KR101943704B1 - Cmp slurry composition for metal film and polishing method - Google Patents
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Abstract
본 발명의 금속막용 CMP 슬러리 조성물은 연마 입자, 용매, 산화제, 금속 이온 및 환원제를 포함한다. The CMP slurry composition for a metal film of the present invention comprises abrasive particles, a solvent, an oxidizing agent, a metal ion and a reducing agent.
Description
본 발명은 금속막용 CMP 슬러리 조성물 및 연마 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a CMP slurry composition for a metal film and a polishing method.
반도체 소자를 제조할 때, 웨이퍼 표면이나 웨이퍼 상의 절연층 또는 금속막 층을 평탄화하기 위해 CMP 공정이 적용되고 있다. CMP 공정은 연마 패드(pad)와 슬러리 조성물을 이용하여 연마 대상이 되는 막질을 평탄화시키는 공정으로, 연마 패드를 연마 대상 면에 접촉시킨 다음, 연마 패드와 연마 대상 사이에 연마 슬러리를 흘려주면서, 연마 패드를 회전 및 직선 운동을 혼합한 오비탈 운동시키는 방식으로 이루어진다.BACKGROUND ART In manufacturing semiconductor devices, a CMP process is applied to planarize a wafer surface, an insulating layer on a wafer, or a metal film layer. The CMP process is a step of planarizing a film to be polished by using a polishing pad and a slurry composition. The polishing pad is brought into contact with a surface to be polished, and then a polishing slurry is flowed between the polishing pad and the polishing target, Orbital motion in which the pad is rotated and linear motion is mixed.
그러나, CMP 공정은 연마 대상을 평탄화하는 과정 중 과잉 연마 또는 식각에 의해 결함(defect) 또는 디싱 등이 발생하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 기존에는 연마 입자의 특성을 조절하거나, 표면 처리를 통해 이를 개선하고자 하였으나 여기에는 한계가 있다.However, in the CMP process, defects or dishing occur due to excessive polishing or etching during the process of planarizing an object to be polished. In order to solve this problem, it has been attempted to adjust the characteristics of the abrasive grains or to improve the abrasive grains by surface treatment.
따라서, 스크래치 등의 결함 또는 디싱의 발생을 현저하게 줄일 수 있는 새로운 CMP 슬러리 조성물의 개발이 요구되고 있다.Therefore, development of a new CMP slurry composition capable of remarkably reducing occurrence of defects such as scratches or dishing is required.
이와 관련한 선행 기술은 한국 공개특허 제2006-0007028호에 개시되어 있다.Prior art related to this is disclosed in Korean Patent Publication No. 2006-0007028.
본 발명의 목적은 스크래치 및 디싱을 최소화할 수 있는 금속막용 CMP 슬러리 조성물 및 연마 방법을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a CMP slurry composition and a polishing method for a metal film that can minimize scratches and dishing.
본 발명의 다른 목적은 스크래치 및 디싱을 자가수리 할 수 있는 금속막용 CMP 슬러리 조성물 및 연마 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a CMP slurry composition and a polishing method for a metal film capable of self-repairing scratches and dishing.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.
본 발명의 하나의 관점은 금속막용 CMP 슬러리 조성물에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a CMP slurry composition for a metal film.
일 구체예에서, 상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은 연마 입자, 용매, 산화제, 금속 이온 및 환원제를 포함한다.In one embodiment, the CMP slurry composition for a metal film includes abrasive particles, a solvent, an oxidizing agent, a metal ion, and a reducing agent.
상기 금속 이온은 일가 구리 이온(Cu+), 이가 구리 이온(Cu2 +), 은 이온(Ag+), 일가 코발트 이온(Co+), 이가 코발트 이온(Co2 +), 삼가 코발트 이온(Co3 +), 일가 니켈 이온(Ni+) 및 이가 니켈 이온(Ni2 +) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The metal ion is monovalent copper ion (Cu +), divalent copper ion (Cu 2 +), silver ions (Ag +), the family of cobalt ions (Co +), divalent cobalt ions (Co 2 +), refrain from cobalt ion (Co 3 + ), monovalent nickel ion (Ni + ), and bivalent nickel ion (Ni 2 + ).
상기 환원제는 아스코르브산, 글리콜릭산, 포름알데히드, 하이포포스파이트, 히드라진 및 디메틸아민보란 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The reducing agent may include at least one of ascorbic acid, glycolic acid, formaldehyde, hypophosphite, hydrazine, and dimethylamine borane.
다른 구체예에서, 상기 조성물은 유기 첨가제를 더 포함할 수 있다.In another embodiment, the composition may further comprise an organic additive.
상기 유기 첨가제는 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 폴리프로필렌 글리콜(PPG), 에틸렌 글리콜-프로필렌 글리콜 공중합체(PEG-PPG), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리아크릴산(PAA), 세틸트리메틸안모늄 프로미드(CTAB), 도데실트리메틸안모늄프로미드(DTAB), 비스(3-설포프로필)디설파이드(SPS), 3-N,N-디메틸아미노디티오카바모일-1-프로판설포닉 에시드(DPS), 3-머켑토-1-프로판설포닉 에시드(MPSA) 및 2-머켑토-5-벤즈이미다졸설포닉 에시드(MBIS) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The organic additive is selected from the group consisting of polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), ethylene glycol-propylene glycol copolymer (PEG-PPG), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyacrylic acid (PAA), cetyltrimethylammonium pro 3-N, N-dimethylaminodithiocarbamoyl-1-propanesulfonic acid (DPS), bis (3-sulfopropyl) disulfide (SPS), dodecyltrimethylammonium bromide , 3-mercapto-1-propanesulfonic acid (MPSA), and 2-mercapto-5-benzimidazolesulfonic acid (MBIS).
또 다른 구체예에서, 상기 조성물은 부식 억제제, pH 조절제 및 착화제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.In another embodiment, the composition may further comprise at least one of a corrosion inhibitor, a pH adjusting agent and a complexing agent.
상기 조성물은 상기 금속 이온을 1 mM 내지 300 mM 포함할 수 있다.The composition may include 1 mM to 300 mM of the metal ion.
상기 조성물은 상기 환원제를 1 mM 내지 200 mM 포함할 수 있다.The composition may include 1 mM to 200 mM of the reducing agent.
상기 조성물은 상기 산화제를 0.01 내지 10 중량% 포함할 수 있다.The composition may contain 0.01 to 10% by weight of the oxidizing agent.
