KR101186110B1 - 금속막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 - Google Patents

금속막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR101186110B1
KR101186110B1 KR1020090002895A KR20090002895A KR101186110B1 KR 101186110 B1 KR101186110 B1 KR 101186110B1 KR 1020090002895 A KR1020090002895 A KR 1020090002895A KR 20090002895 A KR20090002895 A KR 20090002895A KR 101186110 B1 KR101186110 B1 KR 101186110B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
composition
slurry
polishing
metal film
Prior art date
Application number
KR1020090002895A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100083492A (ko
Inventor
한덕수
정은일
김석주
박휴범
Original Assignee
솔브레인 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 솔브레인 주식회사 filed Critical 솔브레인 주식회사
Priority to KR1020090002895A priority Critical patent/KR101186110B1/ko
Publication of KR20100083492A publication Critical patent/KR20100083492A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101186110B1 publication Critical patent/KR101186110B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B1/00—Hand carts having only one axis carrying one or more transport wheels; Equipment therefor
    • B62B1/26—Hand carts having only one axis carrying one or more transport wheels; Equipment therefor characterised by supports specially adapted to objects of definite shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B1/00—Hand carts having only one axis carrying one or more transport wheels; Equipment therefor
    • B62B1/10—Hand carts having only one axis carrying one or more transport wheels; Equipment therefor in which the load is intended to be transferred totally to the wheels
    • B62B1/14—Hand carts having only one axis carrying one or more transport wheels; Equipment therefor in which the load is intended to be transferred totally to the wheels involving means for grappling or securing in place objects to be carried; Loading or unloading equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B5/00—Accessories or details specially adapted for hand carts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65F—GATHERING OR REMOVAL OF DOMESTIC OR LIKE REFUSE
    • B65F1/00—Refuse receptacles; Accessories therefor
    • B65F1/04—Refuse receptacles; Accessories therefor with removable inserts
    • B65F1/06—Refuse receptacles; Accessories therefor with removable inserts with flexible inserts, e.g. bags or sacks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65F—GATHERING OR REMOVAL OF DOMESTIC OR LIKE REFUSE
    • B65F1/00—Refuse receptacles; Accessories therefor
    • B65F1/14—Other constructional features; Accessories
    • B65F1/141—Supports, racks, stands, posts or the like for holding refuse receptacles
    • B65F1/1415—Supports, racks, stands, posts or the like for holding refuse receptacles for flexible receptables, e.g. bags, sacks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65F—GATHERING OR REMOVAL OF DOMESTIC OR LIKE REFUSE
    • B65F1/00—Refuse receptacles; Accessories therefor
    • B65F1/14—Other constructional features; Accessories
    • B65F1/1468—Means for facilitating the transport of the receptacle, e.g. wheels, rolls
    • B65F1/1473—Receptacles having wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B2202/00—Indexing codes relating to type or characteristics of transported articles
    • B62B2202/22—Flexible bags, e.g. for rubbish
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65F—GATHERING OR REMOVAL OF DOMESTIC OR LIKE REFUSE
    • B65F2210/00—Equipment of refuse receptacles
    • B65F2210/18—Suspending means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정 중 금속막 연마공정을 수행하기 위한 화학 기계적 연마 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬러리 총 중량에 대하여, 연마제 0.1 내지 25중량%과 하나의 카르복시기를 갖는 유기물 또는 그의 염 0.1 내지 10중량%를 함유하고 연마속도 향상제 0.0001 내지 5중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 CMP용 슬러리 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 금속막 연마용 슬러리는 산화제 없이도 높은 선택비의 확보가 가능하며, 표면 결함이 없는 슬러리를 제공 할 수 있으며, 경시안정성 및 슬러리 분산안정성이 우수하여 스크래치 발생이 억제되어 알루미늄 연마용 슬러리로 유용하다.
금속막, 알루미늄, 연마, CMP

Description

금속막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물{Slurry composition for chemical mechanical polishing of metal film}
본 발명은 금속막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소자에 전극을 형성하여 전력을 공급하기 위한 콘텍이나 소자 간의 상호연결, 와이어링을 위한 패드 형성 등 알루미늄 재료의 광역 평탄화가 필요한 공정의 화학 기계적 연마 슬러리에 대한 것이다.
