KR20200077877A - 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 박막의 연마 방법 - Google Patents
연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 박막의 연마 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200077877A KR20200077877A KR1020180167195A KR20180167195A KR20200077877A KR 20200077877 A KR20200077877 A KR 20200077877A KR 1020180167195 A KR1020180167195 A KR 1020180167195A KR 20180167195 A KR20180167195 A KR 20180167195A KR 20200077877 A KR20200077877 A KR 20200077877A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- slurry composition
- polishing
- polishing slurry
- weight
- peroxide
- Prior art date
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 94
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 39
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 14
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 17
- -1 amine N-oxide compound Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- UYPYRKYUKCHHIB-UHFFFAOYSA-N trimethylamine N-oxide Chemical compound C[N+](C)(C)[O-] UYPYRKYUKCHHIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 claims description 8
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium dioxide Chemical compound O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ILVXOBCQQYKLDS-UHFFFAOYSA-N pyridine N-oxide Chemical compound [O-][N+]1=CC=CC=C1 ILVXOBCQQYKLDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LFTLOKWAGJYHHR-UHFFFAOYSA-N N-methylmorpholine N-oxide Chemical compound CN1(=O)CCOCC1 LFTLOKWAGJYHHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 claims description 2
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YIVJZNGAASQVEM-UHFFFAOYSA-N Lauroyl peroxide Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OOC(=O)CCCCCCCCCCC YIVJZNGAASQVEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 claims description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000004972 metal peroxides Chemical class 0.000 claims 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 35
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 26
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 abstract 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 17
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 239000010408 film Substances 0.000 description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound C1CN(CC2=NNN=C21)CC(=O)N3CCN(CC3)C4=CN=C(N=C4)NCC5=CC(=CC=C5)OC(F)(F)F LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-2-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)C(CN1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)=O OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-N Pyrrolidine Chemical compound C1CCNC1 RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 1,3-benzothiazole-2-thiol Chemical compound C1=CC=C2SC(S)=NC2=C1 YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004475 Arginine Substances 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N arginine Natural products OC(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 description 2
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 description 2
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N glutamine Natural products OC(=O)C(N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 150000003852 triazoles Chemical class 0.000 description 2
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- FMCUPJKTGNBGEC-UHFFFAOYSA-N 1,2,4-triazol-4-amine Chemical compound NN1C=NN=C1 FMCUPJKTGNBGEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YHMYGUUIMTVXNW-UHFFFAOYSA-N 1,3-dihydrobenzimidazole-2-thione Chemical compound C1=CC=C2NC(S)=NC2=C1 YHMYGUUIMTVXNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GGZHVNZHFYCSEV-UHFFFAOYSA-N 1-Phenyl-5-mercaptotetrazole Chemical compound SC1=NN=NN1C1=CC=CC=C1 GGZHVNZHFYCSEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QWENRTYMTSOGBR-UHFFFAOYSA-N 1H-1,2,3-Triazole Chemical compound C=1C=NNN=1 QWENRTYMTSOGBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC=NC2=C1 HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JXBKZAYVMSNKHA-UHFFFAOYSA-N 1h-tetrazol-1-ium-5-olate Chemical compound OC=1N=NNN=1 JXBKZAYVMSNKHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ULELCQYQCBHXFY-UHFFFAOYSA-N 2-cyclopropyl-n-methylethanamine