KR101524625B1 - Cmp slurry composition having automatic polishing stop function - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to an automatic polishing stop functional CMP slurry composition.
반도체 소자가 다양해지고 고집적화됨에 따라 더욱 미세한 패턴 형성 기술이 사용되고 있으며, 그에 따라 반도체 소자의 표면 구조가 더욱 복잡해지고 표면 막들의 단차도 더욱 커지고 있다. 반도체 소자를 제조하는 데 있어서 기판 상에 형성된 특정한 막에서의 단차를 제거하기 위한 평탄화 기술로서 CMP(chemical mechanical polishing) 공정이 이용된다. 예를 들어, 층간 절연을 위해 과량으로 성막된 절연막을 제거하기 위한 공정으로 ILD(interlayer dielectronic)와, 칩(chip)간 절연을 하는 STI(shallow trench isolation)용 절연막의 평탄화를 위한 공정 및 배선, 컨택 플러그, 비아 컨택 등과 같은 금속 도전막을 형성하기 위한 공정으로서 많이 사용되고 있다.As the semiconductor devices are diversified and highly integrated, a finer pattern forming technique is used, thereby complicating the surface structure of the semiconductor device and increasing the step difference of the surface films. A chemical mechanical polishing (CMP) process is used as a planarization technique for removing a step in a specific film formed on a substrate in manufacturing a semiconductor device. For example, a process for removing an insulating film excessively formed for interlayer insulation includes a process for interlayer dielectronic (ILD), a process for planarization of an insulating film for STI (shallow trench isolation) A contact plug, a via contact, or the like.
CMP 공정에 있어서 연마 속도, 연마 표면의 평탄화도, 스크래치의 발생 정도가 중요하며, CMP 공정 조건, 슬러리의 종류, 연마 패드의 종류 등에 의해 결정된다. 한편, 집적도가 높아지고 공정의 규격이 엄격해짐에 따라 단차가 매우 큰 절연막을 빠르게 평탄화할 필요성이 중요시되는데, 패턴 크기가 작고 밀도가 높은 곳은 국부적으로 평탄화되고 패턴이 크고 넓은 지역은 초기 단차를 그대로 반영하게 된다. 패턴 상에서 고단차 영역과 저단차 영역에서 단차를 완전히 제거하지 못하여 연마 후에도 잔여 단차가 남아있어 평탄화 효율을 떨어뜨린다. 이와 같이 종래의 기술에서는 연마공정시 단일 슬러리와 단일 조건으로 연마 목표(target)까지 한 번에 연마함으로써 슬러리 소모량이 많아 연마 비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 연마가 완료된 후에도 고단차 영역과 저단차 영역에서 제거되지 않은 잔여 단차가 존재하여 후속 공정을 어렵게 하게 되고 이로부터 반도체 소자의 수율을 감소시키게 되는 문제가 있다.
In the CMP process, the polishing rate, the degree of planarization of the polishing surface, and the degree of occurrence of scratches are important, and are determined by the CMP process conditions, the kind of slurry, the type of polishing pad, and the like. On the other hand, as the degree of integration increases and the process standard becomes more rigid, it is important to rapidly planarize the insulating film having a very large step. In the case where the pattern size is small and the density is high, the area is flattened locally. . The step difference can not be completely removed in the high-stage difference region and the low-stage difference region on the pattern, and the remaining step remains after the polishing, thereby lowering the planarization efficiency. As described above, in the conventional art, the polishing target is polished at a time under a single condition with a single slurry so that the polishing cost is increased due to a large amount of slurry consumption. In addition, in the high- and low- There is a remnant step that is not removed, which makes the subsequent process difficult, thereby reducing the yield of the semiconductor device.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 이중막(산화막/다결정실리콘막) 연마에 있어 산화막에서는 높은 단차 제거속도를 갖고, 산화막 단차 제거 후 다결정실리콘막이 노출될 때 연마 속도가 느려져 자동연마정지 기능 및 연마 평탄도를 구현하는 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method for polishing a double layer (oxide film / polycrystalline silicon film) And to provide an automatic polishing stopper functional CMP slurry composition which realizes an automatic polishing stop function and a polishing flatness because of a slow speed.
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 측면은, 연마입자, 유기산, 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체 및 pH 조절제를 포함하는 슬러리 조성물; 및 비이온성 고분자, 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체 및 pH 조절제를 포함하는 첨가제 조성물;을 포함하는 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물을 제공한다.A first aspect of the present invention relates to a slurry composition comprising abrasive particles, an organic acid, a high-molecular polysaccharide having a glucosamine-type compound bonded thereto, and a pH adjuster; And an additive composition comprising a non-ionic polymer, a polysaccharide with a glucosamine analogue-bound polymer and a pH adjuster.
