KR20060044392A - 연마용 조성물 및 연마방법 - Google Patents

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Abstract

연마용 조성물은 알루미나, 착화제 및 산화제를 함유한다. 착화제는 α-아미노산, 암모니아 및 암모늄염으로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다. 연마용 조성물은 배선구를 갖는 수지부 및 적어도 배선구가 덮이도록 수지부의 위에 배설된 도체층을 구비한 연마대상물을 연마하는 용도에 적합하게 쓰일 수 있다.
연마용 조성물, 알루미나, 착화제, 산화제

Description

연마용 조성물 및 연마방법{Polishing composition and polishing method}
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 연마방법을 설명하기 위한 연마대상물의 단면도이다.
본 발명은, 예를 들면 회로기판의 도체배선을 형성하기 위한 연마에 이용되는 연마용 조성물 및 그러한 연마용 조성물을 이용한 연마방법에 관한 것이다.
근래, LSI의 고속화 및 고집적화에 따라, IC, 트랜지스터 등이 탑재되는 반도체 패키지 기판 등의 회로기판은 다기능 및 고기능일 것이 요구되고 있다. 회로기판의 도체배선을 형성하는 방법으로는 화학기계연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 기술을 이용한 다마신 프로세스가 광범위하게 쓰이고 있다. 도체배선의 형성시에는 먼저, 배선구(트렌치, trench)를 갖는 수지부의 위에 적어도 배선구가 덮이도록 도체층을 형성한다. 그 후, 인접하는 배선구들간의 수지부의 부분이 노출되도록 적어도 배선구의 밖에 위치하는 도체층 부분을 연마에 의해 제거한 다. 이렇게 하여 배선구의 속에 위치하는 도체층 부분의 적어도 일부가 수지부의 위에 남고, 그 남은 도체층 부분이 도체배선으로 기능한다. 도체배선을 형성하기 위한 연마로는, 예를 들면 일본 특개평 2003-257910호 공보에 개시된 연마용 조성물이 이용된다. 그 연마용 조성물은 지립(숯돌가루), 구리킬레이트제, 구리에칭제 및 산화제를 함유한다.
도체배선을 형성하기 위한 연마 효율을 향상시키기 위해서는 단위시간당 도체층의 연마량(도체층의 연마속도)을 높이는 것뿐만 아니라, 단위시간당 수지부의 연마량(수지부층의 연마속도)을 높이는 것도 중요하다. 하지만, 일본 특개평 2003-257910호 공보에 기재된 연마용 조성물은 도체층을 높은 연마능률로 연마할 수는 있지만, 수지부를 높은 연마능률로 연마할 수는 없다. 그래서, 도체배선을 형성하기 위한 연마에 있어서 그 연마용 조성물을 이용한 경우에는 도체층의 연마속도는 높아지지만, 수지부의 연마속도는 그다지 향상되지 않는다.
본 발명의 목적은 도체층의 연마속도 및 수지부의 연마속도를 높일 수 있는 연마용 조성물을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 배선구를 갖는 수지부와, 적어도 배선구가 덮이도록 수지부의 위에 배치된 도체층을 포함한 연마대상물을 연마하는 용도로 이용되는 연마용 조성물을 제공한다. 이 연마용 조성물은 알루미나, 착화제, 산화제 및 물을 함유한다.
본 발명은 또한 연마방법을 제공한다. 이 연마방법은 상기 연마용 조성물을 제조하는 단계 및 그 제조한 연마용 조성물을 이용하여 상기 연마대상물을 연마하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 일실시형태를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
먼저, 회로기판의 도체배선 14 (도 2 참조) 를 형성하는 방법에 대해 설명한다.
