KR101955391B1 - 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막 연마 슬러리 조성물 및 연마 방법 - Google Patents

구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막 연마 슬러리 조성물 및 연마 방법 Download PDF

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Abstract

구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막의 연마 속도를 증가 및/또는 조절할 수 있는 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법이 개시된다. 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물은 (i) 0.1 내지 30 중량%의 연마 입자; (ii) 0.001 내지 10 중량%의 아미노산, (iii) 0.001 내지 5 중량%의 부식 방지제, (iv) 0.01 내지 10 중량%의 유기산, (v) 0.1 내지 20 중량%의 KCl, (vi) 0.00007 내지 0.11 중량%의 분산 안정제, (vii) 0.1 내지 5 중량%의 산화제 및 나머지 물(water)을 포함한다.

Description

구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막 연마 슬러리 조성물 및 연마 방법{Slurry composition and method for polishing copper layer, silicon layer and silicon oxide layer}
본 발명은 화학 기계적 연마 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막의 연마 속도를 증가 및/또는 조절할 수 있는 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다.
반도체 집적회로에 있어서는, 트랜지스터, 커패시터, 저항 등의 수많은 기능 요소(소자)들이 일정한 모양으로 도안된 배선에 의해 연결되어 회로를 구성한다. 집적회로는 각 세대를 거치며 소형화되고 있지만, 단순히 소자나 배선의 크기를 감소시키는 것에는 한계가 있으므로, 최근에는 각 소자를 다층으로 형성하는 다층 배선 구조에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이와 같이 배선의 폭이 작아짐에 따라, 제조 가능성이나 회로의 신뢰성에 영향을 주는 여러 가지 문제가 발생한다. 예를 들어, 금속 배선의 선폭이 작아지면, 배선의 저항과 커패시턴스가 증가하고, 신호 전달 지연(RC time delay) 및 전압 강하를 유발하기 쉽다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기존의 배선 재료로 사용되는 알루미늄을 구리로 대체하는 방법이 연구되고 있다. 구리는 비저항이 낮아, 집적회로의 신호 처리 속도 및 수명을 증가시킬 수 있는 장점이 있으나, 실리콘막 내부로 확산되기 쉽고, 건식 식각이 곤란하며, 화학 기계적 연마 과정이 복잡한 단점이 있다.
이와 같이 반도체 집적회로를 형성하는 금속막, 실리콘산화막(이산화규소막) 등을 연마하기 위한 다양한 화학 기계적 연마 슬러리 조성물이 공지되어 있다. 예를 들면, 대한민국 특허공개 10-2006-0044569호에는 과산화수소, 콜로이달 실리카, 글리신, 트리아졸 등을 포함하는 연마용 조성물이 개시되어 있으며, 상기 조성물은 절연막에 도포된 금속(구리)막을 연마하기 위한 것으로서, 다당류 및 폴리비닐알코올류를 사용하여 금속막의 연마 성능을 향상시킨 것을 특징으로 한다. 대한민국 특허공개 10-2010-0118246호에는, 규소(Si) 분말을 직접 산화시켜 제조한 콜로이달 실리카, 산화제, 착화제, 부식방지제 및 아미노알콜을 포함하는 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물이 개시되어 있으며, 상기 조성물은 구리 함유 기판의 연마에 사용된다. 대한민국 특허공개 10-2012-0028209호에는, 평균 직경이 5 내지 150 nm인 연마 입자, pKa 값이 9 내지 10 이고, 함량이 연마 입자의 7 내지 28 중량%인 pH 안정화제, 연마 촉진제, 및 물을 포함하는 웨이퍼의 일차 연마용 조성물이 개시되어 있으며, 대한민국 특허공개 10-1990-0009918호에는, 물, 콜로이달 실리카 입자, 수용해성 고분자, 수용해성 염류를 포함하는 웨이퍼의 미세(fine) 연마용 조성물이 개시되어 있고, 미국 특허공개 US 2009-0127501호에는, 실리카 및 폴리아미노폴리카르복실산(polyaminopolycarboxylic acid)을 포함하는 실리콘막(Silicon wafer) 연마 조성물이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은, 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막을 빠르고 균일하게 연마시킬 수 있는 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 및 연마 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막의 연마 속도를 증가 및/또는 조절할 수 있는 