및 제 2 연마액으로 산화제, 연마제, 막형성제 및 아세트산을 포함하는 슬러리에 대해서 설명하고 있다. 제 1 연마액의 경우, 구리와 질화탄탈륨의 선택비가 7:1 내지 45:1 의 높은 선택비를 나타내고 있지만, 구리의 연마속도는 3000 Å/분 이하로 생산 수율면에서 현저히 감소된 결과를 나타내고 있다.U. S. Patent No. 6,217, 416 B1 discloses a slurry comprising a film forming agent such as benzotriazole as the first polishing liquid, an oxidizing agent, an abrasive, a complexing agent such as tartaric acid, and an oxidizing agent, an abrasive, a film forming agent and acetic acid as the second polishing liquid. The slurry containing this is demonstrated. In the case of the first polishing liquid, the selectivity of copper and tantalum nitride shows a high selectivity of 7: 1 to 45: 1, but the polishing rate of copper is 3000 dl / min or less, which shows a significant decrease in production yield. have.
이상과 같이, 상기 언급한 종래의 기술들은 최적의 구리 CMP 공정을 구현하기 위하여 다양한 화학 첨가제 등이 적용되고 있지만, 반도체 디바이스의 생산수율을 높이기에 만족할 만한 구리의 연마량 및 확산방지층에 대한 선택성과 구리 연마시 발생하는 디싱 및 에로션에 대한 최적의 결과가 요구된다.
As described above, the above-mentioned conventional techniques are applied with various chemical additives, etc. in order to implement the optimum copper CMP process, but the selectivity of the polishing amount and the diffusion barrier layer of the copper satisfactory to increase the production yield of the semiconductor device Optimal results for dishing and lotion occurring during copper polishing are required.
이에, 본 발명자들은 구리 CMP 공정시 발생되는 상기에 제시된 문제점을 해소하기 위해 예의 노력한 결과, 미세하고 균일한 분포를 갖는 콜로이드 입자를 갖는 연마제를 함유하고, 아민 계열의 pH 조절제로 pH 가 조절된 구리 연마용 슬러리 조성물을 사용함으로써, 상기와 같은 결함을 해결할 수 있었으며, 구리막에 대한 연마력, 및 산화물 및 질화탄탈륨에 대한 구리의 선택성을 향상시킬 수 있었으며, 또한, 산화방제제와 슬러리의 pH 를 적절히 조절함으로써 높은 구리 연마율에 따른 식각현상으로 인한 패턴에서의 디싱 현상을 감소시키면서 확산방지층에 대한 선택성 증가로 인해 에로션을 감소킬수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have diligently tried to solve the above-mentioned problems generated during the copper CMP process. As a result, the present invention contains an abrasive having colloidal particles having a fine and uniform distribution, and the pH is adjusted with an amine-based pH regulator. By using the polishing slurry composition, the above defects could be solved, and the polishing ability to the copper film and the selectivity of copper to the oxide and tantalum nitride could be improved, and the pH of the oxidizing agent and the slurry could be properly adjusted. The present invention has been found to reduce the lotion due to an increase in selectivity to the diffusion barrier layer while reducing dishing in the pattern due to etching due to a high copper polishing rate, thereby completing the present invention.
결국, 본 발명의 제 1 목적은 은 연마 가공 시 높은 연마율로 구리막을 제거함과 동시에 확산방지막과 산화막과의 선택비가 뛰어난 슬러리 조성물을 제공하는 것이다. As a result, the first object of the present invention is to provide a slurry composition which is excellent in the selectivity between the diffusion barrier film and the oxide film while simultaneously removing the copper film at a high polishing rate during silver polishing.
또한, 본 발명의 제 2 목적은 제조가 간편하며 식각 현상의 현저한 감소로 인한 패턴에서의 디싱 및 에로션 감소에 효과가 있는 슬러리 조성물, 및 그를 이용한 연마 방법을 제공하는 것이다.
It is also a second object of the present invention to provide a slurry composition which is easy to manufacture and effective in reducing dishing and lotion in a pattern due to a significant reduction in etching phenomenon, and a polishing method using the same.
본 발명의 제 1 목적을 실현하기 위한 수단으로서, 콜로이드 입자 형태를 갖는 연마제, 산화제, 착화제, 산화 방지제 및 아민 계열의 pH 조절제를 함유하는, 구리의 CMP 용 슬러리 조성물을 제공한다.As a means for realizing the first object of the present invention, there is provided a slurry composition for CMP of copper, containing an abrasive having an colloidal particle form, an oxidizing agent, a complexing agent, an antioxidant, and an amine-based pH adjusting agent.