도체배선 14를 형성하는 경우, 먼저 도 1에 도시된 바와 같이 기판 10의 위에 배설되어 배선구 12를 갖는 절연성 수지층 11 (수지부) 의 위에 도체층 13을 형성한다. 기판 10은, 예를 들면 세라믹스 또는 금속으로 이루어진다. 수지층 11은 유리에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 종이에폭시 수지, 베이클라이트 수지 가운데 어느 것으로 형성되어도 좋다. 배선구 12는 소정 설계 패턴을 갖기 위해, 예를 들면 공지의 식각 기술 및 패턴 에칭 기술에 의해 형성된다. 도체층 13은 적어도 배선구 12가 덮이도록 수지층 11의 위에 배설된다. 도체층 13은 예를 들면 물리기상증착(PVD), 화학기상증착(CVD) 또는 도금에 의해 형성되고, 구리, 구리-알루미나 합금, 구리-티탄 합금 등의 구리 함유 재료로 이루어진다.
다음, 인접하는 배선구 12들 사이의 수지층 11의 부분이 노출되도록 적어도 배선구 12의 밖에 위치하는 도체층 13의 부분을 연마하여 제거한다. 이에 의해, 배 선구 12의 가운데에 위치하는 도체층 13의 부분의 적어도 일부가 수지층 11의 위에 남고, 그 남은 도체층 13의 부분이 도체배선 14로서 기능한다. 도 2와 같이, 연마 후에는 도체배선 14 및 수지층 11의 윗면이 노출되어 있다. 그 노출된 도체배선 14 및 수지층 11의 윗면은 서로 면 하나이고, 또한 양자 모두 평활하다. 도체배선 14를 형성하기 위한 연마는 1회의 연마 단계로 행해진다. 본 실시형태에 따른 연마용 조성물은 알루미나, 착화제, 산화제 및 물을 함유하고, 도체배선 14를 형성하기 위한 연마에 이용될 수 있다.
연마용 조성물 중의 알루미나는 연마대상물을 기계적으로 연마하는 작용을 갖는다. 연마용 조성물에 포함되는 알루미나는 수산화알루미늄을 열처리 후에 분쇄 및 분급하여 제조되어도 좋고, 콜로이드성 알루미나 또는 건식 알루미나(fumed alumina)이어도 좋다. 연마용 조성물은 2종류의 서로 다른 알루미나를 포함해도 좋다.
연마용 조성물 중의 알루미나의 함유량은 도체층 13 및 수지층 11의 연마속도 향상의 관점에서는 바람직하게는 0.1 질량% 이상, 보다 바람직하게는 1 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 5 질량% 이상, 가장 바람직하게는 7 질량% 이상이다. 한편, 연마용 조성물 중의 각 성분의 분쇄성 및 용해성 향상의 관점에서는, 알루미나의 함유량은 바람직하게는 50 질량% 이하, 보다 바람직하게는 30 질량% 이하, 가장 바람직하게는 20 질량% 이하이다.
연마용 조성물에 포함되는 알루미나가 건식 알루미나 및 콜로이드성 알루미 나 이외의 알루미나인 경우, 전기저항법 (Coulter법) 으로 측정되는 알루미나의 평균입자크기는 수지층 11의 연마속도 향상의 관점에서는 0.1㎛ 이상이 바람직하고, 1㎛ 이상이 보다 바람직하다. 한편, 연마대상물에 스크래치(선상의 손상)가 발생하는 것을 억제하는 관점에서는 전기저항법으로 측정되는 알루미나의 평균입자크기는 50㎛ 이하가 바람직하고, 10㎛ 이하가 보다 바람직하다.
연마용 조성물에 포함되는 알루미나가 건식 알루미나 또는 콜로이드성 알루미나인 경우, 레이저 광회절법으로 측정되는 알루미나의 평균입자크기는 수지층 11의 연마속도 향상의 관점에서는 0.1㎛ 이상이 바람직하다. 한편, 연마대상물에 스크래치가 발생하는 것을 억제하는 관점에서는 레이저 광회절법으로 측정되는 알루미나의 평균입자크기는 10㎛ 이하가 바람직하고, 1㎛ 이하가 보다 바람직하다.
연마용 조성물 중의 착화제는 도체층 13의 연마에 의해 연마용 조성물 중에 생기는 금속을 포착하여 도체층 13의 연마를 촉진하는 작용을 갖는다. 연마용 조성물에 포함되는 착화제는 수산, 구연산, 호박산, 말레인산, 주석산 등의 유기산, 글리신, 알라닌 등의 α-아미노산, 에틸렌디아민, 트리에틸렌테트라아민 등의 다가 아민, 암모니아 및 암모늄염으로부터 선택되는 적어도 하나의 화학종도 좋다. 바람직한 착화제는 도체층 13을 구성하는 재료의 종류에 따라 다르지만, 도체층 13이 구리로 이루어지는 경우에는 구리의 연마를 촉진하는 작용이 강한 점에서, α-아미노산, 암모니아 또는 암모늄염이 바람직하다.
연마용 조성물이 착화제로서 암모니아 및 암모늄염으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 경우에는, 착화제의 함유량에 따라서는 도체층 13의 표면에 부식이 생길 염려가 있다. 또, 연마용 조성물이 착화제로서 α-아미노산을 함유하는 경우에는, 착화제의 함유량에 따라서는 연마용 조성물이 착화제로서 암모니아 및 암모늄염으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 경우에 비해, 구리의 연마속도가 크게 되지 않는다. 따라서, 도체층 13의 부식 억제 및 구리의 연마속도 향상 모두를 확보하기 위해서, 연마용 조성물에는 암모니아 및 암모늄염으로부터 선택되는 적어도 하나의 화학종과 α-아미노산이 착화제로서 포함되는 것이 바람직하다.
α-아미노산의 구체예로는 글리신, 알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 알로이소류신, 세린, 트레오닌, 알로트레오닌, 시스테인, 메티오닌, 페닐알라닌, 트립토판, 티로신, 프롤린 및 시스틴 등의 중성 아미노산, 글루타민산, 아스파라긴산 등의 산성 아미노산, 아르기닌, 히스티딘 등의 염기성 아미노산을 들 수 있으며, 이들 가운데 적어도 하나가 이용될 수 있다. 이 가운데서도, 입수가 용이하면서도 도체층 13의 연마속도를 잘 향상시키는 점에서 글리신 및 α-알라닌이 바람직하고, 글리신이 보다 바람직하다. α-아미노산은 거울상 이성질체의 관계에 있는 L 형태 및 D 형태 가운데 어느 것도 좋다. 연마용 조성물 중의 α-아미노산의 함유량은 도체층 13이 구리로 이루어지는 경우, 구리의 연마속도 향상의 관점에서는 0.01 질량% 이상이 바람직하고, 0.1 질량% 이상이 보다 바람직하다. 한편, 비용 대 효과의 관점에서는 α-아미노산의 함유량은 20 질량% 이상이 바람직하고, 10 질량% 이하가 보다 바람직하다.
암모늄염의 구체예로는 탄산암모늄, 탄산수소암모늄, 인산암모늄, 초산암모 늄, 황산암모늄, 염화암모늄 등의 무기산 암모늄염, 수산암모늄, 구연산암모늄, 호박산암모늄, 주석산암모늄 등의 유기산 암모늄염을 들 수 있고, 이들 가운데 적어도 하나가 이용될 수 있다. 암모니아는 연마대상물을 화학적으로 연마하는 작용도 갖고, 또한 금속불순물을 포함하지 않기 위해 착화제로서 연마용 조성물 중에 함유되어 있는 것이 바람직하다. 연마용 조성물 중의 암모니아와 암모늄염의 함유량의 합계는 도체층 13이 구리로 이루어지는 경우, 구리의 연마속도 향상의 관점에서는 0.1 질량% 이상이 바람직하고, 1 질량% 이상이 보다 바람직하다. 한편, 도체층 13의 부식을 억제하는 관점에서는 10 질량% 이하가 바람직하고, 5 질량% 이하가 보다 바람직하다.
연마용 조성물 중의 산화제는 화학적 연마작용에 의해 도체층 13의 연마를 촉진하는 작용을 한다. 연마용 조성물에 포함되는 산화제는 과황산, 과요오드산, 과염소산, 과초산, 과포름산, 질산 및 이들의 염, 그리고 과산화수소로부터 선택되는 적어도 한 화학종이어도 좋다. 이 가운데서도 비용이 저렴하고 금속 불순물 혼입이 적은 것을 쉽게 입수할 수 있는 점에서 과산화수소가 바람직하다.
연마용 조성물 중의 산화제의 함유량은 도체층 13의 연마속도 향상의 관점에서는 0.01 질량% 이상이 바람직하고, 0.1 질량% 이상이 보다 바람직하고, 0.3 질량% 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 비용 대 효과의 관점에서는 산화제의 함유량은 10 질량% 이하가 바람직하고, 5 질량% 이하가 보다 바람직하고, 3 질량% 이하가 더욱 바람직하다.
연마용 조성물 중의 물은 연마용 조성물 중의 성분 분산 또는 용해를 위한 매질로서의 역할을 맡는다. 연마용 조성물에 포함되는 물은 다른 성분의 작용 저해를 하지 않기 위해 가능한 한 불순물을 함유하지 않는 것이 바람직하고, 구체적으로는 순수, 초순수 또는 증류수가 바람직하다.
연마용 조성물의 pH는 도체층 13이 구리로 이루어지는 경우, 구리의 연마속도 향상의 관점에서는 7 이상이 바람직하고, 8.5 이상이 보다 바람직하고, 9 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 도체층 13의 부식을 억제하는 관점에서는 12 미만이 바람직하고, 11.5 미만이 보다 바람직하고, 11 미만이 더욱 바람직하다. 또한, 연마용 조성물이 착화제로서 암모니아 및 암모늄염으로부터 선택되는 적어도 하나와 α-아미노산을 함유하는 경우, 착화제의 함유량은 상기 pH 범위를 고려하여 설정하는 것이 바람직하다.
연마용 조성물 중의 알루미나의 응집을 억제하여 재분산성을 향상시키기 위해, 본 실시형태에 따른 연마용 조성물에는 응집억제제로서 알루미나졸을 첨가해도 좋다. 연마용 조성물에 알루미나졸을 첨가한 경우에는 연마용 조성물 속에서 콜로이드상으로 분산되는 알루미나졸의 작용에 의해, 알루미나의 재분산성을 저하시키는 원인이 되는 하드케이킹의 발생, 연마대상물에 스크래치가 발생하는 원인이 되는 알루미나의 응집이 억제된다. 알루미나졸은 보헤마이트, p-보헤마이트, 다이어 스포어, 깁사이트, 바이어라이트 등의 수화알루미나 또는 수산화알루미늄을 산성 수용액 속에 콜로이드상으로 분산시켜 얻어진다. 이 가운데서도, 보헤마이트 또는 p-보헤마이트를 산성 수용액 속에 분산시켜 얻어지는 알루미나졸이 바람직하다. 연마용 조성물 속의 알루미나졸의 함유량은 알루미나의 응집을 강하게 억제하는 관점에서는 0.05 질량% 이상이 바람직하고, 0.1 질량% 이상이 보다 바람직하고, 0.5 질량% 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 연마용 조성물 속의 각 성분의 분산성 및 용해성 향상의 관점에서는 5 질량% 이하가 바람직하고, 3 질량% 이하가 보다 바람직하고, 2 질량% 이하가 더욱 바람직하다.
본 실시형태에 따른 연마용 조성물을 이용하여 도체배선 14를 형성하기 위한 연마를 행한 경우에는 연마용 조성물 속의 알루미나의 작용에 의해 도체층 13 및 수지층 11이 높은 연마능률로 기계적으로 연마된다. 그 가운데서도, 도체층 13의 연마는 도체층 13의 연마에 의해 연마용 조성물 속에 발생하는 금속을 포착하는 착화제의 작용 및 화학적 연마작용을 갖는 산화제의 작용에 의해 촉진되기 때문에, 특히 높은 연마능률로 행해진다. 따라서, 본 실시형태에 따른 연마용 조성물에 따르면, 도체층 13의 연마속도 및 수지층 11의 연마속도를 높이는 것이 가능하고, 도체배선 14를 형성하기 위한 연마의 효율이 향상된다.
상기 실시형태를 다음과 같이 변경해도 좋다.
연마용 조성물은 사용시에 원액을 물로 희석하여 제조되어도 좋다. 이 경우, 원액은 연마용 조성물에 비해 보존 및 수송이 용이하다.
연마용 조성물은 산화제와 기타 성분을 따로따로 나눈 상태로 보존되어도 좋다. 이 경우, 연마용 조성물은 산화제와 기타 성분을 혼합하여 사용에 공급된다. 이에 의하면, 보존시에 연마용 조성물 속에서 산화제가 분해되는 것을 억제할 수 있다.
연마용 조성물에는 계면활성제, 증점제, 유화제, 방청제, 방부제, 방미제, 소포제, pH 조정제 등의 공지의 첨가제가 첨가되어도 좋다.
도체층 13은 기판 10의 위에 배설된 수지층 11의 위에 배설되는 대신, 수지기판 (수지부) 의 위에 배설되어도 좋다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 설명한다. 하기 실시예 및 비교예는 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ~ 22 및 비교예 1 ~ 8에 따른 연마용 조성물을 제조하기 위해, 물에 대해 연마재, 착화제, 산화제 및 알루미나졸 각각을 필요에 따라 혼합하였다. 각 연마용 조성물 중의 연마재, 착화제, 산화제 및 알루미나졸의 상세는 표 1에 나타낸 바와 같다. 각 연마용 조성물의 pH를 측정한 결과를 표 1에 함께 나타내었다.
연마재 제1착화제 제2착화제 산화제 알루미나졸 pH
종류 함유량 종류 함유량 종류 함유량 종류 함유량 함유량
실시예 1 A3 20 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
실시예 2 A3 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
실시예 3 A3 7 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
실시예 4 A1 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
실시예 5 A2 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
실시예 6 CA 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
실시예 7 FA 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
실시예 8 A3 15 G 0.01 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
실시예 9 A3 15 G 3 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
실시예 10 A3 15 - NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
실시예 11 A3 15 A 0.2 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
실시예 12 A3 15 G 0.2 NH3 0.1 H2O2 1 1.5 9.2
실시예 13 A3 15 G 0.2 NH3 5 H2O2 1 1.5 10.9
실시예 14 A3 15 G 0.2 - H2O2 1 1.5 7.3
실시예 15 A3 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 0.1 1.5 10.1
실시예 16 A3 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 0.2 1.5 10.1
실시예 17 A3 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 0.5 1.5 10.1
실시예 18 A3 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 5 1.5 10.1
실시예 19 A3 15 G 0.2 NH3 2 APS 1 1.5 10.1
실시예 20 A3 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 - 10.1
실시예 21 A3 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 0.015 10.1
실시예 22 A3 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 0.15 10.1
비교예 1 A3 0.5 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
비교예 2 A3 3 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
비교예 3 - G 0.2 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
비교예 4 CS 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
비교예 5 FS 15 G 0.2 NH3 2 H2O2 1 1.5 10.1
비교예 6 A3 15 - - H2O2 1 1.5 7.3
비교예 7 A3 15 - - - 1.5 7.3
비교예 8 A3 15 G 0.2 NH3 2 - 1.5 10.1
표 1의 "연마재" 란에서
"A1"은 평균입자크기 1.3㎛의 알루미나를 표시한다.
"A2"는 평균입자크기 3.0㎛의 알루미나를 표시한다.
"A3"은 평균입자크기 5.5㎛의 알루미나를 표시한다.
"CA"는 평균입자크기 0.05㎛의 콜로이드성 알루미나를 표시한다.
"FA"는 평균입자크기 0.2㎛의 건식 알루미나를 표시한다.
"CS"는 평균입자크기 0.07㎛의 콜로이드성 실리카를 표시한다.
"FS"는 평균입자크기 0.2㎛의 건식 실리카를 표시한다.
연마재의 평균입자크기는 알루미나에 대해서는 Beckman Coulter, Inc. 사제의 Coulter Multisizer를 이용하여 전기저항법 (Coulter법) 에 의해 측정하고, 콜로이드성 알루미나, 건식 알루미나, 콜로이드성 실리카 및 건식 실리카에 대해서는 Beckman Coulter, Inc. 사제의 N4 Plus Submicron Particle Sizer를 이용하여 레이저 광회절법으로 측정하였다.
표 1의 "제1착화제"란 및 "제2착화제"란에서
"G"는 글리신을 표시한다.
"A"는 알라닌을 표시한다.
"NH3"은 암모니아를 표시한다.
표 1의 "산화제"란에서
"H2O2"는 과산화수소를 표시한다.
"APS"는 아황산암모늄을 표시한다.
실시예 1 ~ 22 및 비교예 1 ~ 8에 따른 각 연마용 조성물을 이용하여 구리 블랭킷 웨이퍼 및 에폭시 수지 블랭킷 웨이퍼를 하기 연마조건으로 1분간 연마하였다. 그리고, 하기 계산식에 기반하여 구리의 연마속도 및 에폭시 수지의 연마속도를 구하였다. 그 결과를 표 2의 "연마속도" 란에 표시하였다. 또한, 구리 블랭킷 웨이퍼는 전해도금법으로 형성된 구리막을 8인치 실리콘 웨이퍼의 위에 배설하여 이루어졌고, 에폭시 수지 블랭킷 웨이퍼는 스핀 코팅에 의해 형성된 에폭시 수지 (아지노모토사제의 ABF) 로 이루어진 막을 8인치 실리콘 웨이퍼의 위에 배설하여 이루어졌다.
<연마조건>
연마기 : MAT사제의 편면 CMP용 연마기 "ARW"
연마패드 : 로델사제의 폴리우레탄제 적층연마패드 "IC-1000/Suba400"
연마압력 : 28 kPa (= 약 6psi)
정반회전수 : 90분-1
연마용 조성물의 공급속도 : 140 mL/분
웨이퍼를 지지하는 캐리어의 회전수 : 95분-1
<구리의 연마속도 계산식>
구리의 연마속도 [㎛/분] = (연마 전의 구리 블랭킷 웨이퍼의 두께 [㎛] - 연마 후의 구리 블랭킷 웨이퍼의 두께 [㎛])/연마시간 [분]
또한, 연마 전후의 구리 블랭킷 웨이퍼의 두께는 국제전기시스템서비스 주식회사제의 시트저항측정기 "VR-120"을 이용하여 측정하였다.
<에폭시 수지의 연마속도 계산식>
에폭시 수지의 연마속도 [㎛/분] = (연마 전의 에폭시 수지 블랭킷 웨이퍼의 중량 [g] - 연마 후의 에폭시 수지 블랭킷 웨이퍼의 중량 [g])/에폭시 수지의 비중 [g/㎤]/에폭시 수지 블랭킷 웨이퍼의 연마면적 [㎠]/연마시간 [분]
배선구를 갖는 에폭시 수지제의 수지층의 위에 구리제의 도체층을 배설하여 이루어지는 패턴 웨이퍼를 준비하였다. 배선구는 깊이 20㎛, 폭 85㎛의 배선구, 깊이 20㎛, 폭 300㎛의 배선구, 깊이 20㎛, 폭 500㎛의 배선구를 포함한다. 실시예 1 ~ 22 및 비교예 1 ~ 8에 따른 각 연마용 조성물을 이용하여 인접하는 배선구들 사이의 수지층 부분의 윗면이 노출될 때까지 패턴 웨이퍼를 상기 연마조건으로 연마하였다. 그 수지층 부분의 윗면이 노출될 때까지 필요한 시간을 표 2의 "제거시간"에 표시하였다.
실시예 1 ~ 22 및 비교예 1 ~ 8에 따른 각 연마용 조성물을 이용하여 연마된 후의 패턴 웨이퍼의 85㎛ 폭의 배선구가 형성되어 있는 영역 (W85), 300㎛ 폭의 배선구가 형성되어 있는 영역 (W300), 500㎛ 폭의 배선구가 형성되어 있는 영역 (W500) 에서 디싱 깊이를 측정하였다. 그 결과를 표 2의 "디싱 깊이"란에 표시하였다. 디싱 깊이의 측정은 KLA Tencor사제의 접촉식 표면측정장치인 프로파일러 "HRP340"을 이용하여 행하였다. 또, 디싱 깊이값이 양수인 경우는 배선구 속에 위치하는 도체층 부분이 우묵해져 있는 것을 의미하고, 디싱 깊이값이 음수인 경우는 배선구 속에 위치하는 도체층 부분이 융기해 있는 것을 의미한다.
폴리프로필렌제의 용기에 충진되어 10일간 방치한 실시예 1 ~ 22 및 비교예 1 ~ 8에 따른 각 연마용 조성물을 이용하여 연마재의 재분산성을 다음과 같이 평가하였다. 즉, 10일간 방치 후에도 연마용 조성물 속에 침전이 없는 경우 및 침전이 있어도 1분 이내의 진탕으로 침전이 없어진 경우는 우수(○), 1 ~ 10분간 진탕으로 침전이 없어진 경우는 양호(△), 10분 이상의 진탕으로도 침전이 없어지지 않은 경우는 불량(×)으로 평가하였다. 그 결과를 표 2의 "재분산성"란에 표시하였다.
연마속도 [㎛/분] 제거시간 [초] 디싱 깊이 [㎛] 재분산성
구리 에폭시 수지 W300 W500 W85
실시예 1 5.2 6.7 150 -0.5 -0.7 -0.7 ○
실시예 2 7.1 6.2 120 0.4 -0.3 -0.3 ○
실시예 3 5.2 2.1 150 1.5 1.8 1.3 ○
실시예 4 5.1 3.7 150 0.3 0.3 0.3 ○
실시예 5 6.2 5 150 0.8 1.0 1.1 ○
실시예 6 6.5 4.5 150 1.0 0.8 0.8 ○
실시예 7 6.7 5 150 1.2 1.0 0.9 ○
실시예 8 5.0 6.2 150 -0.5 -0.5 -0.3 ○
실시예 9 7.6 6.2 150 0.5 0.4 0.3 ○
실시예 10 5.2 6.2 150 -0.6 -0.4 -0.5 ○
실시예 11 5.3 5.9 150 -0.7 -0.6 -0.6 ○
실시예 12 4.2 6.2 180 -1.0 -0.8 -1.0 ○
실시예 13 6.6 6.2 150 0.5 0.3 0.3 ○
실시예 14 4.1 6.2 180 -0.9 -0.9 -1.1 ○
실시예 15 3.1 6.2 180 -1.5 -1.7 -1.5 ○
실시예 16 4.2 6.2 180 -1.1 -0.8 -0.7 ○
실시예 17 5.4 6.2 150 -0.8 -0.8 -0.9 ○
실시예 18 5.3 6.2 150 -0.3 -0.6 -0.6 ○
실시예 19 3.1 6.2 180 -1.6 -2.0 -1.5 ○
실시예 20 6.9 5.9 120 0.5 -0.3 -0.3 ×
실시예 21 7.1 6.2 120 0.4 -0.3 -0.3 △
실시예 22 7.1 6.2 120 0.4 -0.3 -0.3 △
비교예 1 4.8 0 150 4.7 4.4 4.8 ○
비교예 2 5.0 0 150 5.1 4.6 4.5 ○
비교예 3 2.5 0 180 3.5 3.3 2.8 ○
비교예 4 4.7 0.2 150 5.1 4.6 4.5 ○
비교예 5 4.5 0.3 150 4.8 4.1 3.9 ○
비교예 6 0.6 6.2 180 -3.3 -3.8 -4.3 ○
비교예 7 0.9 6.2 240 -3.5 -4.2 -3.8 ○
비교예 8 1.4 6.2 150 -1.5 -2 -2 ○
