(57)【要約】【課題】ＣＭＰ工程が行われた後タングステンバリア層の研磨状態が均一なタングステンバリア層研磨用スラリー組成物を提供する。【解決手段】本発明は、タングステンバリア層研磨用スラリー組成物に関し、本発明の一実施形態に係るタングステンバリア層研磨用スラリー組成物は、研磨粒子と、含硫アミノ酸とを含み、エッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）を改善するものである。【選択図】図２
2019530250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨粒子と、
含硫アミノ酸と、
を含む、タングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項２】
前記研磨粒子は、金属酸化物、有機物又は無機物でコーティングされた金属酸化物、及びコロイド状態の前記金属酸化物からなる群より選択される少なくともいずれか１つを含み、
前記金属酸化物は、シリカ、セリア、ジルコニア、アルミナ、チタニア、バリウムチタニア、ゲルマニア、硫酸マンガン及びマグネシアからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項３】
前記研磨粒子のサイズは、４０ｎｍないし１００ｎｍである単一サイズ粒子又は２種以上の混合粒子である、請求項１に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項４】
前記研磨粒子は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、１重量％ないし１０重量％である、請求項１に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項５】
前記含硫アミノ酸は、システイン、メチオニン、シスチン、チオシステイン、タウリン、タウロコール酸、Ｎ−アシルメチルタウリン、ジェンコル酸、シスタチオニン、Ｓ−アリルシステイン、ランチオニン、エチオニン、Ｓ−アデノシルメチオニン、グルタチオン、及びＮ−アセチルシステインからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項６】
前記含硫アミノ酸は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、０．００１重量％ないし１重量％である、請求項１に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項７】
前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物を用いてタングステンバリア層を研磨した後、１０μｍ／ｓないし３０μｍ／ｓ範囲のスピード、１０Ｈｚないし３０Ｈｚ範囲の速度、及び１ｍｇないし５ｍｇ範囲のフォースの条件で測定したタングステン金属膜と絶縁膜の線幅が１０μｍであり、パターン密度が３０％であるタングステンバリア層のエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）値は２００Å未満である、請求項１に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項８】
腐食防止剤、ｐＨバッファー剤、及び酸化剤からなる群より選択される少なくともいずれか１つをさらに含む、請求項１に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項９】
前記腐食防止剤は、グリシン、アルギニン、システイン、グルタミン、エチレンジアミン四酢酸、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ピロリジン、トリメチルアミン、シクロプロピルエチルメチルアミン、エチレンジアミン、イミノ二酢酸、アラニン、バリン、グルタミン酸、アスパラギン酸、アスパラギン、セリン、トレオニン、メチオニン、ヒスチジン、フェニルアラニン、リシン、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、ジエチレントリアミペンタアセテート酸、Ｎ−［２−アセトアミド］−２−イミノ二酢酸、ジメチルアミン、ジエチルアミン、及びタウリンからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含む、請求項８に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項１０】
前記腐食防止剤は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、０．００１重量％ないし１重量％である、請求項８に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項１１】
前記ｐＨバッファー剤は、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム、リン酸２水素アンモニウム、水酸化アンモニウム、酢酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、クエン酸２アンモニウム、クエン酸３アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、２塩基性クエン酸アンモニウム、及び３塩基性クエン酸アンモニウムからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含む、請求項８に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項１２】
前記ｐＨバッファー剤は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、０．００５重量％ないし０．２重量％である、請求項８に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項１３】
