KR20100077802A - Cmp slurry composition for polishing copper wiring and polishing method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 전도층의 금속막 연마용 CMP 슬러리 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 전도층이 구리(Cu)로 형성된 금속막을 연마 대상으로 하는 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a CMP slurry composition for polishing a metal film of a semiconductor conductive layer, and more particularly, to a CMP slurry composition for polishing a metal film formed of copper (Cu) and a polishing method using the same.
CMP 공정이란 반도체 제조 시 웨이퍼 표면을 연마 패드(pad)와 슬러리 조성물을 이용하여 평탄화시키는 것으로, 연마 패드 및 웨이퍼를 접촉시킨 다음 연마 패드와 웨이퍼에 회전 및 직선 운동을 혼합한 오비탈 운동을 실시하면서 연마제가 포함된 슬러리 조성물을 이용하여 연마하는 공정이다. 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 웨이퍼 표면에 노출된 부분을 선택적으로 식각하여 보다 최적화되고 광범위한 평탄화 공정을 수행한다.In the CMP process, the surface of a wafer is planarized using a polishing pad and a slurry composition during semiconductor manufacturing. The polishing agent is brought into contact with the polishing pad and the wafer and then subjected to an orbital motion in which the polishing pad and the wafer are mixed with rotational and linear motion. It is a process of polishing using a slurry composition containing. The slurry composition used in the CMP process is composed of a compound such as an abrasive which has a large physical action and an etchant which has a chemical action. Therefore, the slurry composition selectively etches the portions exposed to the wafer surface by physical and chemical action to perform a more optimized and extensive planarization process.
금속 배선 연마에 있어서는 에칭 속도는 낮으면서도 연마 속도는 높게 하는 것이 중요하다. 특히 구리 배선은 에천트 등의 케미칼에 의한 부식성이 높아 쉽게 연마속도를 높일 수는 있으나 일반적으로 에칭 속도도 같이 증가함으로써 구리 배선의 부식을 유발하게 된다. 구리 CMP 공정은 천연 패시베이션 산화물 필름(CuO 또는 Cu2O)이 형성되지 못하거나 외부의 화학적 에칭으로부터 금속을 보호하기에 충분하지 못할 정도로 적은 양으로만 형성되기 때문에 배선 부식의 문제를 종종 일으킨다. 따라서 패시베이션제나 부식 방지제가 연마 슬러리 조성물에 추가되어야 한다.In metal wire polishing, it is important to make the polishing rate high while the etching rate is low. In particular, the copper wiring is easily corroded by chemicals such as etchant, so that the polishing rate can be easily increased, but in general, the etching rate is also increased to cause corrosion of the copper wiring. The copper CMP process often causes problems with wiring corrosion because natural passivation oxide films (CuO or Cu 2 O) are not formed or are formed in such small amounts that they are not sufficient to protect the metal from external chemical etching. Therefore, a passivation or corrosion inhibitor must be added to the polishing slurry composition.
또한, 구리 배선 연마에 있어서 높은 평탄화 효율 및 낮은 패턴 의존성을 달성하기 위하여 고분자 화합물을 추가하고자 하는 시도가 있었으나, 고분자 화합물이 첨가되면서 연마 패드와 웨이퍼 사이에 수막 현상이 발생되어 연마 압력에 따른 구리 배선에 대한 연마 속도비가 낮아지거나 배리어막에 대한 연마 속도가 낮아지는 현상이 발생하였다. 연마 압력에 따른 구리 배선에 대한 연마 속도비가 낮은 경우에는 상대적으로 볼록한 부분에 대한 연마가 빠르게 진행되지 못하며, 배리어막에 대한 연마 속도가 낮은 경우에는 벌크한 구리 층이 제거된 이후, 구리 층과 배리어막을 동시에 연마할 때 구리 층이 배리어막에 비하여 과도하게 연마되는 문제점이 발생된다.In addition, there have been attempts to add a polymer compound in order to achieve high planarization efficiency and low pattern dependence in copper wiring polishing, but as the polymer compound is added, a water film phenomenon occurs between the polishing pad and the wafer, and copper wiring according to polishing pressure is caused. A phenomenon in which the polishing rate ratio to the low or the polishing rate to the barrier film is lowered occurred. If the polishing rate ratio for the copper wiring according to the polishing pressure is low, the polishing of the relatively convex portion does not proceed quickly. If the polishing rate for the barrier film is low, the copper layer and the barrier are removed after the bulk copper layer is removed. When polishing the film simultaneously, a problem arises in that the copper layer is excessively polished compared to the barrier film.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연마 압력에 따른 구리 배선에 대한 연마 속도비가 크고, 배리어막에 대한 연마 속도가 높은 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and the polishing rate ratio for copper wiring according to the polishing pressure is large, the polishing rate for copper wiring polishing the barrier film has a high CMP slurry composition and polishing method using the same To provide.
