KR101976898B1 - 금속막용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법 - Google Patents

금속막용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용매; 산화제; 부식 억제제; 및 벤즈이미다졸, 피페라진 및 피라진으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 표면 개질제;를 포함하고, 상기 CMP 슬러리 조성물에 2×6cm2 크기의 구리막 시편을 60분 동안 침지시킨 후에 하기 식 (1)에 따라 측정한 식각 상대편차가 0.35 이하인 금속막용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다.
식 (1): 식각 상대편차 = {구리막의 면저항 두께 변화량의 표준편차/구리막의 면저항 두께 변화량의 평균}
상기 식 (1)에서, 상기 면저항 두께의 변화량은 구리막 시편을 CMP 슬러리 조성물에 침지하기 전에 측정한 면저항 두께와 구리막 시편을 CMP 슬러리 조성물에 침지시킨 후에 측정한 면저항 두께의 차이며, 상기 면저항 두께는 구리막 표면의 0.5mm 이상 떨어진 15개 점에서 면저항을 측정한 후, 상기 측정된 면저항 값으로 167.8을 나눈 값임.

Description

금속막용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법{CMP SLURRY COMPOSITION FOR METAL FILM AND POLISHING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 금속막용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 식각 균일성이 우수한 금속막용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다.
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. CMP 공정에 사용되는 슬러리　조성물은　크게 물리적 작용을 하는 연마　입자와 화학적 작용을 하는 에천트(etchant)　등의 화합물로 구성되어 있다. 따라서 슬러리　조성물은　물리적인 작용과 화학적 작용에 의하여　연마 대상을 선택적으로 식각하여 보다 최적화되고 광범위한 평탄화 공정을 수행한다.
　한편, 금속 배선과 같은 금속막은 에천트 등의 케미칼에 의한 부식성이 높기 때문에, 금속막용 CMP 슬러리 조성물의 경우, 금속 배선 부식 방지를 위한 패시베이션제나 부식 방지제를 포함하는 것이 일반적이다.
한국공개특허 제2015-0036909호에는 연마 입자, 구리 착화제, 산화제, 부식 방지제를 포함하는 CMP 슬러리 조성물을 양이온 교환 수지에 통과시켜 제조된 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 높은 연마율을 가지며, 연마 공정에서 스크래치, 결함 등의 발생을 저감하는 기술이 개시되어 있으며, 부식 방지제로 트리아졸계 화합물이 사용될 수 있음이 개시되어 있다. 그러나, 상기와 같이 트리아졸계 부식 방지제를 포함하는 CMP 슬러리를 사용할 경우, 단순 부식이나, 화학물질에 의해 야기되는 보이드(Void) 결점(defect) 방지에는 어느 정도 효과가 있으나, 식각이 불균일하게 일어나 연마면의 표면 거칠기가 높아지고, 평탄화도가 떨어진다는 문제점이 있었다. 이와 같이 식각 균일성이 떨어질 경우, 최종 반도체 수율에 손실을 발생시킬 수 있다. 특히, 최근 반도체의 크기가 작아지고, 집적도가 높아짐에 따라 반도체 공정이 복잡해지고, 각 구성요소들이 점점 더 미세해지고 있으며, 이에 따라, 개별 공정상에서 발생되는 작은 불균일성으로 인해 전체 수율에서 심각한 손실이 야기될 수 있다.
따라서, 금속 배선의 부식 등으로 인한 화학적 결함(defect) 발생을 방지하면서도, 우수한 식각 균일성을 구현할 수 있는 금속 배선용 CMP 슬러리 조성물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속 배선의 부식을 방지하면서도, 우수한 식각 균일성을 구현할 수 있는 금속 배선용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법을 제공하고자 한다.
일 측면에서, 본 발명은, 용매; 산화제; 부식 억제제; 및 벤즈이미다졸, 피페라진 및 피라진으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 표면 개질제;를 포함하는 CMP 슬러리 조성물이며, 상기 CMP 슬러리 조성물에 2×6cm2 크기의 구리막 시편을 60분 동안 침지시킨 다음, 하기 식 (1)에 따라 측정한 식각 상대편차가 0.35 이하인 금속막용 CMP 슬러리 조성물을 제공한다.
식 (1): 식각 상대 편차 = {구리막의 면저항 두께 변화량의 표준편차/구리막의 면저항 두께 변화량의 평균}
상기 식 (1)에서, 상기 면저항 두께의 변화량은 구리막 시편을 CMP 슬러리 조성물에 침지하기 전에 측정한 면저항 두께와 구리막 시편을 CMP 슬러리 조성물에 침지시킨 후에 측정한 면저항 두께의 차이며, 상기 면저항 두께는 구리막 표면의 0.5 mm 이상 떨어진 15개 점에서 면저항을 측정한 후, 상기 측정된 면저항 값으로 167.8을 나눈 값임.
본 발명에 따른 금속막용 CMP 슬러리 조성물은, 상기 CMP 슬러리 조성물에 2×6cm2 크기의 구리막 시편을 60분 동안 침지시킨 다음, 하기 식 (2)에 따라 측정한 CDI(Chemical Defect Index)가 40 이하일 수 있다.
식 (2): CDI= 식각 속도 × 식각 상대 편차
상기 식 (2)에서, 식각 속도는 하기 식 (3)에 의해 계산되는 값이고, 식각 상대 편차는 상기 식 (1)에 의해 계산되는 값임.
식 (3): 식각 속도 = 구리막의 평균 식각 두께 / 60
한편, 상기 부식 억제제는 트리아졸, 테트라졸 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 표면 개질제는 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.001 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 부식 억제제와 표면 개질제는 1 : 0.1 내지 1 : 20 의 중량비율로 포함되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은, 상기 산화제 0.01 내지 10 중량%, 상기 부식 억제제 0.001 내지 10중량% 및 상기 표면 개질제 0.001 내지 10중량% 및 잔량의 용매를 포함할 수 있다.
한편, 상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은 연마 입자를 더 포함할 수 있으며, 이때, 상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은, 상기 연마 입자 0.01 내지 20중량%, 상기 산화제 0.01 내지 10중량%, 상기 부식 억제제 0.001 내지 10중량% 및 상기 표면 개질제 0.001 내지 10중량% 및 잔량의 용매를 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 금속막용 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 금속막을 연마하는 단계를 포함하는 연마 방법을 제공한다.
본 발명의 금속막용 CMP 슬러리 조성물은 부식 억제제와 함께 특정한 표면 개질제를 포함하여, 화학적 결함(defect)을 최소화하면서도 우수한 식각 균일성을 구현할 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 금속막용 CMP 슬러리 조성물은 (A) 용매; (B) 산화제; (C) 부식 억제제; 및 (D) 벤즈이미다졸, 피페라진 및 피라진으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 표면 개질제;를 포함한다. 한편, 상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은 필요에 따라, (E)연마입자 및/또는 (F)착화제 등을 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은, 산화제 0.01 내지 10 중량%, 부식 억제제 0.001 내지 10중량% 및 표면 개질제 0.001 내지 10중량% 및 잔량의 용매를 포함할 수 있다.
또는, 상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은, 연마 입자 0.01 내지 20중량%, 산화제 0.01 내지 10중량%, 부식 억제제 0.001 내지 10중량% 및 표면 개질제 0.001 내지 10 중량% 및 잔량의 용매를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물의 각 성분에 대해 상세히 설명한다.
(A) 용매
상기 용매는 CMP 슬러리 조성물을 슬러리 상태로 제조하기 위한 것으로, 예를 들면, 물일 수 있으며, 바람직하게는 탈이온수일 수 있다.
(B) 산화제
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 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.