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 및 연마 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, (i) 0.1 내지 30 중량%의 연마 입자; (ii) 0.001 내지 10 중량%의 아미노산, (iii) 0.001 내지 5 중량%의 부식 방지제, (iv) 0.01 내지 10 중량%의 유기산, (v) 0.1 내지 20 중량%의 KCl, (vi) 0.00007 내지 0.11 중량%의 분산 안정제, (vii) 0.1 내지 5 중량%의 산화제 및 나머지 물(water)을 포함하는 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은, (i) 0.1 내지 30 중량%의 연마 입자; (ii) 0.001 내지 10 중량%의 아미노산, (iii) 0.001 내지 5 중량%의 부식 방지제, (iv) 0.01 내지 10 중량%의 유기산, (v) 0.1 내지 20 중량%의 KCl, (vi) 0.00007 내지 0.11 중량%의 분산 안정제, (vii) 0.1 내지 5 중량%의 산화제 및 나머지 물(water)을 포함하는 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 기판에 도포하는 단계; 및 연마 패드를 상기 기판과 접촉시키고, 상기 연마 패드를 기판에 대해 이동시켜, 기판으로부터 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하는 화학 기계적 연마 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 화학 기계적 연마 슬러리 조성물은 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막을 빠르고 균일하게 연마시킬 수 있고, 필요에 따라, 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막의 연마 속도를 조절할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 화학 기계적 연마 슬러리 조성물은 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막을 연마하기 위한 것으로서, (i) 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 20 중량%의 연마 입자, (ii) 0.001 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 2 중량%의 아미노산, (iii) 0.001 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%의 부식 방지제, (iv) 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%의 유기산, (v) 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 KCl, (vi) 0.00007 내지 0.11 중량%, 바람직하게는 0.00008 내지 0.10 중량%의 분산 안정제, (vii) 0.01 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 4 중량%의 산화제 및 나머지 물(water)을 포함한다. 또한, 필요에 따라, 본 발명에 따른 슬러리 조성물은 (viii) 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%의 유기 아민을 더욱 포함할 수 있다. 여기서, 상기 연마 입자, 아미노산, 부식 방지제, 유기산, KCl, 분산 안정제, 산화제 및 유기 아민의 함량이 너무 작거나 많으면, 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막의 연마 속도가 저하되거나, 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막의 연마 속도 비율이 과도하게 커지거나, 연마면에 스크래치가 발생할 우려가 있다.
본 발명의 슬러리 조성물에 사용되는 상기 (i) 연마 입자는, 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막을 물리적으로 연마하기 위한 것으로서, 콜로이달 실리카, 퓸드 실리카(Fumed silica) 등의 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아, 지르코니아(산화지르코늄), 젠나니아 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 실리카, 더욱 바람직하게는 콜로이달 실리카를 사용할 수 있다. 상기 (ii) 아미노산(amino acid)은, 금속막의 산화 및 연마에 의해서 발생하는 금속 이온과 결합하여 금속 착화물을 형성하는 착화제(complexing agent)의 역할을 하거나, 금속막과 결합하여 금속 - 아미노산 복합물층을 형성함으로써, 금속막의 연마 속도를 증가시키는 역할을 하는 것으로서, 아민(-NH2)기와 카르복실기(-COOH)를 모두 가지는 화합물을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 아미노산의 바람직한 예로는 글리신(glycine, H2NCH2COOH)을 예시할 수 있고, 상기 아미노산 화합물은 히드록시기 등의 치환기를 가질 수도 있다.
