KR101082031B1 - Chemical mechanical polishing slurry - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 연마재; 산화제; 착물 형성제; 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제; 부식억제제; pH 조절제 및 탈이온수를 포함하는 CMP 슬러리에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 CMP 슬러리는 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제를 포함하여, 배선층의 에로전 등의 발생을 최소화할 수 있는 CMP 슬러리에 관한 것이다. The present invention, abrasive; Oxidizing agents; Complex formers; Tetramethylammonium ion type ion additive; Corrosion inhibitors; A CMP slurry comprising a pH adjuster and deionized water. More specifically, the CMP slurry of the present invention includes a tetramethylammonium ion-based ion additive, and relates to a CMP slurry capable of minimizing generation of erosion and the like of the wiring layer.

Description

ＣＭＰ 슬러리{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SLURRY}CPM Slurry {CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SLURRY}

본 발명은 ＣＭＰ 슬러리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제를 포함하여, 배선층의 에로전 등의 발생을 최소화할 수 있는 CMP 슬러리에 관한 것이다. The present invention relates to a CMP slurry, and more particularly, to a CMP slurry containing tetramethylammonium ion-based ion additive, which can minimize the occurrence of erosion of the wiring layer.

ULSI의 고집적화를 위해서 현재의 반도체 제조공정은 웨이퍼의 크기가 대직경화되는 추세이고, 디바이스 제조에서 요구되는 최소 선폭이 0.13㎛ 이하로 점점 줄어드는 등 엄격한 제조 환경을 요구하게 되었다. In order to achieve high integration of ULSI, the current semiconductor manufacturing process is required to have a large diameter of wafers, and the demand for a strict manufacturing environment is required such that the minimum line width required for device manufacturing is gradually reduced to 0.13 µm or less.

이에, 반도체 장치의 고밀도화에 따라 형성되는 배선의 미세화가 진행되고 있다. 이 배선을 더 한층 미세화할 수 있는 기술로서 주목받고 있는 방법으로 다마신(damascene) 공정이 이용되고 있다. 이는 프로세스 웨이퍼 상의 절연막에 홈 등을 형성하고, 상기 형성된 홈 등에 텅스텐, 알루미늄, 구리 등의 배선 재료를 매립한 후, 과잉 배선 재료를 제거함으로써 배선을 형성하는 것이다.Accordingly, the miniaturization of wirings formed in accordance with the increase in the density of semiconductor devices is in progress. The damascene process is used as a method attracting attention as a technique which can further refine this wiring. This is to form a wiring by forming a groove or the like in the insulating film on the process wafer, embedding a wiring material such as tungsten, aluminum, copper or the like in the formed groove, and then removing the excess wiring material.

이때, 상기 과잉 배선 재료의 제거 방법으로는 최근 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing, CMP) 방법이 주로 사용되는데, 이는 웨이퍼 표면에 상대적으로 회전하는 연마패드의 표면을 맞대어 누르며, 동시에 연마패드에 화학적 반응 슬러리를 공급함으로써, 화학적 기계적 작용에 의해 웨이퍼 표면을 평탄화하는 기술이다. At this time, as a method of removing the excess wiring material, the recent chemical mechanical polishing (CMP) method is mainly used, which presses against the surface of the polishing pad which rotates relatively to the wafer surface and simultaneously chemically reacts with the polishing pad. By supplying a slurry, it is a technique of planarizing a wafer surface by chemical mechanical action.

그러나, 상기 연마 기술의 경우, 구리의 다마신 배선 형성이나 텅스텐 등의 플러그(plug) 배선 형성 등의 금속 매입 형성에 있어서, 매입하는 부분 이외에 베리어막(탄탈층)과 층간 절연막(실리콘 옥사이드층)의 연마속도가 큰 경우, 층간 절연막 마다 배선의 두께가 얇아질 수 있다는 문제점(에로젼 발생)이 발생할 수 있다. 그 결과, 배선 저항의 증가나 패턴(pattern) 밀도 등에 의한 저항의 불규칙함이 생기므로, 반도체 제조시의 수율 저하로 인한 제조비용이 많이 소요된다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해, 적절한 부식 억제제를 사용하여, 배선층을 보호하는 방법이 제시되었으나, 이 경우 연마 속도가 현저하게 낮아지는 단점이 있다. However, in the polishing technique described above, in the formation of metal embedding such as copper damascene wiring formation or plug wiring formation such as tungsten, the barrier film (tantalum layer) and the interlayer insulating film (silicon oxide layer) are formed in addition to the embedding portion. When the polishing rate of is large, a problem (erosion occurrence) may occur that the thickness of the wiring may be thinned for each interlayer insulating film. As a result, an irregularity in resistance due to an increase in wiring resistance, pattern density, or the like occurs, resulting in a large manufacturing cost due to a decrease in yield during semiconductor manufacturing. In order to solve this problem, a method of protecting the wiring layer using an appropriate corrosion inhibitor has been proposed, but in this case, the polishing rate is significantly lowered.

본 발명은 연마 속도의 저하가 없으면서 막질간 높은 선택비를 가지므로, 배선층의 에로전 등의 발생을 최소화할 수 있는 CMP 슬러리를 제공하고자 한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제를 포함하는 CMP 슬러리를 제공하고자 한다.The present invention is to provide a CMP slurry that can minimize the occurrence of erosion, etc. of the wiring layer because it has a high selectivity between the films without deterioration of the polishing rate. More specifically, the present invention is to provide a CMP slurry comprising a tetramethylammonium ionic ion additive.

본 발명은 연마재; 산화제; 착물 형성제; 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제; 부식억제제; pH 조절제 및 탈이온수를 포함하는 CMP 슬러리; 및 상기 CMP 슬러리를 사용하여 금속막, 산화막, 절연막, 또는 금속 배선을 평탄화하는 것이 특징인 화학기계연마(CMP) 방법을 제공한다.The present invention is an abrasive; Oxidizing agents; Complex formers; Tetramethylammonium ion type ion additive; Corrosion inhibitors; CMP slurry comprising a pH adjuster and deionized water; And a chemical mechanical polishing (CMP) method using the CMP slurry to planarize a metal film, an oxide film, an insulating film, or a metal wiring.

본 발명의 CMP 슬러리는 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제를 사용하므로, 연마 속도의 저하가 없으면서, 구리 배선의 높은 연마 속도 및 막질간 높은 선택비를 구현하고, 배선층의 에로전 등의 발생을 최소화하여, 경제성 및 회로의 신뢰성을 높일 수 있다. Since the CMP slurry of the present invention uses a tetramethylammonium ion-based ion additive, the polishing rate of copper wiring and the high selectivity between films are realized without a decrease in polishing rate, and the occurrence of erosion of wiring layer is minimized. It can increase the economics and the reliability of the circuit.