상기 산화제는 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.01 내지 10 중량%로 첨가될 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%로 첨가될 수 있다. 상기 범위에서 금속막에 대한 적절한 연마 속도를 얻을 수 있으며, 연마 시의 부식이나 피팅(pitting) 현상을 감소시킬 수 있다.
(C) 부식억제제
상기 부식억제제는 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.
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, 벤조퀴논(Benzoquinone), 벤질 부틸 프탈레이트(Benzyl butyl phthalate) 및 벤질 디옥소란(Benzyl-dioxolane) 등을 포함하는 화합물을 사용할 수 있다.
이 중에서도, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸 등과 같은 트리아졸 화합물, 아미노테트라졸 등과 같은 테트라졸 화합물 또는 이들의 혼합물이 특히 바람직하다.
부식억제제는 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.001 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는, 0.001 내지 5 중량%, 더 바람직하게는, 0.001 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 우수한 부식 억제 효과 및 적절한 연마 속도를 얻을 수 있다.
(D) 표면개질제
상기 표면개질제는 CMP 슬러리 조성물의 식각 균일성을 향상시키기 위한 것으로, 벤즈이미다졸, 피페라진 및 피라진으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용된다.
본 발명자들의 연구에 따르면, 부식 억제제와 함께 벤즈이미다졸, 피페라진 및/또는 피라진을 사용할 경우, 놀랍게도 부식 억제제에 의해 식각 균일성이 저해되는 문제점을 해결할 수 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 효과가 나타나는 이유는 명확하지는 않으나, 표면 개질제가 연마 과정에서 부식 억제제끼리 응집되는 것을 방지하는 역할을 수행하기 때문인 것으로 추정된다.
상기 표면 개질제는 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.001 내지 10중량%, 바람직하게는, 0.001 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 표면 개질제의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 금속에 대한 부식 방지 효과를 저해하지 않으면서 식각 균일성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 부식 억제제와 표면 개질제는 1 : 0.1 내지 1 : 20의 중량비율(부식 억제제 : 표면 개질제), 바람직하게는 1 : 0.5 내지 1 : 10의 중량비율, 더 바람직하게는 1 : 1 내지 1 : 10로 포함될 수 있다. 부식 억제제와 표면 개질제의 배합비가 상기 범위를 만족할 때, 식각 균일성 및 표면 결함 특성이 더욱 우수하게 나타난다.
(E) 연마입자
상기 연마 입자는 물리적 연마 작용을 발생시키기 위한 것으로, 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 연마 입자들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
예를 들면, 상기 연마 입자로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2), 티타니아(TiO2), 및 산화몰리브덴(MoO3)　등과 같은　미분의 무기 산화물 입자가 사용될 수 있다. 이 중에서도 슬러리 조성물의 분산　안정성이 우수하고 연마 시 스크래치를 적게 발생시킨다는 점에서, 실리카가 특히 바람직하다. 상기 연마 입자들은 단독 또는 2종 이상 함께 사용될 수 있다.
상기 연마 입자는 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.01 ~ 20 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.05 내지 15중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 금속막에 대한 연마 속도 및 슬러리 조성물의 분산 안정성이 우수하다.
(F) 착화제
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.
본 발명에서는 상기 착화제로 유기산 및 그 염, 아미노산 및 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 및 그 염, 카르복시산 화합물 및 그 염, 예컨대, 하나 이상의 수산화기를 함유하는 카르복시산 화합물 및 그 염, 디카르복시산 및 그 염, 트리카르복시산 및 그 염, 폴리카르복시산 및 그 염, 하나 이상의 술폰산기 및 (아)인산기를 함유하는 카르복시산 화합물 및 그 염 등이 적용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 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 0.01 내지 20 중량%로 사용될 수 있으며, 0.1 내지 10 중량%로 사용되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 CMP 슬러리 조성물은 상기한 성분들 외에 계면활성제, 개질제, 고분자 화합물, pH 조절제, 분산제 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 pH가 5 내지 9, 바람직하게는 6 내지 8일 수 있다. 상기 범위에서 금속막의 부식(corrosion) 방지효과가 우수하다.
