KR20160077645A - Slurry composition for chemical mechanical polishing and method for manufacturing semiconductor device by using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a slurry composition for chemical mechanical polishing, which comprises: 0.1-10 wt% of a polishing material; 0.01-1 wt% of a polishing surface modifier selected from the group consisting of ethylenediamine tetraacetic acid, diethylenetriamine pentaacetic acid, and a salt and a combination thereof; 0.01-1 wt% of a polishing modifier selected from the group consisting of an aromatic carboxylic acid and a salt and a combination thereof; and the balance of a solvent, and a method for manufacturing a semiconductor device using the same. According to the present invention, it is possible to control a polishing rate of cobalt freely to obtain an effective high-quality polished surface. It is also possible to carry out polishing of copper, cobalt and a low-dielectric constant dielectric layer at the same time to avoid unbalanced polishing, dishing or erosion caused by a difference in polishing rate. Further, it is possible to provide excellent characteristics free from surface pitting defects or corrosion after polishing.

Description

화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 및 이를 이용하는 반도체 소자의 제조방법{SLURRY COMPOSITION FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE BY USING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a chemical mechanical polishing slurry composition, and a method of manufacturing a semiconductor device using the same. BACKGROUND OF THE INVENTION [0002]

본 발명은 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 및 이를 이용하는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코발트의 연마 속도를 자유롭게 제어하여 효과적인 고품위 연마면을 얻을 수 있으며, 구리, 코발트 및 저유전율 절연막을 동시에 연마할 수 있어 연마 속도 차이에 따른 연마 불균형, 디싱(dishing) 또는 에로젼(erosion)을 유발하지 않으며, 연마 후 표면에 피팅(pitting) 결함이나 부식이 없는 양호한 특성을 갖는 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 및 이를 이용하는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a chemical mechanical polishing slurry composition and a method of manufacturing a semiconductor device using the same. More particularly, the present invention relates to a polishing slurry composition for polishing a copper, cobalt and low dielectric constant insulating film A chemical mechanical polishing slurry composition which does not cause abrasion unevenness, dishing or erosion due to polishing rate difference and has good properties without pitting defects or corrosion on the surface after polishing, and And a method of manufacturing a semiconductor device using the same.

화학적 기계적 연마 공정(Chemical Mechanical Polishing: CMP)은 표면 평탄화 공정으로 일반적으로 이용되는 방법 중의 하나이다. 화학적 기계적 연마 공정(Chemical Mechanical Polishing: CMP)에서는 회전판 상에 평탄화 공정을 수행할 웨이퍼를 안착시키고, 이 웨이퍼의 표면과 연마기의 패드를 접촉시킨 후, 슬러리의 공급과 함께 회전판 및 연마기의 패드를 회전시켜 연마 공정을 수행한다. 즉, 웨이퍼 표면과 패드 사이로 슬러리가 유동하여 슬러리 내의 연마 입자와 패드의 표면돌기에 의한 기계적 마찰에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지는 동시에, 슬러리 내의 화학적 성분과 웨이퍼 표면의 화학적 반응에 의해 화학적 제거가 이루어진다.Chemical mechanical polishing (CMP) is one of the methods commonly used for surface planarization. In the chemical mechanical polishing (CMP) process, a wafer to be subjected to a planarization process is placed on a rotating plate, the surface of the wafer is brought into contact with the pad of the polishing machine, and then the pad of the rotating plate and the polishing machine is rotated Thereby performing a polishing process. That is, the slurry flows between the surface of the wafer and the pad, and the surface of the wafer is polished by the mechanical friction caused by the abrasive particles in the slurry and the surface protrusions of the pad, and chemical removal is performed by chemical reaction between the chemical components in the slurry and the wafer surface .

일반적으로 구리 배선 공정에서는 금속 베리어 물질로서 탄탈륨이 사용되고 있으나, 배선폭이 작아지면서 탄탈륨보다 낮은 저항율을 갖는 동시에 구리와의 부착성도 우수한 대체 물질에 대한 필요성이 증가하고 있다. 탄탈륨에 대한 대체물질로서 그 적용가능성이 높은 것은 코발트이다. 코발트는 탄탈륨보다 저항율이 낮을 뿐 아니라, 코발트 상에서 구리가 쉽게 핵 형성을 할 수 있어 구리와의 부착성 또한 우수하며, 가격도 저렴한 여러 가지 장점을 가지고 있다.In general, tantalum is used as a metal barrier material in a copper wiring process. However, as the wiring width becomes smaller, there is an increasing need for a substitute material having a lower resistivity than tantalum and having excellent adhesion to copper. Cobalt is the most likely alternative material for tantalum. Cobalt is not only lower in resistivity than tantalum, but also has many advantages such as easy nucleation of copper on cobalt, excellent adhesion to copper, and low cost.

구리 배선 공정의 화학적 기계적 연마에 이용되는 슬러리는 콜로이드 실리카 연마재를 사용하며, 염기성 영역에서 베리어 금속 및 산화막을 제거하는 특징을 갖는다. 그러나, 염기성 슬러리는 연마 후 파티클 오염 및 스크래치 발생이 높은 문제가 있다.The slurry used for the chemical mechanical polishing of the copper wiring process uses a colloidal silica abrasive and is characterized by the removal of the barrier metal and the oxide film in the basic region. However, the basic slurry has a high problem of particle contamination and scratching after polishing.

이러한 문제를 해결하기 위하여 산성 영역에서 작용하는 화학적 기계적 연마 슬러리가 개발되었다. 그러나, 산성 슬러리는 구리 및 코발트의 부식이 심하고 연마 속도가 증가하여 디싱 및 에로젼을 유발시키고, 연마 표면의 결함 발생이 증가하는 문제를 갖는다.
To solve this problem, chemical mechanical polishing slurries have been developed which act in the acidic region. However, the acidic slurry has a problem in that corrosion of copper and cobalt is significant and the polishing rate is increased, causing dishing and erosion, and occurrence of defects on the polishing surface is increased.

