KR102210253B1 - 구리 배선 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법 - Google Patents
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Abstract
극성 용매, 비극성 용매 중 하나 이상; 금속 산화물 연마제; 착화제; 산화제; 테트라졸; 및 트리아졸을 포함하는 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물이고, 상기 CMP 슬러리 조성물 중 상기 트리아졸에 대한 상기 테트라졸의 중량비는 0.06 내지 0.18이고, 상기 CMP 슬러리 조성물 중 상기 산화제는 0.6 중량% 내지 1.5 중량%로 포함되는 것인, 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 구리 연마 속도도 높이고 확산 방지막에 대한 구리 막의 연마 선택비도 높인 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물에 관한 것이다.
최근 반도체 집적회로의 고집적화, 고성능화에 수반하여 현재 각광 받고 있는 미세 가공 기술로서 CMP는 층간 절연막의 평탄화, 금속 플러그 형성, 매립 배선 형성에 있어서 빈번하게 이용되는 기술이다. 또한, 최근에 배선 재료로 사용하고 있는 도전성 물질로서 구리 및 구리 합금을 들 수 있는데, 이는 알루미늄 및 기타의 금속 물질보다 낮은 저항 값을 가지고 있어 집적회로의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 장점을 갖고 있다. 금속층을 절연막(SiO2) 층에 접착시키기 접착층으로, 예를 들어 탄탈륨(Ta) 혹은 질화탄탈륨(TaN)을 사용하고 있으며, 해당 접착층은 충전된 금속과 절연막 사이의 확산을 막는 확산 방지막(Barrier Layer)으로 작용한다.
화학적 기계적 연마(CMP) 공정은 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 표면을 평탄화하는데 있어서 매우 유용하다. 구리 CMP 공정은 일반적으로 두 단계로 진행되며, 제 1차 CMP 공정에서는 Cu(Bulk) 막을 제거해야 하기 때문에 구리에 대한 빠른 연마 속도 특성을 갖는 슬러리를 필요로 한다. 제 2차 CMP 공정에서는 구리와 이종 막질 간 낮은 연마 선택비의 슬러리를 사용한다.
본 발명의 목적은 확산 방지막에 대한 구리 막의 연마 선택비를 높일 수 있는 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 구리 막에 대한 연마 속도를 높일 수 있는 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물은 극성 용매, 비극성 용매 중 하나 이상; 금속 산화물 연마제; 착화제; 산화제; 테트라졸; 및 트리아졸을 포함하고, 상기 CMP 슬러리 조성물 중 상기 트리아졸에 대한 상기 테트라졸의 중량비는 0.06 내지 0.18이고, 상기 CMP 슬러리 조성물 중 상기 산화제는 0.6 중량% 내지 1.5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 연마 방법은 본 발명의 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 연마하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 확산 방지막에 대한 구리 막의 연마 선택비를 높일 수 있는 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하였다.
본 발명은 구리 막에 대한 연마 속도를 높일 수 있는 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하였다.
반도체 디바이스 연마 공정은 구리 막을 연마하는 1차 연마 공정과 구리 막, 확산 방지막, 및 절연층을 동시에 연마하는 2차 연마 공정을 포함한다. 1차 연마 공정에서는 구리 막을 연마에 의해 빠르게 제거하고, 방지막에서 연마를 멈추도록 해야 한다. 따라서, 구리 막에 대해서는 연마 속도가 높으면서도 그와 동시에 확산 방지막에 대한 구리 막의 연마 선택비가 매우 높은 구리 배선 1차 연마용 CMP 연마 조성물이 요구된다. 확산 방지막은 탄탈륨(Ta), 질화탄탈륨(TaN) 중 하나 이상으로 형성될 수 있다. 구리 막은 구리 단독 또는 구리 합금으로 된 막을 포함할 수 있다.
