KR102308353B1 - 구리 배리어층 연마용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법 - Google Patents

구리 배리어층 연마용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법 Download PDF

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Abstract

연마제, 산화제, 착화제, 부식 억제제 및 폴리비닐피롤리돈을 포함한 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물이며, 상기 폴리비닐피롤리돈이 상기 조성물 중에 0.001 내지 0.01중량% 포함되는 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법이 개시된다.

Description

구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법{CMP SLURRY COMPOSITION FOR POLISHING COPPER BARRIER LAYER AND METHOD FOR POLISHING USING THE SAME}
구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법에 관한 것이다.
반도체 집적 회로(이하,　LSI라 함)의 고집적화, 고성능화에 따라 새로운 미세 가공　기술이 개발되고 있다. 화학 기계　연마(이하, CMP라 함)법도 그 중 하나이며, LSI　제조　공정, 특히 다층　배선 형성　공정에 있어서 층간　절연막의 평탄화, 금속　플러그　형성, 및 매립　배선　형성　등에 있어서 빈번하게 이용되는 기술이다. CMP 공정이란 반도체 제조 시 웨이퍼 표면을 연마　패드(pad)와 슬러리　조성물을　이용하여 평탄화시키는 것으로, 연마　패드 및 웨이퍼를 접촉시킨 다음 연마　패드와 웨이퍼를 회전 및 직선　운동을 혼합한 오비탈 운동을 실시하면서 연마제가 포함된 슬러리　조성물을　이용하여 연마하는 공정이다.
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　에칭법에 의한 미세 가공이 곤란하다. 따라서,　미리 홈이 형성되어 있는 절연막 상에 구리 또는 구리　합금　박막을 퇴적하여 매립하고, 홈 부분 이외의 구리 또는 구리　합금의　박막을 CMP에 의해 제거하여 매립　배선을 형성하는, 소위 다마신(damascene)법이 주로 이용되고 있다.
구리 또는 구리 합금의 배선 형성에 있어서, 구리 또는 구리 합금의 하층에는 절연막으로의 구리 이온 확산 방지를 위해 배리어층이 형성되어 있고, 배리어층의 재료로는 탄탈륨, 루테늄 등이 사용되고 있다. 따라서, 구리 또는 구리 합금이 매립된 배선 부분 이외에서는 노출된 배리어층을 CMP에 의해 제거할 필요가 있다.
또한, 최근 보다 저유전율이며 강도가 작은 절연막(이하, low-k막 또는 저유전체막이라 함)이 사용되고 있다. 이것은, 최첨단의 디바이스에서는 배선간의 거리가 가깝기 때문에, 유전율이 높은 절연막을 사용하였을 때에는 배선 사이에서의 전기적 불량이 야기될 수 있기 때문이다. 이러한 저유전체막은 강도가 매우 약하므로, CMP의 가공 시에 과잉으로 깎여 버리는 문제가 있다. 따라서, 구리 및 배리어층의 연마 시 피연마막에 대한 연마 속도를 높게 유지하면서, 저유전체막에 대한 연마 속도를 충분히 억제할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 구리 및 배리어층에 대한 연마 속도를 높게 유지하면서 저유전체막에 대한 연마 속도를 낮추고, 표면 특성을 개선할 수 있는 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물을 사용한 연마 방법을 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면, 연마제, 산화제, 착화제, 부식 억제제 및 폴리비닐피롤리돈을 포함한 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물이며, 상기 폴리비닐피롤리돈이 상기 조성물 중에 0.001 내지 0.01중량% 포함되는 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물이 제공된다.
상기 폴리비닐피롤리돈은 상기 조성물 중에 0.002 내지 0.008중량% 포함될 수 있다.
상기 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물은 상기 연마제 0.01 내지 20중량%; 상기 산화제 0.01 내지 10중량%; 상기 착화제 0.01 내지 20중량%; 상기 부식 억제제 0.001 내지 2중량%; 상기 폴리비닐피롤리돈 0.001 내지 0.01중량%; 및 잔량의 용매를 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상술한 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물을 이용한 연마 방법이 제공된다.
본 발명은 구리 및 배리어층에 대한 연마 속도를 높게 유지하면서 저유전체막에 대한 연마 속도를 낮추고, 표면 특성을 개선할 수 있는 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 사용한 연마 방법을 제공하였다.
일 측면에 따르면, 상술한 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물은 연마제, 산화제, 착화제, 부식 억제제 및 폴리비닐피롤리돈을 포함하며, 상기 폴리비닐피롤리돈은 상기 CMP 슬러리 조성물 중에 0.001 내지 0.01중량%로 포함된다.
이하, 상기 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물의 구성 성분에 대해 상세하게 설명한다.
