KR20150019046A - Chemical mechanical polishing slurry composition for polishing metal layer and polishing method for metal layer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 화학 기계적 연마 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 반도체 집적회로의 제조에 있어서, 금속막, 특히, 텅스텐(W)막의 연마에 적합한 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 및 이를 이용한 금속막의 연마 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a chemical mechanical polishing slurry composition, and more particularly, to a chemical mechanical polishing slurry composition suitable for polishing a metal film, particularly a tungsten (W) film, and a polishing method .
집적회로 기술이 적용된 반도체 칩에는, 트랜지스터, 커패시터, 저항기 등 수 많은 기능 요소(소자)들이 포함되어 있으며, 이러한 개별적인 기능 요소들이 일정한 모양으로 도안된 배선에 의해 서로 연결되어 회로를 구성한다. 집적회로는 각 세대를 거치면서 소형화되었고, 이에 따라 칩 하나가 가지는 기능도 점차 증대되고 있다. 반도체 칩의 소형화에 있어서, 단순히 소자의 크기를 감소시키는 것에는 한계가 있으므로, 최근에는 각 소자를 다층으로 형성하는 다층 배선 구조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 같이 다층 배선 구조의 반도체 소자를 제조하기 위해서는 금속막을 연마하여 평탄화하는 공정을 수행하여야 한다. 그러나 일반적으로 금속막은 강도가 높아 연마가 용이하지 않으므로, 금속막을 효과적으로 연마하기 위해서는 금속막을 비교적 강도가 낮은 금속산화물 형태로 산화시킨 다음, 연마를 수행하여야 하며, 이와 같이 금속막을 연마시키는 과정에서, 실리콘 산화막 등의 절연막의 손상(스크래치 발생 등)을 억제할 필요가 있다. 한편, 상기 공정에 사용되는 슬러리 조성물은 분산성이 우수해야 하는데, pre-mix 탱크(이하, 선 혼합 탱크와 혼용)에서 슬러리 원액 및 산화제 용액이 혼합될 시에는, 시간이 경과될수록 입자의 뭉침이 일어나며, 상기 산화제의 분해로 인한 혼합 용액 내 상기 산화제의 함량 감소로, 상기 금속막에 대한 연마 속도가 불일정할 수 있고, 그로 인하여, 상기 혼합 용액의 수명이 단축될 수 있는 문제점이 있다.
A semiconductor chip to which integrated circuit technology is applied includes a number of functional elements (elements) such as transistors, capacitors, and resistors, and these individual functional elements are connected to each other by a wiring patterned in a certain shape. The integrated circuit has been miniaturized through each generation, and the function of one chip is gradually increasing. In the miniaturization of a semiconductor chip, there is a limitation in simply reducing the size of the device. In recent years, studies on a multilayered wiring structure in which each device is formed in multiple layers have been actively conducted. In order to manufacture a semiconductor device having a multilayer interconnection structure, a metal film must be polished and planarized. However, since the metal film is generally difficult to polish due to its high strength, in order to effectively polish the metal film, the metal film must be oxidized in the form of a metal oxide having relatively low strength and then polished. In this way, It is necessary to suppress damage (scratch generation, etc.) of an insulating film such as an oxide film. On the other hand, the slurry composition used in the above process should have excellent dispersibility. When the slurry raw solution and oxidant solution are mixed in the pre-mix tank (hereinafter, mixed with the pre-mix tank), the agglomeration of the particles And the reduction of the content of the oxidizing agent in the mixed solution due to the decomposition of the oxidizing agent may cause the polishing rate for the metal film to be uneven so that the life of the mixed solution may be shortened.
이와 같은 금속막의 화학 기계적 연마용 조성물로서, 대한민국 특허공개 10-2013-0007041호는 폴리실리콘막 연마용 슬러리 조성물을 개시하며, 상기 폴리실리콘막 연마용 슬러리 조성물은 전체 100 중량부에 대하여 연마입자가 1 내지 10 중량부이고, 아민계 화합물 첨가제가 0.001 내지 3 중량부인 것을 특징으로 한다. 또한, 대한민국 특허등록 10-1146696호는 웨이퍼 연마용 슬러리를 공급하는 장치 및 방법에 관해 개시하고 있으며, 연마용 슬러리의 품질 향상을 위해, 연마기로 들어가는 경로 및 시간을 단축시킨 것이 특징이다.
KOKAI Publication No. 10-2013-0007041 discloses a slurry composition for polishing a polysilicon film, wherein the slurry composition for polishing a polysilicon film comprises abrasive grains in an amount of 100 parts by weight 1 to 10 parts by weight, and the amine compound additive is 0.001 to 3 parts by weight. Korean Patent Registration No. 10-1146696 discloses an apparatus and a method for supplying a slurry for wafer polishing, and is characterized in that the path and time for entering the polishing machine are shortened in order to improve the quality of the polishing slurry.
본 발명의 목적은, 금속막, 특히, 텅스텐(W)막을 보다 빠르고 균일하게 연마시킬 수 있는 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 및 연마 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing slurry composition and a polishing method capable of polishing a metal film, particularly, a tungsten (W) film more quickly and uniformly.
본 발명의 다른 목적은, 금속막과 실리콘 산화막의 복합막 연마 공정에서, 슬러리 조성물의 수명 안정성 개선과, 실리콘 산화막에 대한 스크래치의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 및 연마 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing slurry composition and a polishing method capable of effectively suppressing generation of scratches on a silicon oxide film and improving the life stability of a slurry composition in a composite film polishing process of a metal film and a silicon oxide film .