본 발명자는 테트라졸과 트리아졸 간의 중량비 및 CMP 슬러리 조성물 중 산화제의 함량을 제어함으로써 구리 막에 대한 연마 속도, 및 확산 방지막에 대한 구리 막의 연마 선택비가 높음을 찾아내어 본 발명을 완성하였다. 일 구체예에서, 동일 조건에서 연마하였을 경우, 구리 막 : 확산 방지막의 연마 속도의 비는 1,000 : 1 내지 3,000 : 1, 구체적으로 1,000 : 1 내지 2,500 : 1이 될 수 있다. 상기 범위에서, 연마 선택비가 높아서 구리 막 연마 시 확산 방지막에서 연마가 잘 멈춰지도록 할 수 있다. 일 구체예에서, 구리 연마 속도는 6,000Å/분 이상, 바람직하게는 6,000 Å/분 내지 8,500Å/분이 될 수 있다. 상기 범위에서, 구리 연마 속도가 높아서 효과적인 연마가 가능할 수 있다.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 극성 용매, 비극성 용매 중 하나 이상; 금속 산화물 연마제; 착화제; 산화제; 테트라졸; 및 트리아졸을 포함하고, 상기 CMP 슬러리 조성물 중 상기 트리아졸에 대한 상기 테트라졸의 중량비(테트라졸/트리아졸)는 0.06 내지 0.18이고 상기 CMP 슬러리 조성물 중 산화제는 0.6 중량% 내지 1.5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다. 상기 중량비 및 산화제의 함량 범위에서, 구리 막에 대한 연마 속도가 높고 확산 방지막에 대한 구리 막의 연마 선택비가 높아서 확산 방지막에서 탁월한 연마 멈춤 효과가 있다. 본 발명에서는 테트라졸 대비 트리아졸이 과량으로 사용된다. 트리아졸 대비 테트라졸이 과량으로 포함되는 경우, 확산 방지막에서 연마 멈춤 효과를 볼 수 없는 문제점이 있을 수 있다. 바람직하게는 상기 중량비(테트라졸/트리아졸)는 0.1 내지 0.18, 더 바람직하게는 0.11 내지 0.18이 될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 CMP 슬러리 조성물 중 구성 성분에 대해 상세하게 설명한다.
극성 용매, 비극성 용매 중 하나 이상은 구리 막을 금속 산화물 연마제로 연마 시 마찰을 줄여줄 수 있다. 극성 용매, 비극성 용매 중 하나 이상은 물(예를 들면 초순수), 유기 아민, 유기 알코올, 유기 알코올아민, 유기 에테르, 유기 케톤 등이 될 수 있다. 바람직하게는 초순수를 사용할 수 있다. 극성 용매, 비극성 용매 중 하나 이상은 CMP 슬러리 조성물 중 잔량으로 포함될 수 있다.
금속 산화물 연마제는 구리 막을 높은 연마 속도로 연마할 수 있다. 구체적으로, 금속 산화물 연마제는 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아, 지르코니아 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특히, 실리카는 본 발명의 CMP 슬러리 조성물에서 테트라졸과 트리아졸의 중량비에 의한 효과가 잘 나오도록 할 수 있다. 실리카로 콜로이드 실리카가 사용될 수 있다.
금속 산화물 연마제는 구형의 입자로 평균 입경(D50)이 10nm 내지 150nm, 예를 들면 20nm 내지 70nm가 될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 연마 대상인 구리 막에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 스크래치가 발생하지 않게 할 수 있으며, 연마 후 구리 막의 평탄도를 높일 수 있다. 상기 "평균 입경(D50)"은 당업자에게 알려진 통상의 입경을 의미하고, 연마제를 중량 기준으로 분포시켰을 때 50 중량%에 해당되는 입자의 입경을 의미한다.
금속 산화물 연마제는 CMP 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.01 중량% 내지 10 중량%, 더 바람직하게는 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 연마 대상인 구리 막에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 스크래치가 발생하지 않게 할 수 있고, 분산 안정성이 좋을 수 있다.
착화제는 구리 연마 시 생성된 구리 산화물을 착화시키는 역할을 한다. 착화제는 구리 산화물과 킬레이트 반응함으로써 생성된 구리 산화물이 피연마층인 구리 막에 재흡착되는 것을 억제하고, 구리 막에 대한 연마 속도를 높이고, 표면 결함을 감소시킨다.