CMP 슬러리를 이용하여 과잉 배선을 제거하는 연마 과정은 일반적으로 과잉 배선 재료와 연마재의 물리적 마찰을 통한 기계적 연마; 및 산화제에 의해 과잉 배선 재료를 산화시키고, 착물 형성제가 상기에서 산화된 금속 이온들과 착물을 형성 함으로써 과잉 배선 재료를 제거하는 화학적 연마로 구성된다 Polishing processes to remove excess wiring using CMP slurries generally include mechanical polishing through physical friction between the excess wiring material and the abrasive; And chemical polishing in which the excess wiring material is oxidized by the oxidant and the complex former forms a complex with the oxidized metal ions, thereby removing the excess wiring material.

그러나, 상기 연마 과정 중 배선층의 에로젼 등이 발생하여, 회로의 신뢰성을 해칠 수 있다. 즉, 매립된 배선 재료의 요철 부위 중 오목한 지역은 연마 패드가 닿지 않아 기계적인 힘이 제대로 가해질 수 없으므로, 주로 화학적 메커니즘에 의해 연마된다. 그러나, 이 경우 배선 재료의 제거 정도를 제어하기 어렵기 때문에, 과잉 배선 재료 이외에 배선층을 형성하는 배선 재료도 연마되면서, 배선층의 표면 중앙 부분이 움푹 패이는 등 배선층의 디싱(dishing), 에로전(erosion) 등이 발생할 수 있다. 상기 문제는 배선 형성 재료가 부식에 취약한 구리인 경우, 더욱 두드러질 수 있다. However, erosion of the wiring layer may occur during the polishing process, which may impair the reliability of the circuit. That is, the concave region among the uneven portions of the buried wiring material is polished mainly by a chemical mechanism since the polishing pad does not touch and mechanical force cannot be applied properly. However, in this case, since it is difficult to control the degree of removal of the wiring material, the wiring material for forming the wiring layer is polished in addition to the excess wiring material, and the dishing and erosion of the wiring layer, such as the recessed central portion of the surface of the wiring layer, is performed. erosion) may occur. This problem can be more pronounced when the wiring forming material is copper which is susceptible to corrosion.

이에, CMP 슬러리에 매립된 배선 재료의 표면에 물리적으로 흡착하여, 배선층을 보호할 수 있는 부식억제제(벤조트리아졸(BTA))를 첨가하는 방안이 제시되었다. 그러나, 종래 부식억제제는 매립된 배선 재료의 요철 부위 중 오목한 지역뿐 아니라, 볼록한 지역의 화학적, 기계적 연마를 방해하여, 연마 속도를 필연적으로 감소시키는 문제가 있다.Accordingly, a method of adding a corrosion inhibitor (benzotriazole (BTA)) capable of physically adsorbing the surface of the wiring material embedded in the CMP slurry to protect the wiring layer has been proposed. However, conventional corrosion inhibitors have the problem of preventing the chemical and mechanical polishing of convex areas as well as concave areas of the buried convex portions, thereby inevitably reducing the polishing rate.

구리 배선 형성을 위한 CMP 공정은, 과잉 적층된 구리를 제거하는 제1공정과 배리어막과 절연막을 연마하는 제2공정으로 이루어지는데, 상기 제1공정에서는 연마 공정의 수율 향상의 관점에서 높은 구리 연마속도가 요망되지만, 동시에 낮은 배리어막과 절연막 연마속도를 가질 것이 요구된다. 상기 금속층에 대한 연마속도로 배리어 탄탈층과 층간 절연막인 실리콘 옥사이드층을 연마하게 되면, 층간 절연막마다 배선의 두께가 얇아지는 에로젼이 발생할 수 있기 때문이다. 따라서, 절연 막 대비 구리의 연마 선택비를 높이고, 에로젼 발생을 억제할 것이 요구된다. The CMP process for forming copper wirings comprises a first step of removing excess laminated copper and a second step of polishing the barrier film and the insulating film. In the first step, high copper polishing is performed from the viewpoint of improving the yield of the polishing step. Although speed is desired, it is required to have a low barrier film and insulating film polishing rate at the same time. This is because when the barrier tantalum layer and the silicon oxide layer, which is the interlayer insulating film, are polished at the polishing rate with respect to the metal layer, erosion may occur in which the thickness of the wiring becomes thinner for each interlayer insulating film. Therefore, it is required to increase the polishing selectivity of copper to insulating film and to suppress erosion generation.

이러한 연마 특성은 CMP 슬러리의 조성에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 즉, 배선 연마용 CMP 슬러리는 일반적으로 연마재; 산화제; 착물 형성제; 물; 및 기타 첨가제 등을 포함하는데, 이들 각각의 성분 및 이들의 조합에 따라 연마 속도 또는 스크래치, 에로젼 발생 정도가 달라진다. These polishing properties are known to be influenced by the composition of the CMP slurry. In other words, the wire polishing CMP slurry is generally an abrasive; Oxidizing agents; Complex formers; water; And other additives, and the like, and the polishing rate, scratch, and degree of erosion occurrence vary depending on their respective components and combinations thereof.

이에, 본 발명은 우수한 연마 속도를 발휘함과 동시에, 배선층의 국지적 부식, 디싱, 에로전 등의 발생을 최소화할 수 있는 CMP 슬러리를 제공하는 것이 특징이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 CMP 슬러리는 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제를 포함하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the present invention is characterized by providing a CMP slurry capable of minimizing the occurrence of local corrosion, dishing, erosion, etc. of the wiring layer while exhibiting an excellent polishing rate. More specifically, the CMP slurry of the present invention is characterized in that it comprises a tetramethylammonium ion-based ion additive.

상기 이온첨가제는 구리 배선의 연마속도를 향상시키면서 동시에 베리어 탄탈층이나 옥사이드층의 연마 속도는 최소화한다. 구리 CMP에서 제1공정 연마시 배리어층(탄탈층)이 드러나면, 배리어층 표면에 선택적으로 보호막을 형성하여 연마입자들이 흡착되는 것을 방해하므로, 배리어층의 연마속도를 낮추고 연마선택비를 높일 수 있다. 따라서, 상기 이온첨가제를 포함하는 본 발명에 의한 CMP 슬러리의 경우, 높은 연마 속도 및 막질간 높은 선택비를 가지므로, 오버폴리싱 시에 발생하는 에로젼 등의 결함을 최소화할 수 있다. The ion additive improves the polishing rate of the copper wiring and at the same time minimizes the polishing rate of the barrier tantalum layer or the oxide layer. When the barrier layer (tantalum layer) is exposed during the first process polishing in copper CMP, a protective film is selectively formed on the surface of the barrier layer to prevent the adsorption of abrasive particles, thereby reducing the polishing rate of the barrier layer and increasing the polishing selectivity. . Therefore, in the case of the CMP slurry according to the present invention including the ion additive, it has a high polishing rate and a high selectivity between films, so that defects such as erosion occurring during overpolishing can be minimized.

