KR101279970B1 - 금속 배선 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 - Google Patents

금속 배선 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR101279970B1
KR101279970B1 KR1020080138720A KR20080138720A KR101279970B1 KR 101279970 B1 KR101279970 B1 KR 101279970B1 KR 1020080138720 A KR1020080138720 A KR 1020080138720A KR 20080138720 A KR20080138720 A KR 20080138720A KR 101279970 B1 KR101279970 B1 KR 101279970B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
slurry composition
cmp slurry
abrasive
metal
polishing
Prior art date
Application number
KR1020080138720A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100080095A (ko
Inventor
임건자
강동헌
최원영
김태완
이인경
Original Assignee
제일모직주식회사
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 제일모직주식회사 filed Critical 제일모직주식회사
Priority to KR1020080138720A priority Critical patent/KR101279970B1/ko
Publication of KR20100080095A publication Critical patent/KR20100080095A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101279970B1 publication Critical patent/KR101279970B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Abstract

본 발명은 연마제와 산화제를 포함하는 금속막 CMP 슬러리 조성물에 있어서 CMP 공정에 기인한 결함을 최소화 하기 위한 슬러리 조성에 관한 것이다. 본 발명에 의하여 금속 또는 금속산화물이 코팅된 연마제를 사용함으로써, 연마율이나 선택비와 같은 기본적인 연마특성의 충족 뿐만 아니라, 패턴에서의 단차특성을 향상시키고, 잔류 오염물을 남기지 않는 슬러리의 제조가 가능하다.
복합 연마제, 코팅된 연마제, 금속막용 CMP 슬러리

