KR102343437B1 - Cmp slurry composition for amorphous carbon layer and method for polishing using the same - Google Patents
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Abstract
연마제, 세륨염, 포름산 및 이미노산 화합물을 포함하는 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법이 개시된다.Disclosed are a CMP slurry composition for an amorphous carbon film comprising an abrasive, a cerium salt, formic acid, and an iminoic acid compound, and a polishing method using the same.
Description
비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다.It relates to a CMP slurry composition for an amorphous carbon film and a polishing method using the same.
최근 반도체 소자의 고집적화 및 고성능화에 따라 배선 패턴의 선 폭은 더욱 미세해지고 구조는 점점 다층화되는 추세이다. 이 중에 게이트 및 비트라인과 같은 라인 패턴 형성 공정이나, 비트라인 컨택과 같은 컨택 패턴 형성 공정 시에 리소그래피(lithography) 공정이 필수적으로 적용되고 있다.With the recent high integration and high performance of semiconductor devices, the line width of the wiring pattern becomes finer and the structure is increasingly multi-layered. Among them, a lithography process is essentially applied to a line pattern forming process such as a gate and a bit line or a contact pattern forming process such as a bit line contact.
리소그래피 공정에서 화학증폭형 포토레지스트는 식각 가스에 대한 저항이 금속막에 비해 매우 낮고, 금속막 패턴 형성 시 안정된 식각 선택비를 얻을 수 없어 균일한 패턴을 형성하는 것이 어렵다. 이를 개선하기 위하여, 피식각층과 포토레지스트막 사이에 비정질탄소(amorphous carbon)으로 이루어진 유기계 막과 실리콘옥시나이트라이드(SiON)로 이루어진 무기계 막을 형성한 다음, 이를 하드마스크로 이용하는 식각 공정을 수행하고 있다.In the lithography process, chemical amplification photoresists have very low resistance to etching gas compared to metal layers, and it is difficult to form a uniform pattern because a stable etch selectivity cannot be obtained when forming a metal layer pattern. In order to improve this, an organic film made of amorphous carbon and an inorganic film made of silicon oxynitride (SiON) are formed between the layer to be etched and the photoresist film, and then an etching process is performed using this as a hard mask. .
반도체 소자 제조 공정에서 사용되는 포토리소그래피의 정밀도 향상을 위해서는 각 공정에서의 층간 평탄도가 매우 중요한 요소로 작용하고 있다. 특히, 50nm 이하의 미세한 디바이스에서 비정질탄소막(amorphous carbon layer: ACL) 위에 전 공정에 전사되어 발생되고 있는 블리스터 타입(Blister type)의 탄소 파티클과 CVD 공정 중에 발생되는 펠른 타입(Fallen type)의 탄소 파티클이 잔존하는 문제가 있다.In order to improve the precision of photolithography used in a semiconductor device manufacturing process, interlayer flatness in each process is a very important factor. In particular, blister-type carbon particles that are transferred and generated in the entire process on an amorphous carbon layer (ACL) in a device having a diameter of 50 nm or less and Fallen-type carbon generated during the CVD process There is a problem with particles remaining.
본 발명의 목적은 비정질탄소막에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 잔류 탄소 파티클을 감소시킬 수 있으며, 표면 특성을 개선할 수 있는 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a CMP slurry composition for an amorphous carbon film that can achieve a sufficient polishing rate for the amorphous carbon film, reduce residual carbon particles, and improve surface properties.
본 발명의 다른 목적은 상기 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물을 이용한 연마 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a polishing method using the CMP slurry composition for an amorphous carbon film.
1. 일 측면에 따르면, 연마제, 세륨염, 포름산 및 이미노산 화합물을 포함하는 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물이 제공된다.1. According to one aspect, there is provided a CMP slurry composition for an amorphous carbon film comprising an abrasive, a cerium salt, formic acid, and an iminoic acid compound.