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 텅스텐(W)막의 연마 시, 슬러리 원액 및 산화제 용액을 선 혼합(pre-mix 또는 tank-mix) 탱크를 이용한 혼합 방식이 아닌, 슬러리 공급 노즐로 이어지는 배관에서 혼합(on board-mix 또는 platen-mix)하는 방식을 이용하는 금속막의 화학 기계적 연마 방법을 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a method of mixing a slurry raw material solution and an oxidizing agent solution in a piping leading to a slurry supply nozzle rather than a mixing method using a pre-mix or tank-mix tank at the time of polishing the tungsten (W) (on board-mix or platen-mix) method using a chemical mechanical polishing method.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 슬러리 원액 및 산화제 용액를 슬러리 공급 노즐로 이어지는 배관에 각각 독립적으로 공급하고 혼합하여 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 생성하는 단계; 상기 배관에서 혼합된 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 금속막이 형성된 기판과 접촉시키는 단계; 및 연마 패드를 상기 기판과 접촉시키고, 상기 연마 패드를 기판에 대해 이동시켜, 상기 기판으로부터 상기 금속막의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하며, 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물은 0.001 내지 20 중량%의 연마제, 0.001 내지 5 중량%의 유기산 및 0.0005 내지 12.5 중량%의 무기산으로 이루어지고, 상기 유기산 및 무기산이 1: 0.5 내지 2.5의 혼합비(중량비)를 갖는 혼합 안정제, 0.00001 내지 0.1 중량%의 촉매 및 나머지 물로 이루어진 슬러리 원액 및 20 내지 40 중량%의 산화제 및 나머지 물로 이루어져 있으며, 상기 슬러리 원액 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부인 산화제 용액을 포함하는 것인, 금속막의 화학 기계적 연마 방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a chemical mechanical polishing slurry composition, comprising: independently supplying and mixing a slurry stock solution and an oxidizer solution to a pipe leading to a slurry supply nozzle to produce a chemical mechanical polishing slurry composition; Contacting the chemical mechanical polishing slurry composition mixed in the pipe with a substrate having a metal film formed thereon; And contacting the polishing pad with the substrate and moving the polishing pad relative to the substrate to remove at least a portion of the metal film from the substrate, wherein the chemical mechanical polishing slurry composition comprises 0.001 to 20% by weight of abrasive 0.001 to 5 wt.% Of an organic acid and 0.0005 to 12.5 wt.% Of an inorganic acid, wherein the organic acid and inorganic acid are mixed with a mixing stabilizer having a mixing ratio (weight ratio) of 1: 0.5 to 2.5, Wherein the oxidizing agent solution comprises 20 to 40% by weight of an oxidizing agent solution, and the oxidizing agent solution is 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the slurry raw solution.
또한, 본 발명은, 0.001 내지 20 중량%의 연마제, 0.001 내지 5 중량%의 유기산 및 0.0005 내지 12.5 중량%의 무기산으로 이루어지고, 상기 유기산 및 무기산이 1: 0.5 내지 2.5의 혼합비(중량비)를 갖는 혼합 안정제, 0.00001 내지 0.1 중량%의 촉매 및 나머지 물로 이루어진 슬러리 원액; 및 20 내지 40 중량%의 산화제 및 나머지 물로 이루어져 있으며, 상기 슬러리 원액 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부인 산화제 용액을 포함하는, 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 제공한다.
The present invention also relates to a polishing composition comprising 0.001 to 20 wt% of an abrasive, 0.001 to 5 wt% of an organic acid and 0.0005 to 12.5 wt% of an inorganic acid, wherein the organic acid and inorganic acid have a mixing ratio (weight ratio) of 1: 0.5 to 2.5 A mixed stabilizer, 0.00001 to 0.1% by weight of a catalyst, and the balance of water; And 20 to 40% by weight of an oxidizing agent and the balance of water, and 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the slurry raw material solution.
본 발명에 따른 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 및 금속막의 연마 방법은, 우수한 고분산성을 특징으로 하는 슬러리를 사용하여, 선 혼합 탱크에서의 혼합 과정을 생략함으로써, 슬러리 원액 및 산화제 용액으로 이루어진 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물의 수명 안정성 개선, 비용 절감 및 입자 뭉침을 해결할 수 있고, 그에 따라, 금속막, 특히, 텅스텐(W)막을 빠르고 균일하게 연마시킬 수 있을 뿐만 아니라, 실리콘 산화막에 대한 스크래치의 발생을 억제할 수 있는 장점이 있다.
The chemical mechanical polishing slurry composition and the method for polishing a metal film according to the present invention are characterized by using a slurry having excellent high dispersibility and omitting a mixing process in a preliminary mixing tank to remove the slurry raw solution and the chemical mechanical polishing It is possible to improve the lifetime stability of the slurry composition, to reduce the cost and to prevent particle aggregation, and thereby to quickly and uniformly polish the metal film, particularly, the tungsten (W) film and also to suppress the occurrence of scratches on the silicon oxide film There are advantages to be able to.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 슬러리 공급 노즐로 이어지는 배관에 슬러리 원액 및 산화제 용액이 각각 독립적으로 공급되는 모습을 보여주는 연마기(polisher)의 측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 슬러리 공급 노즐로 이어지는 배관에 슬러리 원액 및 산화제 용액이 각각 독립적으로 공급되는 모습을 보여주는 개략도.
도 3은 통상의 pre-mix 탱크(선 혼합 탱크)로 슬러리 원액 및 산화제 용액이 공급되는 모습을 보여주는 개략도.FIG. 1 is a side view of a polisher showing an independent supply of slurry stock solution and oxidant solution to a pipe leading to a slurry supply nozzle, according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 is a schematic view showing a state in which a raw slurry solution and an oxidizing agent solution are independently supplied to a pipe leading to a slurry supply nozzle, according to an embodiment of the present invention;
3 is a schematic view showing a state in which a stock solution of slurry and an oxidizing agent solution are supplied to a conventional pre-mix tank (pre-mix tank).
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 금속막의 화학 기계적 연마 방법은, 슬러리 원액 및 산화제 용액을 슬러리 공급 노즐로 이어지는 배관에 각각 독립적으로 공급하고 혼합하여 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 생성하는 단계, 상기 배관에서 혼합된 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 금속막이 형성된 기판과 접촉시키는 단계 및 연마 패드를 상기 기판과 접촉시키고, 상기 연마 패드를 기판에 대해 이동시켜, 상기 기판으로부터 상기 금속막의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함한다.
The chemical mechanical polishing method of a metal film according to the present invention comprises the steps of independently supplying and mixing a slurry stock solution and an oxidizing agent solution to a pipe leading to a slurry supply nozzle to produce a chemical mechanical polishing slurry composition, Contacting the polishing slurry composition with a substrate having a metal film formed thereon, contacting the polishing pad with the substrate, and moving the polishing pad relative to the substrate to remove at least a portion of the metal film from the substrate.
