KR20210059507A - 연마 슬러리 및 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents

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문득규
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Abstract

플러렌 유도체, 그리고 적어도 하나의 양전하성 작용기를 가진 화합물을 포함하는 연마 슬러리 및 이를 사용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

연마 슬러리 및 반도체 소자의 제조 방법{POLISHING SLURRY AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
연마 슬러리 및 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
근래 전자기기의 소형화 및 그에 따른 집적회로의 미세화에 따라 수 나노미터의 폭을 가진 금속 배선 또는 좁은 트렌치 격리(shallow trench isolation)와 같은 미세 구조물을 형성하는 다양한 방법이 연구되고 있다.
이러한 미세 구조물을 형성하는 단계에서 미세 구조물의 평탄한 표면을 만들기 위하여 연마 공정이 수행될 수 있다. 연마 공정 중 하나로 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing, CMP)를 들 수 있다. 화학 기계적 연마는 연마 공정을 수행할 반도체 기판과 연마 패드 사이에 연마제를 포함한 연마 슬러리(polishing slurry)를 제공한 후 반도체 기판을 연마 패드에 접촉시켜 기판의 표면을 평탄화하는 공정이다.
미세 구조물을 형성하기 위해 사용된 실리카와 같은 기존의 수십 나노미터 입경의 연마 입자를 포함한 연마 슬러리는 미세 피치의 구조물의 손상 및 형태 변형을 일으킬 수 있다.
일 구현예는 구조물의 손상 및 형태 변형을 줄이면서 연마 성능을 개선할 수 있는 연마 슬러리를 제공한다.
다른 구현예는 상기 연마 슬러리를 사용한 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.
일 구현예에 따르면, 플러렌 유도체, 그리고 적어도 하나의 양전하성 작용기를 가진 화합물을 포함하는 연마 슬러리를 제공한다.
상기 플러렌 유도체는 적어도 하나의 음전하성 작용기를 가질 수 있다.
상기 음전하성 작용기는 히드록시기, 카르보닐기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 설페이트기, 설프히드릴기, 및 포스페이트기에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 플러렌 유도체는 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
Cx(OH)y
(여기서, x는 60, 70, 74, 76, 또는 78이고, y는 12 내지 44이다)
상기 플러렌 유도체의 평균 입경은 10 nm 미만일 수 있다.
상기 적어도 하나의 양전하성 작용기를 가진 화합물은 4.3 eV 이상 5.3 eV 이하의 LUMO 에너지 준위를 가질 수 있다.
상기 양전하성 작용기는 질소 함유 작용기를 포함할 수 있다.
상기 질소 함유 작용기는 아미노기, 니트로기, 2차 아민기, 3차 아민기, 4차 암모늄기, 디아민기, 폴리아민기, 아조기, 아마이드기 및 질소 함유 헤테로고리기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 양전하성 작용기를 가진 화합물은 산소 함유 작용기를 더 포함하며, 상기 양전하성 작용기를 가진 화합물이 포함하는 산소(O)에 대한 질소(N)의 원자비율이 0.25 이상일 수 있다.
상기 산소 함유 작용기는 히드록시기, 에스터기, 카보닐기 및 카복실산기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 양전하성 작용기를 가진 화합물은 적어도 둘의 양전하성 작용기를 가질 수 있다.
상기 양전하성 작용기를 가진 화합물은 류신, 라이신, 메티오닌, 발린, 세린, 시스테인, 시스틴, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파트산, 알라닌, 오르티닌, 이소류신, 트레오닌, 티로신, 글루타민, 글루탐산, 글리신, 히스티딘, 페닐알라닌, 프롤린, 유레아, 또는 베타인 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 양전하성 작용기를 가진 화합물은 하나의 양전하성 작용기를 포함하는 제1 화합물 및 둘 이상의 양전하성 작용기를 포함하는 제2 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제1 화합물은 류신, 메티오닌, 발린, 세린, 시스테인, 아스파트산, 알라닌, 이소류신, 트레오닌, 티로신, 글루탐산, 글리신, 페닐알라닌, 프롤린, 또는 베타인 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 제2 화합물은 라이신, 시스틴, 아르기닌, 아스파라긴, 오르티닌, 글루타민, 히스티딘, 또는 유레아 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물은 약 1:3 내지 10:1의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 양전하성 작용기를 가진 화합물은 물에서 양전하성을 가질 수 있다.
상기 플러렌 유도체는 상기 연마 슬러리에 대하여 0.001 중량% 내지 5 중량%로 포함되고, 상기 양전하성 작용기를 가진 화합물은 상기 연마 슬러리에 대하여 0.001 중량% 내지 1 중량%로 포함될 수 있다.
상기 연마 슬러리의 pH는 1.0 내지 7.0일 수 있다.
상기 연마 슬러리는 산화제, 킬레이트제, 계면활성제, 분산제, 산도 조절제, 용매 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 반도체 기판과 연마 패드를 마주하도록 배치하는 단계, 상기 반도체 기판과 상기 연마 패드 사이에 상기 연마 슬러리를 공급하는 단계, 및 상기 반도체 기판의 표면과 상기 연마 패드를 접촉시켜 연마를 수행하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.
상기 연마 슬러리는 상기 반도체 기판 내의 금속 배선을 연마할 수 있다.
상기 금속 배선은 텅스텐을 포함할 수 있다.
상기 텅스텐의 에칭 속도에 대한 상기 텅스텐의 연마 속도의 비율은 2 이상일 수 있다.
미세 피치의 구조물의 손상 및 형태 변형을 줄이면서 연마 성능을 개선할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 일 구현예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 보여주는 단면도이다.
이하, 구현예에 대하여 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 실제 적용되는 구조는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하 일 구현예에 따른 연마 슬러리를 설명한다.
일 구현예에 따른 연마 슬러리는 플러렌 유도체 및 적어도 하나의 양전하성 작용기를 가진 화합물을 포함할 수 있다.