Description

금속 배선 연마용 ＣＭＰ 슬러리 조성물{CMP slurry composition for polishing metal wiring}
본 발명은 반도체 제조 공정 중 CMP (Chemical Mechanical Polishing) 공정에서 사용되는 슬러리 조성물에 관한 것이다. 특히, 텅스텐, 알루미늄, 구리 등과 같은 금속막의 평탄화에 사용되는 CMP 슬러리에 관한 것이다.
CMP 공정은 반도체 웨이퍼 표면을 연마 패드에 접촉하여 오비탈 운동을 실시하면서 연마제와 각종 화합물들이 함유된 슬러리를 이용하여 평탄하게 연마하는 공정을 말한다.
금속막은 반도체 디바이스 내에서 전자의 전도를 가능하게 함으로써, 디바이스의 전기적인 특성을 발현시키는 역할을 한다. 원하는 목적의 전기적 특성을 가지도록 배선층과 절연층이 설계되며, 디바이스의 고집적화에 따라 배선폭은 점차 감소하는 추세이다.
디바이스의 다층화 경향에 따라 하부층의 평탄도는 후속 리소그라피 공정에 서의 정밀도에 크게 영향을 미치며, 평탄화 후 불균일도는 적층이 진행됨에 따라 누적된다. 따라서, 디바이스의 고집적화는 필연적으로 각 층의 고평탄성을 요구하게 된다.
기존의 금속막 CMP용 슬러리는 연마속도를 극대화함으로써, 공정시간을 단축하여 생산량을 늘리는데 집중하여 왔다. 그러나 고성능 디바이스의 형성을 위해서는 보다 정밀하고, 결함의 형성이 적은 슬러리가 요구되고 있다.
CMP 공정 후 고평탄성과 저 결함을 실현하기 위하여 여러 가지 시도가 이루어져 왔다. 다양한 수용성 화학물질을 첨가함으로써 금속의 불필요한 부식을 억제하거나, 고분자 물질을 첨가하여 연마면의 균일도를 향상시키는 방법 등을 예로 들 수 있다.
세리아는 근래에 그 활용범위가 넓어지고 있는 연마제인데, 특히 저농도의 연마제로도 높은 연마율을 나타낼 수 있는 특성이 있다. 이는 세리아 내의 세륨과 산소간의 결합력이 다른 금속 산화물에서의 금속과 산소간의 결합력에 비해 작기 때문이다. 수계에서 연마 대상표면에 형성되는 산화물 또는 수산화물과 세륨이 더 강력하게 결합하므로, 연마시에 발생하는 전단력에 의해 쉽게 제거될 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한 화학적 조성에 따라서 하부층에 대한 연마 대상막의 선택적인 연마가 용이하므로, STI(shallow trench isolation)등 특수한 구조를 만드는데 사용될 수 있다. 희토류 금속의 화합물이기 때문에 여타 연마제와 비교하여 고가이지만, 저농도의 슬러리 제조가 가능하기 때문에 경제적인 면에서 산업적인 응용성도 높다. 반도체 공정 중에 하나인 CMP 공정에 적용되기 이전부터 유리를 연마하기 위한 연마제로 사용된 바 있으며, CMP 용 슬러리로써도 실리카 등의 금속 산화물 연마에 주로 사용되어 왔다.
그러나 상기 장점들에도 불구하고 세리아를 연마제로 하는 슬러리를 제조하고 사용하는 데는 몇 가지 어려움이 있기 때문에 산업적인 용도로의 응용이 어려운 실정이다. 세리아는 일반적으로 건식 하소 공정에 의해서 제조된다. 이러한 하소형 세리아의 경우 기상으로 합성되는 실리카에 비해 1차입자의 크기가 크고, 비중이 높으므로 쉽게 응집되거나 가라 앉는다. 특히 각이 지고 1차입자가 50nm 이상인 하소형 세리아를 사용할 경우, 연마 후 표면에 스크래치가 발생할 수 있으며, 금속 배선 내에 부착될 경우에는 일반적인 세정 공정에 의해서는 쉽게 제거하기 어려운 특징이 있다. 이러한 스크래치나 연마제의 잔류물은 디바이스를 형성할 때 불량요인으로 작용할 수 있으므로 제어될 필요가 있다.
본 발명에서는 CMP 슬러리의 기계적인 연마(mechanical polishing)를 담당하는 연마제를 변형함으로써 금속 CMP 공정에서 저농도의 연마제로도 충분한 정도의 연마율을 가질 수 있고, 연마 후 결함을 최소화하고, 평탄성을 향상시킴과 동시에 양호한 수계 분산특성을 얻을 수 있는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 CMP 슬러리 조성물 용 연마제로서, 금속이온 또는 금속 산화물로 표면 코팅된 실리카인 것을 특징으로 하는 CMP 슬러리 조성물 용 연마제를 제공한다.
상기 실리카 표면에 코팅된 금속 이온은 세륨, 알루미늄, 지르코늄 및 티타늄으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상이며, 금속 산화물은 세리아, 알루미나, 지르코니아 및 티타니아로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
바람직하게, 상기 실리카 연마제는 표면 코팅된 것이다.
또한, 본 발명은 상기 연마제 0.01~30중량% 및 산화제 0.1~10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP용 슬러리 조성물을 제공한다.
바람직하게 상기 연마제의 농도는 0.01~10중량%일 수 있다.
상기 산화제는 과산화화합물, 질산염, 과망간산염 및 과요오드산염으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 CMP 슬러리 조성물은 pH가 2~7인 것이 바람직하다.
상기 CMP 슬러리 조성물은 착물 형성제를 포함할 수 있다.
상기 착물 형성제는 유기산 및 아미노산으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 세리아(세륨), 알루미나(알루미늄), 지르코니아(지르코늄), 티타니아(티타늄) 등 금속 또는 금속산화물로 표면 코팅된 실리카를 연마제로 사용함으로써, 저농도에서도 높은 연마율을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 선택비 조절이 용이하고 고평탄성을 나타낸다. 뿐만 아니라, 이로전이나 스크래치 등 표면 결함을 적게 유발함으로써, 보다 신뢰성 있는 소자의 구현이 가능할 것으로 기대된다.
