KR102258900B1 - 금속막 연마용 슬러리 조성물 - Google Patents

금속막 연마용 슬러리 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR102258900B1
KR102258900B1 KR1020190046804A KR20190046804A KR102258900B1 KR 102258900 B1 KR102258900 B1 KR 102258900B1 KR 1020190046804 A KR1020190046804 A KR 1020190046804A KR 20190046804 A KR20190046804 A KR 20190046804A KR 102258900 B1 KR102258900 B1 KR 102258900B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
acid
polishing
metal film
slurry composition
metal
Prior art date
Application number
KR1020190046804A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200123648A (ko
Inventor
황진숙
신나라
이은진
공현구
Original Assignee
주식회사 케이씨텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이씨텍 filed Critical 주식회사 케이씨텍
Priority to KR1020190046804A priority Critical patent/KR102258900B1/ko
Publication of KR20200123648A publication Critical patent/KR20200123648A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102258900B1 publication Critical patent/KR102258900B1/ko

Links

Images

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
    • C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/16—Acidic compositions
    • C23F1/26—Acidic compositions for etching refractory metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F3/00—Brightening metals by chemical means
    • C23F3/04—Heavy metals
    • C23F3/06—Heavy metals with acidic solutions

Abstract

본 발명은 표면처리 조성물 및 그것을 이용한 표면처리 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면처리 조성물은, 연마입자; 금속 에칭제; 안정화제; 및 에칭억제제;를 포함한다.