2. 상기 1에서, 상기 연마제는 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아, 지르코니아, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.2. In 1 above, the abrasive may include silica, alumina, ceria, titania, zirconia, or a combination thereof.
3. 상기 1 또는 2에서, 상기 세륨염은 3가 및/또는 4가 세륨이온을 포함할 수 있다.3. In 1 or 2 above, the cerium salt may include trivalent and/or tetravalent cerium ions.
4. 상기 1 내지 3 중 어느 하나에서, 상기 세륨염은 세륨 질산염, 세륨 질산암모늄염, 세륨 황산염, 세륨 염화염, 세륨 탄산염, 세륨 초산염, 세륨 인산염, 이들의 수화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.4. The cerium salt according to any one of 1 to 3 above, wherein the cerium salt may include cerium nitrate, cerium ammonium nitrate, cerium sulfate, cerium chloride, cerium carbonate, cerium acetate, cerium phosphate, a hydrate thereof, or a combination thereof. have.
5. 상기 1 내지 4 중 어느 하나에서, 상기 이미노산 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다:5. In any one of 1 to 4, the imino acid compound may include a compound represented by the following formula (1), a compound represented by the following formula (2), or a combination thereof:
<화학식 1><Formula 1>
<화학식 2><Formula 2>
상기 화학식 1 및 2 중, In Formulas 1 and 2,
R11은 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C12아릴기, 및 치환 또는 비치환된 C1-C12헤테로아릴기 중에서 선택되고,R 11 is selected from a substituted or unsubstituted C 1 -C 10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 6 -C 12 aryl group, and a substituted or unsubstituted C 1 -C 12 heteroaryl group,
R12, R21 및 R22는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C12아릴렌기, 및 치환 또는 비치환된 C1-C12헤테로아릴렌기 중에서 선택된다.R 12 , R 21 and R 22 are each independently, a substituted or unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C 6 -C 12 arylene group, and a substituted or unsubstituted C 1 -C 12 selected from heteroarylene groups.
6. 상기 5에서, 상기 이미노산 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 화학식 1 중 R11은 메틸기, 에틸기 및 프로필기 중에서 선택되고, R12는 메틸렌기, 에틸렌기 및 프로필렌기 중에서 선택될 수 있다.6. In 5 above, the imino acid compound includes the compound represented by Formula 1, in Formula 1, R 11 is selected from a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and R 12 is a methylene group, an ethylene group, and a propylene group can be selected from
7. 상기 5에서 상기 이미노산 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 화학식 2 중 R21 및 R22는 서로 독립적으로, 메틸렌기, 에틸렌기 및 프로필렌기 중에서 선택될 수 있다.7. In 5, the imino acid compound includes a compound represented by Formula 2, and R 21 and R 22 in Formula 2 may be each independently selected from a methylene group, an ethylene group, and a propylene group.
8. 상기 7에서, 상기 이미노산 화합물은 이미노디아세트산을 포함할 수 있다.8. In the above 7, the imino acid compound may include iminodiacetic acid.
9. 상기 1 내지 8 중 어느 하나에서, 상기 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물은 pH가 5 이하일 수 있다.9. In any one of 1 to 8, the pH of the CMP slurry composition for an amorphous carbon film may be 5 or less.
10. 상기 1 내지 9 중 어느 하나에서, 상기 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물은 상기 연마제 0.01 내지 20중량%, 상기 세륨염 0.01 내지 10중량%, 상기 포름산 0.01 내지 10중량%, 상기 이미노산 화합물 0.01 내지 10중량%, 선택적으로 pH 조절제 0.01 내지 10중량%, 및 잔량의 용매를 포함할 수 있다.10. The composition of any one of 1 to 9 above, wherein the CMP slurry composition for an amorphous carbon film contains 0.01 to 20% by weight of the abrasive, 0.01 to 10% by weight of the cerium salt, 0.01 to 10% by weight of the formic acid, and 0.01 to 10% by weight of the imino acid compound 10% by weight, optionally 0.01 to 10% by weight of a pH adjusting agent, and the remainder of the solvent.
