KR101470978B1 - Slurry composition for polishing copper - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 구리 연마용 슬러리 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a slurry composition for copper polishing.
최근, 반도체집적회로(large scale integration; LSI)의 고집적화, 고성능화에 따라 새로운 미세 가공 기술이 개발되고 있다. 화학기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP) 방법도 그 중 하나이고, LSI 제조 공정, 특히 다층 배선 형성 공정에 있어서 층간 절연막의 평탄화, 금속 플러그 형성 및 매립 배선 형성 등에 있어서 빈번하게 이용되는 기술이다. 또한, 최근에는 LSI를 고성능화하기 위해서 배선 재료로서 구리 또는 구리 합금이 사용되고 있다. 그러나, 구리 또는 구리 합금은 종래의 알루미늄 합금 배선의 형성에 빈번하게 사용된 드라이 에칭 방법에 의한 미세가공이 곤란하고, 낮은 pH에서 분산 안정성이 떨어져 응집에 의한 스크래치 유발 가능성을 내포하고 있다. 또한, 낮은 pH에서는 구리 웨이퍼 표면 전하가 (+)이고, 실리카 입자의 전하는 -10 내지 0 mV 부근을 지나 반데르 발스 힘(van der waals force)에 의한 구리 표면의 결함 유발 가능성의 문제가 있다.
2. Description of the Related Art [0002] In recent years, a new microfabrication technique has been developed in accordance with the high integration and high performance of a large scale integration (LSI). One of them is a chemical mechanical polishing (CMP) method, which is frequently used in planarization of an interlayer insulating film, formation of a metal plug, and buried wiring in an LSI manufacturing process, particularly a multilayer wiring forming process. In recent years, copper or a copper alloy has been used as a wiring material in order to improve the performance of the LSI. However, copper or copper alloys have a difficulty in micro-machining by a dry etching method frequently used in the formation of conventional aluminum alloy wirings, disadvantage of dispersion stability at low pH, and possibility of scratching by agglomeration. In addition, at a low pH, the surface charge of the copper wafer is (+), and the charge of the silica particles is in the vicinity of -10 to 0 mV and there is a problem of possibility of causing defects of the copper surface by van der Waals force.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구리에 대한 우수한 연마율 및 연마 속도를 가지며, 연마 후 구리 표면 결함을 개선할 수 있는 구리 연마용 슬러리 조성물을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a copper polishing slurry composition having excellent polishing rate and polishing rate against copper and capable of improving copper surface defects after polishing.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 제1 측면에 따른 구리 연마용 슬러리 조성물은, 산화물 연마입자 표면에 염기성 유기 아민계 단분자를 포함하는 연마입자; 및 연쇄 유기 아민계 분자;를 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a copper polishing slurry composition comprising abrasive grains comprising a basic organic amine-based monomer on the surface of an oxide abrasive grains; And chain organic amine-based molecules.
상기 산화물 연마입자는, 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 하프니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The oxide abrasive grains may include at least one selected from the group consisting of silica, ceria, zirconia, alumina, titania, hafnia, barium titania, germania, manganese and magnesia.
상기 연마입자는, 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 1 중량% 내지 15 중량%인 것일 수 있다. The abrasive grains may be 1 wt% to 15 wt% of the copper polishing slurry composition.
상기 연마입자는, 5 nm 내지 100 nm의 1차 입자 및 50 nm 내지 300 nm의 2차 입자를 포함하는 것일 수 있다.The abrasive grains may include primary particles of 5 nm to 100 nm and secondary particles of 50 nm to 300 nm.
상기 유기 아민계 단분자는, 아민기- 및 카르복실기를 포함하는 것일 수 있다.The organic amine-based monomers may include an amine group and a carboxyl group.
상기 유기 아민계 단분자는, pKa 값이 2 내지 10인 것일 수 있다.The organic amine-based monomers may have a pKa value of 2 to 10.
상기 유기 아민계 단분자는, 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다.The organic amine monolayer may be 0.1 wt% to 5 wt% of the copper polishing slurry composition.
상기 연쇄 유기 아민계 분자는, 폴리알라닌, 폴리에틸렌아민, 폴리에틸렌비스아민, 폴리아크릴아마이드, 폴리아크릴아마이드코디아릴디메틸암모늄클로라이드, 폴리이소프로필아크릴아마이드코아크릴아마이드, N,N-디메틸아크릴아마이드, 아크릴아마이드코폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The chain organic amine-based molecule may be at least one selected from the group consisting of polylaurine, polyethyleneamine, polyethylene bisamine, polyacrylamide, polyacrylamide cordyearyldimethylammonium chloride, polyisopropylacrylamide coacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, And copolymers thereof. The term " copolymer "
상기 연쇄 유기 아민계 분자는, 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다.The chain organic amine-based molecule may be 0.01 wt% to 5 wt% of the slurry composition for copper polishing.
상기 연쇄 유기 아민계 분자는, 중량 평균 분자량이 1만 내지 1000만인 것일 수 있다.The chain organic amine-based molecule may have a weight average molecular weight of 10,000 to 10,000,000.
상기 구리 연마용 슬러리 조성물은, pH가 2 내지 5인 것일 수 있다.The copper polishing slurry composition may have a pH of 2 to 5.
상기 구리 연마용 슬러리 조성물 표면의 제타전위가 +5 mV 내지 +85 mV인 것일 수 있다.The zeta potential of the surface of the slurry composition for copper polishing may be +5 mV to +85 mV.
상기 연마 대상막은 구리 함유막을 포함하는 것일 수 있다.
The polishing target film may include a copper-containing film.
본 발명의 구리 연마용 슬러리 조성물에 따르면, 유기 아민계 단분자 포함함으로써 산화물 연마재에 의해 제거된 구리 이온을 용해하여 구리 연마속도를 향상시킬 수 있으며, 산화물 연마재와 이웃하는 염기성의 유기 아민계 분자는 산화물 연마재의 양의 전하밀도를 증가시켜 낮은 pH영역에서, 반발력에 의해 구리 웨이퍼 표면과 접촉 표면이 줄어들게 되어 구리 웨이퍼 표면 연마 시 결함 및 스크래치를 감소 시킬 수 있다. 또한, 연쇄 유기 아민계 분자를 포함함으로써, 양전하로 대전된 산화물 연마입자를 포함하는 연마 조성물에 함유되어 산화물 연마입자를 변형시켜 구리 연마 및 스크래치를 효과적으로 개선할 수 있다.
According to the slurry composition for copper polishing of the present invention, it is possible to dissolve the copper ions removed by the oxide abrasive to improve the copper polishing rate by including the organic amine monomers, and the basic organic amine molecule adjacent to the oxide abrasive The positive charge density of the oxide abrasive is increased so that the copper wafer surface and the contact surface are reduced by the repulsive force in the low pH region, thereby reducing defects and scratches during polishing of the copper wafer surface. Also, by including a chain organic amine-based molecule, it can be contained in a polishing composition containing positively charged oxide abrasive grains to modify the oxide abrasive grains effectively to improve copper polishing and scratching.
도 1은 본 발명의 비교예) 및 실시예의 슬러리 조성물을 이용하여 연마 후 구리 및 산화막 표면 결함을 나타낸 그래프이다 (비교예(a) 및 실시예(b)).
도 2는 본 발명의 비교예 및 실시예의 슬러리 조성물을 이용하여 연마 후 구리 및 산화막 AIT-XP를 이용하여 측정한 결함 맵(defect map)을 나타낸 것이다 (비교예(a) 및 실시예(b)).1 is a graph showing surface defects of copper and oxide after polishing using the slurry composition of Comparative Example of the present invention and Examples (Comparative Examples (a) and (b)).
2 shows the defect maps (Comparative Example (a) and Example (b)) measured using copper and oxide film AIT-XP after polishing using the slurry compositions of Comparative Examples and Examples of the present invention. ).
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Also, terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, intent of the operator, or custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
이하, 본 발명의 구리 연마용 슬러리 조성물에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the copper slurry composition of the present invention will be specifically described with reference to examples and drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and drawings.
본 발명의 제1 측면에 따른 구리 연마용 슬러리 조성물은, 산화물 연마입자 표면에 염기성 유기 아민계 단분자를 포함하는 연마입자; 및 연쇄 유기 아민계 분자;를 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a copper polishing slurry composition comprising abrasive grains comprising a basic organic amine-based monomer on the surface of an oxide abrasive grains; And chain organic amine-based molecules.
상기 산화물 연마입자는, 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 하프니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The oxide abrasive grains may include at least one selected from the group consisting of silica, ceria, zirconia, alumina, titania, hafnia, barium titania, germania, manganese and magnesia.
상기 연마입자는, 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 1 중량% 내지 15 중량%인 것일 수 있다. 상기 연마입자가 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 1 중량% 미만인 경우, 연마입자에 의한 구리의 연마율이 낮고, 이에 따른 생산 효율이 감소하게 되고, 상기 연마입자가 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 15 중량% 초과인 경우, 구리 연마율이 너무 높아지고 스크래치와 같은 표면 결함이 다량 발생하는 문제점이 있다.The abrasive grains may be 1 wt% to 15 wt% of the copper polishing slurry composition. When the abrasive grains are less than 1% by weight of the slurry composition for copper polishing, the polishing rate of copper due to abrasive grains is low and the production efficiency is accordingly decreased. When the abrasive grains are contained in the slurry composition for copper polishing, %, The copper polishing rate becomes too high and surface defects such as scratches are generated in a large amount.
상기 연마입자는, 5 nm 내지 100 nm의 1차 입자 및 50 nm 내지 300 nm의 2차 입자를 포함하는 것일 수 있다. 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 2차 입자의 평균입경에 있어서, 입자의 크기가 너무 작을 경우 기판을 평탄화하기 위한 연마 속도가 감소될 것이고, 너무 큰 경우에는 평탄화가 어렵고, 긁힌 연마 표면과 같은 기계적 단점이 발생할 것을 고려하여, 약 50 nm 내지 약 300 nm인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The abrasive grains may include primary particles of 5 nm to 100 nm and secondary particles of 50 nm to 300 nm. If the particle size of the secondary particles in the copper slurry composition is too small, the polishing rate for planarizing the substrate will be reduced. If the average particle diameter is too large, the planarization is difficult and mechanical disadvantages But is not limited to, about 50 nm to about 300 nm.
상기 유기 아민계 단분자는, 아민기 및 카르복실기를 포함하는 것일 수 있다. 상기 유기 아민계 단분자는, 예를 들어, 지방족 아미노산, 하이드록실기를 포함하는 비방향족 아미노산, 황을 포함하는 아미노산, 산성 아미노산, 염기성 아미노산, 방향족 아미노산 및 이미노산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 글라이신, 알라닌, 발린, 루이신, 히스티딘, 트립신, 5-하이트록시라이신, 콜라겐, 알지닌 및 키모트립신으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The organic amine-based monomers may include an amine group and a carboxyl group. The organic amine monomolecule may be at least one selected from the group consisting of an aliphatic amino acid, a nonaromatic amino acid including a hydroxyl group, an amino acid containing sulfur, an acidic amino acid, a basic amino acid, an aromatic amino acid, One may be included. More specifically, it may include at least one selected from the group consisting of glycine, alanine, valine, leucine, histidine, trypsin, 5-hytroxylysine, collagen, arginine and chymotrypsin.