前記酸化剤は、過酸化水素、尿素過酸化水素、尿素、過炭酸塩、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、過臭素酸、過臭素酸塩、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過マンガン酸、過マンガン酸塩、過硫酸塩、臭素酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸塩、ヨウ素酸塩、ヨウ素酸、過硫酸アンモニウム、過酸化ベンゾイル、過酸化力ルシウム、過酸化バリウム、過酸化ナトリウム、及び過酸化尿素からなる群より選択される少なくともいずれか１つを含む、請求項８に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項１４】
前記酸化剤は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、０．０１重量％ないし５重量％である、請求項８に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【請求項１５】
前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のｐＨは、１ないし５の範囲を有する、請求項１に記載のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タングステンバリア層研磨用スラリー組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｇ；ＣＭＰ）工程は、半導体ウェハー表面を研磨パッドに接触して回転運動しながら研磨剤と各種の化合物が含まれたスラリーを用いて平坦に研磨する工程をいう。ＣＭＰスラリーは、研磨対象に応じて分類される。大きく、絶縁層である酸化シリコン（ＳｉＯ２）などを研磨する酸化膜研磨用スラリーと、銅、タングステン、アルミニウム層などの金属層を研磨する金属研磨用スラリーが挙げられる。金属研磨用スラリーで金属層を研磨する工程の場合、初期の金属層のみを研磨するステップ、金属層とバリア層を研磨するステップ、金属層、バリア層と酸化膜を研磨するステップによりＣＭＰ工程が行われる。そのうち、最後のステップである金属層、バリア層と酸化膜を研磨するステップでは、金属層と酸化膜が適切な研磨速度で共に研磨されなければ、優れた研磨平坦化を達成し難い。金属層の分布形態とパターン密度などによって部分的に研磨し過ぎるイロージョン（ｅｒｏｓｉｏｎ）が発生したり、パターン密度が変更される部分で深刻化されたエッジオーバーイロージョン（Ｅｄｇｅ  Ｏｖｅｒ  Ｅｒｏｓｉｏｎ；ＥＯＥ）が発生する恐れがある。研磨対象物質の研磨状態は、後続の写真工程でパターンを形成するときに影響を与え、研磨対象物質の研磨状態が不良でエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）が発生すれば、後続の写真工程で焦点深度（Ｄｅｐｔｈ  Ｏｆ  Ｆｏｃｕｓ；ＤＯＦ）のマージンが低くなる要因となる。これによって、後続工程で形成されるパターンの形状不良及び配線パターンの途切れなどが発生して半導体装置に極めて深刻な影響を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上述した問題点を解決するためのもので、本発明の目的は、目的とするエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）及びイロージョンなどの欠陥を取り除くことで平坦度を高め、ＣＭＰ工程が行われた後タングステンバリア層の研磨状態が均一なタングステンバリア層研磨用スラリー組成物を提供することにある。
【０００４】
しかし、本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されない更なる課題は下記の記載によって当業者に明確に理解できるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態によれば、研磨粒子と、含硫アミノ酸とを含むタングステンバリア層研磨用スラリー組成物を提供する。
【０００６】
一実施形態に係る前記研磨粒子は、金属酸化物、有機物又は無機物でコーティングされた金属酸化物、及びコロイド状態の前記金属酸化物からなる群より選択される少なくともいずれか１つを含み、前記金属酸化物は、シリカ、セリア、ジルコニア、アルミナ、チタニア、バリウムチタニア、ゲルマニア、硫酸マンガン及びマグネシアからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含み得る。
【０００７】
一実施形態に係る前記研磨粒子のサイズは、４０ｎｍないし１００ｎｍである単一サイズ粒子又は２種以上の混合粒子であり得る。
【０００８】
一実施形態に係る前記研磨粒子は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、１重量％ないし１０重量％であり得る。
【０００９】
一実施形態に係る前記含硫アミノ酸は、システイン、メチオニン、シスチン、チオシステイン、タウリン、タウロコール酸、Ｎ−アシルメチルタウリン、ジェンコル酸、シスタチオニン、Ｓ−アリルシステイン、ランチオニン、エチオニン、Ｓ−アデノシルメチオニン、グルタチオン、及びＮ−アセチルシステインからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含み得る。
【００１０】
一実施形態に係る前記含硫アミノ酸は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、０．００１重量％ないし１重量％であり得る。
【００１１】
一実施形態によると、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物を用いてタングステンバリア層を研磨した後、１０μｍ／ｓないし３０μｍ／ｓ範囲のスピード、１０Ｈｚないし３０Ｈｚ範囲の速度、及び１ｍｇないし５ｍｇ範囲のフォースの条件で測定したタングステン金属膜と絶縁膜の線幅が１０μｍであり、パターン密度が３０％であるタングステンバリア層のエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）値は２００Å未満であり得る。
【００１２】
一実施形態に係る腐食防止剤、ｐＨバッファー剤、及び酸化剤からなる群より選択される少なくともいずれか１つをさらに含み得る。
【００１３】
一実施形態に係る前記腐食防止剤は、グリシン、アルギニン、システイン、グルタミン、エチレンジアミン四酢酸、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ピロリジン、トリメチルアミン、シクロプロピルエチルメチルアミン、エチレンジアミン、イミノ二酢酸、アラニン、バリン、グルタミン酸、アスパラギン酸、アスパラギン、セリン、トレオニン、メチオニン、ヒスチジン、フェニルアラニン、リシン、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、ジエチレントリアミペンタアセテート酸、Ｎ−［２−アセトアミド］−２−イミノ二酢酸、ジメチルアミン、ジエチルアミン、及びタウリンからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含み得る。
【００１４】
一実施形態に係る前記腐食防止剤は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、０．００１重量％ないし１重量％であり得る。
【００１５】
一実施形態に係る前記ｐＨバッファー剤は、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム、リン酸２水素アンモニウム、水酸化アンモニウム、酢酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、クエン酸２アンモニウム、クエン酸３アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、２塩基性クエン酸アンモニウム、及び３塩基性クエン酸アンモニウムからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含み得る。
【００１６】
一実施形態に係る前記ｐＨバッファー剤は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、０．００５重量％ないし０．２重量％であり得る。
【００１７】
一実施形態に係る前記酸化剤は、過酸化水素、尿素過酸化水素、尿素、過炭酸塩、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、過臭素酸、過臭素酸塩、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過マンガン酸、過マンガン酸塩、過硫酸塩、臭素酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸塩、ヨウ素酸塩、ヨウ素酸、過硫酸アンモニウム、過酸化ベンゾイル、過酸化力ルシウム、過酸化バリウム、過酸化ナトリウム、及び過酸化尿素からなる群より選択される少なくともいずれか１つを含み得る。
【００１８】
一実施形態に係る前記酸化剤は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、０．０１重量％ないし５重量％であり得る。
【００１９】
一実施形態に係る前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のｐＨは、１ないし５の範囲を有し得る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一実施形態に係るタングステンバリア層研磨用スラリー組成物は、従来に使用していた研磨粒子よりも小さいサイズの研磨粒子及び含硫アミノ酸を添加することにより、パターンの形成された部分とパターンの形成されていない部分との間の段差を最小化することで、エッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）及びイロージョンを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】タングステンバリア層を研磨した後パターン密度による研磨状態を説明するためのグラフである。
【図２】本発明の実施形態のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物、及び比較例１及び２の研磨スラリー組成物を用いて研磨した後、パターン密度によるエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）の発生を測定した結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付する図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の説明において、関連する公知機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。また、本明細書で用いられる用語は、本発明の好適な実施形態を適切に表現するために使用された用語であって、これは、ユーザ、運用者の意図、又は本発明が属する分野の慣例などによって変わり得る。したがって、本用語に対する定義は、本明細書の全般にわたった内容に基づいて下されなければならないのであろう。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。
【００２３】
明細書の全体において、いずれかの部分がいずれかの構成要素を「含む」とするとき、特に反対となる記載がなければ、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでいることを意味する。
【００２４】
以下、本発明のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物に対して実施形態及び図面を参照しながら具体的に説明する。しかし、本発明がこのような実施形態及び図面に制限されることはない。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、研磨粒子と、含硫アミノ酸を含むタングステンバリア層研磨用スラリー組成物を提供する。
【００２６】
エッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）及びイロージョンは、配線層の厚さの差を誘発して装置の動作の均一度を低下させ、後続するフォトリソグラフィ工程にて焦点深度（Ｄｅｐｔｈ  Ｏｆ  Ｆｏｃｕｓ；ＤＯＦ）のマージンを厳格に制御しなければならないといった困難がある。ウェハー上又はチップ上の領域ごとのパターン密度による平坦度の差を除去するためには追加的な絶縁層を形成し、これを平坦化する方法もあるものの、本発明は、タングステンバリア層の研磨スラリー組成物を改善してエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）及びイロージョンの問題を解決した。
【００２７】
本発明の一実施形態に係るタングステンバリア層研磨用スラリー組成物は、従来で使用していた研磨粒子よりも小さいサイズの研磨粒子及び含硫アミノ酸を添加することで、パターンの形成された部分とパターンの形成されていない部分との間の段差を最小化することがきるため、エッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）及びイロージョンを改善することができる。
【００２８】
一側面によれば、前記研磨粒子は、金属酸化物、有機物又は無機物でコーティングされた金属酸化物、及びコロイド状態の前記金属酸化物からなる群より選択される少なくともいずれか１つを含み、前記金属酸化物は、シリカ、セリア、ジルコニア、アルミナ、チタニア、バリウムチタニア、ゲルマニア、硫酸マンガン、及びマグネシアからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含んでもよい。
【００２９】
一側面によれば、前記研磨粒子のサイズは、エッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）の現象を改善するために、４０ｎｍないし１００ｎｍである単一サイズ粒子又は２種以上の混合粒子であってもよい。前記研磨粒子のサイズが４０ｎｍ未満である場合はタングステン金属膜質の過度な研磨を招き、１００ｎｍ超過である場合は絶縁膜質の過度な研磨が行われ、ディッシング、表面欠陥、研磨率の調整が困難になる恐れがある。既存に比べて、研磨スラリーに含まれている研磨粒子のサイズよりも小さいサイズの粒子を使用することで、エッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）の現象を改善することができる。
【００３０】
一側面によれば、前記研磨粒子は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、１重量％ないし１０重量％であってもよい。前記研磨粒子が前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、１重量％未満である場合に研磨速度が減少する問題があり、１０重量％を超過する場合は研磨速度が極めて高く、研磨粒子数の増加に応じて表面に残留する粒子の吸着性によって表面欠陥が発生し得る。
【００３１】
一側面によれば、前記含硫アミノ酸は、タングステン金属膜に対して保護膜の役割を行うことで、タングステンパターン密度が高い領域と低い領域の境界面で発生するエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）の現象を改善することができる。
【００３２】
前記含硫アミノ酸は、システイン、メチオニン、シスチン、チオシステイン、タウリン、タウロコール酸、Ｎ−アシルメチルタウリン、ジェンコル酸、シスタチオニン、Ｓ−アリルシステイン、ランチオニン、エチオニン、Ｓ−アデノシルメチオニン、グルタチオン、及びＮ−アセチルシステインからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含んでもよい。前記システイン、メチオニン、シスチンは特に限定されるものではなく、Ｌ−システイン、ＤＬ−システイン、Ｄ−システイン、Ｌ−メチオニン、ＤＬ−メチオニン、Ｄ−メチオニン、Ｌ−シスチン、ＤＬ−シスチン、及びＤ−シスチンからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含んでもよい。
【００３３】
一側面によれば、前記含硫アミノ酸は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、０．００１重量％ないし１重量％であってもよい。前記含硫アミノ酸の含量が０．００１重量％未満である場合、エッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）現象の改善剤としての役割を期待し難く、１重量％を超過する場合はタングステンバリア膜の研磨率が低下する。
【００３４】
一側面によれば、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物は、タングステンバリア層のエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）を改善するものである。
【００３５】
一側面によれば、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物を用いてタングステンバリア層を研磨した後、１０μｍ／ｓないし３０μｍ／ｓ範囲のスピード（ｓｐｅｅｄ）、１０Ｈｚないし３０Ｈｚ範囲の速度（ｒａｔｅ）、及び１ｍｇないし５ｍｇ範囲のフォース（ｆｏｒｃｅ）の条件で測定し、ラインパターンであるタングステン金属膜と絶縁膜の線幅が１０μｍであり、パターン密度が３０％であるタングステンバリア層のエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）値は、２００Å未満であってもよい。一般に、フォトリソグラフィ工程で焦点深度の許容値は２００Åに設定することが一般的であるが、本発明の一実施形態に係るタングステンバリア層研磨用スラリー組成物は、タングステンバリア層の研磨速度を保持してエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）による段差を２００Å以下に制御できることを確認した。
【００３６】
一側面によれば、腐食防止剤、ｐＨバッファー剤、及び酸化剤からなる群より選択される少なくともいずれか１つをさらに含んでもよい。
【００３７】
一側面によれば、前記腐食防止剤は、グリシン、アルギニン、システイン、グルタミン、エチレンジアミン四酢酸、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ピロリジン、トリメチルアミン、シクロプロピルエチルメチルアミン、エチレンジアミン、イミノ二酢酸、アラニン、バリン、グルタミン酸、アスパラギン酸、アスパラギン、セリン、トレオニン、メチオニン、ヒスチジン、フェニルアラニン、リシン、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、ジエチレントリアミペンタアセテート酸、Ｎ−［２−アセトアミド］−２−イミノ二酢酸、ジメチルアミン、ジエチルアミン、及びタウリンからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含んでもよい。
【００３８】
一側面によれば、前記腐食防止剤は、腐食抑制の効果、研磨速度、及びスラリー組成物の格納安定性の側面から、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち０．００１重量％ないし１重量％であるものであってもよい。前記腐食防止剤が０．００１重量％未満である場合にタングステン膜の研磨制御ができないため、ディッシング、イロージョンなどの表面問題が発生する問題があり、１重量％超過である場合に金属膜の研磨が低くなり、有機物の残渣が残ってしまう問題が発生する恐れがある。
【００３９】
一側面によれば、前記ｐＨバッファー剤は、研磨粒子が分散した溶液と添加剤とを混合するとき発生するｐＨの急激な変化を防止するためのものであって、タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のｐＨを安定に保持することにより、長期保管の安全性を高める。前記ｐＨバッファー剤は、タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のｐＨの変動量が３０日の間に０．０５以下に保持することで、研磨速度が保持されるよう間接的な役割を行い、供給、メンテナンス、及び保管の便利さを提供できる。
【００４０】
一側面によれば、前記ｐＨバッファー剤は、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム、リン酸２水素アンモニウム、水酸化アンモニウム、酢酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、クエン酸２アンモニウム、クエン酸３アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、２塩基性クエン酸アンモニウム、及び３塩基性クエン酸アンモニウムからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含んでもよい。
【００４１】
一側面によれば、前記ｐＨバッファー剤は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、０．００５重量％ないし０．２重量％であるものであってもよい。前記ｐＨバッファー剤が前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、０．００５重量％未満である場合、ｐＨバッファー剤としての役割を行えない恐れがあり、０．２重量％を超過すると、研磨率を上昇させ、研磨粒子の分散性が低下してタングステンバリア層表面のスクラッチなどの欠点の原因となる恐れがある。
【００４２】
一側面によれば、前記酸化剤は、金属電子を除去して原子価が増加される物質を含んでもよく、研磨のうち、タングステンバリア層の表面に生じる酸化膜の除去を容易にし、高い研磨速度を達成することができる。
【００４３】
一側面によれば、前記酸化剤は、過酸化水素、尿素過酸化水素、尿素、過炭酸塩、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、過臭素酸、過臭素酸塩、過ホウ酸、過ホウ酸塩、過マンガン酸、過マンガン酸塩、過硫酸塩、臭素酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、クロム酸塩、ヨウ素酸塩、ヨウ素酸、過硫酸アンモニウム、過酸化ベンゾイル、過酸化力ルシウム、過酸化バリウム、過酸化ナトリウム、及び過酸化尿素からなる群より選択される少なくともいずれか１つを含んでもよい。
【００４４】
一側面によれば、前記酸化剤は、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、０．０１重量％ないし５重量％であってもよい。前記酸化剤が前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のうち、０．０１重量％未満である場合、酸化力が極めて弱いためタングステンバリア層に対する研磨速度及びエッチング速度が低下し、５重量％超過である場合は、タングステンバリア層の表面の酸化膜がハード（ｈａｒｄ）になって研磨が順調に行われず、酸化膜が成長してタングステンの腐食とイロージョンによりトポロジーが良好ではない特性を有する。
【００４５】
本発明の一実施形態に係るタングステンバリア層研磨用スラリー組成物は、金属又は研摩機の腐食を防止し、金属酸化が生じやすいｐＨ範囲を実現するために、塩酸、リン酸、硫酸、フッ化水素酸、臭素酸、ヨウ素酸、ギ酸、マロン酸、マレイン酸、シュウ酸、酢酸、アジピン酸、クエン酸、酢酸、プロピオン酸、フマル酸、乳酸、サリチル酸、ピメリン酸、安息香酸、コハク酸、フタル酸、酪酸、グルタル酸、グルタミン酸、グリコール酸、アスパラギン酸、酒石酸、及びその塩からなる群より選択される少なくともいずれか１つを含む酸性物質と、及びアンモニア、ＡＭＰ（ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｍｅｔｈｙｌ  ｐｒｏｐａｎｏｌ）、ＴＭＡＨ（ｔｅｔｒａ  ｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、イミダゾールからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含む塩基性物質からなる群より選択される少なくとも１つのｐＨ調整剤をさらに含んでもよい。
