WO2014104504A1 - 구리 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법 - Google Patents

구리 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법 Download PDF

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정정완
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    • H10P52/40—Chemomechanical polishing [CMP]
    • H10P52/403—Chemomechanical polishing [CMP] of conductive or resistive materials

Definitions

  • the present invention relates to a copper polishing CMP slurry composition and a polishing method using the same. More specifically, it relates to a CMP slurry composition and a polishing method used to polish metal wiring such as copper wiring in semiconductor manufacturing.
  • a CMP process is applied to planarize an insulating layer or a metal layer on a wafer surface or a wafer.
  • the CMP process introduces a polishing pad on the polishing platen, rotates the polishing platen, the polishing head grabs and rotates the wafer, and applies a hydrostatic press, thereby polishing the polishing pad and polishing slurry composition. It is a process of grinding and planarizing the wafer surface layer by using mechanical polishing action by the polishing agent and chemical polishing action by the oxidizing agent of the polishing slurry composition.
  • the polishing slurry composition used for CMP is a polishing agent of metal oxide particles, DI water in which the polishing agent is suspended, an oxidizing agent which forms a passive layer on the surface of the metal film to remove the metal oxide, and passivation. It may be composed of a composition comprising a corrosion inhibitor for preventing excessive corrosion and a complexing agent for chelating the metal oxide oxidized by the oxidant.
  • the present invention is to provide a copper polishing CMP slurry composition and a polishing method using the same, which can greatly reduce surface defects when polishing metal wiring, especially copper wiring.
  • Another object of the present invention is to provide a CMP slurry composition for copper polishing and a polishing method using the same which can obtain improved polishing speed and polishing flatness.
  • the composition comprises abrasive particles; Oxidizing agents; Complexing agents; Corrosion inhibitors; And deionized water, wherein the complexing agent comprises at least one organic acid selected from oxalic acid, malic acid, malonic acid, and formic acid; And glycine, wherein the weight ratio of the organic acid to glycine is about 1:13 to 1: 260.
  • the complexing agent may be about 0.1 to 15% by weight of the total composition.
  • the weight ratio of the organic acid and glycine may be about 1:60 to 1: 200.
  • the composition may further comprise a surfactant, a polymer compound, a dispersant, a pH adjuster or a combination thereof.
  • the composition comprises about 0.01 to 20% by weight of the abrasive particles, about 0.01 to 10% by weight of the oxidizing agent and about 0.1 to 15% by weight of the complexing agent; About 0.001 to 10% by weight of the corrosion inhibitor; And residual amount of deionized water.
  • the composition may have a surface defect number of about 1,200 or less measured by a surface defect analyzer after 30 seconds polishing on a 12 inch copper blanket wafer, and an LPC value of about 23,000 or less measured by a large particle analyzer. .
  • Another aspect of the invention relates to a polishing method using the composition.
  • the method includes polishing copper wiring using the composition.
  • the present invention has the effect of providing a CMP slurry composition for copper polishing, which can greatly reduce surface defects when polishing metal wiring, in particular copper wiring, and obtain improved polishing speed and polishing flatness.
  • a metal X wiring for example, a copper wiring, used as a conductive layer of a semiconductor element is subjected to polishing.
  • the composition comprises abrasive particles; Oxidizing agents; Complexing agents; Corrosion inhibitors; And deionized water, and may further include a surfactant, a high molecular compound, a dispersant, a pH adjusting agent, or a combination thereof.
  • the CMP slurry composition of the present invention can use metal oxide particles as abrasive particles.
  • metal oxide particles for example, silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (Zirconia), molybdenum (Molybdenum), ceria, etc. may be used, and these may be used alone or in combination of two or more thereof.
  • Double silica (SiO 2 ), in particular colloidal silica may be advantageous for more effective polishing.
  • the particle size of the colloidal silica abrasive particles may vary depending on the application purpose. For low barrier and dielectric polishing rates, it is advantageous for the non-aggregated average particle size to be about 25 nm or less, with high barrier and dielectric polishing For speed it is advantageous for the particle size to be at least about 25 nm. In the case of using copper particles of about 25 nm or more in the bulk polishing step of copper wire polishing, the barrier and insulating film polishing rates are too high, resulting in large erosion, and a process time is required to overcome this problem. Should be shortened, copper residues may be generated, resulting in high failure rates.
  • the selectivity between the copper and the dissimilar film, that is, the insulating layer increases, and the longer the over polishing time, the erosion is. erosion and dishing can be intensified.
  • the abrasive particles are used in about 0.01 to 20% by weight of the total slurry composition.
  • the colloidal silica when used as abrasive particles, it may be added at about 0.01 to 20% by weight relative to the total slurry composition, about 0.05 to 20% by weight of silica and about 0.5 to 10% by weight of alumina. Can be used. In the above range, it is easy to control the dispersion stability and polishing rate.
  • the oxidant serves to induce chemical polishing by oxidizing the surface of the metal layer, such as the copper layer, to be polished.
  • the oxidizing agent inorganic or organic per-compounds, bromic acid and salts thereof, nitric acid and salts thereof, chloric acid and salts thereof, chromic acid and salts thereof, iodic acid and salts thereof, iron and salts thereof, copper And salts thereof, rare earth metal oxides, transition metal oxides, red blood salts, potassium dichromate, and the like can be used.
  • hydrogen peroxide may be preferably used.
  • the amount of oxidant may be added in an amount of about 0.01 to 10% by weight based on the total slurry composition, in terms of obtaining an appropriate polishing rate and reducing corrosion or pitting at the time of polishing. It may be added at 5% by weight.
  • the complexing agent serves to chelate the copper oxide oxidized by the oxidant. That is, the copper oxide oxidized by the chelate reaction with the copper oxide is suppressed from being resorbed to the copper layer, which is the layer to be polished, thereby increasing the polishing rate for copper and reducing the surface defects.
  • a specific organic acid and a specific amino acid are applied together as the complexing agent.
  • Dicarboxylic acid may be used as the organic acid, and at least one of oxalic acid, malic acid, malonic acid, and formic acid may be selected as the preferred dicarboxylic acid.
  • CMP polishing can be continued and continually chelate the copper oxide which is continuously generated, thereby preventing the copper oxide from being resorbed to the copper layer to be polished again, and thus to the copper. It is possible to continuously increase the polishing rate for the surface and to reduce the surface defects. Therefore, it is possible to effectively suppress that the polishing rate is reduced with the progress of CMP or surface defects are generated.
  • Glycine is used as said amino acid. If an amino acid other than glycine is applied, the copper polishing rate is lowered.
  • the weight ratio of the organic acid and glycine is about 1:13 to 1: 260. If the weight ratio of the organic acid and glycine is less than about 1:13, the polishing performance decreases, and if the weight ratio of the organic acid exceeds about 1: 260, corrosion occurs.
  • the weight ratio of the organic acid and the glycine may be about 1:60 to 1: 200, and more preferably, the weight ratio of the organic acid and the glycine may be about 1:60 to 1: 100. Within this range there is an advantage of obtaining a suitable copper polishing rate, low surface defects and low LPC.
  • the complexing agent may be used in an amount of about 0.1 to 15 wt% based on the total CMP slurry composition in terms of polishing rate, dispersion stability of the slurry, surface properties of the polished surface, improvement of wafer outer profile, and planar planarization. More preferably used at 10% by weight.
  • Corrosion inhibitors delay the chemical reaction of the oxidizing agent to suppress corrosion in low stepped areas where physical polishing does not occur, and at the high stepped areas where polishing takes place, the polishing control agent enables polishing by removing the physical action of abrasive particles. Plays a role.
  • a compound containing nitrogen may be used.
  • ammonia, alkylamines, amino acids, imines, or azoles may be used. These may be used alone or in combination of two or more.
  • Corrosion inhibitors are more effective compounds containing cyclic nitrogen compounds and derivatives thereof, and compounds containing triazoles and derivatives thereof, benzotriazole (BTA) and derivatives thereof can be used.