Chemical compound CNCCC1CC1 ULELCQYQCBHXFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMTMSDXUXJISAY-UHFFFAOYSA-N 2H-benzotriazol-4-ol Chemical compound OC1=CC=CC2=C1N=NN2 JMTMSDXUXJISAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ULRPISSMEBPJLN-UHFFFAOYSA-N 2h-tetrazol-5-amine Chemical compound NC1=NN=NN1 ULRPISSMEBPJLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JSIAIROWMJGMQZ-UHFFFAOYSA-N 2h-triazol-4-amine Chemical compound NC1=CNN=N1 JSIAIROWMJGMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NSPMIYGKQJPBQR-UHFFFAOYSA-N 4H-1,2,4-triazole Chemical compound C=1N=CNN=1 NSPMIYGKQJPBQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LRUDIIUSNGCQKF-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-1H-benzotriazole Chemical compound C1=C(C)C=CC2=NNN=C21 LRUDIIUSNGCQKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TYOXIFXYEIILLY-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-2-phenyl-1h-imidazole Chemical compound N1C(C)=CN=C1C1=CC=CC=C1 TYOXIFXYEIILLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100035472 DNA polymerase iota Human genes 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101001094672 Homo sapiens DNA polymerase iota Proteins 0.000 description 1
- QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N L-alanine Chemical compound C[C@H](N)C(O)=O QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N L-methionine Chemical compound CSCC[C@H](N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N L-phenylalanine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N L-threonine Chemical compound C[C@@H](O)[C@H](N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N 0.000 description 1
- KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N L-valine Chemical compound CC(C)[C@H](N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001204 N-oxides Chemical class 0.000 description 1
- CWRVKFFCRWGWCS-UHFFFAOYSA-N Pentrazole Chemical compound C1CCCCC2=NN=NN21 CWRVKFFCRWGWCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N Threonine Natural products CC(O)C(N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004473 Threonine Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N Valine Natural products CC(C)C(N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 235000004279 alanine Nutrition 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- NBZBKCUXIYYUSX-UHFFFAOYSA-N iminodiacetic acid Chemical compound OC(=O)CNCC(O)=O NBZBKCUXIYYUSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229930182817 methionine Natural products 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N phenylalanine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIOXPEMLGUPBBT-UHFFFAOYSA-N picolinic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=N1 SIOXPEMLGUPBBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 150000003536 tetrazoles Chemical class 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 235000014393 valine Nutrition 0.000 description 1
- 239000004474 valine Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1409—Abrasive particles per se
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
본 발명은 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 박막의 연마 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마제 0.01 내지 30 중량%; 과산화수소 0.01 내지 10 중량%; 비금속 과수 촉매제 0.001 내지 0.1 미만 중량%; pH 조절제 0.01 내지 5 중량%; 및 잔량의 용매;을 포함하되, 상기 비금속 과수 촉매제는 아민 N-옥사이드(N oxide) 화합물, 퍼옥사이드(Peroxide) 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하여 연마율이 높으면서도 부식 방지성이 우수한 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 박막의 연마 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 박막의 연마 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마율이 높으면서도 부식 방지성이 우수한 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 박막의 연마 방법에 관한 것이다.
화학-기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 이러한 광역 평탄화 기술에 이용되는 공정으로 기계적 연마와 화학적 연마를 하나의 공정으로 결합한 기술로서, 기존의 평탄화 기술들이 가지고 있는 가공 변질층의 형성이나 형상 정밀도 저하 등의 문제점을 해결하고 있다.
최근에는 CMP 공정에 사용되는 금속 배선 물질로서 낮은 비저항을 갖는 구리가 사용되고 있다. 그러나, 구리는 부식성이 높아 쉽게 연마속도를 높일 수 있으나, 이 때 에칭성도 같이 증가하여 구리 배선의 부식을 유발하게 된다.
이러한 부식을 방지하기 위해 슬러리 조성물에 아졸계 화합물과 같은 부식 방지제를 포함하는 시도가 있었으나, 이는 금속 표면에 강하게 흡착하여 금속 표면의 결합을 일으키고, 이 결합에 의해 공정 불량을 야기할 뿐만 아니라 환경적으로도 유해한 단점을 가지고 있다.
또한, 부식 방지제는 부식을 방지하는 역할을 함과 동시에 연마율을 저하시키는 문제를 가진다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 에칭성을 낮춰 부식 방지 효과가 우수하면서도 연마율은 우수한 슬러리 조성물 개발이 절실한 상황이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 연마율을 높이면서, 동시에 부식 방지성이 우수한 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 박막의 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연마제 0.01 내지 30 중량%; 과산화수소 0.01 내지 10 중량%; 비금속 과수 촉매제 0.001 내지 0.1 미만 중량%; pH 조절제 0.01 내지 5 중량%; 및 잔량의 용매;을 포함하되, 상기 비금속 과수 촉매제는 아민 N-옥사이드(N oxide) 화합물, 퍼옥사이드(Peroxide) 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마용 슬러리 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 본 기재의 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 구리 박막을 연마하는 것을 특징으로 하는 구리 박막의 연마 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 종래의 트레이드 오프(trade-off) 관계로 알려진 구리에 대한 연마율과 부식 방지성을 동시에 개선시켜, 연마율이 높으면서도 부식 방지성이 우수한 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 박막의 연마 방법을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 기재의 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 박막의 연마 방법을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 연마제, 과산화수소, pH 조절제, 용매 및 특정 비금속 과수 촉매제를 혼합하여 슬러리 조성물을 제조하는 경우, 종래의 트레이드-오프 관계를 깨고 연마율 및 부식 방지성이 모두 향상되는 것을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
특히, 본 발명자들은 아졸계 화합물인 부식방지제를 사용하지 않고도, 구리 표면의 부식을 방지함과 동시에 연마율이 우수해지는 것을 확인하고, 연구에 더욱 매진하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 연마용 슬러리 조성물은 연마제 0.01 내지 30 중량%; 과산화수소 0.01 내지 10 중량%; 비금속 과수 촉매제 0.001 내지 0.1 미만 중량%; pH 조절제 0.01 내지 5 중량%; 및 잔량의 용매;을 포함하되, 상기 비금속 과수 촉매제는 아민 N-옥사이드(N oxide) 화합물, 퍼옥사이드(Peroxide) 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이 경우 연마율이 높으면서도 부식 방지성이 우수한 효과가 있다.
본 기재의 연마제는 일례로 지르코니아(Zirconia), 알루미나(Alumina), 콜로이달 실리카(Silica), 세리아(Ceria), 티타니아(Titania) 및 게르마니아(Germania)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우 연마 대상막에 대한 연마율 및 분산 안정성이 우수한 효과가 있다.
상기 연마제는 일례로 연마용 슬러리 조성물 총 100 중량%에 대하여 0.01 내지 30 중량%, 0.1 내지 20 중량%, 또는 0.5 내지 10 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 연마 대상막에 대한 적절한 연마율 및 분산 안정성이 우수하고, 상기 범위 미만일 경우 연마 속도가 감소될 수 있으며, 상기 범위 초과일 경우 연마제에 의한 결함이 발생할 수 있다.
상기 연마제는 일례로 평균 입경 크기가 10 내지 500 nm, 또는 50 내지 300 nm일 수 있고, 이 범위 내에서 적절한 연마 속도를 구현함과 동시에 슬러리 조성물 내의 분산 안정성이 우수하며, 상기 범위 미만일 경우 연마율가 저하될 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 슬러리 조성물 내의 분산 안정성이 저하될 수 있다.
상기 과산화수소는 일례로 연마용 슬러리 조성물 총 100 중량%에 대하여0.01 내지 10 중량%, 0.01 내지 5 중량%, 0.01 내지 2 중량%, 또는 0.05 내지 0.9 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 구리 박막을 산화시켜 산화막을 형성시켜 연마 속도가 우수한 효과가 있으며, 상기 범위 미만일 경우 연마 대상막에 대한 연마율이 저하될 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 산화막이 단단해져 연마가 이루어지지 않고 산화 또는 부식이 지나치게 발생해 구리 박막의 특성을 저하시킬 수 있다.
본 기재의 과수 촉매제는 일례로 비금속 과수 촉매제일 수 있고, 이 경우 연마율 및 부식 방지성이 모두 향상되는 효과가 있다.
본 기재에서 비금속이란 금속의 성질을 갖지 않는 것을 의미하며, 바람직하게는 금속을 포함하지 않는 것을 의미한다.
상기 비금속 과수 촉매제는 일례로 아민 N-옥사이드(N oxide) 화합물, 퍼옥사이드(Peroxide) 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있고, 이 경우 연마율을 높이면서 부식 방지성이 우수한 효과가 있으며, 특히 이를 포함함으로써 과산화수소의 함량을 줄여 원가가 절감되는 효과가 있다.
상기 아민 N-옥사이드 화합물은 일례로 트리메틸아민 N-옥사이드(Trimethylamine N-oxide), 피리딘 N-옥사이드(Pyridine N-oxide) 및 4-메틸모폴린 N-옥사이드(4-Methylmorpholine N-oxide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우 연마율 및 부식 방지성이 모두 우수한 효과가 있다.
상기 퍼옥사이드 화합물은 일례로 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl peroxide),디큐밀 퍼옥사이드(Dicumyl Peroxide) 및 라우로일 퍼옥사이드(Lauroyl peroxide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우 연마율 및 부식 방지성이 모두 우수한 효과가 있다.
상기 비금속 과수 촉매제는 일례로 연마용 슬러리 조성물 총 100 중량%에 대하여 0.001 내지 0.1 미만 중량%, 0.005 내지 0.1 미만 중량%, 또는 0.01 내지 0.08 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 트레이드-오프 관계인 연마율과 부식 방지성이 모두 우수하며, 상기 범위 미만일 경우 금속막에 대한 연마율이 크게 감소할 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 구리 표면에 산화막을 두껍게 형성시켜 패시베이션(Passivation) 반응을 할 수도 있다.
상기 과산화수소와 비금속 과수 촉매제의 중량비는 일례로 1.5:1 내지 15:1, 또는 2:1 내지 10:1일 수 있고, 이 범위 내에서 연마율이 우수함과 동시에 부식 방지 효과가 매우 우수한 효과가 있다.
본 기재의 pH 조절제는 일례로 질산, 수산화칼륨 및 유기산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우 높은 플러스 제타전위(+ Zeta Potential)로 인해 슬러리 조성물이 연마율 향상에 우수한 효과가 있다.
상기 유기산은 일례로 말레산, 말산, 타르타르산, 시트르산, 말론산, 프탈산, 아세트산, 락트산, 피리딘카르복실산 피리딜디카르복실산 및 이들의 염으로부터 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 pH 조절제는 일례로 연마용 슬러리 조성물 총 100 중량%에 대하여 0.01 내지 5 중량%, 또는 0.05 내지 3 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 높은 플러스 제타전위(+ Zeta Potential)로 인해 슬러리 조성물이 연마율 향상에 우수한 효과가 있다.
본 기재의 용매는 일례로 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 글리세린으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우 상술한 각 구성 성분을 용해, 또는 분산시켜 연마율을 향상시키며 분산 안정성이 우수한 효과가 있다.
본 기재의 연마용 슬러리 조성물은 일례로 부식 방지제를 더 포함할 수 있고, 이 경우 구리의 표면을 안정화하여 CMP 공정 중 구리 표면의 과도한 에칭을 막는 효과가 있다.
상기 부식 방지제는 일례로 아르기닌(arginine), 시스테인(cysteine), 글루타민(glutamine), 에틸렌디아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid; EDTA), 디에틸아민(diethylamine), 트리에틸아민(triethylamine), 피롤리딘(pyrolydine), 트리메틸아민(trimethylamine), 시클로프로필에틸메틸아민(cyclopropylethylmethylamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 이미노디아세트산(iminodiacetic acid), 알라닌(alanine), 발린(valine), 클루탐산(glutamic acid), 아스파르트산(aspartic acid), 트레오닌(treonine), 메티오닌(methionine) 및 페닐알라닌(phenylalanine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우 구리의 표면을 안정화하여 CMP 공정 중 구리 표면의 과도한 에칭을 막는 효과가 있다.
상기 부식 방지제는 일례로 연마용 슬러리 조성물 총 100 중량%에 대하여0.001 내지 10 중량%, 0.05 내지 5 중량%, 또는 0.1 내지 3 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 구리의 표면을 안정화하여 부식 방지성이 향상되는 효과가 있다.
본 기재의 연마용 슬러리 조성물은 일례로 아졸계 화합물-프리(Free)일 수 있고, 이 경우 부식 방지성이 우수하면서도 친환경성 및 단가 경쟁력이 우수한 효과가 있다.
본 기재에서 사용된 용어 "아졸계 화합물-프리(Free)"는 연마용 슬러리 조성물에 아졸계 화합물을 의도적으로 첨가하지 않은 것을 의미한다.
상기 아졸계 화합물은 일례로 트리아졸(Triazole)계 화합물, 테트라졸(Tetrazole)계 화합물 및 이미다졸(Imidazole)계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우 부식 방지성이 우수하면서도 친환경성 및 단가 경쟁력이 우수한 효과가 있다.
상기 트리아졸계 화합물은 일례로 벤조트리아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 1,2,3-벤조트리아졸, 5-메틸벤조트리아졸, 1-하이드록시벤조트리아졸, 4-하이드록시벤조트리아졸, 4-아미노-4H-1,2,4-트리아졸 및 5-아미노 트리아졸로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 테트라졸계 화합물은 일례로 5-아미노테트라졸, 1-알킬-5-아미노테트라졸, 5-히드록시-테트라졸, 1-알킬-5-히드록시-테트라졸, 1,5-펜타메틸렌 테트라졸 및 1-페닐-5-머캅토테트라졸로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 이미다졸계 화합물은 일례로 이미다졸, 벤즈미다졸, 2-머캅토벤즈이미다졸, 2-머캅토벤조티아졸 및 4-메틸-2-페닐이미다졸로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 기재의 연마용 슬러리 조성물은 일례로 pH가 1 내지 6일 수 있고, 이 범위 내에서 높은 플러스 제타전위(+ Zeta Potential)로 인해 슬러리 조성물의 연마율이 향상됨과 동시에 부식 방지성이 우수한 효과가 있다.
본 기재에서 pH는 별도의 기재가 없는 한 상온 하에서 일반적인 pH 측정장치를 이용하여 측정할 수 있다.
본 기재의 구리 박막의 연마 방법은 일례로 본 기재의 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 구리 박막을 연마하는 것일 수 있고, 이 경우 연마율이 높으면서도 부식 방지성이 우수한 효과가 있다.
상기 구리 박막은 일례로 구리막을 포함하는 웨이퍼(Wafer)일 수 있고, 이 경우 연마율과 부식 방지성이 동시에 우수한 효과가 있다.
상기 구리 박막은 일례로 금속 베리어막을 더 포함할 수 있고, 상기 금속 베리어막은 일례로 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co) 및 금(Au)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 연마용 슬러리 조성물은 일례로 구리 연마율(Removal rate)가 2,000 Å/min 이상, 2,500 내지 6,000 Å/min, 또는 2,800 내지 4,000 Å/min일 수 있고, 이 범위 내에서 구리에 대한 연마율이 높고 부식 방지 효과도 우수하여 종래의 트레이트-오프 관계를 깨는 효과가 있다.
상기 연마용 슬러리 조성물은 일례로 구리 식각속도(Etch rate)가 180 Å/min 이하, 50 내지 170 Å/min, 또는 100 내지 155 Å/min일 수 있고, 이 범위 내에서 부식 방지성이 매우 우수하면서도 연마율이 우수한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1
탈이온수에 연마제, 과산화수소 0.1 중량%, Trimethylamine N-oxide 0.01 중량% 및 pH 조절제를 혼합하여 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 연마 대상막인 구리 웨이퍼를 연마하였다. 이 때 연마 조건은 하기와 같다.
연마 조건
* 연마 장비: GnP TECHNOLOGY INC 사의 POLI 400
* 연마 대상막: PVD(Physical Vapor Deposition)에 의해 구리막이 증착된 4 cm X 4 cm 크기의 웨이퍼(Wafer)
* 연마 패드: DOW IC1010
* 테이블(Table)/헤드(Head) 속도: 93/87 rpm
* 연마 압력: 210 g/cm2
* 슬러리 공급유량 100 ml/min
* 분산 장치: 마그네틱 교반기
실시예 2
Trimethylamine N-oxide를 0.03 중량% 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 3
Trimethylamine N-oxide를 0.05 중량% 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 4
Trimethylamine N-oxide 0.01 중량% 대신 Pyridine N-oxide 0.05 중량% 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 1
Trimethylamine N-oxide를 0.1 중량% 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 2
Trimethylamine N-oxide를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 3
Trimethylamine N-oxide를 사용하지 않고, 과산화수소 0.1 중량% 대신 1 중량% 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 3
Trimethylamine N-oxide를 사용하지 않고, 벤조트리아졸(BTA) 0.5 중량% 더 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 연마한 시편의 특성을 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기의 표 1 내지 4에 나타내었다.