【００４６】
一側面によれば、前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のｐＨは、研磨速度、分散の安定性などを考慮して、１ないし５の範囲を有してもよい。前記タングステンバリア層研磨用スラリー組成物のｐＨが前記範囲から離脱する場合、タングステンバリア層の研磨速度が低下し、イロージョン、エッチング、ディッシング、表面不均衡のような欠陥が発生し、表面の粗さが一定にならない。前記ｐＨは、前記のｐＨ調整剤の添加によって調整可能である。
【００４７】
以下、下記の実施形態及び比較例を参照して本発明を詳細に説明する。しかし、本発明の技術的な思想がこれによって制限されたり限定されることはない。
【００４８】
＜実施形態＞
粒子のサイズが６５ｎｍである単一サイズのコロイダルシリカ研磨粒子１．５重量％、含硫アミノ酸としてシステイン（Ｃｙｓｔｅｉｎｅ）０．０２重量％、腐食防止剤としてグリシン（Ｇｌｙｃｉｎｅ）０．０１６重量％、ｐＨバッファー剤としてリン酸アンモニウム（Ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）０．０３重量％、及び酸化剤として過酸化水素（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）０．３重量％を混合した後、硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ  ａｃｉｄ）を用いてｐＨ２．５に滴定してタングステンバリア層研磨用スラリー組成物を製造した。
【００４９】
＜比較例１＞
含硫アミノ酸としてシステインを添加しないものを除外して、実施形態と同じ方法でスラリー組成物を製造した。
【００５０】
＜比較例２＞
実施形態において、１５０ｎｍサイズのコロイダルシリカ研磨粒子を添加し、含硫アミノ酸としてシステインを添加しないものを除外して、実施形態と同じ方法でスラリー組成物を製造した。
【００５１】
本発明の実施形態に係るタングステンバリア層研磨用スラリー組成物及び比較例１と比較例２の研磨スラリー組成物を用いて、下記のような研磨条件で１０％、３０％、５０％、７０％、９０％のパターン密度を有するタングステンウェハーを研磨した。
【００５２】
＜研磨条件＞
１．研磨装備：３００ｍｍＳＴ−０１
２．プラテンスピード（ｐｌａｔｅｎ  ｓｐｅｅｄ）：１００ｒｐｍ
３．キャリアスピード（ｃａｒｒｉｅｒ  ｓｐｅｅｄ）：１０３ｒｐｍ
４．ウェハー圧力：３ｐｓｉ
６．スラリー流量（ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）：２００ｍｌ／ｍｉｎ
【００５３】
本発明の実施形態に係るタングステンバリア層研磨用スラリー組成物及び比較例１と比較例２の研磨スラリー組成物を用いて研磨した後、１０％、３０％、５０％、７０％、９０％のパターン密度を有するタングステンウェハーを次の測定条件でエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）を測定した。
【００５４】
図１は、タングステンバリア層を研磨した後、パターン密度による研磨状態を説明するためのグラフである。図１を参照すると、タングステンバリア層を研磨したとき、研磨の速度差によってパターンが形成された領域（Ｂ）が、パターンが形成されていない周辺の領域（Ａ）よりも低くなるイロージョンを示す。パターンが形成されていない領域（Ａ）とパターンが形成された領域（Ｂ）の境界において、イロージョンが示された分よりもっと侵食されたエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）が示される。
【００５５】
＜エッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）の測定条件＞
１．測定装備：ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ  Ｐ−１７０Ｆ
２．スピード：２０μｍ／ｓ
３．速度：２０Ｈｚ
４．フォース：２ｍｇ
【００５６】
下記の表１は、本発明の実施形態のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物及び比較例１と比較例２の研磨スラリー組成物を用いて研磨した後、パターン密度によるエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）の発生を測定した結果を示すものである。パターン密度１０％は、ラインパターンとスペースが幅１０：９０に交番に配置されたパターンを意味し、パターン密度５０％は、ラインパターンとスペースが幅５０：５０に交番に配置されたパターンを意味する。
【表１】
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【００５７】
図２は、本発明の実施形態のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物及び比較例の研磨スラリー組成物を用いて研磨した後、パターン密度によるエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）の発生を測定した結果を示したグラフである。図２を参照すると、比較例１及び２の場合、実施形態に比べてエッジオーバーイロージョン（ＥＯＥ）値が明確に増加したことが確認される。その結果によって、本発明の実施形態のタングステンバリア層研磨用スラリー組成物は、タングステンバリア層の研磨速度を保持し、イロージョンによる段差を２００Å以下に制御できることが確認された。
【００５８】
上述したように、本発明を限定した実施形態及び図面に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から様々な修正及び変形が可能である。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態に制限されて決定されることなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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