상기 조성물은 상기 산화제와 상기 환원제의 몰비가 1:1 내지 10:1일 수 있다.The composition may have a molar ratio of the oxidizing agent to the reducing agent of from 1: 1 to 10: 1.
상기 조성물은 상기 환원제와 상기 유기 첨가제의 몰비가 2:1 내지 50:1일 수 있다.The composition may have a molar ratio of the reducing agent to the organic additive of 2: 1 to 50: 1.
상기 조성물을 사용하여 압력 2.2 psi로 30초 동안 금속막을 연마 시 스크래치가 개수가 10개 이하일 수 있다.The number of scratches may be less than 10 when polishing the metal film for 30 seconds at a pressure of 2.2 psi using the above composition.
상기 조성물을 사용하여 압력 2.2 psi로 30초 동안 금속막을 연마 시 디싱이 1200 Å 이하일 수 있다.When the metal film is polished for 30 seconds at a pressure of 2.2 psi using the above composition, the dishing may be 1200 Å or less.
본 발명의 다른 관점은 연마 방법에 관한 것이다.Another aspect of the invention relates to a polishing method.
일 구체예에서, 상기 연마 방법은 금속막을 금속막용 CMP 슬러리 조성물로 연마하는 것과 동시에 자가수리 하는 단계를 포함하고, 상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은 연마 입자, 용매, 산화제, 금속 이온 및 환원제를 포함하고, 상기 자가수리는 상기 금속 이온을 상기 환원제에 의해 금속막에 석출시켜 도금층을 형성하는 것일 수 있다.In one embodiment, the polishing method comprises polishing the metal film with a CMP slurry composition for a metal film and at the same time self-repairing, wherein the CMP slurry composition for a metal film comprises abrasive particles, a solvent, an oxidant, a metal ion and a reducing agent , And the self-repair may be such that the metal ions are precipitated on the metal film by the reducing agent to form a plating layer.
상기 자가수리는 무전해 도금일 수 있다.The self-repair may be electroless plating.
본 발명은 스크래치 및 디싱을 최소화하고, 스크래치 및 디싱을 자가수리 할 수 있는 금속막용 CMP 슬러리 조성물 및 연마 방법을 제공하는 효과를 갖는다.The present invention has the effect of providing a CMP slurry composition and a polishing method for a metal film that can minimize scratches and dishing, and can self-repair scratches and dishing.
이하, 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. In the following description of the present invention, detailed description of known related arts will be omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily obscured by the present invention.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.In the case where the word 'includes', 'having', 'done', etc. are used in this specification, other parts can be added unless '~ only' is used. Unless the context clearly dictates otherwise, including the plural unless the context clearly dictates otherwise.
또한, 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.Also, in interpreting the constituent elements, even if there is no separate description, it is interpreted as including the error range.
또한, 본 명세서에 있어서, 범위를 나타내는 'X 내지 Y'는 'X 이상 Y 이하'를 의미한다. In the present specification, 'X to Y' representing the range means 'X or more and Y or less'.
본 명세서에서, '스크래치'는 금속막용 CMP 슬러리 조성물을 사용하여 하기의 측정 조건으로 연마 후, HITACHI社의 LS6800을 사용하여 300mm 웨이퍼 전체를 스캔하여 측정할 수 있다.In the present specification, 'scratch' can be measured by polishing the entire 300 mm wafer using LS6800 manufactured by HITACHI after polishing using the CMP slurry composition for a metal film under the following measurement conditions.
본 명세서에서, '디싱'은 금속막용 CMP 슬러리 조성물을 사용하여 하기의 측정 조건으로 연마 후, Park systems社의 XE-300을 사용하여 패턴의 프로파일을 측정하여 디싱을 계산할 수 있다.In the present specification, 'dishing' can be performed by polishing the CMP slurry composition for a metal film under the following measurement conditions, and then calculating the dishing by measuring the profile of the pattern using XE-300 manufactured by Park Systems.
[측정 조건][Measuring conditions]
- 연마속도 측정 웨이퍼: 300mm Cu Blanket wafer- Polishing rate measurement wafer: 300mm Cu Blanket wafer
- 연마 설비: Reflexion LK 300 mm (AMAT社)- Polishing equipment: Reflexion LK 300 mm (AMAT)
- 연마 패드: WVP6000 (Nextplanar 社)- Polishing pad: WVP6000 (Nextplanar)
- 연마 시간: 30s- Polishing time: 30s
- Pressure: 2.2 psi- Pressure: 2.2 psi
- Platen rpm: 98rpm- Platen rpm: 98 rpm
- Head rpm: 87rpm- Head rpm: 87 rpm
- Flow rate: 250ml/min- Flow rate: 250 ml / min
본 발명의 금속막용 CMP 슬러리 조성물은 연마 입자, 용매, 산화제, 금속 이온 및 환원제를 포함한다.The CMP slurry composition for a metal film of the present invention comprises abrasive particles, a solvent, an oxidizing agent, a metal ion and a reducing agent.
연마 입자Abrasive particle
상기 연마 입자는 물리적 연마 작용을 발생시키기 위한 것으로, 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 연마 입자들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.The abrasive grains are for generating a physical abrasive action, and abrasive grains generally used in the art can be used, and are not particularly limited.
예를 들면, 상기 연마 입자로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2), 티타니아(TiO2), 및 산화몰리브덴(MoO3) 등과 같은 미분의 금속 산화물이 사용될 수 있다. 이 중에서도 슬러리 조성물의 분산 안정성이 우수하고 연마 시 스크래치를 적게 발생시킨다는 점에서, 실리카를 사용할 수 있다. 상기 연마 입자들은 단독 또는 2종 이상 함께 사용될 수 있다.For example, as the abrasive particles such as silica (SiO 2), alumina (Al 2 O 3), ceria (CeO 2), zirconia (ZrO 2), titania (TiO 2), and molybdenum oxide (MoO 3) A fine metal oxide may be used. Of these, silica can be used in that the dispersion stability of the slurry composition is excellent and scratches are less generated during polishing. The abrasive grains may be used alone or in combination of two or more.