본 발명에 따른 슬러리 조성물에 사용되는 (iii) 부식 방지제는, 금속막의 부식을 억제하기 위한 것으로서, 화학-기계적 연마 슬러리 조성물에 사용되는 통상의 부식 방지제를 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 부식 방지제는 질소 함유 고리(cyclic) 화합물, 요소, 티오요소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 질소 함유 고리 화합물의 구체적인 예로는, 트리아졸(예를 들면, 1,2,4-트리아졸), 벤조트리아졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 벤조티아졸 등을 예시할 수 있고, 이들은, 필요에 따라, 히드록시기, 아미노기, 이미노기, 카르복시기, 머캅토기, 니트로기, 알킬기 등의 치환기를 가질 수 있다. 상기 (iv) 유기산도 금속막의 산화 및 연마에 의해서 발생하는 금속 이온과 결합하여 금속 착화물을 형성하거나, 금속막-유기산 복합물층을 형성함으로써, 금속막의 연마 속도를 증가시키는 역할을 하는 것으로서, 상기 유기산 화합물로는 카르복실기(COOH) 또는 수산기(OH)를 가지는 화합물을 사용할 수 있고, 예를 들면, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 (TMAH, tetramethylammonium hydroxide), 타르타르산, 시트르산, 락트산, 말론산, 숙신산, 아세트산, 옥살산, 폴리아크릴산, 프탈산, 포름산, 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 슬러리 조성물에 사용되는 (v) KCl은 구리막 및 실리콘막과 착물을 형성하는 무기염으로서, 구리막 및 실리콘막의 연마를 촉진하는 기능을 한다. 또한, 상기 (vi) 분산 안정제는, 보관, 숙성 등에 의하여, 본 발명에 따른 슬러리 조성물이 겔화하거나 입자가 침전되는 현상을 억제하고 분산 안정성을 유지하기 위한 첨가제로서, 수산화암모늄(NH4OH), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 염산(HCl), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 이들의 혼합물 등의 무기 화합물을 사용하거나, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 이들의 혼합물 등의 계면 활성제를 사용할 수 있다. 상기 분산 안정제로서, 바람직하게는 상기 무기 화합물 분산 안정제를 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 수산화칼륨(KOH)을 사용할 수 있다.
상기 (vii) 산화제는, 금속막의 표면에 산화막을 형성하여, 금속막의 연마를 촉진시키기 위한 것으로서, 상기 산화제는 웨이퍼, 기판 등의 금속층을 상응하는 산화물, 수산화물, 이온 등으로 산화시킨다. 상기 산화제로는 화학-기계적 연마 슬러리 조성물에 사용되는 통상의 산화제가 특별한 제한 없이 사용될 수 있고, 바람직하게는, 무기 또는 유기 퍼-화합물(per-compound)이 사용될 수 있다. 상기 퍼-화합물은 하나 이상의 퍼옥시기(-O-O-)를 포함하는 화합물 또는 그 자신의 가장 높은 산화 상태에 있는 원소를 포함하는 화합물을 의미한다. 상기 산화제의 구체적인 예로는, 과산화수소(H2O2), 우레아 과산화수소, 모노퍼설페이트, 디퍼설페이트, 퍼아세트산, 퍼카보네이트, 벤조일페록사이드, 퍼요오드산, 퍼요오디에이트염, 퍼브롬산, 과붕산, 과붕산염, 퍼클로로산, 퍼클로로산염, 퍼망가네이트, 퍼망가네이트염 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 과산화수소를 사용할 수 있다. 필요에 따라, 본 발명에 사용되는 (viii) 유기 아민도, 금속막의 산화 및 연마에 의해서 발생하는 금속 이온과 결합하여 금속 착화물을 형성함으로써, 금속막의 연마 속도를 증가시키는 것으로 예상된다. 상기 유기 아민 화합물은 아민기(NH2, NH, N)를 포함하는 화합물로서, 예를 들면, 노닐아민, 도데실아민, 피페라진(piperazine), 이들의 혼합물 등의 탄소수 1 내지 20의 알킬아민을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 슬러리 조성물은, 발명의 목적 및 효과를 달성하는 한도 내에서, pH 조절제 등의 통상적인 다른 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 슬러리 조성물은, 공지된 임의의 방법으로 제조될 수 있고, 예를 들면, 연마 입자, 아미노산, 부식 방지제, 유기산, KCl 등의 각 성분을 탈이온수, 증류수 등의 수성매질(이하, 필요에 따라, 단순히 "물"이라 한다)에 필요한 농도로 첨가한 다음, 산화제 또는 산화제 수용액을 상기 수성 매질에 원하는 농도로 첨가하여 제조할 수 있다. 본 발명의 조성물을 구성하는 각 성분은, 웨이퍼의 연마 공정 직전에 혼합되어 연마 공정에 사용될 수도 있고, 혼합 후 소정의 시간이 경과된 후 연마 공정에 사용될 수도 있으며, 1 이상의 성분을 포함하는 2이상의 포장(package) 단위로 제공된 후, 연마 공정 직전에 상기 2 이상의 포장 단위에 포함된 성분들을 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 슬러리 조성물에 있어서, 구성 성분의 배합비를 조절하여, 다중막(구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막)의 연마 선택비를 자유롭게 조절할 수 있다. 