반도체 디바이스는 고집적화, 고성능화에 따라 금속 배선 층이 증가하게 되었고 엄격한 DOF(Depth of focus:초점심도)와 미세한 디자인 룰의 적용으로 광역 평탄화 공정인 화학 기계적 연마(Chemical mechanical polishing, CMP) 공정에 대한 의존도가 높아지고 있으며, 다층 배선 형성 공정에 있어서 층간 절연막의 평탄화, 금속 플러그 형성, 다마신(damascene) 배선 형성 등 다양한 공정에 적용되고 있다.
반도체 디바이스의 배선재료로는 텅스텐, 알루미늄, 구리 등 점점 저항이 낮은 재료들이 사용되고 있다. 구리 다음으로 낮은 저항을 가지는 알루미늄을 이용한 금속 배선은 기존 장비를 이용할 수 있어 제조비용이 절감되며, 양산성이 우수하다는 장점을 가지고 있다. 또한 알루미늄 배선 공정도 듀얼 다마신(dual damascene) 공정을 적용할 수 있으며, 전자이동성(electro-migration)에 의한 문제도 구리나 실리콘을 함유하는 합금을 사용하여 해결할 수 있다.
금속막 연마용 슬러리는 일반적으로 제거 대상인 금속막에 대한 높은 연마속도가 요구되며, 공정 조건 및 사용자의 요구에 따라 금속막 및 절연막 간의 선택비가 자유롭게 조절될 수 있는 슬러리를 요구하기도 한다. 또한 배선 재료 중 알루미늄은 비교적 경도가 낮은 금속으로 거대 연마입자에 의한 스크래치(scratch)가 발생할 가능성이 높고, 스트레스에도 취약하여 스크래치와 같은 결함이 발생하는 경우 배선 신뢰도가 저하되고 심한 경우에는 배선 끊김 현상을 유발할 수도 있어 연마표면의 높은 품위를 요구하기도 한다.
한편, 알루미늄막 연마 슬러리로 미국특허 제5,783,489호에 개시되어 있는데, 상기 특허는 산화제의 사용량이 과다할 뿐 만 아니라 과다한 산화제 사용에 의해 산화된 금속막의 제거 시 스크래치 등의 결함이 발생할 수 있다. 대한민국 공개특허 제2005-0034381호에 개시된 알루미늄막 CMP용 슬러리는 절연막에 대한 알루미늄막의 연마선택비 향상을 위해 첨가된 양이온성 첨가제로 인해 금속막의 연마속도 감소 및 슬러리의 저장 안정성에 문제를 유발할 가능성이 높다.
본 발명의 목적은 금속막의 연마속도가 높고 금속막과 실리콘 산화막 간의 높은 선택비를 가지는 금속막 CMP용 슬러리 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 표면 스크래치가 없는 경면의 금속막을 효과적으로 제조할 수 있어 알루미늄 등 경도가 낮은 금속을 함유하는 금속막 CMP에 사용되기에 적합한 CMP용 슬러리 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 금속막 CMP용 슬러리 조성물을 사용하여 금속막을 함유하는 기판에 대한 CMP 공정에서 금속막을 선택적으로 제거할 수 있는 화학 기계적 연마방법을 제공하는데 있다.
본 발명자들은 상기의 문제점을 해결하기 위해 금속막 연마용 슬러리에 대한 연구를 거듭한 결과 하나의 카르복시기를 갖는 유기물을 함유할 경우 슬러리 안정성이 향상되며, 연마속도가 높고 금속막과 실리콘 산화막 간의 높은 선택비를 얻는 것이 가능하며, 표면 스크래치가 없는 경면의 금속막을 효과적으로 제조할 수 있음을 발견하였고, 아민 또는 아미노알콜을 함유하는 경우 놀랍게도 금속막에 대한 연마속도가 현저히 향상되는 것을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 금속막 연마 공정을 수행하기 위한 화학 기계적 연마 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연마제, 하나의 카르복시기를 갖는 유기물, 및 연마속도 향상제로서 아민 또는 아미노알콜을 함유하는 금속막 CMP용 슬러리 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 금속막 CMP용 슬러리 조성물을 사용하는 것을 특징으로 하는 금속막 함유기판에 대한 화학기계적 연마 방법을 제공한다. 금속막 함유 기판은 연마 대상막이 금속막으로 이루어질 수 있고, 금속막 외에 실리콘산화막, 실리콘질화막, 금속산화막 또는 금속질화막을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 CMP용 조성물은 산화제를 사용하지 않고도 금속막에 대한 높은 연마속도 및 연마 선택비를 달성할 수 있으며, 디싱(dishing) 및 에로전(erosion) 발생을 억제할 수 있고, 슬러리 분산안정성이 매우 우수하므로 알루미늄과 같이 경도가 낮은 금속막에 적용하여 스크래치 등의 결함을 발생시키지 않는 효과를 가진다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 금속막 CMP용 슬러리 조성물은 연마제, 하나의 카르복시기를 갖는 유기물, 연마속도 향상제로서 아민 또는 아미노알콜, 및 탈이온수를 함유하는 조성물이며, pH를 조절하기 위한 pH 조절제를 더 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 슬러리에 함유되는 연마제는 금속막, 산화막 등 절연막의 연마속도를 조절하는 역할을 한다. 연마제의 함량이 증가할수록 금속막의 연마속도가 증가된다. 연마제로는 제올라이트, 발연실리카, 콜로이드실리카, 알루미나, 세리아, 산화지르코늄, 산화티탄 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직한 연마 제는 콜로이드실리카, 알루미나, 제올라이트 이며, 더욱 바람직한 연마제는 알루미나이며, 함유량은 0.1 내지 25중량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%가 바람직하다. 함유량이 적을수록 분산성과 스크래치에 유리하지만 0.1중량% 이하면 금속막의 연마속도가 낮아지며, 25중량%가 넘으면 분산성 및 연마속도 향상을 기대하기 힘들다.
본 발명에 따른 하나의 카르복시기를 갖는 유기물은 산화제 없이도 금속막의 연마가 가능하게 해 주며, 연마제의 분산성을 향상시키는 효과가 있어 기계적인 마찰에 의한 스크래치 같은 표면의 결함(defect)을 획기적으로 낮출 수 있다. 반면 다가 카르복실산의 경우 연마제의 분산성을 악화시켜 스크래치를 발생시키게 된다.
상기 하나의 카르복시기를 갖는 유기물은 아세트산, 리신, 세린, 트레오닌, 발린, 아크릴산, 부티르산, 아미노부티르산, 이소부티르산, 메타아크릴산, 글리콜산, 글리옥시산, 글루콘산, 프로피온산, 알라닌, 글리신, 아르기닌 또는 그 유도체로 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 그 함량은 0.0001 내지 10 중량%가 바람직하며, 0.1 내지 5중량%가 특히 바람직하다. 함유량이 0.0001중량%보다 적으면 연마제의 분산성 향상 효과가 미미하고, 10중량%가 넘으면 함량 증가에 따른 효과의 증가가 미미하여 경제적인 면에서 불리하게 된다. 단, 하나의 카르복시기를 가지는 유기물을 본문에 기재된 것으로 한정하는 것은 아니다.
상기 연마속도 향상제는 아민기를 작용기로 하는 1차, 2차 또는 3차 아민 화합물 또는 아미노알코올 중에서 선택되며, 탄소수 2 내지 10의 아민 또는 아미노알코올이 바람직하고, 구체적인 화합물로는 디에틸아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아 민, 트리에탄올아민, 헥실아민, 프로필아민, 3-아미노프로판올 등이 있다. 상기 연마속도 향상제의 함량은 조성물 총 중량에 대하여 0.0001 내지 5중량%인 것이 바람직하고 0.001 내지 2중량%인 것이 슬러리 분산 안정성을 고려할 때 더욱 바람직하다. 상기 함량이 0.0001중량%보다 낮으면 연마속도 향상 효과가 미미하고, 5중량% 이상에서는 슬러리의 분산 안정성이 저하될 수 있으므로 상기 범위로 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 슬러리의 조성물은 표면결함을 줄이기 위해서 결함방지제를 추가로 사용할 수 있으며 결함방지제는 1,2,3,4-테트라졸, 5-아미노-1,2,3,4-테트라졸, 5-메틸-1,2,3,4-테트라졸, 1,2,3-트리아졸, 4-아미노-1,2,3-트리아졸, 4,5-디아미노-1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 3-아미노-1,2,4-트리아졸, 3,5-디아미노-1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 5,6-디메틸-1,2,3-벤조트리아졸(DBTA), 1-(1,2-디카르복시에틸)벤조트리아졸(DCEBTA), 1-[N,N-비스(히드록시에틸)아미노메틸]벤조트리아졸(HEABTA), 1-(히드록시메틸)벤조트리아졸(HMBTA), 트리아졸-3-카르복시산, 벤조트리아졸-5-카르복시산, 1-알킬-5-아미노테트라졸, 5-히드록시-테트라졸, 1-알킬-5-히드록시-테트라졸, 테트라졸-5치올, 이미다졸 및 디에틸에틸렌디아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 펜타메틸디에틸렌트리아민, 2-하이드록시에틸에틸렌디아민트리아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산 및 그 염으로 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 결함 방지제는 혼합하거나 단독으로 사용할 수 있으며 첨가되는 함량은 조성물 총 중량에 대하여 0.0001중량% 내지 1중량%가 바람직하며, 0.05중량% 내지 0.5%가 더욱 바람직하다. 상기 함량이 1중량%를 초과할 경우 연마속도의 감소를 가져올 수 있으며, 0.0001중량% 미만일 경우 첨가제의 영향을 기대하기 힘들다.
본 발명에 따른 슬러리 조성물은 산화제가 없어도 금속막에 대한 높은 연마속도 및 절연막에 대한 금속막의 높은 연마 선택비를 확보할 수 있다. 또한 확산 방지막인 티타늄 혹은 티타늄 질화막의 연마속도를 높이기 위해 과산화수소, 과요오드산, 요오드산칼륨, 과황산암모늄, 페리시안화칼륨, 브롬산칼륨, 삼산화바나듐, 차아염소산, 차아염소산나트륨, 질산제2철 등과 같이 일반적으로 사용되는 산화제를 첨가할 수도 있다. 산화제 함량은 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%인 것이 바람직한데, 이는 상기 함량이 0.01 중량% 미만인 경우 티타늄계 막의 연마속도 증가 효과가 미미하고, 상기 함량이 10중량%를 초과하여 너무 높은 경우에는 슬러리 조성물의 안정성이 저하될 수 있기 때문이다.
본 발명의 슬러리 조성물은 pH 범위에 제한을 둘 필요는 없다. 하지만 추가적인 슬러리 안정성 확보를 위해 pH가 2 내지 8이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 내지 5이며, pH 조절제로서 상기의 범위의 pH를 얻을 수 있으면 어떠한 pH 조절제를 사용하여도 무방하지만, 반도체 소자 제조 시에 소자의 특성에 영향을 줄 수 있는 이온, 예를 들면 나트륨(Na) 이온이 함유되지 않은 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 사용가능한 pH 조절제로는 질산, 수산화칼륨(KOH) 등을 들 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 pH 범위가 2 보다 낮을 경우에는 장비 등의 부식을 야기할 수 있다.
본 발명은 상기 금속막 CMP용 슬러리 조성물을 사용하여 화학기계적 연마를 진행하는 것을 특징으로 하는 금속막 함유기판에 대한 화학기계적 연마 방법을 제공한다. 금속막 함유 기판은 연마 대상막이 알루미늄, 구리, 텅스텐, 티타늄, 갈륨, 은, 금, 백금, 탄탈, 티탄, 루테늄, 팔라듐, 니켈, 코발트, 상변환금속(GeXSbyTez), 하프늄 등으로부터 선택되는 1종 이상의 금속막으로 이루어질 수 있고, 금속막 외에 실리콘산화막, 실리콘질화막, 금속산화막 또는 금속질화막을 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 금속막은 알루미늄을 함유하는 것일 수 있으며, 알루미늄 외에 티탄 등 다른 금속성분을 더 함유할 수 있고, 알루미늄과 다른 금속 성분의 합금일 수도 있으며, 단층 또는 다층으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 슬러리 조성물은 추가적으로 계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제는 피연마면의 접촉각을 저하시켜, 균일한 연마를 촉진하는 작용을 갖는다. 이용되는 음이온 계면활성제로서는 이하의 군으로부터 선택된 것이 바람직하다.
예를 들면 카르복실산염, 술폰산염, 황산 에스테르염, 인산 에스테르염을 들 수 있고, 카르복실산염으로서, 비누, N-아실아미노산염, 폴리옥시에틸렌 또는 폴리옥시프로필렌알킬에테르카르복실산염, 아실화펩티드; 술폰산염으로서 알킬술폰산염, 술포숙신산염, α-올레핀술폰산염, N-아실술폰산염; 황산 에스테르염으로서 황산화유, 알킬황산염, 알킬에테르황산염, 폴리옥시에틸렌 또는 폴리옥시프로필렌알킬알릴에테르황산염, 알킬아미드황산염;인산 에스테르염으로서 알킬인산염, 폴리옥시에틸렌 또는 폴리옥시프로필렌알킬알릴에테르인산염을 들 수 있다. 음이온 계면 활성제의 첨가량은 총량으로서 연마에 사용할 때 0.0001중량%～5중량%로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 음이온 계면활성제 외에, 다른 계면활성제를 병용하는 것도 가능하다. 다른 병용 가능한 계면활성제로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있다.
양이온 계면활성제로서 예를 들면 지방족 아민염, 지방족 4급 암모늄염, 염화 벤잘코늄염, 염화 벤제토늄, 피리디늄염, 이미다졸리늄염; 양성 계면활성제로서 카르복시베타인형, 아미노카르복실산염, 이미다졸리늄베타인, 레시틴, 알킬아민옥사이드를 들 수 있다.
비이온 계면활성제로서, 예를 들면 에테르형, 에테르에스테르형, 에스테르형, 질소 함유형을 들 수 있고, 에테르형으로서 폴리옥시에틸렌알킬 및 알킬페닐에테르, 알킬알릴포름알데히드 축합 폴리옥시에틸렌에테르, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 블록 폴리머, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌알킬에테르를 들 수 있고, 에테르에스테르형으로서 글리세린에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 소르비탄에스테르의폴리옥시에틸렌에테르, 소르비톨 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 에스테르형으로서 폴리에틸렌글리콜 지방산 에스테르, 글리세린에스테르, 폴리글리세린에스테르, 소르비탄에스테르, 프로필렌글리콜에스테르, 자당 에스테르, 질소 함유형으로서 지방산 알칸올아미드, 폴리옥시에틸렌 지방산 아미드, 폴리옥시에틸렌알킬아미드 등이 예시된다. 또한 불소계 계면활성제 등을 들 수 있다.
친수성 폴리머는 계면활성제와 마찬가지로 피연마면의 접촉각을 저하시키는 작용을 갖고, 균일한 연마를 촉진하는 작용을 갖는다. 이용되는 친수성 폴리머로서는 이하의 군으로부터 선택된 것이 바람직하다.
친수성 폴리머로서는 예를 들면 글리세린에스테르, 소르비탄에스테르, 메톡시초산, 에톡시초산, 3-에톡시프로피온산 및 알라닌에틸에스테르 등의 에스테르; 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜알킬에테르, 폴리에틸렌글리콜알케닐에테르, 알킬폴리에틸렌글리콜, 알킬폴리에틸렌글리콜알킬에테르, 알킬폴리에틸렌글리콜알케닐에테르, 알케닐폴리에틸렌글리콜, 알케닐폴리에틸렌글리콜알킬에테르, 알케닐폴리에틸렌글리콜알케닐에테르, 폴리프로필렌글리콜알킬에테르, 폴리프로필렌글리콜알케닐에테르, 알킬폴리프로필렌글리콜, 알킬폴리프로필렌글리콜알킬에테르, 알킬폴리프로필렌글리콜알케닐에테르, 알케닐폴리프로필렌글리콜, 알케닐폴리프로필렌글리콜알킬에테르 및 알케닐폴리프로필렌글리콜알케닐에테르 등의 에테르; 알긴산, 펙틴산, 카르복시메틸셀룰로오스, 커드란 및 풀루란 등의 다당류등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명은 반도체 제조 공정 중 금속막 연마 공정을 수행하기 위한 화학 기계적 연마 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 본 발명에 따르는 슬러리 조성물은 하나의 카르복시기를 갖는 유기물을 이용해 산화제 없이도 높은 선택비를 가지며, 표면 결함이 없는 슬러리를 제공 할 수 있으며, 연마속도 향상제 및 결함방지제를 포함하여 더 높은 연마속도를 구현하는 것이 가능하다. 본 발명의 슬러리는 연마 후 표면 결함의 제거를 통하여 수율을 향상시킬 수 있으며, 높은 알루미늄 연마속도를 구현함으로써 공정시간의 단축을 추가적으로 가져올 수 있다. 또한 본 발명에 따른 슬러리 조성물은 경시안정성 및 분산안정성이 우수하여 스크래치와 같은 결함을 줄일 수 있는 장점이 있다.
이하 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하나 하기의 실시예가 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
[실시예]
연마에 사용된 알루미늄 웨이퍼는 PVD법으로 알루미늄을 10000Å 증착한 시편 웨이퍼를 사용하였으며, 실리콘 산화막은 10000Å PETEOS 박막이 증착된 시편 웨이퍼를 사용하였다. 연마장비는 G&P Technology사의 Poli400을 사용하였다. 연마패드는 롬앤하스 사의 IC1000 패드을 이용하여 연마 테스트를 실시하였고, 연마조건은 Table/Head 속도를 93/87 rpm, 연마압력을 300 g/㎠, 리테이너 링(retainer ring) 압력을 360 g/㎠, 슬러리 공급유량 200 ml/min, 연마시간은 60초로 하였다. 알루미늄막 두께는 AIT사의 4탐침 표면저항측정기(Four Point Probe)를 이용하여 면저항 측정 후 두께로 환산하여 계산하였다. PETEOS 박막두께는 K-MAC사의 Spectra Thick 4000으로 측정하였다.
표면 스크래치는 표면 상태를 광학현미경(배율:1000배)으로 확인하였으며, 대표적인 사진을 도 1에 나타낸 바와 같이 표면 상태를 우수(○), 보통(△), 불량(X)으로 구분하여 평가하였고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
슬러리 분산안정성은 슬러리 제조 후 7일을 방치하여 상층액과 하층액의 투명도 및 하부에 가라앉는 입자들이 있는지 여부를 측정하는 방법으로 확인하였으며, 상층액과 하층액의 투명도가 동일하거나 유사하며, 하층액 부분에 입자들이 가라앉지 않은 경우는 우수(○), 상층액이 투명해 지거나 하층액 부분에 입자들이 가라앉은 경우는 불량(X)으로 나타내었다.
[실시예 1]
알루미나 2중량%, 하나의 카르복시기를 작용기로 하는 유기물을 하기 표 1에 기재된 조성으로 혼합하고, 질산 및 수산화칼륨을 추가하여 pH를 3~5 범위로 조정하였다.
슬러리 조성물에 대한 연마속도를 평가한 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에 나타난 바와 같이 슬러리 조성물은 금속막에 대한 제거 속도가 높고, 실리콘산화막(PETEOS) 연마속도가 낮아 금속막 연마 조성물로 사용하기 적절함을 알 수 있다.
하기 표 1의 결과에서 나타난 바와 같이 하나의 카르복시기를 작용기로 하는 유기물을 추가할 경우 금속막의 연마속도가 증가하였으며, 두개의 카르복시기나 세 개의 카르복시기를 작용기로 하는 조성은 슬러리 분산 안정성이 매우 나빴으며, 분산성으로 인해 스크래치가 발생하였다. 상기의 결과로부터 본 발명에 따른 슬러리 조성물은 금속막의 연마속도가 높으며 연마 시 표면 상태가 좋고 슬러리의 분산 안 정성이 좋음을 확인하였다.
[표 1]
Figure 112011026333070-pat00001
[실시예 2]
상기 제조예 3의 슬러리 조성에 연마제의 종류를 변경한 것을 제외하고는 동일하게 슬리리를 제조하여 금속막의 연마속도를 측정하였다.
[표 2]
Figure 112011026333070-pat00002
상기 표 2에 나타난 바와 같이 발연실리카(Fumed silica) 및 세리아(Ceria)를 제외하고는 금속막의 연마속도가 구현되었다.
[실시예 3]
상기 제조예 3의 슬러리 조성에 연마속도 향상제를 추가로 투입하여 연마속도 향상효과를 비교하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[표 3]
Figure 112009002323137-pat00003
상기 표 3의 결과로 나타난 바와 같이 아민 또는 아미노알콜을 작용기로 하는 화합물의 첨가 시 금속막 및 산화막 간의 연마속도 선택비를 향상시킬 수 있었으며, 폴리머 종류의 첨가제는 연마속도를 하락시키는 결과를 보여주었다.
도 1은 알루미늄 연마 후 표면 상태를 찍은 광학현미경 사진이다.

Claims (13)

  1. 슬러리 조성물 총 중량을 기준으로 하여 연마제로써 제올라이트, 콜로이드실리카 또는 알루미나 0.1 내지 25중량%; 하나의 카르복시기를 갖는 유기물로써 프로피온산 0.0001 내지 10중량%; 연마속도 향상제로써 디에틸아민, 프로필아민 또는 모노에탄올아민 0.0001 내지 5중량% 및 100중량%가 되게 하는 양의 물을 함유하는 알루미늄막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 연마속도 향상제는 슬러리 총 중량에 대하여 0.001 내지 2중량%인 알루미늄막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 결함방지제를 조성물 총중량에 대하여 0.0001 내지 1중량%가 되도록 추가로 함유하는 알루미늄막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 결함 방지제는 1,2,3,4-테트라졸, 5-아미노-1,2,3,4-테트라졸, 5-메틸-1,2,3,4-테트라졸, 1,2,3-트리아졸, 4-아미노-1,2,3-트리아졸, 4,5-디아미노-1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 3-아미노-1,2,4-트리아졸, 3,5-디아미노-1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 5,6-디메틸-1,2,3-벤조트리아졸(DBTA), 1-(1,2-디카르복시에틸)벤조트리아졸(DCEBTA), 1-[N,N-비스(히드록시에틸)아미노메틸]벤조트리아졸(HEABTA), 1-(히드록시메틸)벤조트리아졸(HMBTA), 트리아졸-3-카르복시산, 벤조트리아졸-5-카르복시산, 1-알킬-5-아미노테트라졸, 5-히드록시-테트라졸, 1-알킬-5-히드록시-테트라졸, 테트라졸-5치올, 이미다졸 및 디에틸에틸렌디아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 펜타메틸디에틸렌트리아민, 2-하이드록시에틸에틸렌디아민트리아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산 및 그 염으로부터 선택되는 1종 이상이고 함량은 조성물 총중량에 대하여 0.0001 내지 1중량%인 알루미늄막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 산화제를 조성물 총중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%가 되도록 추가로 함유하는 금속막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
  10. 제 9항에 있어서,
    산화제는 과산화수소, 과요오드산, 요오드산칼륨, 과황산암모늄, 페리시안화칼륨, 브롬산칼륨, 삼산화바나듐, 차아염소산, 차아염소산나트륨, 질산제2철 또는 이들의 혼합물로부터 선택되며, 함량은 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%인 금속막의 화학 기계적 연마 슬러리 조성물.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 친수성 폴리머, 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 조성물 총중량에 대하여 0.0001 내지 5중량%가 되도록 추가로 함유하는 알루미늄막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물.
  12. 삭제
  13. 삭제
KR1020090002895A 2009-01-14 2009-01-14 금속막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 KR101186110B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090002895A KR101186110B1 (ko) 2009-01-14 2009-01-14 금속막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090002895A KR101186110B1 (ko) 2009-01-14 2009-01-14 금속막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100083492A KR20100083492A (ko) 2010-07-22
KR101186110B1 true KR101186110B1 (ko) 2012-09-27

Family

ID=42643236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090002895A KR101186110B1 (ko) 2009-01-14 2009-01-14 금속막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101186110B1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8273142B2 (en) * 2010-09-02 2012-09-25 Cabot Microelectronics Corporation Silicon polishing compositions with high rate and low defectivity
KR101238773B1 (ko) * 2011-04-15 2013-03-11 서울대학교산학협력단 구리 화학적 기계적 연마용 슬러리 조성물
JP6051632B2 (ja) * 2011-07-20 2016-12-27 日立化成株式会社 研磨剤及び基板の研磨方法
KR101298520B1 (ko) * 2011-11-15 2013-08-22 솔브레인 주식회사 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
KR101483448B1 (ko) * 2013-10-10 2015-01-19 주식회사 케이씨텍 구리막 및 산화막의 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
KR102574851B1 (ko) * 2015-12-17 2023-09-06 솔브레인 주식회사 화학기계적 연마 슬러리 조성물
KR101719787B1 (ko) * 2015-12-28 2017-03-24 (주)에이스나노켐 알루미늄-함유 기판 연마용 슬러리
JP6736088B2 (ja) * 2017-05-22 2020-08-05 メック株式会社 エッチング液、補給液および銅配線の形成方法
US10600655B2 (en) * 2017-08-10 2020-03-24 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing method for tungsten
KR102268208B1 (ko) * 2018-09-18 2021-06-24 주식회사 케이씨텍 연마용 슬러리 조성물
WO2024080833A1 (ko) * 2022-10-13 2024-04-18 솔브레인 주식회사 화학적 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 그 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008091569A (ja) 2006-09-29 2008-04-17 Fujifilm Corp 研磨用組成物及び研磨方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008091569A (ja) 2006-09-29 2008-04-17 Fujifilm Corp 研磨用組成物及び研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100083492A (ko) 2010-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101186110B1 (ko) 금속막의 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물
KR101020613B1 (ko) 탄탈 배리어 제거 용액
CN101016440B (zh) 多组分阻挡层抛光液
EP2071615B1 (en) Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing and chemical mechanical polishing method for semiconductor device
JP5176077B2 (ja) 金属用研磨液及びこれを用いた研磨方法
KR101144419B1 (ko) 금속-함유 기판의 화학 기계적 평탄화를 위한 방법 및 조성물
KR20070001994A (ko) 연마제 및 연마 방법
JP5567293B2 (ja) 二段階で銅を除去する化学機械研磨工程の両段階における金属層を平坦化するための研磨組成物
KR20100065304A (ko) 금속용 연마액 및 연마 방법
KR20090023270A (ko) 칼코게나이드 물질의 화학 기계적 평탄화 방법
KR20100067610A (ko) 화학 기계 연마 조성물 및 관련 방법
KR20100015627A (ko) 연마제 조성물 및 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법
CN108250978A (zh) 一种化学机械抛光液及其应用
KR20080108561A (ko) 요오드산염을 함유하는 화학적-기계적 연마 조성물 및 방법
TWI428437B (zh) 研磨組成物
JP3849091B2 (ja) 化学機械研磨用水系分散体
KR20140119096A (ko) 금속용 연마액 및 연마 방법
JP6021583B2 (ja) 基板を研磨する方法
TW200938614A (en) CMP slurry composition and process for planarizing copper containing surfaces provided with a diffusion barrier layer
KR20040097933A (ko) 화학 기계 연마제 키트 및 이를 사용한 화학 기계 연마방법
JP2005175218A (ja) 銅配線研磨用スラリー
KR102464055B1 (ko) 코발트, 지르코늄 산화물, 폴리실리콘, 및 실리콘 이산화물 막의 선택적 화학 기계적 연마 방법
CN101225282B (zh) 一种低介电材料抛光液
JP2010010717A (ja) 研磨剤および研磨方法
JP5308984B2 (ja) 金属膜研磨組成物および金属膜の研磨方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150604

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160613

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170621

Year of fee payment: 6