한국공개특허 제2014-0117622호(2014.10.07. 공개)Korean Laid-Open Patent No. 2014-0117622 (Published Oct. 10, 2014) 한국공개특허 제2010-0118246(2010.11.05. 공개)Korean Patent Publication No. 2010-0118246

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 코발트의 연마 속도를 자유롭게 제어할 수 있으며, 구리, 코발트 및 저유전율 절연막을 동시에 연마할 수 있어 연마 속도 차이에 따른 연마 불균형, 디싱 또는 에로젼을 유발하지 않으며, 연마 후 표면에 피팅 결함이나 부식이 없고, 경시안정성 및 분산안정성이 우수하며, 파티클 발생이나 스크래치 결함 빈도가 낮아 효과적인 고품위 연마면을 얻을 수 있는 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 및 이를 이용하는 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
The object of the present invention is to provide a polishing composition which can freely control the polishing rate of cobalt and can simultaneously polish copper, cobalt and a low dielectric constant insulating film, does not cause polishing unbalance, dishing or erosion due to polishing speed difference, Provided is a chemical mechanical polishing slurry composition capable of obtaining an effective high-quality polished surface because there is no defect or corrosion on the back surface, excellent stability over time and dispersion stability, and low occurrence of particles and scratch defects, and a method for manufacturing a semiconductor device using the same .

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 연마재 0.1 내지 10 중량%; 에틸렌디아민테트라아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산, 그의 염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 연마 표면 조절제 0.01 내지 1 중량%; 방향족 카르복시산, 그의 염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 연마 조절제 0.01 내지 1 중량%; 및 잔부의 용매를 포함하는 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물을 제공한다.One embodiment of the present invention for solving the above problems is a polishing pad comprising: 0.1 to 10% by weight of an abrasive; From 0.01 to 1% by weight of an abrasive surface modifier selected from the group consisting of ethylenediamine tetraacetic acid, diethylenetriamine pentaacetic acid, its salts and combinations thereof; From 0.01 to 1% by weight of an abrasive modifier selected from the group consisting of aromatic carboxylic acids, salts thereof, and combinations thereof; And a remainder of the solvent.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물을 이용하여 구리막, 코발트막, 저유전율 절연막, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 막을 연마하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device using a chemical mechanical polishing slurry composition according to an embodiment of the present invention, And a step of polishing the single film.

본 발명의 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 산성 조건에서 구리, 코발트, 저유전율 절연막을 동시에 제거할 수 있어, 연마 속도 차이에 의한 연마 불균형, 디싱 또는 에로젼을 유발하기 않는다.The chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention can simultaneously remove copper, cobalt, and low dielectric constant insulating film under acidic conditions, and does not cause polishing unbalance, dishing or erosion due to the difference in polishing rate.

또한, 본 발명의 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 코발트의 연마 속도를 자유롭게 제어할 수 있어 효과적인 고품위 연마면을 얻을 수 있으며, 연마 후 표면에 피팅 결함이나 부식이 없는 매우 양호한 특징을 갖는다.In addition, the chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention can freely control the polishing rate of cobalt, so that an effective high-quality polishing surface can be obtained, and the surface after polishing has a very good feature without any fitting defects or corrosion.

또한, 본 발명의 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 연마 입자가 아주 작아 경시안정성 및 분산안정성이 우수하고, 파티클 발생 및 스크래치 결함 빈도가 낮아 베리어 금속 및 저유전율 절연막의 연마 표면이 매우 양호한 장점을 갖는다.
In addition, the chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention is advantageous in that the abrasive grains are very small, so that the stability of the aging and the dispersion stability are excellent, the generation of particles and the frequency of scratch defects are low, and the polishing surface of the barrier metal and the low dielectric constant insulating film is very good.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, numerous specific details are set forth, such as specific elements, which are provided to aid a more thorough understanding of the present invention, and it is to be understood that the present invention may be practiced without these specific details, It will be obvious to those who have. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 일 실시예는 연마재 0.1 내지 10 중량%; 에틸렌디아민테트라아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산, 그의 염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 연마 표면 조절제 0.01 내지 1 중량%; 방향족 카르복시산, 그의 염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 연마 조절제 0.01 내지 1 중량%; 및 잔부의 용매를 포함하는 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물에 관한 것이다.One embodiment of the present invention provides a polishing composition comprising: 0.1 to 10% by weight of an abrasive; From 0.01 to 1% by weight of an abrasive surface modifier selected from the group consisting of ethylenediamine tetraacetic acid, diethylenetriamine pentaacetic acid, its salts and combinations thereof; From 0.01 to 1% by weight of an abrasive modifier selected from the group consisting of aromatic carboxylic acids, salts thereof, and combinations thereof; And the remainder of the solvent.

본 발명의 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물에 포함되는 연마재는 콜로이드 실리카일 수 있다.The abrasive included in the chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention may be colloidal silica.

일 형태에서, 연마재로서 산성 콜로이드 실리카를 이용할 수 있다. 산성 콜로이드 실리카의 제조방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 알칼리 금속 규산 용액을 무기산과 반응시키고, 강산성 양이온 교환 수지에 통과시켜 제조하거나, 또는 고순도 알콕시 실란을 가수분해하여 제조할 수 있다.In one form, acidic colloidal silica may be used as the abrasive. The production method of the acidic colloidal silica is not particularly limited and can be produced, for example, by reacting an alkali metal silicate solution with an inorganic acid, passing the solution through a strongly acidic cation exchange resin, or hydrolyzing a high purity alkoxysilane.