본 발명의 이온 첨가제는 테트라메틸암모늄 이온 계열을 사용한다. 사용되는 테트라메틸암모늄 이온 물질들은 테트라메틸암모늄 브로마이드, 테트라메틸암모늄 플로라이드, 테트라메틸암모늄 클로라이드, 테트라메틸암모늄 아이오다이드, 테트라메틸암모늄 아세테이트, 테트라메틸암모늄 나이트레이트, 테트라메틸암모늄 설페 이트, 테트라메틸암모늄 하이드록시드이다. 본 발명에서는 상기 테트라메틸암모늄 이온 계열 물질들을 단독으로 사용하여도 좋고, 2개 이상의 화합물으로 병용하여도 좋다. 이들의 슬러리내의 첨가량은 0.0001~7 중량%이고, 바람직하게는 0.005~5 중량%으로 함유될 수 있다. The ion additive of the present invention uses a tetramethylammonium ion series. Tetramethylammonium ionic materials used are tetramethylammonium bromide, tetramethylammonium fluoride, tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium iodide, tetramethylammonium acetate, tetramethylammonium nitrate, tetramethylammonium sulfate, tetramethyl Ammonium hydroxide. In the present invention, the tetramethylammonium ion-based materials may be used alone or in combination of two or more compounds. The addition amount in these slurries is 0.0001-7 weight%, Preferably it may contain 0.005-5 weight%.

또한, 본 발명은 움푹 패인 구리층의 유기산에 의한 화학적 공격을 막으면서도 구리막에 대한 연마율 감소를 유발하지 않는 부식 억제제를 첨가할 수 있다. 이때 사용되는 부식억제제로는 벤조트리아졸(이하 BTA) 및 그 유도체들, 4,4'-디피리딜에탄, 3,5-피라졸디카르복실산, 퀴날드산 및 이들의 염이 있으나, 바람직하게는 퀴날드산을 사용할 수 있다. 본 발명에서 퀴날드산을 부식 억제제로 사용하는 경우, 구리막에 대한 연마율 감소를 유발하지 않으면서 부식억제 능력이 우수하다. 따라서, 상기 퀴날드산을 본 발명에 의한 이온첨가제와 함께 사용하는 경우, 구리 배선에 대한 연마 속도를 감소시키지 않으면서 동시에 배리어층과 절연층에 대한 낮은 연마속도를 가질 수 있으므로, 벤조트리아졸(BTA)를 부식억제제로 사용하는 것보다 바람직하다. 이들의 슬러리내의 함량은 0.001 ~2 중량% 이고, 바람직하게는 0.01~1% 일 수 있다. 이들은 단독으로 사용하여도 좋고, 2개 이상의 화합물로 병용하여도 좋다.In addition, the present invention can add a corrosion inhibitor that does not cause a decrease in the polishing rate for the copper film while preventing chemical attack by the organic acid of the copper layer. Corrosion inhibitors used at this time include benzotriazole (hereinafter BTA) and derivatives thereof, 4,4'-dipyridylethane, 3,5-pyrazoledicarboxylic acid, quinalic acid and salts thereof, but are preferred. For example, quinal acid may be used. In the present invention, when quinal acid is used as a corrosion inhibitor, the corrosion inhibitive ability is excellent without causing a decrease in the polishing rate for the copper film. Accordingly, when the quinal acid is used together with the ion additive according to the present invention, benzotriazole (BTA) can be used at the same time without reducing the polishing rate for the copper wiring, while at the same time having a low polishing rate for the barrier layer and the insulating layer. ) Is preferable to use as a corrosion inhibitor. The content of these in the slurry is 0.001 to 2% by weight, preferably 0.01 to 1%. These may be used independently and may be used together by two or more compounds.

본 발명의 CMP 슬러리는 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제를(바람직하게는, 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제와 부식억제제로 퀴날드산을) 포함하는 것 을 제외하고는, 당업계에 알려진 통상적인 CMP 슬러리 구성 성분, 예컨대 연마재, 산화제, 착물 형성제, pH 조절제, 탈이온수 등을 포함할 수 있고, 선택적으로 고분자첨가제를 더 포함할 수 있다. 고분자첨가제가 더 포함되는 경우, 연마 속도가 우수할 뿐 아니라 배선층의 스크래치, 에로젼 등의 발생을 방지할 수 있다. CMP slurries of the present invention are conventional CMP slurries known in the art, except that they include tetramethylammonium ionic ion additives (preferably, tetramethylammonium ionic ion additives and quinalic acid as corrosion inhibitor). Constituents such as abrasives, oxidants, complexing agents, pH adjusters, deionized water, and the like, and may optionally further comprise a polymeric additive. When the polymer additive is further included, not only the polishing rate is excellent but also the occurrence of scratches and erosion of the wiring layer can be prevented.

본 발명은 연마재로서 금속산화물, 유기 입자, 또는 유기-무기 복합 입자를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. The present invention can be used alone or mixed with a metal oxide, organic particles, or organic-inorganic composite particles as the abrasive.

상기 금속산화물로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2), 티타니아(산화티탄), 제올라이트 등이 있으며, 이 중 실리카를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들은 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있으며, 상기 연마재는 발연법과 졸-겔법 중 어떤 방법으로 제조된 것이든 사용이 가능하다. 실리카로서는, 구체적으로 염화 규소, 염화 알루미늄, 염화 티타늄 등을 산소 및 수소와 반응시키는 훈증법에 의해 합성된 퓸드 실리카; 금속 알콕시드로부터 가수분해 축합하여 합성하는 졸겔법에 의해 합성된 실리카; 정제에 의해 불순물을 제거한 무기 콜로이드법 등에 의해 합성된 콜로이달 실리카(콜로이드성 실리카) 등을 들 수 있다. 상기한 것 중에서도 바람직하게는 정제에 의해 불순물을 제거한 무기 콜로이드법 등에 의해 합성된 콜로이달 실리카를 사용할 수 있다. 콜로이달 실리카를 사용하는 경우, 중성 또는 염기성 환경에서도 겔화되거나 분산 안정성이 저하될 우려가 없으므로 바람직하다. 특히, 본 발명에 이용하는 연마재로서의 실리카 입자는, 평균 입자경 100 nm 이하의 콜로이달 실리카를 이용하는 것이 침식 억제 및 연마면 으로의 스크래치 억제라는 관점에서 바람직하다. 또한, 콜로이달 실리카는 철, 니켈, 아연 등의 금속 이온이 화학 기계 연마 처리 후의 반도체 장치에 잔류하면 수율 저하를 야기할 가능성이 높기 때문에, 사용하는 콜로이달 실리카는 이들 불순물 금속(철, 니켈 아연 등)의 함유량을 10 ppm 이하, 바람직하게는 5 ppm 이하, 나아가 3 ppm 이하, 특히 1 ppm 이하로 억제한 것이 바람직하다. The metal oxides include silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), ceria (CeO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), titania (titanium oxide), zeolite, and the like. Do. In addition, these may be used alone or in combination, and the abrasive may be used by any one of the fume method and the sol-gel method. Specific examples of the silica include fumed silica synthesized by a fumigation method in which silicon chloride, aluminum chloride, titanium chloride and the like are reacted with oxygen and hydrogen; Silica synthesized by a sol-gel method synthesized by hydrolytic condensation from a metal alkoxide; Colloidal silica (colloidal silica) synthesize | combined by the inorganic colloidal method etc. which removed the impurity by refine | purification etc. are mentioned. Among the above, colloidal silica synthesized by inorganic colloidal method or the like, which preferably removes impurities by purification, can be used. When colloidal silica is used, it is preferable because there is no fear of gelation or dispersion stability even in a neutral or basic environment. In particular, as the silica particles used in the present invention, it is preferable to use colloidal silica having an average particle diameter of 100 nm or less from the viewpoint of suppressing erosion and scratches on the polishing surface. In addition, since colloidal silica is likely to cause a decrease in yield when metal ions such as iron, nickel, and zinc remain in the semiconductor device after chemical mechanical polishing, colloidal silica to be used is an impurity metal (iron, nickel zinc). Etc.) is preferably 10 ppm or less, preferably 5 ppm or less, further 3 ppm or less, particularly 1 ppm or less.

상기 유기 입자로는 (ⅰ) 폴리스티렌, 스티렌계 공중합체, 폴리(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴레이트계 공중합체, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드 등의 고분자; 또는 (ⅱ) 상기 고분자(들)가 코어, 쉘, 또는 둘다를 구성하는 코어/쉘 구조의 입자 등이 있으며, 이 중 폴리스티렌을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들은 단독 또는 혼합 사용될 수 있으며, 상기 유기 입자는 유화 중합법, 현탁 중합법 등에 의해 제조될 수 있다. Examples of the organic particles include polymers such as (i) polystyrene, styrene copolymers, poly (meth) acrylates, (meth) acrylate copolymers, polyvinyl chloride, polyamides, polycarbonates, and polyimides; Or (ii) particles of a core / shell structure in which the polymer (s) comprise a core, a shell, or both, among which polystyrene is preferably used. In addition, these may be used alone or in combination, and the organic particles may be prepared by emulsion polymerization, suspension polymerization, or the like.

한편, 금속 산화물을 사용하는 경우, 이들 입자의 1차 입자 크기는 10 ~ 200 nm, 바람직하게는 10 ~ 100 nm이며, 유기 입자를 사용하는 경우, 이들 입자의 1차 입자 크기는 10 ~ 500 nm, 바람직하게는 50 ~ 300 nm 이다. 연마재의 입자 크기가 너무 작으면 연마 속도가 떨어지게 되고, 입자가 너무 크면 분산 안정성이 떨어지는 단점이 있다. On the other hand, when metal oxides are used, the primary particle size of these particles is 10 to 200 nm, preferably 10 to 100 nm, and when organic particles are used, the primary particle size of these particles is 10 to 500 nm. And preferably 50 to 300 nm. If the particle size of the abrasive is too small, the polishing rate is lowered, and if the particle is too large, there is a disadvantage that the dispersion stability is poor.

상기 연마재의 슬러리 내 함량은 슬러리 총 중량의 0.1 ~ 30 중량%, 바람직하게는 0.5 ~ 10 중량%이다. 상기 연마 입자의 슬러리 내 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 연마 효과가 미미하고, 30 중량%를 초과할 경우에는 슬러리의 분산 안정성이 저하될 수 있다.The content in the slurry of the abrasive is 0.1 to 30% by weight, preferably 0.5 to 10% by weight of the total weight of the slurry. When the content of the abrasive particles in the slurry is less than 0.1% by weight, the polishing effect is insignificant, and when it exceeds 30% by weight, the dispersion stability of the slurry may be lowered.

본 발명의 산화제는 과잉 배선 재료를 산화시켜 산화막을 형성할 수 있는 물질로서, 당 업계에 알려진 통상적인 산화제가 사용될 수 있다. 상기 산화제의 비제한적인 예로는 과산화수소, 유기 과산화물, 암모늄 퍼설페이트(APS), 포타슘 퍼설페이트(KPS), 차아염소산(HOCl), 중크롬산칼륨, 과망간산칼륨, 질산철, 포타슘 페리시아나이드, 과요오드산 칼륨, 차아염소산 나트륨(NaOCl), 삼산화바나듐, 포타슘 브로메이트(KBrO3) 등이 있으며, 상기 유기 과산화물의 비제한적인 예로는 과아세트산, 과벤조산, tert-부틸하이트로퍼옥사이드 등이 있다. 이들 산화제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있는데, 암모늄 퍼설페이트(APS) 등을 사용하는 것이 바람직하다.The oxidant of the present invention is a material capable of oxidizing excess wiring material to form an oxide film, and conventional oxidants known in the art may be used. Non-limiting examples of the oxidant include hydrogen peroxide, organic peroxide, ammonium persulfate (APS), potassium persulfate (KPS), hypochlorous acid (HOCl), potassium dichromate, potassium permanganate, iron nitrate, potassium ferricyanide, periodic acid Potassium, sodium hypochlorite (NaOCl), vanadium trioxide, potassium bromate (KBrO 3 ), and the like. Non-limiting examples of the organic peroxide include peracetic acid, perbenzoic acid, tert-butylhyperperoxide, and the like. These oxidizing agents can be used individually or in mixture of 2 or more types, It is preferable to use ammonium persulfate (APS) etc.

