KR102040297B1 - Cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표면에 실란 화합물 및 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자; 산화제; 부식 억제제; 및 물을 포함하는 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다. 상기 CMP 슬러리 조성물은 입자 안정성 및 표면 결함 억제 성능이 우수하다.

Description

CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법{CMP SLURRY COMPOSITION AND POLISHING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 입자 안정성 및 표면 결함 억제 성능이 우수한 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조할 때, 웨이퍼 표면이나 웨이퍼 상의 절연층 또는 금속막 층을 평탄화하기 위해 CMP 공정이 적용되고 있다. CMP 공정은 연마　패드(pad)와 슬러리　조성물을　이용하여 연마 대상이 되는 막질을 평탄화시키는 공정으로, 연마　패드를 연마 대상 면에 접촉시킨 다음, 연마 패드와 연마 대상 사이에 연마 슬러리를 흘려주면서, 연마 패드를 회전 및 직선　운동을 혼합한 오비탈 운동시키는 방식으로 이루어진다. CMP 공정에 사용되는 슬러리　조성물은　크게 물리적 작용을 하는 연마　입자와 화학적 작용을 하는 에천트(etchant)　등의 화합물로 구성되어 있다. 따라서 슬러리　조성물은　물리적인 작용과 화학적 작용에 의하여　연마 대상을 선택적으로 식각하여 보다 최적화되고 광범위한 평탄화 공정을 수행한다.
　구리 배선과 같은 금속막을 연마하기 위한 CMP 슬러리 조성물의 경우, 일반적으로 연마 입자, 산화제, 부식 억제제 및 착화제 등을 포함하여 이루어진다. 이와 같은 종래의 금속막용 CMP 조성물은 금속막에 대한 연마 속도가 우수하다는 장점이 있으나, 평탄화하는 과정 중 과잉 연마 또는 식각에 의해 결함(defect) 또는 디싱 등이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 연마 도중 발생되는 구리 이온 등에 의해 연마 입자가 응집되는 현상이 발생하며, 표면 결함이 증대되고 연마 속도가 저하된다는 문제점이 있다.
따라서, 입자 안정성 및 표면 결함 억제 성능이 우수한 CMP 슬러리 조성물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 입자 안정성 및 표면 결함 억제 성능이 우수한 CMP 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 구리에 대한 선택도가 우수하여 구리를 포함하는 금속 배리어층의 연마에 사용될 수 있는 CMP 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 CMP 슬러리 조성물을 이용한 연마 방법을 제공하는 것이다.
일 측면에서 본 발명은, 표면에 실란 화합물 및 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자; 산화제; 부식 억제제; 및 물을 포함하는 CMP 슬러리 조성물을 제공한다.
이때, 상기 실란 화합물은 아미노 실란 화합물일 수 있으며, 구체적으로는 3-아미노프로필트리메톡시실란, 2-아미노에틸아미노메틸트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-(아미노에틸아미노프로필) 트리메톡시실란, 3-아릴아미노프로필트리메톡시실란, 3-페닐아미노프로필 트리메톡시실란, 3-시클로헥실아미노프로필트리메톡시실란, 3-벤질아미노프로필 트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 2-(2-아미노에틸티오에틸) 트리에톡시실란, 및 3-(아미노에틸아미노프로필)메틸디메톡시실란 중 1종 이상일 수 있다.
상기 아미노산 화합물은 글리신, 알라닌, 세린, 아스파라긴산, 글루탐산, 시트르산, 말릭산, 말론산, 히스티딘, 시스테인, 시스틴, 아르기닌, 글루타민, 류신, 리신, 프롤린, 및 티로신 중 1종 이상의 화합물일 수 있다.
상기 연마 입자는, 바람직하게는, 실리카 입자일 수 있다.
상기 CMP 슬러리 조성물은 상기 표면에 실란 화합물 및 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자 0.01 내지 20 중량%; 상기 산화제 0.01 내지 10 중량%; 상기 부식 억제제 0.001 내지 10 중량%; 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.
상기 CMP 슬러리 조성물은 투명도가 70 내지 90%일 수 있으며, 탄탈륨에 대한 구리의 선택비가 0.3 내지 1일 수 있다.
상기 CMP 슬러리 조성물은 구리 배선 연마용 또는 구리를 포함하는 배리어 금속막 연마용으로 사용될 수 있다.
구리 배선 연마용으로 사용될 경우, 상기 CMP 슬러리 조성물은 상기 표면에 실란 화합물 및 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자 0.01 내지 5 중량%; 상기 산화제 0.01 내지 10 중량%; 상기 부식 억제제 0.001 내지 10 중량%; 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.