이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 CMP 슬러리 조성물의 연마제로서, 실리카 표면에 세륨, 알루미늄, 지르코늄 및 티타늄으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속; 또는 세리아, 알루미나, 지르코니아 및 티타니아로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속산화물을 코팅시킨 연마제에 관한 것이다.
이것은 연마제의 표면 특성이라 할 수 있는 연마율 및 고평탄성 면에서는 알루미나(알루미늄), 세리아(세륨), 지르코티아(지르코늄), 티타니아(티타늄)의 특성이 발현되도록 하고, 연마제의 벌크(bulk)의 특성이 되는 분산안정성 및 강도 측면에서는 실리카의 특성이 발현되도록 하는 것이다. 즉, 본 발명은 연마제에 있어서 요구되는 표면 특성과 벌크 특성에 따라 구분되는 표면 물질과 벌크 물질을 결합한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 연마제를 산화제와 함께 금속막의 연마에 사용함으로써 연마율과 평탄성을 향상시키고, 연마 후 표면 결함을 최소화 하는 CMP 연마용 슬러리 조성물을 제공한다. 구체적으로, 초순수에 연마제가 분산되어 있는 CMP 슬러리 조성물에 있어서, 상기 연마제로 세륨, 알루미늄, 지르코늄 및 티타늄으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속; 또는 세리아, 알루미나, 지르코니아 및 티타니아로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속산화물로 표면 코팅된 실리카를 사용하는 것을 특징으로 한다.
CMP 슬러리 조성물 측면에서 보면 세륨, 알루미늄, 지르코늄 및 티타늄으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속; 또는 세리아, 알루미나, 지르코니아 및 티타니아로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속산화물을 실리카 졸에 코팅된 형태로 사용함으로써, 연마율을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라 연마제의 농도를 증가시킬 경우 옥사이드의 연마율이 급격히 상승하므로, 금속막과 옥사이드 막 간의 선택비의 조절에 유용한 장점이 있다. 또한 상기 실리카 졸에 코팅된 상태의 분산된 서스펜전은 실리카 졸과 유사하게 6개월 이상 안정한 상태로 유지시킬 수 있다.
세륨, 알루미늄, 지르코늄 또는 티타늄은 금속이나 금속이온을 전구물질로 하여 코팅과정이 진행될 수 있지만, 수계에서는 물분자에 의한 수화작용으로 인해, 수산화물, 산화물의 형태로 존재할 수 있다. 마찬가지로 세리아, 알루미나, 지르코니아 또는 티타니아의 금속산화물 형태로 코팅되었다고 하더라도, 수계에서는 물분자 또는 수소, 수산화 이온과 접촉하여 수화되어 수산화물 형태로 존재할 수 있으며, 일부는 금속 이온으로 해리될 수도 있다. 따라서, 실리카 표면 코팅에 사용되는 물질이 금속, 금속이온 또는 금속 산화물로 형태가 다르다고 할지라도, 실제 CMP 슬러리 조성물로 제조되어 수계에 존재하는 형태는 수화물, 수산화물, 산화물 등으로 유사하다.
상기 연마제는 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.01~30 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기 범위보다 과량을 첨가할 경우에는 연마제간에 응집체가 형성되어 슬러리의 분산안정성과 저장안정성이 저해되므로, 실장사용시에 어려움이 있을 수 있다. 상기 범위보다 소량을 첨가할 경우에는 반도체 공정에서 요구되는 연마속도를 얻기 힘들 수 있다.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 바람직하게 0.01~10중량%의 연마제를 포함한다. 즉, 종래의 CMP 조성물이 목적하는 연마율을 달성하기 위해서 10중량% 이상의 연마제를 포함하는 것과 비교할 때 본 발명의 연마제는 10중량% 미만의 저농도로 포함되어도 상기 요구되는 연마율이 달성될 수 있는 것이다.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 pH 2~7의 중~산성영역에서 사용하는 것을 특징으로 한다.
금속막의 연마는, 슬러리에 첨가되는 산화제가 금속막을 산화시키고, 연마제가 산화된 금속막을 제거시키는 과정이 반복적으로 일어남으로써 수행된다. 따라서 금속막의 연마공정은 금속 산화막이 형성되기 용이한 pH에서 수행하는데, 대부분의 금속은 산성영역에서는 금속산화물을 형성하고, 알칼리 영역에서는 금속이온 상태로 부식된다.
따라서 pH7 이상의 알칼리 영역에서는 금속막의 연마속도가 현저히 저하되고, 원하지 않는 국부 부식 반응이 발생할 수 있다.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 산화제를 포함하며, 상기 산화제는 연마대상 금속에 비해 산화/환원전위가 높아서 연마대상 막질을 용이하게 산화시킬 수 있다. 예를 들어 과산화수소, 벤조일 퍼옥사이드, 칼슘 퍼옥사이드, 바륨 퍼옥사이드, 소디움 퍼옥사이드, 과황산 칼슘 등의 과산화화합물; 및 질산철, 과망간산 칼륨, 과요오드산칼륨 등 널리 알려진 산화제들을 사용할 수 있으며 그 종류는 상기 예시에 국한되지는 않는다. 상기 산화물은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용이 가능하다.
상기 산화제는 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.1~10 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 첨가량이 상기 범위보다 적으면 원하는 정도의 금속 연마량을 얻기 어렵고, 이보다 많을 경우에는 슬러리의 분산안정성을 저해하여 연마 후 표면에 결함을 발생시킬 수 있다. 또한, 산화막 형성 이외에 국부 부식을 유발시킴으로써 연마면의 품질을 저해할 수 있다.
본 발명의 CMP용 슬러리 조성물은 대상 금속면으로부터 탈락된 금속 또는 금속 산화물의 원활한 제거를 위하여 착물 형성제를 포함할 수 있다. 착물 형성제란 금속 이온과 착물을 형성함으로써 연마대상 막으로부터 제거된 물질들의 슬러리내 용해도를 증가시키고, 재흡착을 방지하는 역할을 한다. 이러한 착물 형성제의 예로 서는 유기산 또는 아미노산이 있으며, 연마 대상면에서 탈락된 물질들과 쉽게 착물을 형성함으로써, 제거된 물질이 금속표면에 재흡착 또는 석출되는 것을 방지한다. 상기 유기산, 아미노산 이외에도 제거대상 물질과 착물을 형성할 수 있는 물질들은 모두 적용할 수 있다.
상기 착물 형성제는 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.01~5중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위 미만으로 사용할 경우, 연마부산물의 원활한 제거가 어려우므로 원하는 정도의 연마속도를 얻기 어렵다. 반면에 첨가량이 상기 범위보다 많을 경우, 연마속도가 더 이상 증가하지 않으며, 오히려 연마면에 잔류하여 오염상태를 유발시킬 수 있다.
상기 금속 CMP용 슬러리 조성물은 연마대상 금속의 과도한 부식을 억제하기 위하여 부식 방지제를 포함할 수 있다. 부식 억제제는 0.001~ 3중량 % 사용하는 것이 바람직하다. 이 범위보다 적은 양이 첨가되면, 원하는 정도의 부식억제 효과를 나타낼 수 없고, 이 범위보다 많은 양이 첨가되면, 금속면에 과량의 부식억제제가 흡착되어 연마를 방해함으로써 반도체 공정에서 원하는 정도의 연마속도를 얻기 어렵다.
이하 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예들은 예시적 의미를 지니며 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것은 아니다.
[실시예 A1]
CMP 슬러리 조성물의 제조를 위하여 연마제로서 세리아가 코팅된 실리카를 0.5중량%의 농도가 되도록 초순수에 분산시켜 서스펜전을 제조하였다. 상기 서스펜전에 금속착물 형성제로서 말산(Malic acid) 0.2 중량 % 및 부식방지제로서 EDTA-Fe (ethylenediamine tetra acetate- Fe salt) 0.6중량%를 첨가하였다. 질산을 사용하여 pH를 3으로 조절하여 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 A2]
연마제의 농도를 1중량%로 하는 것을 제외하고 상기 실시예 A1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 A3]
연마제의 농도를 2중량%로 하는 것을 제외하고 상기 실시예 A1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 A4]
연마제의 농도를 5중량%로 하는 것을 제외하고 상기 실시예 A1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 B1]
연마제로서 알루미나가 코팅된 실리카를 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 A1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 B2]
연마제의 농도를 1중량%로 하는 것을 제외하고 상기 실시예 B1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 B3]
연마제의 농도를 2중량%로 하는 것을 제외하고 상기 실시예 B1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 B4]
연마제의 농도를 5중량%로 하는 것을 제외하고 상기 실시예 B1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[비교예 1]
연마제로서 1차 입자가 15nm인 퓸드 실리카(fumed silica)를 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 A1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[비교예 2]
연마제의 농도를 1중량%로 하는 것을 제외하고 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[비교예 3]
연마제의 농도를 2중량%로 하는 것을 제외하고 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[비교예 4]
연마제의 농도를 5중량%로 하는 것을 제외하고 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실험예 1]