  • 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole or 2,2 '-[[5-methyl-1H-benzotriazol-1-yl] methyl] imino] bis- Isomer mixtures of ethanol (2,2 '-[[(5-methyl-1H-benzotriazole-1-yl) -methyl] imino] bis-ethanol) can be used.
  • Corrosion inhibitors may be used in an amount of about 0.001 to 10% by weight relative to the total CMP slurry composition in terms of corrosion inhibitory effect, polishing rate, dispersion stability of the slurry composition, and the surface properties of the polished material. More preferably, it is more preferably used at about 0.001 to 3% by weight.
  • the abrasive particles are suspended in deionized water to prepare a slurry, and the pH of the slurry is maintained at about 5-9, preferably about 6-8, by adjusting the pH.
  • a surfactant a high molecular compound, a dispersant, a pH adjusting agent and the like may be added.
  • the CMP slurry composition of the present invention has a surface defect number of about 1,200 or less, for example, about 100 to 1,150, measured by a surface defect analyzer after polishing for 30 seconds on a 12 inch copper blanket wafer, and a large particle analyzer (Accusizer).
  • the measured LPC value may be about 23,000 or less, for example, about 5,000 to 22,500.
  • the polishing rate using a resistance meter may be about 4,000 ⁇ 6,000 A / min.
  • polishing speed (RR, A / min): The polishing rate is measured by changing the thickness of the wafer removed by polishing.
  • AMAT's Mirra polishing machine is used for polishing, and Rodel's IC1010 / Suba IV® Stacked polishing pad is used.
  • 12 inch copper and PE-TEOS blanket wafers are used.
  • the platen and head rotational speed were set at 93/87 (rpm / rpm), the head static pressure was set at 2.65 psi as down pressure, and the slurry flow rate was 250 ml / min. It is done by setting.
  • the polishing rate was measured by measuring the amount of copper removed after polishing for 30 seconds.
  • the polishing rate was measured by a resistance meter of AIT CMT-2000N, and the average value was measured after measuring 49 points on the wafer.
  • Examples 1 to 3 have improved surface defects compared to Comparative Example 1 to which only amino acids are applied.
  • Comparative Example 2 in which the organic acid and the amino acid were outside the scope of the present invention, it was found that the surface defects increased and the LPC increased.

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Abstract

본 발명의 구리 연마용 CMP 슬러리 조성물은 연마 입자; 착화제; 부식억제제; 및 탈이온수를 포함하며, 상기 착화제는 옥살산, 말산, 말론산, 포름산 중 1종 이상 선택된 유기산과 글리신을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

구리 연마용 ＣＭＰ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
본 발명은 구리 연마용 CMP 슬러리 조성물　및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 반도체 제조 시 구리 배선과 같은 금속 배선을 연마하는 데 사용되는 CMP 슬러리(slurry) 조성물 및 연마 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조할 때, 웨이퍼 표면이나 웨이퍼 상의 절연층 또는 금속층을 평탄화하는데 CMP 공정이 적용되고 있다. CMP 공정은 연마 플레이튼(platen) 상에 연마 패드(polishing pad)를 도입하고, 연마 플레이튼을 회전하며 연마 헤드가 웨이퍼를 잡아 회전시키며 정압(hydrostatic press)을 인가하여, 연마 패드와 연마 슬러리 조성물의 연마제에 의한 기계적 연마 작용과, 연마 슬러리 조성물의 산화제에 의한 화학적 연마 작용을 이용하여 웨이퍼 표층을 연마하여 평탄화하는 과정이다. CMP에 사용되는 연마 슬러리 조성물은 금속 산화물 입자의 연마제와 이들 연마제가 현탁되는 탈이온수(DI water), 금속 막 표면에 부동태층(passive layer)을 형성시켜 금속 산화물을 제거하는 산화제, 패시베이션(passivation)으로 과다한 부식을 방지하는 부식억제제 및 산화제에 의해 산화된 금속 산화물을 킬레이트화하는 착화제를 포함하는 조성물로 구성될 수 있다.
CMP 슬러리 조성물를 이용하여 금속층, 특히, 구리(Cu)층을 연마하는 과정에서, 침식(erosion)이나 디싱(dishing)과 같은 표면 결함(defect)이 다른 금속에 비해 심하기 때문에 부식억제제와 착화제가 도입되고 있다.
이처럼 금속층, 구리 막질을 연마하는 공정의 경우 적절한 연마 속도와 함께 낮은 표면 결함 수준을 달성하여야 한다. 그렇지 못할 경우에는 연마 공정 시간이 길어지거나 표면 결함이 나타날 수 있다.
본 발명은 금속 배선, 특히 구리 배선을 연마할 때, 표면결함을 대폭 줄일 수 있는 구리 연마용 CMP 슬러리 조성물　및 이를 이용한 연마 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 개선된 연마 속도 및 연마 평탄도를 얻을 수 있는 구리 연마용 CMP 슬러리 조성물　및 이를 이용한 연마 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 구리 연마용 CMP 슬러리 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 연마 입자; 산화제; 착화제; 부식억제제; 및 탈이온수를 포함하며, 상기 착화제는 옥살산, 말산, 말론산, 포름산 중 1종 이상 선택된 유기산; 및 글리신을 포함하고, 상기 유기산과 상기 글리신의 중량비는 약 1:13~1:260인 것을 특징으로 한다.
상기 착화제는 전체 조성물　중 약 0.1 내지 15 중량%일 수 있다.
상기 유기산과 상기 글리신의 중량비는 약 1:60~1:200일 수 있다.
구체예에서, 상기 조성물은 계면 활성제, 고분자 화합물, 분산제, pH 조절제　또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
상기 조성물은, 상기 연마 입자 약 0.01~20 중량%, 상기 산화제 약 0.01~10 중량%, 상기 착화제 약 0.1~15 중량%;　상기 부식억제제 약 0.001~10 중량%; 및 잔량의 탈이온수를 포함할 수 있다.
상기 조성물은 12인치(inch)　구리 블랭킷 웨이퍼에 대해 30초 연마　후 표면결함분석기로 측정한 표면　결함　수가 약 1,200개 이하이고, 거대 입자 분석기(Accusizer)으로 측정한 LPC 값이 약 23,000개 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 조성물을 이용한 연마　방법에 관한 것이다. 상기 방법은 상기 조성물을 이용하여 구리 배선을 연마하는 단계를 포함한다.
본 발명은 금속 배선, 특히 구리 배선을 연마할 때, 표면　결함을 대폭 줄일 수 있고, 개선된 연마 속도 및 연마 평탄도를 얻을 수 있는 구리 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은, 반도체 소자의 전도층으로 사용되는 금속　배선, 예컨대, 구리 배선을 피연마 대상으로 한다. 상기 조성물은 연마 입자; 산화제; 착화제; 부식억제제; 및 탈이온수를 포함하며, 계면 활성제, 고분자 화합물, 분산제, pH 조절제　또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
이하 각 성분에 대해 상세히 설명한다.
　
연마 입자
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 금속 산화물 입자를 연마 입자로 사용할 수 있다. 예를 들면 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코니아(Zirconia), 몰리브데늄(Molybdenum), 세리아(Ceria) 등이 사용될 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이중 실리카(SiO2), 특히 콜로이드 실리카(colloidal silica)가 보다 효과적인 연마 작용에 유리할 수 있다.
상기 콜로이드 실리카 연마 입자의 입경 크기는 적용 목적에 따라 달라질 수 있다. 낮은 배리어 및 절연층 연마 속도를 위해서는 응집되지 않은 평균 입자 크기가 약 25nm 이하인 것이 유리하며, 높은 배리어 및 절연막 연마　속도를 위해서는 입자 크기가 약 25nm 이상인 것이 유리하다. 구리 배선 연마에 있어서 벌크 연마 단계인 1차 연마 단계(bulk copper polishing)에서 약 25nm 이상의 연마 입자를 사용할 경우, 배리어 및 절연막 연마속도가 너무 높아 침식(erosion)이 커지고, 이를 극복하기 위해서는 공정 시간이 짧아져야 하는데, 이때 구리 잔류물이 발생하여 불량률이 높아질 수 있다. 또한 1차 연마 후 수행되는 2차 연마 단계(barrier polishing)에서 약 25nm 이하의 연마 입자를 사용하면 구리와 이종 막, 즉, 절연층간의 선택비가 높아져 잉여연마시간(over polishing time)이 길어질수록 침식(erosion) 및 디싱(dishing)이 심화될 수 있다.
상기 연마 입자는 전체 슬러리 조성물 중 약 0.01~20 중량%로 사용된다. 예를 들면, 상기 콜로이드 실리카가 연마 입자로 사용될 경우,　전체 슬러리 조성물 대비 약 0.01~20 중량%로　첨가될 수 있으며, 실리카의 경우 약 0.05~20 중량%, 알루미나의 경우 약 0.5~10　중량%로 사용될 수 있다. 상기 범위에서 분산　안정성 및 연마　속도 조절이 용이할 수 있다.
　
산화제
산화제는 피연마층인 금속층, 예컨대 구리층 표면을 산화시켜 화학적 연마를 유도하는 역할을 한다.
본 발명에서는 상기 산화제로 무기 또는 유기 과화합물(per-compounds), 브롬산 및 그 염,　질산 및 그 염, 염소산 및 그 염, 크롬산 및 그 염, 요오드산 및 그 염, 철 및 그 염, 구리 및 그 염, 희토류 금속 산화물, 전이 금속 산화물, 적혈염, 중크롬산 칼륨 등이 사용될 수 있다. 이중 바람직하게는 과산화수소를 사용할 수 있다. 산화제의　함량은 적절한 연마 속도를 얻고, 연마 시의 부식이나 피팅(pitting) 현상을 감소시키는 측면에서, 전체 슬러리　조성물에 대하여 약 　0.01~10 중량%로 첨가될 수 있으며, 보다 유효하게는 약 0.1~5 중량%로 첨가될 수 있다.
　
착화제
착화제는 산화제에 의해 산화된 구리 산화물을 킬레이션하는 역할을 한다. 즉, 구리 산화물과의 킬레이트 반응으로 산화된 구리 산화물이 피연마층인 구리층에 재흡착되는 것을 억제하여, 구리에 대한 연마 속도를 증가시키고 표면 결함을 감소시키는 것이다.
본 발명에서는 상기 착화제로 특정 유기산과 특정 아미노산을 함께 적용한다.
상기 유기산으로는 디카르복시산이 사용될 수 있으며, 바람직한 디카르복시산으로는 옥살산, 말산, 말론산, 포름산 중 1종 이상이　선택될 수 있다. 이와 같이 특정 유기산을 적용함으로써, CMP 연마가 지속되며 계속 발생되는 구리 산화물을 지속적으로 킬레이트화할 수 있어 구리 산화물이 다시 연마될 구리층으로 재흡착되는 것을 지속적으로 방지할 수 있고, 이에 따라, 구리에 대한 연마 속도를 지속적으로 증가시키고 표면 결함 감소를 구현할 수 있다. 따라서, 연마 속도가 CMP 진행에 따라 감소되거나 또는 표면 결함이 발생되는 것을 유효하게 억제할 수 있다.
상기 아미노산으로는 글리신이 사용된다. 만일 글리신 이외의 다른 아미노산을 적용할 경우 구리 연마율이 저하되는 단점이 있다. 　
상기 유기산과 상기 글리신의 중량비는 약 1:13~1:260이다. 만일 상기 유기산과 상기 글리신의 중량비가 약 1:13 미만일 경우 연마　성능이 떨어지고, 약 1:260을 초과할 경우 부식이 발생되는　단점이 있다. 바람직하게는 상기 유기산과 상기 글리신의 중량비는 약 1:60~1:200, 보다 바람직하게는 상기 유기산과 상기 글리신의 중량비는 약 1:60~1:100일 수 있다. 상기 범위에서 적절한 구리 연마율과 낮은 표면 결함 및 낮은 LPC를 얻을 수 있는 장점이 있다.
상기 착화제는 연마 속도, 슬러리의 분산 안정성, 피연마물의 표면 특성, 웨이퍼 외각 프로파일(profile) 개선 및 광역 평탄화 측면에서 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 약 0.1~15 중량%로 사용될 수 있으며, 약 0.1~10 중량%로 사용되는 것이 보다 바람직하다.
　
부식억제제
부식억제제는　산화제의 화학적 반응을 지연시켜, 물리적 연마가 일어나지 않는 낮은 단차 영역에서의 부식을 억제하는 동시에, 연마가 일어나는 높은 단차 영역에서는 연마 입자의 물리적 작용에 의해 제거됨으로써 연마가 가능하게 하는 연마 조절제의 역할을 한다. 부식억제제로는 질소를 함유하는 화합물을 사용할 수 있으며, 예컨대, 암모니아, 알킬아민류, 아미노산류, 이민류, 또는 아졸류 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 함께 사용될 수 있다. 부식억제제는 환형 질소 화합물(cyclic nitrogen compound) 및 그 유도체를 포함하는 화합물이 보다 유효하며, 트리아졸 및 그 유도체, 벤조트리아졸(BTA) 및 그 유도체를 포함하는 화합물을 사용할 수 있다. 구체예에서는, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸 또는 2,2'-[[5-메틸-1H-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스-에탄올(2,2'-[[(5-methyl-1H-benzotriazole-1-yl)-methyl]imino]bis-ethanol)의 이성질체 혼합물(isomeric mixture)을 사용할 수 있다. 부식억제제는 부식 억제 효과, 연마 속도, 슬러리 조성물의 분산 안정성, 피연마물의 표면 특성 측면에서 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 약 0.001~10 중량%로 사용될 수 있으며, 약 0.001~5 중량%로 사용되는 것이 보다 바람직하고, 약 0.001~3 중량%로 사용되는 것이 보다 더 바람직하다.
　
탈이온수
연마 입자는 탈이온수에 현탁되어 슬러리로 제조되며, pH 조절을 통하여 슬러리 pH를 약 5~9로, 바람직하게는 약 6~8 정도로 유지한다.
　
상기한 성분들 외에 계면 활성제, 고분자 화합물, 분산제, pH 조절제 등이 첨가될 수 있다.
본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 12인치(inch)　구리 블랭킷 웨이퍼에 대해 30초 연마　후 표면결함분석기로 측정한 표면결함　수가 약 1,200개 이하, 예를 들면 약 100~1,150개이고, 거대 입자 분석기(Accusizer)로 측정한 LPC 값이 약 23,000개 이하, 예를 들면 약 5,000~22,500개 일 수 있다.
또한 상기 조성물을 사용하여 12인치(inch)　구리 블랭킷 웨이퍼에 대해　30초 연마 후, 저항 측정기(AIT社 CMT-2000N)를 이용한 연마 속도는 약 4,000~6,000A/min일 수 있다.
　
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
　
실시예
실시예 1~3 및 비교예 1~5
탈이온수에 1.0 중량%의 콜로이드 실리카, 0.1 중량%의 벤조트리아졸 유도체(1,2,3-triazole), 1.0 중량%의 과산화수소 및 착화제를 하기 표 1의 조성 및 함량으로 혼합하였다. 이후 수산화칼륨을 사용하여 전체 슬러리 조성물의 pH를 7.0으로 조절하여 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다. 이후 하기 방법으로 연마 평가를 진행하였다.
　
물성평가
(1) 표면결함　수(Defect, ea): 12인치(inch)　구리 블랭킷 웨이퍼에 대해 30초 연마　후 표면결함분석기(Hitachi社 LS-6800)로 측정하였다.
(2) 연마　속도(RR, A/min): 연마에 의해 제거된 웨이퍼의 두께 변화로 연마 속도를 측정한다. AMAT사의 Mirra 연마기가 연마에 사용되고, Rodel사의 IC1010/SubaⅣ　Stacked 연마 패드가 사용된다. 연마 대상은 12인치(inch) 구리 및 PE-TEOS 블랭킷(blanket) 웨이퍼가 사용된다. 플레이튼과 헤드 회전 속도는 각각 93/87(rpm/rpm)로 설정하고, 헤드의 정압은 가압 압력(down pressure)으로 2.65psi로 설정하고, 슬러리 공급 유량(slurry flow rate)는 250ml/min으로 설정하여 수행된다. 연마 후의 연마 속도 측정은 30초 연마 후 구리 제거량을 측정하는 것으로, AIT사 CMT-2000N의 저항 측정기로 측정되며, 웨이퍼 상의 49개의 포인트(point) 지점에 대해 측정한 후 평균값을 구하였다.　　
(3) LPC: Dilution 10 조건으로 측정하였다.　
표 1
구분 착화제 Defect(ea) RR(A/min) LPC(ea)
종류 함량
실시예 1 글린신/옥살산 6wt%/0.03wt% 1123 5482 22457
실시예 2 글리신/옥살산 6wt%/0.06wt% 1003 4936 17859
실시예 3 글리신/옥살산 6wt%/0.1wt% 922 4504 15696
비교예 1 글리신 6wt% 1423 5896 24783
비교예 2 글리신/옥살산 6wt%/1wt% 1625 5690 26513
비교예 3 옥살산 1wt% 1489 1740 19543
비교예 4 알라닌/옥살산 6wt%/0.1wt% 1542 2149 21648
비교예 5 글리신/시트르산 6wt%/0.1wt% 1345 4107 20471
　
상기 표 1과 같이, 실시예 1~3은 아미노산만 적용한 비교예 1에 비해 표면　결함이 개선된 것을 알 수 있다. 유기산과 아미노산이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 2의 경우, 표면　결함이 증가하였으며, LPC가 증가한 것을 알 수 있다.
　
이상에서는 본 발명의 일 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리　범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 연마 입자; 산화제; 착화제; 부식억제제; 및 탈이온수를 포함하며,
    상기 착화제는 옥살산, 말산, 말론산, 포름산 중 1종 이상 선택된 유기산; 및 글리신을 포함하고,
    상기 유기산과 상기 글리신의 중량비는 약 1:13~1:260 인 것을 특징으로 하는　구리 연마용 CMP 슬러리 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 착화제는 전체 조성물 중 약 0.1 내지 15 중량% 인 구리 연마용 CMP 슬러리 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유기산과 상기 글리신의 중량비는 약 1:60~1:200 인 것을 특징으로 하는 구리 연마용 CMP 슬러리 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조성물은,
    계면 활성제, 고분자 화합물, 분산제, pH 조절제 또는 이들의 조합을 더 포함하는 구리 연마용 CMP 슬러리 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 조성물은,
    상기 연마 입자 약 0.01~20 중량%, 상기 산화제 약 0.01~10 중량%, 상기 착화제　약 0.1~15 중량%, 상기 부식억제제 약 0.001~10 중량% 및 잔량의 탈이온수를 포함하는 구리 연마용 CMP 슬러리 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 12인치(inch)　구리 블랭킷 웨이퍼에 대해 30초 연마 후 표면결함분석기로 측정한 표면결함수가 약 1,200개 이하이고, 거대 입자 분석기(Accusizer)로 측정한 LPC값이 약 23,000개 이하인 것을 특징으로 하는 구리 연마용 CMP 슬러리 조성물.
  7. 제1항　내지 제6항 중 어느 한 항의　조성물을 이용하여 구리 배선을 연마하는 단계를 포함하는 연마 방법.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109233644B (zh) * 2018-09-19 2021-03-12 广州亦盛环保科技有限公司 一种精抛光液及其制备方法
US10907074B2 (en) 2019-07-03 2021-02-02 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Polishing compositions for reduced defectivity and methods of using the same
KR102773634B1 (ko) 2022-04-13 2025-02-25 에스케이엔펄스 주식회사 반도체 공정용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 연마방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080023443A (ko) * 2006-09-11 2008-03-14 재단법인서울대학교산학협력재단 구리 화학적 기계적 연마공정용 슬러리 및 이를 이용한구리 배선 형성방법
KR20080094681A (ko) * 2006-01-31 2008-10-23 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 구리계 금속용 연마제 및 연마 방법
KR20090093805A (ko) * 2008-02-29 2009-09-02 주식회사 엘지화학 화학적 기계적 연마용 수계 슬러리 조성물 및 화학적 기계적 연마 방법
KR20100022302A (ko) * 2008-08-19 2010-03-02 주식회사 엘지화학 Ｃｍｐ 슬러리
KR20100063656A (ko) * 2008-12-03 2010-06-11 주식회사 엘지화학 1차 화학적 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 화학적 기계적 연마 방법
KR20120077908A (ko) * 2010-12-31 2012-07-10 제일모직주식회사 화학기계적연마 조성물 및 연마 방법

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6217416B1 (en) 1998-06-26 2001-04-17 Cabot Microelectronics Corporation Chemical mechanical polishing slurry useful for copper/tantalum substrates
JP4187497B2 (ja) * 2002-01-25 2008-11-26 Ｊｓｒ株式会社 半導体基板の化学機械研磨方法
US7736405B2 (en) * 2003-05-12 2010-06-15 Advanced Technology Materials, Inc. Chemical mechanical polishing compositions for copper and associated materials and method of using same
US20050090106A1 (en) 2003-10-22 2005-04-28 Jinru Bian Method of second step polishing in copper CMP with a polishing fluid containing no oxidizing agent
JP2008546214A (ja) * 2005-06-06 2008-12-18 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ，インコーポレイテッド 集積された化学機械研磨組成物および単一プラテン処理のためのプロセス
KR100816651B1 (ko) * 2006-03-31 2008-03-27 테크노세미켐 주식회사 제올라이트를 함유하는 구리 화학 기계적 연마 조성물
JP4901301B2 (ja) * 2006-05-23 2012-03-21 株式会社東芝 研磨方法及び半導体装置の製造方法
JPWO2008013226A1 (ja) * 2006-07-28 2009-12-17 昭和電工株式会社 研磨組成物
WO2008095078A1 (en) * 2007-01-31 2008-08-07 Advanced Technology Materials, Inc. Stabilization of polymer-silica dispersions for chemical mechanical polishing slurry applications
JP5202258B2 (ja) * 2008-03-25 2013-06-05 富士フイルム株式会社 金属研磨用組成物、及び化学的機械的研磨方法
US8845915B2 (en) * 2009-02-16 2014-09-30 Hitachi Chemical Company, Ltd. Abrading agent and abrading method
US8889555B2 (en) * 2009-02-16 2014-11-18 Hitachi Chemical Co., Ltd. Polishing agent for copper polishing and polishing method using same
US8192644B2 (en) * 2009-10-16 2012-06-05 Fujifilm Planar Solutions, LLC Highly dilutable polishing concentrates and slurries
JP5516734B2 (ja) * 2010-07-14 2014-06-11 日立化成株式会社 銅研磨用研磨液及びそれを用いた研磨方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080094681A (ko) * 2006-01-31 2008-10-23 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 구리계 금속용 연마제 및 연마 방법
KR20080023443A (ko) * 2006-09-11 2008-03-14 재단법인서울대학교산학협력재단 구리 화학적 기계적 연마공정용 슬러리 및 이를 이용한구리 배선 형성방법
KR20090093805A (ko) * 2008-02-29 2009-09-02 주식회사 엘지화학 화학적 기계적 연마용 수계 슬러리 조성물 및 화학적 기계적 연마 방법
KR20100022302A (ko) * 2008-08-19 2010-03-02 주식회사 엘지화학 Ｃｍｐ 슬러리
KR20100063656A (ko) * 2008-12-03 2010-06-11 주식회사 엘지화학 1차 화학적 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 화학적 기계적 연마 방법
KR20120077908A (ko) * 2010-12-31 2012-07-10 제일모직주식회사 화학기계적연마 조성물 및 연마 방법

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