상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 상기 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 금속산화물은, 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.Wherein the abrasive particles comprise at least one selected from the group consisting of the metal oxide coated with a metal oxide, an organic substance or an inorganic substance, and the metal oxide in a colloidal state, and the metal oxide is at least one selected from the group consisting of silica, ceria, zirconia, Alumina, titania, barium titania, germania, manganese, and magnesia.
상기 연마입자는, 상기 슬러리 조성물 중 0.1 내지 10 중량%인 것일 수 있다.The abrasive grains may be 0.1 to 10 wt% of the slurry composition.
상기 유기산은, 피콜린산, 시트르산, 글루코닉산, 아스코르브산, 말론산, 옥살산, 숙신산, 푸마르산, 타르타르산, 옥시디아세트산, 카복시메틸 옥시숙신산, 카복시메틸 타르트론산, 디타르트론산, 옥시디숙신산, 타르타릭 모노숙신산, 타르타릭 디숙신산, 구이날드산, 피콜린산, 디피콜린산, C8-C22 포화 지방산, C8-C22 불포화 지방산, C8-C22 알킬 숙신산, C8-C22 알케닐 숙신산, 부탄 트리카복실산 및 부탄 테트라카복실산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.Wherein the organic acid is selected from the group consisting of picolinic acid, citric acid, gluconic acid, ascorbic acid, malonic acid, oxalic acid, succinic acid, fumaric acid, tartaric acid, oxydiacetic acid, carboxymethyloxysuccinic acid, carboxymethyltartronic acid, C8-C22 unsaturated fatty acid, C8-C22 alkyl succinic acid, C8-C22 alkenyl succinic acid, butanetricarboxylic acid, butanedicarboxylic acid, tartaric acid, succinic acid, And butanetetracarboxylic acid. [0035] The term " a "
상기 유기산은, 상기 슬러리 조성물 중 2 내지 10 중량%인 것일 수 있다.The organic acid may be 2 to 10 wt% of the slurry composition.
상기 슬러리 조성물 및 상기 첨가제 조성물 중 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체는, 각각, 키틴, 키토산, 키토올리고당, 뮤코다당, 프로테오글리칸, 헤파린, 알긴산, 셀룰로오즈, 하이아루론산, 카라기난, β-글루칸 및 콘드로이친 설페이트(chondroitin sulfate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The slurry composition and the additive composition according to the present invention comprise a polysaccharide to which a glucosamine analogue is bound. The polysaccharide is selected from chitin, chitosan, chitooligosaccharide, mucoid sugar, proteoglycan, heparin, alginic acid, cellulose, And chondroitin sulfate. In addition, the present invention is not limited thereto.
상기 슬러리 조성물 및 첨가제 조성물 중 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체는, 각각, 0.001 내지 1 중량%인 것일 수 있다.The slurry composition and the additive composition may each contain 0.001 to 1% by weight of the polysaccharide to which the glucosamine analogue is bonded.
상기 슬러리 조성물 및 상기 첨가제 조성물 중 pH 조절제는, 각각, 질산, 염산, 아세트산, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화암모늄, 아미노 메틸 프로판올 및 트리메틸 암모늄 퍼옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The pH adjuster in the slurry composition and the additive composition is at least one selected from the group consisting of nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, potassium hydroxide, sodium hydroxide, ammonium hydroxide, aminomethylpropanol and trimethylammonium peroxide .
상기 슬러리 조성물 및 상기 첨가제 조성물은, 각각, 안정화제를 더 포함하고, 상기 안정화제는, 각각, 아세트산, 시트르산, 글루타르산, 글리코닉산, 포름산, 젖산, 말산, 말레인산, 수산(蓚酸), 프탈산, 숙식산 및 타르타르산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.Wherein the slurry composition and the additive composition each further comprise a stabilizer which is selected from the group consisting of acetic acid, citric acid, glutaric acid, glyconic acid, formic acid, lactic acid, malic acid, maleic acid, , A hydrous acid, and a tartaric acid.
상기 비이온성 고분자는, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌글리콜(EG), 글리세린, 폴리프로필렌글리콜(PPG), 폴리비닐피롤리돈(PVP) 및 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The nonionic polymer may be one selected from the group consisting of polyethylene glycol (PEG), polyethylene (PE), ethylene glycol (EG), glycerin, polypropylene glycol (PPG), polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyvinyl alcohol , And the like.
상기 비이온성 고분자는, 상기 첨가제 조성물 중 0.1 내지 1 중량%인 것일 수 있다.The nonionic polymer may be 0.1 to 1% by weight of the additive composition.
상기 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물의 pH는 4 내지 7인 것일 수 있다.The pH of the CMP slurry composition may be 4 to 7.