그러므로 본 발명에 의하면 초순수, 연마제, 산화제, 부식 억제제, 유기산, 및 첨가제를 포함하는 CMP 슬러리 조성물에 있어서, 상기 첨가제로 아크릴산-아크릴아미드 공중합체를 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.001 ~ 0.04 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물이 제공된다.Therefore, according to the present invention, in the CMP slurry composition comprising ultrapure water, abrasives, oxidants, corrosion inhibitors, organic acids, and additives, the acrylic acid-acrylamide copolymer is used at 0.001 to 0.04% by weight based on the total CMP slurry composition. There is provided a CMP slurry composition for copper wiring polishing.
상기 아크릴산-아크릴아미드 공중합체의 공중합 비율이 1:30 내지 10:1인 것을 특징으로 한다.The copolymerization ratio of the acrylic acid-acrylamide copolymer is characterized in that 1:30 to 10: 1.
상기 아크릴산-아크릴아미드 공중합체의 평균 분자량이 100,000 내지 400,000인 것을 특징으로 한다.The acrylic acid-acrylamide copolymer is characterized in that the average molecular weight of 100,000 to 400,000.
상기 연마제로 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니 아(ZrO2), 티타니아(TiO2), 및 산화몰리브덴(MoO3)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속 산화물을 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.01 ~ 3 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.The abrasive is selected from the group consisting of silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), ceria (CeO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), titania (TiO 2 ), and molybdenum oxide (MoO 3 ). It is characterized by using at least one metal oxide 0.01 to 3% by weight based on the total CMP slurry composition.
상기 연마제의 1차 입경이 30 ~ 70nm인 것을 특징으로 한다.The primary particle diameter of the abrasive is characterized in that 30 ~ 70nm.
상기 산화제로 무기 또는 유기 과화합물(per-compounds), 브롬산 또는 그 염, 질산 또는 그 염, 염소산 또는 그 염, 크롬산 또는 그 염, 요오드산 또는 그 염, 철 또는 그 염, 구리 또는 그 염, 희토류 금속 산화물, 전이 금속 산화물, 적혈염, 및 중크롬산 칼륨으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.1 ~ 30 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.Inorganic or organic per-compounds, bromic acid or salts thereof, nitric acid or salts thereof, chloric acid or salts thereof, chromic acid or salts thereof, iodic acid or salts thereof, iron or salts thereof, copper or salts thereof At least one selected from the group consisting of rare earth metal oxides, transition metal oxides, red blood salts, and potassium dichromate is used in an amount of 0.1 to 30% by weight based on the total CMP slurry composition.
상기 부식 억제제로 암모니아, 알킬아민류, 아미노산류, 이민류, 및 아졸류로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.001 ~ 3 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.As the corrosion inhibitor, at least one selected from the group consisting of ammonia, alkylamines, amino acids, imines, and azoles is used at 0.001 to 3% by weight based on the total CMP slurry composition.
상기 유기산으로 카르보닐 화합물 및 그 염, 카르복시산 화합물 및 그 염(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 /또는 (아)인산기를 함유하는 카르복시산 화합물 및 그 염 등), 알콜류(디알콜, 트리알콜, 폴리알콜 등), 아민 함유 화합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.01 ~ 10 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.As the organic acid, a carbonyl compound and salts thereof, carboxylic acid compounds and salts thereof (carboxylic acid compounds containing one or more hydroxyl groups and salts thereof, dicarboxylic acid and salts thereof, tricarboxylic acid and salts thereof, polycarboxylic acid and salts thereof, one or more sulfonic acid groups And / or (a) a carboxylic acid compound containing a phosphate group and a salt thereof), alcohols (dialcohol, trialcohol, polyalcohol, etc.), and an amine-containing compound with respect to the entire CMP slurry composition. It is characterized by using from 0.01 to 10% by weight.
또한, 본 발명은 상기 CMP 슬러리 조성물을 사용하여 구리 배선을 연마하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for polishing copper wiring using the CMP slurry composition.
또한, 본 발명은 상기 방법을 이용하여 제조되는 반도체 소자를 제공한다.The present invention also provides a semiconductor device manufactured using the above method.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 연마 압력에 따른 구리 배선에 대한 연마 속도비가 크고, 배리어막에 대한 연마 속도가 높으므로 구리 배선 연마 공정에 유용하다.The CMP slurry composition of the present invention is useful in a copper wiring polishing process because the polishing rate ratio with respect to the copper wiring according to the polishing pressure is large and the polishing rate with respect to the barrier film is high.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 초순수, 연마제, 산화제, 부식 억제제, 유기산, 및 첨가제를 포함하는 CMP 슬러리 조성물에 있어서, 상기 첨가제로 아크릴산-아크릴아미드 공중합체를 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.001 ~ 0.04 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 구리 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공한다.The present invention relates to a CMP slurry composition comprising ultrapure water, an abrasive, an oxidizing agent, a corrosion inhibitor, an organic acid, and an additive, wherein using the acrylic acid-acrylamide copolymer as the additive in an amount of 0.001 to 0.04 wt% based on the total CMP slurry composition. A CMP slurry composition for copper wiring polishing is provided.
상기 아크릴산-아크릴아미드 공중합체는 아크릴산 단량체와 아크릴아미드 단량체를 공중합하여 제조한 것으로, 높은 평탄화 효율 및 낮은 패턴 의존성을 달성하기 위하여 사용되는 물질이다. 상기 공중합체를 적절한 함량으로 사용 시 연마 압력에 따른 구리 배선에 대한 연마 속도비를 향상시키고, 배리어막에 대한 연마 속도를 향상시키게 된다.The acrylic acid-acrylamide copolymer is prepared by copolymerizing an acrylic acid monomer and an acrylamide monomer, and is used to achieve high planarization efficiency and low pattern dependency. When the copolymer is used in an appropriate amount, the polishing rate ratio for the copper wiring according to the polishing pressure is improved, and the polishing rate for the barrier film is improved.
상기 아크릴산-아크릴아미드 공중합체의 공중합 비율은 1:30 내지 10:1인 것이 바람직하고, 1:20 내지 5:1인 것이 보다 바람직하며, 1:9 내지 3:7인 것이 가장 바람직하다.The copolymerization ratio of the acrylic acid-acrylamide copolymer is preferably 1:30 to 10: 1, more preferably 1:20 to 5: 1, and most preferably 1: 9 to 3: 7.
상기 아크릴산-아크릴아미드 공중합체는 분자량 표준 시약으로 풀루란과 수성 이동상을 사용하는 겔투과크로마토그래피(GPC)로 측정하였을 때의 평균 분자량이 100,000 내지 400,000인 것이 바람직하고, 150,000 내지 350,000인 것이 보다 바람직하며, 200,000 내지 300,000인 것이 가장 바람직하다.The acrylic acid-acrylamide copolymer preferably has an average molecular weight of 100,000 to 400,000, more preferably 150,000 to 350,000 as measured by gel permeation chromatography (GPC) using pullulan and an aqueous mobile phase as a molecular weight standard reagent. It is most preferable that it is 200,000-300,000.
상기 아크릴산-아크릴아미드 공중합체는 연마 속도, 피연마물의 표면 특성 측면에서 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 상기 범위로 사용되는 것이 바람직하고, 0.002 ~ 0.03 중량%로 사용되는 것이 보다 바람직하며, 0.005 ~ 0.02 중량%로 사용되는 것이 가장 바람직하다.The acrylic acid-acrylamide copolymer is preferably used in the above ranges with respect to the entire CMP slurry composition in terms of polishing rate and surface properties of the polished material, more preferably 0.002 to 0.03% by weight, and 0.005 to 0.02% by weight. Most preferably used in%.