구체적으로, 분산 안정제(특히 바람직하게는, KOH) : KCl의 함량비(중량%)를 1 : 50,000 ~ 45의 범위로 조절함으로써, 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막의 연마 속도를 모두 증가시킬 수 있다. 만일, KOH(분산 안정제)에 대한 KCl 함량비(중량%)가 50,000을 초과하면, 실리콘산화막의 연마 속도가 감소하고, 50 미만이면, 구리막 및 실리콘막의 연마 속도가 감소한다. 또한, 연마 입자(특히 바람직하게는, 콜로이달 실리카) : 아미노산(특히 바람직하게는, 글리신)의 함량비(중량%)를 1 : 1800 ~ 7.5의 범위로 조절함으로써, 구리막의 연마 속도는 증가시키고, 실리콘막 및 실리콘산화막의 연마 속도를 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 분산 안정제와 KCl의 함량비를 조절함으로써, 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막의 연마 속도를 모두 증가시킬 수 있으며, 또한 연마 입자와 아미노산의 함량비를 조절함으로써, 구리막의 연마 속도는 증가시키고, 실리콘막 및 실리콘산화막의 연마 속도를 감소시킬 수 있다. 즉, 본 발명은, 분산 안정제, KCl, 연마 입자 및 아미노산의 함량비를 조절하여, 다중막의 연마 선택비 조절이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 슬러리 조성물이 피페라진을 포함하면, 실리콘막 및 실리콘산화막의 연마 속도가 증가한다. 따라서, 본 발명에 따른 슬러리 조성물은, 반도체 집적회로의 제조에 있어서, 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막의 다중막 연마에 특히 유용하다.
본 발명의 슬러리 조성물을 이용하여, 웨이퍼, 유리 등의 기판에 형성된 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막을 연마하는 방법으로는 통상의 다양한 화학 기계적 연마 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 슬러리 조성물을 기판에 도포하고, 연마 패드를 기판과 접촉시키고, 연마 패드를 기판에 대해 이동시켜, 기판으로부터 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막의 적어도 일부를 제거할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1~7, 비교예 1~6] 화학-기계적 연마 슬러리 조성물의 제조
하기 표 1에 나타낸 함량(중량%) 및 성분의 '용액 A' 1 리터(liter)와 탈이온수 0.5 리터를 혼합하여 '희석 용액 A'를 제조하고, 하기 표 2에 나타낸 함량(중량%) 및 성분의 '용액 B' 1 리터(liter)와 탈이온수 0.5 리터를 혼합하여 '희석 용액 B'를 제조한 다음, 희석 용액 A : 희석 용액 B : 산화제(H2O2, 31 부피% 수용액)을 1 리터 : 1 리터 : 0.015 리터의 비율로 혼합하여, 슬러리 조성물(실시예 1~7, 비교예 1~6)을 제조하였다. 하기 표에서, TMAH(25 % sol)은 25 부피%의 테트라메틸암모늄하이드록사이드 수용액을 나타낸다.
용액 A 실리카 Glycine (powder) 1,2,4-
Triazole (powder)		 TMAH
(25% sol)		 Piperazine (powder) 실리카:
글리신
함량비		 탈이온수
실시예 1 18.00 0.01 0.20 1.90 　 1800 : 1 79.89
실시예 2 18.00 0.10 0.20 1.90 　 180 : 1 79.80
실시예 3 18.00 1.00 0.20 1.90 　 18 : 1 78.90
실시예 4 18.00 1.20 0.20 1.90 　 15 : 1 78.70
실시예 5 18.00 2.40 0.20 1.90 　 8 : 1 77.50
실시예 6 18.00 1.20 0.20 1.90 0.50 15 : 1 78.20
실시예 7 18.00 1.20 0.20 1.90 1.00 15 : 1 77.70
비교예 1 12.00 2.40 0.20 1.90 　 5 : 1 83.50
비교예 2 14.00 2.40 0.20 1.90 　 6 : 1 81.50
비교예 3 16.00 2.40 0.20 1.90 　 7 : 1 79.50
비교예 4 20.00 0.01 0.20 1.90 　 2000 : 1 77.89
비교예 5 22.00 0.01 0.20 1.90 　 2200 : 1 75.89
비교예 6 24.00 0.01 0.20 1.90 　 2400 : 1 73.89
용액 B KCl (powder) KOH 탈이온수
실시예 1 ~ 7 및 비교예 1 ~ 6 14.50 0.0009 85.4991
[실시예 8~13, 비교예 7~10] 화학-기계적 연마 슬러리 조성물의 제조
하기 표 3에 나타낸 함량(중량%) 및 성분의 '용액 A' 1 리터(liter)와 탈이온수 0.5 리터를 혼합하여 '희석 용액 A'를 제조하고, 하기 표 4에 나타낸 함량(중량%) 및 성분의 '용액 B' 1 리터(liter)와 탈이온수 0.5 리터를 혼합하여 '희석 용액 B'를 제조한 다음, 희석 용액 A : 희석 용액 B : 산화제(H2O2, 31 부피% 수용액)을 1 리터 : 1 리터 : 0.015 리터의 비율로 혼합하여, 슬러리 조성물(실시예 8~13, 비교예 7~10)을 제조하였다.
