KR20190063884A - 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물 - Google Patents

텅스텐 막 연마 슬러리 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20190063884A
KR20190063884A KR1020170162996A KR20170162996A KR20190063884A KR 20190063884 A KR20190063884 A KR 20190063884A KR 1020170162996 A KR1020170162996 A KR 1020170162996A KR 20170162996 A KR20170162996 A KR 20170162996A KR 20190063884 A KR20190063884 A KR 20190063884A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
abrasive
slurry composition
tungsten film
acid
polishing
Prior art date
Application number
KR1020170162996A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102544609B1 (ko
Inventor
한덕수
김석주
Original Assignee
솔브레인 주식회사
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 솔브레인 주식회사 filed Critical 솔브레인 주식회사
Priority to KR1020170162996A priority Critical patent/KR102544609B1/ko
Publication of KR20190063884A publication Critical patent/KR20190063884A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102544609B1 publication Critical patent/KR102544609B1/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
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

음으로 하전되고 입자 크기가 다른 제1연마재와 제2연마재, pH안정화제 및 산화제를 포함하는 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물로서, 연마 후 표면에 연마입자가 잔존하지 않게 하며, 텅스텐 막의 거칠기를 완화시키는 것을 도와주어 표면 결함을 최소화 하는 것인 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물에 관한 것이다.

Description

텅스텐 막 연마 슬러리 조성물{POLISHING SLURRY COMPOSITION FOR TUNGSTEN LAYER}
본 발명은 반도체 제조 공정 중 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정에서 사용되는 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 특히 텅스텐 금속막의 평탄화에 사용될 수 있는 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물에 관한 것이다.
기판의 표면을 연마하기 위한 화학적 기계적 연마(CMP) 조성물 및 방법은 관련 기술분야에 널리 공지되어 있다. 반도체 기판 상의 금속 층을 연마하기 위한 연마 조성물은 수용액 중에 현탁된 마모제 입자 및 화학적 촉진제, 예컨대 산화제, 킬레이트제, 촉매 등을 포함할 수 있다.
통상의 CMP 작업에서, 연마되는 기판은 캐리어 상에 장착되고, 이것은 결국 캐리어 조립체 상에 장착되어 CMP 장치의 연마 패드와 접촉하여 위치한다. 캐리어 조립체는 제어가능한 압력을 기판에 제공하여, 기판을 연마 패드 쪽으로 밀어낸다. 기판과 패드는 외부 구동력에 의해 서로에 대하여 상대적으로 움직인다. 기판과 패드의 상대적 움직임이 기판의 표면으로부터 물질의 일부를 마모시키고 제거함으로써, 기판을 연마한다. 패드와 기판의 상대적 움직임에 의한 기판의 연마는 CMP 조성물에 존재하는 산화제 및 다른 화학적 성분에 의한 연마 조성물의 화학적 작용 또는 연마 조성물에 현탁된 마모제의 기계적 작용에 의해 더욱 용이해질 수 있다.
일반적으로, 텅스텐 막을 화학적 기계적 연마(CMP)하는 데는 실리카와 같은 연마제, 유기산, 산화제 등이 혼합된 슬러리 조성물이 사용되고 있다. 상기 슬러리 조성물 내의 산화제는 텅스텐 막의 표면을 산화시켜 산화텅스텐(WO3)으로 만들며, 산화텅스텐은 텅스텐에 비해 강도가 약하여 연마제로 쉽게 제거되는 것으로, 이러한 작용을 통해 텅스텐 막을 연마하게 된다.
그런데 종래의 슬러리 조성물을 이용하여 텅스텐 막을 연마할 경우, 연마된 텅스텐 막 표면에 양으로 대전된 실리카 입자, 또는 패드에서 유래된 입자가 텅스텐 키박스(KEY BOX)에 잔류함에 따라 기존 포스트 크리너를 적용하여도 제거가 되지 않아 후속 공정 진행시 텅스텐 막의 신뢰도가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 슬러리 조성물의 강한 부식(corrosion) 작용으로 인해 연마된 텅스텐 막의 표면 거칠기(roughness)가 높아 텅스텐 막의 평탄도도 떨어지는 문제점이 있었다.