일 형태에서, 콜로이드 실리카는 평균 입경이 5~120 nm, 바람직하게는 20 내지 100 nm일 수 있다. 콜로이드 실리카의 평균 입경이 5 nm 미만인 경우에는 원하는 수준의 연마 속도를 구현하기 어려우며, 120 nm를 초과하는 경우에는 연마재의 안정성을 유지하기 어려울 수 있다.In one form, the colloidal silica may have an average particle size of 5-120 nm, preferably 20-100 nm. When the average particle size of the colloidal silica is less than 5 nm, it is difficult to achieve a desired polishing rate, and when the average particle size exceeds 120 nm, it may be difficult to maintain the stability of the abrasive.

연마재는 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게 5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 연마재의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 원하는 수준의 연마 속도를 구현하기 어려우며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 파티클 결함이 증가할 수 있다.The abrasive may comprise from 0.1 to 10% by weight, preferably from 5 to 10% by weight, based on the total weight of the chemical mechanical polishing slurry composition. When the content of the abrasive is less than 0.1% by weight, it is difficult to achieve a desired polishing rate, and when it exceeds 10% by weight, particle defects may increase.

본 발명의 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물에 포함되는 연마 표면 조절제는 코발트막에 대한 연마 공정 후 표면 피팅이나 부식 발생을 억제하여 표면 상태를 양호하게 하는 역할을 할 수 있다.The polishing surface modifier contained in the chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention can play a role of suppressing the occurrence of surface fitting or corrosion after the polishing process for the cobalt film and improving the surface condition.

일 형태에서, 연마 표면 조절제는 에틸렌디아민테트라아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산, 그의 염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.In one form, the abrasive surface modifier may be selected from the group consisting of ethylenediamine tetraacetic acid, diethylenetriamine pentaacetic acid, its salts, and combinations thereof.

연마 표면 조절제는 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 8 중량%로 포함될 수 있다. 연마 표면 조절제의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 코발트막의 연마 속도 제어 효과를 얻기 어려워 표면 상태를 양호하게 유지할 수 없으며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 피팅 결함이나 표면 부식 현상 등이 발생할 수 있다.The polishing surface modifier may be included in an amount of 0.1 to 10% by weight, preferably 0.2 to 8% by weight, based on the total weight of the chemical mechanical polishing slurry composition. When the content of the polishing surface modifier is less than 0.1% by weight, it is difficult to obtain the effect of controlling the polishing rate of the cobalt film, so that the surface state can not be maintained satisfactorily. If it exceeds 10% by weight, fitting defects or surface corrosion may occur.

본 발명의 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물에 포함되는 연마 조절제는 코발트막의 연마 속도를 자유롭게 효과적으로 조절하여 스크래치 및 파티클 결함 발생을 방지하는 역할을 할 수 있다.The polishing regulator contained in the chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention can freely and freely control the polishing rate of the cobalt film to prevent the generation of scratches and particle defects.

연마 조절제는 방향족 카르복시산, 그의 염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.The abrasive modifier may be selected from the group consisting of aromatic carboxylic acids, salts thereof, and combinations thereof.

일 형태에서, 연마 조절제는 하기 화학식 1:In one form, the abrasive modifier is selected from the group consisting of:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6의 일 이상은 카르복시기이다.]Wherein at least one of R1, R2, R3, R4, R5 and R6 is a carboxyl group.

로 표현되는 방향족 카르복시산, 그의 염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다., A salt thereof, and a combination thereof.

일 형태에서, 연마 조절제는 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 전체 중량을 기준으로 0.01 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.05~0.5 중량%로 포함될 수 있다. 연마 조절제의 함량이 0.01% 미만인 경우에는 코발트막의 연마 조절이 어려울 수 있으며, 1 중량%를 초과하는 경우에는 코발트막이 연마되지 않을 수 있다.In one form, the abrasive modifier may be included in an amount of 0.01 to 1% by weight, preferably 0.05 to 0.5% by weight, based on the total weight of the chemical mechanical polishing slurry composition. When the content of the polishing regulator is less than 0.01%, it may be difficult to control the polishing of the cobalt film. If the content of the polishing regulator is more than 1% by weight, the cobalt film may not be polished.

본 발명의 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 2 내지 5의 pH 값을 가질 수 있다. 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물의 pH가 상기 범위 내인 경우, 코발트막의 연마 속도를 효과적으로 조절하고, 산성 영역에서 구리막, 코발트막 및 저유전율 절연막을 동시에 제거할 수 있으며, 표면 결함이나 부식 발생을 억제할 수 있다. 그러나, 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물의 pH가 상기 범위 미만인 경우에는 연마 속도의 효과적인 제어가 불가능하고 부식성이 증가하여 불리하며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 코발트 연마 속도가 감소하고, 장기간 보관시 슬러리의 응집으로 인하여 안정성에 문제가 발생할 수 있다.The chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention may have a pH value of from 2 to 5. When the pH of the chemical mechanical polishing slurry composition is within the above range, the polishing rate of the cobalt film can be effectively controlled, the copper film, the cobalt film and the low dielectric constant insulating film can be simultaneously removed from the acidic region, have. However, when the pH of the chemical mechanical polishing slurry composition is less than the above range, effective control of the polishing rate is impossible and the corrosion resistance is increased. If the pH exceeds the above range, the polishing rate of the cobalt decreases, Which may cause a problem in stability.

일 형태에서, 본 발명의 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 부식방지제를 더 포함할 수 있다.In one form, the chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention may further comprise a corrosion inhibitor.

부식방지제는 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 5-메틸-벤조트리아졸, 5-아미노테트라졸, 1-알킬-5-아미노테트라졸, 5-히드록시-테트라졸, 1-알킬-5-히드록시-테트라졸, 테트라졸-5-티올, 이미다졸 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.The corrosion inhibitor is selected from the group consisting of 1,2,4-triazole, benzotriazole, 5-methyl-benzotriazole, 5-aminotetrazole, 1-alkyl- Alkyl-5-hydroxy-tetrazole, tetrazole-5-thiol, imidazole, and combinations thereof.