착화제로는 유기산 또는 그의 염, 아미노산 또는 그의 염, 디알콜, 트리알콜, 폴리알콜 등의 알코올류, 아민 함유 화합물 등을 포함할 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상 함께 포함될 수 있다. 착화제로는 아세트산 암모늄, 옥살산 암모늄, 포름산 암모늄, 타르타르산 암모늄, 젖산 암모늄, 글리신, 알라닌, 세린, 아스파라긴산, 글루탐산, 프롤린, 옥시프롤린, 아르기닌, 시스틴, 히스티딘, 티로신, 류신, 라이신, 메티오닌, 발린, 이소류신, 트리오닌, 트립토판, 페닐알라닌, 암모늄 사수화물, 아미노벤조트리아졸, 아미노부티르산, 아미노에틸아미노에탄올, 아미노피리딘; 카르보닐 화합물 및 그 염, 카르복시산 화합물 및 그 염, 예컨대, 하나 이상의 수산화기를 함유하는 카르복시산 화합물 및 그 염, 디카르복시산 및 그 염, 트리카르복시산 및 그 염, 폴리카르복시산 및 그 염, 하나 이상의 술폰산기 및 (아)인산기를 함유하는 카르복시산 화합물 및 그 염을 포함할 수 있다. 바람직하게는 착화제로는 아미노산 또는 그의 염, 더 바람직하게는 글리신 또는 그의 염을 포함할 수 있다.
착화제는 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.05 중량% 내지 18 중량%, 더 바람직하게는 0.1 중량% 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 연마 속도, 슬러리의 분산 안정성이 좋아지고, 구리 막의 표면 특성이 좋아질 수 있다.
산화제는 구리 막을 산화시켜 구리 막에 대한 연마가 용이하도록 하고, 구리 막의 표면을 고르게 하여 연마 이후에도 표면 거칠기가 좋도록 할 수 있다.
산화제는 무기 과화합물, 유기 과화합물, 브롬산 또는 그의 염, 질산 또는 그의 염, 염소산 또는 그의 염, 크롬산 또는 그의 염, 요오드산 또는 그의 염, 철 또는 그의 염, 구리 또는 그의 염, 희토류 금속 산화물, 전이 금속 산화물, 중크롬산 칼륨 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 "과화합물"은 하나 이상의 과산화기(-O-O-)를 포함하거나 최고 산화 상태의 원소를 포함하는 화합물이다. 바람직하게는 산화제로 과화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면 과화합물은 과산화수소, 과요오드화 칼륨, 과황산 칼슘, 페리시안 칼륨 중 하나 이상, 바람직하게는 과산화수소일 수 있다.
산화제는 CMP 슬러리 조성물 중 0.6 중량% 내지 1.5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 확산 방지막에 대한 구리 막의 연마 선택비를 향상시킬 수 있다. 산화제, 특히 산화제로 과산화수소를 상기 함량 범위로 사용하는 경우 본 발명의 트리아졸과 테트라졸 간의 중량비 범위 내에서 구리 막에 대한 연마 속도를 높일 수 있고, 구리 연마 시 확산 방지막에서 연마 멈춤 효과를 얻을 수 있다.
테트라졸은 트리아졸과 함께 본 발명의 중량비를 만족함으로써 구리 막에 대한 연마 속도를 높이고 확산 방지막에 대한 구리 막의 연마 선택비를 높여 확산 방지막에서 연마를 멈추게 할 수 있다. 테트라졸은 하기 화학식 1의 화합물을 사용할 수 있다:
<화학식 1>
(상기 화학식 1에서, R1은 수소 원자; 비치환된 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기; 비치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 아미노기(-NH2); 술폰산기, 카르복시산기, 아미노기로 치환된 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기; 아미노기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 카르복시산기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 또는 술폰산기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기이다).
바람직하게는, R1은 아미노기, 비치환된 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기, 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기가 될 수 있다. 구체적으로, R1은 아미노기, 메틸기 또는 페닐기가 될 수 있다. 예를 들면, 상기 테트라졸은 5-아미노테트라졸, 5-메틸테트라졸, 5-페닐테트라졸 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 테트라졸은 테트라졸 자체 또는 테트라졸의 염으로 CMP 슬러리 조성물에 포함될 수도 있다.
상기 테트라졸은 CMP 슬러리 조성물 중 0.0001 중량% 내지 0.05 중량%, 바람직하게는 0.0005 중량% 내지 0.02 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 연마 속도, 및 확산 방지막에 대한 구리 막의 연마 선택비가 높을 수 있다.