이에 따라 신뢰도와 평탄도가 높은 연마 텅스텐 막을 얻을 수 있는 슬러리 조성물이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예는 연마시 발생되는 패드 찌꺼기 연마 및 연마재가 키박스에 남지 않도록 하여 텅스텐 막의 신뢰도와 텅스텐 막의 거칠기를 낮출 수 있는 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물을 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물은 연마입자의 크기가 20nm 내지 50nm이고 제타전위가 음으로 하전된 제1연마재, 연마입자의 크기가 50nm 내지 90nm이고 제타전위가 음으로 하전된 제2연마재 및 pH안정화제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1연마재 및 제2연마재를 20:80 내지 80:20의 비율로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1연마재 및 제2연마재의 혼합물의 평균 입자 크기(D50)는 35 내지 55nm인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1연마재 및 제2연마재의 혼합물은, 상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물 100중량%를 기준으로 1 내지 3중량%인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1연마재 및 제2연마재는 콜로이드 실리카인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1연마재 및 제2연마재의 제타전위는 -15 내지 -50mV로 하전된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 pH안정화제는 아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산, N-하이드록시에틸에틸렌디아민트리아세트산, 니트릴로트리아세트산 및 디에틸렌트리아민펜타아세트산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물은 산화제를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 산화제는 과산화수소, 과황산 칼륨, 요오드산 칼륨, 과망간산 칼륨, 질산, 염소산 암모늄, 요오드산 암모늄, 과붕산 암모늄, 과염소산 암모늄, 과요오드산 암모늄, 과황산 암모늄 및 과황산 나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물을 사용하여 표면 결함을 낮추고 키박스(KEY BOX)에 이물이 남지 않도록 텅스텐 막을 연마함에 따라 신뢰도 및 표면 거칠기가 우수한 텅스텐 막을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물은 텅스텐의 연마량 확보 및 토포그래피(topography) 개선에 적용할 수 있는 연마 슬러리 조성물로서, 특히 텅스텐 게이트 형성을 위한 토포그래피 개선을 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물은 2종의 입자 크기가 다른 연마재를 포함함으로써 이로전(erosion) 현상, 디싱(dishing) 현상, 및 피연마물 표면에 금속 층의 잔류물(residue) 형성 등의 표면 결함(defect)을 크게 낮출 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도1은 본 발명의 비교예 1 및 실시예 1의 연마재를 사용한 텅스텐 막 연마 후 표면 이미지이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 의해 정의될 뿐이다.
덧붙여, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 측면에 따른 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물은 연마입자의 크기가 20nm 내지 50nm이고 제타전위가 음으로 하전된 제1연마재, 연마입자의 크기가 50nm 내지 90nm이고 제타전위가 음으로 하전된 제2연마재 및 pH안정화제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물은 2종의 입자 크기가 다른 연마재를 포함함으로써 이로전(erosion) 현상, 디싱(dishing) 현상, 및 피연마물 표면에 금속 층의 잔류물(residue) 형성 등의 표면 결함(defect)을 크게 낮출 수 있다.
상기 연마재는 하소 조건 또는 밀링 조건의 조절에 의해 제1연마재 및 2연마재를 제조할 수 있으며, 제1연마재와 제2연마재가 혼합되는 바이모달(bimodal) 형태의 입도 분포를 가지는 것일 수 있다. 상기 연마재는 상대적으로 큰 연마입자와 상대적으로 작은 연마입자가 혼재함으로써 더 우수한 분산성을 가지며, 웨이퍼 표면에 스크래치를 감소시키는 효과를 기대할 수 있다.