플러렌 유도체는, 플러렌 코어 및 플러렌 코어에 결합된 적어도 하나의 작용기를 가질 수 있다. 플러렌 코어는 일반적으로 소수성일 수 있으며, 예컨대 C60, C70, C74, C76 또는 C78 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
플러렌 코어에 결합된 작용기는 예컨대 음전하성 작용기일 수 있으며, 예컨대 히드록시기, 카르보닐기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 설페이트기, 설프히드릴기, 및 포스페이트기에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 음전하성 작용기는 히드록시기일 수 있다. 플러렌 유도체는 친수성 플러렌일 수 있다.
플러렌 유도체는 플러렌 코어 당 평균 1개 이상의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있으며, 예컨대 평균 1개 이상 44개 미만의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있으며, 예컨대 평균 2개 이상 44개 미만의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있으며, 예컨대 평균 3개 이상 44개 미만의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있으며, 예컨대 평균 5개 이상 44개 미만의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있으며, 예컨대 평균 8개 이상 44개 미만의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있으며, 예컨대 평균 10개 이상 44개 미만의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있으며, 예컨대 평균 12개 이상 44개 미만의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있으며, 예컨대 평균 16개 이상 44개 미만의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있으며, 예컨대 평균 20개 이상 44개 미만의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있으며, 예컨대 평균 24개 이상 44개 미만의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있으며, 예컨대 평균 24개 내지 40개의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있고, 예컨대 평균 24개 내지 36개의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있고, 예컨대 평균 28개 내지 44개의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있고, 예컨대 평균 28개 내지 40개의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있고, 예컨대 평균 30개 내지 38개의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있고, 예컨대 평균 30개 내지 34개의 음전하성 작용기가 결합되어 있을 수 있다.
여기서, 음전하성 플러렌의 음전하성 작용기의 평균 개수는 원소 분석, 열중량 분석, 분광 분석, 질량 분석 등의 방법으로 확인할 수 있으며, 예컨대 액체크로마토그래피 질량 스펙트럼(LC-MS)에서 가장 높은 두 개의 피크들의 평균값일 수 있다.
일 예로, 플러렌 유도체는 하기 화학식 1로 표현되는 수산화 플러렌(hydroxyl fullerene)일 수 있다.
[화학식 1]
Cx(OH)y
(여기서, x는 60, 70, 74, 76, 또는 78일 수 있고, y는 2 내지 44일 수 있다)
여기서, 수산화 플러렌의 히드록시기 평균 개수는 원소 분석, 열중량 분석, 분광 분석, 질량 분석 등의 방법으로 확인할 수 있으며, 예컨대 액체크로마토그래피 질량 스펙트럼(LC-MS)에서 가장 높은 두 개의 피크들의 평균값일 수 있다.
일 예로, 플러렌 유도체는 Cx(OH)y (여기서, x는 60, 70, 74, 76, 또는 78일 수 있고, y는 12 내지 44일 수 있다)로 표현되는 수산화 플러렌일 수 있다.
일 예로, 플러렌 유도체는 Cx(OH)y (여기서, x는 60, 70, 74, 76, 또는 78일 수 있고, y는 24 내지 44일 수 있다)로 표현되는 수산화 플러렌일 수 있다.
일 예로, 플러렌 유도체는 Cx(OH)y (여기서, x는 60, 70, 74, 76, 또는 78일 수 있고, y는 32 내지 44일 수 있다)로 표현되는 수산화 플러렌일 수 있으며, 물에서 음전하성을 띨 수 있다.
플러렌 유도체는 연마 슬러리에서 연마제(abrasive)로 효과적으로 작용할 수 있으며, 기존의 실리카와 같은 수십 내지 수백 나노미터 입경의 연마제와 달리 약 10 nm 미만의 매우 작은 입자 크기를 가짐으로써 약 10 nm 이하의 폭의 미세 피치의 구조물에 효과적으로 적용될 수 있다.
또한, 플러렌 코어에 결합된 음전하성 작용기가 화학적 연마 특성을 더욱 부여할 수 있고, 연마하고자 하는 구조물에 스크래치(scratch), 패임(dishing) 및/또는 침식(erosion)과 같은 손상 및 형태 변형을 줄일 수 있다.
일 예로, 플러렌 유도체는 약 10 nm 미만의 평균입경을 가진 미세 입자일 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 8 nm 미만, 약 7 nm 미만, 약 5 nm 미만, 예컨대 약 3 nm 미만, 예컨대 약 2 nm 미만 또는 예컨대 약 1nm 미만의 평균입경을 가질 수 있으며, 예컨대 약 0.01 nm 이상 10 nm 미만, 예컨대 약 0.01 nm 이상 8 nm 미만, 예컨대 약 0.01 nm 이상 7 nm 미만, 예컨대 약 0.01 nm 이상 5 nm 미만, 예컨대 약 0.01 nm 이상 3 nm 미만, 예컨대 약 0.01 nm 이상 2 nm 미만 또는 예컨대 약 0.01 nm 이상 1 nm 미만의 평균입경을 가질 수 있다.
플러렌 유도체는 연마 슬러리의 총 함량(용매 포함)에 대하여 약 0.001 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 플러렌 유도체는 약 0.001 중량% 내지 3 중량%, 약 0.001 중량% 내지 2 중량%, 약 0.001 중량% 내지 1 중량 중량%, 약 0.001 중량% 내지 0.8 중량% 또는 약 0.001 중량% 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다.
양전하성 작용기를 가진 화합물은, 분자 내 적어도 하나의 양전하성 작용기를 포함할 수 있다. 양전하성 작용기를 가진 화합물은 예컨대 적어도 2 개의 양전하성 작용기를 가질 수 있으며, 예컨대 적어도 3 개의 양전하성 작용기를 가질 수 있으며, 예컨대 적어도 4 개의 양전하성 작용기를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 양전하성 작용기를 가진 화합물은 예컨대 1개 내지 7개의 양전하성 작용기를 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 2개 내지 7개, 3개 내지 7개 또는 4개 또는 7개의 양전하성 작용기를 가질 수 있다.
