抛光垫和使用抛光垫制备半导体器件的方法技术

本发明专利技术公开了一种抛光垫和使用抛光垫制备半导体器件的方法。具体地，本发明专利技术提供了一种抛光垫、用于制备该抛光垫的工艺，以及使用该抛光垫制备半导体器件的工艺。在抛光垫中，根据抛光浆料的类型将抛光表面的表面zeta电位及其比率控制在特定范围内，由此可以改善半导体基板的表面上出现的划痕和表面缺陷的特性，并且进一步提高抛光速率。并且进一步提高抛光速率。并且进一步提高抛光速率。

【技术实现步骤摘要】
抛光垫和使用抛光垫制备半导体器件的方法


[0001]本专利技术涉及一种在抛光工艺中使用的垫以及在制备半导体器件的工艺中使用这种垫的技术。

技术介绍

[0002]在各种
中，为了各种目的，可以执行化学机械平坦化(CMP)或化学机械抛光(CMP)工艺。CMP工艺在待抛光物体的特定侧进行。为了使待抛光侧平坦化、去除聚集的材料、解决对晶格的损伤以及去除划痕和污染源的目的，可以执行该工艺。
[0003]半导体工艺中的CMP工艺技术可以根据待抛光膜物质的质量或抛光后的表面形状来分类。例如，可以根据待抛光膜物质将其分为单晶硅或多晶硅。根据诸如钨(W)、铜(Cu)、铝(Al)、钌(Ru)和钽(Ta)的杂质或金属层的类型，可以将其分类为用于各种氧化物层的CMP工艺。另外，根据抛光之后的表面形状，可以将其分类为减轻基板表面的粗糙度的工艺、平坦化由多层电路布线引起的台阶的工艺、以及用于在抛光之后选择性地形成电路布线的器件隔离工艺。
[0004]CMP工艺可以在制备半导体器件的工艺中执行若干次。一种半导体器件包括多个层，并且每个层包括复杂和精细的电路图案。另外，近年来，半导体器件的单个芯片的尺寸减小，并且每层的图案逐渐发展得更复杂和精细。因此，在制备半导体器件的工艺中，CMP工艺的目的已经扩展，不仅用于平坦化电路布线的目的，而且用于电路布线的分离和布线表面改进的应用等。结果，要求更复杂和可靠的CMP性能。
[0005]CMP工艺中使用的抛光垫是通过摩擦将待抛光侧加工到期望水平的工艺组件。就抛光后待抛光物的厚度均匀性、抛光表面的平坦性和抛光质量而言，它可能是最重要的因素之一。
[0006]现有技术文献：韩国专利No.10
‑
1608901(专利文献1)。

技术实现思路

[0007]技术问题
[0008]本专利技术的目的是提供一种抛光垫及其制备工艺，其中，根据抛光浆料的类型将抛光垫的表面zeta电势及其比率控制在特定范围内，由此可以改善出现在半导体衬底表面上的诸如划痕和颤振痕迹之类的表面缺陷的特性，并且可以在各种环境中连续和不连续地将单个抛光垫施加到各个工艺步骤，而不管二氧化硅的类型和待抛光目标层的类型如何，同时对所有这些实现适当的抛光速率。
[0009]本专利技术的另一个目的是提供一种制备半导体器件的工艺，该工艺用于使用抛光垫来制备氧化物层和钨层两者的待抛光层，同时实现适当的抛光速率。
[0010]解决问题的方案
[0011]本专利技术提供了一种抛光垫，其包括抛光层，其中，当使用氢离子浓度(pH)为8至12的第一组合物进行抛光时，抛光层的抛光表面具有第一表面zeta电位(PZ1)，所述第一表面
zeta电位对于第一组合物由以下关系式1得出的抛光表面的表面zeta电位的值；当使用氢离子浓度(pH)为2至6的第二组合物进行抛光时，抛光层的抛光表面具有第二表面zeta电位(PZ2)，第二表面zeta电位(PZ2)是对于第二组合物由以下关系式1得出的抛光表面的表面zeta电位的值；并且第一表面zeta电位(PZ1)中的至少一个和第二表面zeta电位(PZ3)中的至少一个满足以下关系式2：
[0012][关系式1][0013]表面zeta电位＝(
‑
)固定层的zeta电位+组合物的zeta电位
[0014][关系式2][0015][0016]在本专利技术的另一个实施例中，提供了一种用于制备抛光垫的工艺，其包括制备预聚物组合物；制备用于制备抛光层的组合物，所述抛光层包括预聚物组合物、发泡剂和固化剂；以及将用于制备抛光层的组合物固化以制备抛光层，其中，当使用氢离子浓度(pH)为8至12的第一组合物进行抛光时，抛光层的抛光表面具有第一表面zeta电位(PZ1)，所述第一表面zeta电位是对于第一组合物由以上关系式1得出的抛光表面的表面zeta电位的值；当使用氢离子浓度(pH)为2至6的第二组合物进行抛光时，抛光层的抛光表面具有第二表面zeta电位(PZ2)，第二表面zeta电位(PZ2)是对于第二组合物由以上关系式1得出的抛光表面的表面zeta电位的值；并且第一表面zeta电位(PZ1)中的至少一个和第二表面zeta电位(PZ2)中的至少一个满足以上关系式2：
[0017]在本专利技术的又一个实施例中，提供了一种用于制备半导体器件的工艺，该工艺包括提供包括抛光层的抛光垫；以及在抛光层的抛光表面与待抛光物体的表面彼此接触的同时使它们相对旋转以抛光待抛光物体，其中，所述待抛光物体包括氧化物层、钨层或其复合层，并且当使用氢离子浓度(pH)为8至12的第一组合物进行抛光时，抛光层的抛光表面具有第一表面zeta电位(PZ1)，该第一表面zeta电位是对于第一组合物由以上关系式1得出的抛光表面的表面zeta电位的值；当使用氢离子浓度(pH)为2至6的第二组合物进行抛光时，抛光层的抛光表面具有第二表面zeta电位(PZ2)，第二表面zeta电位(PZ2)是对于第二组合物由以上关系式1得出的抛光表面的表面zeta电位的值；并且第一表面zeta电位(PZ1)中的至少一个和第二表面zeta电位(PZ2)中的至少一个满足以上关系式2。
[0018]本专利技术的有益效果
[0019]在根据实施例的抛光垫中，根据抛光浆料的类型将抛光垫的表面zeta电位及其比率控制在特定范围内，由此可以改善在半导体基板上出现的诸如划痕和颤振痕迹之类的表面缺陷特性，并且进一步提高抛光速率。
[0020]特别地，在根据实施例的抛光垫中，控制抛光垫的表面zeta电位，使得可以在利用单个抛光垫抛光氧化物层和钨层的抛光环境中实现适当的抛光速率，并且在以上环境中连续或不连续地将单个抛光垫应用于各个工艺步骤。
[0021]另外，在根据实施例的抛光垫中，控制抛光垫的表面zeta电位，使得可以在利用单个抛光垫对于氧化物层的批量和精细加工的各种工艺中最小化诸如划痕和颤振痕迹之类的表面缺陷，同时实现适当的抛光速率，并且在以上环境中连续或不连续地将单个抛光垫应用于各个工艺步骤。
[0022]另外，在根据实施例的抛光垫中，控制抛光垫的表面zeta电位，使得可以利用单个抛光垫对二氧化硅和二氧化铈浆料两者实现适当范围的抛光性能，并且以上环境中连续或不连续地将单个抛光垫应用于各个工艺步骤。
[0023]此外，根据实施例的抛光垫中，控制抛光垫的表面zeta电位，使得可以利用单个抛光垫对酸性和碱性浆料环境或者对二氧化硅和二氧化铈浆料实现适当范围的抛光性能，并且以上环境中连续或不连续地将单个抛光垫应用于各个工艺步骤。
附图说明
[0024]图1是示出根据实施例的抛光垫的表面zeta电位的图。
[0025]图2是示出根据示例1的抛光垫的表面位移的表观zeta电位和由此得出的抛光垫的表面zeta电位的曲线图。
[0026]图3是示出用于测量根据实施例的抛光垫的表面zeta电位的装置中的表面zeta电位单元的示意图。
[0027]图4示意性地示出根据实施例的用于制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛光垫，其包括抛光层，其中，当使用氢离子浓度(pH)为8至12的第一组合物进行抛光时，所述抛光层的抛光表面具有第一表面zeta电位(PZ1)，所述第一表面zeta电位是对于所述第一组合物通过以下关系式1得出的所述抛光表面的表面zeta电位的值；当使用氢离子浓度(pH)为2至6的第二组合物进行抛光时，所述抛光层的抛光表面具有第二表面zeta电位(PZ2)，所述第二表面zeta电位是对于所述第二组合物由以下关系式1得出的所述抛光表面的表面zeta电位的值；并且所述第一表面zeta电位(PZ1)中的至少一个和所述第二表面zeta电位(PZ2)中的至少一个满足以下关系式2：[关系式1]表面zeta电位＝(
‑
)固定层的zeta电位+组合物的zeta电位[关系式2]2.根据权利要求1所述的抛光垫，其中，当使用氢离子浓度(pH)为7.5至9.5的第三组合物进行抛光时，所述抛光层的抛光表面具有第三表面zeta电位(PZ3)，所述第三表面zeta电位是对于所述第三组合物通过以上关系式1得出的所述抛光表面的表面zeta电位的值；并且所述第一表面zeta电位(PZ1)中的至少一个和所述第三表面zeta电位(PZ3)中的至少一个满足以下关系式3：[关系式3]3.根据权利要求2所述的抛光垫，其中，所述第一表面zeta电位(PZ1)中的至少一个、所述第二表面zeta电位(PZ2)中的至少一个和所述第三表面zeta电位(PZ3)中的至少一个满足以下关系式4：[关系式4]4.根据权利要求2所述的抛光垫，其中，所述第一表面zeta电位(PZ1)中的至少一个、所述第二表面zeta电位(PZ2)中的至少一个和所述第三表面zeta电位(PZ3)中的至少一个满足以下关系式5：[关系式5]5.根据权利要求2所述的抛光垫，其中，所述第一组合物的固定层的zeta电位IZ1为+5mV至约+30mV，所述第二组合物的固定层的zeta电位IZ2为
‑
5mV至约+15mV，并且所述第三组合物的固定层的zeta电位IZ3为
‑
15mV至约+10mV。6.根据权利要求2所述的抛光垫，其中，所述第一组合物包括平均粒径为130nm至160nm
的二氧化硅颗粒，并且具有
‑
50mV至
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹钟旭，许惠暎，安宰仁，金京焕，
申请(专利权)人：SKC索密思株式会社，
类型：发明
国别省市：