상기 제1연마재 및 제2연마재는, 각각 독립적으로, 금속산화물, 유기물 또는 무기물로 코팅된 금속산화물, 및 콜로이달 상태의 상기 금속산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 상기 금속산화물은 실리카, 세리아, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 바륨티타니아, 게르마니아, 망가니아 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 순수와 같은 분산매에 실리카 입자가 분산된 콜로이드 실리카(Colloid silica)일 수 있다.
상기 콜로이드 실리카는 졸 겔 방법 또는 실리케이트 이온-교환 방법 등 관련 기술분야의 공지된 임의의 방법에 의해 침전 또는 축합-중합되어 제조될 수 있다. 축합-중합된 실리카 입자는 종종 Si(OH)4를 축합시켜 실질적으로 구체의 입자를 형성함으로써 제조될 수 있다. 전구체인 Si(OH)4는 예를 들어, 고 순도 알콕시실란의 가수분해에 의해, 또는 실리케이트 수용액의 산성화에 의해 수득될 수 있다.
상기 콜로이드 실리카 입자는 개별적으로 이산된 입자일 수 있지만, 개별적으로 다른 형상일 수도 있다. 예를 들어, 타원형, 정사각형, 또는 직사각형 단면을 가지는 형상일 수 있으나, 그 형상에 특별한 제한은 없다.
상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물은 상기 제1연마재 및 제2연마재를 5:95 내지 95:5 의 비율로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 바람직하게는 20:80 내지 80:20 의 비율로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 제1연마재 및 제2연마재의 비율이 5:95 보다 작거나 내지 95:5의 보다 큰 경우, 연마재 혼합의 효과가 떨어져, 상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물의 분산성과 표면 스크래치 감소효과가 저하되고 연마속도도 감소할 수 있다.
상기 제1연마재 및 제2연마재의 혼합물의 평균 입자 크기(D50)는 30 내지 80nm인 것을 특징으로 할 수 있다. 바람직하게는 35 내지 55nm인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1연마재 및 제2연마재를 혼합한 연마재는, 상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물 100중량%를 기준으로 0.5 내지 5중량%인 것을 특징으로 할 수 있다. 바람직하게는 1 내지 3 중량부인 것이 바람직하다. 상기 연마제의 함량이 0.5 중량부 미만일 경우에는 연마성이 저하될 수 있으며, 5 중량부를 초과할 경우에는 슬러리 조성물의 안정성이 저하될 수 있다.
상기 제1연마재 및 제2연마재는 상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물에서 -10 mV 이하의 음전하를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 분산 입자 상의 전하를 본 발명의 기술분야에서는 제타 전위라 한다. 입자의 제타 전위는 입자 주위 이온의 전기 전하와, 액체 담체 및 그에 용해된 임의의 다른 성분이 포함된 연마 슬러리 조성물의 벌크 용액의 전기 전하 사이의 전기 전위 차이를 말한다. 제타 전위는 전형적으로 수성 매체의 pH에 따라 좌우될 수 있다. 입자의 등전점은 연마 슬러리 조성물에서 제타 전위가 0인 pH 값으로서, pH가 등전점으로부터 증가하거나 또는 감소할수록, 표면 전하 및 그에 따른 제타 전위는 상응하게 음의 또는 양의 제타 전위 값으로 감소하거나 또는 증가할 수 있다. 연마 슬러리 조성물의 제타 전위는 시판되는 전기-음향 분광계를 사용하여 얻을 수 있다.
상기 제1연마재 및 제2연마재의 제타전위는 -5 내지 -60mV로 하전된 것을 특징으로 할 수 있다. 바람직하게는 -15 내지 -50mV로 하전된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1연마재 및 제2연마제를 혼합한 후의 연마시의 pH에서 상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물의 제타 전위(텅스텐 막 연마 슬러리 조성물의 전체적인 제타 전위)는 나노 스크래치(scratch)를 저감하는 관점에서 -30 내지 -1 mV가 될 수 있고, 바람직하게는 -20 내지 -5 mV가 될 수 있다.