일 예로, 양전하성 작용기를 가진 화합물의 최저비점유분자궤도((lowest unoccupied molecular orbital, LUMO) 에너지 준위와 피연마 금속의 일함수(Work Function)는 차이가 적을 수 있으며, 예컨대 양전하성 작용기를 가진 화합물의 LUMO 에너지 준위와 피연마 금속의 일함수와의 차이는 약 1.0 eV 이하일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 0.9 eV 이하, 약 0.8 eV 이하, 약 0.7 eV 이하, 약 0.6 eV 이하, 약 0.5 eV 이하, 약 0.4 eV 이하, 약 0.3 eV 이하, 약 0.2 eV 이하일 수 있으며, 예컨대 약 0.1 eV 이상 1.0 eV 이하, 약 0.1 eV 이상 0.9 eV 이하, 약 0.1 eV 이상 0.8 eV 이하, 약 0.1 eV 이상 0.7 eV 이하, 약 0.1 eV 이상 0.6 eV 이하, 약 0.1 eV 이상 0.5 eV 이하, 약 0.1 eV 이상 0.4 eV 이하, 약 0.1 eV 이상 0.3 eV 이하, 약 0.1 eV 이상 0.2 eV 이하일 수 있다.
일 예로, 예컨대 양전하성 작용기를 가진 화합물의 LUMO 에너지 준위는 약 5.3 eV 이하일 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 5.2 eV 이하, 약 5.1 eV 이하, 약 5.0 eV 이하, 약 4.9 eV 이하, 약 4.8 eV 이하, 약 4.7 eV 이하, 약 4.6 eV 이하, 약 4.5 eV 이하, 약 4.4 eV 이하일 수 있고, 예컨대 4.3 eV 이상 5.3 eV 이하, 4.3 eV 이상 5.2 eV 이하, 4.3 eV 이상 5.1 eV 이하, 4.3 eV 이상 5.0 eV 이하, 4.4 eV 이상 5.0 eV 이하, 4.5 eV 이상 5.0 eV 이하, 4.5 eV 이상 4.9 eV 이하, 4.5 eV 이상 4.8 eV 이하, 4.6 eV 이상 4.8 eV 이하일 수 있다.
특정 이론에 구속되려 함은 아니지만, 상기와 같은 LUMO 에너지 준위를 가진 양전하성 작용기를 가진 화합물은 텅스텐 또는 구리와 같은 피연마 금속의 일함수(Work Function)와의 에너지 차이가 적으므로, 연마공정, 예를 들어 피연마 금속의 산화 과정 중에 생성되는 전자가 양전하성 작용기를 가진 화합물로 쉽게 이동할 수 있다. 따라서 피연마 금속으로부터 생성된 전자가 이동할 수 있는 에너지 장벽이 낮아져 전자 이동도가 향상될 수 있으므로, 피연마 금속의 산화물 생성이 용이해진 결과 피연마 금속의 연마 속도(material removal rate, MRR)를 증가시킬 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
일 예로, 양전하성 작용기는 질소 함유 작용기를 포함할 수 있으며, 예컨대 아미노기, 니트로기, 2차 아민기, 3차 아민기, 4차 암모늄기, 디아민기, 폴리아민기, 아조기, 아마이드기 및 질소 함유 헤테로고리기 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 질소 함유 작용기는 아미노기일 수 있다. 예컨대 양전하성 작용기를 가진 화합물은 물에서 양전하성을 가진 띤 화합물일 수 있다.
일 예로, 양전하성 작용기를 가진 화합물은, 화합물에 산소 함유 작용기를 더 포함할 수 있으며, 예컨대 히드록시기, 에스터기, 카보닐기 및 카복실산기 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 양전하성 작용기를 가진 화합물이 포함하는 산소(O)에 대한 질소(N)의 원자비율은 약 0.25 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 0.3 이상, 약 0.4 이상, 약 0.5 이상, 약 0.6 이상, 약 0.67 이상, 약 0.7 이상, 약 0.8 이상, 약 0.9 이상, 약 1.0 이상, 약 1.2 이상, 약 1.5 이상, 약 2.0 이상, 약 2.5 이상일 수 있으며, 예컨대, 약 0.25 이상 2.5 이하, 약 0.3 이상 2.0 이하, 약 0.5 이상 2.0 이하, 약 0.6 이상 2.0 이하, 약 1.0 이상 2.0 이하, 약 1.5 이상 2.0 이하일 수 있다. 상기 화합물 내에 포함된 산소(O)에 대한 질소(N)의 원자비율이 높을수록, 일반적으로 음의 표면 전하를 띤 텅스텐과 같은 금속을 연마할 때, 정전기적 인력에 의해 금속의 표면에 우선적으로 흡착될 수 있으며, 금속 표면의 오버 에칭을 줄이거나 방지하는 효과가 향상될 수 있다.
일 예로, 양전하성 작용기를 가진 화합물은 류신(Leucine), 라이신(Lysine), 메티오닌(Methionine), 발린(Valine), 세린(Serine), 시스테인(Cysteine), 시스틴(Cystine), 아르기닌, 아스파라긴(Asparagine), 아스파트산(Aspartic Acid), 알라닌(Alanine), 오르니틴(Ornithine), 이소류신(Isoleucine), 트레오닌(Threonine), 티로신(Tyrosine), 글루타민(Glutamine), 글루탐산(Glutamic Acid), 글리신(Glycine), 히스티딘(Histidine), 페닐알라닌(Phenylalanine), 프롤린(Proline), 유레아(Urea), 베타인(Betaine), 또는 이들의 유도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 라이신은 L-라이신, D-라이신 또는 DL-라이신인 것일 수 있고, 아르기닌은 L-아르기닌, D-아르기닌 또는 DL-아르기닌인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
양전하성 작용기를 가진 화합물은 물에서 양전하성을 나타낼 수 있으며, 이에 따라 양전하성 작용기를 가진 화합물은 물에서 음전하성을 띤 플러렌 유도체와 서로 반대 부호의 전하 특성을 나타낼 수 있다. 이에 따라 일반적으로 음의 표면 전하를 띤 텅스텐과 같은 금속을 연마할 때, 양전하성 작용기를 가진 화합물은 정전기적 인력에 의해 플러렌 유도체보다 금속의 표면에 우선적으로 흡착될 수 있다.