보다 구체적으로, 본 발명은 전체 조성물 총중량에 대하여 0.5∼20 중량% 의 콜로이드 입자 형태를 갖는 연마제, 0.05∼20 중량% 의 산화제, 0.1∼5 중량% 의 착화제, 0.001∼1.0 중량% 의 산화 방지제, 아민 계열의 pH 조절제, 및 전체 조성물 총중량이 100 중량% 가 되도록 하는 물을 함유하는, 구리의 CMP 용 슬러리 조성 물을 제공한다.More specifically, the present invention relates to an abrasive having a colloidal particle form of 0.5 to 20% by weight, 0.05 to 20% by weight of oxidizing agent, 0.1 to 5% by weight of complexing agent, and 0.001 to 1.0% by weight of antioxidant based on the total weight of the total composition. A slurry composition for CMP of copper is provided, which contains an amine-based pH adjuster and water such that the total weight of the total composition is 100% by weight.
보다 바람직한 구현예로서의 본 발명은 전체 조성물 총중량에 대하여 1∼10 중량% 의 콜로이드 입자 형태를 갖는 연마제, 0.1∼10 중량% 의 산화제, 0.2∼3 중량% 의 착화제, 0.002∼0.3 중량% 의 산화 방지제, 아민 계열의 pH 조절제, 및 전체 조성물 총중량이 100 중량% 가 되도록 하는 물을 함유하는, 구리의 CMP 용 슬러리 조성물을 제공한다.As a more preferred embodiment of the present invention, the abrasive has a form of 1 to 10% by weight of colloidal particles, 0.1 to 10% by weight of oxidant, 0.2 to 3% by weight of complexing agent, and 0.002 to 0.3% by weight of antioxidant, based on the total weight of the total composition. It provides a slurry composition for CMP of copper, containing an amine-based pH regulator, and water so that the total weight of the total composition is 100% by weight.
본 발명의 제 2 목적을 실현하기 위한 수단으로서, 콜로이드 입자 형태를 갖는 연마제, 산화제, 착화제, 산화 방지제 및 pH 조절제를 함유하는 구리의 연마용 슬러리 조성물을 혼합하는 단계; 반도체 기판에 상기 구리막 연마용 슬러리를 적용하는 단계; 및 상기 구리막 연마용 슬러리를 CMP 공정에 이용하여 구리막 및 탄탈륨-함유 화합물 막을 포함한 기판을 평탄화하는 단계를 포함하는 CMP 방법을 제공한다.
A means for realizing the second object of the present invention, comprising the steps of: mixing a polishing slurry composition of copper containing an abrasive, an oxidizing agent, a complexing agent, an antioxidant and a pH adjusting agent in the form of colloidal particles; Applying the copper film polishing slurry to a semiconductor substrate; And planarizing a substrate including a copper film and a tantalum-containing compound film by using the copper film polishing slurry in a CMP process.
이하에서 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 화학적 기계적 연마방법으로 금속 배선을 형성하기 위한 금속의 CMP 용 슬러리 조성물, 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a slurry composition for CMP of metal for forming a metal wiring by a chemical mechanical polishing method, and a polishing method using the same.
본 발명에 의한 슬러리 조성물은 연마제, 산화제, 착화제, 산화 방지제, pH 조절제, 및 기타 추가 성분을 포함하며, 반도체 박막, 집적회로 박막 등의 다중레벨금속화물을 연마하는데 유용하며, CMP 공정이 유용한 금속막 및 그의 표면에 유용하다. 본 발명에 의한 슬러리 조성물은 특히 구리 및 구리함유 합금의 CMP 연마에 유용하지만, 이에 한정되지 않는다.The slurry composition according to the present invention contains an abrasive, an oxidizing agent, a complexing agent, an antioxidant, a pH adjusting agent, and other additional components, and is useful for polishing multilevel metallization such as semiconductor thin films, integrated circuit thin films, and the like, and a CMP process is useful. It is useful for metal films and their surfaces. The slurry compositions according to the invention are particularly useful for, but not limited to, CMP polishing of copper and copper containing alloys.
본 발명에 의한 슬러리 조성물은 연마제를 함유한다. 본 발명에서 사용된 연마제는 콜로이드 입자 형태를 갖는다. 콜로이드 입자의 크기는 5~100 nm 이며, 바람직하게는 10~60 nm, 보다 바람직하게는 20~40 nm 이다. 콜로이드 입자의 크기가 5 nm 미만으로 너무 작으면, 연마속도가 떨어져 생산수율 측면에서 바람직하지 못하고, 입자 크기가 100 nm 으로 큰 경우에는 분산이 어려우며, 입자간 반응에 의하여 거대 입자를 형성하기가 용이하여, μ-스크러치를 다량 발생하는 원인이 된다. 또 다른 바람직한 면에 있어서 콜로이드 입자는 BET 로서 언급되는 약 5 m2/g내지 약 450 m2/g, 바람직하게는 50 m2/g 내지 250 m2 /g의 표면적을 갖는다.The slurry composition according to the present invention contains an abrasive. The abrasive used in the present invention has the form of colloidal particles. The size of the colloidal particles is 5-100 nm, preferably 10-60 nm, more preferably 20-40 nm. If the size of the colloidal particles is too small, less than 5 nm, the polishing rate is unfavorable in terms of production yield, and when the particle size is 100 nm, dispersion is difficult, and it is easy to form large particles by interparticle reaction. This causes a large amount of μ-scratches. In another preferred aspect the colloidal particles have a surface area of about 5 m 2 / g to about 450 m 2 / g, preferably 50 m 2 / g to 250 m 2 / g, referred to as BET.
상기와 같은 콜로이드 입자는 슬러리 내에 약 0.5 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 중량% 내지 10 중량% 의 범위로 고형분을 포함하도록 혼합한다. 연마제의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우에는 웨이퍼표면과 패드의 마찰력이 증가하면서 산화막층을 제거하는 기계적능력이 떨어지므로 구리의 연마량이 감소하게 되며 (비교예 2 참조), 10 중량% 초과인 경우에는 콜로이달 입자의 뭉침(aggregation)현상이 발생하여 슬러리의 안정성이 떨어지며 큰 입자에 의한 스크레치가 발생하게 된다. Such colloidal particles are mixed to include solids in the range of about 0.5% to 20% by weight, preferably 1% to 10% by weight. If the amount of the abrasive is less than 0.5% by weight, the frictional force between the wafer surface and the pad increases and the mechanical ability to remove the oxide layer is reduced, thereby reducing the amount of polishing of copper (see Comparative Example 2). Aggregation of colloidal particles occurs, resulting in poor stability of the slurry and scratches caused by large particles.
본 발명에서 사용하는 콜로이드 입자는 분말성 금속산화물의 분산방법과는 달리 액상의 콜로이달 입자를 수성매질에 분산시키는 방법을 사용하므로 분산이 용 이하며 물리적인 분산방법 (예를 들어, 다이노밀, 제트밀) 을 동원하는 과정을 포함하지 않으므로 제조가 간편하다.The colloidal particles used in the present invention are easy to disperse and physically disperse because they use a method of dispersing liquid colloidal particles in an aqueous medium, unlike the method of dispersing powdered metal oxides. It is easy to manufacture since it does not include the process of mobilizing a jet mill).
상기 콜로이드 입자 형태의 연마제로는 콜로이드 실리카, 알루미나, 세리아 및 티타니아 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 콜로이드 실리카이다.Examples of the abrasive in the form of colloidal particles include colloidal silica, alumina, ceria, titania, and the like, and preferably colloidal silica.
본 발명에 의한 슬러리 조성물은 산화제를 함유한다. 슬러리 조성물에 함유된 산화제는 금속층과 반응하여 그에 상응하는 산화물, 수산화물 또는 이온으로 산화시키는데 도움을 주는 역할을 하며, 예를 들어 텅스텐을 산화 텅스텐으로, 구리를 산화 구리로 산화시키는데 사용될 수 있다. 산화제에 의하여 화학적으로 산화된 금속층은 기계적으로 연마하여 산화물층을 제거하는데 유용하다. 사용될 수 있는 산화제의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 과산화수소(H2O2) 가 바람직하며, 일반적으로 슬러리에 사용되는 산화제는 약 0.05 내지 20 중량%의 범위에서 존재하는 것이 바람직하며, 약 0.1 내지 10 중량%로 존재하는 것이 가장 바람직하다. The slurry composition according to the present invention contains an oxidizing agent. The oxidant contained in the slurry composition serves to help react with the metal layer and oxidize to the corresponding oxides, hydroxides or ions, for example, it can be used to oxidize tungsten to tungsten oxide and copper to copper oxide. The metal layer chemically oxidized by the oxidant is useful for mechanically polishing to remove the oxide layer. The type of oxidizing agent that can be used is not particularly limited, but hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is preferred, and in general, the oxidizing agent used in the slurry is preferably present in the range of about 0.05 to 20% by weight, and about 0.1 to 10 Most preferably present in weight percent.
산화제의 함량이 0.05 중량% 미만인 경우에는 산화력이 감소하며, 산화제의 함량이 20 중량% 초과인 경우에는 과량의 산화제에 의해 구리막의 착화제와의 반응력을 떨어뜨려 연마량을 감소시키게 된다.When the content of the oxidizing agent is less than 0.05% by weight, the oxidizing power is reduced. When the content of the oxidizing agent is more than 20% by weight, the amount of oxidizing agent decreases the reaction force with the complexing agent of the copper film, thereby reducing the polishing amount.