상기 실리카 입자의 제타전위(Zeta potential)가 (-)전하를 띠게 되면 텅스텐 막과 반발 작용이 일어남에 따라 연마된 텅스텐 막 표면에 실리카 입자가 잔류되는 것을 최소화할 수 있다.
상기 연마시의 pH라는 것은 연마기 내부가 아닌, 배출된 직후의 연마액 조성물의 pH를 말할 수 있다. 연마시의 pH는 연마 속도 향상 및 나노 스크래치(scratch)의 저감의 관점에서, 사용하는 연마재 및 그 표면 개질도 등에 따라서 결정할 수 있다. 연마재가 콜로이달 실리카(colloidal silica)의 경우, 연마시의 pH는 0.5 내지 7인 것을 특징으로 할 수 있고, 바람직하게는 1 내지 6인 것을 특징으로 할 수 있고, 보다 바람직하게는 2 내지 5인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물에 포함되는 상기 pH안정화제는 다가 금속 이온의 악영향을 줄이는 역할을 한다. 이러한 pH안정화제는, 아세트산, 인산, 프탈산, 시트르산, 아디프산, 옥살산, 말론산, 아스파르트산, 숙신산, 글루타르산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 말레산, 글루타콘산, 뮤콘산, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 프로필렌디아민테트라아세트산(PDTA), N-하이드록시에틸에틸렌디아민트리아세트산, 니트릴로트리아세트산 및 디에틸렌트리아민펜타아세트산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 pH안정화제의 함량은 상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물 100중량%를 기준으로 0.001 내지 0.5중량%인 것을 특징으로 할 수 있다. 바람직하게는 0.005 내지 0.3중량%인 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 안정화제의 함량이 0.001중량% 미만이면 pH안정성이 저하될 수 있고, 0.5중량%를 초과하면 pH가 너무 낮아져 추가로 슬러리 안정성에 악영향을 줄 수 있다.
본 발명의 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물은 산화제, pH조절제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 산화제는 과산화수소, 과황산 칼륨, 요오드산 칼륨, 과망간산 칼륨, 질산, 염소산 암모늄, 요오드산 암모늄, 과붕산 암모늄, 과염소산 암모늄, 과요오드산 암모늄, 과황산 암모늄 및 과황산 나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 슬러리 조성물에 더 포함되는 산화제는 텅스텐 막의 표면을 산화시켜 연마 속도를 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상기 산화제의 함량은 슬러리 조성물 100중량%를 기준으로 0.001 내지 1중량%인 것을 특징으로 할 수 있다. 바람직하게는 0.01 내지 0.5중량%인 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 산화제의 함량이 0.001 중량부 미만일 경우에는 산화력 효과를 얻기 어려울 수 있으며, 1.0 중량부를 초과할 경우에는 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물의 안정성이 저하되거나 부식이 유발될 수 있다.
상기 pH조절제는 상기 텅스텐 연마 슬러리 조성물의 pH를 조절하는 역할을 할 수 있다. 이러한 pH조절제는 염산, 질산, 인산, 황산, 불산, 브롬산, 요오드산 및 그의 염으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 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 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는 유기산 또는 유기산염인 것을 특징으로 할 수 있다. 바람직하게는 시트르산(Citric acid), 옥살산(Oxalic acid), 말론산(Malonic acid), 글리신(Glycine) 등과 같은 유기산인 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 pH조절제의 함량은 상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물의 안정성 또는 장비의 부식 등을 고려하여, 상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물의 pH 값에 따라 적절히 조절될 수 있다.
상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물은 각 성분들의 용해 또는 분산 매질의 역할을 하는 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이러한 용매는 특별히 한정되지 않으나, 물, 순수, 또는 초순수 등을 들 수 있다.