금속의 표면에 우선적으로 흡착된 양전하성 작용기를 가진 화합물은 화학 기계적 연마 공정 중 및/또는 화학 기계적 연마 공정이 끝난 후에 원치 않는 화학 반응에 의한 금속 표면의 오버 에칭을 줄이거나 방지하는 반응 억제제로서 역할을 할 수 있다.
예컨대 플러렌 유도체를 사용하는 연마 공정 중에, 미세 연마 입자인 플러렌 유도체에 의한 연마 속도에 비해 피연마 금속의 에칭 속도가 크기 때문에 발생하는 오버 에칭을 방지할 수 있다. 예컨대 연마 공정 후에, 플러렌 유도체와 같은 미세 연마입자의 원치 않는 계속적인 화학 반응에 의한 금속 표면의 과도한 에칭을 방지할 수 있다.
따라서 연마 슬러리에 상기 양전하성 작용기를 가진 화합물을 포함함으로써 연마 슬러리 공정에서 금속 배선 등의 에칭 속도를 감소시킬 수 있다. 에칭 속도는 연마 슬러리의 화학적 화성 수준을 나타내는 척도일 수 있으며, 에칭 속도가 높을수록 관련된 금속 표면의 빠른 에칭을 나타낼 수 있다.
일 예로, 연마 슬러리는 양전하성 작용기를 가진 화합물을 두 종류 이상 포함할 수 있으며, 예컨대 양전하성 작용기의 개수가 다른 두 종류 이상의 화합물을 포함할 수 있다. 예컨대 하나의 양전하성 작용기를 포함하는 제1 화합물 및 둘 이상의 양전하성 작용기를 포함하는 제2 화합물을 포함할 수 있다.
제1 화합물은 류신, 메티오닌, 발린, 세린, 시스테인, 아스파트산, 알라닌, 이소류신, 트레오닌, 티로신, 글루탐산, 글리신, 페닐알라닌, 프롤린, 베타인, 또는 이들의 유도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 화합물은 라이신, 시스틴, 아스파라긴, 오르니틴, 글루타민, 히스티딘, 유레아, 또는 이들의 유도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 제1 화합물과 제2 화합물은, 예컨대 약 1:3 내지 10:1의 중량비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1:3 내지 9:1, 또는 약 1:3 내지 8:1, 또는 약 1:3 내지 7:1, 또는 약 1:3 내지 5:1, 또는 약 1:3 내지 3:1, 또는 약 1:1 내지 10:1, 또는 약 1:1.2 내지 10:1, 또는 약 1:1.4 내지 10:1, 또는 약 1:1.6 내지 10:1, 또는 약 1:1.8 내지 10:1, 또는 약 1:2 내지 10:1일 수 있다.
양전하성 작용기를 가진 화합물은 연마 슬러리의 총 함량(용매 포함)에 대하여 약 0.001 중량% 내지 1 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 양전하성 작용기를 가진 화합물은 0.001 중량% 내지 0.8 중량%, 약 0.001 중량% 내지 0.6 중량%, 약 0.001 중량% 내지 0.4 중량%, 약 0.001 중량% 내지 0.2 중량%, 약 0.001 중량% 내지 0.1 중량% 또는 약 0.001 중량% 내지 0.05 중량%로 포함될 수 있다.
연마 슬러리의 pH는 임의의 연마 속도, 분산 안정성 등을 고려하여 임의의 적합한 수단으로 달성되거나 유지될 수 있다. 일 예로, 연마 슬러리의 pH는 예컨대 약 1.0 내지 7.0일 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1.0 내지 5.0, 또는 약 1.0 내지 4.0, 또는 약 1.0 내지 3.0, 또는 약 1.0 내지 2.5, 또는 약 1.2 내지 2.5, 또는 약 1.5 내지 2.5, 또는 약 1.5 내지 2.0, 또는 약 1.5 내지 1.8일 수 있다.
연마 슬러리는 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 첨가제는 예컨대 산화제, 킬레이트제, 계면활성제, 분산제, 산도 조절제, 용매 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
산화제는 연마 슬러리의 제조 공정 동안 또는 연마 공정 직전에 연마 조성물에 첨가될 수 있으며, 예컨대 과산화수소수, 과요오드산, 요오드화칼륨, 과망간산칼륨, 황산암모늄, 몰리브덴산암모늄, 질산철, 질산, 질산칼륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
산화제는 연마 슬러리의 총 함량(용매 포함)에 대하여 약 0.1 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 산화제는 0.1 중량% 내지 8 중량%, 약 0.1 중량% 내지 6 중량%, 약 0.1 중량% 내지 4 중량%, 약 0.1 중량% 내지 3 중량%, 약 0.1 중량% 내지 2 중량% 또는 약 0.1 중량% 내지 1 중량%로 포함될 수 있다.
킬레이트제는 예컨대 인산, 질산, 구연산, 말론산, 이들의 염 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
킬레이트제는 연마 슬러리의 총 함량(용매 포함)에 대하여 약 0.002 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 킬레이트제는 0.002 중량% 내지 10 중량%, 약 0.002 중량% 내지 5 중량%, 약 0.002 중량% 내지 1 중량%, 약 0.002 중량% 내지 0.5 중량%, 약 0.002 중량% 내지 0.1 중량%, 약 0.002 중량% 내지 0.07 중량%, 약 0.002 중량% 내지 0.04 중량% 또는 약 0.002 중량% 내지 0.02 중량%로 포함될 수 있다.
계면활성제는 이온성 또는 비이온성 계면활성제일 수 있으며, 예컨대 에틸렌 산화물의 공중합체, 프로필렌 산화물의 공중합체, 아민 화합물 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
분산제는 탄소 연마 입자의 분산을 촉진시킬 수 있으며, 예컨대 수용성 모노머, 수용성 올리고머, 수용성 고분자, 금속 염 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 수용성 고분자의 중량평균분자량은 예컨대 약 10,000 이하일 수 있으며, 예컨대 약 5,000 이하, 예컨대 약 3,000 이하일 수 있다. 금속 염은 예컨대 구리 염, 니켈 염, 코발트 염, 망간 염, 탄탈륨 염, 루테늄 염 또는 이들의 조합일 수 있다. 분산제는 예컨대 폴리(메타)아크릴산, 폴리(메타)아크릴 말레익산, 폴리아크릴로니트릴-co-부타디엔-아크릴산, 카르복시산, 술포닉 에스테르, 술폰산, 포스포릭 에스테르, 셀룰루오즈, 디올, 이들의 염 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
산도 조절제는 연마 슬러리의 pH를 조절할 수 있으며, 예컨대 무기산, 유기산, 이들의 염 또는 이들의 조합일 수 있다. 무기산은 예컨대 질산, 염산, 인산, 황산, 불산, 브롬산, 요오드산 또는 이들의 염을 포함할 수 있고, 유기산은 예컨대 포름산, 말론산, 말레인산, 옥살산, 아디프산, 구연산, 아세트산, 프로피온산, 푸마르산, 락트산, 살리실산, 벤조산, 숙신산, 프탈산, 부티르산, 글리콜산, 락트산, 타르타르산 또는 이들의 염을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
각 첨가제는 독립적으로 예컨대 약 1ppm 내지 100,000ppm의 미량으로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
연마 슬러리는 상술한 성분들을 용해 또는 분산시킬 수 있는 용매를 더 포함할 수 있다. 용매는 예컨대 극성 용매일 수 있으며, 예컨대 물, 알코올, 아세트산, 아세톤 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 일 예로, 용매는 물일 수 있으며, 예컨대 증류수, 탈이온수, 이온교환수 및/또는 초순수일 수 있다.
상술한 연마 슬러리는 다양한 구조물 형성 시 적용될 수 있으며, 예컨대 금속 배선과 같은 도전체의 연마 공정 또는 얕은 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation, STI) 또는 절연막과 같은 절연체의 연마 공정에 적용될 수 있다. 일 예로, 연마 슬러리는 반도체 기판 내의 전하를 띤 표면을 가진 도전층, 절연층 및/또는 반도체층을 연마하기 위하여 사용될 수 있으며, 예컨대 일반적으로 음의 전하를 띤 표면을 가진 도전층, 절연층 및/또는 반도체층을 연마하기 위하여 효과적으로 사용될 수 있다.
일 예로, 연마 슬러리는 반도체 기판 내의 금속 배선과 같은 도전체를 연마하기 위하여 사용될 수 있으며, 예컨대 구리(Cu), 텅스텐(W) 또는 이들의 합금과 같은 도전체를 연마하기 위하여 사용될 수 있다.
이하 상술한 연마 슬러리를 사용한 반도체 소자의 제조 방법의 일 예를 설명한다.
도 1 내지 4는 일 구현예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 보여주는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 반도체 기판(10) 상에 층간 절연막(20)을 형성한다. 층간 절연막(20)은 산화물, 질화물 및/또는 산질화물을 포함할 수 있다. 이어서 층간 절연막(20)을 식각하여 트렌치(20a)를 형성한다. 트렌치(20a)는 약 10nm 이하의 폭을 가질 수 있다. 이어서 트렌치의 벽면에 배리어층(30)을 형성한다. 배리어층(30)은 예컨대 Ta 및/또는 TaN을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참고하면, 트렌치 내부에 구리(Cu)와 같은 금속으로 매립하여 금속층(40)을 형성한다.
도 3을 참고하면, 금속층(40)의 표면을 층간 절연막(20)의 표면과 일치하도록 평탄화하여 매립된 금속층(40a)을 형성한다. 평탄화는 화학 기계적 연마(CMP) 장비를 사용한 화학 기계적 연마로 수행할 수 있으며, 전술한 연마 슬러리를 사용할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다. 일 예로, 배리어층(30)이 Ta 층이고 금속층(40)이 Cu 층일 때, 연마 슬러리의 Cu에 대한 Ta의 연마 선택성은 높을수록 좋으며, 예컨대 약 50:1 보다 높을수록 좋다.
도 4를 참고하면, 매립된 금속층(40)과 층간 절연막(20) 위에 캡핑층(50)을 형성한다. 캡핑층(50)은 SiN 및/또는 SiC를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 매립된 금속층(40a)을 형성하기 위한 평탄화 단계를 설명한다. 평탄화 단계는 전술한 바와 같이 화학 기계적 연마(CMP) 장비를 사용한 화학 기계적 연마로 수행할 수 있다.
화학 기계적 연마 장비는 예컨대 하부 베이스; 하부 베이스의 상면에 회전 가능하게 제공되는 플레이튼(platen); 플레이튼 상에 배치되는 연마 패드; 패드 컨디셔너; 연마 패드에 인접하게 배치되어 연마 패드에 연마 슬러리를 공급하기 위한 적어도 하나의 연마 슬러리 공급 장치를 포함할 수 있다.
