KR20220012132A - 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 방법 - Google Patents
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Abstract
극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상의 용매; 연마제; 및 살생물제를 포함하고, 상기 연마제는 질소 개수가 2개인 실란, 질소 개수가 3개인 실란 중 1종 이상으로 개질된 실리카를 포함하고, 상기 살생물제는 화학식 3의 화합물을 포함하는 것인, 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 곰팡이 및/또는 세균 등을 포함하는 미생물에 대한 조성물의 안정성을 개선하고 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 속도와 평탄성을 개선한 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 방법에 관한 것이다.
기판의 표면을 연마(또는 평탄화)하기 위한 화학적 기계적 연마(CMP) 슬러리 조성물 및 방법은 관련 기술 분야에 공지되어 있다. 반도체 기판 상의 금속 층 (예컨대, 텅스텐)을 연마하기 위한 연마 조성물은 수용액 중에 현탁된 연마제 입자 및 화학적 촉진제, 예컨대 산화제, 촉매 등을 포함할 수 있다.
CMP 슬러리 조성물로 금속층을 연마하는 공정은 초기 금속층만을 연마하는 단계, 금속층과 배리어층을 연마하는 단계, 금속, 배리어층과 산화막을 연마하는 단계로 진행된다. 이중 금속층, 배리어층과 산화막을 연마하는 단계에서 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마 조성물이 사용되는데, 금속층과 산화막이 적절한 연마 속도로 연마되어야 우수한 연마 평탄화를 달성할 수 있다.
한편, CMP 슬러리 조성물은 제조 직후 바로 사용할 수도 있지만 제조, 이송 등에 의해 제조 직후에 바로 사용할 수 없는 것이 대부분이다. 이때 저장 기간 동안 CMP 슬러리 조성물에서 미생물 번식이 있을 경우 CMP 슬러리 조성물의 여과 시 필터 막힘이 있고, 반도체 제조 설비 자체가 오염이 되어 공정성이 떨어질 수 있다.
본 발명의 목적은 곰팡이 및/또는 세균 등을 포함하는 미생물에 대한 조성물의 안정성이 개선된 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마 시 연마 속도와 평탄성을 개선한 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물은 극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상의 용매; 연마제; 및 살생물제(biocide)를 포함하고, 상기 연마제는 질소 개수가 2개인 실란, 질소 개수가 3개인 실란 중 1종 이상으로 개질된 실리카를 포함하고, 상기 살생물제는 하기 화학식 3의 화합물을 포함한다:
[화학식 3]
(상기 화학식 3에서,
R은 탄소(C) 또는 2가 유기기이고,
X4는 할로겐 또는 할로겐 함유 1가 유기기,
X5는 시아노기(-C≡N), 니트로기(-NO2), 시아노기 함유 1가 유기기 또는 니트로기 함유 1가 유기기,
Y6, Y7은 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 7 내지 20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴옥시기 또는 -C(=O)-NZ1Z2(여기에서, Z1, Z2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴기)이다).
본 발명의 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 방법은 본 발명의 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 텅스텐 패턴 웨이퍼를 연마하는 단계를 포함한다.
본 발명은 곰팡이 및/또는 세균 등을 포함하는 미생물에 대한 조성물의 안정성이 개선된 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하였다.
본 발명은 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마 시 연마 속도와 평탄성을 개선한 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하였다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된"에서 "치환된"은 해당 작용기 중 1개 이상의 수소 원자가 수산기, 할로겐, 탄소 수 1 내지 10의 알킬기 또는 할로알킬기, 탄소 수 2 내지 10의 알케닐기 또는 할로알케닐기, 탄소 수 2 내지 10의 알키닐기 또는 할로알키닐기, 탄소 수 3 내지 10의 시클로알킬기, 탄소 수 3 내지 10의 시클로알케닐기, 탄소 수 6 내지 30의 아릴기, 탄소 수 7 내지 30의 아릴알킬기, 탄소 수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소 수 6 내지 30의 아릴옥시기, 아미노기, 시아노기, 니트로기 또는 티올기 중 어느 하나로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서, "1가의 유기기"는 1가의 지방족 탄화수소기, 1가의 지환족 탄화수소기 또는 1가의 방향족 탄화수소기를 의미할 수 있다.
본 명세서에서, "1가의 지방족 탄화수소기"는 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 선형 또는 분지형의 알킬기, 바람직하게는 탄소 수 1 내지 10, 더 바람직하게는 탄소 수 1 내지 5의 알킬기가 될 수 있다.
본 명세서에서, "1가의 지환족 탄화수소기"는 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 시클로알킬기, 바람직하게는 탄소 수 3 내지 10, 더 바람직하게는 탄소 수 3 내지 5의 시클로알킬기가 될 수 있다.
본 명세서에서, "1가의 방향족 탄화수소기"는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 7 내지 30의 아릴알킬기, 바람직하게는 탄소 수 6 내지 10의 아릴기, 탄소 수 7 내지 10의 아릴알킬기가 될 수 있다.
본 명세서에서, "2가의 유기기"는 2가의 지방족 탄화수소기, 2가의 지환족 탄화수소기 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 의미할 수 있다.
본 명세서에서, "2가의 지방족 탄화수소기", "2가의 지환족 탄화수소기" 또는 "2가의 방향족 탄화수소기"는 상술한 "1가 지방족 탄화수소기", "1가 지환족 탄화수소기", "1가 방향족 탄화수소기"가 각각 2가 형태로 변형된 것을 의미한다.
예를 들면, "2가의 지방족 탄화수소기"는 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 선형 또는 분지형의 알킬렌기, 바람직하게는 탄소 수 1 내지 10, 더 바람직하게는 탄소 수 1 내지 5의 알킬렌기; "2가의 지환족 탄화수소기" 는 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 시클로알킬렌기, 바람직하게는 탄소 수 3 내지 10, 더 바람직하게는 탄소 수 3 내지 5의 시클로알킬렌기; "2가의 방향족 탄화수소기"는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 30의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 7 내지 30의 아릴알킬렌기, 바람직하게는 탄소 수 6 내지 10의 아릴렌기, 탄소 수 7 내지 10의 아릴알킬렌기가 될 수 있다.
본 명세서에서 수치 범위 기재 시 "X 내지 Y"는 X 이상 Y 이하를 의미한다.
본 발명자는 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물에 질소 개수가 2개인 실란, 질소 개수가 3개인 실란 중 1종 이상으로 개질된 실리카를 연마제로 포함시켜 텅스텐 패턴 웨이퍼에 대한 연마 속도와 평탄성을 개선하였다. 또한, 본 발명자는 상기 조성물에 하기에서 서술되는 화학식 3의 화합물을 살생물제(biocide)로 추가로 포함시켜 살생물 효과를 얻고 상기 연마제에 의한 연마 속도 및 평탄성 개선 효과의 저하가 없도록 하였다.
본 발명의 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마용 CMP 슬러리 조성물(이하, "CMP 슬러리 조성물"이라고 함)은 극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상의 용매; 연마제; 및 살생물제를 포함하고, 상기 연마제는 질소 개수가 2개인 실란, 질소 개수가 3개인 실란 중 1종 이상으로 개질된 실리카를 포함하고, 상기 살생물제는 하기 화학식 3의 화합물을 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 CMP 슬러리 조성물 중 구성 성분에 대해 상세하게 설명한다.
극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상의 용매는 텅스텐 패턴 웨이퍼를 연마제로 연마 시 마찰을 줄여줄 수 있다. 극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상은 물(예를 들면 초순수 또는 탈이온수), 유기 아민, 유기 알코올, 유기 알코올아민, 유기 에테르, 유기 케톤 등이 될 수 있다. 바람직하게는 초순수 또는 탈이온수가 사용될 수 있다. 극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상의 용매는 CMP 슬러리 조성물 중 잔량으로 포함될 수 있다.
연마제
연마제는 절연층 막(예: 실리콘 산화막)과 텅스텐 패턴 웨이퍼를 높은 연마 속도로 연마할 수 있다.
연마제는 질소 개수가 2개인 실란, 질소 개수가 3개인 실란 중 1종 이상으로 개질된 실리카를 포함한다. 상기 개질된 실리카는 구형 또는 비구형의 입자로서, 1차 입자의 평균 입경(D50)이 10nm 내지 200nm, 구체적으로 20nm 내지 180nm, 더 구체적으로 30nm 내지 150nm가 될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 연마 대상인 절연층 막과 텅스텐 패턴 웨이퍼에 대한 연마 속도를 높일 수 있고, 연마 후 표면 결함(스크래치 등)이 발생하지 않을 수 있다.
상기 "평균 입경(D50)"은 당업자에게 알려진 통상의 입경을 의미하고, 연마제를 중량 기준으로 최소부터 최대 순서로 분포시켰을 때 50 중량%에 해당되는 입자의 입경을 의미한다.
연마제 예를 들면 질소 개수가 2개인 실란, 질소 개수가 3개인 실란 중 1종 이상으로 개질된 실리카는 CMP 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.01 중량% 내지 10 중량%, 더 바람직하게는 0.05 중량% 내지 5 중량%, 가장 바람직하게는 0.1 중량% 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 절연층 막과 텅스텐 패턴 웨이퍼를 충분한 연마 속도로 연마할 수 있고, 스크래치가 발생하지 않게 할 수 있고, 실리카의 분산 안정성이 좋을 수 있다.
연마제는 질소 개수가 2개인 실란, 질소 개수가 3개인 실란 중 1종 이상으로 개질된 실리카를 포함한다. 상기 개질된 실리카는 비개질된 실리카 또는 질소 개수가 1개인 아미노 실란으로 개질된 실리카 대비 연마 속도와 평탄성을 현저하게 개선할 수 있고 스크래치도 낮출 수 있다. 또한, 상기 개질된 실리카는 종래 강산성 대비 pH가 높은 약산성의 pH 범위에서도 높은 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 속도를 구현할 수 있다.