하기의 연마기 조건으로 상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 CMP 슬러리 조성물의 연마율을 평가하는 실험을 실시하였다. 평가 직전에 산화제로서 과산화수소를 2중량%로 첨가하여 텅스텐(W)과 SiO2 막에 대한 CMP를 수행하였다.
o 연마기 Model ; Unipla 211 (Doosan D&D)
o 연마조건
- Pad Type ; IC1000 (Rodel 社)
- Head Speed ; 100rpm
- 온도 ; 25oC
- Slurry Flow ; 200mL/min
- 연마시간; 60초
o 연마대상 ; 시료 웨이퍼는 평판상태의 텅스텐과 SiO2 웨이퍼를 사용하였다. 텅스텐 평판 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼 위에 HTO(hydrothermal oxide)를 1000Å 침적한 후 TiN과 W를 각각 1000Å 과 10000Å을 증착하여 제조하였다. SiO2 평판 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼 위에 HTO를 10000Å 증착하여 제조하였다.
텅스텐 연마율 및 옥사이드 연마율 평가 결과를 하기 표1(텅스텐 연마율) 및 표2(옥사이드 연마율)에 정리하였다.
Figure 112008091130130-pat00001
Figure 112008091130130-pat00002
상기 평가에서 나타난 바와 같이 금속 산화물이 코팅된 실리카를 사용한 경우에는, 퓸드 실리카가 연마제로 사용된 경우에 비해 저농도의 연마제로도 높은 텅스텐 연마율을 얻을 수 있었다. 뿐만 아니라 연마제의 농도를 증가시킬 경우, 옥사이드의 연마율이 급격히 상승하는 것으로써 텅스텐 막과 옥사이드 막간 선택비 조절이 용이함을 확인할 수 있다.
[실시예 C1]
CMP 슬러리 조성물의 제조를 위하여 연마제로서 세리아가 코팅된 실리카를 0.5중량%의 농도가 되도록 초순수에 분산시켜 서스펜전을 제조하였다. 상기 서스펜전에 금속착물 형성제로서 시트르산 0.4 중량 % 및 부식방지제로서 EDTA-Fe (ethylenediamine tetra acetate- Fe salt) 0.8중량%를 첨가하였다. 질산과 수산화 칼륨으로 pH를 2.1로 조절하여 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 C2]
연마제로서 알루미나가 코팅된 실리카를 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 C1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[비교예 5]
연마제로서 퓸드 실리카를 6중량%로 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 C1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실험예 2]
CMP 슬러리 조성물의 평탄성을 평가하기 위해, 상기 실험예 1과 동일한 연마기 조건으로 상기 실시예 C1 내지 C2 및 비교예 5에서 제조된 CMP 슬러리 조성물로 연마를 실시하였다. 평가 직전에 산화제로서 과산화수소를 2중량 % 첨가한 후 패터닝이 된 W 웨이퍼에 대하여 CMP를 수행하였다.
상기 패터닝이 된 W 웨이퍼는 웨이퍼 내 위치에 따라 패턴의 밀도가 20, 40, 60, 80%; 패턴의 선폭은 0.25, 0.5, 1, 2 마이크론으로 이루어진 테스트용 웨이퍼이다. 연마 후 평판지역과 패턴지역의 단차(erosion)를 측정하여 하기 표3에 나타내었다.
Figure 112008091130130-pat00003
단차가 적을수록 고평탄도의 웨이퍼 표면을 얻을 수 있다는 의미이다. 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 비교예에 비하여 단차가 훨씬 작게 나타났다. 즉, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물이 고평탄성을 가짐을 확인할 수 있다.
[실시예 D1]
CMP 슬러리 조성물의 제조를 위하여 연마제로서 세리아가 코팅된 실리카를 0.5중량%의 농도가 되도록 초순수에 분산시켜 서스펜전을 제조하였다. 상기 서스펜전에 금속착물 형성제로서 말론산 0.5 중량 %를 첨가하였다. 질산과 수산화 칼륨으로 pH를 5로 조절하여 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 D2]
연마제로서 알루미나가 코팅된 실리카를 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 C1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[비교예 6]
연마제로서 퓸드 실리카를 6중량%로 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 C1과 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실험예 3]
CMP 슬러리 조성물이 연마면에 남기는 스크래치 정도를 평가하기 위해, 상기 실험예 1과 동일한 연마기 조건으로 상기 실시예 D1, D2 및 비교예 6에서 제조된 CMP 슬러리 조성물로 연마를 실시하였다. 평가 직전에 산화제로서 요드산 칼륨(KIO3)를 5중량% 첨가한 후 SiO2 웨이퍼에 대하여 CMP를 수행하였다. 상기 SiO2 평판 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼 위에 HTO를 10000Å 증착하여 제조하였다. 각 연마표면의 스크래치 수를 하기 표4에 나타내었다.
Figure 112008091130130-pat00004

Claims (7)

  1. 금속이온 또는 금속 산화물로 표면 코팅된 실리카인 연마제 0.01~10중량% 및 산화제 0.1~10중량%를 포함하고,
    상기 실리카 표면에 코팅된 금속이온은 세륨 및 알루미늄으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상이며, 금속 산화물은 세리아 및 알루미나로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 산화제는 과산화화합물, 질산염, 과망간산염 및 과요오드산염으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 CMP 조성물의 pH가 2~7 이하인 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 착물 형성제를 더 포함하는 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 산화제는 과산화화합물, 질산염, 과망간산염 및 과요오드산염으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 착물 형성제는 유기산 및 아미노산으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
KR1020080138720A 2008-12-31 2008-12-31 금속 배선 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 KR101279970B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080138720A KR101279970B1 (ko) 2008-12-31 2008-12-31 금속 배선 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080138720A KR101279970B1 (ko) 2008-12-31 2008-12-31 금속 배선 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100080095A KR20100080095A (ko) 2010-07-08
KR101279970B1 true KR101279970B1 (ko) 2013-07-05

Family

ID=42641092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080138720A KR101279970B1 (ko) 2008-12-31 2008-12-31 금속 배선 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101279970B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101882561B1 (ko) * 2015-10-02 2018-07-26 삼성에스디아이 주식회사 유기막 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030078018A (ko) * 2002-03-27 2003-10-04 쇼쿠바이가세고교 가부시키가이샤 연마용 입자 및 연마재
KR100459101B1 (ko) 2001-08-09 2004-12-03 제일모직주식회사 금속배선용 ｃｍｐ 슬러리 조성물
KR100574225B1 (ko) * 2003-10-10 2006-04-26 요업기술원 실리카에 세리아/실리카가 코팅된 화학적 기계적 연마용연마재 및 그 제조방법
KR20080070053A (ko) * 2005-11-02 2008-07-29 듀퐁 에어 프로덕츠 나노머티어리얼즈 엘엘씨 고체에 부착되고 ｃｍｐ 제제를 향상시키기 위해 사용된자유 라디칼 형성 활성제

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100459101B1 (ko) 2001-08-09 2004-12-03 제일모직주식회사 금속배선용 ｃｍｐ 슬러리 조성물
KR20030078018A (ko) * 2002-03-27 2003-10-04 쇼쿠바이가세고교 가부시키가이샤 연마용 입자 및 연마재
KR100574225B1 (ko) * 2003-10-10 2006-04-26 요업기술원 실리카에 세리아/실리카가 코팅된 화학적 기계적 연마용연마재 및 그 제조방법
KR20080070053A (ko) * 2005-11-02 2008-07-29 듀퐁 에어 프로덕츠 나노머티어리얼즈 엘엘씨 고체에 부착되고 ｃｍｐ 제제를 향상시키기 위해 사용된자유 라디칼 형성 활성제

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100080095A (ko) 2010-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6762390B2 (ja) 研磨用組成物、研磨方法および基板の製造方法
KR100475690B1 (ko) 슬러리 조성물 및 이를 이용한 화학적 기계적 폴리싱 방법
KR100946421B1 (ko) 폴리싱 슬러리 및 화학기계적 폴리싱 방법
US7037351B2 (en) Non-polymeric organic particles for chemical mechanical planarization
US7112123B2 (en) Chemical-mechanical polishing (CMP) slurry containing clay and CeO2 abrasive particles and method of planarizing surfaces
WO2009104517A1 (ja) 化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法
KR102587746B1 (ko) 개선된 토포그래피를 갖는 텅스텐 벌크 연마 방법
JP5596344B2 (ja) コロイダルシリカを利用した酸化ケイ素研磨方法
KR20070105301A (ko) 메탈레이트 개질된 실리카 입자를 함유하는 수성 슬러리
KR19980042755A (ko) 금속의 화학 기계적 연마에 유용한 조성물 및 슬러리
WO2009104465A1 (ja) 化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法
JP2010041029A (ja) 化学機械研磨用水系分散体、化学機械研磨方法および化学機械研磨用水系分散体の製造方法
WO2011093195A1 (ja) 化学機械研磨用水系分散体およびそれを用いた化学機械研磨方法、ならびに化学機械研磨用水系分散体調製用キット
KR101184488B1 (ko) 가용성 퍼옥소메탈레이트 착물을 함유하는 ｃｍｐ 조성물 및 이들의 사용 방법
US20070011952A1 (en) Chemical-mechanical polishing (CMP) slurry containing clay and CeO2 abrasive particles and method of planarizing surfaces
JP2001115146A (ja) バリア膜用研磨剤
KR101279970B1 (ko) 금속 배선 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물
KR101279969B1 (ko) 금속 배선 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
JP5333743B2 (ja) 化学機械研磨用水系分散体およびその製造方法、ならびに化学機械研磨方法
JP2010034497A (ja) 化学機械研磨用水系分散体およびその製造方法、ならびに化学機械研磨方法
JP5413571B2 (ja) 化学機械研磨用水系分散体およびその製造方法、ならびに化学機械研磨方法
JP5333740B2 (ja) 化学機械研磨用水系分散体およびその製造方法、ならびに化学機械研磨方法
JP2010028079A (ja) 化学機械研磨用水系分散体およびその製造方法、ならびに化学機械研磨方法
TW200808947A (en) Gallium and chromium ions for oxide removal rate enhancement
JP5333742B2 (ja) 化学機械研磨用水系分散体およびその製造方法、ならびに化学機械研磨方法

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: 20160517

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170526

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180518

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190527

Year of fee payment: 7