상기 연마 입자는 슬러리 조성물에 0.001 ~ 20 중량%로 포함될 수 있으며, 구체적으로 0.001 내지 10 중량%, 더욱 구체적으로 0.01 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 금속막에 대한 연마 속도 및 슬러리 조성물의 분산 안정성이 우수하다. The abrasive grains may be contained in the slurry composition in an amount of 0.001 to 20 wt%, specifically 0.001 to 10 wt%, more specifically 0.01 to 5 wt%. Within this range, the polishing rate for the metal film and the dispersion stability of the slurry composition are excellent.
용매menstruum
상기 용매는 CMP 슬러리 조성물을 슬러리 상태로 제조하기 위한 것으로, 예를 들면, 물일 수 있으며, 바람직하게는 탈이온수일 수 있다. The solvent is for preparing the CMP slurry composition in a slurry state, for example, water, and preferably it may be deionized water.
산화제Oxidant
상기 산화제는 피연마 대상인 금속막, 예를 들면, 구리막 표면을 산화시켜 화학적으로 식각하는 역할을 수행하는 것이다. 본 발명에서는 상기 산화제로 무기 또는 유기 과화합물(per-compounds), 브롬산 또는 그 염, 질산 또는 그 염, 염소산 또는 그 염, 크롬산 또는 그 염, 요오드산 또는 그 염, 철, 구리, 희토류 금속 산화물, 전이 금속 산화물, 적혈염, 중크롬산 칼륨 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 산화제로 과산화수소를 사용할 수 있다. The oxidizing agent serves to chemically etch the surface of a metal film, for example, a copper film to be polished. In the present invention, the oxidizing agent may be at least one selected from the group consisting of inorganic or organic per-compounds, bromic acid or its salt, nitric acid or its salt, chloric acid or its salt, chromic acid or its salt, iodic acid or its salt, Oxides, transition metal oxides, red blood salts, potassium bichromate and the like can be used. For example, hydrogen peroxide may be used as the oxidizing agent.
상기 산화제는 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.01 내지 10 중량%로 첨가될 수 있으며, 구체적으로 0.01 내지 5 중량%로 첨가될 수 있다. 또는, 구체예에서 상기 산화제는 슬러리 조성물에 1 mM 내지 100 mM, 구체적으로 2 mM 내지 50 mM으로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 금속막에 대한 적절한 연마 속도를 얻을 수 있고, 연마 시의 부식이나 피팅(pitting) 현상을 감소시킬 수 있다.The oxidizing agent may be added in an amount of 0.01 to 10% by weight based on the total slurry composition, specifically 0.01 to 5% by weight. Alternatively, in an embodiment, the oxidizing agent may be included in the slurry composition at 1 mM to 100 mM, specifically 2 mM to 50 mM. It is possible to obtain an appropriate polishing rate for the metal film within the above range and to reduce the corrosion and pitting phenomenon at the time of polishing.
금속 이온Metal ion
금속 이온은 CMP 공정 중 과잉 연마 또는 식각에 의해 발생하는 결함(defect) 또는 디싱에 도금되는 것으로, 상기 결함 또는 디싱을 자가수리(self-repairing)하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 금속 이온은 환원제에 의해 발생하는 전자와 결합하여 금속막에 석출되어, 금속막을 자가수리 및 복구 할 수 있다. Metal ions are plated in defects or dishing caused by excessive polishing or etching during the CMP process, and play a role of self-repairing the defects or dishing. Specifically, the metal ions combine with the electrons generated by the reducing agent to deposit on the metal film, so that the metal film can be repaired and recovered by itself.
기존에는 CMP 연마 공정 중에 결함 등이 발생하지 않도록 하였으나, 이러한 기술에는 한계가 있었고, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 금속 이온 및 환원제를 포함함으로써 이미 발생한 결함 또는 디싱을 자가수리 및 복구하는 것에 의해 결함 등을 최소화 할 수 있다.However, the CMP slurry composition of the present invention contains a metal ion and a reducing agent, so that a defect or dishing that has already occurred can be repaired and restored by self-repair, Can be minimized.
상기 도금은 금속 이온 및 환원제에 의하는 무전해 도금일 수 있다. 무전해 도금을 적용하는 경우, 전압을 걸 필요가 없어 별도의 장비가 요구되지 않고, 또한 도금이 균일하게 되는 장점이 있다.The plating may be electroless plating with a metal ion and a reducing agent. In the case of applying electroless plating, there is no need to apply a voltage and no additional equipment is required, and the plating is uniform.
상기 금속막은 구리, 은, 코발트, 니켈 등을 적용할 수 있고, 상기 금속 이온은 연마 대상 금속과 동일한 금속을 적용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 금속 이온은 일가 구리 이온(Cu+), 이가 구리 이온(Cu2 +), 은 이온(Ag+), 일가 코발트 이온(Co+), 이가 코발트 이온(Co2 +), 삼가 코발트 이온(Co3 +), 일가 니켈 이온(Ni+) 및 이가 니켈 이온(Ni2 +) 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The metal film may be copper, silver, cobalt, nickel, or the like, and the metal ion may be the same metal as the metal to be polished, but is not limited thereto. For example, the metal ion is monovalent copper ion (Cu +), divalent copper ion (Cu 2 +), silver ions (Ag +), the family of cobalt ions (Co +), divalent cobalt ions (Co 2 +), refrain cobalt ions (Co + 3), monovalent nickel ions (Ni +) and teeth but may include one or more of nickel ions (Ni + 2), but is not limited thereto.
특히, 본 발명은 자가수리를 별도로 행하지 않고, CMP 슬러리 조성물에 금속 이온을 포함함으로써, CMP 공정과 자가수리(self-repairing)가 동시에 이루어 질 수 있어, 공정이 간단한 장점이 있다.Particularly, the present invention has advantages of simple CMP process and self-repairing simultaneously by including metal ions in the CMP slurry composition without performing any self-repair.
구체예에서, 상기 금속 이온은 염 형태로 슬러리 조성물에 포함될 수 있다. 예를 들어, 금속 이온은 염화금속, 질산화금속 또는 황산화금속의 형태로 슬러리 조성물에 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In embodiments, the metal ion may be included in the slurry composition in salt form. For example, the metal ion may be included in the slurry composition in the form of a metal chloride, a metal nitrate or a metal sulfide, but is not limited thereto.
상기 금속 이온은 슬러리 조성물에 1 mM 내지 300 mM, 구체적으로 20 mM 내지 100 mM으로 첨가될 수 있다. 상기 범위에서, CMP 공정에 영향 없이 자가수리 특성이 최적으로 발휘되는 장점이 있다.The metal ion may be added to the slurry composition at 1 mM to 300 mM, specifically 20 mM to 100 mM. Within this range, there is an advantage that the self-repairing property can be exhibited optimally without affecting the CMP process.