표 2에 나타낸 것과 같이, 실시예 1 ~ 22에서는 구리의 연마속도는 3.0㎛/분 이상으로 높았고, 에폭시 수지의 연마속도도 2.0㎛/분 이상으로 높았다. 이에 비해, 비교예 1 ~ 8에서는 구리의 연마속도가 3.0㎛/분에 미치지 못하거나 또는 에폭시 수지의 연마속도가 2.0㎛/분을 밑돌았다. 비교예 1, 2에서 연마속도가 낮은 이유는 비교예 1, 2의 각 연마용 조성물 속의 알루미나의 함유량이 적기 때문이고, 비교예 3 ~ 8에서 연마속도가 낮은 이유는 비교예 3 ~ 8의 각 연마용 조성물이 연마재, 착화제, 산화제 가운데 적어도 어느 하나를 포함하고 있지 않기 때문이다.
제거시간과 디싱 깊이 면에서 양호한 결과를 얻기 위해서는 실시예 1 ~ 3의 결과로부터는 알루미나의 함유량을 15 질량% 전후로 설정함, 실시예 2, 8, 9의 결과로부터는 α-아미노산의 함유량을 0.2 질량% 이상으로 설정함, 실시예 2, 12, 13의 결과로부터는 암모니아의 함유량을 2 질량% 전후로 설정함, 실시예 13, 14의 결과로부터는 α-아미노산과 암모니아 모두를 착화제로서 이용함, 실시예 2, 15 ~ 18의 결과로부터는 과산화수소의 함유량을 1 질량% 전후로 설정함이 바람직하다는 것을 알았다. 실시예 2, 11의 결과로부터는 착화제로서 글리신을 사용한 경우에 구리의 연마가 특히 촉진되는 것이 확인되었다. 실시예 2, 20 ~ 22의 결과로부터는 알루미나졸의 함유량을 1.5 질량% 이상으로 설정한 경우에 재분산성이 특히 양호한 것이 확인되었다.
본 발명의 연마용 조성물 및 연마방법은 알루미나, 착화제, 산화제 및 물을 함유함으로써 도체층의 연마속도 및 수지부의 연마속도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 배선구를 갖는 수지부, 적어도 배선구가 덮이도록 수지부의 위에 배설된 도체층을 구비한 연마대상물을 연마하는 용도에 이용되는 연마용 조성물에 있어서, 알루미나, 착화제, 산화제 및 물을 함유하는 연마용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수지부는 기판 위에 배설된 수지층인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 착화제는 α-아미노산, 암모니아 및 암모늄염으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 착화제는 암모니아 및 암모늄염으로부터 선택되는 적어도 하나와 α-아미노산인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 연마용 조성물 중의 α-아미노산의 함유량은 0.01 ~ 20 질 량%인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 연마용 조성물 중의 암모니아 및 암모늄염의 함유량의 합계는 0.1 ~ 10 질량%인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 가운데 어느 한 항에 있어서, 알루미나졸을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  8. 제1항 내지 제6항 가운데 어느 한 항에 있어서, 연마용 조성물의 pH는 7 이상인 것을 특징으로 하는 연마용 조성물.
  9. 연마방법에 있어서, 제1항 내지 제6항 가운데 어느 한 항에 따른 연마용 조성물을 제조하는 단계 및 그 제조된 연마용 조성물을 이용하여 상기 연마대상물을 연마하는 단계를 포함하는 연마방법.
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