도 1을 참조하여, 상기 금속막의 화학 기계적 연마 방법을 상세히 설명하면, 슬러리 공급 노즐(20)로 이어지는 배관은 Y자 커넥터로서, 한 쪽으로는 슬러리 원액(10)이, 다른 한 쪽으로는 산화제 용액(12)이 각각 독립적으로 공급되어 혼합되게 한 후, 상기 슬러리 원액(10) 및 산화제 용액(12)의 혼합액인 화학 기계적 연마 슬러리 조성물(22)을 상기 슬러리 공급 노즐(20)을 통하여 배출하게 된다.1, the chemical mechanical polishing method of the metal film will be described in detail. The piping leading to the
상기 슬러리 원액(10)은, 연마제, 혼합 안정제, 촉매 및 물 등을 포함하고, 필요에 따라, 분산제, pH 조절제를 더욱 포함할 수 있는 것으로서, 상기 물을 제외했을 시의 함량은, 상기 슬러리 원액(10) 전체에 대하여, 0.001 내지 40 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 10 중량%이다. 또한, 상기 산화제 용액(12)의 함량은, 상기 슬러리 원액(10) 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.2 내지 5 중량부이다.The
상기 배출된 상기 슬러리 조성물(22)은, 연마 패드(30)의 고속 회전에 의해 상기 연마 패드(30)의 상부에 균일하게 도포되는 동시에, 금속막이 형성된 기판(40)의 표면과 접촉하게 된다. 이때 연마부(50)는 상기 기판(40)의 일면을 상기 연마 패드(30)에 접촉시키고, 상기 연마 패드(30)를 상기 기판(40)에 대해 이동시킨다. 이때 상기 기판(40)은 상기 슬러리 조성물(22)이 균일하게 도포된 상기 연마 패드(30)와 접촉한 상태로 유동하므로, 그 표면이 산화 및 연마된다. 이러한 과정으로 상기 기판(40)의 대향면이 충분히 연마되면, 상기 연마부(50)는 연마된 상기 기판(40)을 외측으로 이격 위치시키고, 다음 기판을 위치시켜 연마 작업을 반복 수행하게 된다. 한편, 상기 연마 패드(30)의 표층은 계속적인 연마 작업에 의해 마모되므로, 그 표층을 연마하여 재사용하여야 하는데, 이 경우, 상기 슬러리 조성물(22)를 공급하면서, 상기 연마 패드(30)를 회전시켜 상기 연마 패드(30)의 표층을 연마함으로써, 다음 기판의 연마 단계를 준비하게 된다.
The discharged
본 발명에 따른 금속막의 화학 기계적 연마 방법은, 반도체 집적회로의 제조에 있어서, 금속막, 특히, 텅스텐(W)막의 연마에 유용하며, 금속막과 실리콘 산화막의 복합막의 연마 공정에서, 실리콘 산화막에 스크래치가 발생하는 것을 억제하면서, 금속막을 효과적으로 연마시킬 수 있다.The method of chemical mechanical polishing of a metal film according to the present invention is useful for polishing a metal film, particularly a tungsten (W) film in the production of a semiconductor integrated circuit, and in a polishing process of a composite film of a metal film and a silicon oxide film, The metal film can be effectively polished while suppressing occurrence of scratches.
즉, 본 발명에 따른 금속막의 화학 기계적 연마 방법은, 혼합 안정제인 유기산 및 무기산을 적절한 비율로 혼합하여 사용함으로써, 금속막에 대한 연마 속도를 높게 유지하며, 숙성(aging)에 의한 연마제의 겔화 및 입자 침전 현상을 최대한 억제하고 분산 안정성을 유지함으로써, 슬러리 원액 및 산화제 용액이 짧은 혼합 시간 및 약한 교반 조건에서도 균일한 혼합이 되도록 할 뿐만 아니라, 일정한 화학 기계적 연마 속도 및 억제된 스크래치를 보여준다. 이로 인해, 상기 슬러리 원액 및 산화제 용액이 통상의 선 혼합 탱크에서의 혼합 공정을 거치지 않고, 슬러리 공급 노즐로 이어지는 배관에서 혼합되어 우수한 연마 결과를 나타내는 것이다.That is, the chemical mechanical polishing method of a metal film according to the present invention is a method of polishing a metal film by maintaining a high polishing rate for a metal film and by using an organic acid and an inorganic acid as mixing stabilizers in an appropriate ratio, By suppressing the particle precipitation phenomenon as much as possible and maintaining the dispersion stability, not only the slurry stock solution and oxidant solution are uniformly mixed even under short mixing time and weak stirring condition, but also show a constant chemical mechanical polishing rate and suppressed scratch. Thus, the slurry stock solution and the oxidizer solution are mixed in the piping leading to the slurry supply nozzle without mixing through the mixing process in the conventional pre-mixing tank, thereby exhibiting excellent polishing results.
도 3과 같이, 통상적으로 사용되던 상기 슬러리 원액과 산화제 용액이 pre-mix 탱크(선 혼합 탱크)에서 혼합되는 단계를 배제한 채, 도 1 및 2와 같이, 슬러리 공급 노즐로 이어지는 배관을 통하여 연마기로의 직접적인 공급(on-board mix)이 이루어짐에 따라, 슬러리 조성물의 수명 안정성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 슬러리 원액과 산화제 용액이 혼합된 후 입자의 뭉침이 발생할 시간적 여유가 없기 때문에, 실리콘 산화막에 대한 스크래치의 발생을 억제할 수 있다.
As shown in FIGS. 1 and 2, while the step of mixing the slurry stock solution and the oxidizing agent solution in the pre-mix tank (pre-mix tank), which is conventionally used, is removed by a grinder The on-board mix of the slurry composition can improve the lifetime stability of the slurry composition. Further, since there is no time enough for the particles to aggregate after the slurry raw solution and the oxidant solution are mixed, It is possible to suppress the occurrence of scratches.