본 발명의 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물은 2종의 입자 크기가 다른 연마재를 혼합하여 제조한 것으로서, 텅스텐 연마 시, 막질의 토포그래피에 의해 발생하던 메탈 쇼트, 에치 불량으로 인해 발생되던 수율을 향상시키고, 차세대 고집적화 공정을 가능하게 할 수 있다. 또한, 텅스텐의 토포그래피만을 제거하기 때문에 과연마를 진행하여 텅스텐을 낭비하지 않고, 이로전(erosion) 현상, 디싱(dishing) 현상, 및 피연마물 표면에 금속 층의 잔류물(residue) 형성등의 표면 결함(defect)을 크게 낮출 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1. 연마재의 제조
연마재로 30nm 크기의 콜로이드 실리카 1중량%, pH 안정화제로 에틸렌디아민테트라아세트산 0.01중량% 및 아세트산 0.1중량%를 혼합하여 슬러리 조성물을 제조하였다. 제조 과정에서 질산 및 수산화칼륨을 사용하여 슬러리 조성물의 pH를 2.3으로 조절하였다.
실시예 2. 연마재의 제조
연마재를 40nm로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성 및 과정으로 슬러리 조성물을 제조하였다.
실시예 3. 연마재의 제조
연마재를 58nm로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성 및 과정으로 슬러리 조성물을 제조하였다.
실시예 4. 연마재의 제조
연마재를 85nm로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성 및 과정으로 슬러리 조성물을 제조하였다.
실시예 5. 연마재의 제조
연마재로 30nm 크기의 콜로이드 실리카 및 82nm 크기의 콜로이드 실리카를 20:80 비율로 혼합하여 1중량%로 하였으며, pH 안정화제로 에틸렌디아민테트라아세트산 0.01중량% 및 아세트산 0.1중량%, 산화제로 질산칼륨 1중량% 및 과산화 수소 0.5중량%를 혼합하여 슬러리 조성물을 제조하였다. 제조 과정에서 질산 및 수산화칼륨을 사용하여 슬러리 조성물의 pH를 2.3으로 조절하였다.
실시예 6. 연마재의 제조
연마재로 30nm 크기의 콜로이드 실리카 및 82nm 크기의 콜로이드 실리카를 50:50 비율로 혼합하여 1중량%로 변경한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 조성 및 과정으로 슬러리 조성물을 제조하였다.
실시예 7. 연마재의 제조
연마재로 30nm 크기의 콜로이드 실리카 및 82nm 크기의 콜로이드 실리카를 80:20 비율로 혼합하여 1중량%로 변경한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 조성 및 과정으로 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 1. 연마재의 제조
연마재를 양으로 하전된 30nm크기로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성 및 과정으로 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 2. 연마재의 제조
연마재를 양으로 하전된 85nm크기로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성 및 과정으로 슬러리 조성물을 제조하였다.
실험예 1. 텅스텐 막 및 산화막 연마속도 및 표면 파티클 측정
제조된 슬러리 조성물을 이용하여 두께 500 Å로 텅스텐이 증착된 웨이퍼와 두께 20000Å로 박막이 증착된 실리콘 산화막(PETEOS)을 연마하였다. 연마장비는 GNP사 Poli400을 사용하였으며, 연마패드는 IC1000(다우사)을 사용하였다. 연마조건은 테이블/헤드(Table/Head) 속도를 93/87 rpm, 연마압력을 1psi, 슬러리 조성물의 공급유량을 100ml/min, 연마시간은 60초로 하였다. 각 박막의 두께는 스펙트라 티크 ST4000(Spectra Thick ST4000, K-MAC사) 및 4-point probe 장비로 측정하여 연마속도를 산출하고, 연마된 텅스텐 막의 표면을 원자간력 현미경으로 확인하였으며, 그 결과를 하기 표 1 및 도 1에 각각 나타내었다.