상기 유기 아민계 단분자는, 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 5.0 중량%인 것일 수 있다. 상기 유기 아민계 단분자가 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 미만인 경우, 표면 전하가 음의 값을 가져 구리 표면의 흡착하여 결함을 발생 시킬 가능성이 있고, 상기 유기 아민계 단분자가 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 5 중량% 초과인 경우, 목적하는 구리 연마량 보다 과잉으로 연마가 될 수 있는 문제점이 있다.The organic amine monolayer may be 0.1 wt% to 5.0 wt% of the slurry composition for copper polishing. If the amount of the organic amine monomers is less than 0.1 wt% of the slurry composition for copper polishing, there is a possibility that the surface charge has a negative value to cause the adsorption of the copper surface to cause defects and that the organic amine- When the polishing slurry composition contains more than 5% by weight of the polishing slurry composition, there is a problem that polishing can be performed in excess of the desired amount of copper polishing.
상기 유기 아민계 단분자는, 산화물 연마재에 의해 제거된 구리 이온을 용해하여 구리 연마속도를 향상시킬 수 있으며, 산화물 연마재와 이웃하는 염기성의 유기 아민계 분자는 산화물 연마재의 양의 전하밀도를 증가시켜 낮은 pH 영역에서, 반발력에 의해 구리 웨이퍼 표면과 접촉 표면이 줄어들게 되어 구리 웨이퍼 표면 연마 시 결함 및 스크래치를 감소시킬 수 있다.The organic amine monomers may dissolve the copper ions removed by the oxide abrasive to improve the copper polishing rate and the basic organic amine molecule adjacent to the oxide abrasive may increase the positive charge density of the oxide abrasive In the low pH region, the copper wafer surface and the contact surface are reduced by the repulsive force, which can reduce defects and scratches during copper wafer surface polishing.
상기 유기 아민계 단분자는, pKa 값이 2 내지 10인 것일 수 있다.The organic amine-based monomers may have a pKa value of 2 to 10.
상기 연쇄 유기 아민계 분자는, 폴리알라닌, 폴리에틸렌아민, 폴리에틸렌비스아민, 폴리아크릴아마이드, 폴리아크릴아마이드코디아릴디메틸암모늄클로라이드, 폴리이소프로필아크릴아마이드코아크릴아마이드, N,N-디메틸아크릴아마이드, 아크릴아마이드코폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The chain organic amine-based molecule may be at least one selected from the group consisting of polylaurine, polyethyleneamine, polyethylene bisamine, polyacrylamide, polyacrylamide cordyearyldimethylammonium chloride, polyisopropylacrylamide coacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, And copolymers thereof. The term " copolymer "
상기 연쇄 유기 아민계 분자는, 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다. 상기 연쇄 유기 아민계 분자가 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 미만인 경우, 제타 포텐셜이 양의 값을 갖지 않아 입자에 이웃하는 아민 분자가 구리표면에 흡착되어 표면 결함을 형성할 수 있으며 목적하는 구리 연마특성이 재현되지 않을 수 있고, 상기 연쇄 유기 아민계 분자가 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 5 중량% 초과인 경우, 구리 표면에 반발력이 작용하여 구리 연마 특성을 증가시켜 과잉 연마될 수 있다.The chain organic amine-based molecule may be 0.01 wt% to 5 wt% of the slurry composition for copper polishing. When the chain organic amine-based molecule is less than 0.01% by weight in the slurry composition for copper polishing, since the zeta potential does not have a positive value, amine molecules neighboring the particles can be adsorbed on the copper surface to form surface defects, The copper polishing property may not be reproduced. If the chain organic amine-based molecule is more than 5% by weight of the slurry composition for copper polishing, a repulsive force acts on the copper surface to increase the copper polishing property and excess polishing.
상기 연쇄 유기 아민계 분자는, 중량 평균 분자량이 1만 내지 1000만인 것일 수 있다.The chain organic amine-based molecule may have a weight average molecular weight of 10,000 to 10,000,000.