플레이튼은 하부 베이스의 표면에서 회전 가능하게 제공될 수 있다. 예컨대 플레이튼은 하부 베이스 내에 배치된 모터로부터 회전 동력을 전달 받을 수 있다. 이에 따라 플레이튼은 플레이튼의 표면과 수직한 가상의 회전축을 기준으로 회전할 수 있다. 가상의 회전축은 하부 베이스의 표면과 수직할 수 있다.
플레이튼은 액체가 주입되고 배출될 수 있는 하나 이상의 공급라인을 구비할 수 있다. 물은 공급라인을 통해 플레이튼 내부로 주입 및 배출될 수 있으며, 주입된 물에 의해 플레이튼의 온도를 조절할 수 있다. 예컨대 냉각수는 공급라인을 통해 플레이튼 내부로 주입 및 배출될 수 있으며, 이에 따라 과열된 플레이튼의 온도를 낮출 수 있다. 예컨대 고온의 물(hot water)은 공급라인을 통해 플레이튼 내부로 주입 및 배출될 수 있으며, 이에 따라 플레이튼의 온도 상승을 유도할 수 있다.
연마 패드는 플레이튼에 의해 지지되도록 플레이튼의 표면에 위치할 수 있다. 연마 패드는 플레이튼과 함께 회전할 수 있다. 연마 패드는 거칠게 형성된 연마면을 가질 수 있다. 이러한 연마면은 반도체 기판(10)과 직접 접촉하여 반도체 기판(10)의 표면을 기계적으로 연마할 수 있다. 연마 패드는 다수의 미공(microspace)을 가진 다공성 재질 있을 수 있으며 다수의 미공은 연마 슬러리를 수용할 수 있다.
패드 컨디셔너는 연마 패드와 인접하게 배치될 수 있으며 연마 공정이 수행되는 동안 반도체 기판(10)의 표면이 효과적으로 연마되도록 연마면의 상태를 유지할 수 있다.
연마 슬러리 공급 장치는 연마 패드와 인접하게 배치될 수 있으며, 연마 패드에 연마 슬러리를 공급할 수 있다. 연마 슬러리 공급 장치는 연마 공정 중에 연마 패드 위로 연마 슬러리를 공급할 수 있는 노즐(nozzle)과 노즐에 소정의 전압을 인가할 수 있는 전압 공급 유닛을 포함할 수 있다. 전압 공급 유닛으로부터 인가된 전압에 의해 노즐 내의 연마 슬러리를 하전시켜 연마 패드를 향해 토출될 수 있다. 연마 슬러리 공급 장치는 전술한 연마 슬러리를 공급할 수 있다.
화학 기계적 연마는 예컨대 반도체 기판(10)과 연마 패드를 마주하도록 배치하는 단계, 반도체 기판(10)과 연마 패드 사이에 연마 슬러리 공급 장치로부터 전술한 연마 슬러리를 공급하는 단계, 그리고 반도체 기판(10)의 표면과 연마 패드를 접촉시켜 연마를 수행하는 단계에 의해 수행될 수 있다.
일 예로, 연마 슬러리는 반도체 기판 내의 금속 배선과 같은 도전체를 연마하기 위하여 사용될 수 있으며, 예컨대 구리(Cu), 텅스텐(W) 또는 이들의 합금과 같은 도전체를 연마하기 위하여 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 연마 슬러리를 공급하는 단계는 예컨대 약 10ml/min 내지 100ml/min의 속도로 공급할 수 있으며, 예컨대 약 2㎕ 내지 10㎕의 유량(flow rate)으로 공급할 수 있다.
연마를 수행하는 단계는 반도체 기판(10)의 표면과 연마 패드를 접촉시키고 회전시켜 기계적 마찰에 의해 수행될 수 있다. 예컨대 연마를 수행하는 단계에서 약 1psi 내지 5psi의 압력이 인가될 수 있다.
일 예로, 금속층(40)과 매립된 금속층(40a)이 텅스텐을 포함할 때, 연마 슬러리에 의한 텅스텐의 에칭 속도(etching rate, ER)에 대한 텅스텐의 연마 속도(material removal rate, MRR)의 비율은 높을수록 좋으며, 예컨대 약 1 이상, 약 2 이상, 약 3 이상, 약 4 이상, 약 5 이상, 약 6 이상, 약 7 이상, 약 8 이상, 약 9 이상, 약 10 이상, 약 11 이상, 약 12 이상, 약 13 이상, 약 14 이상, 약 15 이상, 약 16 이상, 약 17 이상, 약 18 이상, 약 19 이상, 약 20 이상일 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1 내지 20, 약 2 내지 20, 약 3 내지 20, 약 3 내지 19, 약 3 내지 18, 약 3 내지 17일 수 있다.
상기와 같은 에칭 속도에 대한 연마 속도의 비율을 가짐으로써 금속 배선의 에칭 속도를 감소시켜, 연마 공정 후에 반도체 기판의 평탄도를 확보하고 리세스 등의 문제를 해결할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 　다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
합성예: 수산화 플러렌의 합성
높이 약 100mm, 지름 약 50mm의 비즈밀용 용기(vessel)에 1/3 부피 정도 비즈를 채우고 여기에 플러렌(C60)(Nanom purple ST, Frontier Carbon 사) 1g, 분산제(폴리아크릴산, Mw 1800, Merck 사) 0.5g/L 및 물 100g을 넣는다. 비즈는 평균입경 500㎛의 지르코니아 비즈 50g, 평균입경 5mm의 지르코니아 비즈 50g 및 평균입경 10mm의 지르코니아 비즈 50g을 포함한다.
이어서 용기를 40시간 회전시킨 후 샘플을 꺼내어 입자 지름을 측정한다. 입자 지름은 동적광산란(Dynamic Light Scattering)형 입도분포계인 Zeta-Potential & Particle Size Analyzer ELS-Z(오오츠카 전자)를 사용하여 측정한다.
이어서 샘플의 입자 지름이 100nm 이하가 된 것을 확인한 후 여기에 30wt% 과산화수소수 100g을 첨가하고 비즈를 제거한다. 이어서 샘플을 약 70℃에서 8일 동안 교반하여 수산화 플러렌 분산액을 제조한다.
수산화 플러렌의 입경은 동적광산란형 입도분포계(Zeta-Potential & Particle Size Analyzer ELS-Z)를 사용하여 측정한다.
수산화 플러렌의 히드록시기 평균 개수는 적외변환분광(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR) 방법으로 평가하며 수산화 플러렌의 질량 스펙트럼의 가장 높은 피크들(peaks) 중 둘의 평균값으로부터 구한다.
그 결과 평균입경 2.5nm이고 수산기 평균 개수 36인 C60(OH)36로 표현되는 수산화 플러렌이 제조되었음을 확인한다.
제조예
제조예 1
합성예에서 얻은 C60(OH)36로 표현되는 수산화 플러렌 0.1 중량%, 과산화수소수 2.4 중량%, 말산 0.04 중량%, 질산철 0.0031 중량%, L-아르기닌 (N/O=2.0) 0.1 중량%가 되도록 물에 넣고 혼합한 후, 질산을 넣어 pH를 1.8로 조절한 연마 슬러리 100g을 제조한다. 여기서 LUMO는 자외선 광전자 분광법(XPS, Quantum 2000, PHI社)을 사용하여 측정된 값이고, N/O는 화합물 내에 포함된 산소(O)에 대한 질소(N)의 원자비율이다.
제조예 2
수산화 플러렌 0.1 중량% 대신 수산화 플러렌 0.2 중량%을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 연마 슬러리를 제조한다.
제조예 3
수산화 플러렌 0.1 중량% 대신 수산화 플러렌 0.02 중량%을 사용하고, L-아르기닌을 0.03 중량%를 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 연마 슬러리를 제조한다.
제조예 4
수산화 플러렌 0.1 중량% 대신 수산화 플러렌 0.02 중량%을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 연마 슬러리를 제조한다.
제조예 5
수산화 플러렌 0.1 중량% 대신 수산화 플러렌 0.02 중량%을 사용하고 L-아르기닌 0.1 중량% 대신 글리신(LUMO: 4.83 eV, N/O=0.5) 과 L-아르기닌을 7:1의 중량비로 혼합하여 0.1 중량%가 되도록 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 연마 슬러리를 제조한다.
제조예 6
L-아르기닌 대신 라이신(LUMO: 4.93 eV, N/O=1.0) 을 사용한 것을 제외하고는 제조예 5와 동일한 방법으로 연마 슬러리를 제조한다.
제조예 7
글리신과 L-아르기닌 대신 글리신과 글루타민(LUMO: 4.90 eV, N/O=0.67) 을 1:1.4의 중량비로 혼합하여 0.1 중량%가 되도록 사용한 것을 제외하고 제조예 5와 동일한 방법으로 연마 슬러리를 제조한다.
제조예 8
글루타민 대신 글루탐산(LUMO: 4.48 eV, N/O=0.25) 을 사용한 것을 제외하고는 제조예 7과 동일한 방법으로 연마 슬러리를 제조한다.
제조예 9
L-아르기닌 대신 라이신을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 연마 슬러리를 제조한다.
제조예 10
L-아르기닌 대신 시스테인(LUMO: 5.23 eV, N/O=0.5) 을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 연마 슬러리를 제조한다.
제조예 11
L-아르기닌 대신 글리신을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 연마 슬러리를 제조한다.
비교제조예 1
L-아르기닌을 포함하지 않은 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 연마 슬러리를 제조한다.
평가 I
연마속도(MRR: Material Removal Rate)와 에칭속도(ER: Etch Rate)를 다음의 조건으로 연마하여 평가한다.
연마 장치: MA-200e (Musashino Denshi 사)
피연마체:
(1) 연마속도 측정을 위한 웨이퍼: 실리콘 기판 상에 두께 1.5㎛의 텅스텐(W) 막을 형성한 20mm×20mm의 웨이퍼를 준비한다.
(2) 에칭속도 측정을 위한 시편: 20mm×20mm의 텅스텐(일함수: 4.63eV) 패턴 시편을 준비한다. 이 시편은 0.20㎛의 폭의 텅스텐 라인 및 텅스텐 라인간의 간격이 폭 0.20㎛인 실리콘 산화물 스페이서 라인으로 구성되어 있다.
(3) 연마 패드: IC1000 (KPX 社)
(4) 연마 정반 회전 수: 90rpm
(5) 연마 패드 회전 수: 90rpm
(6) 연마액 공급 방법: 연마 패드 위에 200ml의 연마 슬러리를 올려두고 연마를 진행함.
(7) 연마 압력: 14kPa
(8) 연마 온도: 25℃
연마 속도는 5분 동안 연마를 실시하고 연마 전후의 텅스텐(W) 막의 두께를 전기 저항치로부터 환산하여 구하고, 속도 환산하는 방법으로 산출하고, 에칭 속도는 상기 연마 후 시편의 변화된 무게를 측정하여 텅스텐의 에칭량으로 환산하는 방법으로 산출한다.
그 결과는 표 1과 같다
연마속도(nm/min) 에칭 속도(nm/min) 연마속도/에칭속도
제조예 1 2.23 0.59 3.78
제조예 2 3.65 0.54 6.76
제조예 3 3.00 0.81 3.45
제조예 4 4.00 0.21 16.70
제조예 5 5.09 0.74 6.88
제조예 6 7.1 2.11 3.36
제조예 7 6.69 2.24 2.99
제조예 8 7.55 2.43 3.11
제조예 9 3.7 1.02 3.62
제조예 10 8.4 2.47 3.40
제조예 11 16.7 5.41 3.09
비교제조예 1 6.9 18.7 0.37
표 1을 참고하면, 제조예에 따른 연마 슬러리를 사용하여 텅스텐(W) 막의 연마를 진행하는 경우 비교제조예에 따른 연마 슬러리를 사용하는 경우보다 에칭 속도가 감소된 것을 확인할 수 있으며, 에칭 속도에 대한 연마 속도의 비율이 양호한 것을 확인할 수 있다. 또한, 제조예에 따른 연마 슬러리를 사용하여 텅스텐(W)막의 연마를 진행하는 경우, 피연마 금속인 텅스텐(W)와 연마 슬러리 내 포함된 양전하성 작용기를 가진 화합물의 LUMO 에너지 준위의 차이가 작을수록 높은 연마속도를 보이는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 권리범위에 속하는 것이다.
10: 반도체 기판
20: 층간 절연막
20a: 트렌치
30: 배리어층
40: 금속층
40a: 매립된 금속층
50: 캡핑층

Claims (23)

  1. 플러렌 유도체, 그리고
    적어도 하나의 양전하성 작용기를 가진 화합물
    을 포함하는 연마 슬러리.
  2. 제1항에서,
    상기 플러렌 유도체는 적어도 하나의 음전하성 작용기를 가진 연마 슬러리.
  3. 제2항에서,
    상기 음전하성 작용기는 히드록시기, 카르보닐기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 설페이트기, 설프히드릴기, 및 포스페이트기에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 연마 슬러리.
  4. 제1항에서,
    상기 플러렌 유도체는 하기 화학식 1로 표현되는 연마 슬러리:
    [화학식 1]
    Cx(OH)y
    (여기서, x는 60, 70, 74, 76, 또는 78이고, y는 12 내지 44이다).
  5. 제1항에서,
    상기 플러렌 유도체의 평균 입경은 10 nm 미만인 연마 슬러리.
  6. 제1항에서,
    상기 적어도 하나의 양전하성 작용기를 가진 화합물은 4.3 eV 이상 5.3 eV 이하의 LUMO 에너지 준위를 가지는 연마 슬러리.
  7. 제1항에서,
    상기 양전하성 작용기는 질소 함유 작용기를 포함하는 연마 슬러리.
  8. 제7항에서,
    상기 질소 함유 작용기는 아미노기, 니트로기, 2차 아민기, 3차 아민기, 4차 암모늄기, 디아민기, 폴리아민기, 아조기, 아마이드기 및 질소 함유 헤테로고리기 중 적어도 하나를 포함하는 연마 슬러리.
  9. 제7항에서,
    상기 양전하성 작용기를 가진 화합물은 산소 함유 작용기를 더 포함하며,
    상기 양전하성 작용기를 가진 화합물이 포함하는 산소(O)에 대한 질소(N)의 원자비율은 0.25 이상인 연마 슬러리.
  10. 제9항에서,
    상기 산소 함유 작용기는 히드록시기, 에스터기, 카보닐기 및 카복실산기 중 적어도 하나를 포함하는 연마 슬러리.
  11. 제1항에서,
    상기 양전하성 작용기를 가진 화합물은 적어도 둘의 양전하성 작용기를 가진 연마 슬러리.
  12. 제1항에서,
    상기 양전하성 작용기를 가진 화합물은 류신, 라이신, 메티오닌, 발린, 세린, 시스테인, 시스틴, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파트산, 알라닌, 오르니틴, 이소류신, 트레오닌, 티로신, 글루타민, 글루탐산, 글리신, 히스티딘, 페닐알라닌, 프롤린, 유레아, 또는 베타인 중 적어도 하나를 포함하는 연마 슬러리.
  13. 제1항에서,
    상기 양전하성 작용기를 가진 화합물은 하나의 양전하성 작용기를 포함하는 제1 화합물 및 둘 이상의 양전하성 작용기를 포함하는 제2 화합물을 포함하는 연마 슬러리.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 화합물은 류신, 메티오닌, 발린, 세린, 시스테인, 아스파트산, 알라닌, 이소류신, 트레오닌, 티로신, 글루탐산, 글리신, 페닐알라닌, 프롤린, 또는 베타인 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제2 화합물은 라이신, 시스틴, 아르기닌, 아스파라긴, 오르니틴, 글루타민, 히스티딘, 또는 유레아 중 적어도 하나를 포함하는 연마 슬러리.
  15. 제13항에서,
    상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물은 1:3 내지 10:1의 중량비로 포함되는 연마 슬러리.
  16. 제1항에서,
    상기 양전하성 작용기를 가진 화합물은 물에서 양전하성을 가진 연마 슬러리.
  17. 제1항에서,
    상기 플러렌 유도체는 상기 연마 슬러리에 대하여 0.001 중량% 내지 5 중량%로 포함되고,
    상기 양전하성 작용기를 가진 화합물은 상기 연마 슬러리에 대하여 0.001 중량% 내지 1 중량%로 포함되는 연마 슬러리.
  18. 제1항에서,
    상기 연마 슬러리의 pH는 1.0 내지 7.0인 연마 슬러리.
  19. 제1항에서,
    산화제, 킬레이트제, 계면활성제, 분산제, 산도 조절제, 용매 또는 이들의 조합을 더 포함하는 연마 슬러리.
  20. 반도체 기판과 연마 패드를 마주하도록 배치하는 단계;
    상기 반도체 기판과 상기 연마 패드 사이에 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 연마 슬러리를 공급하는 단계; 및
    상기 반도체 기판의 표면과 상기 연마 패드를 접촉시켜 연마를 수행하는 단계
    를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  21. 제20항에서,
    상기 연마 슬러리는 상기 반도체 기판 내의 금속 배선을 연마하는 반도체 소자의 제조 방법.
  22. 제21항에서,
    상기 금속 배선은 텅스텐을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  23. 제22항에서,
    상기 텅스텐의 에칭 속도에 대한 상기 텅스텐의 연마 속도의 비율은 2 이상인 반도체 소자의 제조 방법.
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