11. 다른 측면에 따르면, 상기 1 내지 10 중 어느 하나의 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물을 이용한 연마 방법이 제공된다.11. According to another aspect, there is provided a polishing method using the CMP slurry composition for an amorphous carbon film according to any one of 1 to 10 above.
본 발명은 비정질탄소막에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 잔류 탄소 파티클을 감소시킬 수 있으며, 표면 특성을 개선할 수 있는 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법을 제공하였다.The present invention provides a CMP slurry composition for an amorphous carbon film capable of achieving a sufficient polishing rate for the amorphous carbon film, reducing residual carbon particles, and improving surface properties, and a polishing method using the same.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 명세서 중 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징 또는 구성 요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성 요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.In the present specification, terms such as “include” or “have” mean that the features or components described in the specification are present, and the possibility that one or more other features or components may be added is not excluded in advance.
본 명세서 중 "이미노산(imino acid) 화합물"은 2차 아민기 및 카르복시기를 함유한 화합물을 지칭한다.In the present specification, "imino acid (imino acid) compound" refers to a compound containing a secondary amine group and a carboxyl group.
본 명세서 중 "C1-C12헤테로아릴기" 및 " C1-C12헤테로아릴렌기"는 적어도 하나의 헤테로원자(예를 들면, N, O, S, P 등)를 고리 형성 원자로서 포함하는 것을 의미한다.In the present specification, "C 1 -C 12 heteroaryl group" and "C 1 -C 12 heteroarylene group" include at least one heteroatom (eg, N, O, S, P, etc.) as a ring forming atom. means to do
일 측면에 따르면, 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물은 연마제, 세륨염, 포름산 및 이미노산 화합물을 포함한다.According to one aspect, the CMP slurry composition for an amorphous carbon film includes an abrasive, a cerium salt, formic acid, and an iminoic acid compound.
연마제abrasive
연마제는 비정질탄소막을 높은 연마 속도로 연마할 수 있다.The abrasive can polish the amorphous carbon film at a high polishing rate.
연마제는, 예를 들어 금속 산화물 연마제를 포함할 수 있으며, 금속 산화물 연마제의 예로는 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아, 지르코니아 등을 들 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 연마제로는 실리카, 예를 들어 흄드 실리카, 콜로이달 실리카 등이 사용될 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 상기 연마제로는 세리아, 예를 들어 콜로이달 세리아가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The abrasive may include, for example, a metal oxide abrasive, and examples of the metal oxide abrasive include silica, alumina, ceria, titania, zirconia, and the like. According to one embodiment, silica, for example, fumed silica, colloidal silica, etc. may be used as the abrasive. According to another embodiment, the abrasive may be ceria, for example, colloidal ceria, but is not limited thereto.
연마제는 구형 또는 비구형의 입자로서, 1차 입자의 입경이 10 내지 150nm, 예를 들면 20 내지 70nm가 될 수 있다. 상기 범위에서 비정질탄소막에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 잔류 탄소 파티클을 감소시킬 수 있으며, 표면 특성을 개선할 수 있다.The abrasive is a spherical or non-spherical particle, and the particle diameter of the primary particle may be 10 to 150 nm, for example, 20 to 70 nm. In the above range, it is possible to achieve a sufficient polishing rate for the amorphous carbon film, to reduce residual carbon particles, and to improve surface properties.
연마제는 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 내지 20중량%, 예를 들면 0.05 내지 15중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 비정질탄소막에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 잔류 탄소 파티클을 감소시킬 수 있으며, 표면 특성을 개선할 수 있다. The abrasive may be included in an amount of 0.01 to 20% by weight, for example, 0.05 to 15% by weight of the CMP slurry composition for an amorphous carbon film. In the above range, it is possible to achieve a sufficient polishing rate for the amorphous carbon film, to reduce residual carbon particles, and to improve surface properties.