텅스텐 막
연마속도
(Å/min)		 텅스텐 막
거칠기
(nm)		 산화막
연마속도
(Å/min)		 표면 파티클 표면전위
(mV)
실시예 1 2 1.40 76 Å/min 없음 -9.1
실시예 2 4 1.38 78 Å/min 없음 -8.9
실시예 3 3 1.43 82 Å/min 없음 -9.2
실시예 4 4 1.22 104 Å/min 없음 -8.1
실시예 5 116 0.90 142 Å/min 없음 -8.3
실시예 6 125 0.57 152 Å/min 없음 -8.2
실시예 7 136 0.30 117 Å/min 없음 -8.8
비교예 1 3 2.53 507 Å/min 다수발견 +15.2
비교예 2 5 2.10 460 Å/min 다수발견 +17.1
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 슬러리 조성물로 연마함에 따라 연마재 크기 및 혼합비에 따른 텅스텐 막의 표면 거칠기 변화 및 파티클 흡착에 대하여 알 수 있다. 실시예 5 내지 실시예 7와 같이, 입자 크기가 다른 연마재를 적절한 비율로 혼합한 경우에 텅스텐 막 연마속도가 현저하게 증가하였다. 도 1의 (a)는 실시예 1 연마재를 사용한 경우의 텅스텐 토포그래피 표면 이미지이고, (b)는 비교예 1의 연마재를 사용한 경우의 텅스텐 토포그래피 표면 이미지이다. 도 1에 나타난 바와 같이 음으로 하전된 연마재를 사용한 경우, 양으로 하전된 경우와 달리 연마 후 텅스텐 표면 파티클이 발견되지 않는다는 것을 알 수 있었다.

Claims (9)

  1. 연마입자의 크기가 20nm 내지 50nm이고 제타전위가 음으로 하전된 제1연마재;
    연마입자의 크기가 50nm 내지 90nm이고 제타전위가 음으로 하전된 제2연마재; 및
    pH안정화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1연마재 및 제2연마재를 20:80 내지 80:20 의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1연마재 및 제2연마재의 혼합물의 평균 입자 크기(D50)는 35 내지 55nm인 것을 특징으로 하는 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1연마재 및 제2연마재의 혼합물은,
    상기 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물 100중량%를 기준으로 1 내지 3중량%인 것을 특징으로 하는 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1연마재 및 제2연마재는 콜로이드 실리카인 것을 특징으로 하는 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1연마재 및 제2연마재의 제타전위는 -15 내지 -50mV로 하전된 것을 특징으로 하는 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 pH안정화제는 아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산, N-하이드록시에틸에틸렌디아민트리아세트산, 니트릴로트리아세트산 및 디에틸렌트리아민펜타아세트산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    산화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 산화제는 과산화수소, 과황산 칼륨, 요오드산 칼륨, 과망간산 칼륨, 질산, 염소산 암모늄, 요오드산 암모늄, 과붕산 암모늄, 과염소산 암모늄, 과요오드산 암모늄, 과황산 암모늄 및 과황산 나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물.