상기와 같은 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 부식 억제제와 함께 표면 개질제를 포함하여, 산화제에 의한 금속막 부식을 억제하여 표면 결함 발생을 최소화하는 동시에 우수한 식각 균일성을 달성할 수 있다.
구체적으로는, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물에 2×6cm2 크기의 구리막 시편을 60분 동안 침지시킨 다음, 하기 식 (1)에 따라 측정한 식각 상대편차가 0.35 이하, 바람직하게는 0.20 이하, 더 바람직하게는 0.15이하이다.
식 (1): 식각 상대 편차 = {구리막의 면저항 두께 변화량의 표준편차/구리막의 면저항 두께 변화량의 평균}
상기 식 (1)에서, 상기 면저항 두께의 변화량은 구리막 시편을 CMP 슬러리 조성물에 침지하기 전에 측정한 면저항 두께와 구리막 시편을 CMP 슬러리 조성물에 침지시킨 후에 측정한 면저항 두께의 차이며, 상기 면저항 두께는 구리막 표면의 0.5 mm 이상 떨어진 15개 점에서 면저항을 측정한 후, 상기 측정된 면저항 값으로 167.8을 나눈 값임.
이때, 상기 구리 시편의 두께는 15,000 Å일 일 수 있다.
또한, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물에 2×6cm2 크기의 구리막 시편을 60분 동안 침지시킨 다음, 하기 식 (2)에 따라 측정한 CDI(Chemical Defect Index)가 40 이하, 바람직하게는 20 이하, 더 바람직하게는 10 이하이다.
식 (2) : CDI = 식각 속도 × 식각 상대편차
상기 식 (2)에서, 식각 속도는 하기 식 (3)에 의해 계산되는 값이고, 식각 상대 편차는 상기 식 (1)에 의해 계산되는 값이다.
식 (3): 식각 속도 = 구리막의 평균 식각 두께 / 60
이때, 상기 구리 시편의 두께는 15,000Å일 수 있다.
상기와 같은　본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 구리 배선과 같은 금속막을 연마하는데 특히 유용하다.
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.
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 구체적인 성분은 다음과 같다.
(B) 산화제: 동우화인켐(주)사의 과산화수소를 사용하였다.
(C) 부식 억제제:
(C-1) 제이엘켐(주)사의 1,2,3-트리아졸을 사용하였다.
(C-2) 시그마알드리치사의 5-아미노테트라졸을 사용하였다.
(C-3) 시그마알드리치사의 벤조트리아졸을 사용하였다.
(D) 표면개질제:
(D-1) 시그마알드리치사의 벤즈이미다졸을 사용하였다.
(D-2) 시그마알드리치사의 피페라진을 사용하였다.
(D-3) 티씨아이의 피라진을 사용하였다.
(F) 착화제: 제이엘켐(주)사의 글리신을 사용하였다.
실시예 1 ~ 9 및 비교예 1 ~ 7
탈이온수(A)에 산화제, 부식 억제제, 표면 개질제 및 착화제를 하기 표 1 및 표 2에 기재된 농도가 되도록 혼합한 후, KOH를 사용하여 전체 슬러리 조성물의 pH를 7로 조절하여 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
그런 다음, 제조된 CMP 슬러리 조성물의 구리막에 대한 식각 속도, 식각 상대편차, CDI 및 결함 개수를 하기 물성평가방법을 통해 측정하였으며, 측정 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
물성평가방법
(1) 식각 속도: 실시예 및 비교예에 의해 제조된 CMP 슬러리 조성물 20mL에 두께 15000Å, 크기 2×6cm2인 구리 시편을 시편 전체가 잠길 수 있도록 침지시키고, 상온(20~25℃)에서 1시간 동안 방치하였다. 그런 다음, 구리 시편을 건져 탈이온수로 세척하였다. 이때, 상기 세척은 흐르는 탈이온수에서 10초 이내로 수행되거나, 200mL 이상의 탈이온수에 5초 이상 담구어 구리 시편 표면 전체가 세척될 수 있도록 하였다. 그런 다음, 에어 건(Air gun)으로 구리 시편 표면에 공기를 분사하여 물기를 제거한 후, 식각 두께를 4 포인트 프로브(AIT社, CMT-SR5000를 이용하여 측정하여 평균 식각 두께를 계산하였다.