다음으로, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 설명하면, 금속막, 특히, 텅스텐(W)막을 효율적으로 연마하면서, 실리콘 산화막의 스크래치 발생을 억제하기 위한 것으로서, 0.001 내지 20 중량%의 연마제(abrasive, 연마 입자), 0.001 내지 5 중량%의 유기산 및 0.0005 내지 12.5 중량%의 무기산으로 이루어지고 상기 유기산 및 무기산이 1: 0.5 내지 2.5의 혼합비(중량비)를 갖는 혼합 안정제(분산 안정제), 0.00001 내지 0.1 중량%의 촉매 및 나머지 물로 이루어진 슬러리 원액 및 20 내지 40 중량%의 산화제 및 나머지 물로 이루어져 있으며, 상기 슬러리 원액 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부인 산화제 용액을 포함한다. Next, a chemical mechanical polishing slurry composition according to the present invention will be described. The polishing composition for polishing a metal film, in particular, a tungsten (W) film is provided for effectively suppressing the generation of scratches in the silicon oxide film. (dispersion stabilizer) composed of 0.001 to 5 wt% of organic acid and 0.0005 to 12.5 wt% of inorganic acid and having a mixing ratio (weight ratio) of 1: 0.5 to 2.5 of the organic acid and inorganic acid, 0.1% by weight of a catalyst and the balance of water, 20 to 40% by weight of an oxidizing agent and the balance of water, and 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the slurry raw solution.
또한, 필요에 따라, 양이온성 분산제, 음이온성 분산제, 비이온성 분산제, 양쪽성 분산제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 분산제(dispersant, dispersing agent)와, pH 조절제를 더욱 포함할 수 있으며, 상기 분산제가 포함될 경우, 그 사용량은, 상기 연마제 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부이다.
Further, if necessary, it may further comprise a dispersant (dispersant) selected from the group consisting of a cationic dispersant, an anionic dispersant, a nonionic dispersant, an amphoteric dispersant and a mixture thereof, and a pH adjuster, When the dispersant is included, the amount of the dispersant is 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the abrasive.
본 발명의 화학 기계적 연마 슬러리 조성물에 사용되는 상기 연마제는, 금속막을 기계적(물리적)으로 연마하기 위한 것으로서, 퓸드 실리카(Fumed silica), 콜로이달(colloidal) 실리카 등의 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아, 지르코니아(산화지르코늄), 젠나니아 및 이들의 혼합물 등의 연마제를 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 연마제의 함량은, 전체 슬러리 원액에 대하여, 0.001 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%이다. 상기 연마제의 사용량이 너무 많으면, 금속막 및 실리콘 산화막에 대한 스크래치가 과도하게 발생할 우려가 있고, 너무 적으면, 금속막의 연마 속도가 저하될 우려가 있다.
The abrasive used in the chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention is to mechanically polish a metal film and may be silica such as fumed silica and colloidal silica, alumina, ceria, titania, Zirconia (zirconium oxide), zennaia, and mixtures thereof can be used without limitation. The content of the abrasive is 0.001 to 20% by weight, preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight, based on the whole slurry. If the amount of the abrasive is too large, scratches on the metal film and the silicon oxide film may occur excessively. If the amount is too small, the polishing rate of the metal film may be lowered.
상기 혼합 안정제(분산 안정제)는, 보관, 숙성(Aging) 등에 의한 연마제의 겔화 및 침전 현상을 억제하고, 분산 안정성을 유지함으로써, 일정한 화학 기계적 연마속도를 유지하고, 스크래치 발생을 억제하는 역할을 한다. 상기 분산 안정제로는 유기산, 무기산 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 상기 유기산으로는 포름산(HCOOH), 아세트산(CH3COOH), 프로피온산(CH3CH2COOH), 옥살산, 시트르산 (HOC(COOH)(CH2COOH)2), 말산(HO2CCH2CH(OH)CO2H), 말론산(CH2(COOH)2), 술폰산, 주석산(HOOCCH(OH)CH(OH)COOH) 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 말론산을 사용할 수 있으며, 상기 무기산으로는 황산(H2SO4), 염산(HCl), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 설파민산(SO3HNH2), 과염소산(HClO4), 크롬산(H2CrO4), 아황산(H2SO3), 아질산(HNO2) 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 인산을 사용할 수 있다. 상기 분산 안정제의 함량은, 전체 슬러리 원액에 대하여, 0.0015 내지 17.5 중량%, 바람직하게는 0.0075 내지 8.75 중량%, 더욱 바람직하게는 0.015 내지 3.5 중량%이다. 구체적으로, 상기 유기산의 함량은 0.001 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.005 내지 2.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%이고, 상기 무기산의 함량은 0.0005 내지 12.5 중량%, 바람직하게는 0.0025 내지 6.25 중량%, 더욱 바람직하게는 0.005 내지 2.5 중량%이다. 여기서, 상기 유기산 및 무기산의 함량이 너무 적으면, 연마제의 겔화 및 침전 현상을 충분히 억제하지 못할 우려가 있고, 상기 유기산 및 무기산의 함량이 너무 많으면, 연마속도가 감소할 우려가 있다. 또한, 더욱 바람직하게는, 연마제의 분산 안정성을 최대화 하기 위하여, 상기 분산 안정제는 상기 유기산 및 무기산을, 예를 들면, 말론산 및 인산을, 1: 0.5 ~ 2.5, 바람직하게는 1: 0.8 내지 1.5, 더욱 바람직하게는 1 : 1의 중량 비율로 포함할 수 있다.