세륨염cerium salt
세륨염은 비정질탄소막 표면을 산화시켜 연마가 용이하도록 하고, 비정질탄소막의 표면을 고르게 할 수 있다.The cerium salt oxidizes the surface of the amorphous carbon film to facilitate polishing, and it can make the surface of the amorphous carbon film even.
세륨염은 3가 및/또는 4가 세륨이온(예를 들면, 4가 세륨이온)을 포함할 수 있다. 이러한 세륨염의 예로는, 세륨 질산염, 세륨 질산암모늄염, 세륨 황산염, 세륨 염화염, 세륨 탄산염, 세륨 초산염, 세륨 인산염, 이들의 수화물, 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다. 일 구현예에 따르면, 세륨염은 3가 세륨이온을 포함할 수 있으며, 예를 들어 세륨염은 cerium(III) nitrate를 포함할 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 세륨염은 4가 세륨이온을 포함할 수 있으며, 예를 들어 세륨염은 ammonium cerium(IV) nitrate를 포함할 수 있다.The cerium salt may include trivalent and/or tetravalent cerium ions (eg, tetravalent cerium ions). Examples of such cerium salts include cerium nitrate, cerium ammonium nitrate, cerium sulfate, cerium chloride, cerium carbonate, cerium acetate, cerium phosphate, hydrates thereof, or combinations thereof. According to one embodiment, the cerium salt may include a trivalent cerium ion, for example, the cerium salt may include cerium(III) nitrate. According to another embodiment, the cerium salt may include a tetravalent cerium ion, for example, the cerium salt may include ammonium cerium(IV) nitrate.
세륨염은 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 내지 10중량%, 예를 들면 0.1 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 비정질탄소막에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 잔류 탄소 파티클을 감소시킬 수 있으며, 표면 특성을 개선할 수 있다. The cerium salt may be included in an amount of 0.01 to 10% by weight, for example, 0.1 to 5% by weight of the CMP slurry composition for an amorphous carbon film. In the above range, it is possible to achieve a sufficient polishing rate for the amorphous carbon film, to reduce residual carbon particles, and to improve surface properties.
포름산formic acid
포름산은 비정질탄소막의 연마 속도를 향상시킬 수 있다. Formic acid can improve the polishing rate of the amorphous carbon film.
포름산은 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 내지 10중량%, 예를 들면 0.1 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 비정질탄소막에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 잔류 탄소 파티클을 감소시킬 수 있으며, 표면 특성을 개선할 수 있다.Formic acid may be included in an amount of 0.01 to 10% by weight, for example, 0.1 to 5% by weight of the CMP slurry composition for an amorphous carbon film. In the above range, it is possible to achieve a sufficient polishing rate for the amorphous carbon film, to reduce residual carbon particles, and to improve surface properties.
이미노산 화합물imino acid compound
이미노산 화합물은 탄소 파티클을 효과적으로 제거할 수 있다.The imino acid compound can effectively remove carbon particles.
이미노산 화합물은 1개 이상의 2차 아민기 및 1개 이상의 카르복시기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미노산 화합물은 1개의 2차 아민기 및 1개의 카르복시기를 포함하거나, 2개의 2차 아민기 및 1개의 카르복시기를 포함하거나, 1개의 2차 아민기 및 2개의 카르복시기를 포함하거나, 또는 2개의 2차 아민기 및 2개의 카르복시기를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The imino acid compound may include at least one secondary amine group and at least one carboxy group. For example, the imino acid compound contains one secondary amine group and one carboxy group, or contains two secondary amine groups and one carboxy group, or contains one secondary amine group and two carboxy groups, or Alternatively, it may include two secondary amine groups and two carboxy groups, but is not limited thereto.