환원제reducing agent
환원제는 금속 이온이 금속막에 도금될 수 있도록, 전자를 제공하는 역할을 수행한다.The reducing agent serves to provide electrons so that metal ions can be plated on the metal film.
구체적으로, 상기 환원제는 아스코르브산(ascorbic acid), 글리콜릭산(glycolic acid), 포름알데히드(formaldehyde), 하이포포스파이트(hypophosphite), 히드라진(hydrazine) 및 디메틸아민보란(dimethylamine borane) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 환원제는 도금 속도 조절이 용이한 점을 고려하여, 아스코르브산 및 글리콜릭산 중 하나 이상을 사용할 수 있다.Specifically, the reducing agent includes at least one of ascorbic acid, glycolic acid, formaldehyde, hypophosphite, hydrazine, and dimethylamine borane. can do. In view of the ease of controlling the plating rate, at least one of ascorbic acid and glycolic acid may be used as the reducing agent.
상기 환원제는 슬러리 조성물에 1 mM 내지 200 mM, 구체적으로 1 mM 내지 100 mM으로 포함될 수 있다. 또한 상기 환원제는 슬러리 조성물에 0.1 내지 10 중량%, 구체적으로 0.01 내지 5 중량%, 더욱 구체적으로 0.01 내지 1 중량%로 포함될 수 있다. 상기의 범위에서, CMP 공정에 영향 없이, 금속 이온의 석출이 최적화되는 장점이 있다.The reducing agent may be contained in the slurry composition in an amount of 1 mM to 200 mM, specifically 1 mM to 100 mM. The reducing agent may be contained in the slurry composition in an amount of 0.1 to 10% by weight, specifically 0.01 to 5% by weight, more particularly 0.01 to 1% by weight. Within the above range, there is an advantage that the precipitation of metal ions is optimized without affecting the CMP process.
구체예에서, 상기 조성물은 산화제와 상기 환원제의 몰비가 1:1 내지 10:1, 구체적으로 1:1 내지 5:1일 수 있다. 상기의 범위에서, 금속막의 연마와 자가수리의 밸런스가 우수하다.In embodiments, the composition may have a molar ratio of oxidizing agent to reducing agent of from 1: 1 to 10: 1, specifically from 1: 1 to 5: 1. Within the above-mentioned range, the balance between the polishing of the metal film and the self-repair is excellent.
유기 첨가제Organic additive
다른 구체예에서, 본 발명의 슬러리 조성물은 유기 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 유기 첨가제는 도금 속도를 감속하거나 가속시킬 수 있고, 금속의 오목부에 도금양을 조정하여 디싱을 제어하는 역할을 한다. In another embodiment, the slurry composition of the present invention may further comprise an organic additive. The organic additive can slow down or accelerate the plating rate, and controls the dishing by adjusting the plating amount in the concave portion of the metal.
상기 유기 첨가제는 비이온성 첨가제, 이온성 첨가제 및 황 함유 첨가제 중 일 종 이상을 포함할 수 있다. The organic additive may include at least one of a non-ionic additive, an ionic additive, and a sulfur-containing additive.
구체적으로, 상기 유기 첨가제는 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 폴리프로필렌 글리콜(PPG), 에틸렌 글리콜-프로필렌 글리콜 공중합체(PEG-PPG), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리아크릴산(PAA) 등의 비이온성 첨가제; 세틸트리메틸안모늄 프로미드(CTAB), 도데실트리메틸안모늄프로미드(DTAB) 등의 이온성 첨가제; 비스(3-설포프로필)디설파이드(SPS), 3-N,N-디메틸아미노디티오카바모일-1-프로판설포닉 에시드(DPS), 3-머켑토-1-프로판설포닉 에시드(MPSA) 및 2-머켑토-5-벤즈이미다졸설포닉 에시드(MBIS) 등의 황 함유 첨가제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Specifically, the organic additive may be selected from the group consisting of polyethyleneglycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), ethylene glycol-propylene glycol copolymer (PEG-PPG), polyvinylpyrrolidone (PVP) Warming additives; Ionic additives such as cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB); 1-propanesulfonic acid (DPS), 3-mercapto-1-propanesulfonic acid (MPSA), and 3-mercapto- And sulfur-containing additives such as 2-mercapto-5-benzimidazole disulfonic acid (MBIS).
예를 들어, 상기 유기 첨가제는 도금 속도 및 균일성 면에서 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 및 비스(3-설포프로필)디설파이드(SPS) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.For example, the organic additive may include one or more of polyethylene glycol (PEG) and bis (3-sulfopropyl) disulfide (SPS) in terms of plating rate and uniformity.
상기 유기 첨가제가 포함되는 경우 유기 첨가제의 함량은 슬러리 조성물에 0.001 내지 10 mM, 구체적으로 0.01 mM 내지 5 mM 중량%로 포함될 수 있다. 상기의 범위에서, 도금에 의한 자가수리(self-repairing) 특성이 극대화 되는 장점이 있다.When the organic additive is included, the content of the organic additive may be in the range of 0.001 to 10 mM, specifically 0.01 to 5 mM, by weight in the slurry composition. In the above range, there is an advantage that the self-repairing property by plating is maximized.
구체예에서, 상기 환원제와 상기 유기 첨가제의 몰비는 2:1 내지 50:1, 구체적으로 5:1 내지 40:1, 더욱 구체적으로 10:1 내지 30:1일 수 있다. 상기의 범위에서, CMP 연마 공정 및 자가수리(self-repairing)의 밸런스가 우수하다.In embodiments, the molar ratio of the reducing agent to the organic additive may be 2: 1 to 50: 1, specifically 5: 1 to 40: 1, more specifically 10: 1 to 30: 1. Within the above range, the balance between the CMP polishing process and self-repairing is excellent.
부식 억제제Corrosion inhibitor
또 다른 구체예에서, 슬리리 조성물은 부식 억제제를 더 포함할 수 있다. 상기 부식 억제제는 산화제의 화학적 반응을 지연시켜 물리적 연마가 일어나지 않는 낮은 단차 영역에서의 부식을 억제하는 동시에, 연마가 일어나는 높은 단차 영역에서는 연마입자의 물리적 작용에 의해 제거됨으로써 연마가 가능하게 하는 연마 조절제의 역할을 한다. In yet another embodiment, the slurry composition may further comprise a corrosion inhibitor. The corrosion inhibitor is a polishing agent capable of retarding a chemical reaction of an oxidizing agent to inhibit corrosion in a low step region in which physical polishing does not occur and being removed by a physical action of the abrasive particles in a high step region where polishing occurs, .
부식 억제제로는 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.As the corrosion inhibitor, a nitrogen-containing compound can be used, and examples thereof include ammonia, alkyl amines, amino acids, imines, azoles, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
부식 억제제는 환형 질소 화합물(cyclic nitrogen compound) 및 그 유도체를 포함하는 화합물이 보다 유효하며, 벤조퀴논(Benzoquinone), 벤질 부틸 프탈레이트(Benzyl butyl phthalate) 및 벤질 디옥소란(Benzyl-dioxolane) 등을 포함하는 화합물을 사용할 수 있다. The corrosion inhibitor is more effective than the compound containing a cyclic nitrogen compound and a derivative thereof, and includes benzoquinone, benzyl butyl phthalate, and benzyl-dioxolane. Can be used.
이 중에서도, 특히 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸 등과 같은 트리아졸 화합물, 아미노테트라졸 등과 같은 테트라졸 화합물 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. Among them, triazole compounds such as 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, benzotriazole and the like, tetrazole compounds such as aminotetrazole and the like or mixtures thereof can be used.
부식 억제제는 슬러리 조성물에 1 내지 50 mM로 포함될 수 있으며, 구체적으로 1 내지 30 mM, 더욱 구체적으로 3 내지 20 mM로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 우수한 부식 억제 효과 및 적절한 연마 속도를 얻을 수 있다.The corrosion inhibitor may be included in the slurry composition in an amount of 1 to 50 mM, specifically 1 to 30 mM, more specifically 3 to 20 mM. Within this range, excellent corrosion inhibiting effect and appropriate polishing rate can be obtained.
pH 조절제pH adjusting agent
또 다른 구체예에서, 슬리리 조성물은 pH 조절제를 더 포함할 수 있다. pH 조절제는 슬러리 조성물의 pH를 조절하여 연마입자의 분산도를 제어하는 역할을 수행한다. In yet another embodiment, the slurry composition may further comprise a pH adjusting agent. The pH adjusting agent controls the dispersion degree of the abrasive grains by controlling the pH of the slurry composition.
상기 pH 조절제는 산 또는 염기를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 암모니아, AMP(ammonium methyl propanol), TMAH(tetra methyl ammonium hydroxide), 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화마그네슘, 수산화루비듐, 수산화세슘, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 트리에탄올아민, 트로메타민, 나이아신아마이드, 질산, 황산, 인산, 염산, 아세트산, 시트르산, 글루타르산, 글루콜산, 포름산, 젖산, 말산, 말론산, 말레산, 옥살산, 프탈산, 숙신산 및 타르타르산 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The pH adjusting agent may be an acid or a base without limitation, for example, ammonia, ammonium methyl propanol (AMP), tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH), potassium hydroxide, sodium hydroxide, magnesium hydroxide, rubidium hydroxide, Sodium carbonate, sodium carbonate, sodium carbonate, triethanolamine, tromethamine, niacinamide, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, acetic acid, citric acid, glutaric acid, gluconic acid, formic acid, lactic acid, malic acid, malonic acid, , Succinic acid, and tartaric acid.
상기 pH 조절제는 슬러리 조성물에 0.01 내지 1 중량%, 구체적으로 0.05 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 상기의 범위에서, 연마입자의 분산도가 우수하여, 스크래치의 발생을 방지할 수 있다.The pH adjusting agent may be contained in the slurry composition in an amount of 0.01 to 1% by weight, specifically 0.05 to 0.5% by weight. In the above range, the degree of dispersion of abrasive grains is excellent, and occurrence of scratches can be prevented.
착화제Complexing agent
또 다른 구체예에서, 슬리리 조성물은 착화제를 더 포함할 수 있다. 상기 착화제는 산화제에 의해 산화된 금속 산화물을 킬레이션하는 역할을 한다. 즉, 금속 산화물과의 킬레이트 반응으로 산화된 금속 산화물이 피연마층인 금속막층에 재흡착되는 것을 억제하여, 금속막에 대한 연마 속도를 증가시키고 표면 결함(defect)을 감소시키기 위한 것이다.In another embodiment, the slurry composition may further comprise a complexing agent. The complexing agent serves to chelate the metal oxide oxidized by the oxidizing agent. That is, it is intended to suppress the re-adsorption of the oxidized metal oxide by the chelate reaction with the metal oxide to the metal film layer to be polished, to increase the polishing rate for the metal film and to reduce surface defects.
본 발명에서는 상기 착화제로 유기산 또는 그 염, 아미노산 또는 그 염, 디알콜, 트리알콜, 폴리알콜 등의 알콜류, 아민 함유 화합물 등을 사용할 수 있으며 이들은 단독 또는 2종 이상 함께 사용할 수 있다. 예를 들면, 아세트산 암모늄(Ammonium acetate), 옥살산 암모늄(Ammonium oxalate), 포름산 암모늄(Ammonium formate), 타르타르산 암모늄(Ammonium tartrate), 젖산 암모늄(Ammonium lactate), 글리신, 알라닌, 세린, 아스파라긴산, 글루탐산, 프롤린, 옥시프롤린, 아르기닌, 시스틴, 히스티딘, 티로신, 류신, 라이신, 메티오닌, 발린, 이소류신, 트리오닌, 트립토판, 페닐알라닌, 암모늄 사수화물(Ammonium tetrahydrate), 아미노벤조트리아졸(Amimobenzotriazole), 아미노부티르산(Aminobutyric acid), 아미노에틸아미노에탄올(Aminoethylaminoethanol), 아미노피리딘(Aminopyridine); 카르보닐 화합물 또는 그 염, 카르복시산 화합물 또는 그 염, 하나 이상의 수산화기를 함유하는 카르복시산 화합물 또는 그 염, 디카르복시산 또는 그 염, 트리카르복시산 또는 그 염, 폴리카르복시산(예를 들어, 에틸렌디아민 테트라아세트산, EDTA) 또는 그 염, 하나 이상의 술폰산기 또는 (아)인산기를 함유하는 카르복시산 화합물 또는 그 염 등이 적용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.In the present invention, as the complexing agent, organic acids or salts thereof, amino acids or salts thereof, alcohols such as dialcohols, trihydrates and polyalcohols, amine-containing compounds, etc. may be used alone or in combination. For example, there can be mentioned ammonium acetate, ammonia oxalate, ammonium formate, ammonium tartrate, ammonium lactate, glycine, alanine, serine, aspartic acid, glutamic acid, proline Aminobutyric acid, aminobutyric acid, aminobutyric acid, aminobutyric acid, aminobutyric acid, aminobutyric acid, aminobutyric acid, aminobutyric acid, aminobutyric acid, ), Aminoethylaminoethanol, aminopyridine; A carboxylic acid compound or a salt thereof, a carboxylic acid compound or a salt thereof, a carboxylic acid compound or a salt thereof, a carboxylic acid compound or a salt thereof containing at least one hydroxyl group, a dicarboxylic acid or a salt thereof, a tricarboxylic acid or a salt thereof, a polycarboxylic acid (e.g. ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA ) Or a salt thereof, a carboxylic acid compound containing at least one sulfonic acid group or (a) phosphoric acid group, or a salt thereof, and the like, but is not limited thereto. These may be used alone or in combination of two or more.
상기 착화제는 슬러리 조성물에 10 내지 500 mM, 구체적으로 50 내지 200 mM로 포함될 수 있다. 상기의 범위에서, 연마 속도, 슬러리의 분산 안정성, 피연마물의 표면 특성이 우수하고, 웨이퍼 외각 프로파일(profile) 개선 및 광역 평탄화의 효과가 있다.The complexing agent may be contained in the slurry composition in an amount of 10 to 500 mM, specifically 50 to 200 mM. Within the above range, the polishing rate, the dispersion stability of the slurry, and the surface characteristics of the object to be polished are excellent, and the effect of wafer outer profile improvement and wide-area planarization is obtained.
본 발명에 따른 슬러리 조성물은 상기한 성분들 외에 계면활성제, 개질제, 고분자 화합물, 분산제 등을 더 포함할 수 있다.The slurry composition according to the present invention may further contain a surfactant, a modifier, a polymer compound, a dispersing agent and the like in addition to the above-mentioned components.
구체예에서, 상기 조성물을 사용하여 압력 2.2 psi로 30초 동안 금속막을 연마 시 스크래치 개수가 10개 이하일 수 있다.In embodiments, the number of scratches may be less than 10 when polishing the metal film for 30 seconds at a pressure of 2.2 psi using the composition.
다른 구체예에서, 상기 조성물을 사용하여 압력 2.2 psi로 30초 동안 금속막을 연마 시 디싱이 1200 Å 이하, 예를 들어 800 Å 내지 1200 Å, 구체적으로 800 Å 내지 1,000 Å일 수 있다.In another embodiment, the dishing may be less than or equal to 1200 angstroms, for example, from 800 angstroms to 1200 angstroms, specifically from 800 angstroms to 1,000 angstroms, when polishing the metal film for 30 seconds at a pressure of 2.2 psi using the composition.
본 발명의 다른 관점은 연마 방법에 관한 것이다.Another aspect of the invention relates to a polishing method.
일 구체예에서, 상기 연마 방법은 금속막을 금속막용 CMP 슬러리 조성물로 연마하는 것과 동시에 자가수리 하는 단계를 포함하고, 상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은 연마 입자, 용매, 산화제, 금속 이온 및 환원제를 포함하고, 상기 자가수리는 상기 금속 이온을 상기 환원제에 의해 금속막에 석출시켜 도금층을 형성하는 것일 수 있다.In one embodiment, the polishing method comprises polishing the metal film with a CMP slurry composition for a metal film and at the same time self-repairing, wherein the CMP slurry composition for a metal film comprises abrasive particles, a solvent, an oxidant, a metal ion and a reducing agent , And the self-repair may be such that the metal ions are precipitated on the metal film by the reducing agent to form a plating layer.
구체적으로, 금속막의 연마 중 스크래치 등의 결함이 발생하지 않도록 하는 것은 한계가 있다. 따라서, 본 발명의 연마 방법은 연마로 이미 발생한 결함(defect) 또는 디싱에 대한 자가수리(self-repairing)를 연마와 동시에 수행함으로써, 스크래치 등을 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라, 공정이 간단한 장점이 있다.Specifically, there is a limitation in preventing defects such as scratches from occurring during polishing of the metal film. Therefore, the polishing method of the present invention can minimize scratches and the like by performing simultaneous polishing and self-repairing of defects or dishing which have already occurred in polishing, and the process is simple .
상기 금속막 연마는 금속막용 CMP 슬러리 조성물을 이용하고, 상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은 연마 입자, 용매, 산화제, 금속 이온 및 환원제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 슬러리 조성물은 금속 이온 및 환원제를 포함함으로써 환원제에 의해 발생하는 이온을 이용하여 금속 이온은 금속막에 석출되어 도금하는 방법으로 자가수리를 수행한다. 상기 금속 이온은 연마 대상 금속과 동일한 금속을 적용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The metal film polishing may use a CMP slurry composition for a metal film, and the CMP slurry composition for a metal film may include abrasive particles, a solvent, an oxidizing agent, a metal ion, and a reducing agent. Specifically, the slurry composition includes metal ions and a reducing agent, thereby performing self-repair by depositing metal ions on the metal film by plating using ions generated by the reducing agent. The metal ion may be the same metal as the metal to be polished, but is not limited thereto.
상기 자가수리는 무전해 도금일 수 있다. 무전해 도금은 전압을 걸 필요가 없고, 도금이 균일하게 되는 장점이 있다.The self-repair may be electroless plating. Electroless plating is advantageous in that it is unnecessary to apply a voltage and the plating becomes uniform.
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.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.
실시예Example
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 성분들의 구체적인 사양은 다음과 같다.Specific specifications of the components used in the following examples and comparative examples are as follows.
(A) 산화제: 동우화인켐(주)社의 과산화수소(H2O2)를 사용하였다.(A) Oxidizing agent: hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) of Dongwoo Fine-Chem Co., Ltd. was used.
(B) 금속 이온(B) a metal ion
(B-1) 2가 구리이온(Cu2 +)을 첨가하기 위해, (주)대정社의 CuSO45H2O를 사용하였다.CuSO 4 5H 2 O of Daejeong Co. was used to add (B-1) divalent copper ion (Cu 2 + ).
(C) 환원제(C) Reducing agent
(C-1) (주)시그마알드리치社의 아스코르브산을 사용하였다.(C-1) Ascorbic acid from Sigma-Aldrich Co., Ltd. was used.
(C-2) (주)시그마알드리치社의 글리콜릭산을 사용하였다.(C-2) Glycolic acid from Sigma-Aldrich Co., Ltd. was used.
(D) 유기 첨가제(D) Organic additives
(D-1) 폴리에틸렌 글리콜((주)시그마알드리치社의 PEG-3400)을 사용하였다.(D-1) polyethylene glycol (PEG-3400 from Sigma-Aldrich) was used.
(D-2) 비스(3-설포프로필)디설파이드(SPS, Shanghai Jian Chao Chemical Technology Co. Ltd.社)를 사용하였다.(D-2) bis (3-sulfopropyl) disulfide (SPS, Shanghai Jian Chao Chemical Technology Co. Ltd.) was used.
(E) 착화제(E) Complexing agent
(E-1) 글리신(제이엘켐(주)社)을 사용하였다.(E-1) glycine (manufactured by JE Chem. Co., Ltd.) was used.
(E-2) 에틸렌디아민 테트라아세트산(EDTA, (주)시그마알드리치社)을 사용하였다.(E-2) Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA, Sigma Aldrich) was used.
실시예Example 1 내지 4 및 1 to 4 and 비교예Comparative Example 1 내지 5 1 to 5
표 1에 기재된 함량으로 표 1에 기재된 성분, 탈이온수, 연마입자(실리카(SiO2) 0.1 중량%), pH 조절제(pH 7로 조절), 부식방지제(1,2,3-트리아졸 3 mM를 혼합하여, CMP 슬러리 조성물을 제조하였다. 이후 하기 방법으로 연마 평가를 진행하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.In an amount shown in Table 1, components shown in Table 1, deionized water, abrasive particles (silica (SiO 2) 0.1 wt.%), PH control agent (adjusted to pH 7), preservatives (1,2,3-triazol-3 mM To prepare a CMP slurry composition. Thereafter, the polishing evaluation was carried out by the following method, and the results are shown in Table 1. < tb >< TABLE >
<연마 조건><Polishing Condition>
- 연마속도 측정 웨이퍼: 300mm Cu Blanket wafer- Polishing rate measurement wafer: 300mm Cu Blanket wafer
- 연마 설비: Reflexion LK 300 mm (AMAT社)- Polishing equipment: Reflexion LK 300 mm (AMAT)
- 연마 패드: WVP6000 (NextPlanar 社)- Polishing pad: WVP6000 (NextPlanar)
- 연마 시간: 30s- Polishing time: 30s
- Pressure: 2.2 psi- Pressure: 2.2 psi
- Platen rpm: 98rpm- Platen rpm: 98 rpm
- Head rpm: 87rpm- Head rpm: 87 rpm
- Flow rate: 250ml/min- Flow rate: 250 ml / min
물성평가방법Property evaluation method
(1) 스크래치 개수 (단위: 개): HITACHI社의 LS6800을 사용하여 300mm 웨이퍼 전체를 스캔하여 측정하여 스크래치 개수를 계산하고 하기 표 1에 나타내었다.(1) Number of scratches (unit: pieces): Scratch counts were calculated by scanning the whole 300 mm wafer using a LS6800 manufactured by HITACHI Co., and the results are shown in Table 1 below.
(2) 디싱 (단위: Å): Park systems社의 XE 300p로 연마 후, 패턴의 프로파일을 측정하여 디싱을 계산하고 하기 표 1에 나타내었다.(2) Dishing (unit: Å): After polishing with XE 300p from Park systems, the pattern profile was measured to calculate the dishing and is shown in Table 1 below.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 금속 이온 및 환원제를 포함하는 CMP 슬러리 조성물을 적용한 실시예는 스크래치 및 디싱의 자가수리에 의해, 스크래치 개수가 적고 디싱 깊이가 낮은 반면, 금속 이온을 포함하지 않거나 환원제를 포함하지 않는 CMP 슬러리 조성물을 적용한 비교예는 스크래치 및 디싱 발생이 높은 것을 알 수 있다. As shown in Table 1, the embodiment using the CMP slurry composition containing the metal ion and the reducing agent can reduce the number of scratches and the depth of dishing by self-repair of scratch and dishing, It can be seen that the comparative example using the CMP slurry composition that does not contain the high-scission and scratching agent has a high occurrence of scratch and dishing.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are in all respects illustrative and not restrictive.
Claims (15)
상기 금속 이온은 일가 구리 이온(Cu+), 이가 구리 이온(Cu2+), 은 이온(Ag+), 일가 코발트 이온(Co+), 이가 코발트 이온(Co2+), 삼가 코발트 이온(Co3+), 일가 니켈 이온(Ni+) 및 이가 니켈 이온(Ni2+) 중 하나 이상을 포함하고,
상기 환원제는 아스코르브산, 글리콜릭산, 포름알데히드, 하이포포스파이트, 히드라진 및 디메틸아민보란 중 하나 이상을 포함하고,
상기 유기 첨가제는 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 폴리프로필렌 글리콜(PPG), 에틸렌 글리콜-프로필렌 글리콜 공중합체(PEG-PPG), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리아크릴산(PAA), 세틸트리메틸안모늄 프로미드(CTAB), 도데실트리메틸안모늄프로미드(DTAB), 비스(3-설포프로필)디설파이드(SPS), 3-N,N-디메틸아미노디티오카바모일-1-프로판설포닉 에시드(DPS), 3-머켑토-1-프로판설포닉 에시드(MPSA) 및 2-머켑토-5-벤즈이미다졸설포닉 에시드(MBIS) 중 하나 이상을 포함하는 것인, 금속막용 CMP 슬러리 조성물.
1. A CMP slurry composition for a metal film comprising abrasive particles, a solvent, an oxidizing agent, a metal ion, a reducing agent and an organic additive,
The metal ion is monovalent copper ion (Cu +), divalent copper ion (Cu 2+), silver ions (Ag +), the family of cobalt ions (Co +), divalent cobalt ions (Co 2+), refrain from cobalt ion (Co 3+ ), monovalent nickel ion (Ni + ), and bivalent nickel ion (Ni 2+ )
Wherein the reducing agent comprises at least one of ascorbic acid, glycolic acid, formaldehyde, hypophosphite, hydrazine, and dimethylamine borane,
The organic additive is selected from the group consisting of polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), ethylene glycol-propylene glycol copolymer (PEG-PPG), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyacrylic acid (PAA), cetyltrimethylammonium pro 3-N, N-dimethylaminodithiocarbamoyl-1-propanesulfonic acid (DPS), bis (3-sulfopropyl) disulfide (SPS), dodecyltrimethylammonium bromide , 3-mercapto-1-propanesulfonic acid (MPSA), and 2-mercapto-5-benzimidazolesulfonic acid (MBIS).
The CMP slurry composition for a metal film according to claim 1, wherein the composition further comprises at least one of a corrosion inhibitor, a pH adjuster and a complexing agent.
The CMP slurry composition for a metal film according to claim 1, wherein the composition comprises 1 mM to 300 mM of the metal ion.
The CMP slurry composition for a metal film according to claim 1, wherein the composition comprises 1 to 200 mM of the reducing agent.
The CMP slurry composition for a metal film according to claim 1, wherein the composition comprises 0.01 to 10% by weight of the oxidizing agent.
The CMP slurry composition for a metal film according to claim 1, wherein the composition has a molar ratio of the oxidizing agent to the reducing agent of 1: 1 to 10: 1.
The CMP slurry composition for a metal film according to claim 1, wherein the composition has a molar ratio of the reducing agent to the organic additive of 2: 1 to 50: 1.
2. The CMP slurry composition for a metal film according to claim 1, wherein the composition has a scratch number of 10 or less when the metal film is polished for 30 seconds at a pressure of 2.2 psi.
The CMP slurry composition for a metal film according to claim 1, wherein the composition has a dishing of 1200 ANGSTROM or less when polishing a metal film for 30 seconds at a pressure of 2.2 psi.
상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은 제1항, 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항의 금속막용 CMP 슬러리 조성물을 포함하고,
상기 자가수리는 상기 금속 이온을 상기 환원제에 의해 금속막에 석출시켜 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
Polishing the metal film with a CMP slurry composition for a metal film and self-repairing the metal film,
Wherein the CMP slurry composition for a metal film comprises the CMP slurry composition for a metal film according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the self-repairing step comprises depositing the metal ions on the metal film by the reducing agent to form a plating layer.
15. The polishing method according to claim 14, wherein the self-repair is electroless plating.
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|---|---|---|---|---|
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030166339A1 (en) * | 2000-09-15 | 2003-09-04 | Thomas Terence M. | CMP system for metal deposition |
| US20080087644A1 (en) | 2005-01-24 | 2008-04-17 | Showa Denko K.K. | Polishing Composition And Polishing Method |
| US20150004788A1 (en) | 2013-06-27 | 2015-01-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Chemical Mechanical Polishing Slurry Compositions and Method Using the Same for Copper and Through-Silicon Via Applications |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1603875A (en) * | 1978-04-24 | 1981-12-02 | Hlp Imports Ltd | Method of polishing and restoring a silver-plated article and a solid dry formulation for carrying out the method |
| JP2000160139A (en) * | 1998-12-01 | 2000-06-13 | Fujimi Inc | Grinding composition and grinding method using the same |
| TW528645B (en) * | 2000-04-17 | 2003-04-21 | Showa Denko Kk | Composition for polishing magnetic disk substrate |
| US7012025B2 (en) * | 2001-01-05 | 2006-03-14 | Applied Materials Inc. | Tantalum removal during chemical mechanical polishing |
| US20020173243A1 (en) * | 2001-04-05 | 2002-11-21 | Costas Wesley D. | Polishing composition having organic polymer particles |
| US7300601B2 (en) * | 2002-12-10 | 2007-11-27 | Advanced Technology Materials, Inc. | Passivative chemical mechanical polishing composition for copper film planarization |
| KR100502842B1 (en) * | 2002-12-27 | 2005-07-22 | 제일모직주식회사 | Slurry Composition for Chemical Mechanical Polishing of Metal with Improved Reproducibility of Polishing Performance |
| US7044836B2 (en) * | 2003-04-21 | 2006-05-16 | Cabot Microelectronics Corporation | Coated metal oxide particles for CMP |
| JP4202201B2 (en) * | 2003-07-03 | 2008-12-24 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | Polishing composition |
| US20050070109A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-03-31 | Feller A. Daniel | Novel slurry for chemical mechanical polishing of metals |
| US7288021B2 (en) * | 2004-01-07 | 2007-10-30 | Cabot Microelectronics Corporation | Chemical-mechanical polishing of metals in an oxidized form |
| WO2006112519A1 (en) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Showa Denko K.K. | Polishing composition |
| CN1854236B (en) * | 2005-04-21 | 2011-08-03 | 安集微电子(上海)有限公司 | Polished sizing material and its use |
| US7435162B2 (en) * | 2005-10-24 | 2008-10-14 | 3M Innovative Properties Company | Polishing fluids and methods for CMP |
| CN101649162A (en) * | 2008-08-15 | 2010-02-17 | 安集微电子(上海)有限公司 | Polishing solution used for chemical mechanical grounding |
| CN102093818A (en) * | 2009-12-11 | 2011-06-15 | 安集微电子(上海)有限公司 | Chemical mechanical polishing slurry and application thereof |
| CN103382368A (en) * | 2012-05-03 | 2013-11-06 | 安集微电子(上海)有限公司 | Chemical machinery planarization slurry |
| US20160122696A1 (en) * | 2013-05-17 | 2016-05-05 | Advanced Technology Materials, Inc. | Compositions and methods for removing ceria particles from a surface |
| CN105177585A (en) * | 2015-10-19 | 2015-12-23 | 大连海事大学 | A method for preparing a high-gloss metal surface based on an electroless plating and polishing composite process |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030166339A1 (en) * | 2000-09-15 | 2003-09-04 | Thomas Terence M. | CMP system for metal deposition |
| US20080087644A1 (en) | 2005-01-24 | 2008-04-17 | Showa Denko K.K. | Polishing Composition And Polishing Method |
| US20150004788A1 (en) | 2013-06-27 | 2015-01-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Chemical Mechanical Polishing Slurry Compositions and Method Using the Same for Copper and Through-Silicon Via Applications |
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