상기 개질된 실리카는 표면에 양 전하를 구비하며, 10mV 내지 60mV의 표면 전위를 가질 수 있다. 상기 범위에서, 평탄성 개선 효과 및 연마 후 결함 개선 효과를 얻을 수 있다.
일 구체예에서, 실리카는 하기 상술되는 질소 개수가 2개인 아미노 실란, 질소 개수가 3개인 아미노 실란 중 1종 이상으로 개질될 수 있다.
질소 개수가 2개인 실란, 질소 개수가 3개인 실란 중 1종 이상으로 개질된 실리카는 비개질된 실리카에 개질하고자 하는 화합물, 그의 양이온 또는 그의 염을 첨가한 후 소정 시간 반응시킴으로써 수행될 수 있다. 비개질된 실리카는 콜로이달 실리카, 흄드 실리카 중 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 콜로이달 실리카를 포함할 수 있다.
질소 개수가 2개인 실란
질소 개수가 2개인 실란은 하기 화학식 1의 화합물, 하기 화학식 1의 화합물로부터 유래되는 양이온 또는 하기 화학식 1의 화합물의 염을 포함한다:
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서,
X1, X2, X3은 각각 독립적으로, 수소, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 7 내지 20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴옥시기이고,
X1, X2, X3 중 적어도 어느 하나는 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴옥시기이고,
Y1, Y2는 각각 독립적으로 2가의 지방족 탄화수소기, 2가의 지환족 탄화수소기 또는 2가의 방향족 탄화수소기이고,
R1, R2, R3은 각각 독립적으로 수소, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 1가의 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 1가의 지환족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 30의 1가의 방향족 탄화수소기이다).
일 구체예에서, 연마제는 상기 화학식 1의 화합물로 개질된 실리카를 포함한다.
바람직하게는, 상기 화학식 1에서, X1, X2, X3은 각각 독립적으로 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기이고, X1, X2, X3 중 적어도 하나는 수산기 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기이다. 더 바람직하게는, 상기 화학식 1에서, X1, X2, X3은 수산기 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기이다. 이를 통해 실리카에 화학식 1의 화합물이 더 안정적으로 결합됨으로써 연마제의 수명을 늘릴 수 있다.
바람직하게는, Y1, Y2는 각각 독립적으로 2가의 지방족 탄화수소기, 더 바람직하게는 탄소 수 1 내지 5의 알킬렌기가 될 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 1에서, R1, R2, R3은 각각 독립적으로 수소가 되어, 상기 화학식 1은 아미노기(-NH2) 함유 실란이 될 수 있다.
예를 들면, 상기 화학식 1의 화합물은 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필트리에톡시실란, 아미노에틸아미노프로필메틸디메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필메틸디에톡시실란, 아미노에틸아미노메틸트리에톡시실란, 아미노에틸아미노메틸메틸디에톡시실란 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
다른 구체예에서, 연마제는 상기 화학식 1의 화합물로부터 유래된 양이온으로 개질된 실리카를 포함한다.
상기 화학식 1의 화합물로부터 유래된 양이온은 상기 화학식 1에서 2개의 질소 중 하나 이상에 수소 또는 치환기가 추가로 결합됨으로써 형성되는 양이온을 의미한다. 상기 양이온은 1가 양이온 내지 2가의 양이온이 될 수 있다. 예를 들면, 상기 양이온은 하기 화학식 1-1 내지 하기 화학식 1-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
(상기 화학식 1-1 내지 1-3에서, X1, X2, X3, Y1, Y2, R1, R2, R3은 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하고,
R4, R5는 각각 독립적으로 수소, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 1가의 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 1가의 지환족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 30의 1가의 방향족 탄화수소기이다).
또 다른 구체예에서, 연마제는 상기 화학식 1의 화합물의 염으로 개질된 실리카를 포함한다. 상기 화학식 1의 화합물의 염은 상술한 화학식 1의 화합물로부터 유래된 양이온과 음이온의 중성 염을 의미한다.
상기 양이온은 상술 화학식 1-1 내지 화학식 1-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 상기 음이온은 할로겐 음이온(예: F-, Cl-, Br-, I-); 탄산 음이온(예: CO3 2-, HCO3 -), 초산 음이온(CH3COO-), 구연산 음이온(HOC(COO-)(CH2COO-)2) 등의 유기산 음이온; 질소 함유 음이온(예: NO3 -, NO2 -); 인 함유 음이온(예: PO4 3-, HPO4 2-, H2PO4 -); 황 함유 음이온(예: SO4 2-, HSO4 -); 시아나이드 음이온(CN-) 등을 들 수 있다.
질소 개수가 3개인 실란
질소 개수가 3개인 실란은 하기 화학식 2의 화합물, 하기 화학식 2의 화합물로부터 유래되는 양이온 또는 하기 화학식 2의 화합물의 염을 포함한다:
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서,
X1, X2, X3은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하고,
Y3, Y4, Y5는 각각 독립적으로 단일 결합, 2가의 지방족 탄화수소기, 2가의 지환족 탄화수소기 또는 2가의 방향족 탄화수소기이고,
R6, R7, R8, R9는 각각 독립적으로 수소, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 1가의 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 1가의 지환족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 30의 1가의 방향족 탄화수소기이다).
일 구체예에서, 연마제는 상기 화학식 2의 화합물로 개질된 실리카를 포함한다.
바람직하게는, 상기 화학식 2에서, X1, X2, X3은 각각 독립적으로 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기이고, X1, X2, X3 중 적어도 하나는 수산기 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기이다. 더 바람직하게는, 상기 화학식 2에서, X1, X2, X3은 수산기 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기이다. 이를 통해 실리카에 화학식 2의 화합물이 더 안정적으로 결합됨으로써 연마제의 수명을 늘릴 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 2에서 Y3, Y4, Y5는 각각 독립적으로 2가의 지방족 탄화수소기, 더 바람직하게는 탄소 수 1 내지 5의 알킬렌기가 될 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 2에서, R6, R7, R8, R9는 각각 독립적으로 수소가 되어, 상기 화학식 2는 아미노기(-NH2) 함유 실란이 될 수 있다.
예를 들면, 상기 화학식 2의 화합물은 디에틸렌트리아미노프로필트리메톡시실란, 디에틸렌트리아미노프로필트리에톡시실란, 디에틸렌트리아미노프로필메틸디메톡시실란, 디에틸렌트리아미노프로필메틸디에톡시실란, 디에틸렌트리아미노메틸메틸디에톡시실란 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
다른 구체예에서, 연마제는 상기 화학식 2의 화합물로부터 유래된 양이온으로 개질된 실리카를 포함한다. 이를 통해 개질된 실리카는 표면에 양 전하를 구비하게 됨으로써 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 속도를 개선하면서도 평탄성과 스크래치를 개선할 수 있다.
상기 화학식 2의 화합물로부터 유래된 양이온은 상기 화학식 2에서 질소에 수소 또는 치환기가 결합됨으로써 형성되는 양이온을 의미한다. 상기 양이온은 1가 내지 3가의 양이온이 될 수 있다. 예를 들면, 상기 양이온은 하기 화학식 2-1 내지 하기 화학식 2-7 중 어느 하나로 표시될 수 있다:
[화학식 2-1]
[화학식 2-2]
[화학식 2-3]
[화학식 2-4]
[화학식 2-5]
[화학식 2-6]
[화학식 2-7]
(상기 화학식 2-1 내지 2-7에서, X1, X2, X3, Y3, Y4, Y5, R6, R7, R8, R9는 각각 상기 화학식 2에서 정의한 바와 동일하고,
R10, R11, R12는 각각 독립적으로 수소, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 1가의 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 1가의 지환족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 30의 1가의 방향족 탄화수소기이다).
또 다른 구체예에서, 연마제는 상기 화학식 2의 화합물의 염으로 개질된 실리카를 포함한다. 상기 화학식 2의 화합물의 염은 상술한 화학식 2의 화합물로부터 유래된 양이온과 음이온의 중성 염을 의미한다.
상기 양이온은 상술 화학식 2-1 내지 화학식 2-7 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 상기 음이온은 상기 화학식 1의 염 부분에서 상술된 바와 동일 또는 이종의 음이온을 포함할 수 있다.
살생물제
CMP 슬러리 조성물은 상술한 개질된 실리카를 연마제로 포함함으로써 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 속도를 높이고 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마 면의 평탄성을 개선할 수 있다. 그런데, 상술한 개질된 실리카로 인하여 CMP 슬러리 조성물은 pH가 강산성에서 약산성으로 높아짐에 따라 상기 조성물은 곰팡이 및/또는 세균 등을 포함하는 미생물의 성장으로 인하여 안정성이 낮아진다는 문제점이 있었다. 이러한 문제점은 반도체 제조 공정에서 상기 조성물의 여과 시 필터 막힘을 일으킬 수 있고 반도체 제조 설비를 오염시킬 수 있다.
본 발명자는 하기 화학식 3의 화합물을 살생물제로 포함시켜 곰팡이 및/또는 세균 등을 포함하는 미생물의 성장을 억제함과 동시에, 개질된 실리카로 인한 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 속도 및 평탄성 개선 효과가 저하되지 않아서 살생물제를 첨가하지 않는 경우 대비 실질적으로 동일한 수준으로 연마 성능을 유지할 수 있음을 확인하였다.
[화학식 3]
(상기 화학식 3에서, R은 탄소(C) 또는 2가 유기기이고,
X4는 할로겐 또는 할로겐 함유 1가 유기기,
X5는 시아노기(-C≡N), 니트로기(-NO2), 시아노기 함유 1가 유기기 또는 니트로기 함유 1가 유기기,
Y6, Y7은 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 7 내지 20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴옥시기 또는 -C(=O)-NZ1Z2(여기에서, Z1, Z2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴기)이다).
일 구체예에서, 상기 화학식 3에서 할로겐은 F, Cl, Br 또는 I이고, 바람직하게는 Br일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 화학식 3의 R에서 2가 유기기는 탄소 수 2 내지 10의 선형 또는 분지형의 알킬렌기 또는 탄소 수 6 내지 10의 아릴렌기가 될 수 있다.
일 구체예에서, 상기 화학식 3에서 1가 유기기는 탄소 수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소 수 6 내지 20의 아릴기가 될 수 있다.
바람직하게는, 살생물제는 하기 화학식 4의 화합물을 포함할 수 있다:
[화학식 4]
(상기 화학식 4에서,
X4, X5는 각각 상기 화학식 3에서 정의된 바와 동일하고,
Y8, Y9는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기 또는 -C(=O)-NZ1Z2(여기에서, Z1, Z2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴기)이다).
일 구체예에서, 상기 화학식 4에서 Y8, Y9는 각각 독립적으로 할로겐, 시아노기, 니트로기, 수산기, 시아노기 치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기, 니트로기 치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기, 할로겐 치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기, 수산기 치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기, 또는 -C(=O)-NZ1Z2(여기에서, Z1, Z2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴기)이다)가 될 수 있다.
화학식 3에서 X4, X5, Y6, Y7, 화학식 4에서 X4, X5, Y6, Y7은 각각 본원 발명의 효과가 구현되도록 조절될 수 있다.
화학식 3의 화합물은 하기 화학식 7 내지 하기 화학식 9 중 1종 이상을 포함할 수 있다:
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
화학식 3 또는 화학식 4의 화합물은 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 제조되거나 상업적으로 시판되는 제품으로 사용될 수 있다.
살생물제는 CMP 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.001 중량% 내지 0.5 중량%, 더 바람직하게는 0.001 중량% 내지 0.1 중량%, 가장 바람직하게는 0.01 중량% 내지 0.1 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 CMP 조성물의 연마 속도 및 평탄성을 개선하고 곰팡이 및/또는 세균 등의 미생물의 성장을 차단할 수 있다.
CMP 슬러리 조성물은 산화제, 촉매, 유기산 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
산화제는 텅스텐 패턴 웨이퍼를 산화시켜 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마가 용이하도록 할 수 있다.
산화제는 무기 과화합물, 유기 과화합물, 브롬산 또는 그의 염, 질산 또는 그의 염, 염소산 또는 그의 염, 크롬산 또는 그의 염, 요오드산 또는 그의 염, 철 또는 그의 염, 구리 또는 그의 염, 희토류 금속 산화물, 전이 금속 산화물, 중크롬산 칼륨 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 "과화합물"은 하나 이상의 과산화기(-O-O-)를 포함하거나 최고 산화 상태의 원소를 포함하는 화합물이다. 바람직하게는 산화제로 과화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면 과화합물은 과산화수소, 과요오드화칼륨, 과황산칼슘, 페리시안칼륨 중 하나 이상, 바람직하게는 과산화수소일 수 있다. 바람직하게는, 산화제는 연마 직전에 CMP 슬러리 조성물에 포함될 수 있다.
산화제는 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.05 중량% 내지 10 중량%, 더 바람직하게는 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 속도를 향상시킬 수 있다.
촉매는 철 이온 화합물, 철 이온 착화합물, 그의 수화물 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
철 이온 화합물, 철 이온 착화합물, 그의 수화물 중 1종 이상은 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 속도를 향상시킬 수 있다.
철 이온 화합물은 철 3가 양이온 함유 화합물을 포함할 수 있다. 철 3가 양이온 함유 화합물은 철 3가 양이온이 수용액 상태에서 자유 양이온으로 존재하는 화합물이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 철 3가 양이온 함유 화합물은 염화철(FeCl3), 질산철(Fe(NO3)3), 황산철(Fe2(SO4)3) 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
철 이온 착화합물은 철 3가 양이온 함유 착화합물을 포함할 수 있다. 철 3가 양이온 함유 착화합물은 철 3가 양이온이 수용액 상태에서 카르복실산류, 인산류, 황산류, 아미노산류, 아민류 중 1종 이상의 작용기를 갖는 유기 화합물 또는 무기 화합물과 반응하여 형성된 화합물 또는 그의 염을 포함할 수 있다. 상기 유기 화합물 또는 무기 화합물은 시트레이트, 암모늄 시트레이트, 파라톨루엔술폰산(pTSA), PDTA(1,3-propylenediaminetetraacetic acid), EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid), DTPA(diethylenetriaminepentaacetic acid), NTA(nitrilotriacetic acid), EDDS(ethylenediamine-N,N'-disuccinic acid) 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 철 3가 양이온 함유 착화합물의 구체적인 예로서는 구연산철(ferric citrate), 구연산철의 암모늄염(ferric ammonium citrate), Fe(III)-pTSA, Fe(III)-PDTA, Fe(III)-EDTA 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
촉매 예를 들면 철 이온 화합물, 철 이온의 착화합물, 그의 수화물 중 1종 이상은 CMP 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.001 중량% 내지 5 중량%, 더 바람직하게는 0.001 중량% 내지 1 중량%, 가장 바람직하게는 0.001 중량% 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 텅스텐 막의 연마 속도를 높일 수 있다.
유기산은 말론산, 말레산, 말산 등의 카르복시산이나 글리신, 이소류신, 류신, 페닐알라닌, 메티오닌, 트레오닌, 트립토판, 발린, 알라닌, 아르기닌, 시스테인, 글루타민, 히스티딘, 프롤린, 세린, 티로신, 리신 등의 아미노산일 수 있다.
유기산은 CMP 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.01 중량% 내지 10 중량%, 더 바람직하게는 0.01 중량% 내지 5 중량%, 가장 바람직하게는 0.01 중량% 내지 1 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마 시 이로젼과 돌출을 동시에 개선할 수 있다.
CMP 슬러리 조성물은 pH가 3 내지 6, 바람직하게는 4 내지 6, 더 바람직하게는 5 내지 6이 될 수 있다. 본 발명은 상술한 개질된 실리카를 연마제로 사용함으로써 종래 강산성 대비 약산성의 pH에서도 높은 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 속도를 구현할 수 있다.
CMP 슬러리 조성물은 상기 pH를 맞추기 위해 pH 조절제를 더 포함할 수도 있다.
pH 조절제는 무기산 예를 들면 질산, 인산, 염산, 황산 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 유기산 예를 들면 pKa 값이 6 이하인 유기산으로 예를 들면 초산, 프탈산 중 1종 이상을 포함할 수 있다. pH 조절제는 염기 예를 들면 암모니아수, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 탄산나트륨, 탄산칼륨 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
CMP 슬러리 조성물은 계면활성제, 분산제, 개질제, 표면활성제 등의 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 상기 조성물 중 0.001 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.001 중량% 내지 1 중량%, 더 바람직하게는 0.001 중량% 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 연마 속도에 영향을 주지 않으면서 첨가제 효과를 구현할 수 있다.
본 발명의 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 방법은 본 발명의 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 텅스텐 패턴 웨이퍼를 연마하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
(1) 개질 전의 연마제: 평균 입경(D50)이 120nm인 콜로이달 실리카(Fuso, PL-7)
(2) pH 조절제: 질산 또는 암모니아수
실시예 1
상기 개질 전의 연마제의 고형분 함량당 0.04mmol에 해당하는 하기 화학식 5의 화합물과 상기 개질 전의 연마제를 혼합하고 pH 2.5 및 25℃에서 72시간 동안 반응시켜, 하기 화학식 5의 화합물로 개질된 실리카를 제조하였다.
[화학식 5]
CMP 슬러리 조성물 총 중량에 대하여, 연마제로서 상기 개질된 실리카 1.5 중량%, 유기산으로서 말론산 0.03 중량%, 글리신 0.15 중량%, 철 이온 함유 화합물로서 질산철 구수화물 0.001 중량%, 에틸렌디아민테트라아세트산 디암모늄염 0.001 중량%, 살생물제로서 하기 화학식 7의 화합물 0.01 중량%를 함유하고 나머지는 탈이온수를 포함시켜 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다. pH 조절제를 사용하여 CMP 슬러리 조성물의 pH를 5.5로 조절하였다. 산화제로서 과산화수소가 전체 CMP 슬러리 조성물에 대하여 0.3 중량%가 되도록 연마 직전에 혼합하였다.
실시예 2
상기 개질 전의 연마제의 고형분 함량당 0.04mmol에 해당하는 하기 화학식 6의 화합물과 상기 개질 전의 연마제를 혼합하고 pH 2.5 및 25℃에서 72시간 동안 반응시켜, 하기 화학식 6의 화합물로 개질된 실리카를 제조하였다.
[화학식 6]
상기 개질된 실리카를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
실시예 3 내지 실시예 5
실시예 1에서 살생물제의 종류 및/또는 함량을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서 살생물제로서 화학식 7의 화합물을 포함시키지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 2 내지 비교예 6
실시예 1에서 살생물제의 종류 및 함량을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
실시예, 비교예에서 사용된 살생물제를 하기에 나타내었다.
화학식 7: 1,2-디브로모-2,4-디시아노부탄(제조사: 아성정밀화학)
화학식 8: 2,2-디브로모-3-니트릴로프로피온아미드(제조사: Dupont)
화학식 9: 2-브로모-2-니트로프로판-1,3-디올(제조사: Dupont)
화학식 10: 글루타르알데히드(제조사: Dupont)
화학식 11: 페녹시에탄올(제조사: Sigma aldrich)
화학식 12: 2-옥틸-2H-이소티아졸-3-온(제조사:Dupont)
화학식 13: o-페닐페놀(제조사: 아성정밀화학)
화학식 14: 3-아이오도프로피닐부틸카바메이트(제조사: Sigma aldrich)
(1) 실시예, 비교예에서 제조된 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물에 대하여 세균 및 곰팡이 억제력을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
곰팡이 오염 면적과 세균 오염 면적(단위: %) 실시예와 비교예에서 제조한 CMP 슬러리 조성물 1,000g을 2L 플라스크에서 2,000rpm으로 2시간 동안 교반시킨 혼합물을 고압 분산 방법을 이용하여 분산시켰다. 얻은 슬러리를 공극 크기 0.2㎛ 필터를 이용하여 필터하였다.
얻은 샘플에 곰팡이(흑곰팡이)를 오염시킨 후에 샘플 0.5ml를 배양지 Potato Dextrose Agar Medium(PDA 배지, 3M社)에서 10일 동안 40℃에서 배양시켜 배양지 전체 면적에 대하여 생성된 배양균의 총 면적의 비율(%)을 곰팡이 오염 면적으로 계산하였다.
또한, 상기 얻은 샘플에 세균(황색포도상구균, 칸디다균)을 오염시킨 후에 샘플 0.5ml를 배양지 Plate Count Agar Medium(PCA 배지, 3M社)에서 10일 동안 40℃에서 배양시켜 배양지 전체 면적에 대하여 생성된 배양균의 총 면적의 비율(%)을 세균 오염 면적으로 계산하였다.
(2) 실시예에서 제조한 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물에 대하여 하기의 연마 평가 조건으로 연마 평가를 하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[연마 평가 조건]
1. 연마기: Reflexion LK 300mm(AMAT社)
2. 연마 조건
- 연마 패드: VP3100/Rohm and Haas 社
- Head 속도: 35rpm
- Platen 속도: 33rpm
- 연마 압력: 1.5psi
- Retainer Ring Pressure: 8psi
- 슬러리 유량: 250ml/분
- 연마 시간: 60초
3. 연마 대상
- 상업적으로 입수가능한 텅스텐 패턴 웨이퍼(MIT 854, 300mm)를 사용
- 텅스텐 연마용 CMP 슬러리 STARPLANAR7000(삼성SDI社)과 탈이온수를 1:2 중량비로 혼합한 후 만들어진 혼합액에 대해 상기 혼합액 중량의 2%에 해당하는 과산화수소를 추가한 혼합액으로 상기 텅스텐 패턴 웨이퍼를 Reflexion LK300mm 연마기에 IC1010/SubaIV Stacked(Rodel社) 연마 패드로 Head 속도 101rpm, Platen 속도 33rpm, 연마 압력 2psi, Retainer Ring Pressure 8psi, 혼합액 유량 250ml/분 조건으로 60초간 1차 연마하였다. 이를 통해 텅스텐 금속막층을 제거하여 옥사이드/금속 패턴이 드러나게 하였다.
4. 분석 방법
상대 Oxide 연마 속도(단위: %): 상기 연마 조건으로 평가 시 연마 전후의 막 두께 차이를 광간섭두께측정기(Reflectometer)로 환산하여 Oxide 연마 속도(단위: Å/분)를 구하였다.
비교예 1의 조성물은 Oxide 연마 속도가 120Å/분으로 나왔다.
상대 Oxide 연마 속도는 (실시예, 비교예의 조성물 적용 시 Oxide 연마 속도)/(비교예 1의 조성물 적용 시 Oxide 연마 속도) x 100으로 계산하였다.
상대 평탄성(단위: %): 상기 연마 조건을 이용하여 실시예, 비교예에서 제조한 CMP 슬러리 조성물로 연마한 후 패턴의 프로파일을 InSight CAP Compact Atomic Profiler(bruker社)로 측정하였다. 이로젼(단위: Å)은 연마한 웨이퍼의 0.18/0.18㎛ 패턴 영역에서 peri oxide와 cell oxide 높이 차이로 계산하였다. 스캔 속도는 100㎛/초, 스캔 길이는 2mm로 하였다.
비교예 1의 조성물은 이로젼이 50Å으로 나왔다.
상대 평탄성은 (실시예, 비교예의 조성물 적용 시 이로젼)/(비교예 1의 조성물 적용 시 이로젼) x 100으로 계산하였다.
| 아미노기 함유 실란 | 살생물제 | 곰팡이 오염 면적 | 세균 오염 면적 (황색포도상구균) |
세균 오염 면적 (칸디다균) |
상대 Oxide 연마 속도 | 상대 평탄성 | ||
| 종류 | 함량 (중량%) |
|||||||
| 실시예 1 | 화학식 5 | 화학식 7 | 0.01 | <1% | <1% | <1% | 101 | 102 |
| 실시예 2 | 화학식 6 | 화학식 7 | 0.01 | <1% | <1% | <1% | 99 | 100 |
| 실시예 3 | 화학식 5 | 화학식 7 | 0.05 | <1% | <1% | <1% | 99 | 103 |
| 실시예 4 | 화학식 5 | 화학식 8 | 0.03 | <1% | <1% | <1% | 96 | 98 |
| 실시예 5 | 화학식 5 | 화학식 9 | 0.05 | <1% | <1% | <1% | 102 | 96 |
| 비교예 1 | 화학식 5 | - | - | 52% | 24% | 29% | 100 | 100 |
| 비교예 2 | 화학식 5 | 화학식 10 | 0.1 | <1% | <1% | <1% | 77 | 294 |
| 비교예 3 | 화학식 5 | 화학식 11 | 0.5 | <1% | <1% | <1% | 110 | 307 |
| 비교예 4 | 화학식 5 | 화학식 12 | 0.03 | 22% | 12% | 11% | 92 | 226 |
| 비교예 5 | 화학식 5 | 화학식 13 | 0.05 | <1% | 8% | 9% | 96 | 251 |
| 비교예 6 | 화학식 5 | 화학식 14 | 0.01 | <1% | <1% | <1% | 85 | 456 |
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 곰팡이 및 세균의 성장을 억제하여 곰팡이 및 세균에 대한 조성물의 안정성을 개선하였다. 또한, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 살생물제를 포함하지 않는 경우 대비 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 속도 및 평탄성 개선 효과의 감소가 전혀 없거나 매우 낮았다.
반면에, 살생물제를 함유하지 않는 비교예 1은 곰팡이 및 세균의 성장이 심하여 CMP 조성물로 사용될 수 없었다. 또한, 화학식 3의 살생물제 대신에 다른 종류의 살생물제를 함유하는 비교예 2 내지 비교예 6은 살생물 효과가 작거나 또는 살생물제를 포함하지 않는 경우 대비 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 속도 및 평탄성 개선 효과가 현저하게 감소되었다.
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.
Claims (10)
- 극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상의 용매; 연마제; 및 살생물제(biocide)를 포함하고,
상기 연마제는 질소 개수가 2개인 실란, 질소 개수가 3개인 실란 중 1종 이상으로 개질된 실리카를 포함하고,
상기 살생물제는 하기 화학식 3의 화합물을 포함하는 것인, 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물:
[화학식 3]
(상기 화학식 3에서,
R은 탄소(C) 또는 2가 유기기이고,
X4는 할로겐 또는 할로겐 함유 1가 유기기,
X5는 시아노기(-C≡N), 니트로기(-NO2), 시아노기 함유 1가 유기기 또는 니트로기 함유 1가 유기기,
Y6, Y7은 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 7 내지 20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴옥시기 또는 -C(=O)-NZ1Z2(여기에서, Z1, Z2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴기)이다).
- 제1항에 있어서, 상기 화학식 3의 화합물은 하기 화학식 4의 화합물을 포함하는 것인, 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물:
[화학식 4]
(상기 화학식 4에서,
X4, X5는 각각 상기 화학식 3에서 정의된 바와 동일하고,
Y8, Y9는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기 또는 -C(=O)-NZ1Z2(여기에서, Z1, Z2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴기)이다).
- 제1항에 있어서, 상기 화학식 3의 화합물은 하기 화학식 7 내지 하기 화학식 9 중 1종 이상을 포함하는 것인, 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물:
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
.
- 제1항에 있어서, 상기 살생물제는 상기 조성물 중 0.001 중량% 내지 1 중량%로 포함되는 것인, 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물은 pH가 3 내지 6인 것인, 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 질소 개수가 2개인 실란은 하기 화학식 1의 화합물, 하기 화학식 1의 화합물로부터 유래되는 양이온 또는 하기 화학식 1의 화합물의 염을 포함하는 것인, 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물:
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서,
X1, X2, X3은 각각 독립적으로, 수소, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 7 내지 20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴옥시기이고,
X1, X2, X3 중 적어도 어느 하나는 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴옥시기이고,
Y1, Y2는 각각 독립적으로 2가의 지방족 탄화수소기, 2가의 지환족 탄화수소기 또는 2가의 방향족 탄화수소기이고,
R1, R2, R3은 각각 독립적으로 수소, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 1가의 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 1가의 지환족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 30의 1가의 방향족 탄화수소기이다).
- 제1항에 있어서, 상기 질소 개수가 3개인 실란은 하기 화학식 2의 화합물, 하기 화학식 2의 화합물로부터 유래되는 양이온 또는 하기 화학식 2의 화합물의 염을 포함하는 것인, 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물:
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서,
X1, X2, X3은 각각 독립적으로, 수소, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 7 내지 20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴옥시기이고,
X1, X2, X3 중 적어도 어느 하나는 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 20의 아릴옥시기이고,
Y3, Y4, Y5는 각각 독립적으로 단일 결합, 2가의 지방족 탄화수소기, 2가의 지환족 탄화수소기 또는 2가의 방향족 탄화수소기이고,
R6, R7, R8, R9는 각각 독립적으로 수소, 수산기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 1 내지 20의 1가의 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 3 내지 20의 1가의 지환족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소 수 6 내지 30의 1가의 방향족 탄화수소기이다).
- 제1항에 있어서, 상기 조성물은 산화제, 촉매, 유기산 중 1종 이상을 더 포함하는 것인, 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물.
- 제8항에 있어서, 상기 조성물은 상기 연마제 0.001 중량% 내지 20 중량%, 상기 살생물제 0.001 중량% 내지 1 중량%, 상기 산화제 0.01 중량% 내지 20 중량%, 상기 촉매 0.001 중량% 내지 10 중량%, 상기 유기산 0.001 중량% 내지 20 중량%, 및 잔량의 상기 용매를 포함하는 것인, 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 텅스텐 패턴 웨이퍼를 연마하는 단계를 포함하는 것인, 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 방법.
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