부식방지제는 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 전체 중량을 기준으로 0.001 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 부식방지제의 함량이 0.001 중량% 미만인 경우에는 부식 억제 효과를 발휘하기 어려우며, 0.5 중량%를 초과하는 경우에는 코발트막에 대한 연마 속도 제어에 문제가 있을 수 있으며, 용해도 문제가 발생하여 부식억제제가 석출될 우려가 있다.The corrosion inhibitor may be included in an amount of 0.001 to 0.5% by weight based on the total weight of the chemical mechanical polishing slurry composition. When the content of the corrosion inhibitor is less than 0.001% by weight, the corrosion inhibiting effect is difficult to exhibit. When the content exceeds 0.5% by weight, there is a problem in controlling the polishing rate of the cobalt film. There is a concern.

일 형태에서, 본 발명의 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 산화제를 더 포함할 수 있다.In one form, the chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention may further comprise an oxidizing agent.

산화제는 바람직하게 과산화수소, 모노퍼설페이트, 디퍼설페이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.The oxidizing agent may preferably be selected from the group consisting of hydrogen peroxide, monopersulfate, dipersulfate, and combinations thereof.

또한, 상기 이외에 이용가능한 산화제의 예는 우레아 과산화수소 또는 퍼카르보네이트와 같은 과산화수소 첨가 생성물, 벤조일퍼옥사이드, 퍼아세트산 또는 디-t-부틸퍼옥사이드와 같은 유기 퍼옥사이드, 나트륨퍼옥사이드, 퍼요오데이트, 퍼보레이트, 퍼망가네이트, 또는 브로메이트, 크로메이트, 요오데이트, 요오드산, 세륨(IV) 화합물, 질산제2철 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Examples of oxidizing agents usable in addition to the above include hydrogen peroxide addition products such as urea hydrogen peroxide or percarbonate, organic peroxides such as benzoyl peroxide, peracetic acid or di-t-butyl peroxide, sodium peroxides, , Perborate, peranganate, or bromate, chromate, iodate, iodic acid, cerium (IV) compound, ferric nitrate, and the like.

산화제는 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 전체 중량을 기준으로 0.001 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 산화제의 함량이 0.001 중량% 미만인 경우에는 금속막 표면에 스크래치가 발생되고 표면 성능이 저하될 우려가 있으며, 5 중량%를 초과하는 경우에는 슬러리 조성물의 안정성이 저하될 우려가 있다.The oxidizing agent may be included in an amount of 0.001 to 5% by weight based on the total weight of the chemical mechanical polishing slurry composition. If the content of the oxidizing agent is less than 0.001% by weight, scratches may be generated on the surface of the metal film and the surface performance may be deteriorated. If it exceeds 5% by weight, the stability of the slurry composition may be deteriorated.

일 형태에서, 본 발명의 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 pH 조절제를 더 포함할 수 있다.In one form, the chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention may further comprise a pH adjusting agent.

슬러리 조성물의 pH를 제어하기 위하여 첨가될 수 있는 pH 조절제로는 염기성 화합물 또는 산성 화합물을 이용할 수 있다.As the pH regulator which can be added to control the pH of the slurry composition, a basic compound or an acidic compound can be used.

염기성 화합물의 예는 수산화칼륨, 수산화암모늄, 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 테트라에틸암모늄하이드록사이드, 테트라부틸암모늄하이드록사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 산성 화합물의 예는 질산, 염산, 황산, 과염소산, 인산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.Examples of basic compounds include, but are not limited to, those selected from the group consisting of potassium hydroxide, ammonium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, and combinations thereof . Examples of the acidic compound include, but are not limited to, those selected from the group consisting of nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, perchloric acid, phosphoric acid, and combinations thereof.

본 발명의 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물에 포함되는 용매는 화학적 기계적 연마용 슬러리 조성물에 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 대표적인 예로는 탈이온수를 들 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The solvent included in the chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention is not particularly limited as long as it is used in a slurry composition for chemical mechanical polishing, and typical examples thereof include, but not limited to, deionized water.

또한, 일 형태에서, 본 발명의 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 필요에 따라, 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 비이온 계면활성제를 포함하는 계면활성제, 소포제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.In addition, in one form, the chemical mechanical polishing slurry composition of the present invention may further comprise, if necessary, additives such as anionic surfactant, cationic surfactant, surfactant including nonionic surfactant, antifoaming agent and the like.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물을 이용하여 구리막, 코발트막, 저유전율 절연막, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 막을 연마하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.Meanwhile, another embodiment of the present invention is a method of polishing a film selected from the group consisting of a copper film, a cobalt film, a low dielectric constant insulating film, and combinations thereof using a chemical mechanical polishing slurry composition according to an embodiment of the present invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device.

저유전율 절연막은 실리콘 산화물과 같은 산화물 또는 다공성 탄소 도핑 산화물로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The low dielectric constant insulating film may be made of an oxide such as silicon oxide or a porous carbon doped oxide, but is not limited thereto.