연마제
연마제는 구리 및 배리어층을 높은 연마 속도로 연마할 수 있다.
연마제는, 예를 들어 금속 산화물 연마제를 포함할 수 있고, 금속 산화물 연마제는, 예를 들어 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아 및 지르코니아 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 연마제로는 실리카, 예를 들어 콜로이드 실리카가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
연마제는 구형 또는 비구형의 입자로서, 1차 입자의 입경이 10 내지 150nm, 예를 들면 20 내지 70nm가 될 수 있다. 상기 범위에서 구리 및 배리어층에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 표면 특성을 개선할 수 있다.
연마제는 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 내지 20중량%, 예를 들면 0.1 내지 15중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 구리 및 배리어층에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 표면 특성을 개선할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 연마제는 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물 중 1 내지 10중량%로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
산화제
산화제는 구리 및 배리어층을 산화시켜 연마가 용이하도록 하고, 구리 및 배리어층의 표면을 고르게 할 수 있다.
산화제는, 예를 들어 무기 과화합물, 유기 과화합물, 브롬산 또는 이의 염, 질산 또는 이의 염, 염소산 또는 이의 염, 크롬산 또는 이의 염, 요오드산 또는 이의 염, 철 또는 이의 염, 구리 또는 이의 염, 희토류 금속 산화물, 전이 금속 산화물, 중크롬산 칼륨 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, "과화합물"이란 하나 이상의 과산화기(-O-O-)를 포함하거나 최고 산화 상태의 원소를 포함하는 화합물이다. 일 구현예에 따르면, 산화제로 과화합물을 사용할 수 있으며, 예를 들어 산화제로 과산화수소, 과요오드화칼륨, 과황산칼슘, 페리시안칼륨 등을 사용할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 산화제로 과산화수소를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
산화제는 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 내지 10중량%, 예를 들어 0.1 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 구리 및 배리어층에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 표면 특성을 개선할 수 있다.
착화제
착화제는 구리 및 배리어층 연마 시 발생되는 금속 이온을 킬레이팅시키고, 생성된 금속 산화물을 킬레이팅시킨다. 이를 통해, 금속 산화물이 피연마층에 재흡착되는 것을 억제하고, 구리 및 배리어층에 대한 연마 속도를 증가시키며, 표면 결함을 감소시킬 수 있다.
착화제는, 예를 들어 유기산 또는 이의 염, 아미노산 또는 이의 염, 디알코올, 트리알코올, 폴리알코올 등의 알코올류, 아민 함유 화합물 및 인산염 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 착화제로 아미노산을 사용할 수 있다. 여기서, "유기산"이란 아미노산 대비 아미노기(-NH2)를 갖지 않는 산을 의미한다. 착화제로 아미노산을 사용하는 경우, 유기산 또는 이의 염, 또는 인산염을 사용하는 경우보다 구리 및 배리어층에 대한 연마 속도를 높일 수 있다.
유기산은 카르복시산기를 1개 이상(예를 들면, 1개 또는 2개) 갖는 유기 카르복시산을 포함할 수 있다. 유기산은, 예를 들어 글리콜산, 락트산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 펜탄산, 헥산산, 포름산, 살리실산, 디메틸부티르산, 옥탄산, 벤조산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디르산, 피메르산 등의 포화산, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 프탈산, 시트르산 등을 포함할 수 있다. 유기산의 염은, 예를 들어 암모늄 시트레이트, 암모늄 아세테이트 등을 포함할 수 있다.
아미노산은, 예를 들어 글리신, 알라닌, 세린, 아스파라긴, 글루탐산, 프롤린, 옥시프롤린, 아르기닌, 시스틴, 히스티딘, 티로신, 류신, 라이신, 메티오닌, 발린, 이소류신, 트리오닌, 트립토판 및 페닐알라닌 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 아미노산으로 글리신을 사용할 수 있으며, 이때 구리 및 배리어층의 연마 속도가 더욱 개선될 수 있다.
인산염으로는, 예를 들어 트리암모늄 포스페이트, 트리암모늄 포스페이트 트리하이드레이트 등을 사용할 수 있다.
착화제는 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 내지 20중량%, 예를 들어 0.1 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 구리 및 배리어층에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 표면 특성을 개선할 수 있다.
부식 억제제
부식 억제제는 구리 및 배리어층 연마 시 디싱을 개선할 수 있다. 부식 억제제는, 예를 들어 트리아졸 및 테트라졸 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
트리아졸로는 하기 화학식 1 또는 2의 화합물을 포함할 수 있고, 테트라졸로는 하기 화학식 3의 화합물을 포함할 수 있다:
Figure 112018098601377-pat00001
.
