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KR100799965B1 - 화학-기계적 연마제 조성물 및 연마 방법 - Google Patents

화학-기계적 연마제 조성물 및 연마 방법 Download PDF

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Publication number
KR100799965B1
KR100799965B1 KR20000039139A KR20000039139A KR100799965B1 KR 100799965 B1 KR100799965 B1 KR 100799965B1 KR 20000039139 A KR20000039139 A KR 20000039139A KR 20000039139 A KR20000039139 A KR 20000039139A KR 100799965 B1 KR100799965 B1 KR 100799965B1
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KR
South Korea
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acid
abrasive
polishing
composition
chemical
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Application number
KR20000039139A
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Inventor
리쑹호
리강후아
예쑤이핑
Original Assignee
에포크 머티리얼 컴퍼니, 리미티드
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Publication date
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Abstract

본 발명은 수성 매질, 연마제 및 연마 촉진제를 포함하는, 반도체 처리에 사용하기 위한 화학-기계적 연마제 조성물을 제공한다. 상기 연마 촉진제는 주로 제거대상이 되는 물질의 제거 속도를 향상시키는 작용을 하고, 하기 화학식 1의 화합물, 그의 산 부가 염 또는 상기 화합물과 염의 둘 이상의 혼합물로부터 선택된다:
Figure 112000014278309-pat00001
상기 식에서,
X 및 Y는 독립적으로 단독의 쌍 전자를 함유하는 원자 또는 원자단이고,
R1 및 R2는 독립적으로 H, 알킬, 아미노, 아미노 알킬 또는 알콕시이다.
본 발명의 화학-기계적 연마제 조성물은 임의로 연마 속도를 추가 향상시키기 위해 산 성분 및/또는 그의 염을 포함한다. 본 발명은 추가로 화학-기계적 연마제 조성물을 사용하여 반도체 웨이퍼 표면을 연마시키는 방법을 제공한다.
화학, 기계적, 연마제, 조성물, 폴리실리콘

Description

화학-기계적 연마제 조성물 및 연마 방법{CHEMICAL-MECHANICAL ABRASIVE COMPOSITION AND METHOD}
도1은 반도체 가공 공정에서 SiO2의 평탄화 공정을 개략적으로 도시한 도면.
도2는 반도체를 제조하기 위한 구리 가공에 사용되는 연마 단계를 개략적으로 도시한 도면.
본 발명은 화학-기계적 연마제 조성물 및 연마 방법에 관한 것이다. 본 발명의 화학-기계적 연마제 조성물은 반도체 웨이퍼의 표면을 연마시키는데 유용하다.
화학-기계적 연마 방법(CMP)은 증착된 필름의 두께차이로 인한 집적회로를 생산하는 사진 평판 공정중에 포커싱(focusing)의 어려움과 결부되어 일어나는 문제를 해결하기 위하여 개발된 평탄화 기술이다. 화학-기계적 연마기술은 0.5 마이크론 정도의 크기를 갖는 소자들을 생산하는데 먼저 적용한다. 소자들의 크기가 감소함에 따라 화학-기계적 연마기술은 층들의 수를 증가시키는데 적용될 수 있다. 소자들이 0.25 마이크론 정도의 크기로 개발될때까지 화학-기계적 연마법은 중요하고도 필수적인 평탄화 기술이 되었다. 일반적으로, 유선 회로를 생산하기 위한 연마 방법은 연마용 헤드가 장착된 방사 회전판(spinning plate) 위에 반도체 웨이퍼를 장치하고 연마성능을 향상시키기 위하여 연마 입자와 화학적 첨가제가 들어있는 연마 슬러리를 웨이퍼의 표면에 적용함을 포함한다. 사실상, CMP기술은 먼저 표면의 화학적 성질을 변화시킴으로써 연마될 표면을 개질시킨 다음 개질된 표면을 기계적 연마 방식으로 제거하는 기술이다.
연마 공정중에는 다양한 IC 패턴에 대해 상이한 설계 및 생산 공정에 따라 상이한 화학-기계적 연마 슬러리를 사용해야 한다. 유전성 층의 연마와 관련하여 통상 알려져 있거나 통상 시판되고 있는 연마 슬러리는 보편적으로 유전성 층의 제거 속도를 향상시키기 위하여 염기성 pH 범위, 즉, 10 내지 11.5의 pH 범위내로 조절된다. 또한 CeO2 또는 Si3N4 입자를 사용하여 연마 속도를 증강시키는 것이 이전부터 교시되었다. 예를 들어 EP 0 786 504 A2는 질화규소에 비해 이산화규소를 연마시키기 위한 높은 선택성을 갖는 연마제 조성물을 개시하고 있다. 미국 특허 제 5,759,917 호는 반도체 및 집적 회로의 제조에서 이산화규소 및 질화규소를 연마시키기 위한 화학-기계적 연마제 조성물 및 연마 방법을 개시하고 있다. 미국 특허 제 5,759,917 호의 조성물은 질화규소에 비해 이산화규소를 연마시키는 높은 선택성을 가지며, 이 조성물은 염, 가용성 세륨 및 카복실산을 포함하고 3 내지 11의 pH 범위를 갖는다. 미국 특허 제 5,861,054 호는 질화규소에 비해 이산화규소에 대한 높은 선택성으로 이산화규소 및 질화규소의 연마에 유용한 연마제 조성물을 개시하고 있고, 상기 조성물은 0.01 내지 1000nm 범위의 기본 입자 크기를 갖는 산성 용매 및 질화규소를 포함한다. 미국 특허 제 5,891,205 호는 반도체 장치를 연마시키기 위한 화학-기계적 연마제 조성물을 개시하고 있고, 상기 조성물은 산화세륨과 이산화규소의 혼합 입자를 함유하는 알칼리성 수성 분산액을 포함한다. 또한, 보다 경질인 Al2O3 연마 입자를 사용하여 연마 속도를 증강시키는 것이 종래 기술에 공지되어 있다. 예를 들어 미국 특허 제 5,084,071 호는 1중량% 이하의 알루미나, 연마 입자(예: SiO2, CeO2, SiC, Si3N4 또는 Fe2O3 입자), 연마 촉진제로 사용하기 위한 전이 금속 킬레이트화 염(예: 알루미늄 철 EDTA), 및 상기 염에 대한 용매를 포함하는 화학-기계적 연마 슬러리를 사용하여 전자 소자 기판을 연마시키는 방법을 교시하고 있다. 미국 특허 제 5,336,542 호는 알루미나 연마 입자, 및 폴리아미노카복실산(예: EDTA) 및 이의 나트륨과 칼륨 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 킬레이트화제를 포함하는 연마제 조성물을 개시하고 있다. 미국 특허 제 5,336,542 호의 조성물은 추가로 보헤마이트(bohemite) 또는 알루미늄 염을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적은 산성 또는 염기성 매질 속에서 유전성 층의 제거 속도를 효과적으로 증강시킬 수 있는 화학-기계적 연마제 조성물을 제공하고자 하는 것이다. 유전체로서 사용될 수 있는 물질은 이산화규소, 질화규소, 보로포스포실리케 이트 유리(BPSG) 및 낮은 유전 상수(낮은 k 값)를 갖는 물질, 및 이들의 복합물을 포함한다. 본 발명의 화학-기계적 연마제 조성물은 또한 폴리실리콘을 연마시키는데 유용하다.
도1에 도시한 바와 같이 반도체 장치의 연마 방법에 있어서, 화학-기계적 연마 슬러리는 이산화규소를 평탄화하고 질화규소 층에서는 연마되지 않도록 사용되어야 한다. 이산화규소 대 질화규소의 제거 속도는 3 이상이어야 한다. 따라서, 본 발명의 또다른 목적은 3 이상의 이산화규소 대 질화규소의 제거비율을 제공할 수 있으며 반도체 장치의 연마에 사용하기 위한 화학-기계적 연마제 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
예를 들어, 반도체 제조를 위한 구리 가공에 있어서 금속의 연마와 관련된 연마 방법은 몇몇 단계를 포함하여야 한다. 도2의 (a)에서 도시한 바와 같이 제1 단계에서 연마 슬러리를 사용하여 반도체의 구리 필름을 연마시키고 질화탄탈(TaN) 층에서 연마를 중지시키되, 질화탄탈 층의 제거 속도에 대한 구리 필름의 제거 속도의 비는 3 이상이어야 한다. 도2의 (b)에서 도시한 바와 같은 제2 단계에서는 또다른 슬러리를 사용하여 질화탄탈 층 및 반도체의 구리 필름을 연마시키고 유전성 층에서 연마를 중지시키되, 구리 필름의 제거 속도에 대한 질화탄탈 층의 제거 속도의 비가 1 이상이어야 한다. 제1 단계 및 제2 단계에서는 구리 필름에 디슁(dishing) 현상이 나타날 수 있으므로, 도2의 (c)에서 도시한 바와 같은 과도한 연마의 제3 단계가 요구될 수 있다. 제3 단계에 사용되는 제3 연마 슬러리는 구리 필름 및 질화탄탈 층의 제거 속도보다 높은 유전성 층의 제거 속도를 성취하 여야 한다. 금속에 대한 연마 기술은 선행 특허 문헌에 기술되어 있다. 예를 들어 미국 특허 제 5,114,437 호는 0.2 내지 5㎛의 평균 입자 크기를 갖는 알루미나 연마제, 및 크롬(III) 니트레이트, 란탄 니트레이트, 암모늄 세륨(III) 니트레이트 및 네오디뮴 니트레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 연마 촉진제를 포함하는 알루미늄 기판용 연마제 조성물을 개시하고 있다. 미국 특허 제 5,209,816 호는 화학-기계적 연마 슬러리로 Al 또는 Ti 함유 금속 층을 연마시키는 방법을 개시하고 있다. 상기 연마 슬러리는 고형의 연마 물질 이외에 약 0.1 내지 20부피%의 H3PO4 및 약 1 내지 약 30부피%의 H2O2를 함유한다. 미국 특허 제 5,225,034 호는 AgNO3 , 고형의 연마 입자, 및 H2O2, HOCl, KOCl, KMgO4 및 CH3COOH로부터 선택된 산화제를 포함하는 화학-기계적 연마 슬러리를 개시하고 있다. 상기 슬러리는 웨이퍼 상에서 구리선을 제조하기 위해 반도체 웨이퍼 상에서 구리 층을 연마시키는데 사용된다.
미국 특허 제 5,340,370 호는 칼륨 페리시아나이드와 같은 산화제, 연마제 및 물을 포함하고 2 내지 4의 pH 범위를 갖는, 텅스텐 또는 질화 텅스텐 필름용 화학-기계적 연마 슬러리를 개시하고 있다. 미국 특허 제 5,516,346 호는 티탄 필름을 화학-기계적으로 연마시키기 위한 슬러리를 개시하고 있으며, 상기 슬러리는 티탄 필름과 착화하기에 충분히 높은 농도의 불화칼륨, 및 실리카와 같은 연마제를 포함하며 8 미만의 pH 농도를 갖는다.
본 발명의 또다른 목적은 금속의 제거 속도를 효과적으로 개선시킬 수 있는 화학-기계적 연마제 조성물을 제공하고자 하는 것이다. 상이한 IC 패턴 설계 및 상이한 반도체 가공법에 따라 본 발명의 화학-기계적 조성물은 집적 회로에서 금속선 및 유전성 층에 대해 동일하거나 상이한 연마 선택성을 제공할 수 있다.
본 발명은 반도체의 가공에 사용하기 위한 수성 매질, 연마제 및 연마 촉진제를 포함하는 화학-기계적 연마제 조성물을 제공한다. 연마 촉진제는 주로 제거 대상이 되는 기판의 제거 속도를 증강시키도록 작용하는 것으로, 하기 화학식 1의 화합물, 이의 산 부가염, 또는 상기 화합물과 염의 둘 이상의 혼합물로부터 선택된다:
Figure 112000014278309-pat00002
상기 식에서,
X 및 Y는 독립적으로 단독의 쌍 전자를 함유하는 원자 또는 원자단이고,
R1 및 R2는 독립적으로 H, 알킬, 아미노, 아미노알킬 또는 알콕시이다.
본 발명의 화학-기계적 연마제 조성물은 임의로는 산 성분 및/또는 이의 염을 포함시켜 추가로 연마 속도를 증강시킬 수 있다.
본 발명은 추가로 반도체 웨이퍼의 표면 연마용 화학-기계적 연마제 조성물을 제공한다.
본 발명은 반도체 웨이퍼의 표면을 효과적으로 연마시키기 위한 화학-기계적 연마제 조성물에 관한 것으로, 상기 조성물은 수성 매질, 연마제 및 연마 촉진제를 포함한다. 본 발명의 연마제 조성물은 0.1 내지 30중량%, 바람직하게는 3 내지 25중량%의 연마제, 및 0.01 내지 5중량%, 바람직하게는 0.03 내지 2중량%의 연마 촉진제를 포함할 수 있다.
IC 공정에서, 웨이퍼 표면의 전체적인 평탄화는 화학-기계적 연마에 의해 달성된다. 화학-기계적 연마공정 동안, 웨이퍼 표면으로부터 제거된 물질은 다시 웨이퍼 표면에 결합하여 웨이퍼 표면에 증착될 수도 있다. 이로 인해, 연마 속도 및 평탄화 정도가 감소될 뿐만 아니라 웨이퍼 표면상에 특정 결함이 발생될 것이다. 결론적으로, 웨이퍼 표면으로부터 제거대상이 되는 물질의 제거를 촉진시켜 웨이퍼 표면에 대한 상기 물질의 재결합을 방지하는 킬레이트화 능력을 갖는 화합물이 필요하게 된다. 본 발명은 연마 촉진제에 양호한 킬레이트화 특성을 부여한다.
본 발명의 연마 촉진제는 화학식 1의 화합물, 그의 산 부가염, 상기 화합물과 염의 둘 이상의 혼합물으로부터 선택된다:
Figure 112000014278309-pat00003
상기 식에서,
X 및 Y는 독립적으로 단독의 쌍 전자를 함유하는 원자 또는 원자단, 예컨대 산소 원자, 황 원자 또는 NH 그룹이고,
R1 및 R2는 독립적으로 H, C1-C6알킬, 아미노, 아미노C1 -C6알킬 또는 C1-C6알콕시이다.
특정 물질의 원자 또는 원자단을 킬레이트화시켜 이들 물질을 제거하는 본 발명의 연마 촉진제 화합물에 의해 수반되는 메카니즘은 하기 반응식 1에 따라서 수행되는 것으로 사료된다:
Figure 112000014278309-pat00004
상기 식에서,
M은 제거대상이 되는 물질의 원자 또는 원자단이고,
n은 M의 원자가 전하이다.
놀랍게도, 본 발명의 연마제 조성물은 연마가 산성, 중성 또는 염기성 조건하에 관계없이 연마 속도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 연마제 조성물에 사용되는 연마제는 시판중인 임의의 연마제, 예컨대 SiO2, Al2O3, ZrO2, CeO2, SiC, Fe2O 3, TiO2, Si3N4 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이들 연마제는 보통 고순도, 고표면적 및 좁은 입경 분포의 이점을 가지므로, 연마제 조성물에 대한 연마제 입자로서 사용하기에 적합하다.
상이한 공정에 적용한 경우, 본 발명의 화학-기계적 연마제 조성물은 연마 촉진제의 종류와 농도, 또는 연마제 입자의 양을 변화시킴으로써 목적하는 구성을 갖도록 제형화할 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 연마 촉진제로는 예컨대, 메틸 글리시네이트, 글리시나마이드, 아미노구아니딘, 세미카바자이드, 구아니딘, 우레아, 포름아미딘, 아세트아미딘, 포름아미드, 아세트아미드, 포르밀 히드라지드, 아세트히드라지드, 에틸 글리시네이트, 메틸 카바제이트, 에틸 카바제이트, 메틸 카바메이트 또는 에틸 카바메이트, 또는 하이드로클로라이드, 나이트레이트, 카보네이트와 같은 이들의 산 부가 염 또는 이들과 유사 구조를 갖는 유도체, 또는 상기 화합물들의 둘 이상의 혼합물을 들 수 있다. 바람직하게는, 연마 촉진제는 메틸 글리시네이트 하이드로클로라이드, 글리시나마이드 하이드로클로라이드, 아미노구아니딘 카보네이트, 세미카바자이드 하이드로클로라이드, 구아니딘 카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 화학-기계적 연마제 조성물은 연마 속도를 추가로 향상시키기 위해 0.001 내지 2중량%의 산성 성분으로는 선택적으로 포함할 수도 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 산성 성분으로는 시판중인 임의의 산, 예컨대 질산, 염산, 탄산, 황산, 아황산, 인산, 아인산, 염소산, 브롬산, 요오드산, 과염소산, 과브롬산, 과요오드산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레산, 헥사노산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 디프산, 글리콜산, 락트산, 시트르산, 말산, 타르타르산, 옥살산, 글리신, 크레아틴, 디메틸글리신, 알라닌 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 조성물은 연마 속도를 추가로 증가시키기 위해 탄산암모늄을 포함할 수 있다.
본 발명의 화학-기계적 연마제 조성물은 매질로서 물을 사용할 수 있다. 연마제 조성물의 제조에서, 물, 바람직하게는 통상의 탈이온수는 연마제 조성물을 슬러리의 형태로 만드는데 사용될 수 있다.
본 발명의 화학-기계적 연마제 조성물은 본 조성물에 대해 악영향을 초래하지 않는 한 화학-기계적 연마제 조성물에 통상 사용되는 다른 성분을 추가로 포함할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 화학-기계적 연마제 조성물은 당해 기술에 통상 사용되는 산화제, 예컨대 H2O2, Fe(NO3)3, KlO3, CH3COOOH 또는 KMnO4를 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3중량%로 선택적으로 포함할 수 있다.
본 발명은 하기 비제한적인 실시예에 의해 더욱 기술될 것이다. 당해 분야의 숙련자에 의해 쉽게 달성될 수 있는 본 발명에 대한 임의의 변형 또는 변화도 본 발명의 범주에 포함되어야 한다.
실시예
연마 시험
A. 연마 시험용 웨이퍼의 종류
필름 종류 필름의 형성공정 증착 두께(Å)
TEOS 화학 기상 증착 8000
SiO2 열적 산화 8000
Si3N4 화학 기상 증착 3000
W 화학 기상 증착 8000
TaN 화학 기상 증착 5000
Cu 화학 기상 증착 8000
TiN 화학 기상 증착 5000
B. 연마 압반: IPEC/웨스테크 472
C. 온도: 25℃
D. 패드 형태: 로델 캄파니(Rodel Company)에 의해 제조된 IC 1400
E. 슬러리의 유동속도: 150ml/분
연마 시험 절차
유전층의 두께를 광학적 방법에 의해 바로 측정할 수 있다. 본 발명은 케이엘에이-텐코 캄파니(KLA-Tencor Company)에 의해 제조된 모델명 SM 300을 사용하여 유전층의 두께를 측정하였다. 금속층의 두께는 케이엘에이-텐코 캄파니에 의해 제조된 모델명 RS 75를 사용하여 측정한다.
연마 시험의 이전 및 이후에, 필름의 두께를 두께 측정 수단으로 측정하여야 한다. 금속 필름의 시이트 고유 저항을 4지점 탐침으로 측정한다. 필름의 두께는 하기의 수학식에 의해 측정한다:
T ×R = 고유 저항 계수
상기식에서,
T는 필름 두께(Å)이고,
R은 시이트 고유 저항(Ω/cm2)이다.
각종 금속 필름에서, 고유 저항 계수는 일정할 것이다.
연마 속도는 하기와 같이 측정한다:
금속 필름 두께(T1)는 모델명 RS75 기기를 사용하여 일차로 측정한다. 상기 필름을 하기 실시예에서 예시된 슬러리로 1분동안 연마시킨다. 그 후에, 솔리드 스테이트 이큅먼트 코포레이션(Solid State Equipment Corporation)으로부터 입수가능한 에버그린(Evergreen) 모델명 10X로 웨이퍼를 깨끗하게 닦는다. 웨이퍼를 분무 건조시킨후, 금속 필름 두께(T2)를 모델명 RS75 기기로 측정한다. 금속 필름의 연마 속도는 T1-T2로 나타낸다.
실시예 1
메틸 글리시네이트 하이드로클로라이드, 글리시나마이드 하이드로클로라이드 및 아미노구아니딘 카보네이트를 각각 함유하는 화학-기계적 연마 슬러리를 제조하였다. 생성된 슬러리를 사용하여 하기 조건하에서 TEOS 필름을 연마시켰다:
압력: 5psi
회전 속도: 60rpm
압반 속도: 50rpm
생성된 슬러리에 대한 연마 시험의 결과는 표 1에 나타낸다.
실행 번호 연마제 고형물 함량(중량%) 연마 촉진제/양(중량%) pH TEOS 제거속도 (Å/분)
1 실리카겔 18 메틸 글리시네이트 하이드로클로라이드/0.2 2.5 2838
2 실리카겔 18 메틸 글리시네이트 하이드로클로라이드/0.2 7 2462
3 실리카겔 18 글리시나마이드 하이드로클로라이드/0.2 4.5 2641
4 실리카겔 28 아미노구아니딘 카보네이트/0.2 10.8 3537
5 실리카겔 20 아미노구아니딘 카보네이트/0.2 10.5 2908
6 실리카겔 15 아미노구아니딘 카보네이트/0.2 10.4 2078
상기 결과는 본 발명의 화학-기계적 조성물이 산성 대 염기성 pH 값을 조건으로 하여 연마 속도를 향상시킬 수 있음을 나타낸다.
실시예 2
세미카바자이드 하이드로클로라이드, 아미노구아니딘 카보네이트 및 구아니딘 카보네이트를 각각 함유하는 화학-기계적 연마 슬러리를 제조하였다. 생성된 슬러리를 사용하여 하기 조건하에서 SiO2 필름을 연마시켰다:
압력: 5psi
회전 속도: 70rpm
압반 속도: 50rpm
생성된 슬러리에 대한 연마 시험의 결과는 표 2에 나타낸다.
실행 번호 연마제 고형물 함량(중량%) 연마 촉진제/양(중량%) pH TEOS 제거속도(Å/분)
1 용융 실리카 10 세미카바자이 하이드로클로라이드/0.2 10 1858
2 용융 실리카 10 아미노구아니딘 카보네이트/0.2 10 1523
3 용융 실리카 10 구아니딘 카보네이트/0.2 10 1405

실시예 3
아미노구아니딘 카보네이트, 세미카바자이드 하이드로클로라이드 및 구아니딘 카보네이트를 각각 함유하는 화학-기계적 연마 슬러리를 제조하였다. 생성된 슬러리를 사용하여 하기 조건하에서 TEOS 및 질화규소 필름을 연마시켰다:
압력: 5psi
회전 속도: 70rpm
압반 속도: 50rpm
생성된 슬러리에 대한 연마 시험의 결과는 표 3에 나타낸다.
실행 번호 연마제 고형물 함량 (중량%) 연마 촉진제/양(중량%) pH TEOS 제거속도 (Å/분) Si3N4 제거속도 (Å/분) TEOS 제거속도/Si3N4 제거속도
1 용융 실리카 15 아미노구아니딘 카보네이트/0.2 10 2548 785 3.2
2 용융 실리카 10 아미노구아니딘 카보네이트/0.5 암모늄 카보네이트*/0.25 10 1811 513 3.5
3 용융 실리카 15 세미카바자이드 하이드로클로라이드/0.2 10 2801 732 3.8
4 용융 실리카 10 세미카바자이드 하이드로클로라이드/0.2 10 1858 557 3.3
5 용융 실리카 10 세미카바자이드 하이드로클로라이드/0.5 암모늄 카보네이트/0.25 10 2220 518 4.3
6 용융 실리카 15 구아니딘 카보네이트/0.2 10 1405 432 3.3
7 용융 실리카 10 구아니딘 카보네이트/0.2 10 2542 774 3.3
* 제거 속도를 향상시키기 위해 암모늄 카보네이트를 추가로 가한다.
상기 결과는 본 발명의 연마제 조성물이 질화 규소에 비해 목적하는 TEOS 제거 속도를 얻음으로써 목적하는 연마 선택성을 성취함을 나타낸다.
실시예 4
세미카바자이드 하이드로클로라이드, 아미노구아니딘 카보네이트 및 구아니딘 카보네이트를 각각 함유하고, 3.8 내지 4.6의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 슬러리를 제조하였다. 생성된 슬러리를 사용하여 하기 조건하에서 구리, 질화탄탈 및 TEOS 필름을 연마시켰다:
압력: 4psi
후방 압력: 0.5psi
회전 속도: 55rpm
압반 속도: 50rpm
생성된 슬러리에 대한 연마 시험의 결과를 표 4에 나타낸다.
실행 번호 연마제 고형물 함량 (중량%) 연마 촉진제/양 (중량%) 산화제/양 (중량%) Cu 제거속도 (Å/분) TaN 제거 속도 (Å/분) TEOS 제거속도 (Å/분)
1 실리카겔 15 세미카바자이드 하이드로클로라이드/0.2 H2O2/3 3729 802 1698
2 실리카겔 10 세미카바자이드 하이드로클로라이드/0.2 H2O2/3 4097 469 1278
3 실리카겔 15 아미노구아니딘 카보네이트/0.2 H2O2/3 416 1505 1495
4 실리카겔 10 아미노구아니딘 카보네이트/0.2 H2O2/3 289 807 1039
5 실리카겔 15 구아니딘 카보네이트/0.2 H2O2/3 266 1631 1597
6 실리카겔 10 구아니딘 카보네이트/0.2 H2O2/3 377 1413 1164
실시예 4에 예시된 연마제 조성물을 반도체 연마 공정에 사용하여 도 2에 도시한 바와 같은 패턴을 형성할 수 있다. 예컨대, 실행 번호 1 및 실행 번호 2의 연마제 조성물을 제 1 단계에서 사용할 수 있고; 실행 번호 3의 연마제 조성물을 제 2 단계에서 사용할 수 있고; 실행 번호 4 내지 실행 번호 6의 연마제 조성물을 제 3 단계에서 사용할 수 있다.
실시예 5
세미카바자이드 하이드로클로라이드, 아미노구아니딘 카보네이트 및 구아니딘 카보네이트를 각각 함유하고, 3.8 내지 4.6의 pH를 갖는 화학-기계적 연마 슬러 리를 제조하였다. 생성된 슬러리를 사용하여 하기 조건하에서 텅스텐, 질화티탄 및 이산화규소 필름을 연마시켰다:
압력: 5psi
회전 속도: 70rpm
압반 속도: 50rpm
생성된 슬러리에 대한 연마 시험의 결과를 표 5에 나타낸다.
실행 번호 연마제 고형물 함량 (중량%) 연마 촉진제/양 (중량%) 산화제/양 (중량%) W 금속 제거속도(Å/분) TiN 제거 속도 (Å/분) SiO2 제거속도 (Å/분)
1 실리카겔 10 아미노구아니딘 카보네이트/0.2 H2O2/3 2585 4402 1059
2 실리카겔 10 구아니딘 카보네이트/0.2 H2O2/3 1238 3913 1156
3 실리카겔 10 구아니딘 카보네이트/0.2 H2O2/1.5 542 5298 960
4 실리카겔 15 구아니딘 카보네이트/0.2 H2O2/0.5 472 3914 1861
5 실리카겔 10 구아니딘 카보네이트/0.2 H2O2/0.5 331 3956 1342
6 실리카겔 10 세미카바자이드 하이드로클로라이드/0.2 H2O2/1.5 457 5309 1042
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 산성 또는 염기성 매질 속에서 유전성 층의 제거 속도를 효과적으로 증강시킬 수 있고, 금속의 제거 속도를 효과적으로 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 수성 매질, 연마제 및 연마 촉진제를 포함하는 화학-기계적 연마제 조성물에 있어서,
    상기 연마 촉진제가 메틸 글리시네이트, 글리시나마이드, 아미노구아니딘, 세미카바자이드, 구아니딘, 포름아미딘, 아세트아미딘, 포름아미드, 아세트아미드, 포르밀 히드라지드, 아세트히드라지드, 에틸 글리시네이트, 메틸 카바제이트, 에틸 카바제이트, 메틸 카바메이트 또는 에틸 카바메이트, 또는 이들의 산 부가 염, 또는 상기 화합물들의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마제가 SiO2, Al2O3, ZrO2, CeO2, SiC, Fe 2O3, TiO2, Si3N4 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    0.1 내지 30중량%의 연마제를 포함하는 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    3 내지 25중량%의 연마제를 포함하는 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    0.01 내지 5중량%의 연마 촉진제를 포함하는 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    0.03 내지 2중량%의 연마 촉진제를 포함하는 조성물.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 촉진제가 메틸 글리시네이트 하이드로클로라이드, 글리시나마이드 하이드로클로라이드, 아미노구아니딘 카보네이트, 세미카바자이드 하이드로클로라이드, 구아니딘 카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    산 성분 및/또는 그의 염을 추가로 포함하는 조성물.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 산 성분이 질산, 염산, 탄산, 황산, 아황산, 인산, 아인산, 염소산, 브롬산, 요오드산, 과염소산, 과브롬산, 과요오드산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레산, 헥사노산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 디프산, 글리콜산, 락트산, 시트르산, 말산, 타르타르산, 옥살산, 글리신, 크레아틴, 디메틸글리신, 알라닌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 염이 암모늄 카보네이트인 조성물.
  13. 제 1 항에 있어서,
    산화제를 추가로 포함하는 조성물.
  14. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 7항, 또는 제 9항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 정의된 화학-기계적 연마제 조성물을 반도체 웨이퍼 표면에 적용함을 포함하는, 반도체 웨이퍼 표면의 연마 방법.
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