일 구현예에 따르면, 이미노산 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다:According to one embodiment, the imino acid compound may include a compound represented by the following formula (1), a compound represented by the following formula (2), or a combination thereof:
<화학식 1><Formula 1>
<화학식 2><Formula 2>
상기 화학식 1 및 2 중, In Formulas 1 and 2,
R11은 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C12아릴기, 및 치환 또는 비치환된 C1-C12헤테로아릴기 중에서 선택되고,R 11 is selected from a substituted or unsubstituted C 1 -C 10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 6 -C 12 aryl group, and a substituted or unsubstituted C 1 -C 12 heteroaryl group,
R12, R21 및 R22는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C12아릴렌기, 및 치환 또는 비치환된 C1-C12헤테로아릴렌기 중에서 선택된다.R 12 , R 21 and R 22 are each independently, a substituted or unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C 6 -C 12 arylene group, and a substituted or unsubstituted C 1 -C 12 selected from heteroarylene groups.
일 구현예에 따르면, 이미노산 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 화학식 1 중 R11은 치환 또는 비치환된 메틸기, 에틸기 및 프로필기 중에서 선택되고, R12는 치환 또는 비치환된 메틸렌기, 에틸렌기 및 프로필렌기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment, the imino acid compound includes a compound represented by Formula 1, wherein R 11 in Formula 1 is selected from a substituted or unsubstituted methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and R 12 is a substituted or unsubstituted group. It may be selected from a methylene group, an ethylene group, and a propylene group, but is not limited thereto.
다른 구현예에 따르면, 이미노산 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 화학식 2 중 R21 및 R22는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 메틸렌기, 에틸렌기 및 프로필렌기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to another embodiment, the imino acid compound includes a compound represented by Formula 2, wherein R 21 and R 22 in Formula 2 are each independently selected from a substituted or unsubstituted methylene group, an ethylene group, and a propylene group may be, but is not limited thereto.
또 다른 구현예에 따르면, 이미노산 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 둘 다 포함하고, 상기 화학식 1 및 2 중 R11은 치환 또는 비치환된 메틸기, 에틸기 및 프로필기 중에서 선택되고, R12, R21 및 R22는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 메틸렌기, 에틸렌기 및 프로필렌기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to another embodiment, the imino acid compound includes both the compound represented by Formula 1 and the compound represented by Formula 2, wherein R 11 in Formulas 1 and 2 is a substituted or unsubstituted methyl group, an ethyl group, and It is selected from a propyl group, and R 12 , R 21 and R 22 may be each independently selected from a substituted or unsubstituted methylene group, an ethylene group, and a propylene group, but is not limited thereto.
또 다른 구현예에 따르면, 이미노산 화합물은 이미노디아세트산을 포함할 수 있다.According to another embodiment, the imino acid compound may include iminodiacetic acid.
이미노산 화합물은 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 내지 10중량%, 예를 들면 0.05 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 비정질탄소막에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 잔류 탄소 파티클을 감소시킬 수 있으며, 표면 특성을 개선할 수 있다.The iminoic acid compound may be included in an amount of 0.01 to 10% by weight, for example, 0.05 to 5% by weight of the CMP slurry composition for an amorphous carbon film. In the above range, it is possible to achieve a sufficient polishing rate for the amorphous carbon film, to reduce residual carbon particles, and to improve surface properties.
비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 용매는 비정질탄소막을 연마제로 연마할 때 마찰을 줄여줄 수 있다.The CMP slurry composition for an amorphous carbon film may further include a solvent. The solvent can reduce friction when polishing the amorphous carbon film with an abrasive.
용매로는, 예를 들어 물(예를 들면, 초순수 또는 탈이온수)이 사용될 수 있다. 용매는 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물 중 잔량으로 포함될 수 있다.As the solvent, for example, water (eg, ultrapure water or deionized water) may be used. The solvent may be included in the remaining amount in the CMP slurry composition for an amorphous carbon film.