상기 연쇄 유기 아민계 분자는, 양전하로 대전된 산화물 연마입자를 포함하는 연마 조성물에 함유되어 산화물 연마 입자를 변형시켜 구리 연마 및 스크래치를 효과적으로 개선 할 수 있다.The chain organic amine-based molecule may be contained in a polishing composition containing positively charged oxide abrasive grains to modify the oxide abrasive grains effectively to improve copper polishing and scratching.
상기 구리 연마용 슬러리 조성물은, pH가 2 내지 5인 것일 수 있다.The copper polishing slurry composition may have a pH of 2 to 5.
pH가 낮으면 구리 연마 속도가 증가하고, 구리 표면 부식에 취약 해지며, 또한산화막 연마 속도가 감소하게 되어, 구리 와 산화막의 목적하는 선택비 구현이 어려울 수 있다. 더불어, pH가 높을수록 산화막 연마 속도는 증가하지만, pH가 5 초과인 경우 연마 속도가 일정하게 증가하다가 전하중화점(isoelectric point) 부근에서 분산 안정성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.A lower pH may increase the copper polishing rate, make the copper surface vulnerable to corrosion, and may also reduce the polishing rate of the oxide film, making it difficult to achieve the desired selective implementation of copper and oxide. In addition, when the pH is higher, the polishing rate of the oxide film is increased. However, when the pH is more than 5, the polishing rate is constantly increased, and the dispersion stability is drastically lowered near the charge neutralization point (isoelectric point).
상기 구리 연마용 슬러리 조성물 표면의 제타전위가 +5 mV 내지 +85 mV인 것일 수 있다.The zeta potential of the surface of the slurry composition for copper polishing may be +5 mV to +85 mV.
상기 연마 대상막은 구리 함유막을 포함하는 것일 수 있다.The polishing target film may include a copper-containing film.
또한, 상기 슬러리 조성물은, 구리 함유막과 같은 연마 대상막에 대해 상술한 높은 연마율을 유지하면서도 다른 박막, 예를 들어, 배리어막으로 사용되는 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co) 및 금(Au)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 박막 또는 반도체 소자의 절연막으로 사용되는 산화막에 대해 낮은 연마율을 나타낸다. 이에 따라, 상기 구리 연마용 슬러리 조성물은 연마 대상막과 다른 박막 간의 우수한 연마 선택비도 나타낼 수 있다.
Further, the slurry composition can be used for other thin films, for example, titanium (Ti), tantalum (Ta), ruthenium (Ru) used as a barrier film, ), Molybdenum (Mo), cobalt (Co), and gold (Au), and exhibits a low polishing rate for an oxide film used as an insulating film of a semiconductor device. Accordingly, the copper polishing slurry composition can exhibit excellent polishing selectivity between the polishing target film and another thin film.
본 발명의 구리 연마용 슬러리 조성물에 따르면, 유기 아민계 단분자 포함함으로써 산화물 연마재에 의해 제거된 구리 이온을 용해하여 구리 연마속도를 향상시킬 수 있으며, 산화물 연마재와 이웃하는 염기성의 유기 아민계 분자는 산화물 연마재의 양의 전하밀도를 증가시켜 낮은 pH영역에서, 반발력에 의해 구리 웨이퍼 표면과 접촉 표면이 줄어들게 되어 구리 웨이퍼 표면 연마 시 결함 및 스크래치를 감소 시킬 수 있다. 또한, 연쇄 유기 아민계 분자를 포함함으로써, 양전하로 대전된 산화물 연마입자를 포함하는 연마 조성물에 함유되어 산화물 연마입자를 변형시켜 구리 연마 및 스크래치를 효과적으로 개선할 수 있다.
According to the slurry composition for copper polishing of the present invention, it is possible to dissolve the copper ions removed by the oxide abrasive to improve the copper polishing rate by including the organic amine monomers, and the basic organic amine molecule adjacent to the oxide abrasive The positive charge density of the oxide abrasive is increased so that the copper wafer surface and the contact surface are reduced by the repulsive force in the low pH region, thereby reducing defects and scratches during polishing of the copper wafer surface. Also, by including a chain organic amine-based molecule, it can be contained in a polishing composition containing positively charged oxide abrasive grains to modify the oxide abrasive grains effectively to improve copper polishing and scratching.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.
[비교예][Comparative Example]
콜로이달 실리카 4 중량%에 pH를 3.0으로 조절한 후 실리카 슬러리를 제조하였다. 제조된 콜로이달 실리카 슬러리를 Malvern Zeta-Sizer를 이용하여 측정하였을 때 Z-average 입자 크기는 55nm를 나타내었다.
A silica slurry was prepared by adjusting pH to 3.0 with 4 wt% colloidal silica. When the prepared colloidal silica slurry was measured using a Malvern Zeta-Sizer, the Z-average particle size was 55 nm.
[실시예][Example]
콜로이달 실리카 4 중량%에 유기 아민계 단분자로서 히스티딘 2 중량%을 첨가하고, 이어서, 연쇄 유기 아민계 분자로서 폴리알라닌을 0.3 중량%를 첨가하여, 콜로이달 실리카 슬러리를 제조하였다. 제조된 콜로이달 실리카 슬러리를 Malvern Zeta-Sizer를 이용하여 측정하였을 때 Z-average 입자 크기는 75 nm를 나타내었다.
A colloidal silica slurry was prepared by adding 2 wt% histidine as an organic amine monomolecular material to 4 wt% colloidal silica and then adding 0.3 wt% polyalanine as a chain organic amine molecule. When the prepared colloidal silica slurry was measured using a Malvern Zeta-Sizer, the Z-average particle size was 75 nm.
[연마 조건] [Polishing condition]
비교예 및 실시예의 슬러리 조성물을 하기와 같은 연마 조건으로 연마하였다.The slurry compositions of Comparative Examples and Examples were polished under the following polishing conditions.
1. 연마기: UNIPLA 231 (Doosan Mechatech 社)1. Grinder: UNIPLA 231 (Doosan Mechatech)
2. 패드: IC-1000 (Rohm&Hass 社)2. Pad: IC-1000 (Rohm & Hass)
3. 연마 시간: 60 s(블랭킷 웨이퍼(blanket wafer))3. Polishing time: 60 s (blanket wafer)
4. 플레이튼 RPM (Platen RPM): 244. Platen RPM: 24
5. 헤드 RPM (Head RPM): 905. Head RPM (Head RPM): 90
6. 유량 (Flow rate): 200 ml/min6. Flow rate: 200 ml / min
7. 사용된 웨이퍼:7. Wafers used:
- 8인치 SiO2 블랭킷 웨이퍼 (PE-TEOS)- 8 inch SiO 2 blanket wafer (PE-TEOS)
- 8인치 Cu 블랭킷 웨이퍼 (Cu) - 8 inch Cu blanket wafer (Cu)
8. 압력: 4.0 psi
8. Pressure: 4.0 psi
도 1은 본 발명의 비교예 및 실시예의 슬러리 조성물을 이용하여 연마 후 구리 및 산화막 표면 결함을 나타낸 그래프이다 (비교예(a) 및 실시예(b)). 본 발명의 실시예의 슬러리 조성물을 이용하여 연마하였을 때 구리 및 산화막 표면의 결함 개수가 확연히 줄어 든 것을 알 수 있다. 표면 개질에 의해서 실리카 입자가 소프트해져서 구리막에서의 결함이 감소 하는 것으로 판단된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing surface defects of copper and oxide after polishing using the slurry compositions of Comparative Examples and Examples of the present invention (Comparative Examples (a) and (b)). It can be seen that the number of defects on the surfaces of copper and oxide films is significantly reduced when polishing using the slurry composition of the present invention. It is judged that the silica particles are softened by the surface modification and the defects in the copper film are reduced.
도 2는 본 발명의 비교예 및 실시예의 슬러리 조성물을 이용하여 연마 후 구리 및 산화막 AIT-XP를 이용하여 측정한 결함 맵(defect map)을 나타낸 것이다 (비교예(a) 및 실시예(b)). 표면 개질에 의해서 실리카 입자가 소프트해져서 구리막에서의 결함이 감소 하는 것으로 판단된다.
2 shows the defect maps (Comparative Example (a) and Example (b)) measured using copper and oxide film AIT-XP after polishing using the slurry compositions of Comparative Examples and Examples of the present invention. ). It is judged that the silica particles are softened by the surface modification and the defects in the copper film are reduced.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
Claims (13)
연쇄 유기 아민계 분자;
를 포함하고,
제타전위가 +5 mV 내지 +85 mV인 것인,
구리 연마용 슬러리 조성물.
Abrasive particles comprising a basic organic amine-based monomer on the surface of oxide abrasive grains; And
Chain organic amine-based molecules;
Lt; / RTI >
Wherein the zeta potential is +5 mV to +85 mV.
Slurry composition for copper polishing.
상기 산화물 연마입자는, 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 하프니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 구리 연마용 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the oxide abrasive grains contain at least any one selected from the group consisting of silica, ceria, zirconia, alumina, titania, hafnia, barium titania, germania, manganese and magnesia.
상기 연마입자는, 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 1 중량% 내지 15 중량%인 것인, 구리 연마용 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the abrasive grains are 1 wt% to 15 wt% of the slurry composition for copper polishing.
상기 연마입자는, 5 nm 내지 100 nm의 1차 입자 및 50 nm 내지 300 nm의 2차 입자를 포함하는 것인, 구리 연마용 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the abrasive grains comprise primary particles of 5 nm to 100 nm and secondary particles of 50 nm to 300 nm.
상기 유기 아민계 단분자는, 아민기 및 카르복실기를 포함하는 것인, 구리 연마용 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the organic amine-based monomolecule includes an amine group and a carboxyl group.
상기 유기 아민계 단분자는, pKa 값이 2 내지 10인 것인, 구리 연마용 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the organic amine-based monomolecule has a pKa value of from 2 to 10. The copper-
상기 유기 아민계 단분자는, 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 5 중량%인 것인, 구리 연마용 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the organic amine monomolecule is 0.1 wt% to 5 wt% of the slurry composition for copper polishing.
상기 연쇄 유기 아민계 분자는, 폴리알라닌, 폴리에틸렌아민, 폴리에틸렌비스아민, 폴리아크릴아마이드, 폴리아크릴아마이드코디아릴디메틸암모늄클로라이드, 폴리이소프로필아크릴아마이드코아크릴아마이드, N,N-디메틸아크릴아마이드, 아크릴아마이드코폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 구리 연마용 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
The chain organic amine-based molecule may be at least one selected from the group consisting of polylaurine, polyethyleneamine, polyethylene bisamine, polyacrylamide, polyacrylamide cordyearyldimethylammonium chloride, polyisopropylacrylamide coacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, And at least one selected from the group consisting of a fluorine-containing copolymer and a copolymer.
상기 연쇄 유기 아민계 분자는, 상기 구리 연마용 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 내지 5 중량%인 것인, 구리 연마용 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the chain organic amine-based molecule is 0.01 wt% to 5 wt% of the slurry composition for copper polishing.
상기 연쇄 유기 아민계 분자는, 중량 평균 분자량이 1만 내지 1000만인 것인, 구리 연마용 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the chain organic amine-based molecule has a weight average molecular weight of 10,000 to 10,000,000.
상기 구리 연마용 슬러리 조성물은, pH가 2 내지 5인 것인, 구리 연마용 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
The slurry composition for copper polishing has a pH of 2 to 5.
상기 연마 대상막은 구리 함유막을 포함하는 것인, 구리 연마용 슬러리 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the polishing target film comprises a copper-containing film.
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