Description

금속막 연마용 슬러리 조성물{SLURRY COMPOSITION FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING OF METAL FILM}
본 발명은 금속막 연마용 슬러리 조성물에 관한 것이다.
집적회로 기술을 적용한 반도체 칩 하나에는 트랜지스터, 커패시터, 저항기 등 수 많은 기능 요소들이 포함되어 있으며, 이러한 개별적인 기능 요소들은 일정한 모양으로 도안된 배선에 의해 서로 연결되어 회로를 구성한다. 집적회로는 각 세대를 거치면서 소형화되었고, 이에 따라 칩 하나가 가지는 기능도 점차 증대되고 있다. 그러나 단순히 소자의 크기를 감소시키는 것에는 한계가 있으므로, 최근에는 각 소자를 다층으로 형성하는 다층 배선 구조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
반도체소자가 고집적화, 고밀도화 및 다층 구조화됨에 따라 보다 미세한 패턴 형성 기술이 사용되고 있으며, 그에 따라 반도체 소자의 표면구조가 복잡해지고, 층간 막들의 단차도 더욱 커지고 있다.
이러한 층간 막들에서 단차가 발생되면 반도체 소자 제조 공정에서 공정 불량을 발생시키므로, 그 단차를 최소화하는 것이 중요하다. 따라서, 층간 막들의 단차를 줄이기 위해, 반도체 기판의 평탄화 기술이 사용되고 있다.
반도체 기판의 평탄화 기술에서 반도체 공정에서 텅스텐 등과 같은 금속을 제거하기 위해 반응성 이온 에칭 방법 또는 화학 기계적 연마 방법 연마(chemical mechanical polishing; CMP) 등이 사용된다. 상기 반응성 이온 에칭 방법은 공정 수행 후 반도체 기판 상에 잔류물이 발생되는 문제가 있으므로, 화학 기계적 연마 방법이 더 자주 사용되고 있다.
화학 기계적 연마 방법은 연마제 등을 포함한 수용성 슬러리 조성물을 사용하여, 반도체 기판을 연마하고 있다.
그러나, 일반적으로 금속막은 강도가 높아 연마가 용이하지 않으므로, 금속막을 효과적으로 연마하기 위해서는 금속막을 비교적 강도가 낮은 금속산화물 형태로 산화시킨 다음, 연마를 수행하여야 한다.
이와 같이 금속막을 연마하기 위해, 1876년부터 "펜톤 시약"이라는 명칭으로 사용되고 있는 과산화수소와 철염을 이용하여 금속막을 산화시키는 방법도 사용되고 있으나, 상기 방법은 과다한 철염을 사용하므로 연마되는 금속막에 결함을 발생시킬 우려가 있다.
또한, 미국 특허출원 제2007/0214728호에서는, (a) 철 이온, (b) 하나 이상의 질소-함유 헤테로시클릭 고리 또는 3차 또는 4차 질소 원자를 포함하는 하나 이상의 반복 기를 포함하는 중합체, 공중합체 또는 중합체 블렌드이며 1 ppm 내지 1000 ppm의 양으로 존재하는 텅스텐 에칭 억제제 (c) 실리카, (d) 말론산, 및 (e) 물을 포함하는 화학-기계적 연마 조성물이 상세히 개시되어 있으나, 이와 같은 종래의 화학 기계적 연마 슬러리 조성물들은 금속막을 금속 산화물 형태로 산화시키는 화학적 전환 과정의 효율이 충분히 만족스럽지 못하는 문제가 있다.
따라서, 연마되는 금속막에 리세스(Recess)를 발생시키지 않으면서도, 연마되는 금속막 및 절연막에 대한 연마속도 비율 조절이 화학 기계적 연마 슬러리 조성물의 개발에 있어서 매우 중요한 요소가 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 금속막의 연마율은 높이면서, 절연막의 연마율을 감소시켜 고선택비를 구현할 수 있고, 금속염에 의해 발생할 수 있는 금속막의 화학적 에칭을 억제하여 금속막 표면의 리세스(Recess)를 감소시킬 수 있는 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면은, 연마입자; 금속 에칭제; 안정화제; 및 에칭억제제;를 포함하는, 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속 에칭제는, 질산 철(Ⅱ 또는 Ⅲ), 황산 철(Ⅱ 또는 Ⅲ) 또는 이 둘을 포함하는 무기 철; 불화물, 염화물, 브롬화물 및 요오드화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 할로겐화 철(Ⅱ 또는 Ⅲ); 및 과염소산철, 퍼클로레이트, 퍼브로메이트, 퍼요오데이트, 아세트산염, 아세틸아세토네이트, 시트르산염, 글루콘산염, 옥살산염, 프탈산염 및 숙신산염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 유기 철(Ⅱ 및 Ⅲ) 화합물;로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속 에칭제는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 40 ppm 내지 60 ppm인 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 안정화제는, 말론산, 만델산, 말레산 무수물, 말레산, 말산, 글리신, 알라닌, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파르트산, 시스테인, 글루탐산, 글루타민, 히스티딘, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 프롤린, 세린, 트레오닌, 트립토판, 티로신, 발린, 락트산, 시트르산, 벤조산, 푸마르산, 숙신산, 옥살산, 프탈산, 글루타르산, 글리콜산, 글리옥실산, 이타콘산, 페닐아세트산, 퀸산, 피로멜리트산, 타르타르산, 테레프탈산, 트라이멜리트산, 트라이메스산, 글루콘산, 글리세르산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 아크릴산, 아디프산 및 이타콘산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 안정화제는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 0.05 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 에칭억제제는, 이미노산(Imino acid), 질소-함유 헤테로고리 단분자 및 선형 아민 단분자로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 에칭억제제는, 1-피롤린-5-카르복실산(1-Pyrroline-5-carboxylic acid), 이미노디아세트산(Iminodiacetic acid), 이미노디프로피온산(Iminodipropionic acid), 이미노디숙신산(Iminodisuccinic acid), 히드록시프롤린(Hydroxyproline), 니코틴산(Nicotinic acid), 티아민(Thiamine), 피리독신(Pyridoxine), 구아닌(Guanine), 푸린(Purine), 피롤(Pyrrole), 포르포빌리노겐(Porphobilinogen), 니코틴아미드(Nicotinamide), 1,2,3-트리아졸,1,2,4-트리아졸(1,2,3-triazole,1,2,4-triazole), 톨리트리아졸(Tolytriazole), 1,2,3-벤조트리아졸(1,2,3-benzotriazole), 1,2,3-트리아졸(1,2,3-triazole), 1,2,4-트리아졸(1,2,4-triazole), 3-아미노-1,2,4-트리아졸(3-amino-1,2,4-triazole), 4-아미노-4H-1,2,4-트리아졸(4-amino-4H-1,2,4-triazole), 1-히드록시벤조트리아졸(1-hydroxybenzotriazole), 1-메틸벤조트리아졸(1-methylbenzotriazole), 2-메틸벤조트리아졸(2-methylbenzotriazole), 5-메틸벤조트리아졸(5-methylbenzotriazole), 벤조트리아졸-5-카르본산(benzotriazole-5-carboxyl acid), 니트로벤조트리아졸(nitrobenzotriazole), 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4,6-디-ｔ-부틸페놀(2-(2H-benzotriazole-2-yl)-4,6-di-t-buthylphenol), 테트라메틸에틸렌디아민(Tetramethylethylenediamine) 테트라키스(2-하이드록시에틸)에틸렌디아민(tetrakis(2-hydroxyethyl)ethylenediamine), 테트라메틸헥산디아민(Tetramethylhexanediamine), 테트라메틸부탄디아민(Tetramethylbutanediamine), 테트라메틸부텐디아민 (Tetramethylbutenediamine), 테트라메틸프로판디아민(Tetramethylpropanediamine), 테트라메틸옥탄디아민(Tetramethyloctanediamine), 테트라메틸헵탄디아민(Tetramethylheptanediamine), 테트라메틸펜탄디아민(Tetramethylpentandiamine), 테트라에틸부탄디아민(Tetraethylbutanediamine), 테트라에틸프로판디아민(Tetraethylpropanediamine), 테트라에틸에틸렌디아민(Tetraethylethylenediamine), 테트라메틸시클로헥산디아민(Tetramethylcyclohexanediamine), 테트라키스(2-하이드록시프로필)에틸렌디아민(tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylenediamine) 및 펜타키스(2-하이드록시프로필)디에틸렌트리아민(pentakis(2-hydroxypropyl)diethylenetriamine)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 에칭억제제는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 0.0001 중량% 내지 1.0 중량%인 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 금속산화물은 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는, 평균 입경이 20 nm 내지 250 nm인 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 산화제;를 더 포함하고, 과산화수소, 우레아 과산화수소, 우레아, 과탄산염, 과요오드산, 과요오드산염, 과염소산, 과염소산염, 과브롬산, 과브롬산염, 과붕산, 과붕산염, 과망간산, 과망간산염, 과황산염, 브롬산염, 염소산염, 아염소산염, 크롬산염, 요오드산염, 요오드산, 과산화황산암모늄, 벤조일퍼옥사이드, 칼슘 퍼옥사이드, 바륨 퍼옥사이드, 소듐퍼옥사이드 및 과산화요소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 산화제는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 0.5 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물의 pH는, 1 내지 5의 범위를 가지는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물의 연마 대상막은, 텅스텐, 구리, 탄탈륨, 티타늄, 코발트, 니켈, 망간 및 루테늄으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 금속막; 및 산화막, 질화막 또는 산화막과 질화막을 포함하는 절연막;을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속막은 텅스텐막이고, 상기 절연막은 산화막인 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물은, 2,500 Å/min 내지 4,500 Å/min의 금속막 연마율을 가지고, 80 Å/min 내지 200 Å/min의 절연막 연마율을 가지는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속막 : 절연막의 연마 선택비가, 30 : 1 내지 100 : 1인 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속막 표면의 리세스(recess)가 150 Å 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속막 연마용 슬러리 조성물은 금속막의 연마율은 유지하면서 미세패턴의 패턴결함을 개선시키는 에칭억제제를 포함함으로써 금속막의 화학적 에칭을 억제하여 리세스(recess)를 개선할 수 있다. 또한, 금속 에칭제가 결합된 연마입자를 포함함으로써, 이를 이용한 금속막 및 절연막을 포함하는 웨이퍼 연마 진행 시 금속막의 연마율을 높이면서, 절연막의 연마율을 감소시켜 고선택비를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 12, 비교예 1 내지 4의 텅스텐 연마율 및 리세스를 나타낸 그래프이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 금속막 연마용 슬러리 조성물에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 측면은, 연마입자; 금속 에칭제; 안정화제; 및 에칭억제제;를 포함하는, 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속막 연마용 슬러리 조성물은 금속막의 연마율은 유지하면서 미세패턴의 패턴결함을 개선시키는 에칭억제제를 포함함으로써 금속막의 화학적 에칭을 억제하여 리세스(recess)를 개선할 수 있다. 또한, 금속 에칭제가 결합된 연마입자를 포함함으로써, 이를 이용한 금속막 및 절연막을 포함하는 웨이퍼 연마 진행 시 금속막의 연마율을 높이면서, 절연막의 연마율을 감소시켜 고선택비를 구현할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 금속산화물은 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 연마입자의 표면 제타 전위는, -10 mV 내지 - 50 mV인 것일 수 있다. 상기 연마입자가 상기 금속원자의 이온과의 화학적인 결합을 통하여, 금속막 연마용 슬러리 조성물에 현탁될 때 순전하가 음전하를 띠는 연마입자가 되는 것이다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제타전위는 상기 연마입자의 표면에서의 정전하의 측정값이다. 제타전위의 크기는 연마입자가 유사한 전하를 갖는 다른 입자 또는 표면을 반발하는 경향의 표시값이다. 두 물질 사이의 제타전위의 크기가 클수록, 반발력이 강해진다. 예를 들어, 제타전위가 큰 음수인 입자는 음으로 하전된 다른 입자 또는 표면을 반발한다. 산성 영역에서 연마입자 표면이 텅스텐 막질 표면과 동일하게 음전하를 가짐으로써 반발력에 의해 흡착성이 개선되는 것이다.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는, 평균 입경이 20 nm 내지 250 nm인 것일 수 있다. 상기 연마입자의 평균 입경이 20 nm 미만인 경우 연마 속도의 저하를 초래하여 생산성 측면에서 비효율적이고, 250 nm 초과인 경우 분산이 어렵고 연마면에 스크래치를 다량 발생시킬 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 연마입자는 크기가 다른 2 종의 연마입자가 혼합되어 바이모달(bimodal) 형태의 입도 분포를 가지는 것일 수도 있고, 3 종의 연마입자 혼합되어 3가지 피크를 보이는 입도 분포를 가지는 것일 수도 있으면, 크기가 다른 더 많은 종류의 연마입자가 혼합되어 넓은 크기 분포(broad size distribution)를 가지는 것일 수 있다. 상대적으로 큰 연마입자와 상대적으로 작은 연마입자가 혼재함으로써 더 우수한 분산성을 가지며, 웨이퍼 표면에 스크래치를 감소시키는 효과를 기대할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 연마입자는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다. 상기 연마입자가 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 1 중량% 미만인 경우, 연마 속도가 감소되는 문제점이 있고, 10 중량% 초과인 경우 연마속도가 너무 높고, 연마입자 수의 증가로 인하여 표면의 잔류하게 되는 입자 흡착성에 의하여 표면 결함을 발생시킬 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속 에칭제는, 질산 철(Ⅱ 또는 Ⅲ), 황산 철(Ⅱ 또는 Ⅲ) 또는 이 둘을 포함하는 무기 철; 불화물, 염화물, 브롬화물 및 요오드화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 할로겐화 철(Ⅱ 또는 Ⅲ); 및 과염소산철, 퍼클로레이트, 퍼브로메이트, 퍼요오데이트, 아세트산염, 아세틸아세토네이트, 시트르산염, 글루콘산염, 옥살산염, 프탈산염 및 숙신산염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 유기 철(Ⅱ 및 Ⅲ) 화합물;로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속 에칭제는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 40 ppm 내지 60 ppm인 것일 수 있다. 상기 금속 에칭제가 상기 연마입자 중 40 ppm 미만인 경우 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 콜로이달 실리카 중의 금속원자의 함량이 너무 작아져, 연마 및 금속막 산화의 상승효과를 충분히 얻을 수 없고, 60 ppm 초과인 경우 연마입자가 금속원자를 모두 수용할 수 없으므로 과량의 금속원자가 사용되고 연마속도의 제어에 어려움을 초래할 뿐이다.
일 실시형태에 따르면, 상기 안정화제는, 산화된 금속막을 제거하는 착화 작용과 더불어 배리어막에 대한 개선된 선택도를 나타내어 연마 공정 후 발생하는 표면 결함을 효과적으로 억제할 수 있어 우수한 표면 특성을 나타내며 반도체 소자의 신뢰성 및 생산성을 향상시킬 수 있다. 상기 안정화제는, 수용액 상에서 금속이온의 안정화제로 작용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 유기산을 사용할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 안정화제는, 말론산, 만델산, 말레산 무수물, 말레산, 말산, 글리신, 알라닌, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파르트산, 시스테인, 글루탐산, 글루타민, 히스티딘, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 프롤린, 세린, 트레오닌, 트립토판, 티로신, 발린, 락트산, 시트르산, 벤조산, 푸마르산, 숙신산, 옥살산, 프탈산, 글루타르산, 글리콜산, 글리옥실산, 이타콘산, 페닐아세트산, 퀸산, 피로멜리트산, 타르타르산, 테레프탈산, 트라이멜리트산, 트라이메스산, 글루콘산, 글리세르산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 아크릴산, 아디프산 및 이타콘산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 안정화제는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 0.05 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다. 상기 안정화제가 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 0.05 중량% 미만인 경우 산화된 금속막의 분해 반응에 대한 제어 효과가 미미하고, 연마대상막질에 대한 과도한 연마를 일으켜 표면결함을 유발할 수 있고, 1 중량% 초과인 경우 슬러리에 이온 강도(ionic strength)가 증가되어 겔(gel)화 현상이 발생하며 이로 인해 분산 안정성이 저하되거나, 연마속도의 저하 및 표면결함이 유발될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 에칭억제제는, 이미노산(Imino acid), 질소-함유 헤테로고리 단분자 및 선형 아민 단분자로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 에칭억제제는, 1-피롤린-5-카르복실산(1-Pyrroline-5-carboxylic acid), 이미노디아세트산(Iminodiacetic acid), 이미노디프로피온산(Iminodipropionic acid), 이미노디숙신산(Iminodisuccinic acid), 히드록시프롤린(Hydroxyproline), 니코틴산(Nicotinic acid), 티아민(Thiamine), 피리독신(Pyridoxine), 구아닌(Guanine), 푸린(Purine), 피롤(Pyrrole), 포르포빌리노겐(Porphobilinogen), 니코틴아미드(Nicotinamide), 1,2,3-트리아졸,1,2,4-트리아졸(1,2,3-triazole,1,2,4-triazole), 톨리트리아졸(Tolytriazole), 1,2,3-벤조트리아졸(1,2,3-benzotriazole), 1,2,3-트리아졸(1,2,3-triazole), 1,2,4-트리아졸(1,2,4-triazole), 3-아미노-1,2,4-트리아졸(3-amino-1,2,4-triazole), 4-아미노-4H-1,2,4-트리아졸(4-amino-4H-1,2,4-triazole), 1-히드록시벤조트리아졸(1-hydroxybenzotriazole), 1-메틸벤조트리아졸(1-methylbenzotriazole), 2-메틸벤조트리아졸(2-methylbenzotriazole), 5-메틸벤조트리아졸(5-methylbenzotriazole), 벤조트리아졸-5-카르본산(benzotriazole-5-carboxyl acid), 니트로벤조트리아졸(nitrobenzotriazole), 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4,6-디-ｔ-부틸페놀(2-(2H-benzotriazole-2-yl)-4,6-di-t-buthylphenol), 테트라메틸에틸렌디아민(Tetramethylethylenediamine) 테트라키스(2-하이드록시에틸)에틸렌디아민(tetrakis(2-hydroxyethyl)ethylenediamine), 테트라메틸헥산디아민(Tetramethylhexanediamine), 테트라메틸부탄디아민(Tetramethylbutanediamine), 테트라메틸부텐디아민 (Tetramethylbutenediamine), 테트라메틸프로판디아민(Tetramethylpropanediamine), 테트라메틸옥탄디아민(Tetramethyloctanediamine), 테트라메틸헵탄디아민(Tetramethylheptanediamine), 테트라메틸펜탄디아민(Tetramethylpentandiamine), 테트라에틸부탄디아민(Tetraethylbutanediamine), 테트라에틸프로판디아민(Tetraethylpropanediamine), 테트라에틸에틸렌디아민(Tetraethylethylenediamine), 테트라메틸시클로헥산디아민(Tetramethylcyclohexanediamine), 테트라키스(2-하이드록시프로필)에틸렌디아민(tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylenediamine) 및 펜타키스(2-하이드록시프로필)디에틸렌트리아민(pentakis(2-hydroxypropyl)diethylenetriamine)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 에칭억제제는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 0.0001 중량% 내지 1.0 중량%인 것일 수 있다. 상기 에칭억제제가 0.0001 중량% 미만인 경우 에칭억제제의 효과가 미미하여 금속막의 미세패턴의 패턴결함을 개선할 수 없고, 1.0 중량% 초과인 경우 금속막의 화학적 에칭이 억제되지 않고 과도한 리세스 표면 문제가 발생할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 산화제;를 더 포함하고, 과산화수소, 우레아 과산화수소, 우레아, 과탄산염, 과요오드산, 과요오드산염, 과염소산, 과염소산염, 과브롬산, 과브롬산염, 과붕산, 과붕산염, 과망간산, 과망간산염, 과황산염, 브롬산염, 염소산염, 아염소산염, 크롬산염, 요오드산염, 요오드산, 과산화황산암모늄, 벤조일퍼옥사이드, 칼슘 퍼옥사이드, 바륨 퍼옥사이드, 소듐퍼옥사이드 및 과산화요소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 산화제는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 0.5 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다. 일 측에 따를 때, 상기 수치 범위 내의 산화제에 해당될 경우, 연마 대상막에 대한 적절한 연마 속도를 제공하고, 산화제의 함량 증가에 따른 연마 대상막의 부식, 에로젼 발생 및 표면이 하드(hard)해지는 것을 방지할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 산화제 안정성 값은 하기 수학식 1에 의하여 계산할 수 있으며, 단위는 Å이다.
[수학식 1]
산화제 안정성(%) = (초기 산화제 첨가량 - 24 시간 방치후 산화제 잔량)/초기산화제량 × 100
일 실시형태에 따르면, 산화제는, 금속막의 산화반응을 지연시켜 산화반응을 장시간 유지시켜 주는 기능을 한다. 산화제 안정성이 0.01 % 미만이면 산화제가 분해되는 속도가 빨라져 산화반응을 장시간 유지시키지 못하여 연마율이 저하되거나, 금속막 연마용 슬러리 조성물의 물성이 빠르게 변하여 사용기간이 짧아지고, 산화제 안정성이 0.2 % 초과이면 분산 안정성에 문제가 발생될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, pH 조절제;를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 pH 조절제는, 금속 또는 연마기의 부식을 방지하고, 금속 산화가 쉽게 일어나는 pH 범위를 구현하기 위하여 사용되는 물질로서 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 pH 조절제는, 질산, 염산, 인산, 황산, 불산, 브롬산, 요오드산 및 그의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 무기산 또는 무기산염; 및 포름산, 말론산, 말레인산, 옥살산, 초산, 아디프산, 구연산, 아디프산, 아세트산, 프로피온산, 푸마르산, 유산, 살리실산, 피멜린산, 벤조산, 숙신산, 프탈산, 부티르산, 글루타르산, 글루타민산, 글리콜산, 락트산, 아스파라긴산, 타르타르산 및 그의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 유기산 또는 유기산염;으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 금속막 연마용 슬러리 조성물은 상기 성분 외에 나머지 성분으로서 물, 바람직하게는 초순수, 탈이온수 또는 증류수를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물의 pH는, 1 내지 5의 범위를 가지는 것일 수 있다. 상기 pH 조절제는, 금속막 연마용 슬러리 조성물의 pH를 조절하는 양으로 첨가될 수 있다. 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물의 pH가 상기 범위를 벗어나는 경우, 금속막의 연마 속도가 저하되고, 표면의 조도가 일정하지 않고, 부식, 에칭, 디싱, 표면 불균형과 같은 결함을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 금속막 연마용 슬러리 조성물은 산성으로서, 상기 연마입자 표면에 금속원자의 이온이 화학적으로 결합되어 금속막 연마용 슬러리 조성물 내에서 높은 안정성을 가질 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물의 연마 대상막은, 텅스텐, 구리, 탄탈륨, 티타늄, 코발트, 니켈, 망간 및 루테늄으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 금속막; 및 산화막, 질화막 또는 산화막과 질화막을 포함하는 절연막;을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속막은 텅스텐막이고, 상기 절연막은 산화막인 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물은, 2,500 Å/min 내지 4,500 Å/min의 금속막 연마율을 가지고, 80 Å/min 내지 200 Å/min의 절연막 연마율을 가지는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속막 : 절연막의 연마 선택비가, 30 : 1 내지 100 : 1인 것일 수 있다. 금속 에칭제가 결합된 연마입자로 인해 금속막의 연마율을 높이면서, 절연막의 연마율은 감소시켜 고선택비를 구현할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속막 표면의 리세스(recess)가 150 Å 이하인 것일 수 있다. 이는 금속막 연마용 슬러리 조성물 내에 금속막의 연마율은 유지하면서 미세패턴의 패턴결함을 개선시키는 에칭억제제를 포함함으로써 금속막의 화학적 에칭을 억제하여 리세스(recess)를 개선할 수 있는 것이다.
이하, 하기 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 그에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
콜로이달 실리카 연마입자 2 중량%, 금속 에칭제 질산철(Fe(NO3)3) 50 ppm, 안정화제로서 말론산 0.3 중량%, 에칭억제제로서 1-피롤린-5-카르복실산(1-Pyrroline-5-carboxylic acid), 0.23 중량% 및 산화제로서 과산화수소 3 중량%를 혼합하고, pH 2의 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 질산철(Fe(NO3)2), 에칭억제제로서 이미노디아세트산(Iminodiacetic acid)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 3]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 질산철(Fe(NO3)2), 에칭억제제로서 이미노디프로피온산(Iminodipropionic acid)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 4]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 질산철(Fe(NO3)2), 에칭억제제로서 이미노디숙신산(Iminodisuccinic acid)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 5]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 질산철(Fe(NO3)2), 에칭억제제로서 히드록시프롤린(Hydroxyproline)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 6]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 질산철(Fe(NO3)2), 에칭억제제로서 니코틴산(Nicotinic acid)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 7]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 질산철(Fe(NO3)2), 에칭억제제로서 티아민(Thiamine)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 8]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 질산철(Fe(NO3)2), 에칭억제제로서 피리독신(Pyridoxine)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 9]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 질산철(Fe(NO3)2), 에칭억제제로서 구아닌(Guanine)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 10]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 질산철(Fe(NO3)2), 에칭억제제로서 푸린(Purine)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 11]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 질산철(Fe(NO3)2), 에칭억제제로서 피롤(Pyrrole)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 12]
실시예 1에서, 에칭억제제로서 포르포빌리노겐(Porphobilinogen)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 13]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 황산철(Fe(SO4)2), 에칭억제제로서 1,2,4-트리아졸을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 14]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 황산철(Fe(SO4)2), 에칭억제제로서 1,2,3-트리아졸을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 15]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 황산철(Fe(SO4)3), 에칭억제제로서 니코틴아미드를 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 16]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 황산철(Fe(SO4)3), 에칭억제제로서 테트라키스(2-하이드록시에틸)에틸렌디아민을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[실시예 17]
실시예 1에서, 금속 에칭제로서 황산철(Fe(SO4)3), 에칭억제제로서 테트라메틸에틸렌디아민을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 금속막 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
[비교예 1]
에칭억제제를 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.
[비교예 2]
실시예 1에서, 에칭억제제로서 1-피롤린-5-카르복실산 대신 인산(phosphoric acid)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.
[비교예 3]
실시예 1에서, 에칭억제제로서 1-피롤린-5-카르복실산 대신 발린(valine)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 슬러리 조성물을 제조하였다.
[비교예 4]
실시예 1에서, 에칭억제제로서 1-피롤린-5-카르복실산 대신 이소류신(Isoleucine)을 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 슬러리 조성물을 제조하였다.
본 발명의 실시예 1 내지 17의 금속막 연마용 슬러리 조성물과 비교예 1 내지 4의 슬러리 조성물을 이용하여 하기와 같은 연마 조건으로 텅스텐 웨이퍼를 연마하였다.
[연마조건 및 연마율(RR) 측정 방법]
1. 연마장비: ST#01
2. 웨이퍼: 15 cm X 15 cm 텅스텐 웨이퍼
3. 공급량(feeding rate): 300 ml
4. 압력(pressure): 3 psi
5. CMP 시간: 1 min.
6. 연마율(Å= [연마전 웨이퍼 두께(B) - 연마 후 웨이퍼 두께(A)]/1 min.
[리세스(Recess) 측정 방법]
연마가 완료된 패턴 웨이퍼를 일정크기로 절단후, FIB-SEM을 이용하여 Cross section View를 확인하였다. 패턴 내의 Oxide 두께와 패턴 내의 W 두께의 차이를 계산한 값으로 Recess를 정의하였다.
하기 표 1, 표 2 및 표 3 각각에 실시예 1 내지 13의 금속막 연마용 슬러리 조성물, 실시예 14 내지 17의 금속막 연마용 슬러리 조성물 및 비교예 1 내지 4의 슬러리 조성물의 입자 종류, 함량, 금속 에칭제, 함량, 안정화제 종류 함량, 에칭억제제 종류, 함량, 산화제 종류, 함량, 텅스텐 연마율, 산화막 연마율, 선택비 및 리세스 값을 나타내었다.
Figure 112020039319955-pat00005
Figure 112020039319955-pat00006
Figure 112020039319955-pat00007
실시예 1 내지 실시예 17은 다양한 종류의 선형 아민 단분자를 포함하는 에칭억제제가 실리카와 결합한 금속막 연마용 슬러리 조성물이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 17, 비교예 1 내지 4의 텅스텐 연마율 및 리세스를 나타낸 그래프이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 17의 금속막 연마용 슬러리 조성물을 이용하면, 금속막 및 산화막의 고선택비 및 낮은 리세스를 구현할 수 있는 것으로 알 수 있다.
반면에, 에칭억제제로서 아무것도 첨가하지 않은 슬러리 조성물인 비교예 1과 에칭억제제로서 인산을 첨가한 슬러리 조성물인 비교예 2는, 금속막 및 산화막에 대한 고선택비를 구현할 수 있으나, 리세스가 상당히 높게 나타나는 것을 알 수 있다.
또한, 에칭억제제로서 발린을 첨가한 슬러리 조성물인 비교예 3과 이소류신을 첨가한 슬러리 조성물인 비교예 4는 비교예 1 및 비교예 2의 리세스의 높이에 비해 낮은 리세스를 갖지만 텅스텐 연마율이 낮아 고선택비를 구현할 수 없는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (19)

  1. 연마입자;
    금속 에칭제;
    안정화제; 및
    에칭억제제;
    를 포함하는, 금속막 연마용 슬러리 조성물로서,
    상기 에칭억제제는, 1-피롤린-5-카르복실산(1-Pyrroline-5-carboxylic acid),이미노디아세트산(Iminodiacetic acid), 이미노디프로피온산(Iminodipropionic acid), 이미노디숙신산(Iminodisuccinic acid), 히드록시프롤린(Hydroxyproline), 니코틴산(Nicotinic acid), 티아민(Thiamine), 피리독신(Pyridoxine), 구아닌(Guanine), 푸린(Purine), 피롤(Pyrrole), 포르포빌리노겐(Porphobilinogen), 니코틴아미드(Nicotinamide), 테트라메틸에틸렌디아민(Tetramethylethylenediamine), 테트라키스(2-하이드록시에틸)에틸렌디아민(tetrakis(2-hydroxyethyl)ethylenediamine), 테트라메틸헥산디아민(Tetramethylhexanediamine), 테트라메틸부탄디아민(Tetramethylbutanediamine), 테트라메틸부텐디아민(Tetramethylbutenediamine), 테트라메틸프로판디아민(Tetramethylpropanediamine), 테트라메틸옥탄디아민(Tetramethyloctanediamine), 테트라메틸헵탄디아민(Tetramethylheptanediamine), 테트라메틸펜탄디아민(Tetramethylpentandiamine), 테트라에틸부탄디아민(Tetraethylbutanediamine), 테트라에틸프로판디아민(Tetraethylpropanediamine), 테트라에틸에틸렌디아민(Tetraethylethylenediamine), 테트라메틸시클로헥산디아민(Tetramethylcyclohexanediamine), 테트라키스(2-하이드록시프로필)에틸렌디아민(tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylenediamine) 및 펜타키스(2-하이드록시프로필)디에틸렌트리아민(pentakis(2-hydroxypropyl)diethylenetriamine)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것이고,
    상기 에칭억제제는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 0.0001 중량% 내지 1.0 중량%인 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 에칭제는,
    질산 철(Ⅱ 또는 Ⅲ), 황산 철(Ⅱ 또는 Ⅲ) 또는 이 둘을 포함하는 무기 철(Ⅱ 또는 Ⅲ);
    불화물, 염화물, 브롬화물 및 요오드화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 할로겐화 철(Ⅱ 또는 Ⅲ); 및
    과염소산철, 퍼클로레이트, 퍼브로메이트, 퍼요오데이트, 아세트산염, 아세틸아세토네이트, 시트르산염, 글루콘산염, 옥살산염, 프탈산염 및 숙신산염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 유기 철(Ⅱ 및 Ⅲ) 화합물;
    로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 에칭제는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 40 ppm 내지 60 ppm인 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안정화제는, 말론산, 만델산, 말레산 무수물, 말레산, 말산, 글리신, 알라닌, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파르트산, 시스테인, 글루탐산, 글루타민, 히스티딘, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 프롤린, 세린, 트레오닌, 트립토판, 티로신, 발린, 락트산, 시트르산, 벤조산, 푸마르산, 숙신산, 옥살산, 프탈산, 글루타르산, 글리콜산, 글리옥실산, 이타콘산, 페닐아세트산, 퀸산, 피로멜리트산, 타르타르산, 테레프탈산, 트라이멜리트산, 트라이메스산, 글루콘산, 글리세르산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 아크릴산, 아디프산 및 이타콘산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안정화제는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 0.05 중량% 내지 1 중량%인 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자는,
    금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 금속산화물은 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자는, 평균 입경이 20 nm 내지 250 nm인 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    산화제;를 더 포함하고,
    과산화수소, 우레아 과산화수소, 우레아, 과탄산염, 과요오드산, 과요오드산염, 과염소산, 과염소산염, 과브롬산, 과브롬산염, 과붕산, 과붕산염, 과망간산, 과망간산염, 과황산염, 브롬산염, 염소산염, 아염소산염, 크롬산염, 요오드산염, 요오드산, 과산화황산암모늄, 벤조일퍼옥사이드, 칼슘 퍼옥사이드, 바륨 퍼옥사이드, 소듐퍼옥사이드 및 과산화요소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 산화제는, 상기 금속막 연마용 슬러리 조성물 중 0.5 중량% 내지 5 중량%인 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 금속막 연마용 슬러리 조성물의 pH는, 1 내지 5의 범위를 가지는 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 금속막 연마용 슬러리 조성물의 연마 대상막은,
    텅스텐, 구리, 탄탈륨, 티타늄, 코발트, 니켈, 망간 및 루테늄으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 금속막; 및
    산화막, 질화막 또는 산화막과 질화막을 포함하는 절연막;
    을 포함하는 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 금속막은 텅스텐막이고, 상기 절연막은 산화막인 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 금속막 연마용 슬러리 조성물은,
    2,500 Å/min 내지 4,500 Å/min의 금속막 연마율을 가지고,
    80 Å/min 내지 200 Å/min의 절연막 연마율을 가지는 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
  18. 삭제
  19. 제15항에 있어서,
    상기 금속막 표면의 리세스(recess)가 150 Å 이하인 것인,
    금속막 연마용 슬러리 조성물.
KR1020190046804A 2019-04-22 2019-04-22 금속막 연마용 슬러리 조성물 KR102258900B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190046804A KR102258900B1 (ko) 2019-04-22 2019-04-22 금속막 연마용 슬러리 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190046804A KR102258900B1 (ko) 2019-04-22 2019-04-22 금속막 연마용 슬러리 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200123648A KR20200123648A (ko) 2020-10-30
KR102258900B1 true KR102258900B1 (ko) 2021-06-02

Family

ID=73048219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190046804A KR102258900B1 (ko) 2019-04-22 2019-04-22 금속막 연마용 슬러리 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102258900B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117580975A (zh) * 2021-06-30 2024-02-20 恩特格里斯公司 过渡金属的抛光

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003094216A1 (fr) 2002-04-30 2003-11-13 Hitachi Chemical Co., Ltd. Fluide de polissage et procede de polissage
KR100606315B1 (ko) 1997-07-28 2006-09-22 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 텅스텐에칭억제제를포함하는연마조성물

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100603136B1 (ko) * 2004-08-20 2006-07-20 테크노세미켐 주식회사 텅스텐막 연마용 ｃｍｐ 조성물
US9303190B2 (en) * 2014-03-24 2016-04-05 Cabot Microelectronics Corporation Mixed abrasive tungsten CMP composition

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100606315B1 (ko) 1997-07-28 2006-09-22 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 텅스텐에칭억제제를포함하는연마조성물
WO2003094216A1 (fr) 2002-04-30 2003-11-13 Hitachi Chemical Co., Ltd. Fluide de polissage et procede de polissage

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200123648A (ko) 2020-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6110444B2 (ja) コバルト含有基板の化学的機械的研磨（ｃｍｐ）
JP5986146B2 (ja) 基板を化学機械的に研磨加工する方法
US7754098B2 (en) Chemical-mechanical polishing composition and method for using the same
US7915071B2 (en) Method for chemical mechanical planarization of chalcogenide materials
EP1451863B1 (en) Method for copper cmp using polymeric complexing agents
US6063306A (en) Chemical mechanical polishing slurry useful for copper/tantalum substrate
TWI387643B (zh) 形成金屬線用之ｃｍｐ漿料組成物
TWI414573B (zh) 半導體材料之ｃｍｐ之組合物及方法
JP4644434B2 (ja) 研磨用組成物
KR101032504B1 (ko) Ｃｍｐ 슬러리
KR101144419B1 (ko) 금속-함유 기판의 화학 기계적 평탄화를 위한 방법 및 조성물
JP2002519471A5 (ko)
US20050076579A1 (en) Bicine/tricine containing composition and method for chemical-mechanical planarization
JP2007318152A (ja) 銅／タンタル基体に有用な化学的機械研磨スラリー
EP1620518A2 (en) Coated metal oxide particles for cmp
JP2005175437A (ja) Ｐｖｎｏを有する化学的機械的平坦化組成物および関連使用方法
KR102275303B1 (ko) 상승된 온도 cmp 조성물 및 이의 사용 방법
KR102415696B1 (ko) 연마 슬러리 조성물
US20090061630A1 (en) Method for Chemical Mechanical Planarization of A Metal-containing Substrate
KR102258900B1 (ko) 금속막 연마용 슬러리 조성물
KR20200082930A (ko) 금속막 연마용 슬러리 조성물
KR102455159B1 (ko) 금속막 연마용 슬러리 조성물
US20220195243A1 (en) Polishing slurry composition
KR20160073036A (ko) 표면개질된 연마입자, 그를 포함하는 연마용 슬러리 조성물
KR20190066493A (ko) 구리 배리어층 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant