WO2018026099A1 - 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 - Google Patents

텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 Download PDF

Info

Publication number
WO2018026099A1
WO2018026099A1 PCT/KR2017/006314 KR2017006314W WO2018026099A1 WO 2018026099 A1 WO2018026099 A1 WO 2018026099A1 KR 2017006314 W KR2017006314 W KR 2017006314W WO 2018026099 A1 WO2018026099 A1 WO 2018026099A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
barrier layer
slurry composition
tungsten barrier
polishing
acid
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/006314
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박한터
공현구
이상미
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 SG11201900740XA priority Critical patent/SG11201900740XA/en
Priority to CN201780048960.7A priority patent/CN109563375B/zh
Priority to JP2019524004A priority patent/JP2019530250A/ja
Priority to EP17837151.4A priority patent/EP3495439A4/en
Priority to US16/323,514 priority patent/US20200157382A1/en
Publication of WO2018026099A1 publication Critical patent/WO2018026099A1/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
    • 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
    • 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
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]

Definitions

  • the present invention relates to a slurry composition for polishing a tungsten barrier layer.
  • the Chemical Mechanical Polishing (CMP) process refers to a process of smoothly polishing a surface of a semiconductor wafer using a slurry containing an abrasive and various compounds while rotating a contact with a polishing pad.
  • CMP slurry can be classified according to the polishing object. There are largely an oxide layer polishing slurry for polishing silicon oxide (SiO 2 ), which is an insulating layer, and a metal polishing slurry for polishing metal layers such as copper, tungsten, and aluminum layers.
  • a CMP process is performed by polishing only an initial metal layer, polishing a metal layer and a barrier layer, and polishing a metal layer, a barrier layer, and an oxide film.
  • the metal layer and the oxide film must be polished together at an appropriate polishing rate to achieve excellent polishing planarization. Due to the distribution shape of the metal layer and the density of the pattern, erosion that is partially excessively polished may occur, or deeper edge over erosion may occur in areas where the pattern density is changed. have.
  • the polishing state of the material to be polished affects the formation of a pattern in a subsequent photographic process.
  • a depth of focus may be generated in a subsequent photographing process. ; DOF)
  • DOF the margin is lowered.
  • the shape defect of the pattern formed in the subsequent process, the disconnection of the wiring pattern, and the like may occur, which may seriously affect the semiconductor device.
  • the present invention is to solve the above-described problems, an object of the present invention, it is possible to remove the defects such as edge over erosion (EOE) and erosion (erosion) and improve the flatness, After the CMP process is progressed to provide a slurry composition for polishing a tungsten barrier layer is uniform polishing state of the tungsten barrier layer.
  • EEE edge over erosion
  • EOR erosion
  • CMP process is progressed to provide a slurry composition for polishing a tungsten barrier layer is uniform polishing state of the tungsten barrier layer.
  • abrasive particles and a sulfur-containing amino acid; provides a tungsten barrier layer polishing slurry composition.
  • the abrasive particles at least one selected from the group consisting of a metal oxide, a metal oxide coated with an organic or inorganic material, and the metal oxide in the colloidal state, the metal oxide is silica, ceria, Zirconia, alumina, titania, barium titania, germania, manganese and magnesia may include at least one selected from the group consisting of.
  • the size of the abrasive particles, 40 nm to 100 nm may be a single size particles or two or more kinds of mixed particles.
  • the abrasive particles may be from 1% to 10% by weight of the slurry composition for polishing the tungsten barrier layer.
  • the sulfur-containing amino acid is cysteine, methionine, cystine, thiocysteine, taurine, taurocholic acid, N-acylmethyltaurine, gencolic acid, cystathionine, S- allylcysteine, lanthionine, ethio It may include at least any one selected from the group consisting of nin, S- adenosylmethionine, glutathione and N-acetylcysteine.
  • the sulfur-containing amino acid may be from 0.001% by weight to 1% by weight in the slurry composition for polishing the tungsten barrier layer.
  • it may further include at least one selected from the group consisting of a corrosion inhibitor, a pH buffer and an oxidizing agent.
  • the corrosion inhibitor glycine, arginine, cysteine, glutamine, ethylenediaminetetraacetic acid, diethylamine, triethylamine, pyrrolidine, trimethylamine, cyclopropylethylmethylamine, ethylenediamine, iminodiacetic acid, Alanine, valine, clotamic acid, aspartic acid, asparagine, serine, threonine, methionine, histidine, phenylalanine, lysine, hydroxyethyliminodiacetic acid, diethylenetriamine pentaacetic acid, N- [2-acetamido] -2- It may include at least one selected from the group consisting of imino diacetic acid, dimethylamine, diethylamine, and taurine.
  • the corrosion inhibitor may be from 0.001% to 1% by weight of the slurry composition for polishing the tungsten barrier layer.
  • the pH buffer agent ammonium phosphate (ammonium phosphate), ammonium hydrogen phosphate (ammonium hydrogen phosphate), ammonium dihydrogen phosphate (ammonium dihydrogen phosphate), ammonium hydroxide (ammonium hydroxide), ammonium acetate, Ammonium borate, ammonium oxalate, dibasic ammonium citrate, tribasic ammonium citrate, ammonium carbamate, dibasic ammonium citrate and dibasic ammonium citrate Tribasic ammonium citrate (tribasic ammonium citrate) may include at least one selected from the group consisting of.
  • the pH buffer agent may be from 0.005% by weight to 0.2% by weight of the slurry composition for polishing the tungsten barrier layer.
  • the oxidizing agent hydrogen peroxide, urea hydrogen peroxide, urea, percarbonate, periodic acid, periodate, perchloric acid, perchlorate, perbromic acid, perbromate, perborate, perborate, permanganate, permanganate, peroxide
  • the oxidant may be from 0.01% by weight to 5% by weight of the slurry composition for polishing the tungsten barrier layer.
  • the pH of the slurry composition for polishing tungsten barrier layer may be in the range of 1 to 5.
  • abrasive particles and sulfur-containing amino acids having a smaller size than conventional abrasive particles by adding abrasive particles and sulfur-containing amino acids having a smaller size than conventional abrasive particles, a portion between a patterned portion and a portion where the pattern is not formed is added. It is possible to minimize the step difference, thereby improving edge over erosion (EOE) and erosion (erosion).
  • EEE edge over erosion
  • 1 is a graph illustrating a polishing state according to a pattern density after polishing a tungsten barrier layer.
  • Figure 2 shows the result of measuring the occurrence of edge over erosion (EOE) according to the pattern density after polishing using the tungsten barrier layer polishing slurry composition of the embodiment of the present invention and the polishing slurry compositions of Comparative Examples 1 and 2 It is a graph.
  • EOE edge over erosion
  • abrasive particles and a sulfur-containing amino acid; provides a tungsten barrier layer polishing slurry composition.
  • Edge over erosion (EOE) and erosion cause differences in the thickness of the wiring layer, resulting in uneven operation of the device, and tight control of the depth of focus (DOF) margin in subsequent photolithography processes. It causes difficulties that must be done.
  • abrasive particles and sulfur-containing amino acids having a smaller size than conventional abrasive particles by adding abrasive particles and sulfur-containing amino acids having a smaller size than conventional abrasive particles, a portion between a patterned portion and a portion where the pattern is not formed is added. It is possible to minimize the step difference, thereby improving edge over erosion (EOE) and erosion.
  • EEE edge over erosion
  • the abrasive particles at least one selected from the group consisting of a metal oxide, a metal oxide coated with an organic or inorganic material, and the metal oxide in the colloidal state, the metal oxide is silica, ceria, Zirconia, alumina, titania, barium titania, germania, manganese and magnesia may include at least one selected from the group consisting of.
  • the size of the abrasive particles may be a single size particles or two or more mixed particles of 40 nm to 100 nm to improve the edge over erosion (EOE) phenomenon. If the size of the abrasive particles is less than 40 nm may lead to over-polishing of the tungsten metal film, over 100 nm may result in over-polishing of the insulating film, dishing, surface defects, it is difficult to control the polishing rate. Edge over erosion (EOE) phenomenon can be improved by using a particle size smaller than the size of the abrasive particles included in the polishing slurry than the conventional.
  • the abrasive particles may be from 1% to 10% by weight of the slurry composition for polishing the tungsten barrier layer. If the abrasive particles are less than 1% by weight in the slurry composition for polishing the tungsten barrier layer, there is a problem in that the polishing rate is reduced. Particle adsorption may result in surface defects.
  • the sulfur-containing amino acid, by the protective film effect on the tungsten metal film can improve the edge over erosion (EOE) phenomenon occurring at the interface between the region of high and low tungsten pattern density have.
  • EOE edge over erosion
  • the sulfur-containing amino acid is cysteine, methionine, cystine, thiocysteine, taurine, taurocholic acid, N-acylmethyltaurine, jencholic acid, cystathionine, S-allylcysteine, lanthionine, ethionine, S- It may include at least one selected from the group consisting of adenosylmethionine, glutathione and N-acetylcysteine.
  • cysteine, methionine, cystine are not particularly limited and consist of L-cysteine, DL-cysteine, D-cysteine, L-methionine, DL-methionine, D-methionine, L-cystine, DL-cystine and D-cystine It may include at least one selected from the group.
  • the sulfur-containing amino acid may be from 0.001% by weight to 1% by weight in the slurry composition for polishing the tungsten barrier layer.
  • the content of the sulfur-containing amino acid is less than 0.001% by weight, it is difficult to expect a role as an edge over erosion (EOE) development improver, when the content of more than 1% by weight may cause a decrease in the polishing rate of the tungsten barrier film.
  • EOE edge over erosion
  • the slurry composition for polishing the tungsten barrier layer may be to improve the edge over erosion (EOE) of the tungsten barrier layer.
  • EOE edge over erosion
  • a speed in the range of 10 ⁇ m / s to 30 ⁇ m / s, rate in the range of 10 Hz to 30 Hz And edge over erosion of the tungsten barrier layer having a line width of 10 ⁇ m and a pattern density of 30%, measured at a force condition ranging from 1 mg to 5 mg. EOE) value may be less than 200 Hz.
  • the depth of focus is generally set to 200 mW, and the tungsten barrier layer polishing slurry composition according to an embodiment of the present invention maintains the polishing rate of the tungsten barrier layer and provides edge over erosion. It was confirmed that the step by (EOE) can be controlled to 200 kPa or less.
  • it may further include at least one selected from the group consisting of a corrosion inhibitor, a pH buffer and an oxidizing agent.
  • the corrosion inhibitor glycine, arginine, cysteine, glutamine, ethylenediaminetetraacetic acid, diethylamine, triethylamine, pyrrolidine, trimethylamine, cyclopropylethylmethylamine, ethylenediamine, iminodiacetic acid, Alanine, valine, clotamic acid, aspartic acid, asparagine, serine, threonine, methionine, histidine, phenylalanine, lysine, hydroxyethyliminodiacetic acid, diethylenetriamine pentaacetic acid, N- [2-acetamido] -2- It may include at least one selected from the group consisting of imino diacetic acid, dimethylamine, diethylamine, and taurine.
  • the corrosion inhibitor may be from 0.001% to 1% by weight of the slurry composition for polishing the tungsten barrier layer in terms of corrosion inhibitory effect, polishing rate and storage stability of the slurry composition. If the corrosion inhibitor is less than 0.001% by weight, it is impossible to control the tungsten film, which may cause surface problems such as dishing and erosion.If the corrosion inhibitor is more than 1% by weight, the polishing of the metal film is lowered, and organic residue remains. May occur.
  • the pH buffer agent is to prevent a sudden change in the pH generated when the abrasive particles are mixed with the dispersion solution and additives, by keeping the pH of the slurry composition for tungsten barrier layer polishing for a long time storage Stability can be improved.
  • the pH buffer agent may play an indirect role to maintain the polishing rate by maintaining the variation of pH of the tungsten barrier layer polishing slurry composition at 0.05 or less for 30 days, and may provide convenience of supply, maintenance and storage. .
  • the pH buffer agent ammonium phosphate (ammonium phosphate), ammonium hydrogen phosphate (ammonium hydrogen phosphate), ammonium dihydrogen phosphate (ammonium dihydrogen phosphate), ammonium hydroxide (ammonium hydroxide), ammonium acetate, Ammonium borate, ammonium oxalate, dibasic ammonium citrate, tribasic ammonium citrate, ammonium carbamate, dibasic ammonium citrate and dibasic ammonium citrate Tribasic ammonium citrate (tribasic ammonium citrate) may include at least one selected from the group consisting of.
  • the pH buffer agent may be from 0.005% by weight to 0.2% by weight of the slurry composition for polishing the tungsten barrier layer. If the pH buffer agent is less than 0.005% by weight of the slurry composition for polishing the tungsten barrier layer, there is a fear that the pH buffer agent may not serve as a pH buffer agent. If the pH buffer agent exceeds 0.2% by weight, the polishing rate may be increased and the dispersibility of the abrasive particles may be increased. There is a risk of causing defects such as scratches on the tungsten barrier layer surface.
  • the oxidant may include a material to remove metal electrons and increase the valence, and to facilitate the removal of the oxide film on the surface of the tungsten barrier layer during polishing can achieve a high polishing rate.
  • the oxidizing agent hydrogen peroxide, urea hydrogen peroxide, urea, percarbonate, periodic acid, periodate, perchloric acid, perchlorate, perbromic acid, perbromate, perborate, perborate, permanganate, permanganate, peroxide
  • the oxidant may be from 0.01% by weight to 5% by weight of the slurry composition for polishing the tungsten barrier layer.
  • the oxidizing agent is less than 0.01% by weight in the tungsten barrier layer polishing slurry composition, the oxidizing power is so weak that the polishing rate and etching rate for the tungsten barrier layer may be lowered. Since the oxide film is hard, the polishing is not performed smoothly, and the oxide film is grown so that the topology is poor due to corrosion and erosion of tungsten.
  • Tungsten barrier layer polishing slurry composition in order to prevent corrosion of the metal or polishing machine, and to implement a pH range in which metal oxidation easily occurs, hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, bromic acid, iodic acid , Formic acid, malonic acid, maleic acid, oxalic acid, acetic acid, adipic acid, citric acid, adipic acid, acetic acid, propionic acid, fumaric acid, lactic acid, salicylic acid, pimelic acid, benzoic acid, succinic acid, phthalic acid, butyric acid, glutaric acid, glutamic acid, Acidic materials including at least one selected from the group consisting of glycolic acid, lactic acid, aspartic acid, tartaric acid and salts thereof; And at least one selected from the group consisting of ammonia, ammonium methyl propanol (AMP), tetra methyl ammonium hydroxide
  • the pH of the slurry composition for polishing tungsten barrier layer may be in the range of 1 to 5 in consideration of the polishing rate, dispersion stability and the like.
  • the pH of the tungsten barrier layer polishing slurry composition is out of the above range, the polishing rate of the tungsten barrier layer is lowered, and defects such as erosion, etching, dishing, and surface imbalance are generated, resulting in an uneven surface roughness.
  • the pH can be adjusted by the addition of the pH adjuster.
  • a single size colloidal silica abrasive grain having a particle size of 65 nm 1.5% by weight of a single size colloidal silica abrasive grain having a particle size of 65 nm, 0.02% by weight of cysteine as a sulfur-containing amino acid, 0.016% by weight of glycine as a corrosion inhibitor, 0.03% by weight of ammonium phosphate as a pH buffer % And 0.3% by weight of hydrogen peroxide as the oxidizing agent and then titrated to pH 2.5 using nitric acid to prepare a slurry composition for tungsten barrier layer polishing.
  • a slurry composition was prepared in the same manner as in Example, except that Cysteine was not added as a sulfur-containing amino acid.
  • a slurry composition was prepared in the same manner as in Example, except that colloidal silica abrasive particles having a size of 150 nm were added and Cysteine was not added as a sulfur-containing amino acid.
  • tungsten barrier layer polishing slurry composition of the embodiment of the present invention and the polishing slurry compositions of Comparative Examples 1 and 2 having a pattern density of 10%, 30%, 50%, 70%, 90% under the following polishing conditions Tungsten wafers were polished.
  • polishing equipment 300 mm ST-01
  • Wafer pressure 3 psi
  • a tungsten wafer having a pattern density of 10%, 30%, 50%, 70%, 90% after polishing using the tungsten barrier layer polishing slurry composition of the embodiment of the present invention and the polishing slurry compositions of Comparative Examples 1 and 2 was prepared.
  • Edge over erosion (EOE) was measured under the following measurement conditions.
  • FIG. 1 is a graph illustrating a polishing state according to a pattern density after polishing a tungsten barrier layer.
  • an erosion is shown in which the patterned region B is lower than the peripheral region A in which the pattern is not formed due to the difference in polishing rate.
  • the erosion edge over erosion (EOE) appears more than the amount of erosion appeared at the boundary between the unpatterned area (A) and the patterned area (B).
  • Table 1 shows the results of measuring the occurrence of edge over erosion (EOE) according to the pattern density after polishing using the tungsten barrier layer polishing slurry composition of the embodiment of the present invention and the polishing slurry compositions of Comparative Examples 1 and 2 It is shown.
  • the pattern density 10% means a pattern in which line patterns and spaces are alternately arranged in width 10:90
  • the pattern density 50% means a pattern in which line patterns and spaces are alternately arranged in width 50:50.
  • FIG. 2 is a graph showing the results of measuring the occurrence of edge over erosion (EOE) according to the pattern density after polishing using the tungsten barrier layer polishing slurry composition of the embodiment of the present invention and the polishing slurry composition of the comparative example.
  • EOE edge over erosion

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물은, 연마입자; 및 황-함유 아미노산;을 포함하고, 엣지 오버 이로젼(edge over erosion; EOE)을 개선하는 것일 수 있다.

Description

텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물
본 발명은 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물에 관한 것이다.
화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishg; CMP) 공정은 반도체 웨이퍼 표면을 연마 패드에 접촉하여 회전 운동을 하면서 연마제와 각종 화합물들이 함유된 슬러리를 이용하여 평탄하게 연마하는 공정을 말한다. CMP 슬러리는 연마 대상에 따라 분류할 수 있다. 크게는 절연층인 산화 실리콘(SiO2) 등을 연마하는 산화막(oxide layer) 연마용 슬러리와, 구리, 텅스텐, 알루미늄 층 등의 금속층을 연마하는 금속 연마용 슬러리가 있다. 금속 연마용 슬러리로 금속층을 연마하는 공정의 경우 초기 금속층만을 연마하는 단계, 금속층과 배리어층을 연마하는 단계, 금속층, 베리어층과 산화막을 연마하는 단계로 CMP 공정이 진행된다. 이 중 제일 마지막 단계인 금속층, 배리어층과 산화막을 연마하는 단계에서는 금속층과 산화막이 적절한 연마속도로 함께 연마되어야 우수한 연마 평탄화를 달성할 수 있다. 금속층의 분포 형태와 패턴의 밀도 등으로 인하여 부분적으로 과도하게 연마되는 이로젼(erosion)이 발생하거나, 패턴 밀도가 변경되는 부분에서 더욱 심화된 엣지 오버 이로젼(Edge Over Erosion; EOE)이 발생할 수 있다. 연마 대상 물질의 연마 상태는 후속의 사진 공정에서 패턴을 형성하는데 영향을 주어 연마 대상 물질의 연마 상태가 불량하여 엣지 오버 이로젼(EOE)이 발생하면, 후속의 사진공정에서 초점심도(Depth Of Focus; DOF) 마진이 낮아지는 요인이 된다. 이로 인하여 후속 공정에서 형성되는 패턴의 형상불량 및 배선 패턴의 끊어짐 등이 발생하여 반도체 장치에 매우 심각한 영향을 줄 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 목적하는 엣지 오버 이로젼(Edge Over Erosion; EOE) 및 이로젼(erosion) 등의 결함을 제거하고 평탄도를 높일 수 있으며, CMP 공정이 진행된 이후 텅스텐 베리어층의 연마 상태가 균일한 텅스텐 베리어층 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 실시예에 따르면, 연마입자; 및 황-함유 아미노산;을 포함하는, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물을 제공한다.
일측에 따르면, 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.
일측에 따르면, 상기 연마입자의 크기는, 40 nm 내지 100 nm인 단일 사이즈 입자 또는 2종 이상의 혼합 입자인 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 연마입자는, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 황-함유 아미노산은, 시스테인, 메티오닌, 시스틴, 티오시스테인, 타우린, 타우로콜산, N-아실메틸타우린, 젠콜산, 시스타티오닌, S-알릴시스테인, 란티오닌, 에티오닌, S-아데노실메티오닌, 글루타티온 및 N-아세틸시스테인으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 황-함유 아미노산은, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 텅스텐 베리어층을 연마한 후, 10 ㎛/s 내지 30 ㎛/s 범위의 스피드(speed), 10 Hz 내지 30 Hz 범위의 속도(rate) 및 1 mg 내지 5 mg 범위의 포스(force) 조건에서 측정한 텅스텐 금속막과 절연막의 선폭이 10 ㎛이고, 패턴 밀도가 30%인 텅스텐 베리어층의 엣지 오버 이로젼(edge over erosion; EOE) 값은 200 Å 미만인 것일 수 있다.
일측에 따르면, 부식방지제, pH 버퍼제 및 산화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 부식방지제는, 글리신, 아르기닌, 시스테인, 글루타민, 에틸렌디아민테트라아세트산, 디에틸아민, 트리에틸아민, 피롤리딘, 트리메틸아민, 시클로프로필에틸메틸아민, 에틸렌디아민, 이미노디아세트산, 알라닌, 발린, 클루탐산, 아스파르트산, 아스파라긴, 세린, 트레오닌, 메티오닌, 히스티딘, 페닐알라닌, 라이신, 히드록시에틸이미노디아세트산, 디에틸렌트리아민 펜타아세트산, N-[2-아세트아미도]-2-이미노디아세트산, 디메틸아민, 디에틸아민, 및 타우린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 부식방지제는, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 pH 버퍼제는, 인산암모늄(ammonium phosphate), 인산 수소 암모늄(ammonium hydrogen phosphate), 인산2수소 암모늄(ammonium dihydrogen phosphate), 수산화암모늄(ammonium hydroxide), 아세트산암모늄(ammonium acetate), 붕산암모늄(ammonium borate), 옥살산암모늄(ammonium oxalate), 구연산2암모늄(dibasic ammonium citrate), 구연산3암모늄(tribasic ammonium citrate), 카르밤산 암모늄(ammonium carbamate), 2염기성 시트르산 암모늄(dibasic ammonium citrate) 및 3염기성 시트르산 암모늄(tribasic ammonium citrate)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 pH 버퍼제는, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.005 중량% 내지 0.2 중량%인 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 산화제는, 과산화수소, 우레아 과산화수소, 우레아, 과탄산염, 과요오드산, 과요오드산염, 과염소산, 과염소산염, 과브롬산, 과브롬산염, 과붕산, 과붕산염, 과망간산, 과망간산염, 과황산염, 브롬산염, 염소산염, 아염소산염, 크롬산염, 요오드산염, 요오드산, 과산화황산암모늄, 벤조일 퍼옥사이드, 칼슘 퍼옥사이드, 바륨 퍼옥사이드, 소듐 퍼옥사이드 및 과산화요소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 산화제는, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물의 pH는, 1 내지 5의 범위를 가지는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물은, 종래에 사용하던 연마입자보다 작은 크기의 연마입자 및 황-함유 아미노산을 첨가함으로써, 패턴이 형성된 부분과 패턴이 형성되지 않은 부분 사이의 단차를 최소화할 수 있어, 엣지 오버 이로젼(edge over erosion; EOE) 및 이로젼(erosion)을 개선할 수 있다.
도 1은 텅스텐 베리어층을 연마한 후 패턴 밀도에 따른 연마 상태를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 및 비교예 1 및 2의 연마 슬러리 조성물을 이용하여 연마한 후 패턴밀도에 따른 엣지 오버 이로젼(EOE)의 발생을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연마입자; 및 황-함유 아미노산;을 포함하는, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물을 제공한다.
엣지 오버 이로젼(EOE) 및 이로젼(erosion)은 배선층의 두께 차이를 유발하여 장치의 동작의 균일도를 떨어뜨리고, 후속의 포토리소그래피 공정에서 초점 심도(Depth Of Focus; DOF) 마진을 엄격하게 제어하여야 하는 어려움을 야기한다. 웨이퍼 상 또는 칩 상의 영역별 패턴밀도에 따른 평탄도의 차이를 제거하기 위하여 추가적인 절연층을 형성하고 이를 평탄화하는 방법도 있으나, 본 발명은 텅스텐 베리어층의 연마 슬러리 조성물을 개선하여 엣지 오버 이로젼(EOE) 및 이로젼 문제를 해결하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물은, 종래에 사용하던 연마입자보다 작은 크기의 연마입자 및 황-함유 아미노산을 첨가함으로써, 패턴이 형성된 부분과 패턴이 형성되지 않은 부분 사이의 단차를 최소화할 수 있어, 엣지 오버 이로젼(edge over erosion; EOE) 및 이로젼을 개선할 수 있다.
일측에 따르면, 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.
일측에 따르면, 상기 연마입자의 크기는, 엣지 오버 이로젼(EOE) 현상을 개선하기 위해 40 nm 내지 100 nm인 단일 사이즈 입자 또는 2종 이상의 혼합 입자인 것일 수 있다. 상기 연마입자의 크기가 40 nm 미만인 경우 텅스텐 금속막질의 과잉연마를 초래할 수 있으며, 100 nm 초과인 경우 절연막질의 과잉 연마가 이루어지고, 디싱, 표면 결함, 연마율 조절이 어려워질 가능성이 있다. 기존보다 연마 슬러리에 포함되는 연마입자 크기보다 작은 크기의 입자를 사용함에 따라 엣지 오버 이로젼(EOE) 현상이 개선될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 연마입자는, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다. 상기 연마입자가 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 1 중량% 미만인 경우 연마 속도가 감소되는 문제가 있고, 10 중량% 초과인 경우 연마속도가 너무 높고, 연마입자 수의 증가로 인하여 표면의 잔류하게 되는 입자 흡착성에 의하여 표면 결함을 발생시킬 수 있다.
일측에 따르면, 상기 황-함유 아미노산은, 텅스텐 금속막질에 대한 보호막 효과를 함으로써 텅스텐 패턴 밀도가 높은 영역과 낮은 영역의 경계면에서 발생되는 엣지 오버 이로젼(edge over erosion; EOE) 현상을 개선할 수 있다.
상기 황-함유 아미노산은, 시스테인, 메티오닌, 시스틴, 티오시스테인, 타우린, 타우로콜산, N-아실메틸타우린, 젠콜산, 시스타티오닌, S-알릴시스테인, 란티오닌, 에티오닌, S-아데노실메티오닌, 글루타티온 및 N-아세틸시스테인으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 상기 시스테인, 메티오닌, 시스틴은 특히 한정되는 것은 아니고, L-시스테인, DL-시스테인, D-시스테인, L-메티오닌, DL-메티오닌, D-메티오닌, L-시스틴, DL-시스틴 및 D-시스틴으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 황-함유 아미노산은, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다. 상기 황-함유 아미노산의 함량이 0.001 중량% 미만인 경우 엣지 오버 이로젼(EOE) 현상 개선제로서의 역할을 기대하기 어려우며, 1 중량%를 초과하는 경우 텅스텐 베리어막의 연마율 저하가 나타날 수 있다.
일측에 따르면, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물은, 텅스텐 베리어층의 엣지 오버 이로젼(edge over erosion; EOE)을 개선하는 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 텅스텐 베리어층을 연마한 후, 10 ㎛/s 내지 30 ㎛/s 범위의 스피드(speed), 10 Hz 내지 30 Hz 범위의 속도(rate) 및 1 mg 내지 5 mg 범위의 포스(force) 조건에서 측정하였고, 라인패턴인 텅스텐 금속막과 절연막의 선폭이 10 ㎛이고, 패턴 밀도가 30%인 텅스텐 베리어층의 엣지 오버 이로젼(edge over erosion; EOE) 값은 200 Å 미만인 것일 수 있다. 일반적으로, 포토리소그래피 공정에서 초점 심도의 허용치는 200 Å으로 설정하는 것이 일반적인데, 본 발명의 일 실시예에 따른 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물은 텅스텐 베리어층의 연마속도를 유지하며 엣지 오버 이로젼(EOE)에 의한 단차를 200 Å 이하로 제어할 수 있음을 확인하였다.
일측에 따르면, 부식방지제, pH 버퍼제 및 산화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 부식방지제는, 글리신, 아르기닌, 시스테인, 글루타민, 에틸렌디아민테트라아세트산, 디에틸아민, 트리에틸아민, 피롤리딘, 트리메틸아민, 시클로프로필에틸메틸아민, 에틸렌디아민, 이미노디아세트산, 알라닌, 발린, 클루탐산, 아스파르트산, 아스파라긴, 세린, 트레오닌, 메티오닌, 히스티딘, 페닐알라닌, 라이신, 히드록시에틸이미노디아세트산, 디에틸렌트리아민 펜타아세트산, N-[2-아세트아미도]-2-이미노디아세트산, 디메틸아민, 디에틸아민, 및 타우린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 부식방지제는, 부식 억제 효과, 연마 속도 및 슬러리 조성물의 저장 안정성 측면에서 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다. 상기 부식방지제가 0.001 중량% 미만인 경우 텅스텐막의 연마제어가 불가능하여 디싱, 이로젼 등의 표면 문제가 발생할 수 있는 문제점이 있고, 1 중량% 초과인 경우 금속막의 연마가 낮아지고, 유기물 잔유물이 남는 문제가 발생할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 pH 버퍼제는, 연마입자가 분산된 용액과 첨가제를 혼합할 때 발생하는 pH의 급격한 변화를 방지하기 위한 것으로서, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물의 pH를 안정하게 유지함으로써 장기 보관 안정성을 높일 수 있다. 상기 pH 버퍼제는, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물의 pH의 변동량이 30일 동안 0.05 이하로 유지되도록 함으로써 연마 속도가 유지되도록 간접적인 역할을 하며 공급, 유지 관리 및 보관의 편리함을 제공할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 pH 버퍼제는, 인산암모늄(ammonium phosphate), 인산 수소 암모늄(ammonium hydrogen phosphate), 인산2수소 암모늄(ammonium dihydrogen phosphate), 수산화암모늄(ammonium hydroxide), 아세트산암모늄(ammonium acetate), 붕산암모늄(ammonium borate), 옥살산암모늄(ammonium oxalate), 구연산2암모늄(dibasic ammonium citrate), 구연산3암모늄(tribasic ammonium citrate), 카르밤산 암모늄(ammonium carbamate), 2염기성 시트르산 암모늄(dibasic ammonium citrate) 및 3염기성 시트르산 암모늄(tribasic ammonium citrate)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 pH 버퍼제는, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.005 중량% 내지 0.2 중량%인 것일 수 있다. 상기 pH 버퍼제가 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.005 중량% 미만인 경우 pH 버퍼제로서의 역할을 수행하지 못할 우려가 있고, 0.2 중량%를 초과하면, 연마율을 상승시킬 수 있으며 연마입자의 분산성을 저하시켜 텅스텐 베리어층 표면의 스크래치 등 결점의 원인이 될 우려가 있다.
일측에 따르면, 상기 산화제는, 금속 전자를 제거하고 원자가를 증가시키는 물질을 포함할 수 있으며, 연마 중 텅스텐 베리어층 표면에 생기는 산화막의 제거를 용이하게 하여 높은 연마속도를 달성할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 산화제는, 과산화수소, 우레아 과산화수소, 우레아, 과탄산염, 과요오드산, 과요오드산염, 과염소산, 과염소산염, 과브롬산, 과브롬산염, 과붕산, 과붕산염, 과망간산, 과망간산염, 과황산염, 브롬산염, 염소산염, 아염소산염, 크롬산염, 요오드산염, 요오드산, 과산화황산암모늄, 벤조일 퍼옥사이드, 칼슘 퍼옥사이드, 바륨 퍼옥사이드, 소듐 퍼옥사이드 및 과산화요소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 산화제는, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다. 상기 산화제가 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 미만인 경우, 산화력이 너무 약하여 텅스텐 베리어층에 대한 연마 속도 및 에칭 속도가 저하될 수 있고, 5 중량% 초과인 경우, 텅스텐 베리어층 표면의 산화막이 하드(hard)해져서 연마가 순조롭게 이루어지지 않고 산화막이 성장하여 텅스텐의 부식과 이로젼으로 인하여 토폴로지가 좋지 않게 되는 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물은, 금속 또는 연마기의 부식을 방지하고, 금속 산화가 쉽게 일어나는 pH 범위를 구현하기 위하여 염산, 인산, 황산, 불산, 브롬산, 요오드산, 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 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 산성 물질; 및 암모니아, AMP(ammonium methyl propanol), TMAH(tetra methyl ammonium hydroxide), 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화마그네슘, 수산화루비듐, 수산화세슘, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 이미다졸로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 염기성 물질;로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 pH 조절제를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물의 pH는 연마 속도, 분산 안정성 등을 고려하여, 1 내지 5의 범위를 가지는 것일 수 있다. 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물의 pH가 상기 범위를 벗어나는 경우, 텅스텐 베리어층의 연마 속도가 저하되고, 이로젼, 에칭, 디싱, 표면 불균형과 같은 결함을 발생시켜 표면의 거칠기가 일정하지 않게 된다. 상기 pH는 상기의 pH 조절제의 첨가에 의해 조정이 가능하다.
이하, 하기 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 그에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
<실시예>
입자크기가 65 nm인 단일 크기의 콜로이달 실리카 연마입자 1.5 중량%, 황-함유 아미노산으로서 시스테인(Cysteine) 0.02 중량%, 부식방지제로서 글리신(Glycine) 0.016 중량%, pH 버퍼제로서 인산암모늄 0.03 중량% 및 산화제로서 과산화수소 0.3 중량%를 혼합한 후 질산을 이용하여 pH 2.5로 적정하여 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물을 제조하였다.
<비교예 1>
황-함유 아미노산으로서 시스테인(Cysteine)을 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예와 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
실시예에서, 150 nm 크기의 콜로이달 실리카 연마입자를 첨가하고, 황-함유 아미노산으로서 시스테인(Cysteine)을 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예와 동일한 방법으로 슬러리 조성물을 제조하였다.
본 발명의 실시예의 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 및 비교예 1 및 2의 연마 슬러리 조성물을 이용하여 하기와 같은 연마조건으로 10%, 30%, 50%, 70%, 90%의 패턴밀도를 가지는 텅스텐 웨이퍼를 연마하였다.
<연마조건>
1. 연마장비: 300 mm ST-01
2. 플레이튼 스피드(platen speed): 100 rpm
3. 캐리어 스피드(carrier speed): 103 rpm
4. 웨이퍼 압력: 3 psi
6. 슬러리 유량(flow rate): 200 ml/min
본 발명의 실시예의 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 및 비교예 1 및 2의 연마 슬러리 조성물을 이용하여 연마한 후 10%, 30%, 50%, 70%, 90%의 패턴밀도를 가지는 텅스텐 웨이퍼를 하기의 측정 조건으로 엣지 오버 이로젼(EOE)을 측정하였다.
도 1은 텅스텐 베리어층을 연마한 후 패턴 밀도에 따른 연마 상태를 설명하기 위한 그래프이다. 도 1을 참조하면, 텅스텐 베리어층을 연마하였을 때, 연마 속도차이에 의해 패턴이 형성된 영역(B)이 패턴이 형성되지 않은 주변의 영역(A)보다 낮아지는 이로젼(erosion)을 나타낸다. 패턴이 형성되지 않은 영역(A)과 패턴이 형성된 영역(B)의 경계에서 이로젼(erosion)이 나타난 만큼보다 더 침식된 엣지 오버 이로젼(EOE)가 나타난다.
<엣지 오버 이로젼(EOE) 측정 조건>
1. 측정장비: KLA-Tencor P-170F
2. 스피드(speed): 20 ㎛/s
3. 속도(rate): 20 Hz
4. 포스(force): 2 mg
하기 표 1은 본 발명의 실시예의 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 및 비교예 1 및 2의 연마 슬러리 조성물을 이용하여 연마한 후 패턴밀도에 따른 엣지 오버 이로젼(EOE)의 발생을 측정한 결과를 나타낸 것이다. 패턴 밀도 10%는 라인 패턴과 스페이스가 폭 10 : 90에서 교대로 배치된 패턴을 의미하고, 패턴 밀도 50%는 라인 패턴과 스페이스가 폭 50 : 50에서 교대로 배치된 패턴을 의미한다.
Figure PCTKR2017006314-appb-I000001
도 2는 본 발명의 실시예의 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 및 비교예의 연마 슬러리 조성물을 이용하여 연마한 후 패턴밀도에 따른 엣지 오버 이로젼(EOE)의 발생을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 2를 참조하면, 비교예 1 및 2의 경우 실시예에 비하여 엣지 오버 이로젼(EOE) 값이 눈에 띄게 증가한 것을 확인할 수 있다. 이 결과를 통하여, 본 발명의 실시예의 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물은 텅스텐 베리어층의 연마속도를 유지하며 이로젼에 의한 단차를 200 Å 이하로 제어할 수 있음을 확인하였다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 제한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 연마입자; 및
    황-함유 아미노산;
    을 포함하는, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  2. 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, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자의 크기는, 40 nm 내지 100 nm인 단일 사이즈 입자 또는 2종 이상의 혼합 입자인 것인, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연마입자는, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 1 중량% 내지 10 중량%인 것인, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 황-함유 아미노산은, 시스테인, 메티오닌, 시스틴, 티오시스테인, 타우린, 타우로콜산, N-아실메틸타우린, 젠콜산, 시스타티오닌, S-알릴시스테인, 란티오닌, 에티오닌, S-아데노실메티오닌, 글루타티온 및 N-아세틸시스테인으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 황-함유 아미노산은, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 1 중량%인 것인, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물을 이용하여 텅스텐 베리어층을 연마한 후, 10 ㎛/s 내지 30 ㎛/s 범위의 스피드(speed), 10 Hz 내지 30 Hz 범위의 속도(rate) 및 1 mg 내지 5 mg 범위의 포스(force) 조건에서 측정한 텅스텐 금속막과 절연막의 선폭이 10 ㎛이고, 패턴 밀도가 30%인 텅스텐 베리어층의 엣지 오버 이로젼(edge over erosion; EOE) 값은 200 Å 미만인 것인, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    부식방지제, pH 버퍼제 및 산화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 더 포함하는, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 부식방지제는, 글리신, 아르기닌, 시스테인, 글루타민, 에틸렌디아민테트라아세트산, 디에틸아민, 트리에틸아민, 피롤리딘, 트리메틸아민, 시클로프로필에틸메틸아민, 에틸렌디아민, 이미노디아세트산, 알라닌, 발린, 클루탐산, 아스파르트산, 아스파라긴, 세린, 트레오닌, 메티오닌, 히스티딘, 페닐알라닌, 라이신, 히드록시에틸이미노디아세트산, 디에틸렌트리아민 펜타아세트산, N-[2-아세트아미도]-2-이미노디아세트산, 디메틸아민, 디에틸아민, 및 타우린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 부식방지제는, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 1 중량%인 것인, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 pH 버퍼제는, 인산암모늄(ammonium phosphate), 인산 수소 암모늄(ammonium hydrogen phosphate), 인산2수소 암모늄(ammonium dihydrogen phosphate), 수산화암모늄(ammonium hydroxide), 아세트산암모늄(ammonium acetate), 붕산암모늄(ammonium borate), 옥살산암모늄(ammonium oxalate), 구연산2암모늄(dibasic ammonium citrate), 구연산3암모늄(tribasic ammonium citrate), 카르밤산 암모늄(ammonium carbamate), 2염기성 시트르산 암모늄(dibasic ammonium citrate) 및 3염기성 시트르산 암모늄(tribasic ammonium citrate)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 pH 버퍼제는, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.005 중량% 내지 0.2 중량%인 것인, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 산화제는, 과산화수소, 우레아 과산화수소, 우레아, 과탄산염, 과요오드산, 과요오드산염, 과염소산, 과염소산염, 과브롬산, 과브롬산염, 과붕산, 과붕산염, 과망간산, 과망간산염, 과황산염, 브롬산염, 염소산염, 아염소산염, 크롬산염, 요오드산염, 요오드산, 과산화황산암모늄, 벤조일 퍼옥사이드, 칼슘 퍼옥사이드, 바륨 퍼옥사이드, 소듐 퍼옥사이드 및 과산화요소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 산화제는, 상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 내지 5 중량%인 것인, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물의 pH는, 1 내지 5의 범위를 가지는 것인, 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물.
PCT/KR2017/006314 2016-08-05 2017-06-16 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물 WO2018026099A1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SG11201900740XA SG11201900740XA (en) 2016-08-05 2017-06-16 Slurry composition for polishing tungsten barrier layer
CN201780048960.7A CN109563375B (zh) 2016-08-05 2017-06-16 钨阻挡层抛光料浆组合物
JP2019524004A JP2019530250A (ja) 2016-08-05 2017-06-16 タングステンバリア層研磨用スラリー組成物
EP17837151.4A EP3495439A4 (en) 2016-08-05 2017-06-16 MUD COMPOSITION FOR POLISHING A TUNGSTEN BARRIER LAYER
US16/323,514 US20200157382A1 (en) 2016-08-05 2017-06-16 Slurry composition for polishing tungsten barrier layer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160099872A KR101833219B1 (ko) 2016-08-05 2016-08-05 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물
KR10-2016-0099872 2016-08-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018026099A1 true WO2018026099A1 (ko) 2018-02-08

Family

ID=61074054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/006314 WO2018026099A1 (ko) 2016-08-05 2017-06-16 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20200157382A1 (ko)
EP (1) EP3495439A4 (ko)
JP (1) JP2019530250A (ko)
KR (1) KR101833219B1 (ko)
CN (1) CN109563375B (ko)
SG (1) SG11201900740XA (ko)
TW (1) TWI651378B (ko)
WO (1) WO2018026099A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110923718A (zh) * 2019-12-12 2020-03-27 广东红日星实业有限公司 一种水溶性精抛液及其制备方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019043819A1 (ja) * 2017-08-30 2019-03-07 日立化成株式会社 スラリ及び研磨方法
US10676647B1 (en) * 2018-12-31 2020-06-09 Cabot Microelectronics Corporation Composition for tungsten CMP
KR20200109549A (ko) 2019-03-13 2020-09-23 삼성전자주식회사 연마 슬러리 및 반도체 소자의 제조 방법
CN111748286A (zh) * 2020-06-30 2020-10-09 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种金属钴抛光液及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002511650A (ja) * 1998-04-10 2002-04-16 フェロー コーポレイション 化学的−機械的金属表面研磨用スラリ
KR100770571B1 (ko) * 2006-06-05 2007-10-26 테크노세미켐 주식회사 텅스텐의 화학적 기계적 연마슬러리 조성물
KR20140079001A (ko) * 2012-12-18 2014-06-26 주식회사 케이씨텍 구리 배리어층 연마용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
KR20140079003A (ko) * 2012-12-18 2014-06-26 주식회사 케이씨텍 구리 배리어층 연마용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
KR20160015908A (ko) * 2014-08-01 2016-02-15 주식회사 케이씨텍 금속막 연마용 슬러리

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6083419A (en) * 1997-07-28 2000-07-04 Cabot Corporation Polishing composition including an inhibitor of tungsten etching
US20030139047A1 (en) * 2002-01-24 2003-07-24 Thomas Terence M. Metal polishing slurry having a static etch inhibitor and method of formulation
JP4027929B2 (ja) * 2004-11-30 2007-12-26 花王株式会社 半導体基板用研磨液組成物
EP2108039A2 (en) * 2006-12-21 2009-10-14 Advanced Technology Materials, Inc. Liquid cleaner for the removal of post-etch residues
JP6028432B2 (ja) * 2012-07-17 2016-11-16 日立化成株式会社 Ｃｍｐ用研磨液、ｃｍｐ用研磨液用貯蔵液及び研磨方法
JP6057706B2 (ja) * 2012-12-28 2017-01-11 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
EP3117450B1 (en) * 2014-03-12 2020-01-08 Cabot Microelectronics Corporation Compositions and methods for cmp of tungsten materials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002511650A (ja) * 1998-04-10 2002-04-16 フェロー コーポレイション 化学的−機械的金属表面研磨用スラリ
KR100770571B1 (ko) * 2006-06-05 2007-10-26 테크노세미켐 주식회사 텅스텐의 화학적 기계적 연마슬러리 조성물
KR20140079001A (ko) * 2012-12-18 2014-06-26 주식회사 케이씨텍 구리 배리어층 연마용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
KR20140079003A (ko) * 2012-12-18 2014-06-26 주식회사 케이씨텍 구리 배리어층 연마용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
KR20160015908A (ko) * 2014-08-01 2016-02-15 주식회사 케이씨텍 금속막 연마용 슬러리

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3495439A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110923718A (zh) * 2019-12-12 2020-03-27 广东红日星实业有限公司 一种水溶性精抛液及其制备方法
CN110923718B (zh) * 2019-12-12 2022-05-06 广东红日星实业有限公司 一种水溶性精抛液及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
SG11201900740XA (en) 2019-02-27
TWI651378B (zh) 2019-02-21
TW201805382A (zh) 2018-02-16
JP2019530250A (ja) 2019-10-17
US20200157382A1 (en) 2020-05-21
KR20180016029A (ko) 2018-02-14
KR101833219B1 (ko) 2018-04-13
EP3495439A4 (en) 2020-07-29
EP3495439A1 (en) 2019-06-12
CN109563375A (zh) 2019-04-02
CN109563375B (zh) 2021-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018026099A1 (ko) 텅스텐 베리어층 연마용 슬러리 조성물
JP3768402B2 (ja) 化学的機械的研磨用スラリー
KR100450985B1 (ko) 화학적 기계적 연마용 슬러리
JP3450247B2 (ja) 金属配線形成方法
KR20020016596A (ko) 연마용 조성물 및 그를 이용한 연마 방법
WO2017200297A1 (ko) 화학-기계적 연마용 슬러리 조성물
KR100406165B1 (ko) 화학적 기계적 연마용 슬러리
JP2006148136A (ja) バリヤ用研磨溶液
WO2013100451A1 (ko) Cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
JP2000133621A (ja) 化学機械研磨組成物
JP3816743B2 (ja) 化学的機械的研磨用スラリー
WO2017052280A1 (ko) Cmp용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법
WO2012091330A2 (ko) 실리콘 질화막의 선택적 연마를 위한 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 실리콘 질화막의 연마 방법
JP3602393B2 (ja) 化学的機械的研磨用スラリー
KR20180061952A (ko) 텅스텐 연마용 슬러리 조성물
US20080116171A1 (en) Method For The Preferential Polishing Of Silicon Nitride Versus Silicon Oxide
WO2015060610A1 (ko) 금속막 연마 슬러리 조성물 및 이를 이용한 금속막 연마 시 발생하는 스크래치의 감소 방법
JPH10163141A (ja) 銅の研磨用組成物
WO2017057906A1 (ko) 유기막 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법
WO2016032145A1 (ko) 연마 슬러리 조성물
WO2017195968A1 (ko) 구리 연마용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
JP4464111B2 (ja) 銅配線研磨用組成物、半導体集積回路表面の研磨方法および半導体集積回路用銅配線の作製方法
JPH1180707A (ja) 研磨用組成物および研磨方法
WO2018004142A1 (ko) 금속막용 cmp 슬러리 조성물 및 연마 방법
WO2023243905A1 (ko) 실리콘 카바이드 웨이퍼용 연마 슬러리 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17837151

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019524004

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017837151

Country of ref document: EP

Effective date: 20190305