비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물은 산성일 수 있다. 예를 들어, 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물의 pH는 5 이하, 예를 들면 2 내지 4일 수 있다. 상기 범위에서, 비정질탄소막에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 잔류 탄소 파티클을 감소시킬 수 있으며, 표면 특성을 개선할 수 있다.The CMP slurry composition for an amorphous carbon film may be acidic. For example, the pH of the CMP slurry composition for an amorphous carbon film may be 5 or less, for example, 2 to 4. Within the above range, a sufficient polishing rate for the amorphous carbon film may be achieved, residual carbon particles may be reduced, and surface properties may be improved.
비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물은 상기 pH를 맞추기 위해 pH 조절제를 더 포함할 수 있다. pH 조절제의 예로는 무기산, 예를 들면 질산, 황산 등을 들 수 있고, 유기산, 예를 들면 pKa 5 이하의 유기산, 구체적으로 초산, 시트르산 등을 들 수 있다.The CMP slurry composition for an amorphous carbon film may further include a pH adjuster to adjust the pH. Examples of the pH adjusting agent include inorganic acids such as nitric acid and sulfuric acid, and organic acids such as organic acids with a pKa of 5 or less, specifically acetic acid and citric acid.
pH 조절제의 사용량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 pH 조절제는 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 내지 10중량%, 예를 들면 0.01 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 비정질탄소막에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 잔류 탄소 파티클을 감소시킬 수 있으며, 표면 특성을 개선할 수 있다.The amount of the pH adjusting agent to be used is not particularly limited, but for example, the pH adjusting agent may be included in an amount of 0.01 to 10% by weight, for example, 0.01 to 5% by weight of the CMP slurry composition for an amorphous carbon film. In the above range, it is possible to achieve a sufficient polishing rate for the amorphous carbon film, to reduce residual carbon particles, and to improve surface properties.
비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물은 계면활성제, 분산제, 개질제, 표면활성제 등의 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The CMP slurry composition for an amorphous carbon film may further include conventional additives such as a surfactant, a dispersant, a modifier, and a surface active agent.
상술한 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물은 비정질탄소막을 갖는 연마 대상물의 연마에 사용될 수 있다.The above-described CMP slurry composition for an amorphous carbon film may be used for polishing an object to be polished having an amorphous carbon film.
다른 측면에 따르면, 상술한 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물을 이용한 연마 방법이 제공된다.According to another aspect, there is provided a polishing method using the above-described CMP slurry composition for an amorphous carbon film.
이하, 실시예를 들어 본 발명의 일 구현예를 따르는 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며, 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, for example, a CMP slurry composition for an amorphous carbon film according to an embodiment of the present invention will be described in more detail. However, this is presented as a preferred example of the present invention, and it cannot be construed as limiting the present invention in any sense.
실시예Example
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.Specific specifications of the components used in the following Examples and Comparative Examples are as follows.
(A) 연마제: PL-3(후소 가가쿠 고교社(Fuso Chemical Co., Ltd.))(A) Abrasive: PL-3 (Fuso Chemical Co., Ltd.)
(B) 세륨염(B) cerium salt
(b1) 질산암모늄세륨(b1) cerium ammonium nitrate
(b2) 질산세륨(III)(b2) cerium (III) nitrate
(C) 포름산(C) formic acid
(D) 이미노산 화합물: 이미노디아세트산(D) imino acid compound: iminodiacetic acid
(E) pH 조절제: 질산(E) pH adjusting agent: nitric acid
실시예 1 및 2, 및 비교예 1 내지 3Examples 1 and 2, and Comparative Examples 1 to 3
하기 표 1의 조성이 100중량%가 되도록 잔량은 초순수를 부가하여 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에서 (A) 내지 (E)의 사용량 단위는 중량%이다.A CMP slurry composition for an amorphous carbon film was prepared by adding ultrapure water to the remaining amount so that the composition of Table 1 was 100% by weight. In Table 1 below, (A) to (E) used in units of weight %.
실시예 및 비교예에서 제조한 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물에 대하여 연마 평가를 하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Polishing was evaluated for the CMP slurry compositions for amorphous carbon films prepared in Examples and Comparative Examples, and the results are shown in Table 2 below.
(1) ACL 연마 속도(단위: Å/min) 및 연마균일도(non-uniformity: N.U)(단위: %): 실시예 및 비교예에서 제조한 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 하기 연마 조건에서 60초간 비정질탄소막 웨이퍼를 연마시킨 후, 연마 전후의 두께 변화를 측정하여 연마 속도를 산출하였다. 또한, 옵티프로브(Optiprobe) 장비를 사용하여 3mm 에지를 제외한 49포인트 분석으로 웨이퍼 연마균일도(Within Wafer Non Uniformity)를 평가하였다.(1) ACL polishing rate (unit: Å/min) and polishing uniformity (non-uniformity: NU) (unit: %): Using the CMP slurry compositions for amorphous carbon films prepared in Examples and Comparative Examples, in the following polishing conditions After polishing the amorphous carbon film wafer for 60 seconds, the thickness change before and after polishing was measured to calculate the polishing rate. In addition, the wafer polishing uniformity (Within Wafer Non Uniformity) was evaluated by 49 point analysis excluding the 3mm edge using the Optiprobe equipment.
<연마조건><Grinding conditions>
평판 웨이퍼: 12인치 ACL 평판 웨이퍼Flat wafer: 12 inch ACL flat wafer
연마설비: 300mm Reflexion(AMAT社)Polishing equipment: 300mm Reflexion (AMAT)
연마패드: H800(Fusibo社)Polishing pad: H800 (Fusibo)
Diamond Disk: E4(새솔社)Diamond Disk: E4 (Saesol)
Polishing time: 60 secPolishing time: 60 sec
Platen rpm: 100 rpmPlaten rpm: 100 rpm
Head rpm: 90 rpmHead rpm: 90 rpm
Flow rate: 200 ml/minFlow rate: 200 ml/min
Pressure: 1.0 psiPressure: 1.0 psi
(2) 탄소 파티클 개수(웨이퍼 당 개수(ea./wf.)): 실시예 및 비교예에서 제조한 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 상기 (1)에서의 연마 조건에서 60초간 비정질탄소막 웨이퍼를 연마시킨 후, AIT-fusion을 이용하여 연마된 웨이퍼 표면에 잔존하는 탄소 파티클 개수를 측정하였다.(2) Number of carbon particles (number per wafer (ea./wf.)): Amorphous carbon film wafers for 60 seconds under the polishing conditions in (1) above using the CMP slurry compositions for amorphous carbon films prepared in Examples and Comparative Examples After polishing, the number of carbon particles remaining on the polished wafer surface using AIT-fusion was measured.
(ea/wf.)number of carbon particles
(ea/wf.)
상기 표 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물은 비정질탄소막에 대한 연마 속도가 높으면서, 탄소 파티클을 효과적으로 제거하여, 비정질탄소막 표면의 평탄성이 우수한 것을 알 수 있다. 반면, 본 발명의 세륨염을 비포함한 비교예 1의 조성물, 본 발명의 포름산을 비포함한 비교예 2의 조성물 및 본 발명의 이미노산 화합물을 비포함한 비교예 3의 조성물은 비정질탄소막에 대한 연마 속도, 탄소 파티클의 개수 및 비정질탄소막 표면의 평탄성 중 하나 이상의 측면에서 본 발명의 실시예 조성물에 비해 열등한 것을 알 수 있다.As can be seen from Table 2, the CMP slurry composition for an amorphous carbon film of the present invention has a high polishing rate for the amorphous carbon film, and effectively removes carbon particles, and it can be seen that the surface of the amorphous carbon film has excellent flatness. On the other hand, the composition of Comparative Example 1 without the cerium salt of the present invention, the composition of Comparative Example 2 without the formic acid of the present invention, and the composition of Comparative Example 3 without the imino acid compound of the present invention showed the polishing rate for the amorphous carbon film. , it can be seen that it is inferior to the composition of the embodiment of the present invention in at least one aspect of the number of carbon particles and the flatness of the surface of the amorphous carbon film.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다. Simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those of ordinary skill in the art, and all such modifications or changes can be considered to be included in the scope of the present invention.
Claims (11)
상기 연마제는 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아, 지르코니아, 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 세륨염은 세륨 질산염, 세륨 질산암모늄염, 세륨 황산염, 세륨 염화염, 세륨 탄산염, 세륨 초산염, 세륨 인산염, 이들의 수화물, 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 이미노산 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 또는 이들의 조합을 포함하는 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물:
<화학식 1>
<화학식 2>
(상기 화학식 1 및 2 중,
R11은 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C12아릴기, 및 치환 또는 비치환된 C1-C12헤테로아릴기 중에서 선택되고,
R12, R21 및 R22는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C12아릴렌기, 및 치환 또는 비치환된 C1-C12헤테로아릴렌기 중에서 선택된다).
A CMP slurry composition for an amorphous carbon film comprising 0.01 to 20% by weight of an abrasive, 0.01 to 10% by weight of a cerium salt, 0.01 to 10% by weight of formic acid, 0.01 to 10% by weight of an iminoic acid compound, and the remaining amount of a solvent,
The abrasive comprises silica, alumina, ceria, titania, zirconia, or a combination thereof,
The cerium salt comprises cerium nitrate, cerium ammonium nitrate, cerium sulfate, cerium chloride, cerium carbonate, cerium acetate, cerium phosphate, a hydrate thereof, or a combination thereof,
The imino acid compound is a CMP slurry composition for an amorphous carbon film comprising a compound represented by the following formula (1), a compound represented by the following formula (2), or a combination thereof:
<Formula 1>
<Formula 2>
(In Formulas 1 and 2,
R 11 is selected from a substituted or unsubstituted C 1 -C 10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 6 -C 12 aryl group, and a substituted or unsubstituted C 1 -C 12 heteroaryl group,
R 12 , R 21 and R 22 are each independently, a substituted or unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C 6 -C 12 arylene group, and a substituted or unsubstituted C 1 -C 12 heteroarylene groups).
상기 이미노산 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하고,
상기 화학식 1 중 R11은 메틸기, 에틸기 및 프로필기 중에서 선택되고,
R12는 메틸렌기, 에틸렌기 및 프로필렌기 중에서 선택되는 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물.
According to claim 1,
The imino acid compound includes a compound represented by Formula 1,
In Formula 1, R 11 is selected from a methyl group, an ethyl group, and a propyl group,
R 12 is a CMP slurry composition for an amorphous carbon film selected from a methylene group, an ethylene group, and a propylene group.
상기 이미노산 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하고,
상기 화학식 2 중 R21 및 R22는 서로 독립적으로, 메틸렌기, 에틸렌기 및 프로필렌기 중에서 선택되는 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물.
According to claim 1,
The imino acid compound includes a compound represented by Formula 2,
In Formula 2, R 21 and R 22 are each independently selected from a methylene group, an ethylene group, and a propylene group.
상기 이미노산 화합물은 이미노디아세트산을 포함하는 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물.
8. The method of claim 7,
The imino acid compound is a CMP slurry composition for an amorphous carbon film comprising iminodiacetic acid.
상기 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물은 pH가 5 이하인 비정질탄소막용 CMP 슬러리 조성물.
According to claim 1,
The CMP slurry composition for an amorphous carbon film is a CMP slurry composition for an amorphous carbon film having a pH of 5 or less.
A polishing method using the CMP slurry composition for an amorphous carbon film of any one of claims 1, 6, 7, 8, and 9.
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