일 형태에서, 본 발명의 반도체 소자의 제조방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물을 이용하여 구리막, 코발트막 및 저유전율 절연막을 동시에 연마하는 단계를 포함할 수 있다.In one aspect, the method of fabricating a semiconductor device of the present invention can include simultaneously polishing a copper film, a cobalt film, and a low dielectric constant insulating film using a chemical mechanical polishing slurry composition according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물을 이용하면 산성 조건에서 구리, 코발트 및 저유전율 절연막의 동시 제거가 가능하므로, 연마 속도 차이에 의한 연마 불균형이나 디싱, 에로젼 등의 발생이 억제되어 소자 제조시 우수한 특성을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 연마 슬러리 조성물은 코발트 박막의 연마 후 표면 피팅이나 부식이 발생하지 않는 매우 양호한 특징을 가지며, 연마 입자가 아주 작아 경시안정성 및 분산안정성이 우수하고, 파티클 발생이나 스크래치 결함 빈도가 낮아 베리어 금속 및 저유전율 절연막의 연마 표면이 매우 양호한 장점을 가질 수 있다.
The use of the chemical mechanical polishing slurry composition according to the present invention enables simultaneous removal of copper, cobalt and low dielectric constant insulating film under acidic conditions, thereby suppressing the occurrence of polishing unbalance, dishing and erosion due to the difference in polishing rate, Excellent characteristics can be obtained. Further, the polishing slurry composition of the present invention has very good characteristics that no surface fitting or corrosion occurs after the polishing of the cobalt thin film, and the abrasive grains are very small, so that the stability and stability of aging are excellent and the occurrence of particles and scratch defects are low The polishing surface of the barrier metal and the low dielectric constant insulating film can have a very good advantage.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

[[ 실험예Experimental Example ]]

1. 실험방법1. Experimental Method

연마에 사용된 구리 웨이퍼(전기 도금)는 두께 10,000Å, 탄탈륨 웨이퍼(PVD)는 두께 3,000Å, 코발트 웨이퍼(PVD)는 두께 3,000Å, 저유전율(Low k) 절연막(Black diamond II)은 두께 9,000Å의 박막이 장착된 웨이퍼를 사용하였다.The thickness of the copper wafer (electroplating) used in the polishing was 10,000 Å, the thickness of the tantalum wafer (PVD) was 3,000 Å, the thickness of the covalent wafer (PVD) was 3,000 Å and the thickness of the low dielectric constant insulating film (Black diamond II) A thin film was used.

연마 장비는 AP-300(CTS사)을 사용하였으며, 연마 패드는 H7000HN-PET(후지보사)를 이용하여 연마 테스트를 실시하였고, 연마 조건은 테이블/헤드(Table/Head) 속도를 93/87 rpm, 연마 압력을 1 psi, 슬러리 공급유량을 250 ml/min, 연마 시간은 30초 내지 60초로 실시하였다.Polishing test was performed using H7000HN-PET (Fuji Bossa) and polishing conditions were 93/87 rpm (table / head) , A polishing pressure of 1 psi, a slurry supply flow rate of 250 ml / min, and a polishing time of 30 seconds to 60 seconds.

박막 두께는 4탐침 표면저항측정기(Four Point Probe, NAPSON사)를 이용하여 면저항 측정 후 두께로 환산하였다. PETEOS 및 실리콘 질화막의 박막 두께는 스펙트라 티크 ST5000(Spectra Thick ST5000, K-MAC사)으로 측정하였다.The thickness of the thin film was measured using a 4-point surface resistance meter (Four Point Probe, NAPSON) after the sheet resistance was measured. The thickness of the PETEOS and silicon nitride films was measured with SpectraTick ST5000 (K-MAC, Spectra Thick ST5000).

모든 연마 평가 시에 과산화수소 0.07 중량%를 첨가하여 연마 평가를 진행하였다.
0.07% by weight of hydrogen peroxide was added at the time of all polishing evaluations, and polishing evaluation was carried out.

2. 2. 실험예Experimental Example 1 One

하기 표 1에 나타낸 조성으로 연마 슬러리 조성물을 제조한 후, 제조된 연마 슬러리 조성물에 대하여 연마 평가를 실시하여 그 결과를 표 1에 나타낸다.After the polishing slurry composition was prepared with the composition shown in Table 1 below, the polishing slurry composition thus prepared was subjected to polishing evaluation, and the results are shown in Table 1.

표 1에 나타낸 연마재는 42 nm 크기의 콜로이드 실리카 연마재이며, 2 중량%의 함량으로 연마 슬러리 조성물에 이용되었다. 슬러리 제조시 필요에 따라 질산 및 수산화칼륨을 사용하여 원하는 pH를 나타내도록 조절하였다. 표 1의 BTA는 벤조트리아졸을 나타낸다.The abrasives shown in Table 1 were colloidal silica abrasives having a size of 42 nm and were used in the polishing slurry composition in an amount of 2% by weight. When preparing the slurry, nitric acid and potassium hydroxide were used as needed to adjust the pH to the desired value. BTA in Table 1 represents benzotriazole.

pHpH 연마재
크기(nm)
Abrasive
Size (nm)
연마재
함량(중량%)
Abrasive
Content (% by weight)
BTA
(중량%)
BTA
(weight%)
Cu RR
(Å/min)
Cu RR
(Å / min)
Ta RR
(Å/min)
Ta RR
(Å / min)
Co RR
(Å/min)
Co RR
(Å / min)
low-k RR
(Å/min)
low-k RR
(Å / min)
실시예 1-1Example 1-1 2.32.3 4545 22 0.030.03 552552 332332 36773677 576576 실시예 1-2Examples 1-2 2.82.8 4545 22 0.030.03 565565 360360 24192419 538538 실시예 1-3Example 1-3 3.53.5 4545 22 0.030.03 537537 347347 17401740 478478 실시예 1-4Examples 1-4 4.24.2 4545 22 0.030.03 398398 167167 13161316 431431

상기 표 1을 참조하면, 슬러리의 pH가 증가함에 따라 코발트 연마 속도가 감소하며, 저유전율 절연막의 연마 속도도 또한 감소함을 확인할 수 있다.
Referring to Table 1, it can be seen that as the pH of the slurry increases, the cobalt polishing rate decreases and the polishing rate of the low dielectric constant insulating film also decreases.

3. 3. 실험예Experimental Example 2 2

상기 표 1의 실시예 1-2의 조성에, 하기 표 2에 나타낸 첨가제를 각각 0.05 중량% 첨가하여 65℃에서 3분간 침지시킨 후, 분당 에칭 속도로 환산한 결과 및 에칭 표면의 상태를 육안 관찰한 결과를 하기 표 2에 나타낸다. 실시예 1-2의 조성에 첨가제를 첨가하지 않은 조성물을 참고예 1-2로 기재한다.The additives shown in Table 2 were added to the composition of Example 1-2 in Table 1 in an amount of 0.05% by weight, and the resultant was immersed at 65 캜 for 3 minutes. The result was converted into the etching rate per minute and the state of the etched surface was visually observed The results are shown in Table 2 below. A composition to which the additive is not added in the composition of Example 1-2 is described as Reference Example 1-2.

첨가제additive Etch rate
(Å/min)
Etch rate
(Å / min)
표면 상태Surface condition
참고예 1-2Reference Example 1-2 -- 337337 나빠짐Worse 실시예 2-1Example 2-1 5-메틸-1H-벤조트리아졸5-methyl-1H-benzotriazole 266266 나빠짐Worse 실시예 2-2Example 2-2 5-아미노테트라졸5-Aminotetrazole 345345 나빠짐Worse 실시예 2-3Example 2-3 2-메틸이미다졸2-methylimidazole 242242 유지됨Sustained 실시예 2-4Examples 2-4 벤조트리아졸Benzotriazole 381381 나빠짐Worse 실시예 2-5Example 2-5 1,2,3-트리아졸1,2,3-triazole 373373 나빠짐Worse 실시예 2-6Examples 2-6 이미다졸Imidazole 336336 나빠짐Worse 실시예 2-7Examples 2-7 2,6-디하이드록시벤조산2,6-dihydroxybenzoic acid 282282 유지됨Sustained 실시예 2-8Examples 2-8 에틸렌디아민테트라아세트산Ethylenediamine tetraacetic acid 211211 유지됨Sustained 실시예 2-9Examples 2-9 디에틸렌트리아민펜타아세트산Diethylene triamine pentaacetic acid 189189 유지됨Sustained 비교예 2-1Comparative Example 2-1 피페라진Piperazine 346346 나빠짐Worse 비교예 2-2Comparative Example 2-2 1,4-디메틸피페라진1,4-dimethylpiperazine 326326 나빠짐Worse 비교예 2-3Comparative Example 2-3 1-메틸피페라진1-methylpiperazine 333333 나빠짐Worse 비교예 2-4Comparative Example 2-4 헥사메틸렌디아민Hexamethylenediamine 335335 나빠짐Worse 비교예 2-5Comparative Example 2-5 에틸렌디아민Ethylenediamine 373373 나빠짐Worse 비교예 2-6Comparative Example 2-6 N,N.N',N'-테트라메틸에틸렌디아민N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine 319319 나빠짐Worse 비교예 2-7Comparative Example 2-7 폴리에틸렌글리콜Polyethylene glycol 322322 나빠짐Worse 비교예 2-8Comparative Example 2-8 폴리비닐피롤리돈Polyvinylpyrrolidone 335335 나빠짐Worse 비교예 2-9Comparative Example 2-9 글리신Glycine 221221 유지됨Sustained 비교예 2-10Comparative Example 2-10 글루탐산Glutamic acid 208208 유지됨Sustained 비교예 2-11Comparative Example 2-11 아스파르트산Aspartic acid 193193 유지됨Sustained 비교예 2-12Comparative Examples 2-12 알라닌Alanine 260260 나빠짐Worse 비교예 2-13Comparative Example 2-13 알기닌Arginine 233233 유지됨Sustained

상기 표 2에 나타내어진 바와 같이, 첨가된 첨가제의 종류에 따라 일부 첨가제는 색 변화없이 표면 상태가 유지된 반면, 일부 첨가제의 경우 에칭된 표면이 흑색으로 변색하여 표면 상태가 나빠진 것을 확인할 수 있었다.
As shown in Table 2, depending on the type of additive added, the surface state of some additives was maintained without color change, while the surface of the etched surface was changed to black due to some additive.

4. 4. 실험예Experimental Example 3 3

상기 표 2에 나타내어진 예 중, 에칭 후 변색 없이 표면 상태가 유지된 실시예 2-8, 2-9와 비교예 2-9, 2-10의 조성을 선택하여 연마 평가를 진행하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타낸다. 비교를 위하여 실시예 1-2의 조성에 첨가제를 첨가하지 않은 조성물을 참고예 1-2로 기재한다.In the examples shown in Table 2, the compositions of Examples 2-8 and 2-9 and Comparative Examples 2-9 and 2-10, in which the surface state was maintained without discoloration after etching, were selected to perform the polishing evaluation. Are shown in Table 3 below. For comparison, the composition of Example 1-2, to which no additive is added, is described in Reference Example 1-2.

과산화수소(중량%)Hydrogen peroxide (% by weight) Cu RR
(Å/min)
Cu RR
(Å / min)
Ta RR
(Å/min)
Ta RR
(Å / min)
Co RR
(Å/min)
Co RR
(Å / min)
low-k RR
(Å/min)
low-k RR
(Å / min)
연마 후
표면 상태
After polishing
Surface condition
참고예 1-2Reference Example 1-2 0.070.07 280280 327327 19351935 625625 피팅 발생Fitting occurrence 실시예 2-8Examples 2-8 0.070.07 261261 340340 19391939 523523 양호Good 실시예 2-9Examples 2-9 0.070.07 314314 454454 17551755 557557 양호Good 비교예 2-9Comparative Example 2-9 0.070.07 183183 386386 24112411 343343 표면 부식Surface corrosion 비교예 2-10Comparative Example 2-10 0.070.07 236236 378378 19971997 387387 피팅 발생Fitting occurrence

상기 표 3에 나타내어진 바와 같이, 첨가제를 첨가하지 않은 참고예 1-2와 글리신 및 글루탐산을 각각 첨가한 비교예 2-9 및 비교예 2-10은 코발트 막의 연마 속도가 매우 높아 피팅 결함 및 표면 부식 현상이 발생하였다. 반면, 에틸렌디아민테트라아세트산 및 디에틸렌트리아민펜타아세트산을 각각 첨가한 실시예 2-8 및 실시예 2-9의 경우 표면 결함이나 부식 현상 등이 발생하지 않아 연마 후 표면 상태가 양호한 것을 확인할 수 있다.
As shown in Table 3, in Comparative Example 2-9 and Comparative Example 2-10 in which the additive was not added and Comparative Example 1-2 in which glicin and glutamic acid were added, the polishing rate of the cobalt film was very high, Corrosion occurred. On the other hand, in Examples 2-8 and 2-9 in which ethylenediaminetetraacetic acid and diethylenetriamine pentaacetic acid were respectively added, surface defects and corrosion phenomena did not occur and it was confirmed that the surface state after polishing was satisfactory .

5. 5. 실험예Experimental Example 4 4

상기 표 3에 나타내어진 실시예 2-9의 조성물을 선택하여, 코발트 연마 속도 조절과 관련하여 하기 표 4에 나타내어진 첨가제를 첨가하여 슬러리 조성물을 제조하였다. 제조된 슬러리 조성물에 대해 연마 평가를 진행하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타낸다. 표 3에 나타내어진 실시예 2-9의 조성물에 코발트 연마 속도 조절을 위한 첨가제를 첨가하지 않은 것을 참고예 2-9로 기재한다.The compositions of Examples 2-9 shown in Table 3 above were selected and the additives shown in Table 4 below were added in connection with controlling the cobalt removal rate to prepare slurry compositions. The polishing slurry composition was subjected to polishing evaluation, and the results are shown in Table 4 below. The addition of additives for controlling the cobalt removal rate to the compositions of Examples 2-9 shown in Table 3 is described in Reference Examples 2-9.

첨가제additive 함량
(중량%)
content
(weight%)
Cu RR
(Å/min)
Cu RR
(Å / min)
Ta RR
(Å/min)
Ta RR
(Å / min)
Co RR
(Å/min)
Co RR
(Å / min)
low-k RR
(Å/min)
low-k RR
(Å / min)
참고예 2-9Reference Example 2-9 미첨가Not added 00 314314 454454 17551755 557557 비교예 4-1Comparative Example 4-1 글루타르산Glutaric acid 0.50.5 250250 364364 18671867 477477 실시예 4-1Example 4-1 벤젠 테트라카르복실산Benzene tetracarboxylic acid 0.50.5 189189 448448 719719 543543 비교예 4-2Comparative Example 4-2 폴리(아크릴산-co-말레산)Poly (acrylic acid-co-maleic acid) 0.50.5 233233 507507 13601360 465465 비교예 4-3Comparative Example 4-3 아세트산Acetic acid 0.50.5 162162 315315 17461746 396396 비교예 4-4Comparative Example 4-4 프로피온산Propionic acid 0.50.5 312312 261261 23112311 362362 비교예 4-5Comparative Example 4-5 숙신산Suche mountain 0.50.5 183183 290290 17341734 434434 비교예 4-6Comparative Example 4-6 시트르산Citric acid 0.50.5 264264 313313 15011501 443443 비교예 4-7Comparative Example 4-7 타르타르산Tartaric acid 0.50.5 307307 421421 21022102 361361

표 4에 나타내어진 바와 같이, 실시예 4-1의 조성물, 즉 디에틸렌트리아민펜타아세트산 및 벤젠 테트라카르복실산을 첨가한 슬러리 조성물이 코발트 연마 속도를 효과적으로 제어할 수 있었고, 연마 후 표면 상태도 매우 좋은 상태를 나타내었다.As shown in Table 4, the composition of Example 4-1, that is, the slurry composition to which diethylene triamine pentaacetic acid and benzene tetracarboxylic acid were added, was able to effectively control the cobalt polishing rate, and the surface state after polishing Showed very good condition.

상기 표 1 내지 4에 나타낸 실험 결과로부터, 본 발명에 따라 연마 표면 조절제 및 연마 조절제를 포함하는 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 코발트의 연마 속도를 자유롭게 효과적으로 조절할 수 있으며, 연마 후 표면 결함이나 부식 현상이 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 구리, 코발트 및 저유전율 절연막의 동시 제거가 가능하여, 연마 속도 차이에 의한 연마 불균형, 디싱, 에로젼 등을 유발하지 않으며, 파티클 발생 및 스크래치 결함 빈도가 낮은 특성을 갖는다.
From the experimental results shown in Tables 1 to 4, the chemical mechanical polishing slurry composition comprising the polishing surface modifier and the polishing agent according to the present invention can freely and freely control the polishing rate of cobalt, and the surface defect or corrosion phenomenon . Further, the chemical mechanical polishing slurry composition according to the present invention can simultaneously remove copper, cobalt, and low dielectric constant insulating film, and does not cause polishing unbalance, dishing, erosion, or the like due to the difference in polishing rate, Has a low characteristic.

상기 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments or constructions. Various changes, substitutions and alterations can be made hereto without departing from the spirit and scope of the invention. It will be clear to those who have knowledge.