상기 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물의 제타전위는 +20 내지 +70 mV인 것일 수 있다. The zeta potential of the automatic polish stop functional CMP slurry composition may be from +20 mV to +70 mV.
상기 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물은 다결정실리콘막 자동연마정지 기능을 가지는 것일 수 있다.
The CMP slurry composition may be one having an automatic polishing stop function of a polysilicon film.
본 발명의 자동연마정지기능 CMP 슬러리 조성물은, 첨가제 조성물 및 슬러리 조성물의 혼합 시 양전하를 유지하며, 이중막 연마 시 산화막에서는 단차 제거 속도가 빨라 높은 연마 선택비를 가지고, 단차 제거 후 다결정실리콘막이 노출될 때에는 연마 속도가 느려져 자동연마정지 기능 및 연마 평탄도를 구현할 수 있다.
The CMP slurry composition according to the present invention maintains a positive charge when the additive composition and the slurry composition are mixed, has a high polishing selectivity because the oxide film has a high step removal rate in the case of double layer polishing, and the polycrystalline silicon film is exposed , The polishing rate is slowed, and the automatic polishing stop function and the polishing flatness can be realized.
도 1은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 CMP 슬러리 조성물의 웨이퍼의 연마 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 CMP 슬러리 조성물의 산화막 연마율 및 다결정실리콘막 연마율을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CMP 슬러리 조성물의 압력에 따른 산화막 연마율 및 다결정실리콘막 연마율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 CMP 슬러리 조성물의 압력에 따른 산화막 연마율 및 다결정실리콘막 연마율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 비교예 및 실시예의 슬러리 조성물 및 첨가제 조성물을 혼합한 후 이동도 특성을 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing a polishing profile of a wafer of a CMP slurry composition according to Comparative Examples and Examples of the present invention.
2 is a graph showing the oxide film polishing rate and the polycrystalline silicon film polishing rate of the CMP slurry composition according to Comparative Examples and Examples of the present invention.
3 is a graph showing the oxide film polishing rate and the polycrystalline silicon film polishing rate according to the pressure of the CMP slurry composition according to the embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the oxide film polishing rate and the polycrystalline silicon film polishing rate according to the pressure of the CMP slurry composition according to the comparative example of the present invention.
5 is a graph showing mobility characteristics after mixing the slurry composition and the additive composition of Comparative Examples and Examples of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 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 실시 예를 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 슬러리 조성물에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the 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 측면은, 연마입자, 유기산, 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체 및 pH 조절제를 포함하는 슬러리 조성물; 및 비이온성 고분자, 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체 및 pH 조절제를 포함하는 첨가제 조성물;을 포함하는 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물을 제공한다.A first aspect of the present invention relates to a slurry composition comprising abrasive particles, an organic acid, a high-molecular polysaccharide having a glucosamine-type compound bonded thereto, and a pH adjuster; And an additive composition comprising a non-ionic polymer, a polysaccharide with a glucosamine analogue-bound polymer and a pH adjuster.
상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 상기 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 금속산화물은, 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.Wherein the abrasive particles comprise at least one selected from the group consisting of the metal oxide coated with a metal oxide, an organic substance or an inorganic substance, and the metal oxide in a colloidal state, and the metal oxide is at least one selected from the group consisting of silica, ceria, zirconia, Alumina, titania, barium titania, germania, manganese, and magnesia.
상기 연마입자는, 상기 슬러리 조성물 중 0.1 내지 10 중량%인 것일 수 있다. 상기 연마입자가 0.1 중량% 미만인 경우 연마 속도가 감소되며, 10 중량% 초과일 경우에는 연마입자에 의한 결함 발생이 우려된다.The abrasive grains may be 0.1 to 10 wt% of the slurry composition. When the abrasive grains are less than 0.1% by weight, the polishing rate is decreased. When the abrasive grains are more than 10% by weight, there is a fear of occurrence of defects due to abrasive grains.
상기 연마입자는, 1차 입자의 크기는 5 nm 내지 100 nm 이고, 2차 입자의 크기는 10 nm 내지 300 nm인 것일 수 있다. 상기 슬러리 조성물 중 1차 입자의 평균 크기에 있어서, 입자 균일성을 확보하기 위해서 100 nm 이하이어야 하며, 5 nm 미만일 경우에는 연마율이 저하되는 문제점이 있다. 상기 슬러리 조성물 중 2차 입자의 평균 크기에 있어서, 2차 입자의 크기가 10 nm 미만인 경우 밀링으로 인하여 작은 입자가 과도하게 발생하면 세정성이 저하되고, 300 nm를 초과하는 경우 단분산성을 달성하지 못하여 스크래치와 같은 표면 결함 우려가 있다.The abrasive grains may have a primary particle size of 5 nm to 100 nm and a secondary particle size of 10 nm to 300 nm. In order to secure particle uniformity, the average primary particle size of the slurry composition should be 100 nm or less. When the average primary particle size is less than 5 nm, the polishing rate is decreased. When the secondary particle size of the secondary particles in the slurry composition is less than 10 nm, deterioration of cleanability is caused when the particles are excessively small due to milling, while when the particle size is more than 300 nm, There is a fear of surface defects such as scratches.
상기 유기산은 단차 제거 속도 향상제로 사용되고, 피콜린산, 시트르산, 글루코닉산, 아스코르브산, 말론산, 옥살산, 숙신산, 푸마르산, 타르타르산, 옥시디아세트산, 카복시메틸 옥시숙신산, 카복시메틸 타르트론산, 디타르트론산, 옥시디숙신산, 타르타릭 모노숙신산, 타르타릭 디숙신산, 구이날드산, 피콜린산, 디피콜린산, C8-C22 포화 지방산, C8-C22 불포화 지방산, C8-C22 알킬 숙신산, C8-C22 알케닐 숙신산, 부탄 트리카복실산 및 부탄 테트라카복실산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The organic acid is used as a step removal rate improver and may be any one selected from the group consisting of picolinic acid, citric acid, gluconic acid, ascorbic acid, malonic acid, oxalic acid, succinic acid, fumaric acid, tartaric acid, oxydiacetic acid, carboxymethyloxysuccinic acid, carboxymethyltartronic acid, C8-C22 unsaturated fatty acids, C8-C22 alkyl succinic acid, C8-C22 alcohols, C8-C22 saturated fatty acids, C8-C22 unsaturated fatty acids, Butanetricarboxylic acid, butanetricarboxylic acid, butanetricarboxylic acid, and the like.
상기 유기산은, 상기 슬러리 조성물 중 2 내지 10 중량%인 것일 수 있다. 상기 유기산이 2 중량% 미만인 경우 낮은 연마특성을 보일 수 있고, 10 중량% 초과인 경우에는 기판 표면 결함이 증가될 수 있다.The organic acid may be 2 to 10 wt% of the slurry composition. If the amount of the organic acid is less than 2% by weight, low polishing characteristics may be exhibited, and if it exceeds 10% by weight, surface defects on the substrate may be increased.
상기 슬러리 조성물 및 상기 첨가제 조성물 중 상기 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체는, 각각, 키틴, 키토산, 키토올리고당, 뮤코다당, 프로테오글리칸, 헤파린, 알긴산, 셀룰로오즈, 하이아루론산, 카라기난, β-글루칸 및 콘드로이친 설페이트(chondroitin sulfate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 보다 바람직하게는 키토산을 사용할 수 있으며 산에 녹였을 때 점도가 10 내지 1000 CP일 수 있다.The slurry composition and the additive composition according to the present invention may contain at least one selected from the group consisting of chitin, chitosan, chitooligosaccharide, mucopolysaccharide, proteoglycan, heparin, alginic acid, cellulose, hyaluronic acid, carrageenan, Chondroitin sulfate, and chondroitin sulfate. More preferably, chitosan can be used, and when it is dissolved in acid, it may have a viscosity of 10 to 1000 CP.
상기 고분자 다당체에 포함되는 글루코사민류 화합물은, 글루코사민 또는 글루코사민 유도체일 수 있으며, 예를 들어, N-아세틸-D-글루코사민, N-메틸글루코사민, N-아세틸갈락토사민, 2-아세트아미도-2-데옥시-β-D-글루코스(N-아세틸글루코사민), 폴리(β-(1,4)-글루코사민) 폴리-N-숙시닐 β-1-6-글루코사민(PNSG), 폴리-N-아세틸 β-1-6-글루코사민(PNAG), N-아실글루코사민, 글루코사민하이드로클로라이드 및 글루코사민 올리고당으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The glucosamine analogues contained in the polymeric polysaccharide may be glucosamine or glucosamine derivatives and include, for example, N-acetyl-D-glucosamine, N-methylglucosamine, N-acetylgalactosamine, (N-acetylglucosamine), poly (? - (1,4) -glucosamine) poly-N-succinylp-1-6-glucosamine (PNSG), poly- beta-1-6-glucosamine (PNAG), N-acyl glucosamine, glucosamine hydrochloride, and glucosamine oligosaccharide.
상기 슬러리 조성물 및 첨가제 조성물 중 상기 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체는, 각각, 0.001 내지 1 중량%일 수 있다. 상기 슬러리 조성물 중 상기 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체가 0.001 중량% 미만인 경우 다결정실리콘막에 대한 자동연마정지 기능 저하 및 분산 안정성이 저하될 수 있고, 1 중량% 초과인 경우에는 연마 성능이 저하되고 분산 안정성이 저하되는 문제가 있다.The amount of the polysaccharide to which the glucosamine compound is bonded in the slurry composition and the additive composition may be 0.001 to 1 wt%, respectively. If the amount of the polysaccharide bound to the glucosamine compound is less than 0.001% by weight, the automatic polishing stop function and dispersion stability of the polysilicon film may be deteriorated. If the polysaccharide is less than 0.001% by weight, There is a problem that dispersion stability is deteriorated.
상기 슬러리 조성물 및 상기 첨가제 조성물 중 pH 조절제는, 각각, 질산, 염산, 아세트산, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화암모늄, 아미노 메틸 프로판올 및 트리메틸 암모늄 퍼옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The pH adjuster in the slurry composition and the additive composition is at least one selected from the group consisting of nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, potassium hydroxide, sodium hydroxide, ammonium hydroxide, aminomethylpropanol and trimethylammonium peroxide .
상기 pH 조절제는, 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물의 pH를 조절하는 것으로서, 넓은 범위의 pH에서 효과적이나, pH가 너무 낮거나 너무 높으면 단차 제거 속도가 낮아지거나, 자동연마정지 기능이 약화된다. 상기 슬러리 조성물 및 첨가제 조성물 중 상기 pH 조절제는, 각각, pH를 4 내지 7로 맞출 수 있는 양으로 첨가될 수 있으며, 예를 들어, 0.001 내지 1 중량%가 첨가될 수 있다.The pH adjusting agent adjusts the pH of the CMP slurry composition, which is effective at a wide range of pH. However, if the pH is too low or too high, the step removal speed is lowered or the automatic polishing stop function is weakened. The pH adjusting agent in the slurry composition and the additive composition may be added in an amount to adjust the pH to 4 to 7, for example, 0.001 to 1 wt% may be added.
상기 슬러리 조성물 및 상기 첨가제 조성물은, 각각, 안정화제를 더 포함할 수 있다. 상기 슬러리 조성물 및 상기 첨가제 조성물 중 상기 안정화제는, 각각, 아세트산, 시트르산, 글루타르산, 글리코닉산, 포름산, 젖산, 말산, 말레인산, 수산(蓚酸), 프탈산, 숙식산 및 타르타르산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The slurry composition and the additive composition may each further comprise a stabilizer. The stabilizer in the slurry composition and the additive composition may be selected from the group consisting of acetic acid, citric acid, glutaric acid, glyconic acid, formic acid, lactic acid, malic acid, maleic acid, oxalic acid, phthalic acid, Or at least one of them.
상기 안정화제는 최종 pH 물성을 기준으로 pKa ±1로 첨가되는 것일 수 있다.The stabilizer may be added at a pKa +/- 1 based on the final pH properties.
상기 비이온성 고분자는, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌글리콜(EG), 글리세린, 폴리프로필렌글리콜(PPG), 폴리비닐피롤리돈(PVP) 및 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The nonionic polymer may be one selected from the group consisting of polyethylene glycol (PEG), polyethylene (PE), ethylene glycol (EG), glycerin, polypropylene glycol (PPG), polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyvinyl alcohol , And the like.
상기 비이온성 고분자는, 상기 첨가제 조성물 중 0.1 내지 1 중량%인 것일 수 있다. 상기 비이온성 고분자가 0.1 중량% 미만일 경우 폴리막에 대한 자동연마정지 기능이 저하되는 우려가 있으며, 1 중량% 초과일 경우에는 비이온성 고분자의 소수성으로 인하여 연마 후 파티클 재부착 등 오염이 우려될 수 있다.The nonionic polymer may be 0.1 to 1% by weight of the additive composition. If the amount of the nonionic polymer is less than 0.1% by weight, there is a fear that the function of stopping the automatic polishing of the polyimide may be deteriorated. If the nonionic polymer is more than 1% by weight, have.
상기 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물의 pH는 4 내지 7인 것일 수 있다. pH가 낮으면 연마 속도가 증가하게 되나 세정성이 저하되며, pH가 7 초과인 경우 분산 안정성이 급격히 저하되어 응집이 발생하게 되는 문제점이 있다.The pH of the CMP slurry composition may be 4 to 7. When the pH is low, the polishing rate is increased but detergency is decreased. When the pH is more than 7, the dispersion stability is rapidly lowered and coagulation occurs.