트리아졸은 테트라졸과 함께 본 발명의 중량비를 만족함으로써 구리 막에 대한 연마 속도를 높이고 확산 방지막에 대한 구리 막의 연마 선택비를 높여 확산 방지막에서 연마를 멈추게 할 수 있다. 트리아졸은 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3의 화합물을 사용할 수 있다:
<화학식 2>
(상기 화학식 2에서, R2, R3는 각각 독립적으로 수소 원자; 비치환된 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기; 비치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 아미노기(-NH2); 술폰산기, 카르복시산기, 아미노기로 치환된 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기; 아미노기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 카르복시산기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 또는 술폰산기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기이거나,
R2, R3이 서로 연결되어, 비치환된 탄소 수 4 내지 탄소 수 10의 아릴기 또는 치환된 탄소 수 4 내지 탄소 수 10의 아릴기를 형성한다). 이때 치환된은 하나 이상의 수소 원자가 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기로 치환되는 것을 의미한다.
<화학식 3>
(상기 화학식 3에서, R4, R5는 각각 독립적으로 수소 원자; 비치환된 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기; 비치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 아미노기(-NH2); 술폰산기, 카르복시산기, 아미노기로 치환된 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기; 아미노기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 카르복시산기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 또는 술폰산기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기이다).
바람직하게는, 상기 화학식 2에서, R2, R3은 각각 독립적으로 수소 원자, 아미노기, 아미노기로 치환된 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기 또는 아미노기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기이거나, R2, R3가 서로 연결되어 치환된 탄소 수 4 내지 탄소 수 10의 아릴기를 형성할 수 있다. 더 바람직하게는, R2, R3은 각각 독립적으로 수소이거나 서로 연결되어 치환된 탄소 수 4 내지 탄소 수 10의 아릴기를 형성할 수 있다. 예를 들면, 트리아졸은 5-메틸벤조트리아졸, 4-메틸벤조트리아졸 등을 포함하는 메틸벤조트리아졸(톨릴트리아졸), 에틸 벤조트리아졸, 프로필 벤조트리아졸, 부틸 벤조트리아졸, 펜틸 벤조트리아졸, 헥실 벤조트리아졸 등을 포함하는 벤조트리아졸계 화합물, 1,2,4-트리아졸, 1,2,3-트리아졸 등이 될 수 있다. 트리아졸은 트리아졸 자체 또는 트리아졸의 염으로 CMP 슬러리 조성물에 포함될 수도 있다.
상기 화학식 3에서 R4, R5는 각각 독립적으로, 수소 원자, 아미노기, 아미노기로 치환된 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기 또는 아미노기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기일 수 있다.
트리아졸은 CMP 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 0.1 중량%, 바람직하게는 0.005 중량% 내지 0.08 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 연마 속도, 및 확산 방지막에 대한 구리 막의 연마 선택비가 높을 수 있다.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 pH가 5 내지 9, 바람직하게는 6 내지 8이 될 수 있다. 상기 범위에서, 구리 막의 부식을 방지할 수 있다.
CMP 슬러리 조성물은 상기 pH를 맞추기 위해 pH 조절제를 더 포함할 수도 있다. pH 조절제는 무기산 예를 들면 질산, 인산, 염산, 황산 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 유기산 예를 들면 pKa 값이 6 이하인 유기산으로 예를 들면 초산, 시트르산 중 하나 이상을 포함할 수 있다. pH 조절제는 염기 예를 들면 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 탄산나트륨, 탄산칼륨 등을 포함할 수 있다.
CMP 슬러리 조성물은 계면활성제, 분산제, 개질제, 표면활성제 등의 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 연마 방법은 본 발명의 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 연마하는 단계를 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.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
극성 용매: 초순수
금속 산화물 연마제: 평균 입경이 25nm인 실리카(Nalco社, DVSTS027)
착화제: 글리신
산화제: 과산화수소
테트라졸; 5-아미노테트라졸, 5-메틸테트라졸, 5-페닐테트라졸
트리아졸; 5-메틸벤조트리아졸, 4-메틸벤조트리아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸
pH 조절제: 질산, 수산화칼륨
실시예
1
슬러리 총 중량에 대하여, 금속 산화물 연마제 0.1 중량%, 글리신 1.2 중량%를 함유하며, 산화제, 테트라졸, 트리아졸을 하기 표 1의 종류 및 함량으로 혼합하고, 나머지는 초순수를 첨가하여 슬러리 조성물을 제조하였다. 슬러리 조성물의 pH 조절은 질산 또는 수산화칼륨을 사용하며 pH는 7이 되도록 하였다.
실시예
2 내지
실시예
10
실시예 1에서, 산화제, 테트라졸, 트리아졸의 종류 및/또는 함량을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예
1 내지
비교예
5
실시예 1에서, 산화제, 테트라졸, 트리아졸의 종류 및/또는 함량을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하였다.
| 산화제 (중량%) |
테트라졸 | 트리아졸 | 중량비* | |||
| 종류 | 중량% | 종류 | 중량% | |||
| 실시예 1 | 1.07 | 5-아미노테트라졸 | 0.001 | 5-메틸벤조트리아졸 | 0.0067 | 0.149 |
| 실시예 2 | 1.07 | 5-아미노테트라졸 | 0.0031 | 5-메틸벤조트리아졸 | 0.02 | 0.155 |
| 실시예 3 | 1.07 | 5-페닐테트라졸 | 0.0012 | 5-메틸벤조트리아졸 | 0.0067 | 0.179 |
| 실시예 4 | 1.07 | 5-아미노테트라졸 | 0.001 | 4-메틸벤조트리아졸 | 0.0067 | 0.149 |
| 실시예 5 | 1.1 | 5-아미노테트라졸 | 0.0015 | 1,2,3-트리아졸 | 0.0104 | 0.144 |
| 실시예 6 | 1.07 | 5-아미노테트라졸 | 0.001 | 1,2,4-트리아졸 | 0.0067 | 0.149 |
| 실시예 7 | 1.07 | 5-메틸테트라졸 | 0.0008 | 5-메틸벤조트리아졸 | 0.0067 | 0.119 |
| 실시예 8 | 1.07 | 5-아미노테트라졸 | 0.0014 | 5-메틸벤조트리아졸 | 0.0088 | 0.159 |
| 실시예 9 | 0.6 | 5-아미노테트라졸 | 0.001 | 5-메틸벤조트리아졸 | 0.0067 | 0.149 |
| 실시예 10 | 1.5 | 5-아미노테트라졸 | 0.001 | 5-메틸벤조트리아졸 | 0.0067 | 0.149 |
| 비교예 1 | 0.57 | 5-아미노테트라졸 | 0.001 | 5-메틸벤조트리아졸 | 0.0067 | 0.149 |
| 비교예 2 | 1.6 | 5-아미노테트라졸 | 0.001 | 5-메틸벤조트리아졸 | 0.0067 | 0.149 |
| 비교예 3 | 1.07 | 5-아미노테트라졸 | 0.001 | 5-메틸벤조트리아졸 | 0.02 | 0.05 |
| 비교예 4 | 1.07 | 5-아미노테트라졸 | 0.001 | 5-메틸벤조트리아졸 | 0.0052 | 0.192 |
| 비교예 5 | 0.57 | 5-아미노테트라졸 | 0.001 | 5-메틸벤조트리아졸 | 0.0052 | 0.192 |
*중량비: CMP 슬러리 조성물 중 트리아졸에 대한 테트라졸의 중량비
실시예와 비교예에서 제조한 슬러리 조성물에 대하여 연마 평가를 하였다. 실시예와 비교예에서 제조한 슬러리 조성물을 사용하여 90초 동안 또는 150초 동안 연마하고 연마에 의해 제거된 두께 변화로부터 연마 속도를 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
연마기 모델: 300mm Reflexion LK(AMAT社)
패드 타입(pad type): VP6000(DOW社)
플레이트 속도(platen speed): 98rpm
압력: 3psi
슬러리 플로우: 250ml/분
연마 대상: 구리가 증착된 폭 12인치의 패턴 웨이퍼(확산 방지막 탄탈륨(Ta)을 250Å 증착)
| 90초 연마 | 150초 연마 | |||||
| 구리 연마 속도 (Å/min) |
탄탈륨 막 연마 속도 (Å/min) |
연마 선택비* | 구리 연마 속도 (Å/min) |
탄탈륨 막 연마 속도 (Å/min) |
연마 선택비* | |
| 실시예 1 | 6994 | 3.0 | 2331 : 1 | 7040 | 2.3 | 3061 : 1 |
| 실시예 2 | 6152 | 5.1 | 1206 : 1 | 6200 | 4.8 | 1292 : 1 |
| 실시예 3 | 6450 | 5.8 | 1112 : 1 | 6530 | 5.4 | 1209 : 1 |
| 실시예 4 | 6564 | 4.8 | 1368 : 1 | 6612 | 4.5 | 1469 : 1 |
| 실시예 5 | 6002 | 5.9 | 1017 : 1 | 6062 | 5.3 | 1144 : 1 |
| 실시예 6 | 6916 | 6.0 | 1153 : 1 | 6930 | 5.8 | 1195 : 1 |
| 실시예 7 | 6650 | 5.9 | 1127 : 1 | 6730 | 5.6 | 1202 : 1 |
| 실시예 8 | 8142 | 6.5 | 1253 : 1 | 8230 | 6.1 | 1349 : 1 |
| 실시예 9 | 6778 | 6.0 | 1130 : 1 | 6795 | 5.8 | 1172 : 1 |
| 실시예 10 | 7058 | 5.9 | 1196 : 1 | 7105 | 5.5 | 1292 : 1 |
| 비교예 1 | 6992 | 250 초과 | 27.97 : 1 | 7008 | 250 초과 | 28.03 : 1 |
| 비교예 2 | 7298 | 250 초과 | 29.19 : 1 | 7325 | 250 초과 | 29.30 : 1 |
| 비교예 3 | 6334 | 250 초과 | 25.34 : 1 | 6352 | 250 초과 | 25.41 : 1 |
| 비교예 4 | 6424 | 250 초과 | 25.70 : 1 | 6485 | 250 초과 | 25.94 : 1 |
| 비교예 5 | 6700 | 250 초과 | 26.80 : 1 | 6725 | 250 초과 | 26.90 : 1 |
*연마 선택비 = 구리 연마 속도 : 탄탈륨 연마 속도
상기 표 2에서와 같이, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 구리 막에 대한 연마 속도도 높고 확산 방지막에 대한 구리 막의 연마 선택비도 높았다. 또한 90초 연마 대비 가혹 조건인 150초 연마에서도 동일한 효과를 나타내었다.
반면에, 본 발명의 트리아졸과 테트라졸 간의 중량비와 산화제 함량을 벗어나는 비교예 1 내지 비교예 5는 구리 막에 대한 연마 속도가 높지 않거나 90초 연마 시 SEM으로 단면을 분석하였을 때 연마 시작 후 30초 이내에 이미 250Å 두께의 탄탈륨이 모두 연마에 의해 제거됨으로써 확산 방지막에 대한 구리 막의 연마 선택비가 높지 않았다.
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 (9)
- 극성 용매, 비극성 용매 중 하나 이상; 금속 산화물 연마제; 착화제; 산화제; 테트라졸; 및 트리아졸을 포함하는 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물이고,
상기 테트라졸은 상기 CMP 슬러리 조성물 중 0.0001 중량% 내지 0.05 중량%로 포함되고,
상기 트리아졸은 상기 CMP 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 0.1 중량%로 포함되고,
상기 CMP 슬러리 조성물 중 상기 트리아졸에 대한 상기 테트라졸의 중량비는 0.06 내지 0.18이고,
상기 CMP 슬러리 조성물 중 상기 산화제는 0.6 중량% 내지 1.5 중량%로 포함되고,
상기 CMP 슬러리 조성물은 pH가 5 내지 9인 것인, 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 트리아졸은 5-메틸벤조트리아졸, 4-메틸벤조트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 1,2,3-트리아졸 중 1종 이상을 포함하는 것인, 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 테트라졸은 5-아미노테트라졸, 5-메틸테트라졸, 5-페닐테트라졸 중 1종 이상을 포함하는 것인, 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 산화제는 과화합물을 포함하는 것인, 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 착화제는 아미노산 또는 그의 염을 포함하고, 상기 착화제는 상기 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 내지 20 중량%로 포함되는 것인, 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
- 삭제
- 제1항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물을 이용한 연마 방법.
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