용액 A 실리카 Glycine
(powder)		 1,2,4-Triazole (powder) TMAH
(25% sol)		 탈이온수
실시예 8 ~ 13 및
비교예 7 ~ 10		 18.00 1.20 0.20 1.90 78.70
용액 B KCl (powder) KOH 탈이온수 KCl : KOH 함량비
실시예 8 14.50 0.0003 85.4997 48,333:1
실시예 9 14.50 0.0009 85.4991 16,111:1
실시예 10 14.50 0.01 85.49 1,450:1
실시예 11 14.50 0.1 85.4 145:1
실시예 12 14.50 0.2 85.3 73:1
실시예 13 14.50 0.3 85.2 48:1
비교예 7 14.50 0.0001 85.4999 145,000:1
비교예 8 14.50 0.0002 85.4998 72,500:1
비교예 9 14.50 0.35 85.15 41:1
비교예 10 14.50 0.4 85.1 36:1
[실험예] 구리막 , 실리콘막 및 실리콘산화막의 연마 평가
두산 세미콘테크사(DOOSAN SEMICON TECH)의 Unipla 211 연마 장비(Polisher)에 연마 패드를 부착하고, 구리막(Cu), 실리콘막(Si) 및 실리콘산화막(PETEOS (Tetraethylortho silicate)막)이 형성된 웨이퍼(wafer)를 장착하였다. 다음으로, 상기 슬러리 조성물(실시예 1 ~ 13, 비교예 1~10)을 200 ml/min의 속도로 상기 웨이퍼로 공급하면서, 24 rpm의 압반(platen) 속도, 93 rpm의 선두(head) 속도, 2.1 psi의 하중 압력(back pressure)으로 구리막(Cu), 실리콘막(Si) 및 실리콘산화막(PETEOS)을 연마하였다. 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막의 연마속도(Removal Rate, 단위: Angstrom(Å)/min, 이하 R/R)를 각각 저항 측정기(CMT-2000, 4-point probe, ㈜창민 Tech.), 소수점 4자리 저울(연마 전후의 무게차를 측정하고, 연마율 = (무게차 x 10000)/(비중 x πr2 x 시간)으로 계산) 및 엘립소미터(Ellipsometer)로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 5 및 6에 나타내었다
구분 Cu R/R(Å/min) PETEOS R/R(Å/min) Si R/R(Å/min)
실시예 1 235 542 8259
실시예 2 526 419 7986
실시예 3 951 402 7825
실시예 4 1254 395 7363
실시예 5 1865 251 6920
실시예 6 1252 467 7962
실시예 7 1249 791 8692
비교예 1 1754 259 6903
비교예 2 1685 261 6921
비교예 3 1667 248 6918
비교예 4 224 523 8249
비교예 5 231 529 8246
비교예 6 219 519 8238
상기 표 5로부터, 실리카 : 글리신의 함량비가 1800 ~ 8 : 1 인 경우(실시예 1 ~ 5), 글리신의 함량이 증가할수록 구리막의 연마율이 규칙적으로 증가하는 반면, 실리콘산화막 및 실리콘막의 연마율은 규칙적으로 감소한다. 또한, 피페라진을 첨가하면(실시예 6 ~ 7), 실리콘산화막과 실리콘막의 연마율이 증가한다. 한편, 실리카 : 글리신의 함량비가 1800 ~ 8 : 1을 벗어나는 경우(비교예 1 ~ 6), 구리막, 실리콘산화막 및 실리콘막의 연마율의 규칙적 상관 관계가 형성되지 않으며, 따라서, 슬러리 조성물의 성분을 조절하여 특정의 연마 대상에 대하여, 특정 연마율을 예측 또는 설계할 수 없게 된다.