상기 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물의 제타전위는 +20 내지 +70 mV인 것일 수 있다. 상기 첨가제 조성물 및 슬러리 조성물의 혼합 시 양의 제타전위를 유지하며 높은 단차 연마율과 고 선택비 및 연마 평탄도를 가질 수 있다.The zeta potential of the automatic polish stop functional CMP slurry composition may be from +20 mV to +70 mV. The additive composition and the slurry composition can maintain a positive zeta potential and have a high level of abrasion rate, a high selectivity and an abrasive flatness.
상기 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물은 절연체, 반도체, 금속을 연마할 수 있다. 본원에서는, 실리콘계 화합물일 수 있는데, 실리콘계 화합물의 피연마막으로서는, 예를 들어, 다결정실리콘, 이산화실리콘, 비정질실리콘, 실리콘게르마늄, 금속 실리사이드, 질화규소, 탄화규소, 탄질화규소, 산화규소계 절연막일 수 있다. The CMP slurry composition can polish an insulator, a semiconductor, and a metal. In the present invention, the silicon-based compound may be a silicon-based compound. Examples of the film to be polished of the silicon-based compound include polycrystalline silicon, silicon dioxide, amorphous silicon, silicon germanium, metal silicide, silicon nitride, silicon carbide, silicon nitride, have.
상기 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물은 높은 산화막 연마율을 나타내며, 다결정실리콘막에서 자동연마정지 기능을 구현할 수 있다.
The CMP slurry composition exhibits a high oxide film removal rate and can realize an automatic polishing stop function in a polysilicon film.
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]
산화세륨 연마입자 5 중량%, 유기산으로서 피콜리닉산 3 중량%, 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체로서 키토산 0.1 중량%를 혼합하고 pH 6.0이 되도록 pH 조절제를 첨가하여 슬러리 조성물을 제조하였다.A slurry composition was prepared by mixing 5 wt% of cerium oxide abrasive grains, 3 wt% of picolinic acid as an organic acid, and 0.1 wt% of chitosan as a polysaccharide having a glucosamine compound bonded thereto and adjusting the pH to 6.0.
음이온성 고분자로서, 폴리아크릴아미드(PAA) 1.0 중량% 및 비이온성 고분자로서 폴리에틸렌글리콜(PEG) 0.5 중량%를 혼합하고 pH 6.0이 되도록 pH 조절제를 첨가하여 첨가제 조성물을 제조하였다.An additive composition was prepared by mixing 1.0 wt% of polyacrylamide (PAA) and 0.5 wt% of polyethylene glycol (PEG) as a nonionic polymer as anionic polymers and adding a pH adjusting agent to pH 6.0.
상기 슬러리 조성물과 상기 첨가제 조성물을 혼합하여 비교예의 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
The slurry composition and the additive composition were mixed to prepare a comparative CMP slurry composition.
[실시예][Example]
산화세륨 연마입자 5 중량%, 유기산으로서 피콜리닉산 3 중량%, 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체로서 키토산 0.1 중량%를 혼합하고 pH 6.0이 되도록 pH 조절제를 첨가하여 슬러리 조성물을 제조하였다.A slurry composition was prepared by mixing 5 wt% of cerium oxide abrasive grains, 3 wt% of picolinic acid as an organic acid, and 0.1 wt% of chitosan as a polysaccharide having a glucosamine compound bonded thereto and adjusting the pH to 6.0.
비이온성 고분자로서 폴리에틸렌글리콜(PEG) 1.0 중량%, 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체로서 키토산 0.5 중량%를 혼합하고 pH 6.0이 되도록 pH 조절제를 첨가하여 첨가제 조성물을 제조하였다.1.0% by weight of polyethylene glycol (PEG) as a nonionic polymer, 0.5% by weight of chitosan as a polysaccharide having a glucosamine compound bonded thereto, and a pH adjusting agent to adjust the pH to 6.0.
상기 슬러리 조성물과 상기 첨가제 조성물을 혼합하여 실시예의 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
The slurry composition and the additive composition were mixed to prepare an automatic polish stop functional CMP slurry composition of the examples.
[연마 조건][Polishing condition]
실시예 및 비교예의 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 하기와 같은 연마 조건으로 웨이퍼를 연마하여 결과를 비교하여 보았다.
The CMP slurry compositions of the Examples and Comparative Examples were used to polish wafers under the following polishing conditions, and the results were compared.
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
슬러리 100 ml/min, 첨가액 100 ml/min 1:1 공급 Slurry 100 ml / min, Addition liquid 100 ml / min 1: 1 supply
7. 사용된 웨이퍼:7. Wafers used:
- 8인치 SiO2 블랭킷 웨이퍼 (PE-TEOS)- 8 inch SiO 2 blanket wafer (PE-TEOS)
8. 압력: 5.0 psi
8. Pressure: 5.0 psi
도 1은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 CMP 슬러리 조성물의 웨이퍼의 제거 프로파일을 나타내는 그래프이다. 본 발명의 실시예에 따른 자동연마정지 기능을 가지는 CMP 슬러리 조성물은 비교예에 비하여 산화막 연마율이 높음을 알 수 있다.1 is a graph showing a removal profile of a wafer of a CMP slurry composition according to Comparative Examples and Examples of the present invention. It can be seen that the CMP slurry composition having the automatic polishing stop function according to the embodiment of the present invention has a higher oxide film polishing rate than the comparative example.
도 2는 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 CMP 슬러리 조성물의 산화막 연마율 및 다결정실리콘막 연마율을 나타내는 그래프이다. 본 발명의 실시예에 따른 자동연마정지 기능을 가지는 CMP 슬러리 조성물은 비교예에 따른 CMP 슬러리 조성물에 비하여 산화막 연마율이 높으면서도 폴리실리콘막의 연마율은 현저히 낮게 나타나며, 산화막/다결정실리콘막의 선택비가 높음을 알 수 있다.2 is a graph showing the oxide film polishing rate and the polycrystalline silicon film polishing rate of the CMP slurry composition according to Comparative Examples and Examples of the present invention. The CMP slurry composition having the automatic polishing stopper function according to the embodiment of the present invention has a higher polishing rate of the polysilicon film than that of the CMP slurry composition according to the comparative example and shows a remarkably low polishing rate of the polysilicon film and a high selectivity ratio of the oxide film / .
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CMP 슬러리 조성물의 압력에 따른 산화막 연마율 및 다결정실리콘막 연마율을 나타내는 그래프이고, 도 4는 본 발명의 비교예에 따른 CMP 슬러리 조성물의 압력에 따른 산화막 연마율 및 다결정실리콘막 연마율을 나타내는 그래프이다. 본 발명의 실시예에 따른 자동연마정지 기능을 가지는 CMP 슬러리 조성물은 비교예에 따른 CMP 슬러리 조성물에 비하여 압력이 높아짐에 따라 연마율이 높고, 산화막/다결정실리콘막의 선택비가 높음을 알 수 있다.FIG. 3 is a graph showing the oxide film polishing rate and the polycrystalline silicon film polishing rate according to the pressure of the CMP slurry composition according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a graph showing the polishing rate of the oxide film polishing according to the pressure of the CMP slurry composition according to the comparative example of the present invention And a polycrystalline silicon film polishing rate. The CMP slurry composition having an automatic polishing stop function according to an embodiment of the present invention has a higher polishing rate and a higher oxide / polycrystalline silicon film selectivity as the pressure is higher than that of the CMP slurry composition according to the comparative example.
도 5는 본 발명의 비교예 및 실시예의 슬러리 조성물 및 첨가제 조성물을 혼합한 후 이동도 특성을 나타내는 그래프이다. 본 발명의 실시예에 따른 CMP 슬러리 조성물은 슬러리 조성물 및 첨가제 조성물 혼합 시 포지티브(Positive) 특성을 유지하여 높은 연마율을 확보하며 산화막/다결정실리콘막의 선택비 또한 확보할 수 있음을 알 수 있다.
5 is a graph showing mobility characteristics after mixing the slurry composition and the additive composition of Comparative Examples and Examples of the present invention. The CMP slurry composition according to the embodiment of the present invention maintains a positive characteristic when the slurry composition and the additive composition are mixed, securing a high polishing rate and securing the selection ratio of the oxide film / the polysilicon film.
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 (14)
비이온성 고분자, 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체 및 pH 조절제를 포함하는 첨가제 조성물;
을 포함하는 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물로서,
상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 상기 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 금속산화물은, 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것이고,
상기 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물의 제타전위는 +20 내지 +70 mV인 것이고,
상기 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물은 다결정실리콘막 자동연마정지 기능을 가지는 것인,
자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물.
A slurry composition comprising abrasive particles, an organic acid, a polysaccharide with a glucosamine analogue-bound polysaccharide, and a pH adjuster; And
An additive composition comprising a non-ionic polymer, a polysaccharide conjugated with a glucosamine analog and a pH adjuster;
CMP < / RTI > slurry composition,
Wherein the abrasive particles comprise at least one selected from the group consisting of the metal oxide coated with a metal oxide, an organic substance or an inorganic substance, and the metal oxide in a colloidal state,
Wherein the metal oxide comprises at least one selected from the group consisting of silica, ceria, zirconia, alumina, titania, barium titania, germania, manganese, and magnesia,
The zeta potential of the CMP slurry composition is in the range of +20 to +70 mV,
Wherein the automatic polishing stop function CMP slurry composition has a polysilicon film automatic polishing stop function.