KR1020170162996A 2017-11-30 2017-11-30 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물 KR102544609B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170162996A KR102544609B1 (ko) 2017-11-30 2017-11-30 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170162996A KR102544609B1 (ko) 2017-11-30 2017-11-30 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190063884A true KR20190063884A (ko) 2019-06-10
KR102544609B1 KR102544609B1 (ko) 2023-06-19

Family

ID=66848707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170162996A KR102544609B1 (ko) 2017-11-30 2017-11-30 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102544609B1 (ko)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050098311A (ko) * 2003-02-11 2005-10-11 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 혼합 연마제의 연마 조성물 및 그의 사용 방법
KR20090029794A (ko) * 2006-07-12 2009-03-23 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 금속 함유 기판을 위한 ｃｍｐ 방법
KR20160047288A (ko) * 2014-10-22 2016-05-02 주식회사 케이씨텍 분산성이 개선된 슬러리 조성물
KR20160050648A (ko) * 2014-10-30 2016-05-11 주식회사 케이씨텍 연마 슬러리 조성물
KR20160138149A (ko) * 2014-03-24 2016-12-02 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 혼합 마모제 텅스텐 cmp 조성물
KR20160142995A (ko) * 2015-06-04 2016-12-14 주식회사 케이씨텍 반도체 연마용 슬러리 조성물
KR20170011517A (ko) * 2015-07-23 2017-02-02 주식회사 케이씨텍 연마 슬러리 조성물
KR20170037693A (ko) * 2015-09-24 2017-04-05 유비머트리얼즈주식회사 슬러리 및 이를 이용한 기판 연마 방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050098311A (ko) * 2003-02-11 2005-10-11 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 혼합 연마제의 연마 조성물 및 그의 사용 방법
KR20090029794A (ko) * 2006-07-12 2009-03-23 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 금속 함유 기판을 위한 ｃｍｐ 방법
KR20160138149A (ko) * 2014-03-24 2016-12-02 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 혼합 마모제 텅스텐 cmp 조성물
KR20160047288A (ko) * 2014-10-22 2016-05-02 주식회사 케이씨텍 분산성이 개선된 슬러리 조성물
KR20160050648A (ko) * 2014-10-30 2016-05-11 주식회사 케이씨텍 연마 슬러리 조성물
KR20160142995A (ko) * 2015-06-04 2016-12-14 주식회사 케이씨텍 반도체 연마용 슬러리 조성물
KR20170011517A (ko) * 2015-07-23 2017-02-02 주식회사 케이씨텍 연마 슬러리 조성물
KR20170037693A (ko) * 2015-09-24 2017-04-05 유비머트리얼즈주식회사 슬러리 및 이를 이용한 기판 연마 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102544609B1 (ko) 2023-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI760589B (zh) 可得到經改善之表面形狀的鎢緩衝拋光組合物
JP5327427B2 (ja) 化学機械研磨用水系分散体調製用セット、化学機械研磨用水系分散体の調製方法、化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法
TWI658133B (zh) 拋光漿料組合物
JP3450247B2 (ja) 金属配線形成方法
EP3738140B1 (en) Tungsten bulk polishing method with improved topography
US7112123B2 (en) Chemical-mechanical polishing (CMP) slurry containing clay and CeO2 abrasive particles and method of planarizing surfaces
EP1930938A1 (en) Polishing agent, method for polishing surface to be polished, and method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
KR20070105301A (ko) 메탈레이트 개질된 실리카 입자를 함유하는 수성 슬러리
KR20150115645A (ko) 연마 조성물 및 실리콘 산화물막 상의 실리콘 질화물의 선택적 연마 방법
KR20050098311A (ko) 혼합 연마제의 연마 조성물 및 그의 사용 방법
JP2001507739A (ja) 酸化物ｃｍｐのための組成物
KR20160009644A (ko) 적어도 하나의 iii-v 재료를 포함하는 물질 또는 층을 연마하기 위한 cmp 조성물의 용도
JP2003529663A (ja) アミノ酸含有組成物でのメモリ又は硬質ディスク表面の研磨方法
KR101371853B1 (ko) 연마슬러리
TW201945284A (zh) 研磨用組合物及使用此的研磨方法
KR102415696B1 (ko) 연마 슬러리 조성물
TW201615778A (zh) 化學機械研磨用水系分散體及化學機械研磨方法
EP2092034B1 (en) Chemical mechanical polishing slurry compositions, methods of preparing the same and methods of using the same
JP2011161570A (ja) 研磨剤および研磨方法
KR102544609B1 (ko) 텅스텐 막 연마 슬러리 조성물
JP7375515B2 (ja) 化学機械研磨用組成物及び化学機械研磨方法
JP4368495B2 (ja) 研磨液組成物
JP2001085374A (ja) 研磨液組成物
KR102578035B1 (ko) 텅스텐 연마용 cmp 슬러리 조성물
KR20170072524A (ko) 화학 기계적 연마 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant