CN115989296A - 半导体工艺用抛光组合物、抛光组合物制备方法和使用抛光组合物的半导体元件的制备方法 - Google Patents

半导体工艺用抛光组合物、抛光组合物制备方法和使用抛光组合物的半导体元件的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及半导体工艺用抛光组合物和使用抛光组合物的半导体元件的制备方法，可提供一种制备方法，应用于非晶碳膜的CMP工艺，表现出高抛光率，并防止CMP工艺中的碳残留物再吸附至半导体基板，以及防止抛光垫的污染，并通过稳定化抛光组合物内的加速剂，使保存稳定性优异。另外，可提供使用半导体工艺用抛光组合物的半导体元件的制备方法。

Description

半导体工艺用抛光组合物、抛光组合物制备方法和使用抛光组合物的半导体元件的制备方法
技术领域
本发明涉及一种半导体工艺用抛光组合物、抛光组合物的制备方法以及使用抛光组合物的半导体元件的制备方法。
背景技术
随着半导体元件变得更加细微化和高密度化，正在使用更精细的图案形成技术，相应地，半导体元件的表面结构也变得更加复杂，层间膜的台阶差也越来越大。在制造半导体元件时，作为用于去除形成在基板上的特定膜中产生的台阶差的平坦化技术，使用化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing：以下称为“CMP”)工艺。
在CMP工艺中，将浆料供给至抛光垫，在加压和旋转基板的同时抛光表面。待平坦化的对象根据工艺步骤而不同，此时所使用的浆料的物性也存在差异。
具体地，CMP工艺不仅适用于氧化硅膜(SiO2)、氮化硅膜(SiN)等介电体的平坦化，而且在钨(W)、铜(Cu)等金属布线的平坦化工艺中也必不可少。
随着半导体装置的高度集成，需要形成更精细的图案和多层结构的电路等。
为此，需要具有不同蚀刻选择比特性的各种材料的膜。在这些各种材料的膜中，碳基有机膜相对于其他含硅膜具有良好的蚀刻选择比特性，因此可以用作掩膜或牺牲膜。
在半导体制备工艺中，要求对有机膜进行化学机械抛光工艺并将其去除。但是，对于半导体制备工序中适用的有机膜，还没有开发出适用CMP工艺进行有效抛光的抛光组合物。
需要开发能够解决上述问题的半导体工艺用抛光组合物。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于，提供一种半导体工艺用抛光组合物、抛光组合物的制备方法以及使用抛光组合物的半导体元件的制备方法。
本发明的另一目的在于，提供一种半导体工艺用抛光组合物，供应至非晶碳膜(Amorphous carbon layer)的抛光工艺，对所述非晶碳膜的抛光率优异，且通过防止碳残留物(Carbon residue)吸附至基板，从而防止缺陷产生。
本发明的另一目的在于，提供一种抛光组合物的制备方法，通过抛光组合物内加速剂的稳定化，提高保存稳定性。
本发明的另一目的在于，提供使用半导体工艺用抛光组合物的半导体元件的制备方法。
用于解决问题的手段
为实现上述目的，本发明的一实施例的半导体工艺用抛光组合物，包含抛光颗粒以及表面活性剂，且根据下述第1式的值为0.5至2，
第1式：
Figure BDA0004097068390000021
在所述第1式中，将厚度为
Figure BDA0004097068390000022
的非晶碳膜(Amorphous carbon layer，ACL)以2psi加压60秒，在载体速度为87rpm、压板速度为93rpm以及抛光组合物的流入流速为200ml/min的条件下抛光时，所述Ra是抛光率测量值，所述S是相对于100重量份的抛光颗粒的表面活性剂的重量份。
本发明的另一实施例的半导体工艺用抛光组合物的制备方法，包括如下步骤：在溶剂中添加稳定剂以及加速剂并混合以制备抛光溶液，在所述抛光溶液中混合pH调节剂来调节抛光溶液的pH，以及在pH被调节的所述抛光溶液中混合表面活性剂以及抛光颗粒。
本发明的另一实施例的半导体元件的制备方法，包括如下步骤：1)提供包括抛光层的抛光垫，2)向所述抛光垫供应半导体工艺用抛光组合物；以及3)以所述抛光层的抛光面与抛光对象的被抛光面相接触的方式进行相对旋转的同时抛光所述抛光对象；所述抛光组合物包含抛光颗粒以及表面活性剂。
发明效果
本发明适用于非晶碳膜的CMP工艺，抛光率优异，能够防止抛光工艺时产生的碳残留物(Carbon residue)吸附至半导体基板，以及防止抛光垫的污染，且保存稳定性优异。
另外，可提供使用半导体工艺用抛光组合物的半导体元件的制备方法。
附图说明
图1是本发明的一实施例的半导体元件制备工序的概略性工序图。
图2是本发明的一实施例的表面张力测量结果。
具体实施方式
本发明涉及一种半导体工艺用抛光组合物，其包含抛光颗粒以及表面活性剂，且根据下述第1式的值为0.5至2，
第1式：
Figure BDA0004097068390000031
在所述第1式中，将厚度为
Figure BDA0004097068390000032
的非晶碳膜(Amorphous carbon layer，ACL)以2psi加压60秒，在载体速度为87rpm、压板速度为93rpm以及抛光组合物的流入流速为200ml/min的条件下抛光时，所述Ra是抛光率测量值，所述S是相对于100重量份的抛光颗粒的表面活性剂的重量份。
下面，对本发明的实施例进行详细说明，使得本发明所属领域的普通技术人员可以容易地实施本发明。然而，本发明可以以各种不同的形式来体现，并且不应该被解释为限于在此阐述的实施例。
在本说明书中，当描述一个组件“包括”另一个组件时，除非另有相反的记载，否则意味着还可以包括其他组件，而不是排除其他组件。
在本说明书中，当描述一个组件与另一个组件“连接”时，它不仅包括“直接连接”的情况，还包括“其中间隔着其他组件而连接”的情况。
在本说明书中，“B位于A上”是指B以与A直接接触的方式位于A上，或是指B以在A与B之间夹着其他层的状态下位于A上，而不限于B以与A的表面接触的方式位于A上的意思。
在本说明书中，作为马库什型描述中包含的术语“其组合”是指，从由马库什型描述的多个构成要素组成的组中选择的一种以上的混合或组合，从而表示包括从由上述多个构成要素组成的组中选择的一种以上。
在本说明书中，“A和/或B”的记载是指“A、B或A和B”。
在本说明书中，除非另有说明，如“第一”、“第二”或“A”、“B”等术语用于将相同的术语彼此区分。
在本说明书中，除非另有说明，单数表达可解释为包括上下文上解释的单数或多数的含义。
下面，对本发明进行更详细说明。
随着半导体元件变得更加细微化和高密度化，表面结构也变得更加复杂。所述表面结构的复杂化是指半导体线宽变窄，纵横比(Aspect ratio)也在逐渐增加，为了配合不断增加的纵横比，光刻胶(Photoresist)也在逐渐变薄。
但是，薄而长的光刻胶在蚀刻(Etching)工艺中无法承受而出现塌陷现象，为了防止这种情况，引进了硬掩膜(Hardmask)工艺。
作为硬掩模材料，使用非晶碳(Amorphous carbon)以及SiON。
当所述非晶碳用作硬掩模时，即使具有优异的蚀刻耐性，但利用现有抛光组合物来进行化学机械抛光工艺时，由于低抛光率以及碳残留物(Carbon residue)的产生，碳残留物会吸附至膜表面，从而导致产生半导体基板的缺陷。
相比于现有抛光组合物，本发明的半导体工艺用抛光组合物对所述非晶碳膜的抛光率优异，且能够防止碳残留物吸附至膜表面，从而防止半导体基板的缺陷产生。
具体地，本发明的半导体工艺用抛光组合物包含抛光颗粒以及表面活性剂，且根据下述第1式的值为0.5至2，
第1式：
Figure BDA0004097068390000051
在所述第1式中，将厚度为
Figure BDA0004097068390000052
的非晶碳膜以2psi加压60秒，在载体速度为87rpm、压板速度为93rpm以及抛光组合物的流入流速为200ml/min的条件下抛光时，所述Ra是抛光率测量值，所述S是相对于100重量份的抛光颗粒的表面活性剂的重量份。
所述本发明的半导体工艺用抛光组合物包含抛光颗粒以及表面活性剂，在对所述非晶碳膜的抛光工艺中，抛光率优异，且减少表面张力，从而能够防止碳残留物的再吸附至半导体基板。
更具体地，现有的抛光组合物对非晶碳膜的抛光率低，应用于抛光工艺时，抛光时间久，存在抛光效率低的问题。
在此，为提高对非晶碳膜的抛光率，提出了在抛光组合物中包含下述的加速剂来提高对非晶碳膜的抛光率的方法。所述抛光组合物通过包含加速剂，虽然对非晶碳膜的抛光率得到提高，但在抛光工艺中产生的碳残留物再吸附至半导体基板，导致半导体基板上的缺陷产生增加。
为解决缺陷产生问题，本发明的半导体工艺用抛光组合物通过包含表面活性剂，来减少了抛光组合物的表面张力。如上所述，通过包含表面活性剂，能够防止在抛光工艺中产生的碳残留物再吸附至半导体基板的表面，由此能够防止半导体基板上的缺陷产生。
用于半导体制备工序的抛光组合物，对非晶碳膜的抛光率为
Figure BDA0004097068390000053
优选为
Figure BDA0004097068390000054
至
Figure BDA0004097068390000055
更优选为
Figure BDA0004097068390000056
至
Figure BDA0004097068390000057
但不限于所述示例。在所述本发明的范围内进行对非晶碳膜的抛光工艺时，能够以高效率的抛光组合物提供。
下述第1式是关于本发明的抛光组合物的抛光率、抛光颗粒以及表面活性剂的关系的式：
第1式：
Figure BDA0004097068390000061
在所述第1式中，将厚度为
Figure BDA0004097068390000062
的非晶碳膜以2psi加压60秒，在载体速度为87rpm、压板速度为93rpm以及抛光组合物的流入流速为200ml/min的条件下抛光时，所述Ra是抛光率测量值，所述S是相对于100重量份的抛光颗粒的表面活性剂的重量份。
具体地，所述第1式的值为0.5至2，优选为0.7至1.4，所述第1式的值落入本发明的范围内时，能够提高对非晶碳膜的抛光率，且能够防止半导体基板的表面缺陷。
所述第1式的关系中，分母值关于抛光颗粒以及表面活性剂的含量，所述表面活性剂在抛光组合物中以少量包含，能够减少抛光组合物的表面张力。
具体地，在所述分母值中，100表示抛光颗粒的含量范围，即100重量份。另外，在所述分母值中，100S的S表示相对于100重量份的抛光颗粒的表面活性剂的重量份，所述100是用于反映表面活性剂在抛光工艺中抑制半导体基板的表面缺陷产生的效果的系数。
所述第1式的值落入本发明的范围内时，对非晶碳膜的抛光率优异，且能够在抛光工艺中防止碳残留物再吸附至半导体基板的表面，从而抑制半导体基板的缺陷产生。
所述抛光组合物，相对于金属氧化物颗粒100重量份，以0.5至5重量份包含表面活性剂，优选以0.5至3重量份包含。在所述范围内混合使用时，根据第1式的值落入本发明的范围内，且对所述非晶碳膜的抛光率优异，并能够在抛光工艺中防止碳残留物再吸附至半导体基板的表面，从而抑制半导体基板的缺陷产生。
所述表面活性剂，只要是能够在抛光工艺中起到防止碳残留物再吸附至半导体基板的表面等现象的作用的物质，则没有特别地限制。
具体地，所述表面活性剂可包括非离子性氟类高分子化合物。所述表面活性剂包括氟类高分子化合物，且用于对非晶碳膜的抛光工艺时，能够防止所产生的碳残留物再吸附至半导体基板的表面。另外，所述表面活性剂包含氟，能够抑制如细菌和霉菌的微生物的繁殖。抛光组合物在长期保存时，可能产生细菌和霉菌，产生所述细菌和霉菌的抛光组合物无法用于抛光工艺，需进行废弃。本发明的抛光组合物的所述表面活性剂包含非离子性氟类高分子化合物，在长期保存抛光组合物时，能够防止细菌和霉菌产生，能够提高长期保存稳定性。
上述的本发明的表面活性剂，具体地，可选自科慕(Chemourstm)公司的FS-30、FS-31、FS-34、ET-3015、ET-3150、ET-3050以及它们的混合构成的组，但只要是能够在抛光工艺中起到防止碳残留物再吸附至半导体基板的表面等现象的作用的物质，则没有特别地限制。
上述的本发明的表面活性剂，为非离子性表面活性剂，可单独使用包含非离子性氟类高分子化合物的表面活性剂，还可以与其他非离子性表面活性剂混合使用。
所述非离子性表面活性剂可选自由聚乙二醇(polyethylen glycol)、聚丙二醇(polypropylene glycol)、聚乙烯-丙烯共聚物(polyethylene-propylene copolymer)、聚烷基环氧(polyalkyl oxide)、聚氧乙烯(polyoxyethylene oxide，PEO)、聚环氧乙烯(polyethylene oxide)、聚氧丙烯(polypropylene oxide)构成的组，氟类表面活性剂可选自由磺酸钠氟类表面活性剂(sodium sulfonate fluorosurfactant)、磷酸酯氟类表面活性剂(phosphate ester fluorosurfactant)、氧化胺氟类表面活性剂(amine oxidefluorosurfactant)、甜菜碱氟类表面活性剂(betaine fluorosurfactant)、羧酸胺氟类表面活性剂(ammonium carboxylate fluorosurfactant)、硬脂酸酯氟类表面活性剂(stearate ester fluorosurfactant)、四级胺氟类表面活性剂(quaternary ammoniumfluorosurfactant)、环氧乙烷/环氧丙烷氟类表面活性剂(ethylene oxide/propyleneoxide fluorosurfactant)以及聚氧乙烯氟类表面活性剂(polyoxyethylenefluorosurfactant)构成的组。
所述抛光颗粒是可适用于半导体工艺用抛光组合物的抛光颗粒，例如，可选自由金属氧化物、有机颗粒、有机-无机复合颗粒以及它们的混合构成的组，金属氧化物可选自胶体二氧化硅、气相二氧化硅、二氧化铈、矾土、二氧化钛、二氧化锆、沸石以及它们的混合构成的组，不限于所述示例，可供本领域技术人员选择的抛光颗粒都可以不受限制地使用。
所述有机颗粒为：聚苯乙烯、苯乙烯类共聚物、聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯类共聚物、聚氯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺高分子；或所述高分子构成核、壳或两者都构成的核/壳结构的颗粒，这些可以单独或混合使用，所述有机颗粒可通过乳化聚合法、悬浮聚合法等来制备。
本发明的抛光颗粒，具体地，可选自由胶体二氧化硅、气相二氧化硅、二氧化铈以及它们的混合构成的组。
所述抛光颗粒的直径(D50)为10nm至120nm，优选地，直径(D50)可以为20nm至100nm，更优选地，直径(D50)可以为20nm至60nm。当所述抛光颗粒的直径(D50)落入所述范围内时，能够在抛光对象基板等中减少划痕等缺陷，并能够改善抛光颗粒的分散性。具体地，使用所述直径范围内的抛光颗粒时，改善颗粒的分散性，从而不会产生抛光组合物内颗粒间的凝聚现象，且能够防止由于抛光颗粒引起的划痕等的缺陷产生。
所述抛光组合物还可包含加速剂、稳定剂以及pH调节剂。
所述加速剂可选自由阴离子类低分子、阴离子类高分子、羟基酸、氨基酸以及铈盐构成的组，具体地，所述铈盐可以为三价铈盐或四价铈盐，更具体地，所述四价铈盐可选自由硫酸铈(Ⅳ)(Ce(SO4)2)、硫酸铈铵二水合物以及硝酸铈铵(Cerium Ammonium Nitrate)构成的组，但不限于所述示例。
所述加速剂包含于抛光组合物中，通过氧化物或离子氧化非晶碳膜的表面层，使非晶碳膜的表面层的去除变得容易。
另外，通过使存在于抛光停止膜层的有机膜物质的残留物(Residue)能够容易地去除，具有可以实现更均匀抛光的优点。
所述硝酸铈铵可以以离子化合物或螯合物的形式存在于浆料组合物内，当以上述的形式使用时，可对非晶碳膜提供高抛光速度。
本发明的抛光组合物为提高对非晶碳膜的抛光率，包含加速剂以及稳定剂，不仅可以表现出通过加速剂的非晶碳膜的高抛光率，还可通过稳定剂，实现长期保存，并且在进行抛光工艺时，可防止由于碳残留物再吸附至半导体基板而引起的半导体基板的表面缺陷。
在此，本发明包含加速剂以及稳定剂，通过所述加速剂提高对非晶碳膜的抛光率，并通过所述稳定剂提高抛光组合物的稳定性，在抛光工艺中防止碳残留物再吸附至半导体基板，从而可以防止缺陷产生。
具体地，所述稳定剂为氨基酸，更具体地，所述氨基酸可选自由精氨酸(Arginine)、组氨酸(Histidine)、赖氨酸(Lysine)、天冬氨酸(Aspartic acid)、谷氨酸(Glutamic acid)、谷氨酰胺(Glutamine)、半胱氨酸(Cysteine)、脯氨酸(Proline)、天冬酰胺(Asparagine)、苏氨酸(threonine)、丙氨酸(Alanine)、甘氨酸(Glycine)、缬氨酸(Valine)、亮氨酸(Leucine)、异亮氨酸(Isoleucine)以及它们的混合构成的组，优选为丙氨酸，但不限于所述示例，只要是能够与加速剂一起混合使用来提高抛光组合物的稳定性且能够在抛光工艺中抑制缺陷产生的氨基酸，则可不受限制地使用。
所述pH调节剂可以为选自由盐酸、磷酸、硫酸、氢氟酸、硝酸、溴酸、碘酸、甲酸、丙二酸、马来酸、草酸、醋酸、己二酸、柠檬酸、己二酸、乙酸、丙酸、富马酸、油酸、水杨酸、庚二酸、苯甲酸、琥珀酸、苯二甲酸、丁酸、戊二酸、谷氨酸、乙醇酸、乳酸、天冬氨酸、酒石酸以及氢氧化钾构成的组中的至少一者。
所述pH调节剂可将半导体工艺用抛光组合物的pH调节至2至5，优选地，调节至2至4。当以这种范围维持酸性环境时，可以防止金属成分或抛光装置的过度腐蚀，同时将抛光速度和品质维持在一定水平以上。
所述加速剂，以所述抛光组合物的抛光颗粒100重量份为基准，可使用400重量份至800重量份的量。具体地，所述加速剂，以所述抛光组合物的抛光颗粒100重量份为基准，可使用450重量份至700重量份，例如，可使用450重量份至550重量份的量。
所述稳定剂，以所述抛光组合物的抛光颗粒100重量份为基准，可使用350重量份至750重量份的量。具体地，所述稳定剂，以所述抛光组合物大的抛光颗粒100重量份为基准，可使用400重量份至600重量份，例如，可使用430重量份至500重量份的量。
所述表面活性剂，以所述抛光组合物的抛光颗粒100重量份为基准，可使用0.4重量份至5重量份的量。具体地，所述表面活性剂，以所述抛光组合物的抛光颗粒100重量份为基准，可使用0.5重量份至2重量份，例如，可使用0.6重量份至1.5重量份的量。
所述加速剂、所述稳定剂以及所述表面活性剂可混合在溶剂中，以所述抛光组合物形式提供。
所述溶剂虽然是超纯水，但不限于所述示例，只要是能够用作抛光组合物的溶剂，都可以不受限制地使用。
当以所述范围包含于抛光组合物时，加速剂通过稳定剂而稳定，能够通过抛光组合物内的加速剂提高抛光率，并且还能够提高长期保存性。
另外，所述稳定剂以及表面活性剂可防止利用抛光组合物的抛光工艺中的缺陷产生。
当所述表面活性剂的含量低于范围值时，会增加抛光工艺中的半导体基板的表面缺陷产生，含量超过所述范围值时，存在制备抛光组合物时产生大量泡沫的问题。
所述半导体工艺用抛光组合物的固体含量为约5重量％至约20重量％。当所述固体含量过少时，可能无法充分确保对非晶碳膜的抛光率，过多时，可能存在由于所述抛光颗粒的凝聚等导致的缺陷产生。即，当所述半导体工艺用抛光组合物在包含前述的各成分和所述溶剂的同时，满足上述范围的固体含量时，将所述半导体工艺用抛光组合物适用于抛光工艺时，有利于以均匀的流量注入，另外，在所述半导体工艺用抛光组合物的流通以及储存过程中有利于确保均匀的分散性以及储存稳定性。
本发明的半导体工艺用抛光组合物的制备方法，包括如下步骤：在溶剂中添加稳定剂以及加速剂并混合以制备抛光溶液，在所述抛光溶液中混合pH调节剂来调节抛光溶液的pH，以及在pH被调节的所述抛光溶液中混合表面活性剂以及抛光颗粒；所述半导体工艺用抛光组合物的根据下述第1式的值为0.5至2，
第1式：
Figure BDA0004097068390000111
在所述第1式中，将厚度为
Figure BDA0004097068390000112
的非晶碳膜以2psi加压60秒，在载体速度为87rpm、压板速度为93rpm以及抛光组合物的流入流速为200ml/min的条件下抛光时，所述Ra是抛光率测量值，所述S是相对于100重量份的抛光颗粒的表面活性剂的重量份。
为了加速剂的稳定化，在制备所述抛光溶液的步骤中，可以在溶剂中混合稳定剂以制备成第一抛光溶液，之后混合加速剂，制备成抛光溶液。
当所述加速剂与稳定剂、pH调节剂、表面活性剂以及抛光颗粒同时混合至作为溶剂的超纯水中并制备时，由于所述加速剂不稳定，制备成抛光组合物时，难以长期保存，且不会表现出通过加速剂的对非晶碳膜的抛光率上升效果。
为了防止这种问题，在溶剂中混合稳定剂以制备成第一抛光溶液后，将加速剂溶于所述第一抛光溶液中，从而制备抛光溶液。之后，在所述抛光溶液中混合pH调节剂，调节抛光溶液的pH，在pH被调节的所述抛光溶液中混合表面活性剂以及抛光颗粒，从而制备抛光组合物。通过所述制备方法制备的半导体工艺用抛光组合物，通过加速剂，对非晶碳膜的抛光率优异，且稳定性优异，可长期保存。
根据本发明的另一实施例的半导体元件的制备方法，包括如下步骤：1)提供包括抛光层的抛光垫，2)向所述抛光垫供应半导体工艺用抛光组合物；以及3)以所述抛光层的抛光面与抛光对象的被抛光面相接触的方式进行相对旋转的同时抛光所述抛光对象；所述抛光组合物包含抛光颗粒以及表面活性剂，所述半导体工艺用抛光组合物的根据下述第1式的值为0.5至2，
第1式：
Figure BDA0004097068390000121
在所述第1式中，将厚度为
Figure BDA0004097068390000122
的非晶碳膜以2psi加压60秒，在载体速度为87rpm、压板速度为93rpm以及抛光组合物的流入流速为200ml/min的条件下抛光时，所述Ra是抛光率测量值，所述S是相对于100重量份的抛光颗粒的表面活性剂的重量份。
图1示出一实施例的半导体元件制备工序的概略性的工序图。参照图1，将所述一实施例的抛光垫110置于平板120上，并将作为抛光对象的半导体基板130置于所述抛光垫110上。为进行抛光，在所述抛光垫110上通过喷嘴140喷射抛光浆料150。
通过所述喷嘴140供应的抛光浆料150的流量可在约10cm3/min至约1000cm3/min范围内根据目的选择，例如，可以为约50cm3/min至约500cm3/min，但不限于此。
所述半导体基板130的被抛光面直接接触至所述抛光垫110的抛光面。
之后，所述半导体基板130和所述抛光垫110彼此相对旋转，从而所述半导体基板130的表面可以被抛光。这时，所述半导体基板130的旋转方向以及所述抛光垫110的旋转方向可以是相同的方向，或相反的方向。所述半导体基板130和所述抛光垫110的旋转速度可分别在约10rpm至约500rpm范围中根据目的选择，例如，可以为约30rpm至约200rpm，但不限于此。
作为关于基板抛光工艺的一例，抛光基板的是有机膜，可以应用于碳基有机膜的抛光工艺。
具体地，所述碳基有机膜可以示例出碳旋涂硬掩模(spin on hardmask，SOH)膜、非晶碳膜或NCP膜，优选地，可以为选择性抛光效果优异，且表现出高抛光率的非晶碳膜。
对半导体工艺用抛光组合物的具体说明与上述的说明重复，因此将省略其记载。
在一实现例中，为了将所述抛光垫110的抛光面维持适于抛光的状态，所述半导体元件的制备方法还包括在对所述半导体基板130进行抛光的同时通过修整器170加工所述抛光垫110的抛光面的步骤。
半导体抛光用组合物的制备
实施例1
将作为稳定剂的丙氨酸混合至超纯水，从而制备第一抛光溶液。在所述第一抛光溶液中混合用作加速剂的硝酸铈铵，从而制备抛光溶液。
在所述抛光溶液中混合硝酸，将pH调节至2.1，混合作为表面活性剂的科慕(Chemourstm)公司的FS-30以及直径为75nm的胶体二氧化硅，从而制备抛光组合物。
实施例2
除了相对于胶体二氧化硅100重量份包含2重量份的所述表面活性剂之外，以与实施例1相同的方法制备抛光组合物。
实施例3
除了使用组氨酸以代替所述丙氨酸之外，以与实施例1相同的方法制备抛光组合物。
实施例4
除了使用脯氨酸以代替所述丙氨酸之外，以与实施例1相同的方法制备抛光组合物。
实施例5
除了使用精氨酸以代替所述丙氨酸之外，以与实施例1相同的方法制备抛光组合物。
比较例1
将超纯水作为比较例1。
比较例2
除了不另外包含表面活性剂之外，以与实施例1相同的方法制备抛光组合物。
比较例3
除了将作为阳离子表面活性剂的吡啶盐用作表面活性剂之外，以与实施例1相同的方法制备抛光组合物。
比较例4
除了将作为非离子表面活性剂的吐温20用作表面活性剂之外，以与实施例1相同的方法制备抛光组合物。
关于所述实施例1至5以及比较例1至比较例4的具体含量如下表1。
[表1]
Figure BDA0004097068390000141
Figure BDA0004097068390000151
(单位重量％)
实验例1
表面张力的测量
作为对照组使用超纯水，并对比较例1、实施例1以及实施例2测量气泡年龄(Bubble life time)，来评价表面张力。
作为测量仪，使用析塔(SITA)的气泡压力张力仪(Bubble PressureTensionmeter)，测量时，将样品量调节至100ml后，测量了根据表面张力的液体表面的气泡年龄，其结果如图2所示。
作为对照组的超纯水，确认到，气泡年龄变长时，特定表面张力值未表现出变化。
确认到比较例1、实施例1以及实施例2相比于对照组，随着通过抛光组合物的成分气泡年龄增加，表面张力减少，但相比于比较例1，随着表面活性剂的含量增加，表面张力减少。具体地，随着表面张力减少，可防止碳残留物再吸附至基板表面，这可表示能够在抛光工艺中降低在半导体基板上产生缺陷。
相反，就比较例2至4而言，虽然通过区分表面活性剂的种类来制备抛光组合物，但由于抛光组合物中产生凝聚，无法进行进一步的评价实验。
实验例2
抛光率以及半导体基板的表面是否产生缺陷
为了确认将本发明的抛光组合物应用于抛光工艺中时的抛光率以及半导体基板的表面是否产生缺陷，进行抛光工艺来测量抛光率，并确认了表面是否产生缺陷。
抛光工艺条件具体为，将厚度为
Figure BDA0004097068390000164
的非晶碳膜(Amorphous carbon layer，ACL)以2psi加压60秒，载体速度为87rpm，压板速度为93rpm以及抛光组合物的流入流速为200ml/min。
测量上述抛光条件下的非晶碳膜的抛光率，并使用KLA Tencor AIT-XP+确认是否产生缺陷。
通过所测量的抛光率、所述抛光颗粒以及表面活性剂的重量份而计算的第1式的值如下：
第1式：
Figure BDA0004097068390000161
其中，Ra是抛光率测量值，S是相对于抛光颗粒100重量份的表面活性剂的重量份。
[表2]
Figure BDA0004097068390000162
参照所述表2，比较比较例2和实施例时，对非晶碳膜的抛光率未表现出明显差异。具体地，实施例1至5的对非晶碳膜的抛光率超过了
Figure BDA0004097068390000163
在与比较例2的比较结果中也表现出同等水平的抛光率。然而，就比较例2而言，可以确认到，相比于实施例，在抛光工艺中产生的缺陷数明显多。
根据所述实验结果可以确认，对非晶碳膜的抛光率因包含加速剂而表现出差异，均包含加速剂的实施例1至5及比较例2对所述非晶碳膜的抛光率均超过
Figure BDA0004097068390000171
然而，可以确认，在不含表面活性剂的情况下，碳残留物会增加，因此总缺陷数也会增加。
结果，满足所述第1式的值的实施例1至5对非晶碳膜具有优异的抛光率，并且在抛光工艺之后防止缺陷产生的效果优异。
以上对本发明的优选实施例进行了详细说明，但本发明的权利范围并不限定于此，利用权利要求书中所定义的本发明的基本概念的本发明所属技术领域的普通技术人员的各种变形及改良形态也属于本发明的权利范围。
附图标记说明
110：抛光垫
120：平板
130：半导体基板
140：喷嘴
150：抛光浆料
160：抛光头
170：修整器
工业实用性
本发明涉及半导体工艺用抛光组合物、抛光组合物的制备方法以及使用抛光组合物的半导体元件的制备方法。

Claims (10)

1.一种半导体工艺用抛光组合物，其中，
包含抛光颗粒以及表面活性剂，
根据下述第1式的值为0.5至2，
第1式：
Figure FDA0004097068380000011
在所述第1式中，
将厚度为
Figure FDA0004097068380000012
的非晶碳膜以2psi加压60秒，在载体速度为87rpm、压板速度为93rpm以及抛光组合物的流入流速为200ml/min的条件下抛光时，
所述Ra是抛光率测量值，
所述S是相对于100重量份的抛光颗粒的表面活性剂的重量份。
2.根据权利要求1所述的半导体工艺用抛光组合物，其中，
相对于100重量份的抛光颗粒，所述抛光组合物包含0.5至5重量份的表面活性剂。
3.根据权利要求1所述的半导体工艺用抛光组合物，其中，
所述表面活性剂包含非离子性氟类高分子化合物。
4.根据权利要求1所述的半导体工艺用抛光组合物，其中，
所述抛光颗粒选自由金属氧化物、有机颗粒、有机-无机复合颗粒以及它们的混合构成的组。
5.根据权利要求1所述的半导体工艺用抛光组合物，其中，
所述抛光组合物包含加速剂、稳定剂以及pH调节剂。
6.根据权利要求5所述的半导体工艺用抛光组合物，其中，
所述加速剂选自由阴离子类低分子、阴离子类高分子、羟基酸、氨基酸以及铈盐构成的组。
7.根据权利要求1所述的半导体工艺用抛光组合物，其中，
所述稳定剂为氨基酸。
8.一种半导体工艺用抛光组合物的制备方法，其中，
包括如下步骤：
在溶剂中添加稳定剂以及加速剂并混合以制备抛光溶液，
在所述抛光溶液中混合pH调节剂来调节抛光溶液的pH，以及
在pH被调节的所述抛光溶液中混合表面活性剂以及抛光颗粒；
所述半导体工艺用抛光组合物的根据下述第1式的值为0.5至2，
第1式：
Figure FDA0004097068380000021
在所述第1式中，
将厚度为
Figure FDA0004097068380000022
的非晶碳膜以2psi加压60秒，在载体速度为87rpm、压板速度为93rpm以及抛光组合物的流入流速为200ml/min的条件下抛光时，
所述Ra是抛光率测量值，
所述S是相对于100重量份的抛光颗粒的表面活性剂的重量份。
9.根据权利要求8所述的半导体工艺用抛光组合物的制备方法，其中，
在制备所述抛光溶液的步骤中，
在溶剂中混合稳定剂以制备成第一抛光溶液，并在所述第一抛光溶液中混合加速剂。
10.一种半导体元件的制备方法，其中，
包括如下步骤：
1)提供包括抛光层的抛光垫，
2)向所述抛光垫供应半导体工艺用抛光组合物；以及
3)以所述抛光层的抛光面与抛光对象的被抛光面相接触的方式进行相对旋转的同时抛光所述抛光对象；
所述抛光组合物包含抛光颗粒以及表面活性剂，
所述半导体工艺用抛光组合物的根据下述第1式的值为0.5至2，
第1式：
Figure FDA0004097068380000031
在所述第1式中，
将厚度为
Figure FDA0004097068380000032
的非晶碳膜以2psi加压60秒，在载体速度为87rpm、压板速度为93rpm以及抛光组合物的流入流速为200ml/min的条件下抛光时，
所述Ra是抛光率测量值，
所述S是相对于100重量份的抛光颗粒的表面活性剂的重量份。
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