그런 다음, 하기 식 (3)을 이용하여 식각 속도를 구하였다.
식 (3): 식각 속도(Å/min) = 구리막의 평균 식각 두께 / 60
(2) 식각 상대 편차: 두께 15000Å, 크기 2×6cm2인 구리 시편의 면저항을 측정한 다음, 실시예 및 비교예에 의해 제조된 CMP 슬러리 조성물 20mL에 상기 구리 시편을 시편 전체가 잠길 수 있도록 침지시키고, 상온(20~25℃)에서 1시간 동안 방치하였다. 그런 다음, 구리 시편을 건져 탈이온수로 세척하였다. 이때, 상기 세척은 흐르는 탈이온수에서 10초 이내로 수행되거나, 200mL 이상의 탈이온수에 5초 이상 담구어 구리 시편 표면 전체가 세척될 수 있도록 하였다. 그런 다음, 에어 건(Air gun)으로 구리 시편 표면에 공기를 분사하여 물기를 제거한 후 침지 후 면 저항을 측정하였다. 이때, 상기 면저항은 구리 시편 표면에서 서로 0.5mm 이상 떨어져 있는 15개의 점의 면저항을 측정하였으며, 면저항 단위는 nΩ/□이었다.
측정된 면저항을 하기 식 (4)을 이용하여 면저항 두께로 환산하였다.
식 (4): 면저항 두께 = 167.8 / 측정된 면저항
그런 다음, 측정된 면저항 두께를 이용하여 하기 식 (1)의 식각 상대 편차를 구하였다.
식 (1): 식각 상대 편차 = {구리막의 면저항 두께 변화량의 표준편차/구리막의 면저항 두께 변화량의 평균}
상기 식 (1)에서, 상기 면저항 두께의 변화량은 구리막 시편을 CMP 슬러리 조성물에 침지하기 전에 측정한 면저항 두께와 구리막 시편을 CMP 슬러리 조성물에 침지시킨 후에 측정한 면저항 두께의 차이다.
(3) CDI: 상기 (1)의 방법에 따라 측정된 식각 속도 및 상기 (2)의 방법에 따라 측정된 식각 상대편차를 하기 식 (2)에 적용하여 CDI를 구하였다.
식 (2): CDI= 식각 속도 × 식각 상대편차
(4) 결함(AU): HITACHI의 LS 6800으로 300 mm 웨이퍼 전체를 스캔하여 측정하였다.
실시예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
(B) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
(C)
 (C-1) 0.2 0.2 0.6 0.6 0.2 0.2 0.6 0.6 0.2 0.2
(C-2) 0 0 0 0 0.02 0.02 0.02 0.02 0 0
(D)
 (D-1) 0.3 1.5 0.3 1.5 0.3 1.5 0.3 1.5 0 0
(D-2) 0 0 0 0 0 0 0 0 0.3 0
(D-3) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.3
(F) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
식각속도
(Å/min)		 56 54 5 4.5 18 17 1.8 1.7 1.2 1.0
식각상대편차 0.08 0.04 0.06 0.03 0.10 0.05 0.07 0.03 0.03 0.02
CDI 4.48 2.16 0.3 0.135 1.8 0.85 0.126 0.051 0.036 0.02
결함(AU) 18 4 2 1 8 6 2 1 1 0
(단위: 중량%)
비교예
1 2 3 4 5 6
(B) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
(C)
 (C-1) 0.02 0.06 0.02 0.06 0.02 0
(C-2) 0 0 0.002 0.002 0 0
(C-3) 0 0 0 0 0.3 0
(D)
 (D-1) 0 0 0 0 0 0.3
(F) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
식각속도(Å/min) 60 6 20 4 40 25
식각상대편차 0.52 0.36 0.60 0.43 0.37 0.6
CDI 31.2 2.16 12 1.72 14.4 15.0
결함(AU) 650 40 480 30 470 500
(단위: 중량%)
상기 [표 1]을 통해, 부식 억제제와 표면 개질제를 함께 사용한 실시예 1 ~ 10의 조성물의 경우, 식각 상대편차가 0.35 이하로 낮아 우수한 식각 균일성을 가지며, 결함이 적음을 확인할 수 있다. 이에 비해, 부식 억제제와 표면 개질제 중 하나만을 사용한 비교예 1 ~ 6의 조성물의 경우, 식각 상대 편차가 높아 식각 균일성이 떨어지고, 결함도 많이 발생함을 확인할 수 있다.

Claims (9)

  1. 용매; 산화제; 트리아졸, 테트라졸 또는 이들의 혼합물을 포함하는 부식 억제제; 및 벤즈이미다졸, 피페라진 및 피라진으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 표면 개질제;를 포함하는 CMP 슬러리 조성물이며,
    상기 부식 억제제와 표면 개질제는 1 : 0.1 내지 1 : 20의 중량비율로 포함되고,
    상기 CMP 슬러리 조성물에 2×6cm2 크기의 구리막 시편을 60분 동안 침지시킨 후에 하기 식 (1)에 따라 측정한 식각 상대편차가 0.35 이하인 금속막용 CMP 슬러리 조성물.
    식 (1): 식각 상대편차 = {구리막의 면저항 두께 변화량의 표준편차/구리막의 면저항 두께 변화량의 평균}
    상기 식 (1)에서, 상기 면저항 두께의 변화량은 구리막 시편을 CMP 슬러리 조성물에 침지하기 전에 측정한 면저항 두께와 구리막 시편을 CMP 슬러리 조성물에 침지시킨 후에 측정한 면저항 두께의 차이며, 상기 면저항 두께는 구리막 표면의 0.5 mm 이상 떨어진 15개 점에서 면저항을 측정한 후, 상기 측정된 면저항 값으로 167.8을 나눈 값임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은, 상기 CMP 슬러리 조성물에 2×6cm2 크기의 구리막 시편을 60분 동안 침지시킨 다음, 하기 식 (2)에 따라 측정한 CDI(Chemical Defect Index)가 40 이하인 금속막용 CMP 슬러리 조성물.
    식 (2): CDI= 식각 속도 × 식각 상대 편차
    상기 식 (2)에서, 식각 속도는 하기 식 (3)에 의해 계산되는 값이고, 식각 상대 편차는 상기 식 (1)에 의해 계산되는 값임.
    식 (3): 식각 속도 = 구리막의 평균 식각 두께 / 60
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표면 개질제는 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.001 내지 10 중량%로 포함되는 것인 금속막용 CMP 슬러리 조성물.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은, 상기 산화제 0.01 내지 10 중량%, 상기 부식 억제제 0.001 내지 10중량% 및 상기 표면 개질제 0.001 내지 10중량% 및 잔량의 용매를 포함하는 것인 금속막용 CMP 슬러리 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은 연마 입자를 더 포함하는 것인 금속막용 CMP 슬러리 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금속막용 CMP 슬러리 조성물은, 상기 연마 입자 0.01 내지 20중량%, 상기 산화제 0.01 내지 10중량%, 상기 부식 억제제 0.001 내지 10중량% 및 상기 표면 개질제 0.001 내지 10중량% 및 잔량의 용매를 포함하는 것인 금속막용 CMP 슬러리 조성물.
  9. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 금속막용 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 금속막을 연마하는 단계를 포함하는 연마 방법.
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