상기 연마제로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2), 티타니아(TiO2), 및 산화몰리브덴(MoO3) 등의 미분의 금속 산화물을 사용하는 것이 바람직하며, 그 중에서 실리카가 슬러리 조성물의 분산 안정성이 우수하고 연마 시 스크래치를 적게 발생시키므로 가장 바람직하다. 이들은 단독 또는 2종 이상 함께 사용될 수 있다. 상기 연마제의 1차 입경은 연마 속도, 연마 균일도, 피연마물의 표면 특성 측면에서 30 ~ 70nm인 것이 바람직하고, 40 ~ 60nm인 것이 보다 바람직하며, 45 ~ 55nm인 것이 가장 바람직하다. 상기 연마제는 연마 속도, 슬러리 조성물의 분산 안정성, 피연마물의 표면 특성 측면에서 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.01 ~ 3 중량%로 사용되는 것이 바람직하고, 0.1 ~ 2 중량%로 사용되는 것이 보다 바람직하며, 0.2 ~ 1 중량%로 사용되는 것이 가장 바람직하다.Examples of the abrasive include fine metal oxides such as silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), ceria (CeO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), titania (TiO 2 ), and molybdenum oxide (MoO 3 ). It is preferable to use, and among them, silica is most preferable because of excellent dispersion stability of the slurry composition and less scratching during polishing. These may be used alone or in combination of two or more. The primary particle size of the abrasive is preferably 30 to 70 nm, more preferably 40 to 60 nm, and most preferably 45 to 55 nm in view of polishing speed, polishing uniformity, and surface properties of the workpiece. The abrasive is preferably used in an amount of 0.01 to 3% by weight, more preferably 0.1 to 2% by weight, based on the polishing rate, the dispersion stability of the slurry composition, and the surface properties of the polished product. Most preferably used at 0.2 to 1% by weight.
상기 산화제는 구리 표면을 산화시켜 구리 산화물로 변환시키는 작용을 하여, 이후 기계적인 연마가 수월하도록 돕는 역할을 한다. 상기 산화제로는 무기 또는 유기 과화합물(per-compounds), 브롬산 또는 그 염, 질산 또는 그 염, 염소산 또는 그 염, 크롬산 또는 그 염, 요오드산 또는 그 염, 철 또는 그 염, 구리 또는 그 염, 희토류 금속 산화물, 전이 금속 산화물, 적혈염, 및 중크롬산 칼륨 등을 사용하는 것이 바람직하며, 산화력과 슬러리의 분산 안정성 측면에서 과산화수소를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이들은 단독 또는 2종 이상 함께 사용될 수 있다. 상기 산화제는 연마 속도, 피연마물의 표면 특성 측면에서 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.1 ~ 30 중량%로 사용되는 것이 바람직하고, 0.5 ~ 20 중량%로 사용되는 것이 보다 바람직하며, 1 ~ 10 중량%로 사용되는 것이 가장 바람직하다.The oxidant acts to oxidize the copper surface and convert it to copper oxide, thereby helping to facilitate mechanical polishing afterwards. The oxidizing agent may be inorganic or organic per-compounds, bromic acid or salts thereof, nitric acid or salts thereof, chloric acid or salts thereof, chromic acid or salts thereof, iodic acid or salts thereof, iron or salts thereof, copper or salts thereof It is preferable to use salts, rare earth metal oxides, transition metal oxides, red blood salts, potassium dichromate, and the like, and hydrogen peroxide is most preferable in view of oxidizing power and dispersion stability of the slurry. These may be used alone or in combination of two or more. The oxidizing agent is preferably used in an amount of 0.1 to 30% by weight, more preferably 0.5 to 20% by weight, and more preferably 1 to 10% by weight, based on the polishing rate and the surface properties of the abrasive. Most preferably used.
상기 부식 억제제는 산화제의 화학적 반응을 지연시켜 물리적 연마가 일어나지 않는 낮은 단차 영역에서의 부식을 억제하는 동시에 연마가 일어나는 높은 단차 영역에서는 연마제의 물리적 작용에 의해 제거됨으로써 연마가 가능하게 하는 연마 조절제의 역할을 한다. 상기 부식 억제제로는 질소를 함유하는 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 암모니아, 알킬아민류, 아미노산류, 이민류, 및 아졸류 등을 사용하는 것이 보다 바람직하며 이들은 단독 또는 2종 이상 함께 사용될 수 있다. 상기 부식 억제제 중에서 특히 환형 질소 화합물(cyclic nitrogen compound) 및 그 유도체를 포함하는 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 벤조트리아졸 및 그 유도체를 포함하는 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직하며, 2,2'-[[5-메틸-1H-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스-에탄올(2,2'-[[(5-methyl-1H-benzotriazole-1-yl)-methyl]imino]bis-ethanol)의 이성질체 혼합물(isomeric mixture)을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 상기 부식 억제제는 부식 억제 효과, 연마 속도, 슬러리 조성물의 분산 안정성, 피연마물의 표면 특성 측면에서 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.001 ~ 3 중량%로 사용되는 것이 바람직하고, 0.005 ~ 2 중량%로 사용되는 것이 보다 바람직하며, 0.01 ~ 1 중량%로 사용되는 것이 가장 바람직하다.The corrosion inhibitor serves to delay the chemical reaction of the oxidizing agent to suppress corrosion in the low stepped area where physical polishing does not occur and at the same time remove the high level step where polishing occurs by the physical action of the abrasive to enable polishing. Do it. It is preferable to use a compound containing nitrogen as the corrosion inhibitor, and more preferably, ammonia, alkylamines, amino acids, imines, azoles and the like can be used alone or in combination of two or more. It is preferable to use the compound containing a cyclic nitrogen compound and its derivative (s) among the said corrosion inhibitor, and it is more preferable to use the compound containing benzotriazole and its derivative (s), and 2,2'- [[5-methyl-1H-benzotriazol-1-yl] methyl] imino] bis-ethanol (2,2 '-[[(5-methyl-1H-benzotriazole-1-yl) -methyl] imino] Most preferably, an isomeric mixture of bis-ethanol is used. The corrosion inhibitor is preferably used in an amount of 0.001 to 3% by weight relative to the total CMP slurry composition in terms of corrosion inhibitory effect, polishing rate, dispersion stability of the slurry composition, and surface properties of the polished material, and is used in an amount of 0.005 to 2% by weight. It is more preferable, and it is most preferable to use 0.01 to 1 weight%.
상기 유기산은 산화제에 의해 산화된 구리 산화물을 킬레이트하는 물질로서 산화된 구리 산화물의 피연마물에의 재흡착을 방지함으로써 구리에 대한 연마 속도를 증가시키고 표면 결함(defect)을 감소시키는 역할을 한다. 상기 유기산으로는 카르보닐 화합물 및 그 염, 카르복시산 화합물 및 그 염(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/또는 (아)인산기를 함유하는 카르복시산 화합물 및 그 염 등), 알콜류(디알콜, 트리알콜, 폴리알콜 등), 아민 함유 화합물 등을 사용할 수 있으며 이들은 단독 또는 2종 이상 함께 사용될 수 있다. 그 중 카르복시산 화합물 및 그 염을 사용하는 것이 바람직하며, 말산(malic acid), 말론산(malonic acid), 말레산(maleic acid) 등의 디카르복시산 및 그 염을 사용하는 것이 보다 바람직하며, 말산 등의 하나 이상의 수산화기를 함유하는 디카르복시산 및 그 염을 사용하는 것이 가장 바람직하다.The organic acid is a substance that chelates the copper oxide oxidized by the oxidizing agent, and serves to increase the polishing rate for copper and reduce surface defects by preventing re-adsorption of the oxidized copper oxide to the abrasive. The organic acid may be a carbonyl compound and salts thereof, carboxylic acid compounds and salts thereof (carboxylic acid compounds and salts thereof containing at least one hydroxyl group, dicarboxylic acids and salts thereof, tricarboxylic acids and salts thereof, polycarboxylic acids and salts thereof, one or more sulfonic acids Carboxylic acid compounds containing a group and / or (a) phosphate group and salts thereof), alcohols (dialcohol, trialcohol, polyalcohol, etc.), amine-containing compounds, and the like, and these may be used alone or in combination of two or more thereof. . Among them, it is preferable to use carboxylic acid compounds and salts thereof, more preferably dicarboxylic acids such as malic acid, malonic acid and maleic acid, and salts thereof. Most preferably, dicarboxylic acids and salts thereof containing at least one hydroxyl group are used.
상기 유기산은 연마 속도, 슬러리의 분산 안정성, 피연마물의 표면 특성 측면에서 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.01 ~ 10 중량%로 사용되는 것이 바람직하며, 0.05 ~ 5 중량%로 사용되는 것이 보다 바람직하며, 0.1 ~ 3 중량%로 사용되는 것이 가장 바람직하다.The organic acid is preferably used in an amount of 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.05 to 5% by weight, based on the total CMP slurry composition in terms of polishing rate, dispersion stability of the slurry, and surface properties of the polished product. Most preferably used at 3 wt%.
이외에, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 당 업계에서 통상적으로 사용하는 pH 조절제, 계면활성제 등의 첨가제를 추가하는 것도 가능하다.In addition, the CMP slurry composition of the present invention may add additives such as pH adjusting agents and surfactants commonly used in the art.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 구리 배선을 연마하는 데에 특히 효과적이며 구리 배선을 포함하는 반도체 소자 제조에 유용하다.The CMP slurry composition of the present invention is particularly effective for polishing copper wirings and is useful for manufacturing semiconductor devices including copper wirings.
다음에 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하나, 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by Examples.
[실시예 1 또는 2, 비교예 1 내지 3][Example 1 or 2, Comparative Examples 1 to 3]
초순수에 말산을 0.5 중량%, 부식 억제제인 IR42를 0.35 중량%, 아래 표 1에 기재된 1차 입경과 함량을 갖는 콜로이드 실리카, 아래 표 1에 기재된 분자량과 함량을 갖는, 아크릴산과 아크릴아미드의 공중합 비율이 2:8인 아크릴산-아크릴아미드 공중합체를 혼합시켰다. 이후 염산을 사용하여 전체 조성물의 pH를 2.1로 조절하였다. 상기 조성물에 과산화수소를 전체 조성물에 대하여 3 중량%가 되도록 연마 직전에 혼합한 후 1분간 교반한 이후에 아래와 같은 조건에서 연마 평가를 진행하였으며, 연마에 의해 제거된 웨이퍼의 두께 변화로 연마 속도를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.0.5% by weight of malic acid in ultrapure water, 0.35% by weight of IR42, a corrosion inhibitor, colloidal silica having a primary particle diameter and content shown in Table 1 below, and a copolymerization ratio of acrylic acid and acrylamide having a molecular weight and content shown in Table 1 below. This 2: 8 acrylic acid-acrylamide copolymer was mixed. Hydrochloric acid was then used to adjust the pH of the entire composition to 2.1. Hydrogen peroxide was mixed in the composition just before polishing to 3% by weight of the total composition, and then stirred for 1 minute, followed by polishing evaluation under the following conditions, and the polishing rate was measured by changing the thickness of the wafer removed by polishing. It was. The results are shown in Table 1.
※ IR42: Ciba Chemical, 제품명 Irgamet42, 70% 2,2'-[[(5-methyl-1H-benzotriazole-1-yl)-methyl]imino]bis-ethanol의 이성질체 혼합물(isomeric mixture)※ IR42: Ciba Chemical, product name Irgamet42, isomeric mixture of 70% 2,2 '-[[(5-methyl-1H-benzotriazole-1-yl) -methyl] imino] bis-ethanol
o 연마기 Model: Mirra(AMAT社)o Grinder Model: Mirra (AMAT)
o 공정 조건o process conditions
- 연마 패드: IC1010/SubaⅣ Stacked(Rodel社)Polishing pads: IC1010 / SubaIV Stacked (Rodel)
- 온도: 25℃Temperature: 25 ℃
- 슬러리 유량: 135㎖/분Slurry flow rate: 135 ml / min
- Platen/Head 속도: 93/87rpm(고압 조건), 53/50(저압 조건)Platen / Head speed: 93 / 87rpm at high pressure, 53/50 at low pressure
- 압력: 2.1psi(고압 조건), 1.1psi(저압 조건)Pressure: 2.1 psi (high pressure), 1.1 psi (low pressure)
o 연마 대상: 다결정 실리콘 기판 위에 P-TEOS 산화막과 질화탄탈륨(TaN)과 텅스텐을 각각 1,000Å, 1,000Å, 6,000Å으로 증착하여 제작한 8인치 블랭킷(blanket) 웨이퍼o Polishing target: 8-inch blanket wafer fabricated by depositing P-TEOS oxide film, tantalum nitride (TaN) and tungsten at 1,000Å, 1,000Å, 6,000Å respectively on polycrystalline silicon substrate
＊ 분자량 표준시약으로 풀루란 다당체와 수성 이동상을 사용하는 겔투과크로마토그래피(GPC)를 통해 측정하였음.* Measured by gel permeation chromatography (GPC) using pullulan polysaccharide and aqueous mobile phase as molecular weight standard reagent.
상기 결과로부터 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 연마 압력에 따른 구리 배선 연마 속도비가 크고, 배리어막에 대한 연마 속도가 우수함을 확인할 수 있었다.From the above results, it was confirmed that the CMP slurry composition of the present invention has a large copper wiring polishing rate ratio according to the polishing pressure, and has an excellent polishing rate for the barrier film.
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