또한, 상기 산화제의 슬러리 내의 함량은 0.1 ~ 10 중량%, 바람직하게는 0.1 ~ 5 중량%이다. 상기 산화제의 슬러리 내의 함량이 10 중량%를 초과하면 표면 부식이 과량으로 발생하거나, 국지적 부식이 유발될 수 있다. 반면, 함량이 0.01 중량% 미만이면 연마 속도가 크게 감소될 수 있다.In addition, the content in the slurry of the oxidant is 0.1 to 10% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight. When the content of the oxidant in the slurry exceeds 10% by weight, excessive surface corrosion may occur or local corrosion may be caused. On the other hand, if the content is less than 0.01% by weight, the polishing rate can be greatly reduced.

본 발명에서는 산화된 금속 이온을 용이하게 제거함과 동시에 연마 속도를 증가시키기 위해 착물 형성제를 사용할 수 있다. 상기 착물 형성제는 금속 이온들과 리간드의 전자쌍을 공유하여, 화학적으로 안정한 구조의 착물을 형성함으로써, 금속의 금속면으로의 재증착이 용이하지 않게 할 수 있다.In the present invention, a complex former may be used to easily remove oxidized metal ions and at the same time increase the polishing rate. The complex former may share an electron pair of a ligand with metal ions, thereby forming a complex having a chemically stable structure, thereby making it difficult to redeposit the metal to the metal surface.

상기 착물 형성제의 예로는 아미노산 화합물, 아민 화합물 및 카르복실산 화합물 등이 있으며, 이의 비제한적인 예로는 알라닌, 글리신, 시스틴, 히스티딘, 아 스파라긴, 구아니딘, 트립토판, 히드라진, 에틸렌디아민, 1,2-디아미노시클로헥산, 디아미노프로피온산, 1,2-디아미노프로판, 1,3-디아미노프로판, 디아미노프로판올, 말레산, 말산, 타르타르산, 시트르산, 말론산, 프탈산, 아세트산, 락트산, 옥살산, 2,3-피리딘디카르복시산, 아스코브산, 아스파르트산, 3,5-피라졸디카르복시산, 퀴날드산, 피리딘카르복시산 또는 이들의 염 등이 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 글리신을 사용할 수 있다.Examples of the complexing agent include amino acid compounds, amine compounds and carboxylic acid compounds, and the like, and non-limiting examples thereof include alanine, glycine, cystine, histidine, asparagine, guanidine, tryptophan, hydrazine, ethylenediamine, 1, 2-diaminocyclohexane, diaminopropionic acid, 1,2-diaminopropane, 1,3-diaminopropane, diaminopropanol, maleic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, malonic acid, phthalic acid, acetic acid, lactic acid, oxalic acid , 2,3-pyridinedicarboxylic acid, ascorbic acid, aspartic acid, 3,5-pyrazoledicarboxylic acid, quinalic acid, pyridinecarboxylic acid or salts thereof. These can be used individually or in mixture of 2 or more types, Preferably glycine can be used.

상기 착물 형성제의 슬러리 내의 함량은 CMP 슬러리 총 중량의 0.05 ~ 10 중량%, 바람직하게는 0.1 ~ 3 중량%이다. 10 중량%을 초과해서 사용할 경우 표면 부식이 심하게 되고, WIWNU (Within Wafer Non-Uniformity)가 크게 악화된다. 반면, 0.05 중량% 미만으로 사용할 경우에는 이의 사용에 의한 효과가 미미하다.The content in the slurry of the complex former is from 0.05 to 10% by weight, preferably from 0.1 to 3% by weight of the total weight of the CMP slurry. If used in excess of 10% by weight, surface corrosion is severe, and with Wafer Non-Uniformity (WIWNU) is greatly deteriorated. On the other hand, when used at less than 0.05% by weight, the effect of its use is insignificant.

본 발명은 연마 속도를 감소시키지 않으면서, 높은 표면 보호능력을 보이기 위해 고분자 첨가제를 첨가할 수 있다. 본 발명에 사용되는 고분자 물질로는 폴리아크릴산(PAA), 아크릴산-말레산 공중합체(PAA-Ma), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌옥시드(PPO), 프로필렌옥시드-에틸렌옥시드 공중합체, BRIJ 계열 고분자(Aldrich社), TWEEN 계열 고분자, Surfynol 계열 등이 있다. 본 발명에서는 상기 고분자 계열 물질들은 1종, 또는 2종 이상 병용해서 사용할 수 있다. 이들의 슬러리내의 첨가량은 0.0001~2 중량%이고, 바람직하게는 0.005~1 중량% 일 수 있다. 또한 고분자 물질의 용해도를 증가시키기 위해 DBSA(도데실벤젠설폰산)이나 DSA(도데실설페이트) 및 그 염들을 첨가할 수 있다. The present invention may add polymer additives to exhibit high surface protection without reducing the polishing rate. Polymeric materials used in the present invention include polyacrylic acid (PAA), acrylic acid-maleic acid copolymer (PAA-Ma), polyethylene glycol (PEG), polypropylene oxide (PPO), propylene oxide-ethylene oxide copolymer , BRIJ-based polymer (Aldrich), TWEEN-based polymer, Surfynol series, and the like. In the present invention, the polymer-based materials may be used alone or in combination of two or more. The amount of these added in the slurry is 0.0001 to 2% by weight, preferably 0.005 to 1% by weight. It is also possible to add DBSA (dodecylbenzenesulfonic acid) or DSA (dodecylsulfate) and salts thereof to increase the solubility of the polymeric material.

한편, 본 발명의 CMP 슬러리는 유효한 pH로 조절하기 위한 pH조절제가 첨가 될 수 있다. 상기 pH조절제의 비제한적인 예로는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 암모니아수, 수산화루비듐, 수산화세슘, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨의 염기성 조절제와, 불산, 염산, 질산, 황산, 인산, 포름산, 아세트산 등의 산성 조절제가 있다. 강산 혹은 강염기의 경우, 첨가시 국지적 pH 변화에 의한 슬러리의 응집이 유발될 수 있으므로 물로 희석시켜서 사용하는 것이 바람직하다. 상기 pH조절제의 함량은 본 발명에 따른 CMP 슬러리의 pH가 7 내지 11이 되도록 첨가하는 것이 바람직하다. pH가 7 미만이거나 11을 초과할 경우에는 연마율 및 연마 선택도에 나쁜 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있다. 특히, 연마재로서 콜로이달 실리카를 사용한 경우, 상기 pH 범위에서는, CMP 슬러리가 응집되거나 겔화되지 않으며 분산 안정성도 우수하나, pH가 7 미만이면 슬리의 응집이 유발될 수 있다.On the other hand, the CMP slurry of the present invention may be added a pH adjusting agent for adjusting to an effective pH. Non-limiting examples of the pH adjuster is a basic regulator of potassium hydroxide, sodium hydroxide, ammonia water, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, sodium carbonate, acid control such as hydrofluoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, formic acid, acetic acid I am. In the case of a strong acid or a strong base, it is preferable to dilute with water since addition may cause aggregation of the slurry due to a local pH change. The content of the pH adjusting agent is preferably added so that the pH of the CMP slurry according to the present invention is 7 to 11. If the pH is less than 7 or more than 11, there is a problem that can adversely affect the polishing rate and polishing selectivity. In particular, when colloidal silica is used as the abrasive, in the above pH range, the CMP slurry is not aggregated or gelled and the dispersion stability is excellent, but when the pH is less than 7, the flocculation of slits may be induced.

또한, 본 발명에서는 상기 부식억제제 등의 탈이온수에 대한 용해도를 증강시키기 위해, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올 등의 유기 용매를 소량 첨가하거나, 도데실벤젠설폰산(DBSA), 도데실설페이트(DSA), 라우릴설페이트(SDS), 또는 이들의 염 등의 계면활성제를 첨가할 수 있다.In addition, in the present invention, in order to enhance the solubility in deionized water such as the corrosion inhibitor, small amounts of organic solvents such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol are added, or dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA) and dodecyl sulfate (DSA). ), Lauryl sulfate (SDS), or salts thereof can be added.

한편, 본 발명에서 탈이온수는 전체 슬러리 100 중량%를 맞추는 함량으로 포함될 수 있다.On the other hand, in the present invention, deionized water may be included in an amount that meets 100% by weight of the total slurry.

또한, 본 발명은 상기 CMP 슬러리를 사용하여 금속막, 산화막, 절연막, 또는 금속 배선을 평탄화하는 화학기계연마(CMP) 방법을 제공한다.The present invention also provides a chemical mechanical polishing (CMP) method for planarizing a metal film, an oxide film, an insulating film, or a metal wiring using the CMP slurry.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정이 되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.

실시예Example 1 One

폴리프로필렌 병에 콜로이달 실리카 3 중량%, 글리신 0.5 중량%, 퀴날드산 0.3 중량%, 암모늄 설퍼이트(APS) 2 중량%, 폴리에틸렌글리콜(PEG, MW. 1k) 0.25 중량%, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 0.125 중량%를 각각 표 1에 표기된 수준으로 첨가하고, 탈이온수로 물을 첨가하여, 합계 중량이 100 중량%가 되도록 하였다. KOH를 사용하여 pH를 9.3으로 조절한 후, 10분간 고속 교반시켜, CMP 슬러리를 제조하였다. 3% by weight colloidal silica, 0.5% by weight glycine, 0.3% by weight quinalic acid, 2% by weight ammonium sulphate (APS), 0.25% by weight polyethylene glycol (PEG, MW. 1k), tetramethylammonium hydrate in a polypropylene bottle 0.125% by weight of hydroxide (TMAH) was added at the levels indicated in Table 1, respectively, and water was added with deionized water to bring the total weight to 100% by weight. The pH was adjusted to 9.3 using KOH and then stirred for 10 minutes at high speed to prepare a CMP slurry.

이때, 실리카는 후소사 콜로이달 실리카 Quartron PL 시리즈 중 PL-1과 PL-3L을 구매하여 사용하였다At this time, silica was used by purchasing PL-1 and PL-3L of Fusosa colloidal silica Quartron PL series.

실시예Example 2~4 2 to 4

하기 표 1에 제시한 바와 같이 이온첨가제를 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리를 제조하였다. A CMP slurry was prepared in the same manner as in Example 1, except that the ion additive was changed as shown in Table 1 below.

비교예Comparative example 1~2 1-2

하기 표 1에 제시한 바와 같이 이온첨가제를 사용하지 않고, 부식억제제를 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리를 제조하였다. As shown in Table 1, a CMP slurry was prepared in the same manner as in Example 1, except that the corrosion inhibitor was not used without using an ion additive.

실험예Experimental Example 1: 연마 속도 평가 1: Polishing Speed Evaluation

상기 실시예 1~4 및 비교예 1~2에서 각각 제조한 CMP 슬러리를 사용하여, 하기 조건에서 1분간 연마한 후 연마에 의해 발생한 피연마면의 두께 변화를 측정하여 연마속도를 결정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Using the CMP slurry prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, respectively, the polishing rate was determined by measuring the thickness change of the polished surface generated by polishing after polishing for 1 minute under the following conditions. The results are shown in Table 1 below.

[연마 조건][Polishing condition]

연마 장비 : CDP 1CM51(Logitech사)Polishing equipment: CDP 1CM51 (Logitech)

패드 : IC1000/SubaIV Stacked (Rodel 사)Pad: IC1000 / SubaIV Stacked (Rodel)

플레이튼 속도: 70 rpmPlaten Speed: 70 rpm

헤드 속도: 70 rpmHead speed: 70 rpm

웨이퍼 압력 : 3 psiWafer Pressure: 3 psi

슬러리 유속 : 200 ml/minSlurry Flow Rate: 200 ml / min

[연마 대상][Polishing target]

PVD 에 의해 15000 Å이 증착된 6 인치 구리 웨이퍼6 Inch Copper Wafer Deposited by PVD by 15,000 Å

PVD 에 의해 3000 Å이 증착된 6 인치 탄탈 웨이퍼6 Inch Tantalum Wafer Deposited 3000 PV by PVD

PETEOS에 의해 7000 Å이 증착된 6 인치 SiO2 웨이퍼6 Inch SiO 2 Wafers Deposited by PETEOS

[평가][evaluation]

금속막의 두께 측정은 LEI1510 Rs Mapping (LEI 사)를 사용하여 각 막의 면저항을 측정한 후 하기 식에 의해 산출하였다. The thickness measurement of the metal film was calculated by the following formula after measuring the sheet resistance of each film using LEI1510 Rs Mapping (LEI).

[구리막의 두께 (Å)] = [구리막 비저항값(Ω/cm) ÷ 시트 저항치(Ω/square(□))] ⅹ108 [Copper film thickness (Å)] = [Copper film resistivity (Ω / cm) ÷ Sheet resistance (Ω / square (□))] ⅹ10 8

[탄탈막의 두께 (Å)] = [구리막 비저항값(Ω/cm) ÷ 시트 저항치(Ω/square(□))] ⅹ108 [Thickness of tantalum film (Å)] = [Copper film resistivity value (Ω / cm) ÷ sheet resistance value (Ω / square (□))] ⅹ10 8

TEOS막의 두께는 Nanospec 6100(Nanometeics 사)을 이용하여 측정하였다.The thickness of the TEOS film was measured using Nanospec 6100 (Nanometeics).

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 연마재 (wt%)Abrasive (wt%) Si(3)Si (3) Si(3)Si (3) Si(3)Si (3) Si(3)Si (3) Si(3)Si (3) Si(3)Si (3) 유기산 (wt%)Organic acid (wt%) 글리신(0.5)Glycine (0.5) 글리신(0.5)Glycine (0.5) 글리신(0.5)Glycine (0.5) 글리신(0.5)Glycine (0.5) 글리신(0.5)Glycine (0.5) 글리신(0.5)Glycine (0.5) 부식억제제(wt%)Corrosion Inhibitor (wt%) 퀴날드산(0.3)Quinalic Acid (0.3) 퀴날드산(0.3)Quinalic Acid (0.3) 퀴날드산(0.3)Quinalic Acid (0.3) 퀴날드산(0.3)Quinalic Acid (0.3) 퀴날드산(0.3)Quinalic Acid (0.3) DPEA(0.3)DPEA (0.3) 산화제 (wt%)Oxidizing agent (wt%) APS(2)APS (2) APS(2)APS (2) APS(2)APS (2) APS(2)APS (2) APS(2)APS (2) APS(2)APS (2) 고분자첨가제 (wt%)Polymer Additives (wt%) PEG(0.25)PEG (0.25) PEG(0.25)PEG (0.25) PEG(0.25)PEG (0.25) PEG(0.25)PEG (0.25) PEG(0.25)PEG (0.25) PEG(0.25)PEG (0.25) 이온첨가제 (wt%)Ion Additive (wt%) TMAH(0.125)TMAH (0.125) TMAH(0.5)TMAH (0.5) TMABr(0.5)TMABr (0.5) TMANO3(0.5)TMANO 3 (0.5) -- -- pHpH 9.39.3 9.39.3 9.39.3 9.39.3 9.39.3 9.39.3 연마율
(Å/min)Polishing rate
(Å / min) CuCu 85098509 1026810268 1001210012 89858985 81318131 78637863 TaTa 9898 6868 6464 9898 400400 230230 SiO2 SiO 2 1717 1515 1515 2020 4040 3030 선택비Selectivity Cu:TaCu: Ta 87:187: 1 151:1151: 1 156:1156: 1 92:192: 1 20:120: 1 34:134: 1 Cu:SiO2 Cu: SiO 2 500:1500: 1 684:1684: 1 667:1667: 1 449:1449: 1 203:1203: 1 262:1262: 1

TMABr: 테트라메틸암모늄 브로마이드TMABr: tetramethylammonium bromide

TMANO3: 테트라메틸암모늄 나이트레이트TMANO 3 : tetramethylammonium nitrate

DPEA: 4,4'-디피리딜에탄DPEA: 4,4'-dipyridylethane

상기 실험결과로부터, 본 발명에 따라 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제를 사용하는 경우(바람직하게는, 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제와 부식억제제로서 퀴날드산을 함께 사용하는 경우), 구리 배선에 대해 높은 연마속도를 나타낼 뿐 아니라, 배리어막 및 절연막에 대해서는 연마속도가 현저히 낮아지므로, 막질간 높은 선택비를 구현하여, 배선층의 에로젼 등의 발생을 최소화할 수 있음을 알 수 있었다. From the above experimental results, when the tetramethylammonium ion type ion additive according to the present invention is used (preferably, when the tetramethylammonium ion type ion additive and quinal acid are used as a corrosion inhibitor), it is high for copper wiring. In addition to showing the polishing rate, the polishing rate of the barrier film and the insulating film is significantly lowered, and thus, it was found that high selectivity between films can be realized to minimize generation of erosion of the wiring layer.

Claims (17)

연마재; 산화제; 착물 형성제; 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제; 부식억제제; pH 조절제 및 탈이온수를 포함하며, 상기 착물 형성제는 글리신 및 그의 염이고, 상기 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제는 테트라메틸암모늄 브로마이드, 테트라메틸암모늄 플로라이드, 테트라메틸암모늄 클로라이드, 테트라메틸암모늄 아이오다이드, 테트라메틸암모늄 아세테이트, 테트라메틸암모늄 나이트레이트, 테트라메틸암모늄 설페이트 및 테트라메틸암모늄 하이드록시드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이며, 상기 부식억제제는 퀴날드산 및 그의 염인 것이 특징인 CMP 슬러리.Abrasives; Oxidizing agents; Complex formers; Tetramethylammonium ion type ion additive; Corrosion inhibitors; a pH adjuster and deionized water, wherein the complex former is glycine and salts thereof, and the tetramethylammonium ionic ion additive is tetramethylammonium bromide, tetramethylammonium fluoride, tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium iodide CMP slurry, characterized in that at least one selected from the group consisting of id, tetramethylammonium acetate, tetramethylammonium nitrate, tetramethylammonium sulfate and tetramethylammonium hydroxide, wherein the corrosion inhibitor is quinal acid and salts thereof. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 연마재는 금속산화물, 유기입자, 및 유기-무기 복합입자로 구성된 군에서 선택된 것이 특징인 CMP 슬러리.The CMP slurry of claim 1, wherein the abrasive is selected from the group consisting of metal oxides, organic particles, and organic-inorganic composite particles. 제1항에 있어서, 상기 연마재는 콜로이달 실리카인 것이 특징인 CMP 슬러리. The CMP slurry of claim 1 wherein the abrasive is colloidal silica. 제4항에 있어서, 상기 금속산화물은 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2), 티타니아(산화티탄) 및 제올라이트로 구성된 군에서 선택된 것이 특징인 CMP 슬러리.The metal oxide of claim 4, wherein the metal oxide is selected from the group consisting of silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), ceria (CeO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), titania (titanium oxide) and zeolite. Phosphorus CMP Slurry. 제4항에 있어서, 상기 유기입자는 (ⅰ)폴리스티렌, 스티렌계 공중합체, 폴리(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴레이트계 공중합체, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택되거나, (ⅱ)상기 (ⅰ)군에서 선택된 1종 이상의 고분자가 코어, 쉘, 또는 둘다를 구성하는 코어/쉘 구조의 입자인 것이 특징인 CMP 슬러리.The method of claim 4, wherein the organic particles are (i) polystyrene, styrene copolymer, poly (meth) acrylate, (meth) acrylate copolymer, polyvinyl chloride, polyamide, polycarbonate, and polyimide CMP slurry characterized in that the particles of the core / shell structure selected from the group consisting of, or (ii) at least one polymer selected from the group (iii) comprises a core, a shell, or both. 제1항에 있어서, 상기 산화제는 과산화수소, 암모늄 퍼설페이트 (APS), 포타슘 퍼설페이트(KPS), 차아염소산(HOCl), 중크롬산칼륨, 과망간산칼륨, 질산철, 포타슘 페리시아나이드, 과요오드산 칼륨, 차아염소산 나트륨(NaOCl), 삼산화바나듐, 포타슘 브로메이트(KBrO3), 과아세트산, 과벤조산 및 tert-부틸하이트로퍼옥사이드로 구성된 군에서 선택된 것이 특징인 CMP 슬러리.The method of claim 1, wherein the oxidizing agent is hydrogen peroxide, ammonium persulfate (APS), potassium persulfate (KPS), hypochlorous acid (HOCl), potassium dichromate, potassium permanganate, iron nitrate, potassium ferricyanide, potassium periodate, CMP slurry characterized by selected from the group consisting of sodium hypochlorite (NaOCl), vanadium trioxide, potassium bromate (KBrO 3 ), peracetic acid, perbenzoic acid and tert-butylhyperperoxide. 제1항에 있어서, 상기 착물 형성제는 아미노산 계열 화합물, 아민 계열 화합물, 및 카르복실산 계열 화합물로 구성된 군에서 선택된 것이 특징인 CMP 슬러리.The CMP slurry of claim 1, wherein the complex forming agent is selected from the group consisting of an amino acid compound, an amine compound, and a carboxylic acid compound. 삭제delete 제1항에 있어서, 고분자 첨가제를 더 포함하는 것이 특징인 CMP 슬러리. The CMP slurry of claim 1 further comprising a polymeric additive. 제11항에 있어서, 상기 고분자 첨가제는 폴리아크릴산(PAA), 아크릴산-말레산 공중합체(PAA-Ma), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌옥시드(PPO) 및 프로필렌옥시드-에틸렌옥시드 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 것이 특징인 CMP 슬러리. The method of claim 11, wherein the polymer additive is polyacrylic acid (PAA), acrylic acid-maleic acid copolymer (PAA-Ma), polyethylene glycol (PEG), polypropylene oxide (PPO) and propylene oxide-ethylene oxide air CMP slurry characterized in that selected from the group consisting of coalescence. 제1항에 있어서, 상기 연마재 0.1~30 중량%; 산화제 0.1~10 중량%; 착물형성제 0.05~10 중량%; 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제 0.0001~7 중량% 및 부식억제제 0.001~2 중량%를 함유하고, 탈이온수는 전체 조성물 100 중량%를 맞추는 함량으로 포함하는 것이 특징인 CMP 슬러리. According to claim 1, 0.1 to 30% by weight of the abrasive; 0.1-10% by weight of oxidizing agent; 0.05-10% by weight of the complexing agent; A CMP slurry comprising 0.0001-7 wt% of tetramethylammonium ionic ion additive and 0.001-2 wt% of a corrosion inhibitor, and deionized water in an amount that meets 100 wt% of the total composition. 제11항에 있어서, 상기 연마재 0.1~30 중량%; 산화제 0.1~10 중량%; 착물형성제 0.05~10 중량%; 테트라메틸암모늄 이온계 이온첨가제 0.0001~7 중량%; 부식억제제 0.001~2 중량% 및 고분자첨가제 0.0001~2 중량%를 함유하고, 탈이온수는 전체 조성물 100 중량%를 맞추는 함량으로 포함하는 것이 특징인 CMP 슬러리. According to claim 11, 0.1 to 30% by weight of the abrasive; 0.1-10% by weight of oxidizing agent; 0.05-10% by weight of the complexing agent; 0.0001-7 wt% of a tetramethylammonium ionic ion additive; CMP slurry containing 0.001 to 2% by weight of corrosion inhibitors and 0.0001 to 2% by weight of polymer additives, and deionized water in an amount that meets 100% by weight of the total composition. 제1항에 있어서, 상기 CMP 슬러리의 pH는 7 내지 11 범위인 것이 특징인 CMP 슬러리. The CMP slurry of claim 1 wherein the pH of the CMP slurry is in the range of 7-11. 제1항에 있어서, 상기 CMP 슬러리는 구리 배선 연마용 슬러리인 것이 특징인 CMP 슬러리.The CMP slurry according to claim 1, wherein the CMP slurry is a copper wire polishing slurry. 제1항, 제4항 내지 제9항, 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항의 CMP 슬러리를 사용하여 금속막, 산화막, 절연막, 또는 금속 배선을 평탄화하는 것이 특징인 화학기계연마(CMP) 방법. 17. Chemical mechanical polishing (CMP) characterized in that the metal film, oxide film, insulating film, or metal wiring is planarized using the CMP slurry of any one of claims 1, 4-9, and 11-16. Way.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101293790B1 (en) * 2010-12-31 2013-08-06 제일모직주식회사 CMP slurry composition for polishing tungsten patterned wafer and polishing method using the same
CN103205205B (en) * 2012-01-16 2016-06-22 安集微电子（上海）有限公司 A kind of alkaline chemical mechanical polishing liquid
KR101526006B1 (en) 2012-12-31 2015-06-04 제일모직주식회사 Cmp slurry composition for copper and polishing method using the same
KR101693473B1 (en) * 2014-10-07 2017-01-10 한국생산기술연구원 Alumina composition for jet scrubbing process
CN109971359B (en) * 2017-12-27 2021-12-07 安集微电子（上海）有限公司 Chemical mechanical polishing solution
KR102308353B1 (en) * 2018-10-05 2021-10-01 삼성에스디아이 주식회사 Cmp slurry composition for polishing copper barrier layer and method for polishing using the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007116770A1 (en) 2006-04-03 2007-10-18 Jsr Corporation Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing, chemical mechanical polishing method, and kit for preparing aqueous dispersion for chemical mechanical polishing

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007116770A1 (en) 2006-04-03 2007-10-18 Jsr Corporation Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing, chemical mechanical polishing method, and kit for preparing aqueous dispersion for chemical mechanical polishing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101298520B1 (en) 2011-11-15 2013-08-22 솔브레인 주식회사 Slurry composition for chemical mechanical polishing and method for manufacturing semiconductor device by using the same

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