배리어 금속막 연마용으로 사용될 경우, 상기 CMP 슬러리 조성물은 상기 표면에 실란 화합물 및 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자 0.1 내지 10 중량%; 상기 산화제 0.01 내지 10 중량%; 상기 부식 억제제 0.001 내지 10 중량%; 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 상기한 본 발명에 따른 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 금속 배선 또는 배리어 금속막을 연마하는 단계를 포함하는 연마 방법을 제공한다.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 표면에 실란 화합물과 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자를 사용하여 CMP 슬러리 내에서 연마 입자의 분산성이 우수하고, 연마 중 구리 이온에 의해 연마 입자들이 응집되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 연마 입자의 표면에 결합된 아미노산에 의해 디싱과 같은 표면 결함 발생이 억제되어 우수한 식각 균일도를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 구리에 대한 선택도가 우수하여, 구리 배선뿐만 아니라, 2종 이상의 금속이 혼합되어 있는 배리어 금속막 연마 시에도 효과적으로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명자들은 입자 안정성이 우수하고, 표면 결함 발생을 억제할 수 있는 CMP 슬러리를 개발하기 위해 연구를 거듭한 결과, 표면에 실란 화합물과 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자를 사용함으로써 상기와 같은 목적을 달성할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
구체적으로는, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은, (A) 표면에 실란 화합물 및 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자; (B) 산화제; (C) 부식 억제제; 및 (D) 물을 포함한다.
이하, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물의 각 성분들에 대해 보다 자세히 설명한다.
(A) 연마 입자
상기 연마 입자는 물리적 연마 작용을 발생시키기 위한 것으로, 본 발명에서는 실란 화합물 및 아미노산 화합물이 입자의 표면에 결합되어 있는 연마 입자를 사용한다.
상기 실란 화합물은 실란 커플링제일 수 있으며, 바람직하게는, 아미노 실란 화합물일 수 있다. 구체적으로는 3-아미노프로필트리메톡시실란, 2-아미노에틸아미노메틸트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-(아미노에틸아미노프로필)트리메톡시실란, 3-아릴아미노프로필트리메톡시실란, 3-페닐아미노프로필트리메톡시실란, 3-시클로헥실아미노프로필트리메톡시실란, 3-벤질아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 2-(2-아미노에틸티오에틸)트리에톡시실란, 3-(아미노에틸아미노프로필)메틸디메톡시실란 중 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아미노산 화합물은 글리신, 알라닌, 세린, 아스파라긴산, 글루탐산, 시트르산, 말릭산, 말론산, 히스티딘, 시스테인, 시스틴, 아르기닌, 글루타민, 류신, 리신, 프롤린, 및 티로신 중 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.
한편, 상기 연마 입자로는, 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2), 티타니아(TiO2), 및 산화몰리브덴(MoO3)　등과 같은　미분의 무기 산화물이 사용될 수 있다. 이 중에서도 슬러리 조성물의 분산　안정성이 우수하고 연마 시 스크래치를 적게 발생시킨다는 점에서, 실리카가 특히 바람직하다. 상기 연마 입자들은 단독 또는 2종 이상 함께 사용될 수 있다.
상기 표면에 실란 화합물 및 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자는, 예를 들면, 무기 산화물 입자와 실란 화합물을 반응시켜 1차 개질을 수행하고, 실란 화합물로 1차 개질된 입자에 아미노산 화합물을 첨가하여 반응시켜 2차 개질을 수행하는 방법으로 제조될 수 있다. 상기와 같은 방법으로 제조된 연마 입자는 무기 입자의 표면에 실란 화합물이 결합되고, 상기 실란 화합물을 매개로 아미노산 화합물이 무기 산화물 입자와 결합된 형태로 형성된다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 연마 입자는 표면에 결합된 아미노산 화합물이 연마 중 생성되는 구리 이온과 결합되어 구리 이온에 의해 입자가 응집되는 현상이 방지되며, 이로 인해 표면 결함 발생이 억제되고 연마 평탄도가 개선되어 연마 프로파일(profile)이 개선되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 연마 입자 표면에 부착된 실란 화합물 및 아미노산 화합물에 의해 입체 장애 효과가 발생하여 슬러리 내에서의 입자 분산성이 향상되고, 실란 화합물 및 아미노산 화합물로부터 기인한 관능기에 의해 연마 입자와 막질 사이에 상호 작용이 발생하여 탄탈륨과 같은 배리어 금속에 대한 구리의 선택도를 향상시키는 효과도 얻을 수 있다.
상기 연마 입자는 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.01 내지 20 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.05 내지 15 중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 금속막에 대한 연마 속도 및 슬러리 조성물의 분산 안정성이 우수할 수 있다.
(B) 산화제
산화제는 피연마층인 금속층, 예컨대 구리층 표면을 산화시켜 화학적 연마를 유도하는 역할을 하는 것으로, 금속막용 CMP 슬러리에서 일반적으로 사용되는 산화제들이 제한 없이 사용될 수 있다.
예를 들면, 본 발명에서는 상기 산화제로 무기 또는 유기 과화합물(per-compounds), 브롬산 및 그 염, 질산 및 그 염, 염소산 및 그 염, 크롬산 및 그 염, 요오드산 및 그 염, 철 및 그 염, 구리 및 그 염, 희토류 금속 산화물, 전이 금속 산화물, 적혈염, 중크롬산 칼륨 등이 사용될 수 있다. 이중 바람직하게는 과산화수소를 사용할 수 있다.
산화제의 함량은 적절한 연마 속도를 얻고, 연마 시의 부식이나 피팅(pitting) 현상을 감소시키는 측면에서, 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.01 내지 10 중량%로 첨가될 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%로 첨가될 수 있다.
(C) 부식억제제
상기 부식억제제는 산화제의 화학적 반응을 지연시켜 물리적 연마가 일어나지 않는 낮은 단차 영역에서의 부식을 억제하는 동시에 연마가 일어나는 높은 단차 영역에서는 연마입자의 물리적 작용에 의해 제거됨으로써 연마가 가능하게 하는 연마 조절제의 역할을 한다.
부식억제제로는 질소를 함유하는 화합물을 사용할 수 있으며, 예컨대, 암모니아, 알킬아민류, 아미노산류, 이민류, 또는 아졸류 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 함께 사용될 수 있다.
부식억제제로는 환형 질소 화합물(cyclic nitrogen compound) 및 그 유도체를 포함하는 화합물이 바람직하게 사용될 수 있으며, 벤조퀴논(Benzoquinone), 벤질 부틸 프탈레이트(Benzyl butyl phthalate) 및 벤질 디옥소란(Benzyl-dioxolane) 등을 포함하는 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 상기 부식억제제로는 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸 등과 같은 트리아졸 화합물, 아미노테트라졸 등과 같은 테트라졸 화합물 또는 이들의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
부식억제제는 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.001 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는, 0.001 내지 5 중량%, 더 바람직하게는, 0.001 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 우수한 부식 억제 효과 및 적절한 연마 속도를 얻을 수 있다.
(D) 물
상기 성분들은 용매인 물에 현탁되어 슬러리로 제조된다. 이때 상기 물은, 예를 들면, 탈이온수일 수 있다. 상기 CMP 슬러리 조성물은 pH가 5 내지 9, 바람직하게는 6 내지 8일 수 있다.
이외에, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물에는, 필요에 따라, 상기한 성분들 외에 당 업계에서 통상적으로 사용하는 계면활성제, 개질제, 고분자 화합물, pH 조절제, 분산제 등과 같은 첨가제가 더 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은, 금속막용 CMP 슬러리에서 일반적으로 사용되는 착화제를 포함하지 않아도 무방하다. 일반적으로, 착화제는 산화제에 의해 산화된 금속 산화물을 킬레이션하는 역할을 수행하는 것이나, 본 발명의 경우, 연마 입자의 표면에 결합된 아미노산 화합물이 금속 산화물과 결합되기 때문에 별도의 착화제를 포함하지 않아도 우수한 연마 성능을 얻을 수 있다.
종래와 같이 착화제가 슬러리 내에 별도의 화합물로 포함될 경우, 슬러리의 안정성이 저하되고, 연마 입자 응집을 유발할 수 있다는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명과 같이 표면에 아미노산 화합물을 결합시킨 연마 입자를 사용하고, 착화제를 사용하지 않을 경우, 높은 슬러리 안정성을 구현할 수 있으며, 이로 인해 투명도가 높은 슬러리 조성물을 얻을 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물의 조성물은 투명도는 70 내지 90%, 바람직하게는 80 내지 90%일 수 있다. 이때, 상기 투명도는 Turbiscan LabTM Expert에 의해 측정되었다.
또한, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 구리에 대한 선택도가 우수하여 구리 배선과 같은 구리막 뿐 아니라 구리를 포함하는 배리어 금속막의 연마에도 유용하게 사용될 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 탄탈륨에 대한 구리의 선택비가 0.3 내지 1, 구체적으로는 0.5 내지 0.95, 더 구체적으로는 0.7 내지 0.9일 수 있다.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 구리 배선 연마용 또는 구리를 포함하는 배리어 금속막 연마용으로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 연마 방법은 상기한 본 발명의 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 금속 배선 또는 배리어 금속막을 연마하는 단계를 포함한다.
한편, 구리 배선 연마용으로 사용될 경우, 상기 CMP 슬러리 조성물은, 예를 들면, 상기 표면에 실란 화합물 및 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자 0.01 내지 5 중량%; 상기 산화제 0.01 내지 10 중량%; 상기 부식 억제제 0.001 내지 10 중량%; 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.
또한, 배리어 금속막 연마용으로 사용될 경우, 상기 CMP 슬러리 조성물은, 예를 들면, 상기 표면에 실란 화합물 및 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자 0.1 내지 10 중량%; 상기 산화제 0.01 내지 10 중량%; 상기 부식 억제제 0.001 내지 10 중량%; 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 및 비교예
본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 연마 입자
(a1) 3중량%의 실리카 입자(PL7)를 10mM의 3-아미노프로필트리에톡시실란 및 초순수와 12시간 동안 교반시키고(pH 10, KOH 적정), 원심 분리하여 개질된 실리카를 얻었다. 개질 입자에 글리신((주)제이엘캠) 40mM을 넣고 12시간 동안 교반하여 얻어진 연마 입자를 사용하였다.
(a2) 글리신 대신 세린을 사용한 점을 제외하고는 상기 (a1)과 동일한 방법으로 연마 입자를 제조하여 사용하였다.
(a3) 개질되지 않은 실리카 입자(PL7, FUSO CHEMICAL CO., LTD.)를 사용하였다.
(a4) 3-아미노프로필트리에톡시실란(Sigma Aldrich)으로 개질된 실리카 입자를 사용하였다.
(B) 산화제: 동우화인켐(주)사의 과산화수소를 사용하였다.
(C) 부식억제제: 제이엘켐(주)사의 1,2,3-트리아졸을 사용하였다.
(D) 착화제: 제이엘켐(주)사의 글리신을 사용하였다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6
탈이온수에 하기 [표 1]에 기재된 함량대로 부식 억제제, 착화제를 넣고 교반하고, 용제가 모두 녹으면, 연마 입자를 첨가하여 교반한 다음, KOH 또는 HNO3를 첨가하여 pH를 (7)로 적정한 뒤 산화제를 넣어 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5 6
(A) (a1) 3 - 3 - - - - - - -
(a2) - 6 - 6 - - - - - -
(a3) - - - - 3 - - 6 - -
(a4) - - - - - 3 3 - 6 6
(B)(중량%) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
(C) (mM) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
(D)(mM) - - - - 40 40 - 40 40 -
상기와 같이 제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6의 CMP 슬러리 조성물의 투명도, 입자 안정성, 구리연마 속도, 디싱 및 탄탈륨에 대한 구리의 선택비를 하기 물성 평가 방법을 통해 측정하였다.
물성 측정 방법
(1) 투명도: Turbiscan LabTM Expert로 슬러리의 탁도를 측정하였다. 20 ml 의 슬러리를 상온에서 약 850nm의 파장을 갖는 레이저를 이용하여 측정하였다.
(2) 구리 연마 속도: 300mm 웨이퍼를 하기 연마 조건에서 연마하고, 연마 전 후의 면 저항을 측정하여 식각 두께로 환산하여 측정하였다.
<연마 조건>
연마기: Reflexion LK 300mm (AMAT社)
연마 패드: CUP4410 (DOW社)
연마 시간(Polishing time): 30초
Head rpm: 87rpm
Platen rpm: 98rpm
Flow rate: 250mL/min
Pressure: 2.65psi
연마량 측정: 면 저항 측정기
(3) 선택비: Cu 및 Ta 웨이퍼 (300mm NPW)를 상기와 같은 조건으로 연마하여 면 저항 측정을 통해 연마량을 얻고 선택비를 구하였다.
(4) 디싱 : Park systems의 XE 300p로 연마 후, 50μm/50μm(line/space) 패턴의 프로파일을 측정하여 디싱을 계산하였다.
투명도[%] Cu 연마 속도 [Å/ min] Ta 연마 속도 [Å/ min] 선택비
(Cu/Ta)		 디싱
실시예 1 85.2 343 401 0.86 520
실시예 2 85.1 338 389 0.87 512
실시예 3 82.7 489 641 0.76 578
실시예 4 82.8 474 635 0.75 580
비교예 1 85.2 263 342 0.77 581
비교예 2 84.7 302 383 0.79 570
비교예 3 84.9 107 360 0.29 측정불가
비교예 4 82.1 432 611 0.71 616
비교예 5 81.5 431 594 0.73 601
비교예 6 81.7 169 580 0.29 측정불가
상기 결과로부터, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 구리 연마 속도 및 구리에 대한 선택도가 우수하고, 입자 안정성 및 디싱 등 표면 결함 억제 성능이 우수함을 알 수 있다.
반면, 비교예 1 및 2는 구리 연마 속도가 낮고, 비교예 3 및 6은 구리 연마 속도가 너무 낮을 뿐 아니라 구리에 대한 선택도가 낮고, 디싱이 심하게 많이 발생하며, 비교예 4 및 5는 디싱이 많이 발생함을 알 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (12)

  1. 표면에 실란 화합물 및 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자 0.01 내지 20 중량%;
    산화제 0.01 내지 10중량%;
    부식 억제제 0.001 내지 10중량%; 및
    잔량의 물을 포함하는 CMP 슬러리 조성물이며,
    상기 실란 화합물은 아미노 실란 화합물이고,
    상기 아미노산 화합물은 글리신, 알라닌, 세린, 아스파라긴산, 글루탐산, 히스티딘, 시스테인, 시스틴, 아르기닌, 글루타민, 류신, 리신, 프롤린, 및 티로신 중 선택된 1종 이상의 화합물이며,
    상기 연마 입자는 실리카 입자이고,
    상기 CMP 슬러리 조성물은 pH가 6 내지 8인 CMP 슬러리 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 CMP 슬러리 조성물은 투명도가 70 내지 90%이며,
    상기 투명도는 20 ml의 상기 CMP 슬러리 조성물을 상온에서 850nm의 파장을 갖는 레이저를 이용하여 측정한 것인 CMP 슬러리 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 CMP 슬러리 조성물은 탄탈륨에 대한 구리의 선택비가 0.3 내지 1인 CMP 슬러리 조성물.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 CMP 슬러리 조성물은 구리 배선 연마용인 CMP 슬러리 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 CMP 슬러리 조성물은 상기 표면에 실란 화합물 및 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자 0.01 내지 5 중량%; 상기 산화제 0.01 내지 10중량%; 상기 부식 억제제 0.001 내지 10중량%; 및 잔량의 물을 포함하는 것인 CMP 슬러리 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 CMP 슬러리 조성물은 구리를 포함하는 배리어 금속막 연마용인 CMP 슬러리 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 CMP 슬러리 조성물은 상기 표면에 실란 화합물 및 아미노산 화합물이 결합된 연마 입자 0.1 내지 10 중량%; 상기 산화제 0.01 내지 10중량%; 상기 부식 억제제 0.001 내지 10중량%; 및 잔량의 물을 포함하는 것인 CMP 슬러리 조성물.
  12. 제1항, 제5항, 제6항 및 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항의 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 금속 배선 또는 배리어 금속막을 연마하는 단계를 포함하는 연마 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102525287B1 (ko) * 2019-10-18 2023-04-24 삼성에스디아이 주식회사 구리 막 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 막 연마 방법
KR102589505B1 (ko) * 2020-03-03 2023-10-13 삼성에스디아이 주식회사 구리 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 막 연마 방법
KR102638622B1 (ko) * 2021-07-22 2024-02-19 에스케이엔펄스 주식회사 반도체 공정용 연마 조성물 및 연마 조성물을 적용한 반도체 소자의 제조 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100641348B1 (ko) 2005-06-03 2006-11-03 주식회사 케이씨텍 Ｃｍｐ용 슬러리와 이의 제조 방법 및 기판의 연마 방법
KR101470978B1 (ko) * 2013-08-01 2014-12-09 주식회사 케이씨텍 구리 연마용 슬러리 조성물

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101243331B1 (ko) * 2010-12-17 2013-03-13 솔브레인 주식회사 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 및 이를 이용하는 반도체 소자의 제조 방법
KR101526005B1 (ko) * 2012-12-31 2015-06-04 제일모직주식회사 구리 연마용 cmp 슬러리 조성물　및 이를 이용한 연마 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100641348B1 (ko) 2005-06-03 2006-11-03 주식회사 케이씨텍 Ｃｍｐ용 슬러리와 이의 제조 방법 및 기판의 연마 방법
KR101470978B1 (ko) * 2013-08-01 2014-12-09 주식회사 케이씨텍 구리 연마용 슬러리 조성물

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