The above-mentioned mixed stabilizer (dispersion stabilizer) plays a role of suppressing the gelation and precipitation phenomenon of the abrasive by storage, aging, etc., and maintaining the dispersion stability, thereby maintaining a constant chemical mechanical polishing rate and suppressing the occurrence of scratches . Examples of the dispersion stabilizer include organic acids, inorganic acids, and mixtures thereof. The organic acids are formic acid (HCOOH), acetic acid (CH 3 COOH), propionic acid (CH 3 CH 2 COOH), oxalic acid, citric acid (HOC (COOH) (CH 2 COOH) 2), malic acid (HO 2 CCH 2 CH (OH ) CO 2 H), malonic acid (CH 2 (COOH) 2 ), sulfonic acid, tartaric acid (HOOCCH (OH) CH (OH) COOH) and mixtures thereof. Malonic acid can be preferably used , Sulfuric acid (H 2 SO 4 ), hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), sulfamic acid (SO 3 HNH 2 ), perchloric acid (HClO 4 ) 2 CrO 4 ), sulfurous acid (H 2 SO 3 ), nitrite (HNO 2 ) and mixtures thereof, and phosphoric acid can be preferably used. The content of the dispersion stabilizer is 0.0015 to 17.5% by weight, preferably 0.0075 to 8.75% by weight, more preferably 0.015 to 3.5% by weight, based on the whole slurry stock solution. Specifically, the content of the organic acid is 0.001 to 5 wt.%, Preferably 0.005 to 2.5 wt.%, More preferably 0.01 to 1 wt.%, And the content of the inorganic acid is 0.0005 to 12.5 wt.%, 6.25% by weight, more preferably 0.005 to 2.5% by weight. If the content of the organic acid and the inorganic acid is too small, the gelation and precipitation phenomenon of the abrasive may not be sufficiently suppressed. If the content of the organic acid and the inorganic acid is too large, the polishing rate may decrease. More preferably, in order to maximize the dispersion stability of the abrasive, the dispersion stabilizer may contain the organic acid and inorganic acid, for example, malonic acid and phosphoric acid at a ratio of 1: 0.5 to 2.5, preferably 1: 0.8 to 1.5 , More preferably in a weight ratio of 1: 1.
상기 촉매는, 화학 기계적 연마 공정에서 발생되는 에너지에 의해서 전자와 정공을 방출시키는 이온화되지 않는 열활성 촉매로서, 상기 촉매에서 방출된 전자가 과산화수소 등의 산화제와 반응하여 하이드록실 라디칼을 발생시킨다. 상기 촉매는, 페로실리콘(FeSi), 망간실리사이드(MnSi), 코발트실리사이드(CoSi) 및 이들의 혼합물 등의 전이 금속 실리사이드(transition metal silicide)이며, 바람직하게는 나노 페로실리콘(FeSi)을 사용할 수 있다. 상기 페로실리콘(FeSi)에 있어서, 철(Fe) 성분의 일반적인 함량은, 페로실리콘(FeSi) 전체에 대하여, 바람직하게는 0.01 내지 99중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 50 중량%이며, 상기 철(Fe) 성분의 함량이 너무 적으면, 연마 공정 에너지에 의해서 활성화되지 않을 우려가 있고, 너무 많으면 도체가 되어 촉매의 기능을 잃게 될 우려가 있다. 상기 나노 페로실리콘(FeSi) 촉매는 나노 크기의 입자로서, 구체적으로, 1 내지 1,000 nm, 바람직하게는 1 내지 20 nm, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 nm의 입자 크기를 가지며, 상기 나노 촉매의 입자 크기가 너무 작으면, 입자로 형성되지 못할 우려가 있고, 너무 크면, 촉매 활성이 저하되거나, 연마공정에서 스크래치 등의 결함을 일으킬 우려가 있다. 상기 나노 페로실리콘(FeSi) 촉매의 사용량은, 전체 슬러리 원액에 대하여, 0.00001 내지 0.1 중량% (0.1 내지 1000 ppm), 바람직하게는 0.001 내지 0.05 중량%이다. 여기서, 상기 촉매의 사용량이 너무 적으면, 금속막의 연마 속도가 저하될 우려가 있고, 너무 많으면, 반응성이 과도하게 증가하여 연마속도가 불균일하게 될 우려가 있다. 상기 페로실리콘(FeSi) 촉매는 본 출원인의 특허등록 10-0928456호에 상세히 개시되어 있으며, 상기 특허의 내용은 참조로서 본 명세서에 포함된다.
The catalyst is a non-ionized, thermally active catalyst that releases electrons and holes by energy generated in a chemical mechanical polishing process. The electrons emitted from the catalyst react with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide to generate hydroxyl radicals. The catalyst is a transition metal silicide such as ferrosilicon (FeSi), manganese silicide (MnSi), cobalt silicide (CoSi), or a mixture thereof, preferably nanoporous silicon (FeSi) . In the above ferrosilicon (FeSi), the general content of the iron (Fe) component is preferably 0.01 to 99% by weight, more preferably 0.1 to 50% by weight based on the whole ferrosilicon (FeSi) If the content of the component (Fe) is too small, there is a fear that the component is not activated by the polishing process energy, and if it is too large, the component becomes a conductor and the function of the catalyst is lost. The nanoporous silicon (FeSi) catalyst is a nano-sized particle, specifically having a particle size of 1 to 1,000 nm, preferably 1 to 20 nm, more preferably 2 to 10 nm, If the size is too small, the particles may not be formed. If the size is too large, the catalyst activity may be lowered, or scratches and other defects may be caused in the polishing process. The amount of the nanoporous silicon (FeSi) catalyst used is 0.00001 to 0.1 wt% (0.1 to 1000 ppm), preferably 0.001 to 0.05 wt%, based on the whole slurry stock solution. If the amount of the catalyst used is too small, there is a fear that the polishing rate of the metal film is lowered. If the amount is too large, the reactivity is excessively increased, and the polishing rate may become uneven. The ferrosilicon (FeSi) catalyst is disclosed in detail in the applicant's patent registration No. 10-0928456, the content of which is incorporated herein by reference.
본 발명에 따른 화학 기계적 연마 슬러리 조성물에 사용되는 산화제는, 금속막의 표면에 산화막을 빠르게 형성하여 금속막의 연마를 용이하게 하기 위한 것으로, 화학 기계적 연마 슬러리 조성물에 사용되는 통상의 산화제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 무기 또는 유기 퍼-화합물(per-compound)을 사용할 수 있다. 상기 퍼-화합물은 하나 이상의 퍼옥시기(-O-O-)를 포함하는 화합물 또는 그 자신의 가장 높은 산화상태에 있는 원소를 포함하는 화합물을 의미한다. 상기 산화제의 구체적인 예로는, 과산화수소(H2O2), 우레아 과산화수소, 모노퍼설페이트, 디퍼설페이트, 퍼아세트산, 퍼카보네이트, 벤조일페록사이드, 퍼요오드산, 퍼요오디에이트염, 퍼브롬산, 과붕산, 과붕산염, 퍼클로로산 및 퍼클로로산염, 퍼망가네이트, 퍼망가네이트염 및 이들의 혼합물 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 과산화수소를 사용할 수 있다. 상기 산화제는 웨이퍼, 기판 등의 금속막을 상응하는 산화물, 수산화물, 이온 등으로 산화시킨다. 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 슬러리 조성물에 포함되는 산화제 용액은, 상기 산화제와 물로 이루어져 있는데, 상기 산화제의 사용량은, 전체 산화제 용액에 대하여, 20 내지 40 중량%, 바람직하게는 25 내지 35 중량%이며, 상기 산화제 용액은, 슬러리 원액 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.2 내지 5 중량부로 사용된다. 여기서, 상기 산화제의 사용량이 너무 적으면, 금속막의 연마 속도가 저하될 우려가 있고, 너무 많으면 연마 효율이 저하될 우려가 있다.
The oxidizing agent used in the chemical mechanical polishing slurry composition according to the present invention is to easily form an oxide film on the surface of a metal film to facilitate the polishing of the metal film. The oxidizing agent used in the chemical mechanical polishing slurry composition can be used without limitation And preferably an inorganic or organic per-compound may be used. The per-compound means a compound comprising at least one peroxy group (-OO-) or a compound comprising an element in its highest oxidation state. Specific examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), urea hydrogen peroxide, monopersulfate, dipersulfate, peracetic acid, percarbonate, benzoyl peroxide, periodic acid, peroiodic acid, perbromic acid, perboric acid , Perborate, perchloric acid and perchlorate, peranganate, peranganate salts, and mixtures thereof. These can be used alone or in combination, and hydrogen peroxide can be preferably used. The oxidizing agent oxidizes a metal film such as a wafer, a substrate, or the like to a corresponding oxide, hydroxide, or ion. The oxidizing agent solution contained in the chemical mechanical polishing slurry composition according to the present invention is composed of the oxidizing agent and water. The amount of the oxidizing agent is 20 to 40% by weight, preferably 25 to 35% by weight, based on the total oxidizing agent solution , The oxidant solution is used in an amount of 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.2 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the slurry raw solution. If the amount of the oxidizing agent is too small, there is a fear that the polishing rate of the metal film is lowered, and if it is too much, the polishing efficiency may be lowered.
본 발명에 따른 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 구성하는 나머지 성분은 물이다. 상기 물 성분으로는 탈이온수, 증류수 등을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 슬러리 조성물은, 발명의 목적 및 효과를 달성하는 한도 내에서, 통상적인 다른 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 슬러리 조성물은, 공지된 임의의 방법으로 제조될 수 있고, 예를 들면, 연마제, 혼합 안정제(분산 안정제) 및 촉매 등의 각 성분을 탈이온수, 증류수 등의 수성매질(이하, 필요에 따라, 단순히 "물"이라 한다)에 필요한 농도로 첨가할 수 있고, 산화제 또는 산화제 용액 또한 수성 매질에 원하는 농도로 첨가할 수 있다. 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 슬러리 조성물의 pH는 1 내지 7, 바람직하게는 1 내지 4이다. 상기 슬러리 조성물의 pH가 너무 높으면, 산화막 형성이 불충분하여 연마속도가 저하될 우려가 있다.
The remaining constituent constituting the chemical mechanical polishing slurry composition according to the present invention is water. As the water component, deionized water, distilled water and the like can be used. Further, the chemical mechanical polishing slurry composition according to the present invention may further include other conventional additives, so long as the objects and effects of the invention are achieved. The slurry composition according to the present invention can be produced by any known method and can be prepared by mixing each component such as an abrasive, a mixture stabilizer (dispersion stabilizer) and a catalyst in an aqueous medium such as deionized water and distilled water ), And the oxidizing agent or the oxidizing agent solution can also be added to the aqueous medium at a desired concentration. The pH of the chemical mechanical polishing slurry composition according to the present invention is 1 to 7, preferably 1 to 4. If the pH of the slurry composition is too high, the formation of the oxide film is insufficient and the polishing rate may be lowered.
필요에 따라 더욱 포함될 수 있는 상기 분산제는, 연마제의 분산 안정성을 향상시키기 위한 것으로서, 상기 분산제가 연마 입자의 표면에 흡착되어 연마 입자의 표면 전위를 증가시킴으로써, 연마 입자 사이의 정전기적 반발력을 증가시키거나, 고분자(polymer)형 분산제의 경우 흡착된 고분자 사슬의 입체장애 효과(steric hindrance effect)에 의해, 슬러리 조성물 내에서 연마 입자의 분산 안정성을 증대시킨다. 상기 분산제로는, 화학 기계적 연마 슬러리 조성물에 사용되는 통상의 분산제를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 양이온성 분산제, 음이온성 분산제, 비이온성 분산제, 양쪽성 분산제 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 상기 양이온성 분산제는 모노알킬트리메틸암모늄염, 디알킬디메틸암모늄염, 알킬벤질메틸암모늄염, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리아민 알콕시레이트, 폴리에틸렌이민 및 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 상기 음이온성 분산제는 알킬벤젠술폰산염, 폴리아크릴산, 폴리메타아크릴산 및 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있고, 상기 비이온성 분산제는 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐피롤리돈, 글리세린 및 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있으며, 상기 양쪽성 분산제는 알킬설포베타인, 알킬카르복시베타인 및 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 상기 분산제가 고분자형 분산제일 경우, 그의 중량평균 분자량은 500 내지 100,000, 바람직하게는 1,000 내지 50,000이다. 본 발명의 화학 기계적 연마 슬러리 조성물에 사용되는 분산제에 있어서, 카르복실기 하나의 작용기 만을 가지는 경우에는, 산성 영역에서 작용기 사이의 반발력이 감소하여, 분산성이 불충분하게 될 우려가 있으므로, 양쪽성 또는 양이온성 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하며, 폴리아민 알콕시레이트, 알킬벤질메틸암모늄염 등의 양이온성 계면활성제를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 분산제의 사용량은, 전체 슬러리 원액에 있어서, 연마제 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량부이다. 여기서, 상기 분산제의 사용량이 너무 많으면, 연마속도가 감소할 우려가 있고, 너무 적으면, 연마제의 분산 안정성이 저하될 우려가 있다.
The dispersant, which can be further included as needed, is intended to improve the dispersion stability of the abrasive. The dispersant is adsorbed on the surface of the abrasive particles to increase the surface potential of the abrasive particles, thereby increasing the electrostatic repulsion between the abrasive particles Or in the case of a polymer type dispersant, the dispersion stability of the abrasive particles in the slurry composition is enhanced by the steric hindrance effect of the adsorbed polymer chains. As the dispersing agent, a conventional dispersing agent used in a chemical mechanical polishing slurry composition can be used. For example, a cationic dispersing agent, an anionic dispersing agent, a nonionic dispersing agent, an amphoteric dispersing agent and a mixture thereof can be used. Examples of the cationic dispersant include monoalkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, alkylbenzylmethylammonium salts, polyoxyethylene alkylamines, polyamine alkoxylates, polyethyleneimines, and mixtures thereof. Examples of the anionic dispersant include alkylbenzene sulfonic acid salts, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and mixtures thereof, and examples of the nonionic dispersant include polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, glycerin, and mixtures thereof And the amphoteric dispersing agent may be exemplified by alkyl sulfobetaine, alkyl carboxy betaine, and mixtures thereof. When the dispersant is a polymer dispersant, the weight average molecular weight thereof is 500 to 100,000, preferably 1,000 to 50,000. In the case of the dispersant used in the chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention, when only one functional group of a carboxyl group is present, the repulsive force between the functional groups in the acidic region may decrease and the dispersibility may become insufficient. It is preferable to use a surfactant, and it is more preferable to use a cationic surfactant such as polyamine alkoxylate and alkylbenzylmethylammonium salt. The amount of the dispersant to be used is 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polishing slurry in the whole slurry stock solution. If the amount of the dispersing agent used is too large, the polishing rate may decrease. If the amount is too small, the dispersion stability of the polishing compound may decrease.
또한, 필요에 따라 더욱 포함될 수 있는 상기 pH 조절제는, 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물의 pH를 조절하여 연마제(연마 입자)의 분산도를 제어하는 것으로서, 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물의 pH를 1 내지 7, 바람직하게는 1 내지 4로 조절한다. 통상적인 화학 기계적 연마 슬러리 조성물에 사용되는 pH 조절제(산, 염기)를 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들면, 황산, 염산, 인산, 질산, 타르타르산, 시트르산, 옥살산, 벤존산 등의 산, 그리고, 암모니아, 수산화칼륨, 테트라메틸암모늄 히드록사이드(Tetramethylammonium hydroxide: TMAH), 테트라에틸암모늄 히드록사이드(Tetraethylammonium hydroxide: TEAH), 테트라부틸암모늄 히드록사이드(Tetrabutylammonium hydroxide: TBAH) 등의 염기 및 이들의 혼합물 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물의 pH가 상기 범위를 벗어나면, 연마입자의 분산도가 떨어지고, 연마 공정 시, 연마가 충분하게 일어나지 못할 우려가 있다. 또한, 상기 pH 조절제의 함량은, 화학 기계적 연마 슬러리 조성물의 pH에 따라 달라질 수 있으나, 예를 들면, 전체 슬러리 원액에 대하여, 0.05 내지 10중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5중량%, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 2중량%이다. 상기 pH 조절제의 함량이 상기 범위를 벗어나면, 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물의 pH 조절이 어려워지고, 불순물로 작용할 우려가 있다.
Further, the pH adjusting agent, which can be further included if necessary, controls the dispersion degree of the abrasive (abrasive particles) by controlling the pH of the chemical mechanical polishing slurry composition, wherein the pH of the chemical mechanical polishing slurry composition is 1 to 7 , Preferably from 1 to 4. PH adjusters (acids, bases) used in conventional chemical mechanical polishing slurry compositions can be used without limitation and include acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, nitric acid, tartaric acid, citric acid, oxalic acid, Bases such as ammonia, potassium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrabutylammonium hydroxide (TBAH) and the like, and mixtures thereof May be used alone or in combination. If the pH of the chemical mechanical polishing slurry composition is out of the above range, the degree of dispersion of the abrasive grains is decreased, and there is a fear that polishing may not be sufficiently performed in the polishing step. The content of the pH adjusting agent may vary depending on the pH of the chemical mechanical polishing slurry composition, but may be, for example, 0.05 to 10% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight, Is from 0.3 to 2% by weight. If the content of the pH adjusting agent is out of the above range, the pH of the chemical mechanical polishing slurry composition becomes difficult to control and may act as an impurity.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. The following examples illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
[실시예 1~3, 비교예 1] 슬러리 원액의 제조 [Examples 1 to 3, Comparative Example 1] Production of slurry stock solution
하기 표 1에 나타낸 함량의 각 성분을 상온에서 혼합하고, 기계적 교반기(Mechanical stirrer)로 교반하여, 슬러리 원액(실시예 1~3, 비교예 1)을 각 3000 g 제조하였다. 분산제는, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 모두 폴리아민 알콕시레이트 1 중량부를 사용하였으며, 상기 분산제의 함량(중량부)은 연마제 100 중량부에 대한 분산제의 사용량(중량)을 나타낸다.The components shown in the following Table 1 were mixed at room temperature and stirred with a mechanical stirrer to prepare 3000 g each of the slurry stock solutions (Examples 1 to 3 and Comparative Example 1). As the dispersant, 1 part by weight of polyamine alkoxylate was used in each of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, and the content (parts by weight) of the dispersant represents the amount (weight) of the dispersant to 100 parts by weight of the abrasive.
(세리아, 중량%)abrasive
(Ceria, wt%)
실리콘
(ppm)Nanofero
silicon
(ppm)
(g)Distilled water
(g)
[실험예] 슬러리 공급방법에 따른, 텅스텐막의 연마 속도 및 PE-TEOS막에 대한 스크래치 형성 개수 [Experimental Example] The polishing rate of the tungsten film and the number of scratch formation on the PE-TEOS film according to the slurry supplying method
어플라이드 머티어리얼사(Applied Materials사)의 Mirra 3400 연마 장비(Polisher)에 IC-1010 연마 패드(Rohm & Haas사 제품)를 부착하고, 8인치 텅스텐(W) 블랭킷 웨이퍼(blanket wafer)를 장착하였다. 다음으로, 상기 실시예 1~3 및 비교예 1에서 제조된 슬러리 원액을 Y자 커넥터의 두 주입구 중 한 곳으로, 나머지 하나의 주입구로는 산화제를 각각 주입하여 상기 웨이퍼로 공급하면서, 텅스텐막(W)을 연마하였다. 이 때의 연마 조건을 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 2의 IC 압력, RR 압력, EC 압력, UC 압력은 각각 Inter Chamber Pressure, Retainer Ring Pressure, External Chamber Pressure, Upper Chamber Pressure로서, 웨이퍼가 장착되는 Head 내 영역별 압력 조건을 나타낸 것이다.An IC-1010 polishing pad (Rohm & Haas) was attached to a Mirra 3400 Polisher of Applied Materials, and an 8 inch tungsten (W) blanket wafer . Next, the slurry stock solutions prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were injected into one of the two injection ports of the Y-shaped connector, while the other one was injected with an oxidant and supplied to the wafer, and a tungsten film W) were polished. The polishing conditions at this time are shown in Table 2 below. The IC pressure, RR pressure, EC pressure, and UC pressure in Table 2 are the inter-chamber pressure, the retainer ring pressure, the external chamber pressure, and the upper chamber pressure, respectively.
속도Platen
speed
속도Head
speed
텅스텐(W)막의 연마 속도(Removal Rate, 단위: Angstrom(Å)/min, 이하 R/R)를 저항 측정기(CMT-2000, 4-point probe, ㈜창민 Tech 제품)로 측정한 결과 및 8인치 PE-TEOS(Plasma Enhanced-Tetra Ethylene Ortho Silicate, 실리콘 산화막) 블랭킷 웨이퍼(wafer)를 연마한 후, 실리콘 산화막(PE-TEOS)에 형성된 스크래치의 개수를 KLA 스크래치 측정 장비(TENCOR사 제품)로 측정한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.(CMT-2000, 4-point probe, manufactured by Changmin Tech Co., Ltd.) and the removal rate (unit: Angstrom (Å) / min, R / R) of the tungsten The number of scratches formed on the silicon oxide film (PE-TEOS) after polishing the wafer was measured with a KLA scratch measuring instrument (manufactured by TENCOR Co., Ltd.) The results are shown in Table 3 below.
공급방법Slurry
How to supply
(중량%)Hydrogen peroxide
(weight%)
개수(ea)scratch
Number (ea)
1Example
One
2Example
2
3Example
3
1Comparative Example
One
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 비교예 1의 종래 pre-mix 탱크 혼합과 비교하여, 본 발명에 따른 on-board mix 방법을 사용할 경우, 스크래치 발생이 억제됨을 알 수 있으며, 또한 혼합 안정제(분산 안정제)인 말론산 및 인산이 사용되는 실시예 1 내지 3의 경우, 3회에 걸친 연마 속도가, 상기 말론산 및 인산이 사용되지 않은 비교예 1에 비하여 일정한 것을 알 수 있다.As shown in Table 3, when the on-board mix method according to the present invention is used as compared with the conventional pre-mix tank mix of Comparative Example 1, it can be seen that the occurrence of scratch is suppressed, ) In Examples 1 to 3 in which malonic acid and phosphoric acid are used, the polishing rate over three times is constant compared to Comparative Example 1 in which malonic acid and phosphoric acid are not used.
Claims (13)
상기 배관에서 혼합된 상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물을 금속막이 형성된 기판과 접촉시키는 단계; 및
연마 패드를 상기 기판과 접촉시키고, 상기 연마 패드를 기판에 대해 이동시켜, 상기 기판으로부터 상기 금속막의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하며,
상기 화학 기계적 연마 슬러리 조성물은 0.001 내지 20 중량%의 연마제, 0.001 내지 5 중량%의 유기산 및 0.0005 내지 12.5 중량%의 무기산으로 이루어지고, 상기 유기산 및 무기산이 1: 1 내지 2.5의 혼합비(중량비)를 갖는 혼합 안정제, 0.00001 내지 0.1 중량%의 촉매 및 나머지 물로 이루어진 슬러리 원액 및 20 내지 40 중량%의 산화제 및 나머지 물로 이루어져 있으며, 상기 슬러리 원액 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부인 산화제 용액을 포함하는 것인, 금속막의 화학 기계적 연마 방법.Separately supplying and mixing the slurry stock solution and the oxidizer solution to the respective pipes leading to the slurry supply nozzle to produce a chemical mechanical polishing slurry composition;
Contacting the chemical mechanical polishing slurry composition mixed in the pipe with a substrate having a metal film formed thereon; And
Contacting the polishing pad with the substrate and moving the polishing pad relative to the substrate to remove at least a portion of the metal film from the substrate,
Wherein the chemical mechanical polishing slurry composition comprises 0.001 to 20 wt% of an abrasive, 0.001 to 5 wt% of an organic acid, and 0.0005 to 12.5 wt% of an inorganic acid, wherein the organic acid and inorganic acid have a mixing ratio (weight ratio) of 1: , A mixed stabilizer having 0.00001 to 0.1% by weight of a catalyst and a balance of water, 20 to 40% by weight of an oxidizing agent and the balance of water, and 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the slurry stock solution Wherein the chemical mechanical polishing method comprises the steps of:
20 내지 40 중량%의 산화제 및 나머지 물로 이루어져 있으며, 상기 슬러리 원액 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부인 산화제 용액을 포함하는, 화학 기계적 연마 슬러리 조성물.0.001 to 20 wt.% Of an abrasive, 0.001 to 5 wt.% Of an organic acid and 0.0005 to 12.5 wt.% Of an inorganic acid, wherein the organic acid and inorganic acid have a mixing ratio (weight ratio) of 1: 0.5 to 2.5, A slurry stock solution consisting of a catalyst by weight% and the balance water; And
20 to 40% by weight of an oxidizing agent and the balance of water, and 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the slurry raw material solution.
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