본 발명에 의한 슬러리 조성물은 착화제를 함유한다. 슬러리 내에 함유된 착화제는 2 가지 이상의 유효한 역할을 한다. 산화제에 의하여 형성된 산화물층은 기계적 방법에 의해 제거되는 한편 금속 표면에 형성된 산화물과 슬러리 내 에 함유된 착화제 (킬레이트제) 의 화학적 작용에 의하여 산화물 층의 제거가 이루어지며, 또한 산화된 금속과 착물을 형성하여 산화된 층의 깊이를 제한한다. 사용될 수 있는 착화제의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 글리신, 이미노 아세트산, 이미노 디아세트산 등으로 카르복실산 아민 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있으며, 바람직한 착화제는 이미노 디아세트산이다. 상기 착화제는 본 발명의 슬러리 조성물 내에 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.2 중량% 내지 3 중량% 의 함량으로 존재한다. The slurry composition according to the present invention contains a complexing agent. The complexing agent contained in the slurry plays two or more effective roles. The oxide layer formed by the oxidizing agent is removed by a mechanical method while the oxide layer is removed by the chemical action of the oxide formed on the metal surface and the complexing agent (chelating agent) contained in the slurry, and also the complex with the oxidized metal. To form a limiting depth of the oxidized layer. The kind of complexing agent that can be used is not particularly limited, but may include one or more of carboxylic acid amines such as glycine, imino acetic acid, imino diacetic acid, and the like, and a preferred complexing agent is imino diacetic acid. The complexing agent is present in the slurry composition of the present invention in an amount of about 0.1% to about 5% by weight, preferably about 0.2% to 3% by weight.
착화제의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 구리에 대한 킬레이트 능력이 떨어지고, 5 중량% 초과인 경우에는 슬러리에 이온강도(ionic strength) 를 증가시켜 슬러리에 겔(Gel)화 현상이 발생하여 안정성이 급격히 저하하게 된다 (비교예 1 참조). When the content of the complexing agent is less than 0.1% by weight, the chelating ability of the copper is lowered, and when the content of the complexing agent is greater than 5% by weight, the ionic strength is increased in the slurry, thereby causing gelation in the slurry, resulting in stability. It is rapidly lowered (see Comparative Example 1).
본 발명의 슬러리 조성물에는 산화 방지제가 함유될 수 있다. 일반적으로 사용되는 산화 방지제로는 벤조트리아졸 및 트리아졸 유도체로 질소가 3 개 함유되어 있는 화합물을 들 수 있다. 본 발명에 의하면, 산화 방지제로서 또한 질소가 4 개 함유되어 있는 5-아미노테트라졸, 벤조트리아졸(BTA), 이미다졸, 피라졸, 또는 이들의 유도체 중 하나를 사용할 수 있으며, 이들 산화 방지제 중 하나 이상의 성분을 구리 CMP 슬러리에 첨가하면 웨이퍼 표면상에서 부동화층 또는 용해 억제층의 형성을 향상시키는 역할을 함으로써 구리 평면화의 향상에 도움을 줄 수 있다. 산화 방지제는 본 발명의 슬러리 조성물 내에 약 0.001 중량% 내지 1 중량%, 바람직하게는 약 0.002 중량% 내지 0.3 중량% 의 함량으로 존재한다. 산 화 방지제의 양은 착화제의 양에 의존하여 변화될 수 있는 양으로서 상기 범위에 한정되지 않는다. 예를 들어, 착화제의 양이 2 배로 증가한 경우에는 산화 방지제의 양도 2 배에 해당하는 양을 첨가해야 효과가 유지될 수 있기 때문이다. The slurry composition of the present invention may contain an antioxidant. Commonly used antioxidants include compounds containing three nitrogens as benzotriazole and triazole derivatives. According to the present invention, one of 5-aminotetrazole, benzotriazole (BTA), imidazole, pyrazole, or derivatives thereof containing four nitrogens can be used as the antioxidant, and among these antioxidants, The addition of one or more components to the copper CMP slurry may serve to enhance the formation of a passivation layer or dissolution inhibiting layer on the wafer surface, thereby helping to improve copper planarization. The antioxidant is present in the slurry composition of the present invention in an amount of about 0.001% to 1% by weight, preferably about 0.002% to 0.3% by weight. The amount of the antioxidant is not limited to the above range as an amount that can be changed depending on the amount of the complexing agent. For example, when the amount of the complexing agent is doubled, it is because the effect can be maintained only by adding an amount corresponding to twice the amount of the antioxidant.
본 발명의 슬러리 조성물은 pH 조절제를 함유한다. CMP 공정의 조절을 용이하게 하기 위하여 슬러리의 pH 를 약 2.0 내지 약 12.0 의 범위, 바람직하게는 약 4.0 내지 약 9.0, 보다 바람직하게는 약 7.0 내지 약 9.0 의 범위로 유지하는 것이 유리하다. pH 조절제는 슬러리 조성물의 pH 가 상기 범위를 유지할 수 있는 양으로 첨가된다. 본 발명의 슬러리의 pH 가 예를 들어, 2 미만으로 낮을 경우, 슬러리 취급시의 문제점 및 기판 연마시 문제가 발생한다. 카르복실산 아민계열의 착화제를 사용할 경우, CMP 전구체 및 슬러리는 약 2.0 의 pH 를 가지게 되므로 pH 를 조절하는 것이 바람직하다. pH 의 조절을 위하여는 이미 공지된 산, 염기 또는 유기 아민을 사용할 수 있다. 그러나, 바람직하지 못한 금속 성분이 본 발명의 CMP 슬러리에 도입되는 것을 피하기 위해서 바람직하게는, 메틸이소프로판올아민, 모노에탄올아민 및 트리에탄올아민과 같은 알칸올 아민, 또는 테트라메틸 암모늄하이드록시드, 트리에틸아민, 디에틸렌트리아민, 및 트리에틸렌테트라아민과 같은 알칸 아민을 pH 조절제로서 사용하는 것이 바람직하며, 또한 질산, 황산, 인산 및 유기산과 같이 금속 이온을 함유하지 않은 산을 pH 조절제로서 사용할 수 있다.The slurry composition of the present invention contains a pH adjuster. It is advantageous to maintain the pH of the slurry in the range of about 2.0 to about 12.0, preferably in the range of about 4.0 to about 9.0, more preferably in the range of about 7.0 to about 9.0 to facilitate the control of the CMP process. The pH adjusting agent is added in an amount such that the pH of the slurry composition can maintain the above range. When the pH of the slurry of the present invention is low, for example, less than 2, problems in handling the slurry and problems in polishing the substrate arise. When using a carboxylic acid amine-based complexing agent, the CMP precursor and the slurry have a pH of about 2.0, so it is preferable to adjust the pH. For the adjustment of the pH, known acids, bases or organic amines can be used. However, in order to avoid introducing undesirable metal components into the CMP slurry of the present invention, alkanol amines, such as methylisopropanolamine, monoethanolamine and triethanolamine, or tetramethyl ammonium hydroxide, triethylamine It is preferred to use alkanes amines, such as diethylenetriamine, and triethylenetetraamine, as pH adjusting agents, and acids which do not contain metal ions such as nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and organic acids can be used as pH adjusting agents.
이러한 알칸올 아민계열의 첨가제를 pH 조절제로 사용하여 pH 를 조절하는 경우, 암모니아수 (NH4OH) 를 사용하는 경우 (비교예 3 및 4 참조) 에 비해 탄탈륨 질화막에 연마속도를 작게 하여, 구리막에 대한 선택성을 높여주는 효과를 나타낸다. When using the alkanol amine-based additives as a pH adjusting agent to adjust the pH, compared to the case of using ammonia water (NH 4 OH) (see Comparative Examples 3 and 4), the polishing rate is reduced to the tantalum nitride film, copper film It shows the effect of increasing the selectivity for.
본 발명의 슬러리 조성물은 필요에 따라 분산 안정제, 소포제, pH 완충용액 등의 첨가제를 추가로 함유할 수 있다.The slurry composition of this invention may further contain additives, such as a dispersion stabilizer, an antifoamer, pH buffer solution, as needed.
본 발명에 의한 슬러리 조성물은 통상의 제조방법을 이용하여 제조될 수 있으며, 슬러리 내에 함유되는 화학 조성물의 혼합 순서와는 무관하다. 본 발명의 슬러리 내의 콜로이드 입자의 분산은 특정한 분산방법의 필요 없이 프리믹싱에 의해 탈이온수에 균일하게 분산된다. The slurry composition according to the present invention can be prepared using a conventional production method, and is independent of the mixing order of the chemical composition contained in the slurry. The dispersion of the colloidal particles in the slurry of the present invention is uniformly dispersed in deionized water by premixing without the need for a specific dispersion method.
이와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 슬러리 조성물은 하나의 조성물의 형태, 예컨대 안정한 매질에 연마제, 산화제, 착화제, 산화 방지제, pH 조절제, 및 기타 첨가물이 함유된 하나의 조성물의 형태로 공급될 수 있으며, 또한 2 종 이상의 별도의 용액으로 공급되어 연마 공정시 일정비율로 혼합함으로써 본 발명의 CMP 슬러리 조성물을 생성할 수 있다. 이때, 상기 하나의 조성물의 형태로 공급될 경우 성분이 변질될 우려가 있으므로, 이를 막기 위하여는 적어도 2 개 이상의 별도의 용액으로 공급되는 것이 바람직하며, 사용하기 직전에 일정 비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 제 1 용액은 연마제 (예컨대, 콜로이드 실리카), 착화제(카르복실산 아민류로부터 선택됨), 산화 방지제(예컨대, 트리아졸류로부터 선택됨), pH 조절제 (예컨대, 알칸올 아민 또는 알칸 아민) 및 기타 첨가제를 함 유하는 pH 4.0 내지 9.0 의 범위를 갖는 CMP 슬러리 전구체를 포함할 수 있으며, 제 2 용액은 과산화수소를 함유한다.The slurry compositions of the present invention prepared in this manner can be supplied in the form of one composition, for example in the form of a composition containing abrasives, oxidants, complexing agents, antioxidants, pH adjusting agents, and other additives in a stable medium. In addition, the CMP slurry composition of the present invention may be produced by supplying two or more separate solutions and mixing them at a predetermined ratio during the polishing process. At this time, the component may be deteriorated when supplied in the form of one composition, in order to prevent this, it is preferable to be supplied in at least two or more separate solutions, and may be used by mixing at a predetermined ratio immediately before use. . For example, the first solution may be an abrasive (such as colloidal silica), a complexing agent (selected from carboxylic acid amines), an antioxidant (such as selected from triazoles), a pH adjuster (such as alkanol amines or alkan amines) And CMP slurry precursors having a range of pH 4.0 to 9.0 containing other additives, wherein the second solution contains hydrogen peroxide.
본 발명의 연마조성물에서 조기에 과산화수소가 포함되어 있는 슬러리는 염기성 범위에서 빠르게 분해가 되는 성질로 인해 슬러리의 안정성이 불안하다. 따라서, 과산화수소는 연마를 시작하기 직전에 슬러리와 혼합시켜 주는 것이 바람직하다.In the polishing composition of the present invention, the slurry containing hydrogen peroxide at an early stage is unstable due to the property of being rapidly decomposed in the basic range. Therefore, hydrogen peroxide is preferably mixed with the slurry just before starting polishing.
본 발명에 의한 연마 방법은 배선폭이 최소 0.5 ㎛ 에서 최대 100 ㎛ 인 구리배선을 가진 패턴이 형성된 반도체 디바이스를 상기 연마용 슬러리 조성물, 즉 콜로이드 입자 형태를 갖는 연마제, 산화물 층을 형성하는 산화제, 산화물 층과 화학적 작용을 이루는 착화제, 용해 억제층의 형성을 향상시키는 산화 방지제 및 아민 계열의 pH 조절제를 함유하는 슬러리 조성물로 연마하는 것을 포함한다. 특히, 산화제는 연마를 시작하기 직전에 슬러리와 혼합시켜 주는 것이 바람직하다. 이러한 슬러리 조성물은 펌프에 의해 100ml/분의 속도로 패드 위로 공급하면서 웨이퍼가 장착된 헤드와 패드가 부착된 테이블의 상호 마찰과 슬러리의 화학적 작용에 의해 구리의 연마가 발생된다.In the polishing method according to the present invention, a semiconductor device having a pattern having a copper wiring having a wiring width of at least 0.5 μm and at most 100 μm is applied to the polishing slurry composition, that is, an abrasive having a colloidal particle form, an oxidizing agent, and an oxide forming an oxide layer. Polishing with a slurry composition containing a complexing agent that chemically interacts with the layer, an antioxidant that enhances the formation of the dissolution inhibiting layer, and an amine-based pH regulator. In particular, the oxidant is preferably mixed with the slurry just before starting polishing. This slurry composition is fed over the pad by a pump at a rate of 100 ml / min while polishing of copper is caused by mutual friction between the wafer-mounted head and the pad-mounted table and the slurry's chemical action.
본 발명에 의한 연마방법은, 높은 구리막의 연마율과 선택적으로 탄탈륨질화막의 낮은 연마율을 제공함으로써 높은 선택성 비율을 제공하며, pH와 산화 방지제의 양을 적절히 조절함에 의해 과도한 구리의 화학반응을 억제시켜 패턴상에 금속부위의 침식에 의해 발생하는 디싱을 억제한다. 또한, 1차 입자의 크기가 작고 균일하여 구리배선 상에 스크래치(scratch)나 피팅(pitting)등의 결함을 억제시키 므로 반도체 디바이스의 생산수율을 높일 수 있다.
The polishing method according to the present invention provides a high selectivity ratio by providing a high copper film polishing rate and optionally a low polishing rate of a tantalum nitride film, and suppresses excessive copper chemical reaction by appropriately adjusting the pH and the amount of the antioxidant. This prevents dishing caused by erosion of metal on the pattern. In addition, since the size of the primary particles is small and uniform, defects such as scratches and pitting on the copper wiring can be suppressed, thereby increasing the yield of semiconductor devices.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다. 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 조성뿐만 아니라 본 발명의 조성물을 이용하기 위한 바람직한 방법을 제시한다.Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited only to a following example. The following examples set forth preferred compositions as well as preferred methods for using the compositions of the invention.
하기 실시예에서 사용된 슬러리 조성물은 산화제 성분인 H2O2 를 제외한 성분을 함유한 제 1 용액, 및 H2O2 함유한 제 2 용액을 별도로 제조하여 사용하기 직전에 일정 비율로 혼합하여 사용하였다. 상기 제 1 용액에 있어서, 연마제로서는 콜로이드 실리카를 사용하였으며, 탈이온수에 분산시킨 후, 착화제 및 pH 조절제를 첨가하여 제조하였다. The slurry composition used in the following examples was prepared by mixing the first solution containing components other than H 2 O 2 as an oxidant component, and the second solution containing H 2 O 2 in a predetermined ratio immediately before use. It was. In the first solution, colloidal silica was used as the abrasive, dispersed in deionized water, and then prepared by adding a complexing agent and a pH adjusting agent.
제조된 슬러리 조성물의 성능 평가는 로델(Rodel)사에서 제조한 IC 1400 패드를 사용하여 전기도금으로 형성된 두께가 약 10000 Å 인 구리 블랭킷 웨이퍼에 대하여 실시하였으며, GNP POLI-380F CMP 장비를 이용하여 1분 동안 하강력 360 g/cm2, 테이블 속도 30 rpm, 헤드 속도 30 rpm 및 슬러리 유동율 100 ml/min 으로 연마를 수행하였다. 웨이퍼 상의 금속막 두께를 측정하기 위해 4 포인트 프로브에 의해 연마 속도를 측정하였다.
Performance evaluation of the prepared slurry composition was performed on a copper blanket wafer having a thickness of about 10000 mm3 formed by electroplating using an IC 1400 pad manufactured by Rodel, using a GNP POLI-380F CMP apparatus. Polishing was performed with a descending force of 360 g / cm 2 , table speed 30 rpm, head speed 30 rpm and slurry flow rate 100 ml / min for minutes. The polishing rate was measured by a four point probe to measure the thickness of the metal film on the wafer.
실시예 1 내지 20Examples 1-20
연마제로서 콜로이드 실리카를 사용하였으며, 표 1 에 기재된 함량의 연마 제, 착화제, pH 조절제, H2O2, 및 나머지 탈이온수를 함유하는 연마 슬러리 조성물을 제조하였다. 제조된 슬러리 조성물의 효과를 구리 블랭킷 웨이퍼에 대하여 평가하고, 그 결과를 표 1 에 나타내었다.Colloidal silica was used as the abrasive, and a polishing slurry composition was prepared containing the abrasives, complexing agents, pH regulators, H 2 O 2 , and the remaining deionized water in the amounts shown in Table 1. The effect of the prepared slurry composition was evaluated for the copper blanket wafer, and the results are shown in Table 1.
본 발명의 연마조성물의 경우, 연마제와 착화제 및 pH 조절제의 적절한 함량비에 따라 구리막의 연마속도를 증가시키고 탄탈륨 질화막에 대한 연마속도를 감소시킴으로써, 약 50 이상의 우수한 선택비를 나타내게 한다.
In the case of the polishing composition of the present invention, the polishing rate of the copper film is increased and the polishing rate for the tantalum nitride film is increased according to the appropriate content ratio of the abrasive, the complexing agent and the pH adjusting agent, thereby exhibiting an excellent selectivity of about 50 or more.
비교예 1 내지 4Comparative Examples 1 to 4
비교예 1 에서는 착화제의 함량, 비교예 2 에서는 연마제의 함량을 본 발명의 범위를 벗어나도록 배합하였으며, 비교예 3 및 4 에서는 pH 조절제로서 NH4OH를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일하게 연마 슬러리 조성물을 제조하여, 슬러리 조성물의 효과를 구리 블랭킷 웨이퍼에 대하여 평가하고, 그 결과를 표 1 에 나타내었다.In Comparative Example 1, the content of the complexing agent, and the content of the abrasive in Comparative Example 2 were blended out of the range of the present invention. In Comparative Examples 3 and 4, except that NH 4 OH was used as the pH adjusting agent. The polishing slurry composition was similarly produced, the effect of the slurry composition was evaluated on the copper blanket wafer, and the results are shown in Table 1.
본 발명에서 제시한 함량 및 종류를 벗어난 경우, 양호한 선택비를 나타내지 못함을 알 수 있다. It can be seen that when the content and type presented in the present invention are not shown, a good selection ratio is not shown.
(중량%)abrasive
(weight%)
(중량%)Complexing agent
(weight%)
(중량%)H 2 O 2
(weight%)
(Å/분)Cu polishing rate
(Å / min)
(Å/분)TaN Polishing Speed
(Å / min)
(Cu/TaN)Selectivity
(Cu / TaN)
EA1 : 모노에탄올아민
EA2 : 메틸이소프로판올아민I: imino diacetic acid
EA1: monoethanolamine
EA2: methylisopropanolamine
실시예 21 및 22Examples 21 and 22
각각 실시예 11 와 12 의 조성물을 사용하여 배선폭이 최소 0.5 ㎛ 에서 최대 100 ㎛ 인 구리배선을 가진 패턴이 형성된 웨이퍼를 연마하고, 그 결과를 표 2 에 나타내었다.
Using the compositions of Examples 11 and 12, respectively, the wafers with patterns having copper wirings having a wiring width of at least 0.5 µm and at most 100 µm were polished, and the results are shown in Table 2.
비교예 5 및 6Comparative Examples 5 and 6
각각 비교예 1 과 3 의 조성물을 사용하여 배선폭이 최소 0.5 ㎛ 에서 최대 100 ㎛ 인 구리배선을 가진 패턴이 형성된 웨이퍼를 연마하고, 그 결과를 표 2 에 나타내었다.Using the compositions of Comparative Examples 1 and 3, respectively, the wafers with patterns having copper wirings having a wiring width of at least 0.5 µm and at most 100 µm were polished, and the results are shown in Table 2.
상기 표에서 알 수 있듯이, 구리에 대한 연마 속도 및 선택성이 뛰어난 실시예 11 의 조성물 (실시예 21) 및 실시예 12 의 조성물 (실시예 22)을 사용하여 구리 배선이 형성된 패턴 웨이퍼를 연마한 결과 낮은 디싱 및 에로션 값을 보였으며, 선택성이 낮은 비교예 11 의 조성물 (비교예 21) 및 비교예 12 의 조성물 (비교예 22)을 사용하여 구리 배선이 형성된 패턴 웨이퍼를 연마한 결과 상대적으로 높은 디싱 및 에로션 값을 나타내었다.
As can be seen from the above table, a patterned wafer having copper wirings was polished using the composition of Example 11 (Example 21) and the composition of Example 12 (Example 22) having excellent polishing rate and selectivity to copper. A pattern wafer with copper wiring was polished using the composition of Comparative Example 11 (Comparative Example 21) and the composition of Comparative Example 12 (Comparative Example 22), which showed low dishing and lotion values, and had relatively high selectivity. The dishing and lotion values are shown.
실시예 23 및 24Examples 23 and 24
본 발명의 조성물에 대한 안정성을 알아보기 위해 각각 실시예 12 및 13 의 연마 조성물을 이용하여 60 ℃의 가혹한 조건에서 보관시켜 수명을 관찰하였다. 그 결과를 표 3 에 나타내었다.In order to determine the stability of the composition of the present invention, using the polishing compositions of Examples 12 and 13, respectively, stored at the harsh conditions of 60 ℃ to observe the life. The results are shown in Table 3.
상기 표 3 에서 알 수 있듯이 가혹한 온도 조건에도 불구하고, 구리막에 대 한 연마속도는 2 달이 경과하여도 여전히 우수하게 나타났다. 결국, 본 발명에 의한 슬러리 조성물은 안정하며, 연마성질의 수명이 우수함을 알 수 있다.
As can be seen from Table 3, despite the harsh temperature conditions, the polishing rate for the copper film was still excellent even after two months. As a result, it can be seen that the slurry composition according to the present invention is stable and has excellent life of abrasive properties.
본 발명의 슬러리는 구리막에 대한 연마율이 뛰어나고 산화물 및 질화탄탈륨에 대한 구리의 선택성이 우수하고, 그 결과, 구리배선에 대한 생산수율이 우수하며, 미세한 콜로이드 실리카 입자를 사용함으로 슬러리의 분산성이 우수하다. 또한, 구리배선의 부식속도를 조절하여 디싱과 에로션을 감소시키며 장기간 사용할 수 있는 우수한 안정성을 가지고 있다. The slurry of the present invention has excellent polishing rate for the copper film, excellent selectivity of copper for oxide and tantalum nitride, and as a result, excellent yield for copper wiring, and dispersibility of the slurry by using fine colloidal silica particles. This is excellent. In addition, by controlling the corrosion rate of the copper wiring to reduce dishing and lotion and has excellent stability for long-term use.
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