구분 Cu R/R(Å/min) PETEOS R/R(Å/min) Si R/R(Å/min)
실시예 8 1048 315 6821
실시예 9 1254 395 7363
실시예 10 1426 421 7532
실시예 11 1573 465 7804
실시예 12 1762 496 8210
실시예 13 1932 504 8429
비교예 7 1052 157 6824
비교예 8 1057 204 6819
비교예 9 1542 510 7523
비교예 10 1035 502 6831
상기 표 6으로부터, KCl : KOH의 함량비가 48,333 ~ 48 : 1 인 경우(실시예 8 ~ 13), KOH 함량이 증가할수록 구리막, 실리콘막, 및 실리콘산화막의 연마율이 증가하는 반면, KOH에 대한 KCl의 함량비가 48,333을 초과하는 경우(비교예 7~8), 실리콘산화막의 연마율이 급격히 감소하고, KOH에 대한 KCl의 함량비가 45 미만인 경우(비교예 9~10), 구리막과 실리콘막의 연마율의 상관 관계가 없어진다. 즉, KCl : KOH의 함량비가 48,333 ~ 48 : 1 을 벗어나는 경우, 구리막, 실리콘막, 및 실리콘산화막의 연마율의 상관 관계가 나타나지 않음을 알 수 있다. 상기 실시예로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 있어서는, KCl : KOH의 함량비 및 실리카 : 글리신의 함량비를 조절하여, 다중막(실리콘막/SiO2막/구리막)을 한번에 연마할 수 있고, 각 성분의 배합비 내에서, 각 성분의 함량을 적절히 조절함으로써, 각각의 막에 대하여 원하는 연마율을 설정할 수 있다.

Claims (6)

  1. (i) 0.1 내지 30 중량%의 연마 입자; (ii) 0.001 내지 10 중량%의 아미노산, (iii) 0.001 내지 5 중량%의 부식 방지제, (iv) 0.01 내지 10 중량%의 유기산, (v) 0.1 내지 20 중량%의 KCl, (vi) 0.00007 내지 0.11 중량%의 분산 안정제, (vii) 0.01 내지 20 중량%의 산화제 및 나머지 물(water)을 포함하며,
    상기 분산 안정제 : KCl의 함량비(중량%)는 1 : 50,000 ~ 45인 화학 기계적 연마 슬러리 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, (viii) 0.01 내지 5 중량%의 유기 아민을 더욱 포함하는, 화학 기계적 연마 슬러리 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 아미노산은 글리신이고, 상기 부식 방지제는 1,2,4-트리아졸이며, 상기 유기산은 테트라메틸암모늄 하이드록사이드이고, 상기 분산 안정제는 수산화칼륨인 것인, 화학 기계적 연마 슬러리 조성물.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 연마 입자 : 아미노산의 함량비(중량%)는 1 : 1800 ~ 7.5인 것인 화학 기계적 연마 슬러리 조성물.
  6. (i) 0.1 내지 30 중량%의 연마 입자; (ii) 0.001 내지 10 중량%의 아미노산, (iii) 0.001 내지 5 중량%의 부식 방지제, (iv) 0.01 내지 10 중량%의 유기산, (v) 0.1 내지 20 중량%의 KCl, (vi) 0.00007 내지 0.11 중량%의 분산 안정제, (vii) 0.1 내지 5 중량%의 산화제 및 나머지 물(water)을 포함하며, 상기 분산 안정제 : KCl의 함량비(중량%)는 1 : 50,000 ~ 45인 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 기판에 도포하는 단계; 및
    연마 패드를 상기 기판과 접촉시키고, 상기 연마 패드를 기판에 대해 이동시켜, 기판으로부터 구리막, 실리콘막 및 실리콘산화막의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하는 화학 기계적 연마 방법.
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