Claims (12)

연마재 0.1 내지 10 중량%;
에틸렌디아민테트라아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산, 그의 염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 연마 표면 조절제 0.01 내지 1 중량%;
방향족 카르복시산, 그의 염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 연마 조절제 0.01 내지 1 중량%; 및
잔부의 용매를 포함하는
화학적 기계적 연마 슬러리 조성물.
0.1 to 10% by weight of abrasive;
From 0.01 to 1% by weight of an abrasive surface modifier selected from the group consisting of ethylenediamine tetraacetic acid, diethylenetriamine pentaacetic acid, its salts and combinations thereof;
From 0.01 to 1% by weight of an abrasive modifier selected from the group consisting of aromatic carboxylic acids, salts thereof, and combinations thereof; And
Lt; RTI ID = 0.0 >
Chemical mechanical polishing slurry composition.
제1항에 있어서,
상기 연마재는 콜리이드 실리카(colloid silica)인 것을 특징으로 하는
화학적 기계적 연마 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Characterized in that the abrasive is a colloidal silica
Chemical mechanical polishing slurry composition.
제1항에 있어서,
상기 방향족 카르복시산은 하기 화학식 1:
[화학식 1]
Figure pat00002

[상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6의 일 이상은 카르복시기이다.]
로 표현되는 화합물인 것을 특징으로 하는
화학적 기계적 연마 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the aromatic carboxylic acid is represented by the following Formula 1:
[Chemical Formula 1]
Figure pat00002

Wherein at least one of R1, R2, R3, R4, R5 and R6 is a carboxyl group.
Lt; RTI ID = 0.0 >
Chemical mechanical polishing slurry composition.
제1항에 있어서,
상기 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 0.001 내지 0.5 중량%의 부식방지제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
화학적 기계적 연마 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Characterized in that the chemical mechanical polishing slurry composition further comprises 0.001 to 0.5% by weight of a corrosion inhibitor
Chemical mechanical polishing slurry composition.
제4항에 있어서,
상기 부식방지제는 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 5-메틸-벤조트리아졸, 5-아미노테트라졸, 1-알킬-5-아미노테트라졸, 5-히드록시-테트라졸, 1-알킬-5-히드록시-테트라졸, 테트라졸-5-티올, 이미다졸 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는
화학적 기계적 연마 슬러리 조성물.
5. The method of claim 4,
The corrosion inhibitor may be selected from the group consisting of 1,2,4-triazole, benzotriazole, 5-methyl-benzotriazole, 5-aminotetrazole, 1-alkyl-5-aminotetrazole, 5-hydroxy- -Alkyl-5-hydroxy-tetrazole, tetrazole-5-thiol, imidazole and combinations thereof.
Chemical mechanical polishing slurry composition.
제1항에 있어서,
상기 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 0.001 내지 5 중량%의 산화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
화학적 기계적 연마 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Characterized in that said chemical mechanical polishing slurry composition further comprises 0.001 to 5% by weight of an oxidizing agent
Chemical mechanical polishing slurry composition.
제6항에 있어서,
상기 산화제는 과산화수소, 모노퍼설페이트, 디퍼설페이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는
화학적 기계적 연마 슬러리 조성물.
The method according to claim 6,
Wherein the oxidizing agent is selected from the group consisting of hydrogen peroxide, monopersulfate, dipersulfate, and combinations thereof.
Chemical mechanical polishing slurry composition.
제1항에 있어서,
상기 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 pH 조절제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
화학적 기계적 연마 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Characterized in that the chemical mechanical polishing slurry composition further comprises a pH adjusting agent
Chemical mechanical polishing slurry composition.
제8항에 있어서,
상기 pH 조절제는 수산화칼륨, 수산화암모늄, 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 테트라에틸암모늄하이드록사이드, 테트라부틸암모늄하이드록사이드, 질산, 염산, 황산, 과염소산, 인산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는
화학적 기계적 연마 슬러리 조성물.
9. The method of claim 8,
Wherein the pH adjusting agent is selected from the group consisting of potassium hydroxide, ammonium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, perchloric acid, phosphoric acid, Characterized by
Chemical mechanical polishing slurry composition.
제1항에 있어서,
상기 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물은 2 내지 5의 pH를 갖는 것을 특징으로 하는
화학적 기계적 연마 슬러리 조성물.
The method according to claim 1,
Characterized in that the chemical mechanical polishing slurry composition has a pH of from 2 to 5
Chemical mechanical polishing slurry composition.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물을 이용하여 구리막, 코발트막, 저유전율 절연막, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 막을 연마하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조방법.
A method for polishing a semiconductor wafer, comprising polishing a film selected from the group consisting of a copper film, a cobalt film, a low dielectric constant insulating film, and combinations thereof using the chemical mechanical polishing slurry composition according to any one of claims 1 to 10 A method of manufacturing a semiconductor device.
제11항에 있어서,
상기 방법은 구리막, 코발트막 및 저유전율 절연막을 동시에 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
반도체 소자의 제조방법.
12. The method of claim 11,
Characterized in that the method comprises simultaneously polishing the copper film, the cobalt film and the low dielectric constant insulating film
A method of manufacturing a semiconductor device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3936582A4 (en) * 2019-03-04 2022-12-07 Young Chang Chemical Co., Ltd. Slurry composition for polishing silicon oxide film, and polishing method using same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100118246A (en) 2009-04-28 2010-11-05 테크노세미켐 주식회사 Cmp slurry composition for copper damascene process
JP2011003665A (en) * 2009-06-17 2011-01-06 Jsr Corp Aqueous dispersant for chemical-mechanical polishing, and chemical-mechanical polishing method using the same
JP2012503329A (en) * 2008-09-19 2012-02-02 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション Barrier slurry for low-K dielectrics
KR20140117622A (en) 2012-01-24 2014-10-07 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Slurry for cobalt applications

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012503329A (en) * 2008-09-19 2012-02-02 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション Barrier slurry for low-K dielectrics
KR20100118246A (en) 2009-04-28 2010-11-05 테크노세미켐 주식회사 Cmp slurry composition for copper damascene process
JP2011003665A (en) * 2009-06-17 2011-01-06 Jsr Corp Aqueous dispersant for chemical-mechanical polishing, and chemical-mechanical polishing method using the same
KR20140117622A (en) 2012-01-24 2014-10-07 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Slurry for cobalt applications

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3936582A4 (en) * 2019-03-04 2022-12-07 Young Chang Chemical Co., Ltd. Slurry composition for polishing silicon oxide film, and polishing method using same

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