CMP slurry composition.
상기 연마입자는, 상기 슬러리 조성물 중 0.1 내지 10 중량%인 것인, 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the abrasive grains are from 0.1 to 10% by weight of the slurry composition.
상기 유기산은, 피콜린산, 시트르산, 글루코닉산, 아스코르브산, 말론산, 옥살산, 숙신산, 푸마르산, 타르타르산, 옥시디아세트산, 카복시메틸 옥시숙신산, 카복시메틸 타르트론산, 디타르트론산, 옥시디숙신산, 타르타릭 모노숙신산, 타르타릭 디숙신산, 구이날드산, 피콜린산, 디피콜린산, C8-C22 포화 지방산, C8-C22 불포화 지방산, C8-C22 알킬 숙신산, C8-C22 알케닐 숙신산, 부탄 트리카복실산 및 부탄 테트라카복실산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the organic acid is selected from the group consisting of picolinic acid, citric acid, gluconic acid, ascorbic acid, malonic acid, oxalic acid, succinic acid, fumaric acid, tartaric acid, oxydiacetic acid, carboxymethyloxysuccinic acid, carboxymethyltartronic acid, C8-C22 unsaturated fatty acid, C8-C22 alkyl succinic acid, C8-C22 alkenyl succinic acid, butanetricarboxylic acid, butanedicarboxylic acid, tartaric acid, succinic acid, And butanetetracarboxylic acid. ≪ Desc / Clms Page number 24 >
상기 유기산은, 상기 슬러리 조성물 중 2 내지 10 중량%인 것인, 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the organic acid is 2 to 10 wt% of the slurry composition.
상기 슬러리 조성물 및 상기 첨가제 조성물 중 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체는, 각각, 키틴, 키토산, 키토올리고당, 뮤코다당, 프로테오글리칸, 헤파린, 알긴산, 셀룰로오즈, 하이아루론산, 카라기난, β-글루칸 및 콘드로이친 설페이트(chondroitin sulfate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
The slurry composition and the additive composition according to the present invention comprise a polysaccharide to which a glucosamine analogue is bound. The polysaccharide is selected from chitin, chitosan, chitooligosaccharide, mucoid sugar, proteoglycan, heparin, alginic acid, cellulose, Wherein the polishing slurry contains at least one selected from the group consisting of chondroitin sulfate, and chondroitin sulfate.
상기 슬러리 조성물 및 첨가제 조성물 중 글루코사민류 화합물이 결합된 고분자 다당체는, 각각, 0.001 내지 1 중량%인 것인, 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
The slurry composition and the additive composition each comprise 0.001 to 1% by weight of the polysaccharide to which the glucosamine analogue is bonded.
상기 슬러리 조성물 및 상기 첨가제 조성물 중 pH 조절제는, 각각, 질산, 염산, 아세트산, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화암모늄, 아미노 메틸 프로판올 및 트리메틸 암모늄 퍼옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
The pH adjuster in the slurry composition and the additive composition may include at least any one selected from the group consisting of nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, potassium hydroxide, sodium hydroxide, ammonium hydroxide, aminomethylpropanol and trimethylammonium peroxide CMP slurry composition.
상기 슬러리 조성물 및 상기 첨가제 조성물은, 각각, 안정화제를 더 포함하고,
상기 안정화제는, 각각, 아세트산, 시트르산, 글루타르산, 글리코닉산, 포름산, 젖산, 말산, 말레인산, 수산(蓚酸), 프탈산, 숙식산 및 타르타르산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the slurry composition and the additive composition each further comprise a stabilizer,
The stabilizer may be at least one selected from the group consisting of acetic acid, citric acid, glutaric acid, glyconic acid, formic acid, lactic acid, malic acid, maleic acid, oxalic acid, phthalic acid, hydrobromic acid and tartaric acid CMP slurry composition.
상기 비이온성 고분자는, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌글리콜(EG), 글리세린, 폴리프로필렌글리콜(PPG), 폴리비닐피롤리돈(PVP) 및 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
The nonionic polymer may be one selected from the group consisting of polyethylene glycol (PEG), polyethylene (PE), ethylene glycol (EG), glycerin, polypropylene glycol (PPG), polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyvinyl alcohol Wherein the polishing slurry composition comprises at least one selected from the group consisting of:
상기 비이온성 고분자는, 상기 첨가제 조성물 중 0.1 내지 1 중량%인 것인, 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the nonionic polymer is 0.1 to 1% by weight of the additive composition.
상기 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물의 pH는 4 내지 7인 것인, 자동연마정지 기능 CMP 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the pH of the automatic polish stop functional CMP slurry composition is from 4 to 7. < RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
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