상기 화학식 1 중 R1, R2, 상기 화학식 2 중 R4, R5 및 상기 화학식 3 중 R7은 각각 독립적으로 수소; 아미노기; 카르복시산기; 술폰산기; 아미노기, 카르복시산기 및 술폰산기 중 적어도 하나로 치환되거나 비치환된 C1-10알킬기; 또는 아미노기, 카르복시산기 및 술폰산기 중 적어도 하나로 치환되거나 비치환된 C6-10아릴기이되, 상기 R1 및 R2은 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6-10아릴기를 형성할 수 있고, 상기 화학식 1 중 R3 및 상기 화학식 2 중 R6은 수소 또는 히드록시기이다.
트리아졸은, 예를 들어 벤조트리아졸, 5-메틸벤조트리아졸, 4-메틸벤조트리아졸 등을 포함하는 메틸벤조트리아졸(톨릴트리아졸), 에틸 벤조트리아졸, 프로필 벤조트리아졸, 부틸 벤조트리아졸, 펜틸 벤조트리아졸, 헥실 벤조트리아졸, 히드록시 벤조트리아졸 등을 포함하는 벤조트리아졸계 화합물, 1,2,4-트리아졸, 1,2,3-트리아졸 등을 포함할 수 있다.
테트라졸은, 예를 들어 5-아미노테트라졸, 5-메틸테트라졸, 5-페닐테트라졸 등을 포함할 수 있다.
트리아졸 또는 테트라졸은 트리아졸 자체 또는 트리아졸의 염, 또는 테트라졸 자체 또는 테트라졸의 염으로 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물에 포함될 수 있다.
부식 억제제는 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물 중 0.001 내지 2중량%, 예를 들어 0.01 내지 1중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 구리 및 배리어층에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 표면 특성을 개선할 수 있다.
폴리비닐피롤리돈
폴리비닐피롤리돈은 구리 및 배리어층 연마 시, 저유전체막 상에 선택적으로 흡착되어 구리 및 배리어층에 대한 연마 속도를 높게 유지하면서 저유전체막에 대한 연마 속도를 낮추고, 표면 특성을 개선할 수 있다.
폴리비닐피롤리돈은 중량 평균 분자량이 10 내지 1,000,000일 수 있다. 상기 범위에서 구리 및 배리어층에 대한 연마 속도를 높게 유지하면서 저유전체막에 대한 연마 속도를 낮추고, 표면 특성을 개선할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 폴리비닐피롤리돈은 중량 평균 분자량이 1,000 내지 1,000,000(예를 들면, 2,500 내지 360,000)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
폴리비닐피롤리돈은 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물 중에 0.001 내지 0.01중량% 포함된다. 폴리비닐피롤리돈의 함량이 0.001중량% 미만이면 저유전체막에 대한 연마 속도를 낮출 수 없어 표면 특성을 개선할 수 없고, 폴리비닐피롤리돈의 함량이 0.01중량% 초과이면 저유전체막의 연마 속도를 현저히 낮추기 때문에 표면 특성을 악화시킬 수 있다. 일 구현예에 따르면, 폴리비닐피롤리돈은 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물 중에 0.002 내지 0.008중량%로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 용매는 구리 및 배리어층을 연마제로 연마할 때 마찰을 줄여줄 수 있다.
용매로는, 예를 들어 물(예를 들면, 초순수 또는 탈이온수), 유기 아민, 유기 알코올, 유기 알코올 아민, 유기 에테르, 유기 케톤 등이 사용될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 용매로서 초순수 또는 탈이온수가 사용될 수 있다. 용매는 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물 중 잔량으로 포함될 수 있다.
구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물은 pH가 8 내지 12, 예를 들어 9 내지 11이 될 수 있다. 상기 범위에서, 구리 및 배리어층의 부식을 방지할 수 있다.
구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물은 상기 pH를 맞추기 위해 pH 조절제를 더 포함할 수 있다. pH 조절제는, 예를 들어 무기산(예를 들면, 질산, 인산, 염산, 황산 등) 및 유기산(예를 들면, pKa 값이 6 이하인 유기산으로, 예를 들면 초산, 시트르산 등) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. pH 조절제는, 예를 들어 염기, 예를 들면 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 탄산나트륨 및 탄산칼륨 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물은 계면활성제, 분산제, 개질제, 표면활성제 등의 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상술한 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물은 구리 배선층, 배리어층 및 저유전체막을 갖는 연마 대상물의 연마에 사용될 수 있다.
배리어층에 포함되는 재료로는, 예를 들어 탄탈, 티타늄, 텅스텐, 알루미늄, 니켈, 백금, 루테늄, 이리듐, 로듐 등을 들 수 있다. 이들은 합금 또는 금속 화합물의 형태로 배리어층에 포함될 수도 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 배리어층에 포함되는 재료는 루테늄일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
저유전체막에 포함되는 재료로는, 예를 들어 비유전율이 3.5 내지 2.0 정도인 소위 low-k라 약칭되는 것을 들 수 있고, 예를 들어 탄화 산화 실리콘(SiOC), 불소 함유 실리콘 산화물(SiOF), 유기 폴리머 등을 들 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상술한 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물을 이용한 연마 방법이 개시된다.
이하, 실시예를 들어 본 발명의 일 구현예를 따르는 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며, 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
(A) 연마제: PL-3(후소 가가쿠 고교社(Fuso Chemical Co., Ltd.))
(B) 산화제: 과요오드산칼륨(대정화금)
(C) 착화제: 말릭산(대정화금)
(D) 부식 억제제: 1,2,4-트리아졸(시그마-알드리치(Sigma-Aldrich))
(E) 폴리비닐피롤리돈: PVP40(시그마-알드리치)
(F) 폴리에틸렌글리콜: Kollisolv® PEG E 300(시그마-알드리치)
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4
하기 표 1의 조성이 100중량%가 되도록 잔량은 초순수를 부가하여 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에서 (A) 내지 (F)의 사용량 단위는 중량%이다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
(A) 5 5 5 5 5 5 5 5
(B) 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
(C) 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
(D) 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004
(E) 0.005 0.002 0.008 0.01 0 0.0005 0.015 0
(F) 0 0 0 0 0 0 0 0.003
실시예와 비교예에서 제조한 구리 배리어층 연마용 CMP에 대하여 연마 평가를 하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 구리 연마 속도: 실리콘 산화막 상에 구리막이 적층된 지름 300mm의 블랭킷 웨이퍼(blanket wafer) 연마 대상에 대하여 하기 조건으로 연마시킨 후, 연마 전후의 면저항 변화를 식각된 두께로 환산함으로써 연마 속도를 계산하였다.
연마기: Reflexion LK 300mm(AMAT社)
연마 패드: VP6000(Nextplanar社)
연마 시간: 블랭킷 연마량에 따라 연마 시간 변경
head rpm: 87rpm
platen rpm: 98rpm
flow rate: 250mL/min
pressure: 1.0psi
연마량 측정: 면저항 측정기
연마 패턴: MIT 754 pattern(Ta BM)(Adventec社)
(2) 배리어층 연마 속도: 실리콘 산화막 상에 루테늄막이 적층된 지름 300mm의 블랭킷 웨이퍼를 (1)에서와 동일한 방법으로 연마한 후, 연마 전후의 면저항 변화를 식각된 두께로 환산함으로써 연마 속도를 계산하였다.
(3) 저유전체막 연마 속도: 실리콘 산화막 상에 블랙 다이아몬드(등록 상표, BDIIx)막이 적층된 지름 300mm의 블랭킷 웨이퍼를 (1)에서와 동일한 방법으로 연마한 후, 연마 전후의 면저항 변화를 식각된 두께로 환산함으로써 연마 속도를 계산하였다.
(4) 이로젼 및 프로트루젼: 지름 300mm의 MIT 754 pattern(Ta BM)(Adventec社) 웨이퍼를 (1)에서와 동일한 방법으로 연마한 후 패턴의 프로파일을 SEM(HITACH社, S-4800)으로 측정하였다. 스캔 속도는 100㎛/초, 스캔 길이는 2mm로 하였다. 이로젼은 50×1㎛의 트렌치에 대해 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
구리 연마 속도 (Å/분) 200 200 200 200 200 200 200 200
배리어층 연마 속도 (Å/분) 50 50 50 50 50 50 50 50
저유전체막 연마 속도 (Å/분) 300 340 300 100 360 360 50 360
이로젼 (nm) 25 35 25 35 40 40 25 40
프로트루젼 발생 여부 × × × × × × ○ ×
상기 표 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물은 구리 및 배리어층에 대한 연마 속도가 높으면서 저유전체막에 대한 연마 속도가 낮은 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물은 표면 특성을 개선할 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 (4)

  1. 연마제 0.01 내지 20중량%, 산화제 0.01 내지 10중량%, 착화제 0.01 내지 20중량%, 부식 억제제 0.001 내지 2중량% 및 폴리비닐피롤리돈 0.002 내지 0.008중량%를 포함하는 것인, 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항의 구리 배리어층 연마용 CMP 슬러리 조성물을 이용한 연마 방법.
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KR101095615B1 (ko) * 2008-05-13 2011-12-19 주식회사 엘지화학 Ｃｍｐ 슬러리
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