* E
corr
(mV) 및 I
corr
(μA)
- 평가 장비: Potentiostats
- 평가 조건: Potentiodynamic polarization
initial potential(V): -0.25(vs OC)
Final potential(V): +0.25(vs OC)
Step hight(mV): 1
Step time(s): 1
Wafer: Cu 4x4
* Removal rate (Å/min)
- 평가 장비: GnP사 POLI400
- 평가 조건: 2 psi
Wafer: Cu wafer 4x4
Slurry 유량: 300 ml/min
Pad: IC1010
Wafer: Cu 4x4
* Etch rate (Å/min)
- 평가 장비: Changmin tech사 4탐침 표면저항(Four Point Probe) 측정기
- 평가 조건: Dipping test: 1 min
용액에 dipping 하기 전과 후의 두께를 측정(면저항 측정 후 두께로 환산하여 계산)
| pH | H2O2(wt%) | Trimethylamine N-oxide (wt%) | Ecorr (mV) | Icorr (μA) | |
| 실시예 1 | 2 | 0.1 | 0.01 | 415.8 | 20.8 |
| 실시예 2 | 2 | 0.1 | 0.03 | 428.3 | 48.7 |
| 실시예 3 | 2 | 0.1 | 0.05 | 431.5 | 94.1 |
| 비교예 1 | 2 | 0.1 | 0.1 | 425.7 | 10 |
| pH | H2O2(wt%) | Trimethylamine N-oxide (wt%) | Pyridine N-oxide (wt%) | Ecorr (mV) | Icorr (μA) | |
| 비교예 2 | 2 | 0.1 | - | - | 162.1 | 10.4 |
| 실시예 3 | 2 | 0.1 | 0.05 | - | 431.5 | 94.1 |
| 실시예 4 | 2 | 0.1 | - | 0.05 | 431.5 | 92.3 |
| 비교예 3 | 2 | 1 | - | - | 483.2 | 103.8 |
| pH | H2O2(wt%) | Trimethylamine N-oxide (wt%) | Pyridine N-oxide (wt%) | Removal rate (Å/min) |
|
| 비교예 2 | 2 | 0.1 | - | - | 1482 |
| 실시예 3 | 2 | 0.1 | 0.05 | - | 2900 |
| 실시예 4 | 2 | 0.1 | - | 0.05 | 2800 |
| 비교예 3 | 2 | 1 | - | - | 3200 |
| pH | H2O2(wt%) | BTA(mM) | Trimethylamine N-oxide (wt%) | Pyridine N-oxide (wt%) | Etch rate (Å/min) |
|
| 비교예 2 | 2 | 0.1 | - | - | - | 200 |
| 실시예 3 | 2 | 0.1 | - | 0.05 | - | 152 |
| 실시예 4 | 2 | 0.1 | - | - | 0.05 | 154 |
| 비교예 3 | 2 | 1 | 0.5 | - | - | 170 |
상기 표 1 내지 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 연마용 슬러리 조성물로 연마하는 경우, 연마율이 높으면서도 에칭율이 낮아 부식 방지성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
특히, 본 발명은 비교예 4와 같이 부식방지제인 벤조트리아졸을 포함하지 않더라도 부식 방지성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.
반면, 본 발명의 트리메틸아민 N-옥사이드를 과량 포함하는 경우(비교예 1), 구리 박막의 표면에 산화막을 두껍게 형성시켜 부식전류밀도가 감소되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 2와 같이 과산화수소의 함량은 실시예 1과 동일하나, 비금속 과수 촉매제를 포함하지 않는 경우, 연마율이 크게 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 3과 같이, 비금속 과수 촉매제를 포함하지 않으면서 과산화수소를 실시예 대비 과량 포함하는 경우, 연마율은 증가하나 과량의 과산화수소로 인해 원가가 증가하고, 산화력이 크게 증가하여 부식이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
Claims (10)
- 연마제 0.01 내지 30 중량%; 과산화수소 0.01 내지 10 중량%; 비금속 과수 촉매제 0.001 내지 0.1 미만 중량%; pH 조절제 0.01 내지 5 중량%; 및 잔량의 용매;를 포함하되,
상기 비금속 과수 촉매제는 아민 N-옥사이드(N oxide) 화합물, 퍼옥사이드(Peroxide) 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는
연마용 슬러리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 과산화수소와 상기 비금속 과수 촉매제의 중량비는 1.5:1 내지 15:1인 것을 특징으로 하는
연마용 슬러리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 연마제는 지르코니아(Zirconia), 알루미나(Alumina), 콜로이달 실리카(Silica), 세리아(Ceria), 티타니아(Titania) 및 게르마니아(Germania)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
연마용 슬러리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 아민 N-옥사이드 화합물은 트리메틸아민 N-옥사이드(Trimethylamine N-oxide), 피리딘 N-옥사이드(Pyridine N-oxide) 및 4-메틸모폴린 N-옥사이드(4-Methylmorpholine N-oxide)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
연마용 슬러리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 퍼옥사이드 화합물은 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl peroxide), 디큐밀 퍼옥사이드(Dicumyl Peroxide) 및 라우로일 퍼옥사이드(Lauroyl peroxide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
연마용 슬러리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 pH 조절제는 질산, 수산화칼륨 및 유기산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
연마용 슬러리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 글리세린으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
연마용 슬러리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 연마용 슬러리 조성물은 아졸계 화합물-프리(Free) 조성물인 것을 특징으로 하는
연마용 슬러리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 연마용 슬러리 조성물은 pH가 1 내지 6인 것을 특징으로 하는
연마용 슬러리 조성물.
- 제 1항 내지 제 9항에 따른 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 구리 박막을 연마하는 것을 특징으로 하는
구리 박막의 연마 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180167195A KR20200077877A (ko) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 박막의 연마 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180167195A KR20200077877A (ko) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 박막의 연마 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200077877A true KR20200077877A (ko) | 2020-07-01 |
Family
ID=71602057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180167195A KR20200077877A (ko) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 박막의 연마 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20200077877A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100856542B1 (ko) | 2006-09-11 | 2008-09-04 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 구리 화학적 기계적 연마공정용 슬러리 및 이를 이용한구리 배선 형성방법 |
-
2018
- 2018-12-21 KR KR1020180167195A patent/KR20200077877A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100856542B1 (ko) | 2006-09-11 | 2008-09-04 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 구리 화학적 기계적 연마공정용 슬러리 및 이를 이용한구리 배선 형성방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10144850B2 (en) | Stop-on silicon containing layer additive | |
| EP1279708B1 (en) | Polishing composition and polishing method employing it | |
| US7241725B2 (en) | Barrier polishing fluid | |
| EP2196509B1 (en) | Chemical Mechanical Polishing Composition for polishing substrates containing a low-k dielectric material and Methods Relating Thereto | |
| US8540893B2 (en) | Chemical mechanical polishing composition and methods relating thereto | |
| EP2075824A1 (en) | Polishing composition | |
| US7316977B2 (en) | Chemical-mechanical planarization composition having ketooxime compounds and associated method for use | |
| EP2019419A1 (en) | Method for producing polishing composition | |
| WO2005118736A1 (en) | Electrochemical-mechanical polishing composition and method for using the same | |
| JP2002519471A5 (ko) | ||
| JP2007318152A (ja) | 銅／タンタル基体に有用な化学的機械研磨スラリー | |
| EP2093790B1 (en) | Low-stain polishing composition | |
| WO2012133561A1 (ja) | 研磨用組成物および研磨方法 | |
| DE102012004219A1 (de) | Stabile, konzentrierbare chemisch-mechanische Polierzusammensetzung, die frei von wasserlöslicher Cellulose ist | |
| EP2093789A2 (en) | Polishing copper-containing patterned wafers | |
| US20110073800A1 (en) | Abrasive-free chemical mechanical polishing compositions | |
| KR102426915B1 (ko) | 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물, 저유전율막의 화학 기계적 연마 방법 및 반도체 소자의 제조방법 | |
| KR20200077877A (ko) | 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 구리 박막의 연마 방법 | |
| CN106883767B (zh) | 用于金属线的cmp浆料组合物及使用其的抛光方法 | |
| JP2018157164A (ja) | 研磨用組成物、研磨用組成物の製造方法、研磨方法および半導体基板の製造方法 | |
| KR101483448B1 (ko) | 구리막 및 산화막의 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법 | |
| KR102418496B1 (ko) | 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 및 이를 이용하는 반도체 소자의 제조방법 | |
| JP2012212723A (ja) | 研磨用組成物および研磨方法 | |
| KR20140079003A (ko) | 구리 배리어층 연마용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법 | |
| JP2012174924A (ja) | 化学的機械的研磨液 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |